(57)【要約】【課題】被検者に負担をかけることなく、かつ、コストをかけることなく、高品質な広範囲の角膜内皮細胞画像を取得可能な角膜撮影装置を提供すること。【解決手段】装置本体を接近乃至は離隔方向に移動中に複数回発光させて、前後方向（Ｚ軸方向）を移動させながら連続して角膜内皮細胞撮像画像を取得することにより、角膜内皮細胞のＸ座標（被検眼の左右方向）の異なる位置の角膜内皮細胞撮像画像を複数取得し、取得した複数の撮像画像において、全体又は所定の領域において細胞壁を抽出し、抽出した細胞壁から複数の撮像画像間におけるＸＹ座標の相対位置を算出して、算出した相対位置に基づいて前記複数の撮像画像を重ね合わせて、広範囲な角膜内皮細胞撮像画像を生成するようにした。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、スリット光束による被検眼の角膜からの反射光束を受光して角膜像を撮像する光電素子を備えた撮像光学系とを備え、
それら照明光学系及び撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、
装置本体を接近乃至は離隔方向に移動中に複数回発光させて、前後位置（Ｚ軸座標）が異なる複数の撮像画像を取得し、取得した複数の撮像画像において、全体又は所定の領域において細胞壁を抽出する抽出手段と、
抽出手段から抽出した細胞壁から複数の撮像画像間におけるＸＹ座標の相対位置を算出する算出手段と、
算出手段から求めた相対位置に基づいて前記複数の撮像画像を重ね合わせて、広範囲画像を生成する生成手段とを備えたことを特徴とする角膜撮影装置。
【請求項２】
前記算出手段は、抽出した細胞壁に対し２次元パターンマッチング処理から、複数の撮像画像のＸＹ座標における相対位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の角膜撮影装置。
【請求項３】
前記生成手段は、撮像画像が重なった領域に対して加算処理を行うことにより、複数の撮像画像から広範囲画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の角膜撮影装置。
【請求項４】
複数の撮像画像を取得時に、ＸＹアライメント信号及び／或いはＺアライメント信号から得られるＸＹＺの位置情報の内、少なくとも１つの位置情報を同時に取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の角膜撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼に対して照明光を照射して、被検眼の角膜からの反射光を受光することによって角膜像を撮像する角膜撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、眼疾患の有無判断や眼の術後経過の診断などに際して、角膜、特に角膜内皮の細胞状態を観察することが行われている。
【０００３】
このような角膜内皮の細胞状態を観察するに際して、被検眼に対して非接触で角膜内皮細胞を撮像することの出来る角膜撮影装置が知られている。この角膜撮影装置は、照明光学系によりスリット状の照明光を被検眼の角膜に斜めから照射して、角膜からの反射光を撮像光学系で受光して角膜内皮細胞を撮像するようになっている。
【０００４】
しかしながら、角膜を斜めからスリット光で照射するため、照射される角膜内皮細胞の範囲は狭く、この狭い範囲でしか角膜内皮細胞の観察や撮影することができない。このため、角膜内皮細胞の一部に病変がある場合にその病変を見落としてしまうという問題があった。
【０００５】
この問題に対し、特許文献１には広い範囲で角膜内皮細胞の観察や撮影することができる角膜内皮細胞撮影装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示された撮影装置は、被検者に視線を向けてもらう対象となる固視灯を複数備え、そして、１回の撮影終了後、点灯する固視灯を変えて被検者の視線の方向を変化させた状態で改めて撮影を行うという処理を繰り返す。そして、このようにして得られた複数の画像が合成されて、広範囲の角膜内皮細胞画像が作成される。
【０００７】
しかしながら、固視灯を変えて複数の視線の方向で撮影を繰り返すため、１つの広範囲な画像を取得するためには非常に長い時間を要する。このため、被検者に大きな負担をかけることになる。
【０００８】
つまり、被検者に対し１つの固視灯に固視させた状態で装置のアライメントを行った後、撮影処理が行われ、さらに、別の固視灯を点灯させ、被検者の視線を当該別の固視灯の方に向けさせ、装置のアライメントを行った後に改めて撮影処理が行われる。このような処理が複数回繰り返されるため、１つの広範囲な画像の撮影処理が完了するまでに多くの時間がかかるのである。
【０００９】
さらに言えば、各箇視位置に対して、被検者は点灯する固視灯を見続けることになり、このように、特許文献にかかる方法では、被検者にとっては非常な負担になるのである。
【００１０】
また、取得された撮影位置の異なる複数の画像には時間差が生じることが避けられず、複数の画像を撮影中に生体である被検眼の状態が変化し、そのため、品質の高い広範囲の角膜内皮細胞画像を得られない恐れもあった。
【００１１】
上記の問題の解決するため、被検者に負担がかからないように、短時間で広範囲な角膜内皮細胞画像を取得できる装置を特許文献２では開示されている。
【００１２】
特許文献２に開示された撮影装置は、被検者の角膜内皮細胞を撮影するための検査光学系を回転移動可能な構造となっている。つまり、所定の範囲（広範囲）の角膜内皮細胞画像を取得するため、検査光学系を所定の（パノラマ撮影用）回転角だけ回転させるようになっている。
【００１３】
この構成によれば、被検者を１つの固視標で固視した状態で、検査光学系を回転させて、複数の撮影位置が異なる角膜内皮細胞画像を取得し、その複数の角膜内皮細胞画像を合成することで、広範囲の角膜内皮細胞画像が取得できる。
【００１４】
つまり、検査光学系の回転移動を高速で行うことにより、短時間で複数の撮影位置が異なる角膜内皮細胞画像を取得可能となり、それにより、患者負担が低減可能であり、さらに、取得した撮影位置の異なる複数の画像は時間差が少ないため、品質の高い広範囲角膜内皮細胞画像を作成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第２５８０４６４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のように、特許文献１にかかる方法では、１つの広範囲の角膜内皮細胞を生成するには時間がかかり過ぎるため、被検者に過大な負担がかかる上、取得した複数の画像には時間差があるため、合成されて得られる広範囲の角膜内皮細胞画像を、高い品質で取得するのが困難であった。
【００１７】
対して、特許文献２にかかる方法は、１つの固視状態で、しかも短時間で複数の撮影位置が異なる角膜内皮細胞画像を取得可能であることから、被検者の負担が軽減されると共に、取得した複数の画像は時間差が小さいため、高品質な広範囲の角膜内皮細胞も取得可能である。
【００１８】
ところが、検査光学系を回転移動させる特許文献２にかかる方法は、構成自体複雑になる。すなわち、被検者の角膜内皮位置に合焦させた状態で検査光学系を回転移動させる必要があるため、非常に精度の高い制御が必要となることや、検査光学系を回転移動させるスペースを確保するため装置自体大きくなってしまうことから、結果的に高コストになってしまうという問題があった。
【００１９】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、被検者に負担をかけることなく、かつ、コストをかけることなく、高品質な広範囲の角膜内皮細胞画像を取得可能な角膜撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照明光源を備えた照明光学系と、スリット光束による被検眼の角膜からの反射光束を受光して角膜像を撮像する光電素子を備えた撮像光学系とを備え、それら照明光学系及び撮像光学系を全体として該被検眼に対して接近乃至は離隔方向に移動させて合焦せしめる駆動手段を備えた角膜撮影装置において、装置本体を接近乃至は離隔方向に移動中に複数回発光させて、前後位置（Ｚ軸座標）が異なる複数の撮像画像を取得し、取得した複数の撮像画像において、全体又は所定の領域において細胞壁を抽出する抽出手段と、抽出手段から抽出した細胞壁から複数の撮像画像間におけるＸＹ座標の相対位置を算出する算出手段と、算出手段から求めた相対位置に基づいて前記複数の撮像画像を重ね合わせて、広範囲画像を生成する生成手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
被検眼の角膜内皮細胞の合焦位置の前後位置（Ｚ軸座標）のアライメント操作中に取得した複数の（角膜内皮細胞）撮像画像は、角膜内皮細胞のＸ軸座標（被検眼の左右位置）を少しずつ移動して取得された画像である。つまり、Ｘ軸座標に対して連続的に位置が異なる画像であるため、被検眼の角膜内皮細胞の合焦位置の前後位置で連続して取得した複数の角膜内皮細胞画像の各々の画像に対して全体又は所定の領域において細胞壁を抽出し、抽出した細胞壁から、取得した複数の角膜内皮細胞画像間のＸＹ座標（被検眼の左右及び上下位置）の相対位置を算出して、算出して求めた相対位置に基づいて、取得した複数の角膜内皮細胞画像を重ね合わせて角膜内皮細胞の広範囲画像を生成するものであることから、特許文献１や特許文献２に開示されたような、広範囲画像を取得するための別の操作（固視標の変更や検査光学系の移動）を行う必要がないため、被検者に負担をかけることなく、かつ、特別な構成も必要ないため、コストもかけることなく、広範囲の角膜内皮細胞画像を生成が可能となる。
【００２２】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１にかかる角膜撮影装置において、抽出した細胞壁に対して２次元パターンマッチング処理を実施して、取得した複数の角膜内皮細胞画像間のＸＹ座標の相対位置を求めることを特徴とする。
【００２３】
抽出した細胞壁に対して２次元パターンマッチング処理を実施することにより、角膜内皮細胞画像間のＸＹ座標の相対位置をより高精度で求めることができるため、より品質の高い広範囲の角膜内皮細胞画像を生成することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２にかかる角膜撮影装置において、広範囲の角膜内皮細胞画像を生成する際、画像が重なった領域に対し加算処理を行うことを特徴とする。
【００２５】
加算処理を行うことにより、Ｓ／Ｎ比が向上し、より高コントラストな広範囲の角膜内皮細胞画像を生成することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかにかかる角膜撮影装置において、被検眼の角膜内皮細胞の合焦位置の前後位置で連続して角膜内皮細胞画像を取得する際に、ＸＹアライメント信号及び／或いはＺアライメント信号から得られるＸＹＺの位置情報（座標情報）の内、少なくとも１つの位置情報を同時に取得し、保存することを特徴とする。
【００２７】
例えば、角膜内皮細胞画像を取得する際に、ＸＹの位置情報（座標情報）を同時に取得し保存することにより、取得した複数の角膜内皮細胞画像間のＸＹ座標の相対位置を求める際、別な処理で相対位置を求める必要がなくなるため、より短時間で広範囲の角膜内皮細胞画像を生成することが可能となる。
【００２８】
また、保存したＸＹの位置情報（座標情報）と上記記載した相対位置算出手段などを併用することで、より高い精度で相対位置を算出することも可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
上記のように、本発明にかかる角膜撮影装置は、被検者に負担をかけることなく、かつ、コストをかけることなく、高品質な広範囲の角膜内皮細胞画像を取得可能なのである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態としての光学系を説明するための説明図。
【図２】本発明の一実施形態としての角膜撮影装置を説明するための説明図。
【図３】図１に示した光学系に接続される制御回路等を説明するための説明図。
【図４】角膜撮影装置の撮影手順を示すフローチャート。
【図５】表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。
【図６】角膜各層における反射光束を説明するための説明図。
【図７】光量検出手段によって検出される光量分布を示す説明図。
【図８】装置光学系の移動速度を変化を示す説明図。
【図９】角膜内皮反射光の検出方法および画像の取捨選択方法を説明するための説明図。
【図１０】画像の取捨選択方法を説明するための説明図。
【図１１】角膜各層の構造を説明するための説明図。
【図１２】本発明の一実施形態における、角膜内皮細胞画像連続撮影時における、撮影される角膜内皮細胞（ｅｎ）の位置及び撮像画像を説明するための説明図。
【図１３】Ｚ軸方向移動時に連続撮影し、取得したＺ座標の異なる複数の角膜内皮細胞画像（ａ）と、複数の角膜内皮細胞画像を合成して得られた広範囲の角膜内皮細胞画像（ｂ）の例を示した説明図。
【図１４】連続撮影した複数の角膜内皮細胞画像を合成して広範囲の角膜内皮細胞画像を取得するための手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３２】
先ず、図１に、本発明における角膜撮影装置の一実施形態としての装置光学系１０を示す。装置光学系１０は、被検眼Ｅの前眼部を観察する観察光学系１２を挟んで、一方の側に撮像照明光学系１４および位置検出光学系１６が設けられ、他方の側に位置検出照明光学系１８および撮像光学系２０が設けられた構造とされている。なお、特に本実施形態においては、撮像照明光学系１４および位置検出照明光学系１８を含んで、照明光学系が構成されている。
【００３３】
観察光学系１２は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、対物レンズ２４、ハーフミラー２６、コールドミラー２７、および光電素子としてのＣＣＤ２８が光軸Ｏ１上に設けられて構成されている。また、被検眼Ｅの前方には、複数（本実施形態においては、２つ）の観察用光源３０，３０が配設されている。観察用光源３０，３０は、赤外光束を発する例えば赤外ＬＥＤなどが用いられる。そして、コールドミラー２７は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされており、観察用光源３０，３０から発せられて被検眼Ｅの前眼部で反射された反射光束が、対物レンズ２４およびコールドミラー２７を通して、ＣＣＤ２８上で結像されるようになっている。
【００３４】
撮像照明光学系１４は、被検眼Ｅに近い位置から順に投影レンズ３２、コールドミラー３４、スリット３６、集光レンズ３８、撮像用光源４０が設けられて構成されている。撮像用光源４０は可視光束を発する例えばＬＥＤ等が用いられる。コールドミラー３４は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされている。そして、撮像用光源４０から発せられた光束は、対物レンズ３８およびスリット３６を通してスリット光束とされて、コールドミラー３４により反射された後に投影レンズ３２を通して、角膜Ｃに対して斜め方向から照射されるようになっている。
【００３５】
位置検出光学系１６は、その光軸の一部が撮像照明光学系１４の光軸と一致せしめられており、被検眼Ｅに近い位置から順に投影レンズ３２、コールドミラー３４、ラインセンサ４４が設けられて構成されている。そして、後述する観察用光源５４から照射されて角膜Ｃで反射された光束が、投影レンズ３２、コールドミラー３４を通して、ラインセンサ４４上に結像されるようになっている。
【００３６】
一方、位置検出照明光学系１８は、被検眼Ｅに近い位置から順に対物レンズ４６、コールドミラー４８、集光レンズ５２、および位置検出用光源としての観察用光源５４が設けられて構成されている。観察用光源５４は、例えば赤外ＬＥＤなどの赤外光源が好適に採用される。そして、観察用光源５４から発せられた赤外光束が、角膜Ｃに対して斜めから照射されるようになっている。なお、観察用光源５４は、例えばハロゲンランプや可視光ＬＥＤなどの可視光源と赤外フィルタを組み合わせることによって構成しても良い。但し、観察用光源５４は、必ずしも赤外光源とされる必要は無く、ハロゲンランプや可視光ＬＥＤなどの可視光源を用いても良い。可視光源を用いる場合には、その照度は撮像用光源４０の照度よりも小さくされることが好ましい。これにより、アライメント等、観察用光源５４による光束を照射せしめる際の被検者の負担を軽減することが出来る。
【００３７】
撮像光学系２０は、その光軸の一部が位置検出照明光学系１８の光軸と一致せしめられており、被検眼Ｅに近い位置から順に対物レンズ４６、コールドミラー４８、スリット５６、変倍レンズ５８、合焦レンズ６０、コールドミラー２７、ＣＣＤ２８が設けられて構成されている。そして、撮像用光源４０から照射されて角膜Ｃで反射された光束が、対物レンズ４６を介してコールドミラー４８で反射された後に、スリット５６によって平行光束とされて、変倍レンズ５８、合焦レンズ６０を介して、コールドミラー２７で反射されてＣＣＤ２８上に結像されるようになっている。
【００３８】
また、観察光学系１２上に設けられるハーフミラー２２は、固視標光学系６４、アライメント光学系６６の一部を構成している。
【００３９】
固指標光学系６４は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、投影レンズ６８、ハーフミラー７０、ピンホール板７２、固視標光源７４が設けられて構成されている。固視標光源７４は例えばＬＥＤなどの可視光を発する光源であり、固視標光源７４から発せられた光束は、ピンホール板７２、ハーフミラー７０を透過した後、投影レンズ６８によって平行光束とされて、ハーフミラー２２によって反射されて被検眼Ｅに照射される。
【００４０】
アライメント光学系６６は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２２、投影レンズ６８、ハーフミラー７０、絞り７６、ピンホール板７８、集光レンズ８０、アライメント光源８２が設けられて構成されている。アライメント光源８２からは赤外光が発せられるようになっており、かかる赤外光は集光レンズ８０により集光されてピンホール板７８を通過し、絞り７６に導かれる。そして、絞り７６を通過した光はハーフミラー７０に反射されて、投影レンズ６８によって平行光束とされた後に、ハーフミラー２２によって反射されて被検眼Ｅに照射される。
【００４１】
また、観察光学系１２上に設けられたハーフミラー２６は、アライメント検出光学系８４の一部を構成している。
【００４２】
アライメント検出光学系８４は、被検眼Ｅに近い位置から順にハーフミラー２６、位置検出可能なアライメント検出センサ８８が設けられて構成されている。そして、アライメント光源８２から照射されて、角膜Ｃで反射された光束が、ハーフミラー２６で反射されて、アライメント検出センサ８８に導かれるようになっている。
【００４３】
このような構造とされた装置光学系１０は、図２に示す角膜撮影装置１００に収容されている。角膜撮影装置１００は、ベース１０２の上に本体部１０４が設けられており、かかる本体部１０４の上にケース１０６が前後左右および上下動可能に設けられて構成されている。ベース１０２には、電源装置が内蔵されていると共に、操作スティック１０８が設けられており、かかる操作スティック１０８を操作してケース１０６を駆動せしめることが出来るようにされている。また、本体部１０４には、後述する各制御回路などが収容されていると共に、例えば液晶モニタなどからなる表示画面１１０が設けられている。
【００４４】
さらに、図３に示すように、角膜撮影装置１００には、ケース１０６を駆動せしめることによって、装置光学系１０を被検眼Ｅに対して接近乃至は離隔方向に移動せしめる駆動手段が設けられている。これらの駆動手段は例えばラック・ピニオン機構などによって構成されており、本実施形態においては、装置光学系１０を図３における上下方向のＸ方向に駆動せしめるＸ軸駆動機構１１２、図３における紙面と垂直のＹ方向に駆動せしめるＹ軸駆動機構１１４、図３における左右方向のＺ方向に駆動せしめるＺ軸駆動機構１１６が設けられている。
【００４５】
また、角膜撮影装置１００には、装置光学系１０による角膜像の撮像の作動制御を行う撮像制御手段としての撮像制御回路１１７が設けられている。そして、Ｘ軸駆動機構１１２、Ｙ軸駆動機構１１４、Ｚ軸駆動機構１１６は、それぞれ、撮像制御回路１１７に接続されて、撮像制御回路１１７からの駆動信号に基づいて駆動せしめられるようにされている。また、アライメント検出センサ８８は、ＸＹアライメント検出回路１１８に接続されており、かかるＸＹアライメント検出回路１１８は、撮像制御回路１１７に接続されている。また、ラインセンサ４４は、Ｚアライメント検出回路１２０に接続されており、かかるＺアライメント検出回路１２０は、撮像制御回路１１７に接続されている。これにより、アライメント検出センサ８８およびラインセンサ４４の検出情報が、撮像制御回路１１７に入力されるようになっている。なお、図示は省略するが、撮像制御回路１１７は、各照明光源３０、４０、５４、７４、８２にも接続されており、これらの発光を制御出来るようにされている。
【００４６】
さらに、角膜撮影装置１００には、ＣＣＤ２８が受像した画像が入力されて、かかる画像を取捨選択する画像選択回路１２２が設けられていると共に、かかる画像選択回路１２２によって選択された画像を記憶する記憶手段としての記憶装置１２４が設けられている。
【００４７】
次に、このような構造とされた角膜撮影装置１００において、撮像制御回路１１７が実行する角膜内皮の撮像手順の概略を図４に示し、以降、順に説明する。
【００４８】
先ず、Ｓ１において、被検眼Ｅに対して、装置光学系１０のＸ方向およびＹ方向の位置合わせ（ＸＹアライメント）を行う。かかるＸＹアライメント時には、固視標光源７４から照射された固視標光が被検眼Ｅに導かれる。そして、被検者にかかる固視標光を固視させることによって、被検眼Ｅの光軸方向を、観察光学系１２の光軸Ｏ１の方向と一致させることが出来る。かかる状態下で、観察用光源３０、３０から照射されて、被検眼Ｅの前眼部で反射された光束がＣＣＤ２８上に導かれる。これにより、図５に示すように、表示画面１１０上に、被検眼Ｅの前眼部が表示される。
【００４９】
さらに、表示画面１１０上には、例えばスーパーインポーズ信号などによって生成された、矩形枠形状のアライメントパターン１２５が、被検眼Ｅに重ねて表示される。それと共に、アライメント光源８２から被検眼Ｅに向けて照射された光束が、被検眼Ｅの前眼部で反射されて、ＣＣＤ２８に導かれることによって、表示画面１１０に、点状のアライメント光１２６として表示されるようになっている。そして、操作者は操作スティック１０８を操作することによって、装置光学系１０を駆動せしめて、アライメント光１２６がアライメントパターン１２５の枠内に入るように、装置光学系１０の位置を調節する。
【００５０】
また、アライメント光源８２から照射されて、被検眼Ｅの前眼部で反射された光束の一部は、ハーフミラー２６で反射されて、アライメント検出センサ８８に導かれるようになっている。なお、アライメント光源８２からは被検者に認識されない赤外光束が照射されることによって、被検者の負担が軽減されている。ここにおいて、アライメント検出センサ８８は、アライメント光１２６がアライメントパターン１２５の枠内に入ると、アライメント光１２６のＸ方向の位置とＹ方向の位置を検出することが出来るようにされている。かかるＸ方向位置とＹ方向位置は、ＸＹアライメント検出回路１１８に入力される。ＸＹアライメント検出回路１１８は、Ｘ方向の位置情報に基づいて観察光学系１０の光軸Ｏ１が被検眼Ｅの光軸に近づくようにＸ軸駆動機構１１２を駆動すると共に、Ｙ方向の位置情報に基づいて観察光学系１０の光軸Ｏ１が被検眼Ｅの光軸に近づくようにＹ軸駆動機構１１４を駆動せしめる。これにより、装置光学系１０の被検眼Ｅに対するＸＹ方向の位置合わせが行われる。なお、後述するように、かかるＸＹアライメントは、撮像中も適宜のタイミングで実施される。また、特に本実施形態においては、アライメント光源８２と観察用光源３０，３０を短時間で交互に点滅せしめると共に、アライメント光源８２の点灯タイミングに合わせてアライメント検出センサ８８による検出が行われるようになっている。これにより、ＸＹアライメントに際して観察用光源３０，３０の赤外光束が影響を与えることの無いようにされている。なお、アライメント光源８２と観察用光源３０，３０の点滅はＣＣＤ２８における受光信号への変換速度よりも高速に行われることから、ＣＣＤ２８の受光信号が出力される表示画面１１０には、両光源８２，３０が点滅して認識されることはなく、恰も両光源８２，３０が連続して点灯しているように認識される。
【００５１】
次に、Ｓ２において、Ｚ軸駆動機構１１６を駆動せしめて、装置光学系１０を、被検眼Ｅに対して接近する方向に前進作動せしめる。このように、本実施形態においては、Ｓ２およびＺ軸駆動機構１１６を含んで、撮像前前進制御手段が構成さ
れている。そして、観察用光源５４を発光せしめて、観察用光源５４から照射された赤外光束を、被検眼Ｅの角膜Ｃに対して斜め方向から照射すると共に、角膜Ｃから反射された光束を、ラインセンサ４４によって受光する。特に本実施形態においては、観察用光源５４から照射される光束が赤外光束とされていることから、被検者の負担が軽減されている。
【００５２】
そして、観察用光源５４からの赤外光束は、角膜Ｃの上皮細胞や角膜実質、角膜内皮など、角膜Ｃの各層毎に異なる反射光量をもって反射せしめられる。図６に概略的に示すように、観察用光源５４からの赤外光束Ｌは、空気と角膜Ｃとの境界面となる上皮細胞ｅでまず反射される。また、上皮細胞ｅを透過した光束の一部は角膜実質ｓや角膜内皮ｅｎで反射される。そして、上皮細胞ｅで反射された反射光束ｅ’の光量が最も多く、角膜内皮ｅｎで反射された反射光束ｅｎ’の光量は相対的に小さく、角膜実質ｓで反射された反射光束ｓ’の光量が最も小さくなる。また、前房ａは房水で満たされていることから、前房ａでは赤外光束Ｌは殆ど反射されることはない。
【００５３】
これらの反射光束は、ラインセンサ４４に検出されて、ラインセンサ４４には、図７のような光量分布が検出される。図７において、光量の最も多い第一ピーク部１２８は、角膜上皮からの反射光を示す。次に光量の多い第二ピーク部１３０は、角膜内皮からの反射光を示す。そして、撮像制御回路１１７は、Ｚ軸駆動機構１１６を駆動せしめて、ラインセンサ４４によって検出された角膜上皮の位置から人眼の生理学的な角膜厚みのばらつきを考慮した所定距離：Ｄ１だけ、装置光学系１０を角膜Ｃに接近する方向に前進駆動せしめる。なお、角膜上皮からの移動距離は、例えば１０００〜１５００μｍの範囲内で適宜に設定される。これにより、装置光学系１０における撮像光学系２０の合焦位置は、角膜Ｃにおける内皮細胞よりも後方に位置せしめられる。そして、かかる角膜上皮から所定距離：Ｄ１だけ後方の位置が、装置光学系１０の反転位置とされる。
【００５４】
次に、装置光学系１０が反転位置に位置せしめられると、Ｓ３において、Ｚ軸駆動機構１１６が反対方向に駆動せしめられて、装置光学系１０はＺ軸上で被検眼Ｅから離隔する方向に後退作動せしめられる。このように、本実施形態においては、Ｓ３およびＺ軸駆動機構１１６を含んで、反転作動制御手段および撮像時後退制御手段が構成されている。ここにおいて、装置光学系１０は、反転位置から後退作動が開始されて、撮像が終了するまでの間に、後退速度が変化せしめられるようになっている。図８に、装置光学系１０の後退作動における移動速度の変化を示す。
【００５５】
先ず、前述のように、装置光学系１０は、反転位置（図８中、Ｐ１）から、後退作動が開始される。かかる後退作動は、例えば、５００μｍ〜３０００μｍ／ｓｅｃ，より好適には２０００μｍ／ｓｅｃ前後の比較的早い速度で行われる。そして、Ｓ４において、角膜内皮細胞位置から所定距離：Ｄ２（図７参照）だけ後方の位置（図８中、Ｐ２）に到達した時点から、観察用光源３０，３０を消灯せしめると共に、撮像用光源４０の発光を開始する。なお、本実施形態においては、角膜内皮細胞からの所定距離：Ｄ２は、予め定められた、ラインセンサ４４によって検出される光量分布が第二ピーク部１３０よりもやや小さい所定の閾値となる位置からの離隔距離とされている。また、所定距離：Ｄ２の具体値としては、ラインセンサ４４の検出精度や被検眼Ｅの位置ずれ等を考慮して確実に角膜内皮細胞を捉えられるように、或る程度余裕のある値が好ましいが、所定距離：Ｄ２が大きくなると撮像用光源４０の発光時間が長くなって、被検者の負担を増加せしめることから、所定距離：Ｄ２は、２００〜５００μｍの範囲内の値が好適に採用される。また、撮像用光源４０は、所定の短い間隔で点滅発光せしめられており、かかる撮像用光源４０が消灯せしめられたタイミングで、前記Ｓ１におけるＸＹアライメントが同時に行われるようになっている。
【００５６】
そして、装置光学系１０を比較的速い速度で後退作動せしめつつ、Ｓ５において、ＣＣＤ２８によって角膜Ｃの内皮細胞からの反射光が検出された時点（図８中、Ｐ３）から、装置光学系１０の減速が開始される。Ｓ５における内皮細胞からの反射光の検出は、例えば、図９に示すように、ＣＣＤ２８によって撮像された画像１３２における１本以上（本実施形態においては、５本）の適当な水平線：ｌ１〜ｌ５上の画素の輝度値から、所定値以上の輝度値を有する画素の数に基づいて、角膜内皮細胞からの反射光を検出したと判定する。本実施形態においては、画像１３２における各画素の輝度値を輝度値１〜輝度値２５５の２５５階調（輝度値１が最も暗く、輝度値２５５が最も明るい）で検出し、内皮反射光のムラを考慮して、画像１３２上の５本の水平線：ｌ１〜ｌ５上の各画素の輝度値を検出する。そして、水平線：ｌ１〜ｌ５上の各画素において輝度値が２５〜２５５になる画素数をカウントする。なお、輝度値２５〜２５５は、目視で明らかな反射光を認識できる程度の光量である。そして、水平線：ｌ１〜ｌ５においてカウントされた画素数の平均値、或いは、水平線：ｌ１〜ｌ５においてカウントされた画素数のうちの最大値が、角膜内皮上での距離に換算して略３０μｍにおける反射光量と対応する位置が減速開始点（図８中、Ｐ３）とされる。
【００５７】
そして、Ｓ５における減速作動が開始されると共に、Ｓ６において、ＣＣＤ２８によって検出される角膜内皮像の連続的撮像が開始される。かかる連続的撮像は、所定の時間間隔（例えば、１／３０秒）ごとにＣＣＤ２８によって受像された撮影像（画像）を画像選択回路１２２に入力することによって行われる。これにより、時間と位置が異ならされた複数の角膜像が画像選択回路１２２に入力される。そして、かかる連続的撮像と共に、画像選択回路１２２によって、入力された画像の取捨選択および記憶装置１２４への記憶が行われるようになっている。このように、本実施形態においては、Ｓ６および画像選択回路１２２を含んで連続的撮像手段および画像選択手段が構成されている。
【００５８】
図９および図１０に、画像選択回路１２２における画像の取捨選択方法を例示する。先ず、前述のＳ５における角膜内皮細胞の検出と同様にして、図９に示すように、ＣＣＤ２８によって取得された画像１３２における１本以上（本実施形態においては、５本）の水平線：ｌ１〜ｌ５上の各画素の輝度値を取得する。
【００５９】
【数１】
2015139622.tif 000003
【００６０】
そして、図１０および数式１に示すように、取得された水平線：ｌ１〜ｌ５の各ラインの画素（Ｘ１〜Ｘｎ）に対して、水平線：ｌ１〜ｌ５毎にそれぞれ、数式１に基づいて、（ｉ）隣り合う画素の輝度値差の絶対値を求めて、（ｉｉ）当該輝度値差の総和を求める。
【００６１】
そして、数式１に基づいて各水平線：ｌ１〜ｌ５ごとに求めた輝度値差の総和の平均値を求める。この値が大きいほど、角膜内皮細胞像がより広い範囲で撮像された画像であると認識される。即ち、図１１および前述の図６に概略的に示すように、例えば前房ａの撮影画像は、房水で照射光束が透過せしめられて、反射光束が殆ど得られないことから、全体的に暗い画像となる。また、角膜実質ｓの撮影画像は、角膜実質ｓが透明とされていることから、前房ａと同様に照射光束が透過せしめられて、全体的に暗い画像となる。更に、角膜上皮ｅでは反射光量が多いことから、全体的に一様な明るい画像となる。従って、これらの部位の画像は、隣接する画素の輝度値の差が小さくなる。これに対して、角膜内皮ｅｎでは、内皮細胞の中央部分と細胞壁によるコントラストが明確に現れて、隣接する画素の輝度値の差が大きくなることから、角膜内皮細胞ｅｎが広範囲に亘って撮像された画像では、輝度値差の総和が大きくなるのである。そこで、かかる水平線：ｌ１〜ｌ５ごとに求めた輝度値差の総和の平均値が所定値以上となった画像のみを記憶装置１２４に記憶せしめることによって、角膜内皮細胞像が有効に得られた画像のみを取捨選択することが出来る。
【００６２】
なお、特に本実施形態においては、上記判定を行う前に、所定の水平線（例えば、前記水平線：ｌ１〜ｌ５）上において、輝度値が２４０以上の画素が連続して５０μｍ〜１００μｍ程度の範囲に亘って存在する場合には、かかる画像を排除するようにされている。即ち、画像に角膜上皮の一部が写っている場合、角膜上皮と角膜実質との境界線上で大きな輝度値差が生じる。それ故、角膜内皮細胞との合焦位置が正しく得られない（ピンぼけ）などして、角膜内皮における輝度値差の総和が小さくなった場合に、角膜実質との境界線の影響で輝度値差が大きくなって、角膜上皮が撮像された画像が選択されるおそれがある。従って、上記判断基準を用いることによって、角膜上皮の一部が写った画像を排除出来るようにされている。
【００６３】
次に、Ｓ５において減速作動が開始されて、後述する比較的遅い速度に達した時点（図８中、Ｐ４）から、装置光学系１０はかかる一定の比較的遅い速度で後退作動せしめられる。そして、減速が完了した時点から、更に所定範囲（図８中、Ｐ４〜Ｐ６）に亘って、Ｓ６における連続的撮像および画像の取捨選択が行われる。なお、かかるＰ４〜Ｐ６の範囲内に、角膜内皮細胞との合焦位置（図８中、Ｐ５）も含まれることとなる。
【００６４】
ここにおいて、Ｓ５における減速が完了する比較的遅い移動速度は、低速で移動しつつ連続的撮像を行う範囲（図８中、Ｐ４〜Ｐ６）とＣＣＤ２８による画像の取り込み時間や撮像枚数等を考慮して適宜に決定される。例えば、低速で移動して連続的撮像を行う範囲としては、被検眼Ｅの微動などを考慮して、２００μｍ以上の範囲が好適に採用され得る。そして、ＣＣＤ２８の画像取り込み時間が１枚あたり１／３０秒で、連続的撮像の範囲が２００μｍとすると、１０枚撮像する場合には６００μｍ／ｓｅｃ、２０枚撮像する場合には３００μｍ／ｓｅｃ、３０枚撮像する場合には２００μｍ／ｓｅｃ、４０枚撮像する場合には１５０μｍ／ｓｅｃ、５０枚撮像する場合には１００μｍ／ｓｅｃに設定される。従って、連続的撮像によって確実に角膜内皮撮影像を取得するためには、１００〜３００μｍ／ｓｅｃの速度が好適に採用される。このように、本実施形態においては、ＣＣＤ２８による画像取り込み時間が略一定とされて、装置光学系１０の移動速度が変化せしめられることによって、連続的撮像による撮像枚数が調節されているが、例えば、装置光学系１０の移動速度を一定にして、Ｓ５における角膜内皮からの反射光の検出に基づいて、ＣＣＤ２８による画像取り込み時間の間隔を異ならせることによって、撮像枚数を調節することなどしても良いし、それら移動速度や取り込み時間の両方を制御する等しても良い。
【００６５】
そして、低速移動および連続的撮像の開始位置（図８中、Ｐ４）から、所定距離（例えば、本実施形態においては２００μｍ）だけ後退移動した時点（図８中、Ｐ６）で、Ｓ７において、加速が開始されて、装置光学系１０は、減速が開始される前の速度にまで加速せしめられる。なお、かかる加速開始位置の決定基準としては、移動距離のみならず、例えば、前述のＳ５における角膜内皮反射光の検出手順と同様の方法に従って、角膜内皮反射光が検出されなくなった段階で加速を開始したり、撮像開始から所定時間が経過した段階で加速を開始したりしても良いし、それらを適宜に組み合わせて用いるなどしても良い。
【００６６】
そして、装置光学系１０が加速せしめられて、減速が開始される前の比較的速い速度に達すると（図８中、Ｐ７）、Ｓ８において、被検眼Ｅの微動などを考慮して、例えば１００μｍ程度後退せしめられた後に、後退作動を停止すると共に、撮像用光源４０を消灯して、撮像を終了する（図８中、Ｐ８）。
【００６７】
ここで、Ｓ６において連続的に撮像され取得した複数の画像は、角膜内皮細胞位置のＺ座標（被検眼の前後方向）が連続して変化して取得される、Ｚ座標位置の異なる複数の角膜内皮細胞画像である。
【００６８】
図１２は撮像照明光学系１４と撮像光学系２０からなる角膜内皮細胞画像連続撮影時における、撮影される角膜内皮細胞（ｅｎ）の位置を説明するための説明図である。（ａ）は撮像光学系における合焦位置が光軸Ｏ１上の角膜内皮細胞位置より後方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、（ｂ）は撮像光学系における合焦位置が光軸Ｏ１上の角膜内皮細胞位置にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものであり、（ｃ）は撮像光学系における合焦位置が光軸Ｏ１上の角膜内皮細胞位置より前方にある時に撮像される被検眼の角膜内皮細胞位置を示したものである。そして、（ｄ）は（ａ）の、（ｅ）は（ｂ）の、（ｆ）は（ｃ）の各々の位置で撮像された角膜内皮細胞画像である。装置光学系１０が被検眼の角膜Ｃから順次離れていく（Ｚ軸方向に後退する）に従い、撮像される被検眼の角膜内皮細胞ｅｎの位置がＸ軸方向（図１２では下方向）に移動していくことがわかる。（実際には、撮像用光源４０の光束は角膜Ｃへの入射時及び内皮細胞からの反射光束が角膜Ｃから放射時に、角膜上皮ｅで少し屈折されるが、説明をわかりやすくするため、屈折状態は省略されている。）
【００６９】
つまり、本発明の一実施形態における、角膜内皮細胞画像連続撮影においては、撮像光学系における合焦位置をＺ軸方向に移動しながら連続的に角膜内皮細胞画像を取得することにより、図１３（ａ）に示すように、被検眼の角膜内皮細胞位置がＸ軸方向（被検眼においては左右方向）に連続的にずれた、Ｘ座標の位置が異なる角膜内皮細胞画像が取得され、保存される。
【００７０】
そして、取得したこれら複数の角膜内皮細胞画像を重ね合わせて合成する合成処理を行うことにより、図１３（ｂ）に示すような、特に被検眼に対して左右方向に広がる広範囲な角膜内皮細胞画像が生成され得るのである。
【００７１】
連続して取得された複数の角膜内皮細胞画像は、理想的にはＹ座標のずれが０（ゼロ）であるが、実際には、Ｚ軸方向に移動する際、多少Ｙ軸方向にもずれが生じるため、これら複数の角膜内皮細胞画像を重ね合わせる際には、各角膜内皮細胞画像間におけるＸＹ座標の相対位置を算出し、算出された相対位置に基づいて重ね合わせる必要がある。
【００７２】
図１４は、連続して取得された複数の角膜内皮細胞画像から広範囲な角膜内皮細胞画像を合成してその合成画像が表示されるまで手順の示したフローチャートである。
【００７３】
最初に、連続して取得された複数の角膜内皮細胞画像の各々の画像に対し、内皮細胞領域部分に対してエッジ処理を実施する（Ｓ１０）。エッジ処理は、画像処置で一般的に実施される２値化処理や平滑処理など適宜行う。
【００７４】
次に、Ｓ１０でエッジ処理された角膜内皮細胞画像の各々に対して、角膜内皮細胞壁を抽出する細胞壁抽出処理を実施する（Ｓ１１）。これにより、角膜内皮細胞画像の中の１つ１つの細胞形状を線描され、決定される。
【００７５】
次に、Ｓ１１で抽出された細胞壁を用いて各々の画像のＸＹ座標の相対位置を算出する（Ｓ１２）。各角膜内皮細胞画像間におけるＸＹ座標の相対位置を算出する方法については、従来から行われているような様々な方法を用いることができる。
【００７６】
例えば、画像処置において一般的に用いられる２次元パターンマッチング処理を用いてもよい。２次元パターンマッチング処理を実施することにより正確なＸＹ座標の相対位置を算出することができる。又は、取得した複数の角膜内皮細胞画像の中に存在する特徴的な部位を検出し、その特徴的な部位の位置からＸＹ座標の相対位置を算出してもいい。
【００７７】
次に、Ｓ１２で算出された各角膜内皮細胞画像間におけるＸＹ座標の相対位置に基づいて各画像をＸＹ平面状に配置し（Ｓ１３）、各画像を重ね合わせる（Ｓ１４）。
【００７８】
そして、Ｓ１４で重ね合わされた各画像を合成する（Ｓ１５）。合成方法としては、重ね合わせた状態で単純に加算処理を行ってもよい。加算処理を行うことにより、最終的に得られる広範囲な角膜内皮細胞画像のＳ／Ｎ比が向上し、高コントラストな細胞画像を得ることができる。
【００７９】
また、複数の画像で重なり合った領域部分について、各々の画像の重なり合った領域部分の輝度情報（例えば隣合った画素間の画素値の差分の合計値）を取得し、その輝度情報から、重なり合った領域部分については、選択された１つの画像を用いて合成するようにしてもよい。つまり、重なり合う領域部分について最良の画像を選択して、選択した画像を用いて合成することにより、品質の高い広範囲な角膜内皮細胞画像を得ることができる。
【００８０】
または、上記各々の画像の重なり合った領域部分の輝度情報から、所定の条件を備えた画像を選択し、選択された１つ以上の画像について重なり合った領域部分の輝度値を平均化して、合成画像に用いてもよい。この方法を用いることにより、品質の高い広範囲な角膜内皮細胞画像を得ることができる。
【００８１】
最後に合成処理により生成された広範囲な角膜内皮細胞画像を表示画面１１０に表示する（Ｓ１６）。
【００８２】
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様で実施可能であり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００８３】
例えば、エッジ処理する領域も内皮細胞領域全域であってもいいし、予め決めた所定領域でもいい。所定領域は、例えば、位置が隣合う画像の重なリ合う領域を所定領域としてもよい。
【００８４】
また、上記実施例では、ＸＹ座標の相対位置を算出する方法を開示したが、上記複数の角膜内皮細胞画像を取得する際に、アライメント検出センサ８８から得られるＸＹ座標位置を同時に保存してもよい。角膜内皮細胞画像を取得する際にＸＹ座標位置を同時に保存することにより、各々の画像のＸＹ座標の相対位置を算出することなく、各々の画像を重ね合わせることも可能である。また、このようなＸＹ座標位置情報を用いることにより、上記に従うＸＹ座標の相対位置算出方法でＸＹ座標の相対位置算出する際、より容易にＸＹ座標の相対位置が算出できる。
【符号の説明】
【００８５】
１０・・装置光学系、１２・・観察光学系、１４・・撮像照明光学系、１６・・位置検出光学系、１８・・位置検出照明光学系、２０・・撮像光学系、２８・・ＣＣＤ、３０・・観察用光源、４０・・撮像用光源、４４・・ラインセンサ、５４・・観察用光源、６４・・固視標光学系、６６・・アライメント光学系、７４・・固視標光源、８２・・アライメント光源、８４・・アライメント検出光学系、８８・・アライメント検出センサ
【図１】
2015139622.tif 000004
【図２】
2015139622.tif 000005
【図３】
2015139622.tif 000006
【図４】
2015139622.tif 000007
【図５】
2015139622.tif 000008
【図６】
2015139622.tif 000009
【図７】
2015139622.tif 000010
【図８】
2015139622.tif 000011
【図９】
2015139622.tif 000012
【図１０】
2015139622.tif 000013
【図１１】
2015139622.tif 000014
【図１２】
2015139622.tif 000015
【図１３】
2015139622.tif 000016
【図１４】
2015139622.tif 000017