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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6239287
(24)【登録日】2017年11月10日
(45)【発行日】2017年11月29日
(54)【発明の名称】角膜内皮細胞撮影装置
(51)【国際特許分類】
A61B 3/13 20060101AFI20171120BHJP
A61B 3/135 20060101ALI20171120BHJP
A61B 3/113 20060101ALI20171120BHJP
【ＦＩ】
A61B3/12 D
A61B3/12 F
A61B3/10 B
【請求項の数】5
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2013-143398(P2013-143398)
(22)【出願日】2013年7月9日
(65)【公開番号】特開2015-16002(P2015-16002A)
(43)【公開日】2015年1月29日
【審査請求日】2016年7月4日
(73)【特許権者】
【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100082670
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
(74)【代理人】
【識別番号】100180068
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 怜史
(72)【発明者】
【氏名】坂上 兼一
(72)【発明者】
【氏名】中島 将
【審査官】
宮川 哲伸
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１１−０７００７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２１７５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−０５９５６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２１３５２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−０９４２３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−３２７６３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ３／００ − ３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、
前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、
前記被検眼の視線をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の固視標と、
前記被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段と、
前記被検眼の前眼部を観察する前眼部観察光学系とを備え、
前記アライメント検出手段は、被検眼の角膜に向けてアライメント指標光を投影するアライメント指標投影光学系を有する角膜内皮細胞撮影装置であって、
前眼部観察光学系で撮像した前記前眼部の画像の輝度値から、前記被検眼の瞳画像の輪郭線を抽出し、前記輪郭線に基づき求めた前記瞳孔像の中心位置と前記角膜上に投影される前記アライメント指標光の輝点位置とに基づいて前記被検眼の視線方向を検出する視線方向検出手段を設けたことを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、
前記被検眼の視線をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の固視標と、
前記被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段と、
前記被検眼の前眼部を観察する前眼部観察光学系とを備え、
前記アライメント検出手段は、被検眼の角膜に向けてアライメント指標光を投影するアライメント指標投影光学系を有する角膜内皮細胞撮影装置であって、
前眼部観察光学系で撮像した前記前眼部の画像の輝度値から、前記被検眼の瞳画像の輪郭線を抽出し、前記輪郭線に基づき求めた前記瞳孔像の中心位置と前記角膜上に投影される前記アライメント指標光の輝点位置とに基づいて前記被検眼の視線方向を検出する視線方向検出手段を設けたことを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項2】
前記視線方向検出手段は、前記輪郭線で囲まれる部分の重心位置を求め、該重心位置を前記瞳孔像の中心位置とすることを特徴とする請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項3】
前記視線方向検出手段が検出した視線方向と、点灯されている固視標が誘導する視線方向とが一致していないとき、前記スリット光照射光学系によるスリット光の照射を禁止または警告表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項4】
前記視線方向検出手段は、前記角膜にアライメント指標光が投影されている前眼部を前記前眼部観察光学系で撮像した瞳孔像の輪郭線と前記アライメント指標光による輝点像とを抽出する抽出回路と、この抽出回路が抽出した瞳孔像の輪郭線と輝点像とからそれらの位置を求める位置検出回路と、この位置検出回路が求めた瞳孔像の中心位置と輝点像の位置とから視線方向を求める視線方向算出回路とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項5】
前記アライメント指標光が投影された前眼部を前記角膜内皮細胞撮影光学系の撮像手段で撮影することを特徴とする請求項４に記載の角膜内皮細胞撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、被検眼の角膜にスリット光を照射して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置が知られている（特許文献１参照）。
【0003】
かかる角膜内皮細胞撮影装置は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、その角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系とを備えている。
【0004】
このような角膜内皮細胞撮影装置では、角膜の中心部位の他に、その中心部位の周辺の角膜内皮細胞を撮影することができるように、複数の内部固視標を設ける場合がある。この場合、点灯する固視標を変えることによって被検眼の視線方向を変えてその周辺部の角膜内皮細胞を撮影していくことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２−２１７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、点灯する固視標を変えても被検眼の視線が点灯された固視標に向いているか否かが分からず、被検眼の視線が点灯された固視標に向いていなくてもそのまま撮影が実行されてしまうという問題があった。
【0007】
この発明の目的は、被検者の視線が点灯している固視標に向けられているか否かが分かる角膜内皮細胞撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項１の発明は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するスリット光照射光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系と、前記被検眼の視線をそれぞれ異なる所定方向に誘導する複数の内部固視標と、前記被検眼に対する装置本体のアライメントを検出するアライメント検出手段とを備え、このアライメント検出手段は、被検眼の角膜に向けてアライメント指標光を投影するアライメント指標投影光学系を有する角膜内皮細胞撮影装置であって、前眼部観察光学系で撮像した前記前眼部の画像の輝度値から、前記被検眼の瞳画像の輪郭線を抽出し、前記輪郭線に基づき求めた前記瞳孔像の中心位置と前記角膜上に投影される前記アライメント指標光の輝点位置とに基づいて前記被検眼の視線方向を検出する視線方向検出手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、被検者の視線が点灯されている固視標に向いているか否かが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観図を示した斜視図である。
【図5】この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の光学系を示した光学配置図である。
【図5A】アライメント指標投影光学系と内部固視標投影光学系の光学部材の配置を示した光学配置図である。
【図6】角膜のアライメント指標光束の反射状態を示した説明図である。
【図7】前眼部とアライメント指標光と円環状パターンとを示した説明図である。
【図7A】被検眼の視線が右を向いた場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。
【図7B】被検眼の視線が左を向いた場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。
【図7C】被検眼の視線が上を向いた場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。
【図7D】被検眼の視線が下を向いた場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。
【図7E】被検眼に斜視等がある場合の瞳孔像と輝点像を示した前眼部像の説明図である。
【図8】角膜におけるスリット光束の反射状態を示した説明図である。
【図9】角膜とラインセンサとの位置関係と、ラインセンサの受光量の強度分布を示した説明図である。
【図10】角膜内皮細胞撮影装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図11】角膜内皮細胞像とラインセンサの受光量との関係を示す説明図である。
【図12】モニタの表示画面に表示される角膜内皮像を示した説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、この発明に係る角膜内皮細胞撮影装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【0012】
図１ないし図３に示す角膜内皮細胞撮影装置１００は、基台３０１の上に設けられたベース部３０２と、このベース部３０２の上に設けられた前後左右上下に移動可能な装置本体３０３と、基台３０１の前部に取り付けられた支持部３０４の上部に設けた顎受部３０５と、支持部３０４に設けた保持部材３０６によって保持された額当部３０７と、装置本体３０３に設けた表示部３１０とを有している。
【0013】
表示部３１０は、撮像した前眼部像や角膜内皮細胞像を表示したりするものであり、所望の位置へ手動またはモータ制御により自由に回転や移動させることができるようになっている。また、表示部３１０の画面にはタッチパネル３１２(図１０参照)が貼着されており、タッチパネル３１２をタッチすることにより、被検眼に対して装置本体３０３を前後方向や上下方向や左右方向に移動させることができる他に、各種のモード設定や操作が行えるようになっている。
【0014】
装置本体３０３内には、角膜内皮細胞を撮影する角膜内皮細胞撮影装置１００の光学系が配置されている。
【0015】
装置本体３０３の前面には、図４に示すように、６個の外部固視標（固視標）である外部固視標光源３２１〜３２６と、被検眼の前眼部を照明する４つの前眼部照明光源１と、スリット光を被検眼の角膜に向けて照射するためのスリット光照射窓３４１と、角膜で反射したスリット光の反射光が入射する入射窓３４２と、被検眼の前眼部を観察するための観察窓３４３とが設けられている。
【0016】
外部固視標光源３２１〜３２６や前眼部照明光源１は例えば発光ダイオードなどで構成されている。
【0017】
外部固視標光源３２１〜３２６は、角膜の中心部位から大きく離れた部位の角膜内皮細胞を撮影する場合に発光させるものである。
【0018】
角膜内皮細胞撮影装置１００の光学系は、図５に示すように、被検眼Ｅの前眼部を観察する前眼部観察光学系１０と、被検眼Ｅの角膜内皮細胞Ｓ２（図８参照）を照明する角膜内皮細胞照明光学系（スリット光照射光学系）２０と、角膜内皮細胞Ｓ２を撮影する角膜内皮細胞撮影光学系３０とを備えている。
【0019】
前眼部観察光学系１０には、Ｘ,Ｙアライメントを検出するためのアライメント指標を投影するアライメント指標投影光学系４０と、Ｘ,Ｙアライメントを検出するアライメント検出光学系５０と、固視標である内部固視標を投影する内部固視標投影光学系７０とが設けられている。
【0020】
角膜内皮細胞撮影光学系３０には、合焦位置検出光学系（Ｚアライメント検出光学系）６０が設けられている。そして、アライメント指標投影光学系４０とアライメント検出光学系５０と合焦位置検出光学系６０とで被検眼Ｅに対する装置本体３０３のアライメントを検出するアライメント検出手段が構成される。［前眼部観察光学系］
前眼部観察光学系１０は、ハーフミラー１１と、対物レンズ１２と、ハーフミラー１３と、絞り１４と、結像レンズ１５と、遮光板１６と、ＣＣＤ（受光素子）１７などとを有している。Ｏ１はその光軸である。
［アライメント指標投影光学系］
アライメント指標投影光学系４０は、図５Ａに示すように、発光ダイオードからなるアライメント指標光源（点光源）４１と、集光レンズ４２と、ハーフミラー４３と、投影レンズ４４と、ハーフミラー１１とを有している。なお、３４３Ｇは、観察窓３４３に設けた透明な観察窓ガラスである。
【0021】
アライメント指標光源４１から射出されたアライメント指標光は、集光レンズ４２により集光されてハーフミラー４３で反射されて投影レンズ４４に達し、この投影レンズ４４により平行光束とされ、この平行光束がハーフミラー１１及び観察窓３４３（図１参照）の観察窓ガラス３４３Ｇ（図５Ａ参照）を介して被検眼Ｅの角膜Ｃ（図８参照）に導かれる。［アライメント検出光学系］
アライメント検出光学系５０は、位置検出手段としての２次元ＰＳＤ（アライメント検出センサ：ポジションセンサ）５１を有し、前眼部観察光学系１０のハーフミラー１３と対物レンズ１２とハーフミラー１１などを共用して構成される。
【0022】
アライメント検出センサ５１は、 対物レンズ１２に関して、図６に示すように角膜頂点Ｐと角膜曲率中心Ｑ３の略中間位置にアライメント指標光により形成された虚像Ｒと共役な位置に配置されている。アライメント指標光に基づく角膜反射光は、装置本体３０３の観察窓３４３に入射して対物レンズ１２に導かれる。この反射光は対物レンズ１２により集光された光束の一部は、ハーフミラー１３によって反射され、アライメント検出センサ５１上に結像される。このとき、アライメント検出センサ５１上でのアライメント指標光の虚像Ｒの像Ｒ´(図示せず)による信号の検出位置によって、被検眼Ｅに対する装置本体３０３の左右（Ｘ方向）と上下（Ｙ方向）のズレ量が検出される。
【0023】
ここで、アライメント指標光の像Ｒ´による信号が、アライメント検出センサ５１上の所定範囲内にある状態のとき、ＸＹアライメント完了状態とする。
【0024】
前眼部照明光源１からの照明光は角膜Ｃにより反射され、ハーフミラー１１を透過して対物レンズ１２に導かれる。この対物レンズ１２を透過した光束の一部は、ハーフミラー１３を透過した後に結像レンズ１５によりＣＣＤ１７に結像される。ＣＣＤ１７により検出された信号は表示部３１０（図１０参照）に送られる。被検眼Ｅと角膜内皮細胞撮影装置１００とのアライメントが概ね合っているとき、アライメント指標光の虚像（輝点）Ｒによる像Ｒ″もＣＣＤ１７上に同時に形成されるので、図７に示すように表示部３１０の画面１８に被検眼Ｅの前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の虚像像Ｒ″（以下輝点像Ｒ″と表記する）とが同時に表示される。
【0025】
図７において、符号Ａは左右方向（Ｘ方向）と上下方向（Ｙ方向）に対してのＸＹアライメントの許容範囲を示す円環状又は矩形状パターン像であり、これは表示部３１０上に電子的に表示する。
【0026】
ＸＹアライメントの検出は、ＣＣＤカメラ１７上の位置から検出してもよい。この場合、ハーフミラー１３とアライメント検出センサ５１は不要となる。
【0027】
検者は、輝点像Ｒ″が円環状パターン像Ａの範囲内に納まるように角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体を動かしてＸＹアライメントを行う。
【0028】
遮光板１６は、角膜内皮細胞の観察・撮影時に前眼部観察光学系１０の光路に挿入され、前眼部の観察時にその光路から離脱される。遮光板１６の光路の挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。［内部固視標投影光学系］
内部固視標投影光学系７０は、図５及び図５Ａに示すように、中心固視用の発光ダイオード（内部固視標光源）７１と、中心部のワイド用の発光ダイオード（内部固視標光源）７２,７３と、投影レンズ４４と、内部周辺固視用の発光ダイオード（内部固視標光源）７４ａ〜７４ｈと、ハーフミラー１１とを有している。発光ダイオード７１〜７３で発光した固視用光束は、ハーフミラー４３を透過し、投影レンズ４４によって平行光束にされてハーフミラー１１及び観察窓ガラス３４３Ｇを介して被検眼Ｅに投影される。
【0029】
また、発光ダイオード７４ａ〜７４ｈから発光された固視用光束はハーフミラー１１及び観察窓ガラス３４３Ｇを介して被検眼Ｅに投影される。
【0030】
発光ダイオード７１は角膜Ｃの中心部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード７２,７３はその中心部位を挟む両側部分の部位を撮影する場合に点灯させ、発光ダイオード７４ａ〜７４ｈはそれら部位を囲む周辺部の部位（内側周辺部位）を撮影する場合に発光させる。
【0031】
発光ダイオード７４ａ〜７４ｈは、発光ダイオード７１〜７３と同一平面内に配置してもよい。この場合、図のように個別の光源を配置するほかに液晶などの２次元表示素子を配置して、必要な個所のみを点灯するようにしてもよい。
【0032】
外部固視標光源３２１〜３２６は、内側周辺部位の外側の周囲の部位（外側周辺部位）を撮影する場合に発光させる。［角膜内皮細胞照明光学系］
角膜内皮細胞照明光学系２０は、観察用照明光学系１２０と撮影用照明光学系２２０とから構成され、観察用照明光学系１２０は観察用光源（赤外ＬＥＤ：照明光源）２１と、スリット２２と、ダイクロイックミラー２３と、対物レンズ２４などとを有する。Ｏ２はその光軸である。
【0033】
観察用光源２１から射出された観察用光束は、スリット２２を透過してダイクロイックミラー２３により反射されて対物レンズ２４に導かれる。対物レンズ２４により集光されたスリット照明光である観察用光束は角膜Ｃを照明する。
【0034】
撮影用照明光学系２２０は、白色発光ダイオードからなる撮影用照明光源（撮影用光源）２５と、集光鏡２２６と、集光レンズ２６と、スリット２７などとを有し、観察用照明光学系１２０のダイクロイックミラー２３および対物レンズ２４を共用して構成される。
【0035】
撮影用光源２５は、単色光の発光ダイオードで例えば緑色や青色などを発光するものでもよい。
【0036】
撮影用光源２５から射出された照明光は集光レンズ２６により集光される。その照明光は撮影光として用いられ、スリット２７を透過してスリット照明光（スリット光）となり、このスリット照明光のうち可視波長域のスリット照明光がダイクロイックミラー２３を透過し、可視波長域のスリット照明光が対物レンズ２４に導かれる。対物レンズ２４を透過したスリット照明光により角膜Ｃが照明される。［角膜内皮細胞撮影光学系］
角膜内皮細胞撮影光学系３０は、対物レンズ３１と、ハーフミラー３２と、ミラー３４と、リレーレンズ３５と、マスク１３０と、リレーレンズ１３２と、遮光板１３１と、ミラー３６と、ＣＣＤ（撮像手段）１７などとを有し、Ｏ３はこの光軸である。
【0037】
マスク１３０は、後述するラインセンサとＣＣＤ１７と共役な位置に配置されている。
【0038】
遮光板１３１は、前眼部観察時に角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路に挿入され、角膜内皮細胞の観察・撮影時にその光路から離脱される。挿入離脱は図示しないソレノイドなどで行われる。
【0039】
この実施例では、前眼部観察用のＣＣＤカメラと内皮細胞撮影用のカメラとを共通としているが、別のカメラを使用してもよい。この場合、遮光板１６,１３１は不要となる。
【0040】
角膜Ｃにより反射されたスリット照明光は、対物レンズ３１に導かれる。対物レンズ３１に導かれた反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の一部はハーフミラー３２を透過し、ミラー３４およびリレーレンズ３５を介してマスク１３０に入射する。
【0041】
このマスク１３０は、角膜表面からの反射光の部分を遮光し、角膜内皮細胞の反射光の部分を透過するように配置されている。
【0042】
合焦位置検出光学系６０は、対物レンズ３１と、ハーフミラー３２と、ラインセンサ６１とを有している。ラインセンサ６１は、角膜Ｃとほぼ共役位置に、且つ、図９に示すように光学的に角膜Ｃの厚み方向となる方向に沿って配置されている。
【0043】
ラインセンサ６１上に達する角膜Ｃでのスリット光束の反射光束の強度分布は図９に示すようなものとなる。強度分布のピークＵは角膜Ｃの表面での反射光束によるピークであり、ピークＶは角膜内皮細胞Ｓ２での反射光束のピークである。［制御系］
図１０は角膜内皮細胞撮影装置１００の制御系の構成を示すブロック図である。図１０において、１０１はラインセンサ６１の光量分布に基づいて角膜内皮細胞撮影光学系３０が角膜内皮細胞Ｓ２に合焦しているかどうかを検出する合焦判断回路である。
【0044】
合焦判断回路１０１は、図１１に示す反射光束の強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に応じた合焦信号を出力し、ピークＶと中心番地Ｑとが一致したとき合焦完了信号を出力する。
【0045】
角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体３０３を被検眼Ｅに対して離反接近させると、ピークＶの番地が移動する。装置本体３０３は、ピークＶの番地Ｌが中心番地Ｑに一致したとき角膜内皮細胞に合焦されるように設定されている。すなわち、Ｚアライメントが完了したとき、角膜内皮細胞撮影光学系３０つまり角膜内皮細胞撮影装置１００は角膜内皮細胞Ｓ２に合焦される。
【0046】
１０２はＸ,Ｙ方向のアライメントを判定するアライメント判定回路であり、このアライメント判定回路１０２は、アライメント検出センサ５１上でのアライメント指標光の虚像Ｒ´(図示せず)による信号の検出位置に基づいて、被検眼Ｅの光軸と装置本体３０３の光軸Ｏ１との左右（Ｘ方向）のズレ量と上下（Ｙ方向）のズレ量とを判定する。
【0047】
１０４は合焦判断回路１０１が出力する合焦信号やアライメント判定回路１０２が判定するＸ,Ｙ方向のズレ量に基づいてＸ,Ｙ,Ｚモータ２０１〜２０３を駆動させるドライバＤ１〜Ｄ３を制御する制御装置である。この制御装置１０４は、ＣＣＤ１７上の画像に基づいて表示部３１０にその画像を表示させたり、図示しない操作部の操作に基づいて前眼部照明光源１,アライメント指標光源４１,撮影用光源２５,観察用光源２１などの発光を制御する。また、制御装置１０４は、操作部の操作などに基づいて外部固視標光源３２１〜３２６や発光ダイオード７１〜７３や発光ダイオード７４ａ〜７４ｈの発光を制御する。
【0048】
また、制御装置１０４は、後述する視線方向算出回路４０５が算出した被検眼Ｅの視線方向が発光されている発光ダイオード７１〜７３, ７４ａ〜７４ｈや外部固視標光源３２１〜３２６の方向に向いていないと判断したとき、撮影用光源２５の発光を禁止したり、表示部３１０に視線が所定方向に向いていないことを警告表示したりする。
【0049】
Ｘ,Ｙ,Ｚモータ２０１〜２０３は、角膜内皮細胞撮影装置１００の装置本体３０３をＸ,Ｙ,Ｚ方向へ移動させるモータである。
【0050】
４０１はＣＣＤ１７上の前眼部像から瞳孔像Ｅａ（図７参照）を抽出する瞳孔像抽出回路（抽出回路）、４０２は抽出した瞳孔像Ｅａの中心位置である重心位置を検出する瞳孔像位置検出回路（位置検出回路）、４０３は輝点像Ｒ″を抽出する輝点像抽出回路（抽出回路）、４０４は抽出した輝点像Ｒ″の位置である重心位置（位置）を検出する輝点像位置検出回路（位置検出回路）、４０５は瞳孔像位置検出回路４０２が検出した瞳孔像Ｅａの中心位置と輝点像位置検出回路４０４が検出した輝点像Ｒ″の位置とに基づいて被検眼Ｅの視線方向を算出する視線方向算出回路である。
【0051】
そして、瞳孔像抽出回路４０１と瞳孔像位置検出回路４０２と、輝点像抽出回路４０３と輝点像位置検出回路４０４と視線方向算出回路４０５とで視線方向検出手段が構成される。［瞳孔像位置検出回路］
瞳孔像位置検出回路４０２は、瞳孔像Ｅａの輪郭線ＬａをＣＣＤ１７の画素の輝度値から求め、この輪郭線Ｌａで囲まれる部分の重心位置を求め、この重心位置を瞳孔像Ｅａの中心位置とするものである。
［輝点像位置検出回路］
輝点像位置検出回路４０４は、輝点像Ｒ″の輪郭線(図示せず)をＣＣＤ１７の画素の輝度値から求め、この輪郭線で囲まれる部分の重心位置を求め、この重心位置を輝点像Ｒ″の位置とするものである。
［視線方向算出回路］
視線方向算出回路４０５は、瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１と輝点像Ｒ″の位置Ｒａに基づいて被検眼Ｅの視線方向を算出する。
【0052】
これは、発光ダイオード７１を点灯させて被検眼Ｅを固視させると、図７に示すように、瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１と輝点像Ｒ″の位置Ｒａとがほぼ一致し、このような場合、被検眼Ｅの視線方向は正面に向けられ、視線方向と前眼部観察光学系１０の光軸Ｏ１とが一致していると判断することができる。
【0053】
図７Ａに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａに対して瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１が左側にあるとき、被検眼Ｅの視線は右方向に向けられている場合であり、その光軸Ｏ１に対する視線の右方向の角度は、その位置Ｒａと中心位置Ｅａ１との間の距離から求めることができる。同様に、図７Ｂに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａに対して瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１が右側にあるとき、被検眼Ｅの視線は左方向に向けられている場合であり、その光軸Ｏ１に対する視線の左方向の角度は、その位置Ｒａ,Ｅａ１間の距離から求めることができる。
【0054】
図７Ｃに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａに対して瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１が上側にあるとき、被検眼Ｅの視線は上方向に向けられている場合であり、その光軸Ｏ１に対する視線の上方向の角度は、その位置Ｒａ,Ｅａ１間の距離から求めることができる。同様に、図７Ｄに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａに対して瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１が下側にあるとき、被検眼Ｅの視線は下方向に向けられている場合であり、その光軸Ｏ１に対する視線の下方向の角度は、その位置Ｒａ,Ｅａ１間の距離から求めることができる。
【0055】
また、発光ダイオード７１を点灯させて被検眼Ｅを固視させた場合に、図７Ｅに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａと瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１とがズレている場合、その位置Ｒａ,Ｅａ１をメモリ(図示せず)に記憶させ、このメモリに記憶させた位置Ｒａ,Ｅａ１を基準にして、新たに形成される位置Ｒａ,Ｅａ１に基づいて被検眼Ｅの視線方向を算出する。［動 作］
次に、上記のように構成される角膜内皮細胞撮影装置１００の動作について説明する。
【0056】
先ず、図５に示す前眼部照明光源１を発光させる。このとき、遮光板１６は光路から退避され、遮光板１３１は光路に挿入される。
【0057】
前眼部照明光源１からの照明光は角膜Ｃにより反射され、この反射光は、観察窓３４３に入射し、ハーフミラー１１,対物レンズ１２,ハーフミラー１３,絞り１４および結像レンズ１５を介してＣＣＤ１７に達し、ＣＣＤ１７上に前眼部像が結像される。そして、図３に示すように表示部３１０の画面１８に前眼部像Ｅ′が表示される。
【0058】
また、内部固視標投影光学系７０は、中心固視用の発光ダイオード７１を発光させて被検眼Ｅを固視させておく。
【0059】
次いで、アライメント指標投影光学系４０のアライメント指標光源４１は発光してアライメント指標光を射出する。このアライメント指標光は、集光レンズ４２により集光されてハーフミラー４３を介して投影レンズ４４に達し、この投影レンズ４４により平行光束とされ、ハーフミラー１１を介して被検眼Ｅの角膜Ｃに投影される。
【0060】
アライメント指標光に基づく角膜反射光は、観察窓３４３に入射し、対物レンズ１２を通った後ハーフミラー１３によって反射され、アライメント検出センサ５１上にアライメント指標光による虚像（輝点）Ｒの像Ｒ´(図示せず)が結像される。
【0061】
また、ハーフミラー１３を透過する角膜反射光は、結像レンズ１５に達し、この結像レンズ１５によってアライメント指標光の虚像Ｒ（図６参照）による像Ｒ′がＣＣＤ１７上に同時に形成される。このため、図７に示すように表示部３１０の画面１８に被検眼Ｅの前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の輝点像Ｒ″とが表示される。検者は、輝点像Ｒ″が電子的に画面上に描いた円環状パターン像Ａの範囲内に納まるように、表示部３１０のタッチパネル３１２の所定部分をタッチすることにより、装置本体３０３を上下左右に動かして、ＸＹアライメントを行う。
【0062】
オートアライメントモードの場合には、アライメント検出センサ５１上に結像された像Ｒ′の位置から被検眼Ｅに対する装置本体３０３に対するＸ,Ｙ方向のズレ量をアライメント判定回路１０２が求め、このズレ量に応じて制御装置１０４はドライバＤ１,Ｄ２を制御して装置本体３０３をＸ,Ｙ方向へ移動させてＸＹアライメントを行う。
【0063】
ＸＹアライメントが完了したとき、被検眼Ｅに斜視などがなければ図７に示すように、表示部３１０に表示される瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１と輝点像Ｒ″の位置Ｒａとがほぼ一致する。しかし、被検眼Ｅに斜視などがあると、図７Ｅに示すように、輝点像Ｒ″の位置Ｒａと瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１とがズレる。この場合、メモリに位置Ｒａ,Ｅａ１を記憶させる。この記憶は、アライメント判定回路１０２がアライメント完了したことを判断したとき行う。
【0064】
また、ＸＹアライメントの完了により、アライメント指標光源４１及び発光ダイオード７１の発光は停止され、観察用光源２１から赤外光が発光されるとともに、遮光板１６が光路に挿入され、遮光板１３１が光路から離脱される。
【0065】
観察用光源２１から射出された観察用光束は、スリット２２,ダイクロイックミラー２３および対物レンズ２４を介して図８に示すように角膜Ｃを赤外光のスリット照明光で照明する。
【0066】
角膜Ｃからのスリット照明光による反射光束は、図８に示すように角膜Ｃ表面の反射光束Ｒ１と角膜内皮細胞Ｓ２の反射光束Ｒ２と角膜実質Ｓ３の反射光束Ｒ３とを含む。
【0067】
角膜Ｃにより反射されたスリット照明光は対物レンズ３１に導かれ、反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の一部はハーフミラー３２で反射されてラインセンサ６１に達する。
【0068】
合焦判断回路１０１は、ラインセンサ６１の各受光素子の受光量に基づいて、図１１に示す強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に応じた合焦信号を出力する。
【0069】
制御装置１０４は、合焦信号に基づいて表示部３１０に、図７に示すように、マーク１５Ｓ,１５Ｐ,１５Ｍａを表示する。マーク１５Ｐとマーク１５Ｍａとの間の離間距離は、図１１に示す強度分布のピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとの離間距離に対応したものとなる。手動の場合、検者は表示部３１０を見ながら、マーク１５Ｐをマーク１５Ｍａに一致させるように装置本体を移動させる。
【0070】
オートアライメントモードの場合、制御装置１０４は、その合焦信号に基づいてドライバＤ３を制御してＺモータ２０３を駆動させ、ピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとが一致するように装置本体３０３を前後に移動させる。
【0071】
ピークＶとラインセンサ６１の中心番地Ｑとが一致したら、すなわち、合焦（Ｚ方向アライメント）が完了したら制御装置１０４はＺモータ２０３を停止させる。
【0072】
一方、ハーフミラー３２を透過した反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ミラー３４およびリレーレンズ３５を介してマスク１３０に導かれる。マスク１３０は、反射光束Ｒ２のみが透過するように配置されている。
【0073】
マスク１３０を透過した反射光束Ｒ２は、リレーレンズ１３２を通りミラー３６で反射してＣＣＤ１７に達し、ＣＣＤ１７上に反射光束Ｒ２による光像が形成される。すなわち、角膜内皮像が形成され、図１２に示すように、表示部３１０の画面１８に角膜内皮細胞像Ｊが表示され、撮影用光源２５が発光されて撮影が実行されることになる。すなわち、角膜Ｃの中心部位の角膜内皮細胞が撮影される。
【0074】
内側周辺部位を撮影する場合には、所定部位に対応した例えば発光ダイオード７４ａが発光され、遮光板１６は光路から退避され、前眼部照明光源１が発光されるとともに遮光板１３１が光路に挿入され、アライメント指標光源４１が発光される。
【0075】
被検眼Ｅ（斜視がない場合）の視線方向が発光ダイオード７４ａに向けられると、図７Ｃに示すように、表示部３１０には、輝点像Ｒ″の位置Ｒａに対して瞳孔像Ｅａの中心位置Ｅａ１が上側に位置することになる。そして、上記と同様に、前眼部像とアライメント指標光による輝点像Ｒ″がＣＣＤ１７上に形成されることになる。
【0076】
そして、輝点像Ｒ″が円環状パターン像Ａの範囲内に納まるように、装置本体３０３を上下左右に移動されてＸＹアライメントが行われる。
【0077】
ＸＹアライメントが完了すると、瞳孔像抽出回路４０１は、ＣＣＤ１７上の前眼部像から瞳孔像Ｅａ（図７参照）を抽出し、瞳孔像位置検出回路４０２が抽出された瞳孔像Ｅａの重心位置を検出する。また、輝点像抽出回路４０３が輝点像Ｒ″を抽出し、輝点像位置検出回路４０４が抽出された輝点像Ｒ″の位置を検出する。
【0078】
視線方向算出回路４０５は、瞳孔像Ｅａの中心位置と輝点像Ｒ″の位置とに基づいて光軸Ｏ１に対する被検眼Ｅの視線方向を算出する。
【0079】
制御装置１０４は、視線方向算出回路４０５が算出した被検眼Ｅの視線方向が発光されている発光ダイオード７４ａの方向と一致すれば、撮影用光源２５の発光を許可することになる。一致していなければ、撮影用光源２５の発光を禁止するとともに、表示部３１０に被検眼Ｅの視線が発光ダイオード７４ａに向いていないことを警告表示する。
【0080】
他方、ＸＹアライメントの完了により、アライメント指標光源４１及び発光ダイオード７１の発光は停止され、観察用光源２１から赤外光が発光されるとともに、遮光板１６が光路に挿入され、遮光板１３１が光路から離脱される。
【0081】
そして、上記と同様にしてＺ方向のアライメントが行われ、Ｚ方向のアライメントが完了すると、、撮影用光源２５が発光されて撮影が実行されることになる。
【0082】
撮影用光源２５の発光が許可されていない場合、撮影用光源２５は発光されず、撮影は実行されないことになる。このため、無駄な撮影は防止され、被検者に発光による不要な負荷を与えてしまうことが防止される。
【0083】
このように、被検眼Ｅの視線が発光されている発光ダイオード７４ａに向いていない場合、表示部３１０に警告表示され、また、Ｚ方向のアライメントが行われても撮影用光源２５が発光されないことにより、被検者の視線が発光(点灯)されている発光ダイオード（固視標）に向いているか否かが分かることになる。
【0084】
発光ダイオード７１〜７３, ７４ａ〜７４ｈや外部固視標光源３２１〜３２６の発光を切り換えて被検眼Ｅの視線方向を変える毎に上記動作は繰り返し行われることになる。
【0085】
上記実施例では、被検眼Ｅの視線方向と発光している固視標の方向とが一致していない場合でも、Ｚ方向のアライメントが行われるが、一致していない場合には、Ｚ方向のアライメントが行われないようにして、撮影が実行されないようにしてもよい。
【0086】
また、上記実施例では、固視標光源に発光ダイオード７４ａ〜７４ｈを用いているが、この発光ダイオード７４ａ〜７４ｈの替わりに、発光ダイオード７１〜７３と同一平面内に液晶などの２次元表示素子を配置して、必要な個所のみを点灯するようにすれば、角膜Ｃの任意の部位の角膜内皮細胞を撮影することができる。この場合、被検眼Ｅの視線方向の角度を求めているので、２次元表示素子の点灯している箇所に視線が向いているか否かを判断することは可能である。
【0087】
上記実施例では、被検眼Ｅの視線方向を瞳孔像Ｅａの中心位置と輝点像Ｒ″の位置とから求めているが、これに限らず例えば画像の中心位置に対する瞳孔像Ｅａの中心位置から求めるようにしてもよい。
【0088】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【0089】
１０ 前眼部観察光学系２０ 角膜内皮細胞照明光学系（スリット光照射光学系）
３０ 角膜内皮細胞撮影光学系
４０ アライメント指標投影光学系
５０ アライメント検出光学系（アライメント検出手段）
７０ 内部固視標投影光学系
７１〜７３ 発光ダイオード（固視標）
７４ａ〜７４ｈ 発光ダイオード（固視標）
１００ 角膜内皮細胞撮影装置
３２１〜３２６ 外部固視標光源（外部固視標）
４０１ 瞳孔像抽出回路
４０２ 瞳孔像位置検出回路
４０３ 輝点像抽出回路
４０４ 輝点像位置検出回路
４０５ 視線方向算出回路