JP7421217B2 - 眼科用撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の角膜の中心及び周辺の角膜内皮を撮影する眼科用撮影装置に関するものであり、特に、強膜に近い位置の角膜内皮を撮影したときの問題点を解決した眼科用撮影装置に関するものである。

かかる眼科用撮影装置として、下記特許文献１に開示される角膜細胞撮影装置がある。この装置は、中心固視灯のほかに周辺固視灯を備えており、被検眼に周辺を固視させることで、角膜内皮の周辺も撮影できるようにしている。この装置の基本的な構成は、被検眼の前眼部を観察及び撮影する前眼部撮影光学系と、被検眼に対して斜め前方から照明光を照射する照明光学系と、前記照明光の被検眼の角膜内皮からの反射光を撮影する角膜内皮撮影光学系と、を備えており、これらは装置本体に搭載されている。

被検眼が中心固視灯を固視している状態では、装置本体の前眼部撮影光学系の撮影光軸は眼軸にアライメントされ、その撮影光軸上に角膜上皮中心と角膜内皮中心があり、照明光学系からの照明光は適切な方向に反射されて適切に角膜内皮を撮影することができる。また、この状態では、上皮表面と内皮表面は撮影光軸に直交する状態にアライメントされている。

一方、被検眼に周辺固視をさせる場合は、被検眼が眼球旋回中心を中心として回転するが、角膜上皮中心と角膜内皮中心とは異なり同心円になっていない。そのため、アライメントされた撮影光軸は角膜上皮と直交していたとしても、撮影光軸と角膜内皮が直交しない状態に変化し、角膜内皮における照明光の反射方向も変化してしまう。そのため、角膜内皮撮影光学系による角膜内皮の撮影が適切に行われず精度の良い撮影を行うことができない。

そこで、下記特許文献１においては、周辺固視をさせる場合には、被検眼の角膜内皮の曲率中心が前眼部撮影光学系の光軸上に位置するようにオフセット移動させて、撮影方向が角膜内皮面に直交するようにしている。

特許第２８１２４２１号

近年は、臨床試験の現場などで、これまでの角膜内皮の撮影位置よりも更に強膜に近い周辺位置の角膜内皮を撮影したいという要望が増えつつある。そうすると、周辺の角膜内皮撮影を適切に行うために行っていたオフセットの移動量（オフセット値）を更に大きくしなければならなくなる。このオフセット移動量を大きくすることにより、次のような課題が生じる。

例えば、特許文献１においては、中心固視灯の上下と左右に合計４つの周辺固視灯を配置した構成例が開示されている。これらの周辺固視灯に対して最適なオフセット値が設定されることになるが、右側の周辺固視灯（中心固視灯に対し４時の位置）と左側の周辺固視灯（中心固視灯に対し８時の位置）は、オフセットの方向を除けば同じオフセット値が設定されることになる。

しかしながら、眼の光軸よりも視軸が鼻側に５゜程度傾斜しているという眼の構造上の理由により、左側と右側とでは、角膜内皮における反射方向は対称的ではなく、最適なオフセット値も同じではない。眼の光軸からそれほど距離が離れていない周辺固視灯の場合は、左右のオフセット値を同じにしても大きな問題は生じないが、強膜近傍の周辺固視灯の場合は、オフセット値そのものが大きくなるため悪影響が生じ、左右のオフセット値を同じにすると精度の良い内皮撮影を行えないという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、強膜近傍の角膜内皮撮影を行う場合でも精度のよい撮影が可能な眼科用撮影装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る眼科用撮影装置は、
被検眼の前眼部を観察及び撮影する前眼部撮影光学系と、
被検眼に対して斜め前方から照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光の被検眼の角膜内皮からの反射光を撮影する角膜内皮撮影光学系と、
被検眼を正面位置に固視させる中心固視灯と、
前記中心固視灯の周辺に配置される周辺固視灯と、
アライメント指標光に基づいて、被検眼に対する装置本体のアライメントを行うアライメント駆動部と、
被検眼が周辺固視をした時に、角膜内皮撮影に適切なアライメント位置になるように、前記アライメント指標光により設定される位置に対してオフセットされた位置に前記装置本体をＸ（左右）及び／又はＹ（上下）方向に移動させるオフセット駆動制御手段と、
前記オフセットさせるときのオフセット値が設定されたオフセット値設定手段と、を備え、
前記周辺固視灯は、中心固視灯の右側と左側にそれぞれ設けられており、右側の周辺固視灯に対して設定される右側オフセット値と、左側の周辺固視灯に対して設定される左側オフセット値とを異ならせていることを特徴とするものである。

かかる構成による眼科用撮影装置の作用・効果を説明する。この装置は、被検眼が周辺固視をしたときの角膜内皮の撮影を行い、撮影された角膜内皮画像はモニター画面に表示される。適切な角膜内皮画像の撮影を行うためには、装置本体と被検眼が適切な位置関係になるようにアライメントを行う。被検眼に周辺固視をさせると、前眼部撮影光学系の光軸を角膜上皮と直交した状態にアライメントしても、角膜内皮とは直交しない状態に変化し、角膜内皮における照明光の反射方向も適正な方向から変化する。そこで、装置本体と被検眼の相対的な位置関係が適切になるように、前記アライメント指標光により設定される位置に対してオフセットされた位置に前記装置本体をＸ及び／又はＹ方向に移動させる。これにより、精度の良い角膜内皮撮影が行われる。

オフセットさせるときのオフセット値はオフセット値設定手段に設定され、これに基づいてオフセットされた状態のアライメントが行われる。ここで、周辺固視をさせるときに右側と左側を固視させる場合がある。例えば、２時の方向を固視させる場合と１０時の方向を固視させる場合である。この場合、固視する方向は対称的であっても、前述のように、眼の光軸よりも視軸が鼻側に５゜程度傾斜しているという眼の構造上の問題がある。そこで、右側の周辺固視灯に対して設定される右側オフセット値と、左側の周辺固視灯に対して設定される左側オフセット値とを異ならせて設定する。その結果、適切なオフセットを行うことができ、強膜近傍の角膜内皮撮影を行う場合でも精度のよい撮影が可能になる。

本発明において、周辺固視の時の前記適切なアライメント位置は、前記前眼部撮影光学系の撮影光軸と、角膜内皮の表面が直交する位置であることが好ましい。

かかる位置に設定することで、反射光を適切な方向に反射させることができ、精度の良い撮影が可能になる。

本発明において、右眼用に設定されたオフセット値と、左眼用に設定されたオフセット値とは、前記右側オフセット値と、前記左側オフセット値とが入れ替わった値に設定されていることが好ましい。

これにより、右眼と左眼の双方について適切なオフセット値を設定することができ、右眼と左眼の双方について精度の良い撮影が可能になる。

本発明に係る前記オフセット値は、第１オフセット値と第２オフセット値の組み合わせにより設定されており、
前記オフセット駆動制御手段は、
第１段階において、第１オフセット値によるＸ及び／又はＹ方向のアライメントと、Ｚ（前後）方向の移動を行い、
第２段階において、第２オフセット値のみによる移動もしくは第２オフセット値によるＸ及びＹ方向のアライメントと、Ｚ方向の移動を行うように制御することが好ましい。

強膜に近い角膜内皮を撮影する場合、そのオフセット値が大きくなる。角膜内皮を撮影するときには、装置本体をＺ方向に前進させていくが、最初に角膜上皮の画像が現れ、角膜上皮の画像が消失後に角膜内皮の画像が現れる。すなわち、角膜上皮の画像が現れることを確認している。しかし、いきなり大きなオフセット値によるアライメントを行うと、角膜上皮での反射光の反射方向も大きく変わり、角膜上皮の画像確認ができなくなるか困難になる。そこで、全体のオフセット値を２段階に分けることで、確実に角膜上皮の画像を確認できるようにする。これにより、適切なオフセットをさせることができ、角膜内皮の撮影も確実に行うことができる。

本発明に係る前記周辺固視灯は、前記中心固視灯の周辺に配置される第１周辺固視灯と、さらにその周辺に配置される第２周辺固視灯とを備えており、
前記第２周辺固視灯に対して設定されるオフセット値は、前記第１周辺固視灯に対して設定される第１オフセット値と、第１オフセット値から最終目的位置までの残りの第２オフセット値とにより構成されていることが好ましい。

第１オフセット値と第２オフセット値を設定することで、装置本体の最終目的地への移動を２段階で行うことができる。前述のように、これにより、適切なオフセットをすることができ、角膜内皮の撮影も確実に行うことができる。

本発明において、前記第２段階におけるＺ方向の駆動速度は、前記第１段階におけるＺ方向の駆動速度よりも速くなるように設定されていることが好ましい。

角膜内皮の曲率は角膜上皮の曲率よりも小さくなっており、曲率中心も異なるため、角膜の厚さは周辺に行くほど厚くなっている。従って、周辺に行くほど角膜内皮の合焦点に到達する距離が長くなり、装置本体のＺ方向の移動に要する時間が長くなる。そこで、第２段階におけるＺ方向の駆動速度を速くすることで、角膜内皮への到達時間を短縮することができる。

眼科用撮影装置の一例である角膜撮影装置の使用状態を示す図 角膜撮影装置の主要な光学部品配置を示す平面図 角膜撮影装置の主要な光学部品配置を示す裏面図 角膜撮影装置の縦断面図 角膜撮影装置の正面図 角膜撮影装置の制御ブロック図 角膜中心を撮影するときの被検眼と装置本体の関係を示す図 角膜周辺を撮影するときの被検眼と装置本体の関係を示す図 角膜周辺を撮影するときの被検眼と装置本体の関係を示す図 右眼について設定されるオフセット値を示す図 左眼について設定されるオフセット値を示す図 正面固視をしたときの視軸のずれを説明する図 周辺固視をしたときの視軸のずれとオフセット値を説明する図 周辺固視をしたときの視軸のずれとオフセット値を説明する図 ２段階オフセットを行う理由を説明する図 角膜内皮撮影動作を示すフローチャート 角膜上皮出現を表す撮影画像 角膜上皮出現を表す撮影画像 角膜上皮消失を表す撮影画像 角膜内皮出現を表す撮影画像 角膜内皮出現を表す撮影画像 撮影された角膜内皮画像

本発明に係る眼科用撮影装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る眼科用撮影装置の一例である角膜撮影装置の使用状態を示し、被検者との位置関係を示す模式図である。図２は、図１に示す角膜撮影装置の主要な光学部品配置を示す平面図である。図３は、図２に示す角膜撮影装置の裏面図である。図４は、角膜撮影装置の縦断面図である。図５は、角膜撮影装置の正面図である。

＜装置の基本構成＞
本装置は、光学系等の主要な部品が搭載される装置本体１を備えている。
装置本体１は、ＸＹＺ架台（アライメント駆動部）２に搭載され、さらにこのＸＹＺ架台２はベース３の上に搭載されている。ＸＹＺ架台２により、装置本体１は、Ｘ方向（被検者から見て左右方向）、Ｙ方向（被検者から見て上下方向）、Ｚ方向（被検者から見て前後方向）に不図示の機構により移動させることができる。

図１に示すように、装置本体１は、被検者が額当て部７０に額を当て、さらに顎乗せ台７１に顎をのせることで、被検者の顔１０を固定した状態で利用される。

次に、図２～図４を利用して本装置１の内部の光学系を説明する。これらの図に示す構成は、あくまでも一実施形態を示すものであり、この構成に限定されるものではない。

図２に示すように、本実施形態の本装置１には、内部に角膜内皮撮像光学系２０、照明光学系３０、前眼部撮影光学系４０を備えている。前眼部撮影光学系４０は、さらにアライメント指標光学系５０と、固視灯投影光学系６０を有している。角膜内皮撮像光学系２０の光軸（以下、撮影光軸Ｌ１）と、照明光学系３０の光軸（以下、照明光軸Ｌ２）とが交差しており、この交点が撮像光学系２０の合焦点Ｆに対応する。合焦点Ｆは、ＸＹＺのアライメントにより角膜内皮上に位置するように、ＸＹＺ架台２を駆動する。

前眼部観察光学系４０の光軸（以下、観察光軸Ｌ３）が、撮影光軸Ｌ１と照明光軸Ｌ２を二分する位置となるように、各光学系が配置されている。すなわち、観察光軸Ｌ３が中心部に位置している。これらの光学系は、台板４の上に搭載されている。台板４の形状は、例えば、平面視で正方形あるいは長方形であり、金属や樹脂等の適宜の素材により形成される。

角膜内皮撮像光学系２０は、照明光学系３０により放射された光が、被検眼の角膜面で反射された光を受光する光学系である。被検眼に近い側から、撮影光軸Ｌ１に沿って、対物レンズ２１、マスク２２、折り曲げミラー２３、折り曲げミラー２４、調整ガラス２５、上皮分離フィルター２６、折り曲げミラー２７、リレーレンズ２８、リレーレンズマスク２９、赤外カットフィルター２００、内皮撮影カメラ２０１の順に配置されている。対物レンズ２１は、台板４から被検眼側に飛び出したレンズ鏡筒２１０の内部に保持されている。

撮影光軸Ｌ１と照明光軸Ｌ２の交点、すなわち、合焦点Ｆを被検眼の角膜上に一致させたとき、角膜表面で反射した光が角膜内皮撮像光学系２０の光路を介して内皮撮影カメラ２０１により撮影される。

照明光学系３０は、被検眼に対して斜め前方から照明光を照射する。被検眼に近い側から、照明光軸Ｌ２に沿って、対物レンズ３１、折り曲げミラー３２、照明スリット３３、集光レンズ３４、照明光束マスク３５、内皮撮影用ＬＥＤ３６（照明光源）の順に配置されている。対物レンズ３１は、台板４から被検眼側に飛び出したレンズ鏡筒３１０の内部に保持されている。この構成により、内皮撮影用ＬＥＤ３６からのスリット光が角膜表面に照射され、その反射光が内皮撮影カメラ２０１により撮影される。

アライメント指標光学系５０は、アライメント指標光の光源としての赤外ＬＥＤ４７が設けられている。アライメント指標光学系５０の光軸Ｌ４は、観察光軸Ｌ３でもあり、被検眼に近い側から、観察光軸Ｌ３，光軸Ｌ４に沿って、前面防塵ガラス４１、ハーフミラー４２、固視灯レンズ４３、コールドミラー４４、絞り４５、集光レンズ４６、赤外ＬＥＤ４７の順に配置されている。

アライメント指標光は、被検眼の前眼部にその正面から照射される。アライメント指標光の角膜表面における反射像であるプルキンエ像は、後述の前眼部撮影カメラ５２（図３、図４参照）により撮影される。

図４は、前眼部撮影カメラ５２までの光学系の部品配置を示す。観察光軸Ｌ３は、ハーフミラー４２の位置で分岐し、台板４の下方に設定された光軸Ｌ６に沿って光学系が配置される。被検眼に近い側から、観察光軸Ｌ３と光軸Ｌ６に沿って、前面防塵ガラス４１、ハーフミラー４２、折り曲げミラー４８、光学フィルター４９、結合レンズ５３、防塵ガラス５１、前眼部撮影カメラ５２の順に配置される。光軸Ｌ６に沿って配置される部品は、台板４の裏面に搭載される。また、台板４には開口部４ａが形成され、ハーフミラー４２で分岐した光路を前眼部撮影カメラ５２まで導くようにしている。

前眼部撮影カメラ５２は、撮像光学系２０及び照明光学系３０の前部（被検者側）に固定配置された前眼部照明用のＬＥＤ（不図示）からの照明によって照明された被検眼の前部画像も撮影する。前眼部撮影カメラ５２で撮影された画像は、モニター８０（図６参照）に送られ、前眼部観察光学系４０で撮影された前眼部像が、前述のプルキンエ像と共に表示される。プルキンエ像が前眼部撮影カメラ５２の表示画面上の所定位置に達するように、ＸＹＺ架台２をＸＹ方向に移動させることで観察光軸Ｌ３を角膜頂点に一致させる（アライメント動作）。

図２に戻り、固視灯投影光学系６０は、被検者に対して被検眼を固視させるための指標光を発する中心固視灯６１を有する。固視灯投影光学系６０は、コールドミラー４４により、光軸Ｌ４から分岐した光路に沿って、絞り６２、中心固視灯６１が配置される。コールドミラー４４は、赤外ＬＥＤ４７からの赤外光を透過させ、中心固視灯６１からの可視光を反射させる。

コールドミラー４２で反射された指標光は、固視灯レンズ４３、ハーフミラー４２を通り、被検眼に投影される。中心固視灯６１は、被験者の視線を正面方向に維持させるために利用される。

＜中心固視灯及び周辺固視灯＞
本装置は、中心固視灯６１のほかに周辺固視灯を備えているので、それを説明する。図５は、角膜撮影装置の正面図を示す。対物レンズ２１，３１を挟むように第１周辺固視灯６００が６カ所設けられている。時計の１２時、２時、４時、６時、８時、１０時の位置に、第１周辺固視灯６００ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが配置される。これらの第１周辺固視灯６００は、観察光軸Ｌ３の周囲に配置され、観察光軸Ｌ３から等距離の位置にある。特定の位置を示さない場合は、単に符号６００で示す。これらの第１周辺固視灯６００はＬＥＤであり、基板６１０の上に配置される。これらの第１周辺固視灯６００は、中心固視灯６１の周囲に配置されるものである。

第１周辺固視灯６００の更に外側の周囲には第２周辺固視灯６０１が６カ所設けられている。時計の２時、３時、４時、８時、９時、１０時の位置に、第２周辺固視灯６０１ｂ，ｇ，ｃ，ｅ，ｈ，ｆが配置される。特定の位置を示さない場合は、単に符号６０１で示す。これらの第２周辺固視灯６０１はＬＥＤである。

これらの周辺固視灯６００，６０１を搭載するために第１基板６１０と第２基板６１１，６１２が配置されている。第１基板６１０は、対物レンズ２１，３１を挟むように配置され、６つの第１周辺固視灯６００と、２つの第２周辺固視灯６０１ｂ，ｆが配置される。第２基板６１１は、対物レンズ３１の右側に配置され、第２周辺固視灯６０１ｇ，ｃが配置される。第２基板６１２は、対物レンズ２１の左側に配置され、第２周辺固視灯６０１ｅ，ｈが配置される。

被検眼に周辺固視をしてもらうときは、第１周辺固視灯６００と第２周辺固視灯６０１のいずれかを点灯させる。周辺固視灯を点灯することで被検眼にその方向を固視させて周辺の角膜内皮の撮影を可能にする。特に、強膜近傍の角膜内皮を撮影するときは、第２周辺固視灯６０１を点灯させる。

＜角膜撮影装置の制御ブロック＞
図６は、角膜撮影装置の制御ブロックを示す図である。装置本体１はＸＹＺ架台２（アライメント駆動部）により、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に独立して駆動させることができる。制御部８は、コンピュータを中核として構成されるものであり、角膜撮影装置の各部の動作を制御する。図６には、制御部８の主要な機能のみを図示する。

駆動制御手段８１は、ＸＹＺ架台２を駆動してＸＹ方向のアライメント動作やＺ方向の移動（合焦動作）を行うものである。これにより、被検眼の位置と装置本体１の光学系を所定の位置に調整して角膜内皮撮影を正しく行えるようにする。具体的には、アライメント指標光によるプルキンエ像を検出して、その位置に、装置本体１の観察光軸Ｌ３を移動させることでアライメントが行われる。

駆動制御手段８１は、オフセット駆動制御手段８２としても機能する。周辺固視をする場合は、オフセット値に基づいて、ＸＹＺ架台２をＸＹ方向に駆動してアライメントさせる。オフセットの詳細は後述する。

オフセット値設定手段８３は、オフセットするためのオフセット値を設定する。オフセット値は、あらかじめ実験的に求めておいた値やシミュレーションにより求めておいた値を記憶手段に保存しておくことができる。オフセット値の詳細は後述する。

固視灯点灯制御手段８４は、中心固視灯６１、第１周辺固視灯６００、第２周辺固視灯６０１の点灯・消灯の制御を行う。具体的には、作業者がモニター画面を見ながら撮影したい角膜内皮の位置に対応した固視灯を選択する。

表示制御手段８５は、モニター８０に表示される内容を制御する。モニター８０には、撮影された角膜内皮の拡大画像を表示したり、撮影された前眼部像の表示が行われる。また、角膜内皮細胞の解析方法や解析結果を表示させる。

操作部８９は、マウス等により構成され、モニター８０の表示内容や装置本体１に対する操作などをモニター画面を介して行うことができる。また、点灯させるべき固視灯を指定することができる。

＜オフセット＞
次に、オフセットについて説明する。まず、角膜内皮撮影を行うときの被検眼と装置本体１との位置関係を説明する。図７は、角膜の中心を撮影する場合の位置関係を示し、図８、図９は、周辺固視をしたときの位置関係を示す。図７～図９は、オフセットを分かりやすく説明するために、眼の光軸と視軸にズレがないとして説明する。実際は、後述するように眼の光軸と視軸にはズレがある。図７～図９において、説明の便宜上、寸法関係等は誇張して描かれている。

図７において、被検眼は正面を向いた状態であり、中心固視灯６１を固視している。固視方向は符号Ｓで示されており、観察光軸Ｌ３と一致している。この観察光軸Ｌ３上に眼球旋回中心Ｏ、角膜内皮中心Ｑ１、角膜上皮中心Ｑ２、瞳孔中心Ｐ１がある。瞳孔中心Ｐは光彩Ｉの中心に位置する。角膜１１は角膜上皮１１ａと角膜内皮１１ｂで囲まれたエリアに存在する。なお、図示はしないが、角膜内皮１１ｂの曲率半径は角膜上皮１１ａの曲率半径よりも小さく、その曲率中心Ｑ１，Ｑ２は図７に示すように異なっている。

角膜上皮１１ａと角膜内皮１１ｂは、曲率中心が異なっていると共に、曲率半径は角膜内皮１１ｂの方が小さいために、角膜厚さは周辺に行くほど厚くなるような形状を有している。

被検眼が正面固視をした状態では、角膜内皮１１ｂの撮影位置ＥＲは、観察光軸Ｌ３上に位置している。そして、角膜上皮１１ａ及び角膜内皮１１ｂと観察光軸Ｌ３は直交する状態に装置本体１がアライメントされている。この状態で照明光学系３０のスリット光による照明光を照射し、その反射光を内皮撮影カメラ２０１により捕らえることで角膜内皮１１ｂの撮影を行うことができる。得られた画像は静止画または動画であり、角膜内皮細胞の拡大画像になる。

また、照明光学系３０からの照射光が角膜上皮１１ａの照射する方向Ｒ１と反射する方向Ｒ２は、観察光軸Ｌ３に対して対称である。すなわち、入射角度と反射角度は等しい。また、角膜内皮１１ｂに照射する方向Ｒ３と反射する方向Ｒ４も観察光軸Ｌ３に対して対称である。これは、観察光軸Ｌ３に対して角膜上皮１１ａおよび角膜内皮１１ｂが直交しているからである。

図８は、被検眼が周辺固視したときの状態を示している。なお、説明を分かりやすくするために寸法関係は誇張して描いている。被検眼は眼球旋回中心Ｏを中心として旋回する。固視方向Ｓは観察光軸Ｌ３に対して傾斜した状態になる。固視方向Ｓを示す直線上に眼球旋回中心Ｏ，角膜内皮中心Ｑ１、角膜上皮中心Ｑ２、瞳孔中心Ｐが存在する。

周辺固視を行うと、オフセットを行わない場合は、図８に示す位置に装置本体１の観察光軸Ｌ３がアライメントされることになる。すなわち、アライメント指標光により装置本体１がアライメントされる位置では、角膜上皮１１ａと観察光軸Ｌ３が直交する状態になる。しかし、角膜内皮１１ｂと観察光軸Ｌ３とは直交しない状態になる。そのため、角膜内皮１１ｂでの反射光が適切な方向に反射せず適切な角膜内皮撮影が行えなくなる。

図８に示すようにアライメントされた状態では、角膜上皮１１ａでの入射角度θ１と反射角度θ２は等しいが、角膜内皮１１ｂでの入射角度α１と反射角度α２では、反射角度α２の方が大きくなる。そうすると、反射角度は、角膜内皮撮影光軸Ｌ１から外側にはずれた方向に反射するため、精度のよい角膜内皮撮影を行えなくなる。

そこで、装置本体１を図８に示す位置よりもＸＹ方向にオフセットさせた位置に観察光軸Ｌ３をアライメントさせ、角膜内皮中心Ｑ１上に観察光軸Ｌ３が位置するようにしている。すなわち、オフセットによるアライメントを行う。図９は、装置本体１のオフセットによるアライメントを完了した状態を示す。なおオフセットの方向は、Ｘ方向のみ、Ｙ方向のみ、ＸＹ方向のいずれかであり、どの周辺固視灯を固視させるかによる。この状態では、観察光軸Ｌ３と角膜内皮１１ｂの交点での入射角度α１と反射角度α２は等しくなり、適切な方向に照明光が反射される。

＜オフセット値の設定＞
次に、オフセット値の設定について説明する。図１０は右眼について設定されるオフセット値であり、図１１は左眼について設定されるオフセット値である。図１０において、図５で説明した各固視灯の配置を模式的に示している。枠で囲んだ数値が、各固視灯に対応して設定されるオフセット値である。オフセット値は、画像のピクセル数として設定および保存されている。なお、オフセット値をどのような形態で設定および保存するかは、適宜決めることができる。オフセット値とは、図９に示すように角膜上皮１１ａの頂点を通る直線と、角膜内皮１１ｂの頂点を通る直線との距離に対応する値である。

図１０及び図１１に示すように第１周辺固視灯６００に関しては、１つのオフセット値のＸＹの組み合わせが保存されている。例えば、２時の位置にある第１周辺固視灯６００ｂについてはＸ＝＋７，Ｙ＝－７である。オフセット方向に関しては＋は下方向、左方向、－は上方向、右方向であるが、装置本体１の移動方向に関しては、＋は上方向、右方向、－は下方向、左方向となる。

第２周辺固視灯６０１に関しては、２つのオフセット値の組み合わせが保存されている（符号ＯＦ１，ＯＦ２で示す。）。例えば、２時の位置にある第２周辺固視灯６０１ｂについては、ＸＹ＝（＋７、－７）とＸＹ＝（＋１８、＋３）が保存されている。前者が第１オフセット値であり、後者が第２オフセット値である。これらをトータルしたオフセット値ＸＹ＝（＋２５、＋１０）が第２周辺固視灯６０１ｂを固視した場合のオフセット値になる。なお、第１オフセット値については、同じ２時の方向にある第１周辺固視灯６００ｂのオフセット値と同じ値が設定される。他の位置にある第２周辺固視灯６０１についても同様である。３時の位置にある第２周辺固視灯６０１ｇは、Ｘ方向のオフセット値のみが設定され、Ｙ方向にはオフセットしない。９時の位置についても同様である。

図１０を見ても分かるように、２時の位置の第２周辺固視灯６０１ｇに設定されるオフセット値（右側オフセット値）と１０時の位置の第２周辺固視灯６０１ｈに設定されるオフセット値（左側オフセット値）は異なる。２時と１０時の位置は、中心に対して対称な位置であるが、数値を異ならせている。その理由を以下図を用いて説明する。

＜左右オフセット値の違い＞
図１２は、右眼が正面固視をしたときの光軸と視軸のずれを表す模式図である。図１３は、右眼が周辺固視をしたときの光軸と視軸のずれを表す模式図である。図の下側は耳側であり上側が鼻側である。固視方向Ｓと瞳孔が向いている方向（眼の光軸）Ｌは一致せず、瞳孔中心Ｐは固視方向Ｓを示す直線上にない。その理由は、人の眼の構造に起因するものであり、固視している方向（視軸）Ｓが瞳孔の向いている方向Ｌ（眼の光軸）に対して鼻側に５゜程度ずれているからである。図１２～図１５において、説明の便宜上、寸法関係等は誇張して描かれている。

図１２において、固視方向を示す直線Ｓの上に角膜内皮中心Ｑ１がある。瞳孔中心Ｐは、この直線上になく、Ｌの方向を向いている。これは眼球旋回中心と角膜内皮中心Ｑ１と瞳孔中心Ｐを結ぶ直線の方向である。角膜内皮１１ｂの撮影位置ＥＲは、固視方向Ｓと角膜内皮１１ｂの交点になる。照射光の角膜内皮１１ｂの撮影位置ＥＲにおける入射方向Ｒ３と反射方向Ｒ４を示している。入射方向Ｒ３と反射方向Ｒ４は、観察光軸Ｌ３（固視方向Ｓ）に対して対称的である。

図１３は、右眼が周辺固視をした状態を表わす。同じく固視方向Ｓと瞳孔が向いている方向Ｌとのずれ角度θは５゜程度になる。固視方向Ｓの周辺固視灯６０１が点灯している状態である。観察光軸Ｌ３は角膜内皮中心Ｑ１を通るように、装置本体１はオフセットされた状態でアライメントされている。観察光軸Ｌ３と角膜内皮１１ｂとの交点ＥＲが撮影位置になる。この交点ＥＲにおいて、入射方向Ｒ３と反射方向Ｒ４は観察光軸Ｌ３に対して対称的である。図１３において、Ｌ３’はオフセットがない状態での装置本体１のアライメント位置になる。Ｌ３’は、角膜上皮中心Ｑ２を通る直線である。Ｌ３はオフセットがある状態での装置本体１のアライメント位置になる。Ｌ３とＬ３’の距離がオフセット量ＯＦ（Ｒ）になる。

図１４は、図１３と同じく右眼が周辺固視をした状態である。図１３は、３時の方向を周辺固視した状態を示し、図１４は、９時の方向を周辺固視した状態を示す。すなわち、周辺固視をする方向が左右対称の状態を対比している。なお、２時と１０時の方向を対比した場合も同様である。撮影位置ＥＲにおいて、入射方向Ｒ３と反射方向Ｒ４は、観察光軸Ｌ３に対して対称となるように、装置本体１がオフセットされた状態でアライメントされている。図１３と同様にＬ３とＬ３’の距離がオフセット量ＯＦ（Ｌ）になる。図１４に示すオフセット量ＯＦ（Ｌ）は図１３に示すＯＦ（Ｒ）よりも小さくなる。

図１３と図１４において、周辺固視する方向は対称であるが、最適なオフセット値ＯＦ（Ｒ）とＯＦ（Ｌ）は等しくならない。これは前述のように固視方向Ｓと瞳孔が向いている方向Ｌとが角度θだけズレているからである。このように、右側オフセット値と左側オフセット値とを異ならせることで、最適な装置本体１のアライメントをさせることができる。

仮に、左右のオフセット値を等しくした場合、例えば、最適な右側オフセット値と最適な左側オフセット値の平均値とした場合、角膜内皮１１ｂからの反射光の反射方向Ｒ４が適切な方向に設定されず、精度のよい角膜内皮画像を撮影することが困難になる。

図１０、図１１に示すように、第２周辺固視灯６０１に関しては、右側オフセット値と左側オフセット値とを異ならせている。なお、第１周辺固視灯６００に関しては、右側オフセット値と左側オフセット値の設定値は同じにしている。第１周辺固視灯６００の場合は、オフセット値が小さいので、左右の最適値に設定しなくても、反射方向Ｒ４が大きくズレないので画質に対する影響は問題ない。

なお図１０は右眼に関するオフセット値を示し、図１１は左眼に関するオフセット値を示すが、右側オフセット値と左側オフセット値とが入れ替わった数値に設定されている。図１３、図１４は右眼に関しての説明であったが、左眼に関しても同様に考えることができる。これにより、右眼と左眼の両方について適切にオフセット移動をさせることができる。

また、第２周辺固視灯６０１に関しては、第１オフセット値と第２オフセット値が設定されている理由を説明する。これは、いきなりトータルのオフセット値に基づいてアライメントをするのではなく、段階的にオフセットをさせるためである。図１５において、オフセットがない状態での装置本体１の観察光軸をＬ３－１で示し、最終目的地である観察光軸をＬ３－３で示し、中間位置にある観察光軸をＬ３－２で示す。

角膜内皮撮影を行うときは、装置本体１をＺ方向に前進させていくと、それにあわせて合焦点も前進していき、最初に角膜上皮画像があらわれ、次に角膜内皮画像が現れる。すなわち、角膜上皮画像を確認してから角膜内皮画像の撮影を開始するという手順を踏んでいるため、角膜上皮画像の確認が重要である。

ところが、いきなりトータルのオフセット値に基づいて装置本体１のアライメントを行うと、その反射方向Ｒ２が角膜上皮画像を確認するためには適切な方向ではく、反射方向Ｒ２が内側になる（図１５においてθ１＞θ２）。その結果、光束のケラレが生じて角膜上皮画像を捕らえることが困難になる。例えば、角膜上皮画像の消失が予定より早くなったり、全く捕らえられなくなったりする可能性がある。

そこで、第２周辺固視灯６０１を固視させるようなオフセット値が大きくなる場合は、第１段階と第２段階に分けて装置本体１のアライメント及び移動を行うようにする。図１５には、第１段階のオフセットによりアライメントされた装置本体１の観察光軸Ｌ３―２が図示されている。オフセットがない状態の位置Ｌ３－１と最終目的地のＬ３－３の中間位置が図示されている。この中間位置だと、角膜上皮における反射角度Ｒ２’は、角膜上皮の画像を捕らえるのに問題のない状態になる（θ２’＞θ２）。

なお、第１周辺固視灯６００を点灯させる場合には、オフセットを２段階で行う必要はなく、最終目的地のオフセット値に基づいてアライメントすればよい。

＜角膜内皮撮影動作＞
次に、本発明に係る角膜撮影装置を用いて角膜内皮撮影を行うときの動作を図１６のフローチャートを用いて説明する。

周辺固視灯を点灯して被検眼に周辺固視をさせる。ここでは、強膜に近い位置の角膜内皮を撮影するために第２周辺固視灯６０１のいずれか１つを点灯させるものとする。次に、モニター画面の中心位置から第１オフセット値の分オフセットされた位置にプルキンエ像が来るように装置本体１のＸＹ方向のアライメントを開始する（Ｓ１０）。ここで２時の位置にある第２周辺固視灯６００ｂを点灯させたと仮定して説明する。第１段階のオフセット値は、図１０に示すようにＸ＝＋７、Ｙ＝＋７である。オフセット値は、オフセット値設定手段８３にあらかじめ設定・保存されており、このオフセット値を取り込んだ状態でアライメントが開始される。ＸＹ方向のアライメントを行いながらＺ方向の移動も行う（Ｓ１０）。

なお、上記のプルキンエ像の判別に関し、一般的に強膜に近い角膜周辺部は表面がきれいな鏡面になっておらず、アライメント指標光が乱反射してノイズ光が発生し、どの輝点がプルキンエ像か判別しにくくなる場合がある。この時は、瞳孔中心Ｐに近い輝点をプルキンエ像と判別する。その他、プルキンエ像の楕円率といった形状や明るさなどの要素を加味してプルキンエ像の判別を行い、判別精度を向上させることもできる。

モニター画面で観察される画像を図１７Ａ～図１７Ｅに時系列で示す。Ｚ方向に移動していくと、角膜上皮画像が出現する（Ｓ１２及び図１７Ａ、図１７Ｂ）。図１７Ａ、図１７Ｂにおいて、角膜上皮をＣＯ１で示す。モニター８０により内皮撮影カメラ２０１により撮影される画像を観察する。Ｚ方向に前進するにつれて、角膜上皮画像は右方向に移動していき、角膜上皮が消失する（Ｓ１４及び図１７Ｃ）。角膜上皮は白い帯の形で確認することができる。以上によりＸＹ方向のアライメントを終了し（Ｓ１６）、Ｚ方向の移動も停止する（Ｓ１８）。この状態における観察光軸Ｌ３は図１５に示すＬ３－２にある。

次に、第２段階のオフセット移動を行う（Ｓ２０）。オフセット値はＸ＝＋１８、Ｙ＝＋３である。第１段階のオフセット値と合わせてトータルのオフセット値はＸ＝＋２５、Ｙ＝＋１０となる。観察光軸Ｌ３は図１５のＬ３－３の位置に設定される。

次に不図示の前眼部照明を点灯させる（Ｓ２２）。この状態で前眼部撮影カメラ５２により前眼部の撮影を行う（Ｓ２４）。撮影された前眼部像は必要に応じてモニター画面に表示させ記憶装置に保存する。次いで、前眼部照明を消灯する（Ｓ２４）。

次に、装置本体１をＺ方向に前進させると共に、内皮撮影カメラ２０１による動画撮影を開始する。撮影された動画は適宜記憶装置に保存される。保存された動画から静止画を抽出して角膜内皮細胞の確認や分析等が行われる。なお、第２段階におけるＺ方向の駆動速度は、第１段階よりも速くなるように設定されている。その理由は、角膜の厚さは中心よりも周辺の方が厚くなっているため、内皮撮影位置まで到達する距離が長くなるからである。図１３及び図１４に周辺部の厚さをｄ２、中心部の厚さをｄ１で示すが、ｄ２＞ｄ１の関係がある。

第２段階における駆動速度は固定された速度であってもよいし、可変速度であってもよい。駆動速度としては、例えば、１．２倍、１．５倍のように設定することができる。可変にする場合は、１．２～１．５倍の間で設定することができる。可変にする場合は、あらかじめプログラムされた速度曲線により制御してもよい。

装置本体１のＺ方向の移動に伴い角膜内皮が検出される。撮影された画像は図１７Ｄ、図１７Ｅに示される。角膜内皮はＣＯ２で示される。更にＺ方向に前進させると角膜内皮が消失する（Ｓ２８）。撮影された角膜内皮画像は図１７Ｆに示される。

角膜内皮細胞の画像としては、動画より抽出した複数枚の画像の中から最も鮮明に撮影された最適画像を選択する。周辺固視時の内皮細胞画像は、正面固視時の内皮細胞画像と明るさや見え方に違いがある。このため、最適な画像を選択する条件は、周辺固視時と正面固視時とで異なる。

Ｚ方向の移動に伴い、角膜内皮が消失した後、Ｚ方向の移動を反転させる（Ｓ２８）。反転させるときの駆動速度も同様に第１段階よりも速い速度で行われる。

所定の撮影時間が経過したか否かを判断する（Ｓ３０）。経過した場合は、角膜内皮の撮影は終了する（Ｓ３２）。

本実施形態において、第２段階のＺ方向の移動ではＸＹ方向のアライメントは行っていないが、これを行うようにしてもよい。

＜別実施形態＞
眼科用撮影装置の具体的な構成は、本実施形態の構成に限定されず、種々の構成を採用することができる。例えば、光学系については特開２０２０－１４７６１号公報に開示されるものの他、特許第２８１２４２１号等に開示される光学系の配置を採用してもよい。本実施形態では前眼部撮影カメラ５２と内皮撮影カメラ２０１は別々のカメラとして設けられているが、共通のカメラを使用できるような光学系を採用してもよい。

本実施形態では、第１周辺固視灯６００と第２周辺固視灯６０１の配置個数は、それぞれ６個であるが、これに限定されるものではなく、配置個数は適宜設定することができる。また、時計の何時の位置に配置するかについても適宜設定することができる。

本実施形態では、第１オフセット値は、第１周辺固視灯６００について設定されたオフセット値を用いているが、これに限定されるものではない。第１周辺固視灯６００に設定されたオフセット値とは関係なく、第１オフセット値と第２オフセット値を設定してもよい。例えば、１：１あるいは１：２など適宜の比率で設定してもよい。また、第１周辺固視灯６００については、オフセット値は１つのみ設定されているが、第２周辺固視灯６０１と同様に第１オフセット値と第２オフセット値を設定してもよい。

適切なアライメント位置になるように装置本体１をＸ（左右）及びＹ（上下）方向に移動させており、本実施形態の説明では、角膜内皮１１ｂの表面と観察光軸Ｌ３が直交する状態にしている。被検眼の個体差が存在するため、本発明としては、厳密な直交状態でなくてもよい。角膜内皮撮影に支障がない程度まで移動させる構成でもよい。

１ 装置本体
２ ＸＹＺ架台（アライメント駆動部）
１１ 角膜
１１ａ 角膜上皮
１１ｂ 角膜内皮
２０ 角膜内皮撮像光学系
３０ 照明光学系
４０ 前眼部撮像光学系
５０ アライメント指標光学系
５２ 前眼部撮影カメラ
６０ 固視灯投影光学系
６１ 中心固視灯
６００ 第１周辺固視灯
６０１ 第２周辺固視灯
８ 制御部
８１ 駆動制御手段
８２ オフセット駆動制御手段
８３ オフセット値設定手段
Ｌ１ 撮影光軸
Ｌ２ 照明光軸
Ｌ３ 観察光軸
Ｏ 眼球旋回中心
Ｐ 瞳孔中心
Ｑ１ 角膜内皮中心
Ｑ２ 角膜上皮中心
Ｓ 固視方向
ＥＲ 撮影位置

Claims (6)

1. 被検眼の前眼部を観察及び撮影する前眼部撮影光学系と、
   被検眼に対して斜め前方から照明光を照射する照明光学系と、
   前記照明光の被検眼の角膜内皮からの反射光を撮影する角膜内皮撮影光学系と、
   被検眼を正面位置に固視させる中心固視灯と、
   前記中心固視灯の周辺に配置される周辺固視灯と、
   アライメント指標光に基づいて、被検眼に対する装置本体のアライメントを行うアライメント駆動部と、
   被検眼が周辺固視をした時に、角膜内皮撮影に適切なアライメント位置になるように、前記アライメント指標光により設定される位置に対してオフセットされた位置に前記装置本体をＸ（左右）及び／又はＹ（上下）方向に移動させるオフセット駆動制御手段と、
   前記オフセットさせるときのオフセット値が設定されたオフセット値設定手段と、を備え、
   前記周辺固視灯は、中心固視灯の右側と左側にそれぞれ設けられており、右側の周辺固視灯に対して設定される右側オフセット値と、左側の周辺固視灯に対して設定される左側オフセット値とを異ならせていることを特徴とする眼科用撮影装置。
2. 周辺固視の時の前記適切なアライメント位置は、前記前眼部撮影光学系の撮影光軸と、角膜内皮の表面が直交する位置であることを特徴とする請求項１に記載の眼科用撮影装置。
3. 右眼用に設定されたオフセット値と、左眼用に設定されたオフセット値とは、前記右側オフセット値と、前記左側オフセット値とが入れ替わった値に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科用撮影装置。
4. 前記オフセット値は、第１オフセット値と第２オフセット値の組み合わせにより設定されており、
   前記オフセット駆動制御手段は、
   第１段階において、第１オフセット値によるＸ及び／又はＹ方向のアライメントと、Ｚ（前後）方向の移動を行い、
   第２段階において、第２オフセット値のみによる移動もしくは第２オフセット値によるＸ及びＹ方向のアライメントと、Ｚ方向の移動を行うように制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の眼科用撮影装置。
5. 前記周辺固視灯は、前記中心固視灯の周辺に配置される第１周辺固視灯と、さらにその周辺に配置される第２周辺固視灯とを備えており、
   前記第２周辺固視灯に対して設定されるオフセット値は、前記第１周辺固視灯に対して設定される第１オフセット値と、第１オフセット値から最終目的位置までの残りの第２オフセット値とにより構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の眼科用撮影装置。
6. 前記第２段階におけるＺ方向の駆動速度は、前記第１段階におけるＺ方向の駆動速度よりも速くなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の眼科用撮影装置。