(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ためのスリット光照射光学系と、前記角膜からの反射光を利用し角膜内皮細胞像を結像させた後、像面に結像させた角膜内皮細胞像の観察及び撮影を行うための観察撮影光学系とを有し、この観察撮影光学系の対物レンズに関し角膜内皮細胞と共役な位置にマスクを設けると共に、角膜の表面位置と共役な位置に、角膜表面からの反射光を遮断するためのマスクを設けたことを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、角膜内皮細胞を撮影するための角膜内皮細胞撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するためのスリット光照明光学系と、角膜からの反射光を利用して角膜内皮細胞像を観察し且つ撮影を行うための観察撮影光学系とを有し、この観察撮影光学系の対物レンズに関して角膜内皮細胞位置と共役な位置に、角膜表面からの反射光を遮断しかつ角膜内皮細胞からの反射光を透過させるマスクを設けて、角膜内皮細胞の観察撮影を行う角膜内皮細胞撮影装置が知られている。そのマスクには、角膜内皮細胞からの反射光を透過させるために開口としてのスリットが形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の角膜内皮細胞撮影装置では、マスクが観察撮影光学系の対物レンズに関して角膜内皮細胞の位置と共役な位置に配置されているために、角膜表面からの反射光の一部がマスクにより遮断しきれずにそのマスクに形成されたスリットを透過し、この場合に、角膜表面からの反射光が角膜内皮細胞からの反射光に比べて相当に大きいので、角膜内皮細胞像が不鮮明になり易いという問題点があった。
【０００４】
この発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より一層明瞭な角膜内皮細胞像を得ることのできる角膜内皮細胞撮影装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射するためのスリット光照射光学系と、前記角膜からの反射光を利用し角膜内皮細胞像を結像させた後、像面に結像させた角膜内皮細胞像の観察及び撮影を行うための観察撮影光学系とを有し、この観察撮影光学系の対物レンズに関し角膜内皮細胞と共役な位置にマスクを設けると共に、角膜の表面位置と共役な位置に、角膜表面からの反射光を遮断するためのマスクを設けたことを特徴とする。
【０００６】
この構成により、角膜内皮細胞を観察する際に、角膜表面からの反射光を実質的に確実に遮断することが可能となり、より一層明瞭な角膜内皮細胞像を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
角膜内皮細胞撮影装置は、図１、図２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、前眼部照明光源１、角膜内皮細胞照明光学系２０、角膜内皮細胞撮影光学系３０、合焦位置検出受光光学系７、固視標投影光学系２、アライメント検出用指標投影光学系４０、アライメント検出用指標受光光学系５、前眼部観察光学系１０と角膜内皮細胞撮影光学系３０のそれぞれに設けられた遮光板９ａ、９ｂとから大略構成されている。なお、観察、撮影された画像は、モニターの画面１５（図５、図７参照）に表示されるようになっている。
【０００９】
前眼部観察光学系１０は、ハーフミラー１１、対物レンズ１２、ハーフミラー１３、ＣＣＤカメラ１４とから大略構成され、Ｏ１はその光軸である。被検眼Ｅの前眼部は前眼部照明光源１によって照明される。ハーフミラー１１は、図２に示すアライメント検出用指標投影光学系４０の一部を構成する。アライメント検出用指標投影光学系４０は、アライメント指標光源４１（赤外ＬＥＤ）、ピンホール４２、ダイクロイックミラー４３、投影レンズ４４、ハーフミラー１１とから構成され、ピンホール４２は投影レンズ４４の焦点位置に配置されている。ピンホール４２を透過したアライメント指標光はダイクロイックミラー４３で反射された後、投影レンズ４４に導かれて平行光束とされる。この平行光束は、ハーフミラー１１で反射されて被検眼Ｅの角膜Ｃに導かれる。ダイクロイックミラー４３は、固視標投影光学系２の一部を構成し、固視標投影光学系２は、固視標光源３（可視ＬＥＤ）、ピンホール４を有する。ピンホール４は、投影レンズ４４の焦点位置に配置されている。ピンホール４を通過した固視標光は、ダイクロイックミラー４３を透過した後、投影レンズ４４により平行光束とされ、ハーフミラー１１により反射されて被検眼Ｅに導かれる。アライメントの調整は、被検者にこの固視標を固視させつつ行う。
【００１０】
角膜Ｃで反射されたアライメント光束は、ハーフミラー１１を介して対物レンズ１２に導かれ、対物レンズ１２によって集光され、その集光光束の一部は、ハーフミラー１３を透過してＣＣＤカメラ１４上に像を形成する。ハーフミラー１３とＣＣＤカメラ１４との間の光路に配設された遮光板９ａはこの光路に対して挿脱可能である。この遮光板９ａと同様の機能を有する遮光板９ｂが角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路に設けられ、前眼部観察時には、遮光板９ａが前眼部観察光学系１０の光路から退避され、遮光板９ｂが角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路に挿入される。角膜内皮細胞撮影時には、遮光板９ａが前眼部観察光学系１０の光路に挿入され、遮光板９ｂが角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路から退避され、これにより、前眼部観察光学系１０の光路と角膜内皮細胞撮影光学系３０の光路とが切り換えられる。ハーフミラー１３は、アライメント検出用指標受光光学系５の一部を構成する。
【００１１】
アライメント検出用指標受光光学系５は、位置検出手段としての２次元ＰＳＤ（ポジションセンサ）６を備えており、対物レンズ１２に関して角膜頂点Ｐと角膜曲率中心Ｑ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、対物レンズ１２に導かれる。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、２次元ＰＳＤ６上に結像される。このとき、２次元ＰＳＤ６上でのアライメント指標光の虚像Ｒ´による信号の検出位置によって、被検眼Ｅの装置本体に対する左右（Ｘ方向）と上下（Ｙ方向）のズレ量が検出される。ここで、アライメント指標光の虚像Ｒ´による信号が、２次元ＰＳＤ６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。
【００１２】
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を透過した後にこの対物レンズ１２によりＣＣＤカメラ１４に結像される。ＣＣＤカメラ１４により検出された信号はモニターに送られる。被検眼Ｅと角膜内皮細胞撮影装置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Ｒによる像Ｒ´´もＣＣＤカメラ１４上に同時に形成されるので、モニターの画面１５に被検眼Ｅの前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の虚像Ｒ´´とが同時に表示される。ここで、モニターの画面１５に表示された前眼部像Ｅ´とアライメント指標光の虚像Ｒ´´とを図４に示す。図４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パターン像であり、モニターの画面の被検眼前眼部像Ｅ´と同時に表示される。その円環状パターン像を形成するための光学系については図示を省略する。検者は、虚像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像撮影装置の本体部（図示を略す）を動かして、ＸＹアライメントを行う。次に、後述する合焦位置検出受光光学系７によって得られる信号に基づいて前後方向（Ｚ方向）のアライメントであるＺアライメントを行う。
【００１３】
角膜内皮細胞照明光学系（スリット光照射光学系）２０は、観察用照明光学系と撮影用照明光学系とから構成され、観察用照明光学系は観察用光源（赤外ＬＥＤ）２１、スリット２２、ダイクロイックミラー２３、対物レンズ２４とから大略構成され、Ｏ２はその光軸である。スリット２２を透過した観察用光束は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により集光された光束は角膜Ｃを照明する。ダイクロイックミラー２３、対物レンズ２４は、撮影用照明光学系と共用されている。撮影用照明光学系は、撮影用光源（キセノンランプ）２５、集光レンズ２６、スリット２７、集光鏡２７´から構成されている。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。ここで、角膜Ｃによる反射の様子を図３に示す。角膜Ｃからのスリット照明光による反射光束は、空気と角膜Ｃとの境界面であるＳ１、角膜内皮細胞Ｓ２、角膜実質Ｓ３からのそれぞれの反射光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に分類できる。反射光束Ｒ１の光量が最も多く、反射光束Ｒ２の光量は反射光束Ｒ１の光量に較べて相対的に少なく、反射光束Ｒ３の光量は最も少ない。
【００１４】
角膜内皮細胞撮影光学系３０は、対物レンズ３１Ｍ、ハーフミラー３２、角膜表面からの反射光遮光用のマスク３３、ミラー３４、リレーレンズ３５Ｍ、遮光板９ｂ、ミラー３６、ＣＣＤカメラ１４により構成され、Ｏ３はこの光軸である。ここで、マスク３３は対物レンズ３１Ｍに関して角膜Ｃの略表面位置と共役な位置に設けられている。角膜Ｃにより反射されたスリット照明光は、対物レンズ３１Ｍに導かれる。対物レンズ３１Ｍ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、マスク３３に導かれる。なお、角膜内皮細胞像は対物レンズ３１Ｍに関して角膜内皮細胞像と共役な位置（像面）Ｍ０に空中結像される。マスク３３はスリット３３ａを有する。このスリット３３ａは角膜内皮細胞からの反射光束を透過させる役割を有し、マスク３３は角膜表面からの反射光束Ｒ１を確実に遮光する役割、すなわち、角膜内皮細胞像の形成にとって有害な角膜表面からの反射光を除去する役割を有するが、このマスク３３の作用の詳細については、マスク３３を角膜内皮細胞と共役な位置に配設した場合と比較しつつ後で説明することにする。マスク３３を透過した反射光は、ミラー３４により反射され、リレーレンズ３５Ｍに導かれ、リレーレンズ３５Ｍによりリレーされた後、ミラー３６で反射されて、ＣＣＤカメラ１４上に結像される。
【００１５】
ハーフミラー３２は合焦位置検出受光光学系７の一部を構成する。合焦位置検出受光光学系７は、合焦位置検出手段としてのラインセンサ８を備え、ラインセンサ８はハーフミラー３２に関して角膜内皮細胞像と共役な位置に配置され、角膜からの反射光の一部はハーフミラー３２によって反射されて、ラインセンサ８上に結像される。被検眼Ｅに対して角膜内皮細胞撮影装置が適正にアラメイントされかつラインセンサ８により合焦位置が検出された時には、モニタの画面１５には図７に示すように角膜内皮細胞像４５が明瞭に表示されるものである。このとき、マスク３３は位置Ｍ０からずれて配設されているので、画面１５にはぼけて表示されることとなる。なお、その図７において、符号４７は角膜実質からの反射光による光像を示し、符号４７´はマスク３３の左側の開口端縁（後述する）の不鮮明像の境界部分を示し、横方向が角膜Ｃの断面方向である。
【００１６】
次に、マスク３３の配設位置と角膜表面からの反射光遮光状態とについて図５を参照しつつ概念的に説明する。
【００１７】
その図５には、マスク３３が角膜内皮細胞と略共役な位置Ｍ１、平均的な厚さの角膜表面と共役な位置Ｍ３、位置Ｍ１と位置Ｍ３との略中間位置Ｍ２に設けた場合が示されている。マスク３３を位置Ｍ１に配置した場合には、角膜表面からの反射光束（斜線で示した部分）Ｒ１がマスク３３を透過することになるが、位置Ｍ３にマスク３３を配置した場合には反射光束Ｒ１を完全に遮断することができ、位置Ｍ２にマスク３３を配置した場合には反射光束Ｒ１を完全には遮断できないが、反射光束Ｒ１の影響を軽減することができる。これは、位置Ｍ１では角膜表面からの反射光束がボケのために広がりをもっており、マスク３３を位置Ｍ１に配設したとしても角膜表面からの反射光Ｒ１の一部が開口３３ａを通過することになってこれを完全には遮光しきれないため、角膜内皮細胞からの反射光に反射光Ｒ１の一部が混入することになる。このとき、仮にライセンサ８を位置Ｍ１に設けたとしたときの光量分布は図６（Ａ）に示すようなものとなる。次に、マスク３３を位置Ｍ３に設けると角膜表面からの反射光Ｒ１（Ｒ１´）の広がりが狭められている（マスク３３が角膜表面と共役位置にあるので反射光Ｒ１（Ｒ１´）が収束状態となっている）ので、角膜表面からの反射光Ｒ１（Ｒ１´）がマスク３３により確実に遮光される。このとき、仮にライセンサ８を位置Ｍ３に設けたとしたときの光量分布は図６（Ｂ）に示すようなものとなる。また、マスク３３を位置Ｍ１と位置Ｍ３との中間位置に配設すると、位置Ｍ３にマスク３３を配設したときの反射光Ｒ１（Ｒ１´）の遮光状態よりも劣るが、位置Ｍ１にマスク３３を配設したときの反射光Ｒ１（Ｒ１´）の遮光状態よりも良好であるということになる。このとき、仮にライセンサ８を位置Ｍ２に設けたとしたときの光量分布は図６（Ｃ）に示すようなものとなる。もしも、マスク３３により反射光Ｒ１を完全に遮光しきれないものとすると、角膜表面の反射率が角膜内皮細胞に比べて約１００倍であるので、撮影される角膜内皮細胞像が不鮮明とならざるを得ないことになる。
【００１８】
その図６（Ａ）において、符号ｂはマスク３３を図５の位置Ｍ１に配設したときの開口３３ａの左側端縁（上側端縁）を示し、その図６（Ｂ）において、符号ｂ´はマスク３３を図５の位置Ｍ３に配設したときの開口３３ａの左側端縁（上側端縁）を示し、その図６（Ｃ）において、符号ｂ´´はマスク３３を図５の位置Ｍ３に配設したときの開口３３ａの左側端縁（上側端縁）を示し、マスク３３を位置Ｍ１、位置Ｍ２、位置Ｍ３と変更するときには開口３３ａのスリット幅を変更するのが、角膜内皮細胞像を形成する反射光束の光量の減少を避けるうえで望ましい。図１に示すラインセンサ８は位置Ｍ１（位置Ｍ０）と共役関係にあるので、ラインセンサ８で検出される光量分布は図６（Ａ）に相当するものとなり、従って、図６（Ｄ）に示す像が図１に示すラインセンサ８の配設箇所に空中結像されることになるが、その詳細は後述する。
【００１９】
なお、図６（Ａ）において、符号Ｐ１は角膜表面からの反射光のピーク部を示し、符号Ｐ３は角膜内皮細胞像に相当する箇所からの反射光のピーク部を示している。図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に較べて図６（Ａ）に示すピーク部Ｐ３の形状が鋭くかつ光量が大きい理由は、より角膜内皮細胞にピントが合っている状態のためであり、また、ピーク部Ｐ１側の光量が大きくなり対称性が崩れている理由は、角膜表皮からの反射光Ｒ１（Ｒ１´）の一部が混入しているからである。図６（Ａ）、図６（Ｃ）に較べて図６（Ｂ）に示すピーク部Ｐ１の形状が鋭くかつ光量が大きい理由は、より角膜表面にピントが合っている状態のためであり、位置Ｍ３においては、角膜内皮細胞像がぼやけた状態となるからである。図６（Ｃ）に示すピーク部Ｐ１、Ｐ３は図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すピーク部Ｐ１、Ｐ３の中間状態となる。また、図６（Ｄ）において、符号４６は角膜表面からの反射光による光像、符号４７は既述したように、角膜実質による光像、符号４５は角膜内皮細胞像である。このラインセンサ８に検出される光量分布では、角膜表皮による像は不鮮明となるが逆にピーク部Ｐ３の検出は容易であり、従って、このピーク部Ｐ３が合焦位置ａに位置したときを被検眼Ｅに対する角膜内皮細胞像撮影装置のＺアライメント完了状態と定義し、図６（Ａ）に破線で示す非合焦時のピーク部Ｐ３の位置ａ´と合焦位置ａとの差により、前後方向（Ｚ方向）のズレ量が検出される。
【００２０】
検者は、被検者に固視標を固視させつつ図４に示したモニターの画面１５の像を見ながらＸＹ方向のアライメント、Ｚ方向のアライメントを行う。全てのアライメントが完了状態となると、Ｚ方向のズレ量が零となるので、遮光板９ａと遮光板９ｂとが連動してかつ自動的に挿脱されて角膜内皮細胞像撮影光学系３０に切り換えられ、かつ、撮影用光源２５が自動的に発光される。これにより、角膜内皮細胞像４５が撮影される。この角膜内皮細胞像４５はモニターの画面１５に表示される（図７参照）。この角膜内皮細胞像４５は、角膜表面からの反射光の混入が確実に回避されているので、従来に較べてより一層明瞭である。
【００２１】
以上、説明した発明の実施の形態においては、アライメント完了時に自動的に角膜内皮細胞撮影光学系へ切り換わり、撮影が行われるものとして説明したが、検者の操作によって前眼部観察系から角膜内皮撮影系への切り換えおよび撮影を行うことも可能である。
【００２２】
また、この発明の実施の形態においては、平均的厚さの角膜を想定してその表面位置と共役位置に一個のマスク３３を配置するものとして説明したが、マスク３３の配設位置を可変として角膜の厚さに応じてその表面位置と共役位置に配設することが可能な機構を設けてもよい。また、マスク３３の配設位置を固定としてその開口３３ａのスリット幅を連続的に変化させる機構を設けてもよい。更に、マスク３３の開口３３ａのスリット幅を、互いに幅が異なる複数の開口を有するマスクにより変化させるようにしてもよい。さらに、角膜内皮細胞と共役位置に別のマスクを併設してもよい。
【００２３】
また、角膜の表面反射と内皮細胞の反射による信号のピーク間隔から角膜厚を計測する方法として特開平６−３２７６３４号が公知であるので、この計測値に基づき自動的にマスク３３の配設位置あるいは開口３３ａのスリット幅を変化させる機構を設けたとしても構わない。この計測値をモニターに出力して画面１５に表示させ、検者が手動でマスク３３の配設位置あるいは開口３３ａのスリット幅を変化させる機構としてもよい。
【００２４】
また、赤外用光源として説明した赤外ＬＥＤは、ハロゲンランプのような可視光光源と赤外フィルターによる構成に置き換えても構わない。さらに、モニターに表示される前眼部像を検者が観察することによってアライメントを行うものとして説明したが、アライメント用検出信号および合焦位置検出信号に基づき、モータードライブ手段によって自動的に被検眼Ｅに対する角膜内皮細胞像撮影装置のアライメントを行うような構成としても構わない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の角膜内皮細胞撮影装置はより一層明瞭な角膜内皮細胞像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の角膜内皮細胞撮影装置の光学系の平面配置構成の要部を示す図である。
【図２】この発明の角膜内皮細胞撮影装置の光学系の側面配置構成の要部を示す図である。
【図３】角膜による反射状態の説明図である。
【図４】モニター上に表示された被検眼の前眼部像を示す説明図である。
【図５】マスクの配設位置を変更したときの角膜反射光の遮光状態を説明するための光学模式図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はマスク配設位置に仮にラインセンサを配設したときの角膜反射光の光量分布とそのラインセンサの検出位置との関係を示すグラフであり、（Ｄ）は図１に示すラインセンサと角膜内皮細胞像との位置関係を示す説明図である。
【図７】モニターの画面に表示された被検眼の角膜内皮細胞像を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｅ…被検眼
Ｃ…角膜
２０…角膜内皮細胞照明光学系
４５…角膜内皮細胞像
３０…角膜内皮細胞撮影光学系
３３…マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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