WO2021066124A1 - 涙液層撮影装置 - Google Patents

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WO2021066124A1
WO2021066124A1 PCT/JP2020/037498 JP2020037498W WO2021066124A1 WO 2021066124 A1 WO2021066124 A1 WO 2021066124A1 JP 2020037498 W JP2020037498 W JP 2020037498W WO 2021066124 A1 WO2021066124 A1 WO 2021066124A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
optical system
tear film
misalignment
film imaging
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/037498
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　孝佳
貴紀 山内
Original Assignee
興和株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 興和株式会社 filed Critical 興和株式会社
Priority to JP2021551470A priority Critical patent/JPWO2021066124A1/ja
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/13—Ophthalmic microscopes

Definitions

  • the present invention relates to a tear film imaging apparatus.
  • Dry eye is an ophthalmic disease caused by a decrease in the tear film formed on the surface of the cornea, and a part of the surface of the cornea is exposed to the outside without being protected by the tear layer. Since the onset of dry eye may be accompanied by serious diseases such as corneal epithelial disorder and conjunctival disorder, appropriate examination and treatment for dry eye are required.
  • the ophthalmic apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an optical system for photographing an eye to be inspected, which includes a light source for illuminating the eye to be inspected, a half mirror, an objective lens, an imaging lens, and an imaging means.
  • an optical system for photographing an eye to be inspected which includes a light source for illuminating the eye to be inspected, a half mirror, an objective lens, an imaging lens, and an imaging means.
  • a doctor or the like takes an image of the photographed tear film and examines the presence or absence of dry eye symptoms in the eye to be inspected (hereinafter, an ophthalmic device that photographs the tear film is referred to as a "tear layer imaging device”. ".).
  • the imaging body displayed on the monitor of the ophthalmic device is a transparent tear film. That is, the tear film is not clearly identified on the monitor. Therefore, if the positional relationship between the tear film and the optical system for optometric imaging is not appropriate, it is difficult to recognize it. Further, even if it can be recognized that these positional relationships are not appropriate, the index object indicating the tear film is not clearly displayed on the monitor, so there is no guidepost for correcting to the appropriate position. Therefore, there may be a situation in which the position of the optical system for optometric imaging cannot be corrected only by the manual operation of the operator of the tear film imaging apparatus.
  • an ophthalmic apparatus provided with an auto-alignment function (auto-tracking function when shooting a moving image of an eye to be inspected) that automatically corrects the position of an optical system for taking an eye to be inspected is provided (for example, Patent Document).
  • the auto-alignment function is applied to the tear film imaging apparatus, the above-mentioned problem regarding the position correction between the tear film and the optical system for eye imaging can be appropriately dealt with.
  • the ophthalmic apparatus disclosed in Patent Document 2 is a first alignment detection optical system that projects a parallel light beam onto the surface of the cornea of the eye to be inspected, receives the reflected light of the parallel light beam by the corneum, and receives the reflected light.
  • a second alignment detection optical system that projects an index for alignment detection on the surface of the cornea of the eye to be inspected and receives a reflected image of the index is provided, and alignment is performed using both the first and second alignment detection optical systems. Perform detection.
  • Patent Document 2 does not show matters relating to selection of optical members that can be shared by both optical systems and optimization of the arrangement of each optical member.
  • the optical system for photographing the eye to be inspected and the alignment detection optical system both include an objective lens as a component. If different objective lenses are used for both optical systems, the corresponding optical systems cannot be used unless each objective lens is moved to the front of the eye to be inspected each time. That is, it is not possible to simultaneously perform imaging of the eye to be inspected using the optical system for photographing the eye to be inspected and alignment detection using the alignment detection optical system.
  • the same problem occurs even if the optical system for taking the eye to be inspected deviates from the proper position during the shooting. That is, when the position of the optical system for photographing the eye to be inspected deviated from the proper position is corrected, the imaging of the eye to be inspected must be completely stopped. Therefore, even an ophthalmic apparatus having an auto-tracking function that automatically tracks the eye to be inspected displayed on the monitor cannot be effectively used.
  • the objective lens is a relatively large and heavy lens member
  • an ophthalmologist has a large drive mechanism for switching between the objective lens of the optical system that has been discontinued and the objective lens of the optical system to be used next. Must be incorporated into the device.
  • the size of the ophthalmic apparatus increases, and the production cost of the ophthalmic apparatus increases.
  • the present invention is a tear film imaging apparatus capable of preventing an increase in the cost of the apparatus and simultaneously performing imaging of the eye to be inspected (tear layer) and position correction of the optical system for imaging the eye to be inspected (tear layer).
  • the purpose is to provide.
  • the tear film imaging apparatus is used.
  • An illumination light source that irradiates the tear film formed on the surface of the cornea of the eye to be inspected with illumination light, and an imaging means that receives the reflected light of the illumination light reflected by the tear layer and images the tear layer.
  • An optical system for photographing a tear film including an objective lens arranged so as to face the eye to be inspected and transmit the illumination light from the illumination light source and the reflected light from the tear layer.
  • An optical system for detecting misalignment that detects a misalignment from an appropriate position of the optical system for photographing the tear film, and an optical system for detecting misalignment.
  • the misalignment detection optical system is A light source for misalignment detection that irradiates the cornea of the eye to be inspected with light for detecting misalignment, A light receiving means that receives the reflected light of the misalignment detection light reflected by the cornea, and A misalignment amount calculating means for calculating the misalignment amount of the tear film imaging optical system based on the light receiving position of the misalignment detection light in the light receiving means.
  • misalignment detection light from the misalignment detection light source and the reflected light from the cornea pass through the objective lens of the tear film imaging optical system and the reflected light that has passed through the objective lens. Is received by the light receiving means. It is characterized by that.
  • the tear film imaging and the position correction of the tear film imaging optical system are performed. And can be done at the same time. Therefore, even in a tear film imaging device in which it is difficult to identify the tear film on the monitor, the position of the tear film imaging optical system can be corrected with high accuracy. Therefore, the examination using the tear film observation device can be performed accurately and quickly. Further, as a result of preventing the tear film imaging device from becoming large in size, it is possible to prevent an excessive cost increase in the production of the tear film imaging device.
  • the tear film imaging apparatus is As the misalignment detection light source, a first misalignment detection light source for irradiating the cornea with a first misalignment detection light for detecting the X-direction component and the Y-direction component of the misalignment.
  • a second misalignment detection light source for irradiating the cornea with a second misalignment detection light for detecting the Z-direction component of the misalignment is provided separately.
  • the misalignment amount calculating means calculates the misalignment amount in the XY direction of the tear film imaging optical system based on the light receiving position of the first misalignment detecting light in the light receiving means, and the light receiving means. It is preferable to calculate the amount of misalignment in the Z direction of the tear film imaging optical system based on the light receiving position of the second misalignment detection light.
  • a position shift detection light source for detecting the XY direction component of the position shift of the tear film imaging optical system and a position shift detection light source for detecting the Z direction component are separately provided.
  • the amount of misalignment related to the X, Y, and Z direction components of the tear film imaging optical system can be calculated from the light receiving position of each misalignment detection light received by the light receiving means. Therefore, the misalignment state of the tear film imaging optical system can be evaluated from a plurality of aspects from the amount of a plurality of components, and the position correction of the tear film imaging optical system can be performed with higher accuracy.
  • the tear film imaging apparatus is As the light receiving means, a first light receiving means for receiving the reflected light of the first misalignment detecting light reflected by the cornea and a reflection of the second misalignment detecting light reflected by the cornea. It is preferable that the second light receiving means for receiving light is provided separately.
  • the light receiving means for the first misalignment detection light reflected by the cornea and the light receiving means for the second misalignment detection light are separately provided, for example, the first. Problems that may occur when the misalignment detection light and the second misalignment detection light are received by the same light receiving means (for example, each misalignment detection light reaches the same light receiving position, and each light receiving component is separated and extracted. It is possible to prevent situations such as being unable to do so.
  • the illumination light, the first misalignment detection light, and the second misalignment detection light are light having different wavelengths, respectively.
  • the illumination light, the first position shift detection light, and the second position shift detection light are set to light having different wavelengths, so that the position shift detection is different from that of the tear film imaging optical system.
  • the common optical path area with the optical system it is possible to prevent situations such as the light being mixed and becoming indistinguishable.
  • each light can be guided to the optical path as designed.
  • a tear film imaging device that can prevent an increase in the cost of the device and can simultaneously perform imaging of the tear film and position correction of the optical system for imaging the tear film.
  • the system block diagram of the tear film imaging apparatus which concerns on this embodiment The figure which shows the structure of the optical system for tear film imaging provided in the tear film imaging apparatus which concerns on this embodiment.
  • the front view of the light receiving surface of the 2nd light receiving means provided in the tear film imaging apparatus which concerns on this embodiment.
  • the horizontal direction corresponds to the X direction
  • the vertical direction corresponds to the Y direction
  • the depth direction corresponds to the Z direction, based on the object to be imaged (for example, the eye to be inspected) in the front view.
  • FIG. 1 is a system block diagram of the tear film imaging device 1.
  • the tear film imaging device 1 calculates various information output from the optical system unit 10, the optical system unit 10, and the control unit 20 and the control unit 20. It includes a drive mechanism unit 30 that receives and moves a stage that supports the optical system unit 10, a monitor 40 that displays an image to be photographed via the optical system unit 10, and the like.
  • the optical system unit 10 includes an optical system 11 for tear layer imaging, a first optical system 12 for misalignment detection, and a second optical system 13 for misalignment detection.
  • the optical members belonging to these optical systems are, for example, in an optical member housing housing (not shown) which is located on the upper side of the tear film imaging device 1 and is attached to a position facing the eye to be inspected. Can be stored. Further, it is preferable that at least a stage (not shown) that supports the optical member included in the tear film imaging optical system 11 is housed in the optical member housing.
  • the first misalignment detection optical system 12 and the second misalignment detection optical system 13 may be collectively referred to as a “misalignment detection optical system”.
  • the control unit 20 includes an image information acquisition means 21 and an image generation means 22.
  • the image information acquisition means 21 acquires the image information of the tear film output from the tear film imaging optical system 11. Further, the image generation means 22 performs various image processing on the image information acquired by the image information acquisition means 21 to generate an image displayed on the monitor 40.
  • control unit 20 includes a misalignment amount calculation means 23 and a position correction means 24.
  • the misalignment amount calculation means 23 acquires the misalignment information of the X-direction component and the misalignment information of the Y-direction component of the tear film imaging optical system 11 output from the first misalignment detection optical system 12.
  • the misalignment amount calculating means 23 acquires the misalignment information of the Z-direction component of the tear film imaging optical system 11 output from the second misalignment detection optical system 13.
  • the misalignment amount calculating means 23 calculates the misalignment amount of the tear film imaging optical system 11 based on the obtained misalignment information.
  • the misalignment amount calculation means 23 transmits the misalignment amount information to the position correction means 24.
  • the position correction means 24 converts the received position shift amount information into position correction information of the tear film imaging optical system 11 and transmits it to the drive mechanism unit 30.
  • the control unit 20 may be a general computer including a CPU, RAM, hard disk, input / output device, communication interface, and the like. Each function performed by the above-mentioned image information acquisition means 21, image generation means 22, position shift amount calculation means 23, and position correction means 24 is realized by a CPU or the like that executes desired arithmetic processing according to a program stored in advance. May be good. Further, the control unit 20 may further include means for transmitting the image information generated by the image generation means 22 to the external information terminal via the communication interface.
  • the drive mechanism unit 30 moves the stage supporting the optical member included in the tear film imaging optical system 11 along the X direction, the X direction drive mechanism 31, and the Y direction.
  • the drive mechanism 32 includes a Z-direction drive mechanism 33 that moves along the Z direction.
  • each drive mechanism includes a motor, a gear connected to a shaft portion of the motor, and a rail member that meshes with the gear.
  • the motor receives the position correction information from the position correction means 24 and rotates the shaft at a rotation speed corresponding to the received position correction information.
  • the rail member is a member provided at a predetermined position on the stage, and converts the rotational motion of the motor shaft transmitted via the gear into translational motion in the X, Y, and Z directions.
  • the optical system 11 for photographing the tear film includes an illumination light source 111 that irradiates the eye 110 including the tear layer with illumination light, a first polarizing plate 112, a half mirror 113, and an eye to be inspected.
  • An objective lens 114 facing the 110, an imaging lens 115, a second polarizing plate 116, an imaging means 117, and the like are provided.
  • the illumination light source 111 is preferably a white light source so that the image of the tear film can be accurately viewed through the monitor 40.
  • white light sources include incandescent lamps, halogen lamps, LED (light Emitting Diode) lamps, fluorescent lamps, and the like.
  • the illumination light source 111 is not particularly limited as long as it can illuminate the tear film.
  • the imaging means 117 is not particularly limited as long as it can capture an image of the tear film illuminated by the illumination light source 111.
  • Examples of the imaging means 117 include a CCD image sensor, a CMOS image sensor, and the like.
  • the image pickup means 117 is connected to the image information acquisition means 21 of the control unit 20 via a communication cable. As a result, the raw image information of the tear film obtained by the imaging means 117 is transmitted to the control unit 20.
  • the illumination light from the illumination light source 111 travels in the following optical path. That is, the illumination light emitted from the illumination light source 111 first passes through the first polarizing plate 112, reaches the half mirror 113, and a part of the illumination light is reflected toward the objective lens 114. After passing through the objective lens 114, the reflected illumination light reaches the tear film (eye to be inspected) and is specularly reflected in the direction opposite to the optical path up to that point. The specularly reflected illumination light passes through the objective lens 114 again and then passes through the half mirror 113. Further, the illumination light that has passed through the half mirror 113 passes through the imaging lens 115 and the second polarizing plate 116, and is imaged by the imaging means 117. As a result, the tear film is imaged.
  • the first misalignment detection optical system 12 includes a first misalignment detection light source 121, a diaphragm 122 having a pinhole opening, a lens 123, a first dichroic mirror 124, a second dichroic mirror 125, and an imaging lens. 126, the first light receiving means 127 and the like are provided. Further, the first misalignment detection optical system 12 includes an objective lens 114 common to the tear film imaging optical system 11.
  • the type of the first position shift detection light source 121 is not particularly limited.
  • Examples of the first misalignment detection light source 121 include LEDs, OLEDs (Organic Light Emitting Diodes), various lasers, and the like.
  • the first misalignment detection optical system 12 has an optical path area shared with the tear film imaging optical system 11. Therefore, the first misalignment detection light emitted from the first misalignment detection light source 121 and the illumination light from the illumination light source 111 are mixed, and the first misalignment detection light cannot be identified. It is necessary to avoid situations such as becoming. Therefore, it is preferable that the first misalignment detection light has a wavelength band different from that of the illumination light from the illumination light source 111.
  • the first misalignment detection light in the present embodiment is infrared light. In the present embodiment, the wavelength of the first misalignment detection light is 800 nm, but the wavelength is not limited to this, and other wavelengths may be used.
  • the first light receiving means 127 is not particularly limited as long as it can receive the first misalignment detecting light in the first misalignment detecting optical system 12.
  • Examples of the first light receiving means 127 include a CCD image sensor, a CMOS image sensor, and the like.
  • the first light receiving means 127 is connected to the misalignment amount calculating means 23 of the control unit 20 via a communication cable. As a result, the positional deviation information of the tear film imaging optical system 11 in the X direction and the Y direction is transmitted to the control unit 20.
  • the first misalignment detection light in the present embodiment passes through the diaphragm 122 having a pinhole opening, it becomes a circular spot light after passing through the diaphragm 122. Therefore, the first misalignment detection light received by the first light receiving means 127 is also a circular spot light (bright spot image). However, it is not limited to this.
  • the first misalignment detection light travels in the following optical path. That is, the first misalignment detection light is emitted from the first misalignment detection light source 121, passes through the diaphragm 122 and the lens 123, and reaches the first dichroic mirror 124.
  • the first dichroic mirror 124 selectively reflects infrared light in a predetermined wavelength band. Therefore, the first misalignment detection light that has reached the first dichroic mirror 124 is reflected toward the half mirror 113.
  • the first misalignment detection light passes through the half mirror 113 and the objective lens 114 and reaches the cornea of the eye 110 to be inspected.
  • the first misalignment detection light that has reached the cornea is mirror-reflected in the direction opposite to the optical path up to that point, passes through the objective lens 114 again, and reaches the half mirror 113.
  • the first misalignment detection light that reaches the half mirror 113 reaches the second dichroic mirror 125.
  • the second dichroic mirror 125 like the first dichroic mirror 124, selectively reflects infrared light in a predetermined wavelength band. Therefore, the first misalignment detection light that has reached the second dichroic mirror 125 is reflected toward the imaging lens 126 and then received by the first light receiving means 127.
  • the first misalignment detection light can be appropriately guided to the desired optical path leading to the first light receiving means 127.
  • FIG. 3 shows the configuration of the first misalignment detection optical system 12. Further, FIG. 3 shows the optical path of the first misalignment detection light when the X component position or the Y component position of the tear film imaging optical system 11 is at an appropriate position and when the position is deviated from the appropriate position. Shown.
  • FIG. 4 is a front view of the first light receiving means 127 (light receiving surface 1271) that has received the first misalignment detecting light.
  • the first misalignment detection light is the eye 110 (110a) to be inspected. It reaches the apex of the cornea and is reflected in the direction along the optical axis. As a result, the reflected light is substantially at the center position of various optical members (objective lens 114, half mirror 113, second dichroic mirror 125, imaging lens 126, first light receiving means 127) arranged in the subsequent optical path. Proceed along the connecting line.
  • the first misalignment detecting light (121R) is the origin O (1271) of the light receiving surface 1271.
  • the light is received at the "reference position").
  • the misalignment detection light of 1 travels in the following states.
  • the first misalignment detecting light that reaches the corneal surface (tear layer) is reflected at an appropriate angle with respect to the optical axis. More specifically, for example, when the first misalignment detection light illuminates the positive side in the Y direction from the apex of the cornea of the eye 110 (110b) to be inspected, it is reflected at an angle of ⁇ 1 with respect to the optical axis.
  • the first misalignment detection light illuminates the negative side in the Y direction from the corneal apex of the eye 110 (110c) to be inspected, it is reflected at an angle of ⁇ 2 with respect to the optical axis.
  • the optical system 11 for photographing the tear film is displaced in the X direction.
  • the reflected light from the surface of the corneum is connected to each optical member (objective lens 114, half mirror 113, second dichroic mirror 125, and the like) arranged in the subsequent optical path. It travels in an optical path away from the line connecting the substantially center positions of the image lens 126 and the first light receiving means 127).
  • the first misalignment detection light is received at a position (position represented by reference numeral 121E1 or 121E2) different from the reference position of the light receiving surface 1271.
  • the misalignment direction of the tear film imaging optical system 11 is only in the Y direction, but the misalignment of the tear film imaging optical system 11 usually includes an X direction component. ..
  • the first misalignment detection light is received at a position on the right side or left side of the reference position of the light receiving surface 1271 shown in FIG.
  • the light receiving information (photographed image) of the light receiving surface 1271 is transmitted to the misalignment amount calculating means 23 of the control unit 20.
  • the misalignment amount calculation means 23 detects the X-direction misalignment component and the Y-direction misalignment component of the tear film imaging optical system 11 from the received captured image. Further, the misalignment amount calculating means 23 multiplies the detected X-direction misalignment component and the Y-direction misalignment component by a predetermined coefficient and converts them into the actual X-direction misalignment amount and the Y-direction misalignment amount.
  • the misalignment amount calculating means 23 transmits the converted numerical information regarding the X-direction misalignment amount and the Y-direction misalignment amount to the position correction means 24.
  • the position correction means 24 converts the received numerical information into position correction information of the tear film imaging optical system 11 and transmits it to the X-direction drive mechanism 31 and the Y-direction drive mechanism 32.
  • the position correction means 24 converts the converted numerical information into command information indicating that the stage is moved by -2 cm in the X direction, and the X direction drive mechanism 31 Send to.
  • the position correction means 24 converts the converted numerical information into command information for moving the +1.5 cm stage in the Y direction, and Y It transmits to the directional drive mechanism 32.
  • the positions of the X-direction component and the Y-direction component of the tear film imaging optical system 11 are corrected.
  • the second misalignment detection optical system 13 includes a second misalignment detection light source 131, a diaphragm 132 having a slit opening, a lens 133, an imaging lens 134, a second light receiving means 135, and the like. Further, the second misalignment detection optical system 13 includes the half mirror 113 and the objective lens 114, which are common to the tear film imaging optical system 11.
  • the type of the second position shift detection light source 131 is not particularly limited.
  • Examples of the second misalignment detection light source 131 include LEDs, LEDs, various lasers, and the like.
  • the second misalignment detection optical system 13 has an optical path area shared with the tear film imaging optical system 11 and the first misalignment detection optical system 12. Therefore, the second misalignment detection light emitted from the second misalignment detection light source 131, the illumination light from the illumination light source 111, and the first misalignment detection light source 121 emitted from the first misalignment detection light source 121. It is necessary to avoid a situation in which the misalignment detection light is mixed and the second misalignment detection light becomes indistinguishable.
  • the second misalignment detection light has a wavelength band different from that of the illumination light from the illumination light source 111 and the first misalignment detection light.
  • the second misalignment detection light in the present embodiment is infrared light, and preferably has a wavelength different from that of the first misalignment detection light.
  • the wavelength of the second misalignment detection light is 950 nm, but the wavelength is not limited to this, and other wavelengths may be used.
  • the second light receiving means 135 in the present embodiment is a two-division type photodiode.
  • the present invention is not limited to this, and for example, another split-type photodiode such as a quadrant photodiode, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like may be used.
  • the second light receiving means 135 is connected to the misalignment amount calculating means 23 of the control unit 20 via a communication cable. As a result, the Z-direction misalignment information of the tear film imaging optical system 11 is transmitted to the control unit 20.
  • the second misalignment detection light in the present embodiment passes through the diaphragm 132 having the slit opening, it becomes a rectangular slit light after passing through the diaphragm 132. Therefore, the second misalignment detection light received by the second light receiving means 135 is also rectangular slit light. However, it is not limited to this.
  • the second misalignment detection light travels in the following optical path. That is, the second misalignment detection light is emitted from the second misalignment detection light source 131, passes through the diaphragm 132 and the lens 133, and reaches the half mirror 113. A part of the second misalignment detection light that reaches the half mirror 113 is reflected toward the objective lens 114. After that, the second misalignment detection light passes through the objective lens 114 and reaches the cornea of the eye 110 to be inspected.
  • the second misalignment detection light that has reached the cornea is mirror-reflected there, passes through the objective lens 114 again, and reaches the half mirror 113. A part of the second misalignment detection light that has reached the half mirror 113 is reflected toward the imaging lens 134 and then received by the second light receiving means 135.
  • FIG. 6 is a diagram showing an optical path of a second misalignment detecting light when the Z-direction position of the tear film imaging optical system 11 is at an appropriate position and when the position is deviated from the appropriate position.
  • FIG. 7 is a front view of the light receiving surface 1351 of the second light receiving means 135.
  • the second misalignment detection light is directed to the apex of the cornea as shown by the solid line in FIG. 6 (b). It is very reflected.
  • the optical path 1310 of the incident light on the corneal surface and the optical path 1311 of the reflected light from the corneal surface are the center lines of the second misalignment detection optical system 13.
  • a line-symmetrical trajectory is drawn with 131C in between.
  • the second misalignment detection light (131R) is received on the center line (hereinafter, referred to as “reference line”) of the light receiving surface 1351.
  • the second position The deviation detection light travels in the following states.
  • the second misalignment detection light is obliquely incident on the center line 131C of the second misalignment detection optical system 13. Therefore, when the cornea is located 110e on the front side of the proper position 110d, the reflection point on the cornea shifts to the upper side of the paper surface. Further, when the cornea is located 110f behind the proper position 110d, the reflection point on the cornea shifts to the lower side of the paper surface.
  • the optical path 1311 of the incident light on the corneal surface and the optical path 1312 of the reflected light from the corneal surface draw an asymmetrical trajectory with the center line 131C of the second misalignment detection optical system 13 interposed therebetween.
  • the second misalignment detection light is received at a position different from the reference line of the light receiving surface 1351 (the position appearing at 131E1 or 131E2).
  • the second light receiving means 135 in the present embodiment is a two-division type photodiode. Therefore, the light receiving amount information of each divided surface is transmitted to the misalignment amount calculating means 23.
  • the misalignment amount calculating means 23 calculates the misalignment amount in the Z direction of the tear film imaging optical system 11 from the difference in the light receiving amount of each divided surface.
  • the misalignment amount calculation means 23 transmits the calculated Z-direction misalignment amount information to the position correction means 24.
  • the position correction means 24 converts the position correction information of the tear film imaging optical system 11 based on the received Z direction displacement amount information, and transmits the information to the Z direction drive mechanism 33.
  • the position correction means 24 converts the Z-direction displacement amount information into command information for moving the -3 cm stage in the Z direction, and the Z-direction drive mechanism. Send to 33. As a result, the position of the Z-direction component of the tear film imaging optical system 11 is corrected.
  • the tear film imaging device 1 is the same objective lens in all of the tear film imaging optical system 11, the first misalignment detection optical system 12, and the second misalignment detection optical system 13. 114 is used. As a result, the imaging of the tear film and the position correction of the tear film imaging optical system 11 can be performed at the same time. As a result, dry eye inspection can be performed accurately and quickly, and excessive cost increase of the device can be effectively prevented.
  • the above-mentioned automatic position correction function for the tear film imaging optical system 11 is provided on the tear film. It also applies when shooting movies. That is, as the automatic tracking function (auto tracking function) of the tear film photographed as a moving image, the automatic position correction function of the tear film imaging optical system 11 in the present embodiment can be used.
  • Tear liquid layer imaging device 10
  • Optical unit 11 Tear liquid layer imaging optical system 111
  • Illumination light source 113
  • Objective lens 117 Imaging means 12
  • First misalignment detection optical system 121
  • First misalignment detection light source 127
  • First light receiving means 13
  • Second misalignment detection optical system 131
  • Second misalignment detection light source 135
  • Second light receiving means 20
  • Control unit 21 Image information acquisition means 22
  • Image generation means 23
  • Position misalignment amount calculation means 24
  • Position Correction means 30
  • Drive mechanism unit 31 X-direction drive mechanism 32
  • Y-direction drive mechanism 33
  • Z-direction drive mechanism 110 Eye to be inspected

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Abstract

本発明は、装置のコストアップを防ぐと共に、涙液層の撮影と涙液層撮影用光学系の位置補正を同時に行える涙液層撮影装置の提供を目的とする。　本発明に係る涙液層撮影装置は、涙液層に照明光を照射し、照明された涙液層を撮像する涙液層撮影用光学系と、涙液層撮影用光学系の適正位置からの位置ずれを検出する位置ずれ検出用光学系とを備え、位置ずれ検出用光学系は、被検眼の角膜に位置ずれ検出用光を照射する位置ずれ検出用光源と、角膜で反射された位置ずれ検出用光の反射光を受光する受光手段と、涙液層撮影用光学系に含まれる対物レンズと同じ対物レンズであって、位置ずれ検出用光源からの位置ずれ検出用光及び角膜からの反射光を透過する対物レンズと、受光手段における位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、涙液層撮影用光学系の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、位置ずれ量算出手段で算出された涙液層撮影用光学系の位置ずれ量に基づき、涙液層撮影用光学系の位置を補正する位置補正手段とを備える。

Description

涙液層撮影装置
　本発明は、涙液層撮影装置に関する。
　スマートフォンやタブレット端末などの携帯型情報端末の普及により、所謂ドライアイを発症したドライアイ患者数が急増している。ドライアイは、角膜表面に形成される涙液層の減少に伴い、一部の角膜表面部分が涙液層に保護されずに外部に露出することに起因する眼科疾患である。ドライアイを発症することで、角膜上皮障害、結膜障害等の重度な疾患を併発する場合もあるため、ドライアイに対する適切な検査・治療が求められる。
　ドライアイ検査に使用する眼科装置に関して、例えば、下記特許文献１に開示の眼科装置が提案されている。特許文献１に開示される眼科装置は、被検眼を照明するための光源、ハーフミラー、対物レンズ、結像レンズ、撮像手段を含む被検眼撮影用光学系を備える。この光学系に含まれる各種光学部材が適正位置に配置されることで、涙液層を含む被検眼が光源からの照明光に照明されると共に、涙液層で反射された照明光の反射光が撮像手段で結像される。その結果、涙液層が撮像される。実際の検査では、医師等が、撮影された涙液層の像を撮影し、被検眼のドライアイ症状の有無を診察する（以下、涙液層を撮影する眼科装置を「涙液層撮影装置」と言う。）。
　ところで、涙液層撮影装置において、眼科装置のモニタに表示される撮影体は、透明な涙液層である。すなわち、涙液層は、モニタ上で明瞭に識別されない。そのため、涙液層と被検眼撮影用光学系との位置関係が適正でない場合、それを認識することが難しい。また、これらの位置関係が適正でないと認識できても、涙液層を示す指標物がモニタに明瞭に映し出されないことから、適正位置に補正するための道標がない。従って、涙液層撮影装置の操作者の手動のみで、被検眼撮影用光学系の位置補正を行えない事態が生じ得る。
　これに対して、被検眼撮影光学系の位置補正を自動で行うオートアライメント機能（被検眼の動画を撮影する場合、オートトラッキング機能。）を備えた眼科装置が提供されている（例えば、特許文献２に開示の眼科装置）。特に、オートアライメント機能を涙液層撮影装置に適用すれば、涙液層と被検眼撮影用光学系との位置補正に関する前記問題に適切に対処することができる。
特開平１０－３３４８３号公報 特開平４－２６９９３７号公報
　ここで、特許文献２に開示の眼科装置は、被検眼の角膜表面に平行光束を投光し、平行光束の角膜による反射光を受光し該反射光を受光する第１のアライメント検出光学系と、被検眼の角膜表面にアライメント検出用の指標を投影し、該指標の反射像を受光する第２のアライメント検出光学系を備え、第１及び第２のアライメント検出光学系の両方を用いてアライメント検出を行う。
　このように、被検眼撮影用光学系に加えて、アライメント検出光学系を設ければ、被検眼撮影用光学系のみを備えた眼科装置に比べて多くの光学部材が配設される。しかしながら、双方の光学系で共用できる光学部材の選別や、各光学部材の配置の適正化などに関する事項は、特許文献２に示されていない。
　特に、被検眼撮影用光学系及びアライメント検出光学系は、構成要素として共に対物レンズを含む。仮に、双方の光学系に別々の対物レンズが用いられる場合、夫々の対物レンズを被検眼正面に都度移動しなければ、対応する光学系を使用できない。すなわち、被検眼撮影用光学系を用いた被検眼の撮影と、アライメント検出光学系を用いたアライメント検出とを同時に行うことができない。
　従って、被検眼撮影用光学系の位置補正（アライメント）を行う場合、被検眼撮影用光学系を用いた被検眼の撮影を一旦停止し、アライメント検出光学系を用いた被検眼撮影用光学系の位置補正を行わなければならない。そのため、検査に時間が掛かる結果、被検者への心理的・肉体的負担が増える。
　更に、眼科装置を用いて被検眼の動画を撮影する場合、撮影の途中で、被検眼撮影用光学系が適正位置からずれた場合も、同様の問題が生じる。すなわち、適正位置からずれた被検眼撮影用光学系の位置補正を行う際、被検眼の撮影を完全に停止しなければならない。そのため、モニタに表示される被検眼を自動で追跡するオートトラッキング機能を備えた眼科装置であっても、それを有効活用できない。
　それに加え、対物レンズは、比較的大きく高重量のレンズ部材であるため、使用を停止した光学系の対物レンズと、次に使用する光学系の対物レンズとを切り替えるための大型の駆動機構を眼科装置に組み込まなければならない。その結果、眼科装置が大型化し、眼科装置の生産コストが増加する。
　これらの課題に鑑み、本発明は、装置のコストアップを防ぐと共に、被検眼（涙液層）の撮影と被検眼（涙液層）撮影用光学系の位置補正を同時に行える涙液層撮影装置の提供を目的とする。
　前述した課題を解決するため、本発明に係る涙液層撮影装置は、
　被検眼の角膜表面に形成される涙液層に照明光を照射する照明用光源と、前記涙液層で反射された前記照明光の反射光を受光し、前記涙液層を撮像する撮像手段と、前記被検眼に正対し、前記照明用光源からの前記照明光及び前記涙液層からの前記反射光を透過するよう配置される対物レンズと、を含む涙液層撮影用光学系と、
　前記涙液層撮影用光学系の適正位置からの位置ずれを検出する位置ずれ検出用光学系と、
　を備え、
　前記位置ずれ検出用光学系は、
　前記被検眼の角膜に位置ずれ検出用光を照射する位置ずれ検出用光源と、
　前記角膜で反射された前記位置ずれ検出用光の反射光を受光する受光手段と、
　前記受光手段における前記位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
　前記位置ずれ量算出手段で算出された前記涙液層撮影用光学系の位置ずれ量に基づき、前記涙液層撮影用光学系の位置を補正する位置補正手段と、
　を備え、
　前記位置ずれ検出用光源からの前記位置ずれ検出用光及び前記角膜からの前記反射光は、前記涙液層撮影用光学系の前記対物レンズを通過すると共に、前記対物レンズを通過した前記反射光は、前記受光手段で受光される、
　ことを特徴とする。
　本発明のこの態様によれば、涙液層撮影用光学系と位置ずれ検出用光学系とで同じ対物レンズを使用するため、涙液層の撮影と、涙液層撮影用光学系の位置補正とを同時に行うことができる。そのため、モニタ上で涙液層を識別することが難しい涙液層撮影装置であっても、涙液層撮影用光学系の位置補正を精度良く行える。従って、涙液層観察装置を用いた検査を正確且つ迅速に行える。また、涙液層撮影装置の大型化を防止できる結果、涙液層撮影装置生産の過度なコストアップを防止できる。
　また、本発明に係る涙液層撮影装置は、
　前記位置ずれ検出用光源として、前記位置ずれのＸ方向成分及びＹ方向成分を検出するための第１の位置ずれ検出用光を前記角膜に照射するための第１の位置ずれ検出用光源と、前記位置ずれのＺ方向成分を検出するための第２の位置ずれ検出用光を前記角膜に照射するための第２の位置ずれ検出用光源とが、別々に設けられ、
　前記位置ずれ量算出手段は、前記受光手段における前記第１の位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系のＸＹ方向の位置ずれ量を算出すると共に、前記受光手段における前記第２の位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系のＺ方向の位置ずれ量を算出することが好ましい。
　本発明のこの態様によれば、涙液層撮影用光学系の位置ずれのＸＹ方向成分を検出する位置ずれ検出用光源と、Ｚ方向成分を検出する位置ずれ検出用光源とを別々に設け、受光手段で受光された各位置ずれ検出用光の受光位置から、涙液層撮影用光学系のＸ，Ｙ，Ｚ方向成分に係る位置ずれ量を算出できる。そのため、涙液層撮影用光学系の位置ずれ状態を複数の成分量から多面的に評価することができ、涙液層撮影用光学系の位置補正をより高精度に行うことができる。
　更に、本発明に係る涙液層撮影装置は、
　前記受光手段として、前記角膜で反射された前記第１の位置ずれ検出用光の反射光を受光する第１の受光手段と、前記角膜で反射された前記第２の位置ずれ検出用光の反射光を受光する第２の受光手段とが、別々に設けられることが好ましい。
　本発明のこの態様によれば、角膜で反射された第１の位置ずれ検出用光の受光手段と、第２の位置ずれ検出用光の受光手段とを別々に設けるため、例えば、第１の位置ずれ検出用光と第２の位置ずれ検出用光とを同じ受光手段で受光する場合に起こり得る不具合（例えば、各位置ずれ検出用光が同じ受光位置に至り、各々の受光成分を分離抽出できないなどの事態）を防止できる。
　更に、本発明に係る涙液層撮影装置において、
　前記照明光、前記第１の位置ずれ検出用光、及び前記第２の位置ずれ検出用光は、夫々波長の異なる光であることが好ましい。
　本発明の前記態様によれば、照明光、第１の位置ずれ検出用光、第２の位置ずれ検出用光を異なる波長の光とすることで、涙液層撮影用光学系と位置ずれ検出用光学系との共用光路域で、各光が混ざり識別不能になるなどの事態を防止できる。また、波長選択機能を持つ光学部材を光路上に配設することで、設計通りの光路に各光を誘導できる。
　本発明によれば、装置のコストアップを防ぐと共に、涙液層の撮影と、涙液層撮影用光学系の位置補正を同時に行える涙液層撮影装置を提供できる。
本実施形態に係る涙液層撮影装置のシステムブロック図。 本実施形態に係る涙液層撮影装置に備わる涙液層撮影用光学系の構成を示す図。 本実施形態に係る涙液層撮影装置に備わる第１の位置ずれ検出用光学系の構成、及び涙液層撮影光学系のＸＹ方向位置が適正位置にある場合と、適正位置からずれている場合の第１の位置ずれ検出用光の光路を示す図。 本実施形態に係る涙液層撮影装置に備わる第１の受光手段の受光面の正面図。 本実施形態に係る涙液層撮影装置に備わる第２の位置ずれ検出用光学系の構成を示す図。 涙液層撮影光学系のＺ方向位置が適正位置にある場合と、適正位置からずれている場合の第２の位置ずれ検出用光の光路を示す図。 本実施形態に係る涙液層撮影装置に備わる第２の受光手段の受光面の正面図。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る涙液層撮影装置を詳細に説明する。なお、正面視における撮影対象物（例えば被検眼）を基準に、その水平方向がＸ方向に対応し、垂直方向がＹ方向に対応し、奥行き方向がＺ方向に対応する。
　まず、図１を参照して、本実施形態に係る涙液層撮影装置１の概略構成を説明する。図１は、涙液層撮影装置１のシステムブロック図である。図１に示されるように、涙液層撮影装置１は、光学系部１０、光学系部１０から出力される各種情報を演算処理する制御部２０、制御部２０で演算処理された各種情報を受信すると共に、光学系部１０を支持するステージを移動させる駆動機構部３０、光学系部１０を介して撮影された被撮影体を表示するモニタ４０等を備える。
　光学系部１０は、涙液層撮影用光学系１１、第１の位置ずれ検出用光学系１２、第２の位置ずれ検出用光学系１３を含む。本実施形態において、これらの光学系に属する光学部材は、例えば、涙液層撮影装置１の上方側に位置し、被検眼と正対する位置に取り付けられる光学部材収容筐体（図示しない。）に収められる。また、少なくとも涙液層撮影用光学系１１に含まれる光学部材を支持するステージ（図示しない。）が、光学部材収容筐体内に収容されることが好ましい。なお、以下の説明において、第１の位置ずれ検出用光学系１２と第２の位置ずれ検出用光学系１３とを併せて、「位置ずれ検出用光学系」と言う場合がある。
　次に、制御部２０は、図１に示されるように、画像情報取得手段２１、画像生成手段２２を含む。画像情報取得手段２１は、涙液層撮影用光学系１１から出力される涙液層の画像情報を取得する。また、画像生成手段２２は、画像情報取得手段２１で取得された画像情報に各種画像処理を施し、モニタ４０で表示される画像を生成する。
　更に、制御部２０は、位置ずれ量算出手段２３、位置補正手段２４を含む。位置ずれ量算出手段２３は、第１の位置ずれ検出用光学系１２から出力される涙液層撮影用光学系１１のＸ方向成分の位置ずれ情報及びＹ方向成分の位置ずれ情報を取得する。それに加えて、位置ずれ量算出手段２３は、第２の位置ずれ検出用光学系１３から出力される涙液層撮影用光学系１１のＺ方向成分の位置ずれ情報を取得する。更に、位置ずれ量算出手段２３は、得られた各位置ずれ情報に基づき、涙液層撮影用光学系１１の位置ずれ量を算出する。更に、位置ずれ量算出手段２３は、位置ずれ量情報を位置補正手段２４に送信する。位置補正手段２４は、受信した位置ずれ量情報を涙液層撮影用光学系１１の位置補正情報に変換し駆動機構部３０に送信する。
　なお、制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスク、入出力装置、通信インターフェイス等を備える一般的なコンピュータであってよい。前述の画像情報取得手段２１、画像生成手段２２、位置ずれ量算出手段２３、位置補正手段２４で果たされる各機能は、予め記憶されたプログラムに従い所望の演算処理を実行するＣＰＵ等によって実現されてもよい。また、制御部２０は、通信インターフェイスを介して、画像生成手段２２によって生成された画像情報を外部情報端末に送信する手段を更に備えてもよい。
　次に、駆動機構部３０は、涙液層撮影用光学系１１に含まれる光学部材を支持するステージを、Ｘ方向に沿って移動させるＸ方向駆動機構３１、Ｙ方向に沿って移動させるＹ方向駆動機構３２、Ｚ方向に沿って移動させるＺ方向駆動機構３３を含む。
　Ｘ方向駆動機構３１、Ｙ方向駆動機構３２、Ｚ方向駆動機構３３の構成は、対応する各方向にステージ（涙液層撮影用光学系１１）を移動可能なものであれば特に限定されない。例えば、各駆動機構として、モータと、モータのシャフト部に接続されるギアと、ギアと噛み合うレール部材とを含む態様が挙げられる。この場合、モータは、位置補正手段２４からの位置補正情報を受信し、受信した位置補正情報に対応する回転数でシャフトを回転させる。また、レール部材は、ステージの所定位置に設けられる部材であり、ギアを介して伝達されるモータシャフトの回転運動をＸ，Ｙ，Ｚ方向への並進運動に変換する。
　次に、図２を参照して、涙液層撮影用光学系１１を説明する。図２に示されるように、涙液層撮影用光学系１１は、涙液層を含む被検眼１１０に照明光を照射する照明用光源１１１、第１の偏光板１１２、ハーフミラー１１３、被検眼１１０に正対する対物レンズ１１４、結像レンズ１１５、第２の偏光板１１６、撮像手段１１７等を備える。
　照明用光源１１１は、モニタ４０を介して涙液層の像を的確に視認できる状態とするため、白色光源であることが好ましい。白色光源の例として、白熱ランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（light Emitting Diode）ランプ、蛍光ランプ等が挙げられる。ただし、照明用光源１１１は、涙液層を照明できるものであれば特に限定されない。
　撮像手段１１７は、照明用光源１１１で照明された涙液層の像を撮像可能なものであれば特に限定されない。撮像手段１１７の例として、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサー等が挙げられる。なお、撮像手段１１７は、通信ケーブルを介して制御部２０の画像情報取得手段２１に接続される。これにより、撮像手段１１７で得られた涙液層の生画像情報が、制御部２０に送信される。
　涙液層撮影用光学系１１において、照明用光源１１１からの照明光は、以下の光路を進む。すなわち、照明用光源１１１から照射された照明光は、まず、第１の偏光板１１２を通過し、ハーフミラー１１３に至り、一部が、対物レンズ１１４に向けて反射される。反射された照明光は、対物レンズ１１４を通過した後、涙液層（被検眼）に至り、それまでの光路と逆方向に鏡面反射される。鏡面反射された照明光は、再び対物レンズ１１４を通過した後、ハーフミラー１１３を通過する。更に、ハーフミラー１１３を通過した照明光は、結像レンズ１１５、第２の偏光板１１６を通過し、撮像手段１１７で結像される。これにより、涙液層が撮像される。
　次に、図３を参照して、第１の位置ずれ検出用光学系１２を用いた涙液層撮影用光学系１１のＸＹ方向の位置ずれを検出する例を説明する。第１の位置ずれ検出用光学系１２は、第１の位置ずれ検出用光源１２１、ピンホール開口を有する絞り１２２、レンズ１２３、第１のダイクロイックミラー１２４、第２のダイクロイックミラー１２５、結像レンズ１２６、第１の受光手段１２７等を備える。更に、第１の位置ずれ検出用光学系１２は、涙液層撮影用光学系１１と共通の対物レンズ１１４を含む。
　第１の位置ずれ検出用光源１２１の種類は、特に限定されない。第１の位置ずれ検出用光源１２１の例として、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、各種レーザ等が挙げられる。ただし、図３に示されるように、第１の位置ずれ検出用光学系１２は、涙液層撮影用光学系１１との共用光路域を有する。従って、第１の位置ずれ検出用光源１２１から照射される第１の位置ずれ検出用光と、照明用光源１１１からの照明光とが混在し、第１の位置ずれ検出用光が識別不能となるなどの事態を避ける必要がある。そのため、第１の位置ずれ検出用光は、照明用光源１１１からの照明光とは異なる波長帯を有することが好ましい。特に限定されるものではないが、本実施形態における第１の位置ずれ検出用光は、赤外光である。なお、本実施形態において、第１の位置ずれ検出用光の波長を８００ｎｍとするが、これに限定されるものではなく、他の波長であってもよい。
　第１の受光手段１２７は、第１の位置ずれ検出用光学系１２において、第１の位置ずれ検出用光を受光可能なものであれば特に限定されない。第１の受光手段１２７の例として、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサー等が挙げられる。なお、第１の受光手段１２７は、通信ケーブルを介して制御部２０の位置ずれ量算出手段２３に接続される。これにより、涙液層撮影用光学系１１のＸ方向及びＹ方向の位置ずれ情報が、制御部２０に送信される。
　なお、本実施形態における第１の位置ずれ検出用光は、ピンホール開口を有する絞り１２２を通過するため、絞り１２２の通過後、円形のスポット光となっている。従って、第１の受光手段１２７で受光される第１の位置ずれ検出用光も、円形のスポット光（輝点像）である。ただし、これに限定されない。
　第１の位置ずれ検出用光学系１２において、第１の位置ずれ検出用光は、以下の光路を進む。すなわち、第１の位置ずれ検出用光は、第１の位置ずれ検出用光源１２１から出射された後、絞り１２２及びレンズ１２３を通過し、第１のダイクロイックミラー１２４に至る。第１のダイクロイックミラー１２４は、所定波長帯の赤外光を選択的に反射する。そのため、第１のダイクロイックミラー１２４に至った第１の位置ずれ検出用光は、ハーフミラー１１３に向けて反射される。
　その後、第１の位置ずれ検出用光は、ハーフミラー１１３、対物レンズ１１４を通過し、被検眼１１０の角膜に至る。角膜に至った第１の位置ずれ検出用光は、それまでの光路とは逆方向に鏡面反射され、再び対物レンズ１１４を通過し、ハーフミラー１１３に至る。ハーフミラー１１３に至った第１の位置ずれ検出用光は、第２のダイクロイックミラー１２５に至る。第２のダイクロイックミラー１２５も、第１のダイクロイックミラー１２４と同様に、所定波長帯の赤外光を選択的に反射する。そのため、第２のダイクロイックミラー１２５に至った第１の位置ずれ検出用光は、結像レンズ１２６に向けて反射された後、第１の受光手段１２７で受光される。
　第１の位置ずれ検出用光学系１２の所定位置に、第１のダイクロイックミラー１２４、第２のダイクロイックミラー１２５のような、特定の波長帯の光を選択的に反射する光学部材を設けることで、第１の受光手段１２７に至る所望の光路に第１の位置ずれ検出用光を適宜誘導することができる。
　次に、図３及び図４を参照して、涙液層撮影用光学系１１のＸ方向成分及びＹ方向成分の位置補正を説明する。図３は、前述の通り、第１の位置ずれ検出用光学系１２の構成を示す。また、図３は、涙液層撮影用光学系１１のＸ成分位置又はＹ成分位置が適正位置にある場合と、適正位置からずれている場合の第１の位置ずれ検出用光の光路を併せて示す。次に、図４は、第１の位置ずれ検出用光を受光した第１の受光手段１２７（受光面１２７１）の正面図である。
　まず、涙液層撮影用光学系１１が、適正位置に配置されている場合、図３（ｂ）の実線で示されるように、第１の位置ずれ検出用光は、被検眼１１０（１１０ａ）の角膜頂点に至り、光軸に沿う方向に反射される。その結果、反射光は、以後の光路に配置される各種光学部材（対物レンズ１１４、ハーフミラー１１３、第２のダイクロイックミラー１２５、結像レンズ１２６、第１の受光手段１２７）の略中心位置を結ぶ線分に沿って進む。
　その結果、図４に示されるように、涙液層撮影用光学系１１が、適正位置に配置されている場合、第１の位置ずれ検出用光（１２１Ｒ）は、受光面１２７１の原点Ｏ（以下、「基準位置」と言う。）で受光される。
　これに対して、涙液層撮影用光学系１１が、例えば、図３（ｂ）の二点鎖線又は破線で示されるように、Ｘ方向又はＹ方向において適正位置に配置されていない場合、第１の位置ずれ検出用光は、以下の状態で進行する。ここで、角膜表面は、所定の曲率で湾曲しているため、角膜表面（涙液層）に至った第１の位置ずれ検出用光は、光軸に対して相応の角度で反射される。より詳しくは、例えば、第１の位置ずれ検出用光が、被検眼１１０（１１０ｂ）の角膜頂点よりＹ方向正側を照らす場合、光軸に対してθ１の角度で反射される。これに対して、第１の位置ずれ検出用光が、被検眼１１０（１１０ｃ）の角膜頂点よりＹ方向負側を照らす場合、光軸に対してθ２の角度で反射される。涙液層撮影用光学系１１が、Ｘ方向にずれている場合も、同様である。
　そのため、角膜表面からの反射光は、図３（ａ）の破線で示されるように、以後の光路に配置される各光学部材（対物レンズ１１４、ハーフミラー１１３、第２のダイクロイックミラー１２５、結像レンズ１２６、第１の受光手段１２７）の略中心位置を結ぶ線分から離れた光路を進む。その結果、第１の位置ずれ検出用光は、受光面１２７１の基準位置とは異なる位置（符号１２１Ｅ１又は１２１Ｅ２で現される位置）で受光される。
　なお、図４に示される態様は、涙液層撮影用光学系１１の位置ずれ方向がＹ方向のみであるが、通常、涙液層撮影用光学系１１の位置ずれは、Ｘ方向成分を含む。Ｘ方向成分を含む位置ずれの場合、第１の位置ずれ検出用光は、図４で示される受光面１２７１の基準位置より右側又は左側の位置で受光される。
　受光面１２７１の受光情報（撮影画像）は、制御部２０の位置ずれ量算出手段２３に送信される。位置ずれ量算出手段２３は、受信した撮影画像から、涙液層撮影用光学系１１のＸ方向位置ずれ成分及びＹ方向位置ずれ成分を検出する。更に、位置ずれ量算出手段２３は、検出したＸ方向位置ずれ成分及びＹ方向位置ずれ成分に所定係数を乗算し、実際のＸ方向位置ずれ量及びＹ方向位置ずれ量に換算する。
　その後、位置ずれ量算出手段２３は、換算したＸ方向位置ずれ量及びＹ方向位置ずれ量に関する数値情報を位置補正手段２４に送信する。位置補正手段２４は、受信した数値情報を涙液層撮影用光学系１１の位置補正情報に変換し、Ｘ方向駆動機構３１及びＹ方向駆動機構３２に送信する。
　例えば、Ｘ方向位置ずれ量がＸ方向に＋２ｃｍである場合、位置補正手段２４は、換算された数値情報をＸ方向に－２ｃｍステージを移動させる旨の指令情報に変換し、Ｘ方向駆動機構３１に送信する。また、Ｙ方向位置ずれ量がＹ方向に－１．５ｃｍである場合、位置補正手段２４は、換算された数値情報をＹ方向に＋１．５ｃｍステージを移動させる旨の指令情報に変換し、Ｙ方向駆動機構３２に送信する。これにより、涙液層撮影用光学系１１のＸ方向成分及びＹ方向成分の位置補正が行われる。
　次に、図５を参照して、第２の位置ずれ検出用光学系１３を用いた涙液層撮影用光学系１１のＺ方向の位置ずれを検出する例を説明する。第２の位置ずれ検出用光学系１３は、第２の位置ずれ検出用光源１３１、スリット開口を有する絞り１３２、レンズ１３３、結像レンズ１３４、第２の受光手段１３５等を備える。更に、第２の位置ずれ検出用光学系１３は、涙液層撮影用光学系１１と共通の前記ハーフミラー１１３及び前記対物レンズ１１４を含む。
　第２の位置ずれ検出用光源１３１の種類は、特に限定されない。第２の位置ずれ検出用光源１３１の例として、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、各種レーザ等が挙げられる。ただし、図５に示されるように、第２の位置ずれ検出用光学系１３は、涙液層撮影用光学系１１及び第１の位置ずれ検出用光学系１２との共用光路域を有する。従って、第２の位置ずれ検出用光源１３１から照射される第２の位置ずれ検出用光、照明用光源１１１からの照明光、及び第１の位置ずれ検出用光源１２１から照射される第１の位置ずれ検出用光が混在し、第２の位置ずれ検出用光が識別不能となるなどの事態を避ける必要がある。そのため、第２の位置ずれ検出用光は、照明用光源１１１からの照明光及び第１の位置ずれ検出用光とは異なる波長帯を有することが好ましい。特に限定されるものではないが、本実施形態における第２の位置ずれ検出用光は、赤外光であり、第１の位置ずれ検出用光とは異なる波長であることが好ましい。なお、本実施形態において、第２の位置ずれ検出用光の波長を９５０ｎｍとするが、これに限定されるものではなく、他の波長であってもよい。
　本実施形態における第２の受光手段１３５は、二分割型フォトダイオードである。ただし、これに限定されるものではなく、例えば四分割型フォトダイオードなどの他の分割型フォトダイオードであってもよいし、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサー等であってもよい。なお、第２の受光手段１３５は、通信ケーブルを介して制御部２０の位置ずれ量算出手段２３に接続される。これにより、涙液層撮影用光学系１１のＺ方向の位置ずれ情報が、制御部２０に送信される。
　なお、本実施形態における第２の位置ずれ検出用光は、スリット開口を有する絞り１３２を通過するため、絞り１３２の通過後、矩形のスリット光となっている。従って、第２の受光手段１３５で受光される第２の位置ずれ検出用光も、矩形のスリット光である。ただし、これに限定されない。
　第２の位置ずれ検出用光学系１３において、第２の位置ずれ検出用光は、以下の光路を進む。すなわち、第２の位置ずれ検出用光は、第２の位置ずれ検出用光源１３１から出射された後、絞り１３２及びレンズ１３３を通過し、ハーフミラー１１３に至る。ハーフミラー１１３に至った第２の位置ずれ検出用光の一部は、対物レンズ１１４に向けて反射される。その後、第２の位置ずれ検出用光は、対物レンズ１１４を通過し、被検眼１１０の角膜に至る。
　角膜に至った第２の位置ずれ検出用光は、そこで鏡面反射され、再び対物レンズ１１４を通過し、ハーフミラー１１３に至る。ハーフミラー１１３に至った第２の位置ずれ検出用光の一部は、結像レンズ１３４に向けて反射された後、第２の受光手段１３５で受光される。
　次に、図６及び図７を参照して、涙液層撮影用光学系１１のＺ方向成分の位置補正を説明する。図６は、涙液層撮影用光学系１１のＺ方向位置が適正位置にある場合と、適正位置からずれている場合の第２の位置ずれ検出用光の光路を示す図である。また、図７は、第２の受光手段１３５の受光面１３５１の正面図である。
　まず、涙液層撮影用光学系１１が、Ｚ方向において適正位置に配置されている場合、図６（ｂ）の実線で示されるように、第２の位置ずれ検出用光は、角膜頂点に至り反射される。その結果、図６（ａ）に示されるように、角膜表面への入射光の光路１３１０と、角膜表面からの反射光の光路１３１１とは、第２の位置ずれ検出用光学系１３の中心線１３１Ｃを挟んで線対称の軌跡を描く。その結果、図７に示されるように、第２の位置ずれ検出用光（１３１Ｒ）は、受光面１３５１の中心線（以下、「基準線」と言う。）上で受光される。
　これに対して、例えば、図６（ｂ）の二点鎖線又は破線で示されるように、涙液層撮影用光学系１１が、Ｚ方向において適正位置に配置されていない場合、第２の位置ずれ検出用光は、以下の状態で進行する。ここで、第２の位置ずれ検出用光は、第２の位置ずれ検出用光学系１３の中心線１３１Ｃに対して斜めに入射される。そのため、角膜が適正位置１１０ｄより手前側１１０ｅにある場合、角膜での反射点は、紙面上側にずれる。また、角膜が適正位置１１０ｄより奥側１１０ｆにある場合、角膜での反射点は、紙面下側にずれる。
　そのため、角膜表面への入射光の光路１３１１と、角膜表面からの反射光の光路１３１２とは、第２の位置ずれ検出用光学系１３の中心線１３１Ｃを挟んで非対称の軌跡を描く。その結果、図７に示されるように、第２の位置ずれ検出用光は、受光面１３５１の基準線とは異なる位置（１３１Ｅ１又は１３１Ｅ２で現れる位置）で受光される。
　前述のように、本実施形態における第２の受光手段１３５は、二分割型フォトダイオードである。そのため、各分割面の受光量情報が、位置ずれ量算出手段２３に送信される。位置ずれ量算出手段２３は、各分割面の受光量差から、涙液層撮影用光学系１１のＺ方向における位置ずれ量を算出する。
　その後、位置ずれ量算出手段２３は、算出したＺ方向位置ずれ量情報を位置補正手段２４に送信する。位置補正手段２４は、受信したＺ方向位置ずれ量情報に基づき、涙液層撮影用光学系１１の位置補正情報に変換し、Ｚ方向駆動機構３３に送信する。
　例えば、Ｚ方向位置ずれ量がＺ方向に＋３ｃｍである場合、位置補正手段２４は、Ｚ方向位置ずれ量情報をＺ方向に－３ｃｍステージを移動させる旨の指令情報に変換し、Ｚ方向駆動機構３３に送信する。これにより、涙液層撮影用光学系１１のＺ方向成分の位置補正が行われる。
　本実施形態に係る涙液層撮影装置１は、涙液層撮影用光学系１１、第１の位置ずれ検出用光学系１２、第２の位置ずれ検出用光学系１３の全てで、同じ対物レンズ１１４を用いる。これにより、涙液層の撮影と、涙液層撮影用光学系１１の位置補正を同時に行うことができる。その結果、ドライアイの検査を正確かつ迅速に行えると共に、装置の過度なコストアップを有効に防ぐことができる。
　なお、本実施形態に係る前述の説明において、涙液層の静止画像を撮影する例が示されているが、涙液層撮影用光学系１１に対する前述の自動位置補正機能は、涙液層の動画を撮影する場合にも適用される。すなわち、動画撮影される涙液層の自動追跡機能（オートトラッキング機能）として、本実施形態における涙液層撮影用光学系１１の自動位置補正機能を用いることができる。
　以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。ただし、前述の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定する趣旨で記載されたものではない。本発明には、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るものを含み得る。また、本発明にはその等価物が含まれる。
１　涙液層撮影装置
　１０　光学部
　１１　涙液層撮影用光学系
　　１１１　照明用光源
　　１１３　ハーフミラー
　　１１４　対物レンズ
　　１１７　撮像手段
　１２　第１の位置ずれ検出用光学系
　　１２１　第１の位置ずれ検出用光源
　　１２７　第１の受光手段
　１３　第２の位置ずれ検出用光学系
　　１３１　第２の位置ずれ検出用光源
　　１３５　第２の受光手段
　２０　制御部
　　２１　画像情報取得手段
　　２２　画像生成手段
　　２３　位置ずれ量算出手段
　　２４　位置補正手段
　３０　駆動機構部
　　３１　Ｘ方向駆動機構
　　３２　Ｙ方向駆動機構
　　３３　Ｚ方向駆動機構
１１０　被検眼

Claims (4)

  1. 　被検眼の角膜表面に形成される涙液層に照明光を照射する照明用光源と、前記涙液層で反射された前記照明光の反射光を受光し、前記涙液層を撮像する撮像手段と、前記被検眼に正対し、前記照明用光源からの前記照明光及び前記涙液層からの前記反射光を透過するよう配置される対物レンズと、を含む涙液層撮影用光学系と、
    　前記涙液層撮影用光学系の適正位置からの位置ずれを検出する位置ずれ検出用光学系と、
    　を備え、
    　前記位置ずれ検出用光学系は、
    　前記被検眼の角膜に位置ずれ検出用光を照射する位置ずれ検出用光源と、
    　前記角膜で反射された前記位置ずれ検出用光の反射光を受光する受光手段と、
    　前記受光手段における前記位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
    　前記位置ずれ量算出手段で算出された前記涙液層撮影用光学系の位置ずれ量に基づき、前記涙液層撮影用光学系の位置を補正する位置補正手段と、
    　を備え、
    　前記位置ずれ検出用光源からの前記位置ずれ検出用光及び前記角膜からの前記反射光は、前記涙液層撮影用光学系の前記対物レンズを通過すると共に、前記対物レンズを通過した前記反射光は、前記受光手段で受光される、
    　ことを特徴とする涙液層撮影装置。
  2. 　前記位置ずれ検出用光源として、前記位置ずれのＸ方向成分及びＹ方向成分を検出するための第１の位置ずれ検出用光を前記角膜に照射するための第１の位置ずれ検出用光源と、前記位置ずれのＺ方向成分を検出するための第２の位置ずれ検出用光を前記角膜に照射するための第２の位置ずれ検出用光源とが、別々に設けられ、
    　前記位置ずれ量算出手段は、前記受光手段における前記第１の位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系のＸＹ方向の位置ずれ量を算出すると共に、前記受光手段における前記第２の位置ずれ検出用光の受光位置に基づき、前記涙液層撮影用光学系のＺ方向の位置ずれ量を算出する、
    　請求項１に記載の涙液層撮影装置。
  3. 　前記受光手段として、前記角膜で反射された前記第１の位置ずれ検出用光の反射光を受光する第１の受光手段と、前記角膜で反射された前記第２の位置ずれ検出用光の反射光を受光する第２の受光手段とが、別々に設けられる、
    　請求項２に記載の涙液層撮影装置。
  4. 　前記照明光、前記第１の位置ずれ検出用光、及び前記第２の位置ずれ検出用光は、夫々波長の異なる光である、
    　請求項２又は３に記載の涙液層撮影装置。
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