JPH0779921A - 眼球撮像装置におけるセンターリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角膜内皮細胞撮像装置を自動的に眼球に正対
させる。 【構成】 撮像装置１の中心軸２に沿い一定周波数で変
調された微小な径のスポット光を眼球に投射し、上記撮
像装置１による低倍率撮像信号を上記周波数で同期検波
することにより上記スポット光の眼球表面反射像信号Ｓ
を抽出し、この反射像信号Ｓの位置に基いて、この反射
像が上記撮像信号の表示画像中の所定位置に来るよう
に、撮像装置の上記中心軸２に直交するＸ方向及びＹ方
向の位置を自動調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、眼球、特にその角膜
の内皮細胞を拡大して表示するテレビ撮像装置にかゝ
り、更に詳細に述べれば、撮像装置の中心軸を眼球の中
心に合致させるセンターリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】角膜の内皮細胞は、極めて暗く、かつコ
ントラストも弱いので、通常の照明のもとで観察や写真
撮影したのでは、その約２０倍も強い角膜表面反射光に
妨害されて、これを捉えることができない。図７に示す
ように、細いスリット９１を通過させたスリット状照明
光９２によって角膜９３を斜方向から照明すれば、角膜
内皮９４の像光線９５と表面９６の反射光線９７とを分
離することができる。

【０００３】図８は上述のようなスリット状照明光を用
いて角膜内皮細胞を撮像する装置の概略構成を示し、１
０１はスリット状赤外光の光源で、電源スイッチ１０２
を経由して電源１０３に接続され、１０４はスリット状
ストロボ光源で電源装置１０５に接続され、１０６はテ
レビカメラである。光源１０１、１０４及びテレビカメ
ラ１０６は、ピント合わせのために眼球に対して手動ま
たは自動で移動する。

【０００４】先づ、スイッチ１０２を閉じて赤外光で照
明しながら撮像すると、カメラ１０６は、図７に示した
表面反射光９７及び像光線９５を捉えて、図５（ａ）に
示すように表面反射信号Ｒ及び角膜内皮細胞像信号Ｉを
含む映像信号を生ずる。なお、Ｈは水平同期信号であ
る。ここで、カメラ１０６と眼球との距離が変わると、
信号ＲとＩとは、ほぼ一定の時間間隔ｔを保ちながら、
同期信号Ｈに対して矢印のように移動する。なお、角膜
の厚さには大きな個人差がないので、コンタクトレンズ
を使用していなければ、間隔ｔはほぼ一定値となる。そ
して、角膜内皮像信号Ｉが図５（ｂ）に示すように同期
信号Ｈに対してＴ時間の位置に来たとき、テレビカメラ
１０６は角膜内皮細胞９４にピントが合った状態にな
る。

【０００５】図８において、カメラ１０６の映像信号か
ら波高弁別回路１０７において表面反射像信号Ｒが取出
され、かつ整形されてゲート回路１０８に送られる。ゲ
ート回路１０８は、図５（ｃ）に示すように限時回路１
０９において同期信号Ｈに（Ｔ−ｔ）時間遅れた位置に
作られるゲート波によって開かれるので、上述の波高弁
別され整形された表面反射像信号がこれに合致したと
き、ゲート回路１０８は出力を生ずる。このとき、テレ
ビカメラ１０６は角膜内皮細胞９４にピントが合ってい
る。

【０００６】ゲート回路１０８の出力はストロボ電源装
置１０５をトリガして、ストロボ光源１０４を発光させ
る。これによって撮像された映像信号は、ゲート回路１
１０を通ってフレームメモリ１０１に一旦蓄積され、画
像表示器１１２上に表示される。なおゲート回路１１０
は、フレーム制御回路１１３により、ストロボ発光に続
く１画像期間だけ開かれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにして角膜
内皮細胞にテレビカメラのピントを合わせの操作を行っ
ても、装置の中心軸と眼球の中心軸とが合致していない
場合は、視野全体にわたって良好にピントを合わせるこ
とができない。従って、この発明は、装置の中心軸を眼
球の中心軸に合致させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
述のような眼球撮像装置において、照明光路と撮像光路
の中間にある装置の中心軸方向より、一定周波数で変調
されたスポット光を眼球に投射し、これによる照射部位
をテレビカメラで同時に撮像する。そして、その撮像信
号を上記周波数で同期検波して上記スポット光の角膜表
面での反射光信号のみを取出し、スポット光による眼球
照射部位がテレビ画像中の所定位置に来るように、換言
すればスポット光の反射光信号が撮像信号中の水平及び
垂直同期信号に対して所定の時間位置になるように、装
置全体を上記中心軸に直交する方向に移動調節する。

【０００９】

【作用】検査者は、装置を低倍率にして、テレビ画面を
見ながら眼球画像の中心が画面の中央に来るように絶え
ず調節する。しかし、眼球の中心が画面の中央に来て
も、撮像装置が眼球に正対しているとは限らず、往々に
して眼球の中心を斜方向から撮像している場合がある。
このような場合、本発明によれば、眼球の中心が画面の
中央に来ていても、スポット光による照射部位はこれか
ら外れた位置に現われる。

【００１０】ここで、スポット光は予め一定周波数で変
調されているので、撮像信号を同期検波することによ
り、撮像信号からスポット光の眼球からの反射光信号の
みを取出すことができる。この反射光信号は、水平、垂
直の同期信号と対比され、これが画面の中央に来るよう
に、装置の中心軸に直交する方向の移動調節が行なわれ
る。

【００１１】スポット光の照射部位が画面の中央で眼球
の中心に合致する状態が得られたなら、装置を高倍率に
切換え、装置を自動焦点調節回路により上記中心軸方向
に移動して自動的にピント合わせを行い、角膜内皮細胞
の撮像を行なう。これにより、視野全体にわたり、鮮明
な細胞像を撮像することができる。

【００１２】

【実施例】図１において、撮像装置１は、その中心軸２
に直交する紙面に垂直なＸ方向及び紙面の上下方向であ
るＹ方向と、中心軸２の方向であるＺ方向の３方向に、
それぞれ駆動機構３、４、５によって移動させられる。
６は中心軸２上に位置する眼球を示し、７は撮像装置１
の両側（紙面の手前及び後方）に設けた虹彩照明用赤外
光源を示す。

【００１３】撮像装置１内は、中心軸２の下方より眼球
６へ向かう照明光軸１１に沿い、ストロボ閃光管１２、
コンデンサレンズ１３、赤外除去フイルタ１４、半透明
鏡１５、スリット１６、投映レンズ１７の光路によって
可視光が照射され、かつ光源１８、コンデンサレンズ１
９、赤外フイルタ２０よりなる赤外光光路が半透明鏡１
５によって上記光路に合流している。なお、スリット１
６は図７におけるスリット９１に相当する。

【００１４】中心軸２の上方には、眼球６を通る撮像光
軸２１上に、結像レンズ２２と、その結像面２３の一半
に位置する赤外フイルタ２４と、可変倍率撮像レンズ系
２５と、撮像受光面２６とが配置され、受光面２６から
映像信号が得られる。

【００１５】中心軸２上には、図２に示す変調電源４４
により高速で明滅する光源３１と、コンデンサレンズ３
２と、赤外フイルタ３３と、ピンホール３４と、半透明
鏡３５と、集束レンズ３６とが配置され、赤外スポット
光を眼球６に照射する。また、赤色光源３７、コンデン
サレンズ３８、ピンホール３９によって作られる固視標
光が、反射鏡４０及び半透明鏡３５により中心軸２上に
導かれる。

【００１６】図２において、図１に示した撮像装置１に
よって得た映像信号は、スイッチ４１及び４２を経由し
て受像機４３によって表示される。また、映像信号は同
期検波器４５において変調電源４４の変調周期で同期検
波される。上述の赤外スポット光の光源３１は、この変
調電源４４によって点灯されているので、同期検波器４
５では、眼球表面での赤外スポット光の反射像信号Ｓだ
けが、映像信号から図３（ａ）、図４（ａ）のように取
出される。

【００１７】図３（ａ）は、同期検波器４５を通過した
水平走査線信号を示し、Ｈは水平同期信号、Ｓは赤外ス
ポット光の反射像信号である。この水平走査線信号はゲ
ート４６に供給される。図３（ｂ）に示すように、水平
同期信号Ｈが遅延回路４７でＴ₁ 時間遅延された後に制
御回路４８でＴ₂ 時間にわたって存続するゲート制御波
が作られ、ゲート４６はこれによって開かれる。従って
赤外スポット光の反射像信号Ｓが、このＴ₂ 時間内に到
来したときは、図３（ｃ）に示すようにゲート４６はこ
れを通過させる。

【００１８】ゲート４６の出力に反射像信号Ｓが現われ
ると、Ｘ方向位置制御回路４９が作動し、図１に示した
Ｘ方向駆動機構３を駆動して、撮像装置１の水平方向の
位置を調節し、反射像信号Ｓが時間帯Ｔ₂ の中央、即ち
同期信号Ｈから（Ｔ₁ ＋Ｔ₂／２）の位置に来るように
制御する。

【００１９】同様に、図４（ａ）は同期検波器４５によ
って得た垂直走査信号を示し、Ｖは垂直同期信号、Ｓは
赤外スポット光の反射像信号である。垂直走査信号はゲ
ート５０に供給される。遅延回路５１及び制御回路５２
において、図４（ｂ）に示すように垂直同期信号Ｖから
Ｔ₃ 時間遅れてＴ₄ 時間にわたって存続するゲート制御
波が作られ、ゲート５０はこれによって開かれる。従っ
て、赤外スポット光の反射像信号Ｓが、この時間帯Ｔ₄
内に到来したときは、図４（ｃ）に示すようにこれを通
過させる。

【００２０】ゲート５０の出力に反射像信号Ｓが現われ
ると、Ｙ方向位置制御回路５３が作動して撮像装置１の
Ｙ方向駆動機構４を駆動し、撮像装置１の垂直方向の位
置を調節し、その結果、反射像信号が時間帯Ｔ₄ の中
央、即ち垂直同期信号Ｖから（Ｔ₃ ＋Ｔ₄ ／２）の位置
に来るように制御する。

【００２１】また、制御回路４８及び５２のゲート制御
波は領域表示回路５４に供給され、受像機４３の画像中
でゲート４６及び５０によって規定される領域を表示す
る信号を作り、この領域表示信号は撮像装置１の映像信
号と合成されて受像機４３に供給される。

【００２２】同期検波器４５の出力は、更にゲート５５
及び５６に供給される。遅延回路５７及び制御回路５８
において、図３（ｄ）に示すように水平同期信号Ｈから
Ｔ₅時間遅れてＴ₆ 時間存続するゲート制御波が作ら
れ、ゲート５５はこれによって開かれる。このゲート制
御波の存続期間Ｔ₆ は極めて時間幅が短かく、図３
（ｂ）に示したゲート制御波の存続期間Ｔ₂ の中央に位
置する。

【００２３】また、遅延回路５９及び制御回路６０にお
いて、図４（ｄ）に示すように垂直同期信号ＶからＴ₇
時間遅れてＴ₈ 時間存続するゲート制御波が作られ、ゲ
ート５６はこれによって開かれる。このゲート制御波
は、図４（ｂ）に示したゲート制御波の存続期間Ｔ₄ の
中央に位置する。ゲート５５及び５６の出力はアンド回
路１に供給され、双方のゲートに出力があったときにア
ンド出力が現われる。

【００２４】回路６１のアンド出力は、スイッチ４１及
び４２の切換機構６２と、赤外照明用光源１８の点灯ス
イッチ６３と、撮像レンズ系２５の倍率切換機構６４
と、撮像装置１をＺ方向に動かすＺ方向駆動機構５とを
制御する。

【００２５】６６は自動焦点調節回路で、スイッチ４１
及び４２が切換機構６２によって切換えられたときに動
作状態となり、光源１８からの赤外線照明によって得た
高倍率の映像信号が、スイッチ４１を経由してゲート６
７及び波高弁別回路６８に与えられる。Ｚ方向駆動機構
５によって、撮像装置１が離れた位置から眼球６の方向
へ前進すると、図５（ａ）に示すように強勢な表面反射
光信号Ｒと角膜内皮細胞像信号Ｉとはほぼ一定の時間間
隔ｔを保ちながら、矢印のように水平同期信号Ｈの方向
に移動する。そして、図５（ｂ）に示すように像信号Ｉ
が同期信号ＨからＴ時間の位置に来たとき、撮像装置１
の焦点が正確に角膜内皮細胞に合致する。

【００２６】波高弁別回路６８は、表面反射光信号Ｒが
極めて強勢なことを利用して、波高弁別によりこれだけ
を抽出する。一方遅延回路６９及び制御回路７０によ
り、図５（ｃ）に示すように同期信号ＨからＴ₉ 時間遅
れた位置に時間幅Ｔ₁₀のゲート制御波を作り、これによ
ってゲート７１を開かせる。ここで、遅延回路６９の遅
延時間Ｔ₉ は、（Ｔ−ｔ）に等しい値に選ばれている。
従って撮像装置１の焦点が角膜内皮細胞に合致した瞬間
に、表面反射像信号Ｒがゲート７１を通過する。

【００２７】表面反射像信号Ｒによるゲート７１の出力
は、ストロボ電源７２を制御してストロボ閃光管１２を
発光させ、かつフレーム制御回路７３を動作させて１画
像時間（１／３０秒）存続するゲート制御波を発生さ
せ、これによりゲート６７を開き、ストロボ光によって
撮像された映像信号の１画像分をフレームメモリ７４に
蓄積させる。フレームメモリ７４の蓄積画像は反覆して
読出され、スイッチ４２を経由して受像機４３に送ら
れ、その画面に表示される。

【００２８】上述の装置による角膜内皮細胞の撮像は、
次のようにして行なう。先づ、虹彩照明用赤外光源７を
点灯して眼球６の広範囲を照明し、光源３１を変調電源
４４で点灯して赤外スポット光を眼球６に投射し、固視
標光源２７を点灯し、撮像レンズ系２５を低倍率に設定
して撮像を行なうと、例えば図６に示すような画像が受
像機３３に表示される。

【００２９】図６において、８１は虹彩、８２は瞳孔、
８３は虹彩照明用赤外光源の角膜表面での反射像、８４
は赤外スポット光の角膜表面での反射像である。また、
８５は領域表示回路５４が作る信号によって画かれた輪
郭線である。通常は、赤外スポット光は斜方向から眼球
６にあたることが多いため、その反射像８４は画像の中
心を外れた位置に現われ、赤外スポット光が真正面から
眼球６の中心にあてられた場合に、図示のように反射像
８４は画面の中心に来る。

【００３０】撮像装置１の位置を手動調節して赤外スポ
ット光反射像８４を輪郭８５内へ持込むと、同期検波器
４５によって得た反射像信号Ｓは、ゲート４６及び５０
の開放期間に重なり、これらゲート４６、５０の出力に
よりＸ方向位置制御回路４９及びＹ方向位置制御回路５
３が動作してＸ方向駆動機構３及びＹ方向駆動機構４を
駆動し、反射像８４が輪郭８５の中心に来るように撮像
装置１の位置を自動調節する。

【００３１】赤外スポット光の反射像８４が輪郭８５の
中心に来ると、撮像装置１は眼球６に正対する。する
と、反射像信号Ｓは図３（ｄ）に示すゲート制御波の時
間帯Ｔ₆ に合致し、かつ図４（ｄ）に示すゲート制御波
の時間帯Ｔ₈ に合致するため、ゲート５５及び５６を同
時に通過し、アンドゲート６１がアンド出力を生ずる。
このアンド出力に基いて、次のように撮像装置１の自動
焦点調節動作及び撮像が行なわれる。

【００３２】アンド出力は、スイッチ切換回路６２を制
御して、スイッチ４１及び４２を図示とは異なる位置に
切換え、これにより撮像装置１の映像信号は自動焦点調
節回路６６に供給され、かつ受像機４３はフレームメモ
リ７４の蓄積画像を反覆表示する。光源１８の点灯スイ
ッチ６３が閉じて赤外光による照明が行なわれ、倍率切
換回路６４が動作して撮像レンズ系２５が切換わると、
撮像装置１は眼球６の中心の小部分を赤外光で拡大撮像
するため、図５（ａ）に示すように映像信号には赤外光
による角膜表面反射信号Ｒと角膜内皮細胞像信号Ｉとが
現われる。

【００３３】Ｚ方向駆動機構５が動作すると、撮像装置
１は眼球６の中心軸上を眼球に向かって移動し、これに
伴って表面反射信号Ｒと内皮細胞像信号Ｉとは間隔ｔを
維持しながら図５（ａ）に矢印で示す方向に移動する。
そして表面反射信号Ｒが水平同期信号ＨからＴ₉ 時間の
位置に来た瞬間に、表面反射信号Ｒはゲート７１を通過
し、これによりストロボ閃光管１２を発光させ、その可
視光による映像信号が撮像装置１によって得られる。こ
の映像信号は、１画像分がゲート７６を通ってフレーム
メモリ７４に蓄積され、受像機４３によって表示され
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によるときは撮
像装置を自動的に眼球に正対させることができるので、
広範囲にわたってピントが合致した角膜内皮細胞像を得
ることができ、これを自動焦点調節機構と併せて実施す
ることにより一層その効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の光路図である。

【図２】上記実施例の電気回路のブロック図である。

【図３】上記実施例におけるＸ方向の駆動を制御するた
めの信号波形図である。

【図４】上記実施例におけるＹ方向の駆動を制御するた
めの信号波形図である。

【図５】上記実施例における自動焦点調節機構の動作を
説明する信号波形図である。

【図６】上記実施例における低倍率表示画像を示す図で
ある。

【図７】角膜表面反射光と内皮細胞像光の関係の説明図
である。

【図８】従来の自動焦点調節機構だけを具えた眼球撮像
装置の電気回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ 中心軸 ３ Ｙ方向駆動機構 ４ Ｙ方向駆動機構 ６ 眼球 １１ 照明光路 ２１ 撮像光路 ３１ 赤外スポット光光源 ３３ 赤外フイルタ ３４ ピンホール ３６ 投映レンズ ４３ 受像機 ４４ 変調電源 ４５ 同期検波器 ４６ ゲート ４７ 遅延回路 ４８ ゲート制御回路 ４９ Ｘ方向制御回路 ５０ ゲート ５１ 遅延回路 ５２ ゲート制御回路 ５３ Ｙ方向制御回路 ５５〜６１ Ｘ方向及びＹ方向の制御完了の検出回路 ６６ 自動焦点調節回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 眼球へ向けて照明光を照射する光源と、
   これと異なる方向から得た上記照明光に基く像光線をテ
   レビ撮像する手段とを有する眼球撮像装置において、上
   記照明光と像光線との中間に位置する中心軸方向より眼
   球に一定周波数で変調された微小な径のスポット光を照
   射する手段と、上記撮像によって得た撮像信号を上記周
   波数で同期検波して上記スポット光の角膜表面での反射
   光信号のみを抽出する手段と、この反射光信号に基き上
   記スポット光による眼球照射部位が上記撮像信号を表示
   したテレビ画像中の所定位置に来るように装置全体を上
   記中心軸に直交する方向に移動調節する手段とよりなる
   眼球撮像装置におけるセンターリング装置。