(57)【要約】【課題】角膜の微細構造の詳細な観察と、角膜の混濁状態の詳細な把握とを可能にする技術を提供する。【解決手段】角膜観察装置１００は、ハロゲンランプ１、ビームスプリッタ３、参照鏡９等からなる干渉計を有するフルフィールド型のＯＣＴ装置を搭載し、それにより被検眼Ｅの角膜Ｅｃの細胞の画像を形成する。それにより、角膜Ｅｃの微細構造を表す高分解能の画像を取得できる。また、角膜観察装置１００は、角膜Ｅｃの画像の画素のうち所定範囲内の画素値を有する画素を抽出し、抽出された画素に基づいて角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求める。それにより、角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度などの混濁状態を詳細に把握することができる。【選択図】図１
2008264137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼に光を照射し、角膜を経由した前記光を検出し、この検出結果に基づいて前記角膜の細胞の画像を形成する画像形成手段と、
前記画像の画素のうち所定範囲内の画素値を有する画素を抽出し、前記抽出された画素に基づいて前記角膜の混濁位置及び／又は混濁度を求める解析手段と、
を備える、
ことを特徴とする角膜観察装置。
【請求項２】
前記画像形成手段は、
広帯域光を信号光と参照光とに分割し、角膜を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを重畳させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記干渉光を検出する検出手段と、
前記干渉光の検出結果に基づいて前記角膜の細胞の画像を形成する形成手段と、
を含むＯＣＴ装置である、
ことを特徴とする請求項１に記載の角膜観察装置。
【請求項３】
前記干渉光生成手段は、所定ビーム径を有する前記信号光を前記角膜に照射し、所定ビーム径を有する前記干渉光を生成し、
前記検出手段は、該干渉光を２次元の受光面により検出し、
前記形成手段は、該信号光のビーム径に応じた前記角膜の範囲の２次元画像を、前記画像として形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の角膜観察装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記干渉光の異なる２つの偏光成分を検出し、
前記形成手段は、前記２つの偏光成分の検出結果に基づいて画像を形成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の角膜観察装置。
【請求項５】
前記干渉光生成手段は、前記信号光又は前記参照光の偏光特性を変換する変換手段を含み、
前記検出手段は、前記偏光特性の変換結果に基づく偏光特性を有する前記干渉光の前記２つの偏光成分を分離し、前記分離された２つの偏光成分をそれぞれ検出する、
ことを特徴とする請求項４に記載の角膜観察装置。
【請求項６】
前記画像形成手段は、前記信号光と参照光との光路長差を変更する変更手段を含み、前記光路長差に応じた前記角膜の深度における画像を形成する、
ことを特徴とする請求項２〜請求項５に記載の角膜観察装置。
【請求項７】
前記解析手段は、少なくとも前記混濁位置を求め、
表示手段と、
前記画像における前記混濁位置の分布を表す混濁分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、
を更に備える、
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項８】
前記解析手段は、正常眼の角膜の画像の画素値の範囲を表す範囲情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記抽出された画素のうち、画素値が前記範囲情報に示す範囲に含まれない画素を特定し、前記特定された画素の位置を前記混濁位置とする、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項９】
前記解析手段は、正常眼の角膜の画像の画素値の範囲を表す範囲情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記抽出された画素のうち、画素値が前記範囲情報に示す範囲に含まれない画素を特定し、前記特定された画素と前記範囲との差に基づいて前記混濁度を求める、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項１０】
前記解析手段は、画素値と混濁度とを関連付ける関連情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記関連情報に基づいて、前記抽出された画素の画素値に対応する混濁度を求める、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項１１】
前記解析手段は、前記角膜の混濁位置及び／又は混濁度を記憶する記憶手段を含み、前記画像形成手段により前記角膜の新たな画像が形成されたときに、前記新たな画像に基づいて混濁位置及び／又は混濁度を求めて前記記憶された混濁位置及び／又は混濁度と比較する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項１２】
前記解析手段は、少なくとも前記混濁度を求め、該混濁度に基づいて前記被検眼の眼圧値を求める、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【請求項１３】
前記解析手段は、少なくとも前記混濁度を求め、該混濁度に基づいて前記被検眼の傷病の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の角膜観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検眼の角膜を観察するための角膜観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
角膜を観察するための装置としては、スリットランプ（細隙灯顕微鏡）、コンフォーカルマイクロスコープ（共焦点顕微鏡）、フレア（セル）メータなどが知られている。
【０００３】
スリットランプは、照明光のスリット光を用いて角膜の一部を光切片として切り取ることにより眼球断面を観察する装置である（たとえば特許文献１参照）。スリットランプは、角膜各部の観察や病変の観察のほか、角膜内皮細胞等の細胞の観察にも用いられる。
【０００４】
コンフォーカルマイクロスコープは、被検眼に照射された照明光の反射光をピンホールを介して検出して画像を形成する装置である（たとえば特許文献２参照）。コンフォーカルマイクロスコープは、高解像度の画像を取得するのに適しており、角膜の各種細胞やコラーゲン繊維等の観察に用いられる。
【０００５】
フレアセルメータは、被検眼照射されたレーザ光の反射光や散乱光を検出することにより角膜の混濁、細胞数、蛋白質濃度などを測定する装置である（たとえば特許文献３参照）。
【０００６】
近年、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）技術を用いた装置が注目されている（たとえば特許文献４、特許文献５参照）。更に、この装置（ＯＣＴ装置）の眼科分野への応用も進められている。ＯＣＴ装置は、被検眼を経由した光（信号光）と参照物体を経由した光（参照光）とを重畳して干渉光を生成し、この干渉光の検出結果に基づいて画像を形成する装置である。
【０００７】
ＯＣＴ装置によれば、干渉計を用いているため、高分解能、高感度の計測が可能となる。また、広帯域の微弱な光を照明光に用いることから、被検眼に対する安全性が高いという利点もある。
【０００８】
ここで、角膜の混濁について説明する。角膜は、角膜内皮細胞のポンプ機能、すなわち角膜内の水分を前房に排出する機能などにより水分量を調整することで透明性を維持している。
【０００９】
しかし、水疱性角膜症に代表される角膜内皮細胞の障害によりポンプ機能が低下すると、角膜実質の含水量が増加して浮腫が生じ、それにより混濁が生じる。
【００１０】
また、低眼圧により角膜実質を圧縮する作用が低下すると、角膜は吸水、膨潤して角膜実質に浮腫（実質浮腫）が生じる。実質浮腫が生じると、角膜実質内のコラーゲン繊維の規則的な配置が乱れて混濁が生じる。
【００１１】
また、緑内障発作などの高眼圧状態では、前房から角膜内に水分が流入する一方、眼圧による圧縮により角膜厚は維持されることから、角膜上皮に水分が流入して上皮浮腫が生じる。上皮浮腫が生じると、角膜上皮の細胞間に水分が侵入して屈折率を変化させ、それにより細胞間領域に混濁が生じる。
【００１２】
【特許文献１】特開平９−９８９５０号公報
【特許文献２】特開平１０−９０６０６号公報
【特許文献３】特開平９−８４７６３号公報
【特許文献４】特開２００６−１５３８３８号公報
【特許文献５】特開２００６−１１６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
角膜の状態を詳しく観察する際に、細胞やコラーゲン繊維等の微細構造を詳細に観察するとともに、このような微細なレベルで混濁状態を把握する必要が生じることがある。しかし、従来の装置では、これら双方を満足するように検査を実施することは困難であった。
【００１４】
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、角膜の微細構造の詳細な観察と、角膜の混濁状態の詳細な把握とを可能にする技術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】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被検眼に光を照射し、角膜を経由した前記光を検出し、この検出結果に基づいて前記角膜の細胞の画像を形成する画像形成手段と、前記画像の画素のうち所定範囲内の画素値を有する画素を抽出し、前記抽出された画素に基づいて前記角膜の混濁位置及び／又は混濁度を求める解析手段と、を備える、ことを特徴とする角膜観察装置である。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の角膜観察装置であって、前記画像形成手段は、広帯域光を信号光と参照光とに分割し、角膜を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを重畳させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する検出手段と、前記干渉光の検出結果に基づいて前記角膜の細胞の画像を形成する形成手段と、を含むＯＣＴ装置である、ことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の角膜観察装置であって、前記干渉光生成手段は、所定ビーム径を有する前記信号光を前記角膜に照射し、所定ビーム径を有する前記干渉光を生成し、前記検出手段は、該干渉光を２次元の受光面により検出し、前記形成手段は、該信号光のビーム径に応じた前記角膜の範囲の２次元画像を、前記画像として形成する、ことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の角膜観察装置であって、前記検出手段は、前記干渉光の異なる２つの偏光成分を検出し、前記形成手段は、前記２つの偏光成分の検出結果に基づいて画像を形成する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の角膜観察装置であって、前記干渉光生成手段は、前記信号光又は前記参照光の偏光特性を変換する変換手段を含み、前記検出手段は、前記偏光特性の変換結果に基づく偏光特性を有する前記干渉光の前記２つの偏光成分を分離し、前記分離された２つの偏光成分をそれぞれ検出する、ことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の角膜観察装置であって、前記画像形成手段は、前記信号光と参照光との光路長差を変更する変更手段を含み、前記光路長差に応じた前記角膜の深度における画像を形成する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、少なくとも前記混濁位置を求め、表示手段と、前記画像における前記混濁位置の分布を表す混濁分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、を更に備える、
ことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、正常眼の角膜の画像の画素値の範囲を表す範囲情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記抽出された画素のうち、画素値が前記範囲情報に示す範囲に含まれない画素を特定し、前記特定された画素の位置を前記混濁位置とする、ことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、正常眼の角膜の画像の画素値の範囲を表す範囲情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記抽出された画素のうち、画素値が前記範囲情報に示す範囲に含まれない画素を特定し、前記特定された画素と前記範囲との差に基づいて前記混濁度を求める、ことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、画素値と混濁度とを関連付ける関連情報を予め記憶する記憶手段を含み、前記関連情報に基づいて、前記抽出された画素の画素値に対応する混濁度を求める、
ことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、前記角膜の混濁位置及び／又は混濁度を記憶する記憶手段を含み、前記画像形成手段により前記角膜の新たな画像が形成されたときに、前記新たな画像に基づいて混濁位置及び／又は混濁度を求めて前記記憶された混濁位置及び／又は混濁度と比較する、ことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、少なくとも前記混濁度を求め、該混濁度に基づいて前記被検眼の眼圧値を求める、ことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の角膜観察装置であって、前記解析手段は、少なくとも前記混濁度を求め、該混濁度に基づいて前記被検眼の傷病の有無を判定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
この発明に係る角膜観察装置は、被検眼の角膜の細胞の画像を形成し、この画像の画素のうち所定範囲内の画素値を有する画素を抽出し、抽出された画素に基づいて角膜の混濁位置や混濁度を求めるように作用する。
【００２９】
このような角膜観察装置によれば、角膜の画像により角膜の微細構造を詳細に観察することができ、更に、角膜の混濁位置や混濁度などの混濁状態を詳細に把握することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明に係る角膜観察装置の実施形態の一例を説明する。この角膜観察装置は、特に、角膜の細胞やコラーゲン繊維等の微細構造を観察するための装置であり、また、角膜の混濁位置や混濁度を検査するための装置である。
【００３１】
［構成］
この実施形態に係る角膜観察装置の構成の一例を図１に示す。この角膜観察装置１００は、角膜の画像を形成する「画像形成手段」としてＯＣＴ装置、特にフルフィールド型のＯＣＴ装置を適用している。
【００３２】
フルフィールド型のＯＣＴ装置は、たとえば前述の特許文献４に記載されたＯＣＴ装置のように、所定のビーム径を有する信号光を角膜に照射するとともに、所定のビーム径を有する干渉光を２次元光センサアレイによって検出することにより、信号光のビーム径に応じた角膜の範囲の２次元画像を取得する装置である。このようなフルフィールド型のＯＣＴ装置は、他のＯＣＴ装置と比較して高い分解能を有する。なお、ＯＣＴ装置には、フーリエドメイン型、タイムドメイン型、スウェプトソース型などがある。
【００３３】
被検眼Ｅは、計測に適した状態で配設される。たとえば、被検眼Ｅが生体眼である場合、境界での屈折率の変化を小さくするためのゼリーや液体などを被検眼Ｅに適用することができる。また、被検眼Ｅが摘出眼である場合、境界における屈折率の変化を小さくするために被検眼Ｅを液浸状態で配設することができる。
【００３４】
図６に示す角膜観察装置１００は、光源としてハロゲンランプ１を備えている。ハロゲンランプ１は、たとえば無偏光の広帯域光Ｍを出力する。なお、図示は省略するが、ハロゲンランプ１は、通常のハロゲンランプとともに、出力光を導光する光ファイババンドルや、出力光の照射野を一様に照明するためのケーラー照明光学系などを含んで構成することができる。ハロゲンランプ１から出力される無偏光の広帯域光Ｍは、所定のビーム径を有している。
【００３５】
光源は、ハロゲンランプ１には限定されず、無偏光の広帯域光を出力する任意の光源であってよい。たとえば、キセノンランプ等の任意の熱光源（黒体輻射に基づく光源）を適用できる。また、光源は、ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源であってもよい。ここで、無偏光とは、直線偏光の光と円偏光の光と楕円偏光の光とを含む偏光状態を意味する。また、ランダム偏光とは、互いに直交する２つの直線偏光成分を有し、各直線偏光成分のパワーが時間的にランダムに変化する偏光状態を意味する（たとえば特開平７−９２６５６号公報参照）。以下、無偏光の場合についてのみ詳しく説明するが、ランダム偏光の場合も同様の構成で同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
さて、ハロゲンランプ１により出力された広帯域光Ｍは、様々な帯域の光を含んでいる。フィルタ２は、無偏光の広帯域光Ｍの所定帯域のみを透過させるフィルタである。透過させる所定帯域は、分解能や計測深度等によって決定され、たとえば中心波長７６０ｎｍ程度で１００ｎｍ程度の波長幅の帯域に設定される。この場合、被検眼Ｅの深度方向（図１に示すｚ方向）及びそれに直交する方向（横方向）について、それぞれ２μｍ程度の分解能の画像を取得できる。なお、フィルタ２を透過した光を同じく広帯域光Ｍと呼ぶことにする。
【００３７】
フィルタ２を透過した無偏光の広帯域光Ｍは、ハーフミラー等のビームスプリッタ３によって二分割される。すなわち、ビームスプリッタ３による反射光は信号光Ｓを形成し、ビームスプリッタ３を透過した光は参照光Ｒを形成する。
【００３８】
信号光Ｓは、無偏光状態を保ったまま対物レンズ１１により被検眼Ｅに合焦される。信号光Ｓは、所定のビーム径で角膜Ｅｃに照射される。被検眼Ｅの表面や内部にて反射、散乱された光は、対物レンズ１１を経由してビームスプリッタ３に戻ってくる。
【００３９】
一方、ビームスプリッタ３により生成された無偏光の参照光Ｒは、波長板（λ／４板）４と偏光板５を通過し、反射ミラー６にて反射される。更に、参照光Ｒは、ガラス板７を通過し、対物レンズ８によって参照鏡９の反射面に合焦される。参照鏡９により反射された参照光Ｒは、同じ光路を逆向きに経由してビームスプリッタ３に戻ってくる。
【００４０】
このとき、当初は無偏光であった参照光Ｒは、波長板４と偏光板５を二回経由することにより円偏光に変換される。ガラス板７は、信号光Ｓ及び参照光Ｒの光路（干渉計の両アーム）にて発生する分散の影響を最小にする分散補正光学素子である。
【００４１】
参照鏡９は、参照鏡移動機構１０によって参照光Ｒの進行方向、すなわち参照鏡９の反射面に直交する方向（図１の両側矢印方向）に移動可能とされている。参照鏡移動機構１０は、たとえばピエゾ素子等の駆動手段を含んで構成される。
【００４２】
このように参照鏡９を移動させることにより、信号光Ｓと参照光Ｒの光路長差が変更される。ここで、信号光Ｓの光路長は、ビームスプリッタ３と角膜Ｅｃの表面との間の往復距離である。また、参照光Ｒの光路長は、ビームスプリッタ３と参照鏡９の反射面との間の往復距離とする。信号光Ｓと参照光Ｒの光路長の差を変更することにより、角膜Ｅｃの様々な深度位置の画像を選択的に取得することができる。参照鏡移動機構１０は、この発明の「変更手段」の一例である。
【００４３】
なお、この実施形態では、参照光Ｒの光路長を変更することで上記光路長差を変更しているが、信号光ＳＳの光路長を変更することにより上記光路長差を変更するように構成することも可能である。その場合、装置光学系と被検眼Ｅとの間隔を変更するような変更手段を設ける。たとえば、装置光学系をｚ方向に移動させるステージや、被検眼Ｅをｚ方向に移動させるステージなどを変更手段として適用できる。
【００４４】
被検眼Ｅを経由した信号光Ｓと、参照鏡９を経由した参照光Ｒは、ビームスプリッタ３によって重畳されて干渉光Ｌを生成する。干渉光ＬはＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでいる。ハロゲンランプ１、ビームスプリッタ３、参照鏡９を含んで構成される干渉計は、この発明の「干渉光生成手段」の一例である。
【００４５】
ビームスプリッタ３によって生成された干渉光Ｌは、開口絞り１２を経由し、結像レンズ（群）１３によって集束光となる。集束光となった干渉光ＬのＳ偏光成分Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１４により反射されてＣＣＤ（イメージセンサ）１６により検出される。一方、干渉光ＬのＰ偏光成分Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、反射ミラー１５により反射されてＣＣＤ（イメージセンサ）１７により検出される。
【００４６】
各ＣＣＤ１６、１７は、２次元の受光面を有している。Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は、それぞれ、所定のビーム径を持ってＣＣＤ１６、１７の受光面に照射される。
【００４７】
Ｓ偏光成分Ｌ１、Ｐ偏光成分Ｌ２をそれぞれ検出したＣＣＤ１６、１７は、それぞれ検出信号をコンピュータ２０に送る。ＣＣＤ１６、１７は、この発明の「検出手段」の一例である。
【００４８】
なお、干渉光Ｌの元になる参照光Ｒは円偏光であり信号光Ｓは無偏光であるから、Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は９０度（π／２）の位相差を有している。したがって、ＣＣＤ１６から出力される検出信号ＣＡと、ＣＣＤ１７から出力される検出信号ＣＢは、９０度の位相差を有しており、次式のように表すことができる。
【００４９】
【数１】
2008264137.tif 000003
【００５０】
ここで、Ｉｓ（ｘ、ｙ）は信号光Ｓの強度を表し、Ｉｒ（ｘ、ｙ）は参照光Ｒの強度を表している。また、φ（ｘ、ｙ）は初期位相差を表している。また、各検出信号ＣＡ、ＣＢは、背景光成分（非干渉成分、直流成分）Ｉｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉｒ（ｘ、ｙ）を含む。更に、検出信号ＣＡはｃｏｓ成分からなる干渉成分を含み、検出信号ＣＢはｓｉｎ成分からなる干渉成分を含んでいる。
【００５１】
なお、式（１）、（２）から分かるように、各検出信号ＣＡ、ＣＢは、空間（ｚ方向に直交するｘ方向、ｙ方向）のみを変数とし、時間を変数として含んでいない。すなわち、本実施形態に係る干渉信号は、空間的変化のみを含むものである。
【００５２】
〔制御系の構成〕
角膜観察装置１００の制御系の構成を説明する。図２は、角膜観察装置１００の制御系の構成の一例を表している。
【００５３】
コンピュータ２０は、制御部２１、表示部２２、操作部２３及び信号処理部２４を備えている。
【００５４】
制御部２１は、角膜観察装置１００の各部を制御する。たとえば、制御部２１は、ハロゲンランプ１の点灯／消灯の制御、参照鏡移動機構１０の制御、ＣＣＤ１６、１７の露光時間の制御、表示部２２による表示処理の制御などを行う。制御部２１は、この発明の「制御手段」の一例である。
【００５５】
制御部２１は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサ等を含んで構成される。また、制御部２１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等の記憶装置を含んで構成される。ハードディスクドライブには、装置制御用のコンピュータプログラムが予め記憶されている。コンピュータプログラムにしたがってマイクロプロセッサが動作することにより、制御部２１は上記の制御を実行する。
【００５６】
また、制御部２１は、外部装置との間でデータ通信を行うための通信機器を備えていてもよい。通信機器としては、ＬＡＮカードやモデムなどがある。それにより、制御部２１は、外部のデータベースから各種の情報を取得したり、データベースに情報を登録させたりすることができる。また、検査装置等の眼科装置から情報を取得したり、眼科装置に情報を送信したりすることができる。
【００５７】
表示部２２は、制御部２１により制御されて各種の情報を表示する。表示部２２は、ＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等の任意の表示デバイスを含んで構成される。表示部２２は、この発明の「表示手段」の一例である。
【００５８】
操作部２３は、オペレータが角膜観察装置１００を操作したり、各種の情報を入力したりするために用いられる。操作部２３は、マウス、キーボード、ジョイスティック、トラックボール、専用のコントロールパネル等の任意の操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。
【００５９】
信号処理部２４は各種の信号を処理する。信号処理部２４は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等を含んで構成される。信号処理部２４には、画像形成部２４１と解析部２４２が設けられている。
【００６０】
画像形成部２４１は、ＣＣＤ１６、１７から出力された検出信号ＣＡ、ＣＢに基づいて、被検眼Ｅの画像、特に角膜Ｅｃの画像を形成する。この画像形成処理については後述する。画像形成部２４１は、この発明の「形成手段」の一例である。
【００６１】
解析部２４２は、画像形成部２４１により形成された画像を解析する。解析部２４２は、この発明の「解析手段」の一例である。
【００６２】
解析部２４２には、画素抽出部２４３、混濁演算部２４４、眼圧演算部２４５、傷病判定部２４６及び記憶部２４７が設けられている。記憶部２４７は、この発明の「記憶手段」の一例である。
【００６３】
画素抽出部２４３は、角膜Ｅｃの画像を構成する画素のうちから、所定範囲内の画素値を有する画素を抽出する。そのために、たとえば、この所定範囲の情報を予め記憶部２４７に記憶させておく。この情報は、多数の被検眼について角膜画像を取得し、画素値を統計的に処理することによって作成できる。
【００６４】
画素抽出部２４３は、この情報を参照することにより、角膜Ｅｃの画像から目的の画素を抽出する。すなわち、角膜Ｅｃの画像の各画素について、その画素値が当該所定範囲に含まれるか否かを判断することにより、画素値が当該所定範囲に含まれる画素を特定することができる。
【００６５】
なお、この情報は、角膜の部位毎に作成することが望ましい。角膜の部位としては、角膜上皮の表層細胞、翼細胞、基底細胞、ボーマン層、角膜実質の浅い領域や中間領域や深い領域、デスメ膜、角膜内皮細胞などがある。
【００６６】
また、上記のように予め記憶された情報を参照せずに画素を抽出することも可能である。たとえば、角膜Ｅｃの画像を構成する画素について、画素値に基づくヒストグラムを作成する。そして、ヒストグラムの分布状態などに基づいて画素値の閾値を決定し、その閾値以上（又は以下）の画素値を有する画素を特定する。また、抽出対象が連結領域である場合には、隣接画素をトレースすることにより目的の画素を抽出することができる。
【００６７】
角膜Ｅｃの画像から目的の画素を抽出する処理は、上記の例に限定されるものではなく、画像から画素を抽出するための任意の公知技術を適用することが可能である。たとえば二値化処理やフィルタ処理などを用いることができる。
【００６８】
なお、画素値は、モノクロ画像の場合には輝度値であり、カラー画像の場合にはＲＧＢ値である。この実施形態では輝度値が適用される。
【００６９】
混濁演算部２４４は、画素抽出部２４３により抽出された画素に基づいて、角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求める。この処理の具体例を以下に説明する。
【００７０】
まず、正常眼の角膜の画像の画素値の範囲を表す範囲情報を予め記憶部２４７に記憶させておく。この範囲情報は、たとえば、多数の正常眼について角膜の画像を取得し、この画像の画素値の範囲、つまり正常な画素値の範囲を取得して統計的に処理することにより作成できる。範囲情報には、前述のような角膜の様々な部位に関する情報が含まれていることが望ましい。
【００７１】
混濁演算部２４４は、画素抽出部２４３により抽出された画素のうち、範囲情報に示す範囲に画素値が含まれない画素を特定する。そして、特定された画素の位置を混濁位置とする。また、特定された画素と当該範囲との差に基づいて当該混濁位置における混濁度を求めることができる。このとき、差が大きい場合には混濁度は大きく、差が小さい場合には混濁度は小さい。
【００７２】
混濁度を求めるための他の例を説明する。まず、画素値と混濁度とを関連付ける関連情報を予め記憶部２４７に記憶させておく。この関連情報は、たとえば、混濁が生じた眼を含む多数の眼について角膜の画像を取得し、混濁度と画素値とを比較して関連を求めることにより作成できる。混濁演算部２４４は、この関連情報に基づいて、抽出された画素の画素値に対応する混濁度を求めることができる。
【００７３】
眼圧演算部２４５は、混濁演算部２４４により取得された混濁度に基づいて、被検眼Ｅの眼圧値を求める。前述のように、眼圧に異常がある場合には角膜に混濁が生じることがある。なお、混濁は角膜の傷病によって生じることもある。よって、角膜Ｅｃに傷病が無い場合には、混濁の原因は眼圧異常であると考えることができる。
【００７４】
このような前提の下、眼圧演算部２４５は、角膜Ｅｃに傷病が無い場合において、混濁度に基づいて眼圧値を求める。なお、傷病の有無は、オペレータが操作部２３を用いて入力してもよいし、制御部２１がカルテ情報（電子カルテデータベース等に保管されている）から取得してもよい。また、混濁度と眼圧値との関連については、角膜に傷病が無い多数の患者について角膜画像を取得し、患者の眼圧値と混濁度とを比較して求めることができる。
【００７５】
傷病判定部２４６は、混濁演算部２４４により取得された混濁度に基づいて、被検眼Ｅの傷病の有無を判定する。上記の考察により、眼圧が正常である場合には、混濁の原因は傷病に起因すると考えることができる。
【００７６】
傷病判定部２４６は、被検眼Ｅの眼圧が正常である場合において、角膜Ｅｃに混濁が存在する場合に「傷病有り」と判定する。なお、眼圧が正常であるか異常であるかは、オペレータが操作部２３を用いて入力してもよいし、制御部２１がカルテ情報から取得してもよい。
【００７７】
［動作態様］
角膜観察装置１００の動作態様を説明する。
【００７８】
まず、制御部２１は、ハロゲンランプ１を点灯させる。この動作態様では、ハロゲンランプ１を点灯させた状態にして、広帯域光Ｍの連続光を出力する。
【００７９】
次に、制御部２１は、参照鏡移動機構１０を制御して参照光Ｒの光路長を第１の光路長にする。第１の光路長は、角膜Ｅｃの観察対象部位（たとえば表層細胞）の深度位置（ｚ座標値）に対応している。制御部２１は、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間を制御して検出信号ＣＡ、ＣＢを出力させる。
【００８０】
次に、制御部２１は、参照鏡移動機構１０を制御して参照光Ｒの光路長を第２の光路長に切り替える。第２の光路長も、当該観察対象部位に対応している。制御部２１は、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間を制御して新たな検出信号ＣＡ′、ＣＢ′を出力させる。
【００８１】
ここで、第１の光路長と第２の光路長は、検出信号ＣＡと検出信号ＣＡ′とが位相差１８０度（π）を有し、かつ、検出信号ＣＢと検出信号ＣＢ′とが位相差１８０度（π）を有するような距離間隔となるようにあらかじめ設定されている。なお、検出信号ＣＡ、ＣＢは位相差９０度を有しているので、位相差９０度ごとの４つの検出信号ＣＡ、ＣＢ、ＣＡ′、ＣＢ′が得られたことになる。
【００８２】
画像形成部２４１は、検出信号ＣＡ、ＣＡ′（位相差１８０度）を加算し、その和を２で除算することにより、背景光成分Ｉｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉｒ（ｘ、ｙ）を演算する。この演算処理は、検出信号ＣＢ、ＣＢ′（位相差１８０度）を用いて行ってもよい。
【００８３】
更に、画像形成部２４１は、求めた背景光成分Ｉｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉｒ（ｘ、ｙ）を各検出信号ＣＡ、ＣＢから除算して干渉成分（ｃｏｓ成分、ｓｉｎ成分）を求める。そして、画像形成部２４１は、各検出信号ＣＡ、ＣＢの干渉成分の二乗和を演算することによりｘｙ方向（横方向）の断面における画像を形成する。
【００８４】
制御部２１は、たとえば操作部２３に対する操作に応じて、形成した画像を表示部２２に表示させる。この画像形成処理は、検出信号ＣＡ′、ＣＢ′（位相差１８０度）を用いて行ってもよい。
【００８５】
制御部２１は、参照光Ｒの光路長を変更して上記の処理を反復することにより、角膜Ｅｃの様々な深度位置におけるｘｙ断面画像を順次に形成する。それにより、たとえば表層細胞、翼細胞、基底細胞、ボーマン層、角膜実質の各種深度位置などの画像が得られる。
【００８６】
なお、この処理において、制御部２１は、ＣＣＤ１６、１７を所定のフレームレートでかつ同じタイミングで検出信号を出力するように制御するとともに、このフレームレートと、各ＣＣＤ１６、１７の露光タイミングと、参照鏡９の移動タイミングと、参照光Ｒの光路長の変更タイミングとを同期させる。
【００８７】
このとき、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間は、フレームレートよりも短く設定される。たとえば、ＣＣＤ１６、１７のフレームレートを３０ｆ／ｓに設定し、露光時間を３０〜５０μｓ程度に設定することができる。
【００８８】
また、中心波長７６０ｎｍ程度で波長幅１００ｎｍ程度の広帯域光Ｍを用いることにより、数μｍ程度の分解能の画像を取得することができる。たとえば、広帯域光Ｍの波長をガウス型と仮定し、被検眼Ｅの屈折率をｎ＝１．３３としたときの分解能の理論値は約１．８μｍとなる。
【００８９】
このようにして取得された角膜Ｅｃの画像は、記憶部２４７に記憶される。
【００９０】
画素抽出部２４３は、角膜Ｅｃの画像を構成する画素のうちから、所定範囲内の画素値を有する画素を抽出する。浮腫、コラーゲン繊維の乱れ、水分量の増加などがあると、その部位において屈折率の変化や散乱の増大などが生じ、結果として、その部位の画素の画素値（輝度値）が増大する。画素抽出部２４３は、このような部位の画素を抽出する。
【００９１】
混濁演算部２４４は、抽出された画素に基づいて、角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求める。
【００９２】
制御部２１は、角膜Ｅｃの画像における混濁位置の分布を表す混濁分布情報を表示部２２に表示させる。この混濁分布情報は、当該画像上における混濁位置を容易に認識できるようにするものである。一例として、混濁位置を色付きで表示したり、混濁位置の輝度値を大きくしたりできる。また、混濁度に応じて表示態様を変化させることにより、混濁度の把握を容易化することも可能である。
【００９３】
眼圧演算部２４５は、必要に応じ、混濁演算部２４４により取得された混濁度等に基づいて、被検眼Ｅの眼圧値を求める。制御部２１は、求められた眼圧値を表示部２２に表示させる。
【００９４】
また、傷病判定部２４６は、必要に応じ、混濁度等に基づいて、被検眼Ｅの傷病の有無を判定する。制御部２１は、この判定結果を表示部２２に表示させる。特に、傷病有りと判断された場合には、その旨のメッセージ等を表示させることができる。
【００９５】
［作用・効果］
角膜観察装置１００の作用及び効果について説明する。
【００９６】
角膜観察装置１００は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃの細胞の画像を形成し、この画像の画素のうち所定範囲内の画素値を有する画素を抽出し、抽出された画素に基づいて角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求めるように作用する。
【００９７】
このような角膜観察装置１００によれば、角膜Ｅｃの画像により角膜Ｅｃ微細構造を詳細に観察することができる。更に、角膜観察装置１００によれば、角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度などの混濁状態を詳細に把握することができる。
【００９８】
特に、角膜観察装置１００は、干渉計を用いたＯＣＴ装置を搭載しているので、高分解能、高感度の計測が可能である。また、広帯域の微弱な光を照明光に用いることから、被検眼Ｅに対する安全性も高い。
【００９９】
更に、角膜観察装置１００は、フルフィールド型のＯＣＴ装置を搭載しているので、他の装置を用いる場合よりも高い分解能の画像を取得することができる。それにより、角膜Ｅｃの微細構造を極めて詳細に観察できるという利点がある。
【０１００】
また、このように高分解能の画像に基づいて角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求めることができるので、角膜Ｅｃの混濁状態を高い精度で求めることが可能である。
【０１０１】
また、角膜観察装置１００によれば、干渉光Ｌの２つの偏光成分Ｌ１、Ｌ２を同時に取得することができることから、計測時間の短縮を図ることができる。特に、位相の異なる４つの検出信号ＣＡ、ＣＢ、ＣＡ′、ＣＢ′を２回の計測で取得して画像を形成するように構成されているので、計測時間を短縮することが可能である。
【０１０２】
また、参照光Ｒの光路長を切り替えるだけで、検出信号ＣＡ、ＣＢの取得と、検出信号ＣＡ′、ＣＢ′の取得とを容易にかつ迅速に切り替えることができるので、計測時間を短縮することが可能である。
【０１０３】
なお、前述のように、角膜Ｅｃによる信号光Ｓの反射や散乱の状態は、輝度値の大小に反映される。したがって、この実施形態のようにＣＣＤを２つ設ける代わりに、ＣＣＤを１つだけ設けた構成を適用することも可能である。この場合、偏光特性を変換したり、偏光成分を分割したりする必要はない（つまり、そのための構成部分は不要である）。ＣＣＤを２つ設けた場合、後述のように計測時間を短縮できるという利点があるので、生体眼を検査する場合などに有利である。一方、ＣＣＤを１つだけ設ける場合、装置の構成を簡素化できるという利点がある。
【０１０４】
また、角膜観察装置１００によれば、参照光Ｒと信号光Ｓとの光路長差を変更することにより、角膜Ｅｃの様々な深度位置の画像を容易に取得できる。特に、上記の動作態様のように計測を実施することにより、様々な深度位置の画像を迅速に取得することが可能である。
【０１０５】
また、角膜観察装置１００によれば、角膜Ｅｃの画像における混濁位置の分布を表す混濁分布情報を表示できるので、オペレータは、混濁が生じている部位を容易に把握することが可能である。
【０１０６】
また、角膜観察装置１００によれば、角膜Ｅｃの混濁度に基づいて眼圧値を求めることができるという利点もある。
【０１０７】
また、角膜観察装置１００によれば、角膜Ｅｃの混濁度に基づいて被検眼Ｅの傷病の有無を判定できるという利点もある。なお、ここで言う「傷病の有無の判定」は、傷病が実際に存在するか否かを判定するものではなく、傷病が存在する可能性があること、存在する可能性が無いことを判定するものに過ぎない。
【０１０８】
また、角膜観察装置１００によれば、干渉光Ｌの２つの偏光成分Ｌ１、Ｌ２を同時に検出でき、２つの偏光成分Ｌ１、Ｌ２の検出時間の誤差が無いことから、被検眼Ｅの動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。
【０１０９】
また、無偏光の広帯域光Ｍを用いることにより、光学系の構成が容易になるという利点もある。すなわち、直線偏光等の偏光状態の広帯域光を用いる場合、ビームスプリッタやレンズを経由するときに広帯域光の偏光状態が影響を受けることがあることから、偏光状態を維持するための光学系の構成が難しいという問題があったが、無偏光の広帯域光Ｍを用いることにより光学系の構成を容易化することができる。
【０１１０】
また、光出力手段として熱光源を用いたり、光ファイババンドルを用いたりすることにより、無偏光の広帯域光を容易に得ることが可能である。ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源を用いる場合においても、ランダム偏光の広帯域光を容易に得ることが可能である。
【０１１１】
また、信号光Ｓ及び参照光Ｒの光路（干渉計の両アーム）にて発生する分散の影響を最小にする分散補正光学素子としてのガラス板３０７を設けることにより、信号光Ｓと参照光Ｒとの分散の相違を解消することができ、信号光Ｓが含む情報を好適に反映した干渉光Ｌを効率的に取得することが可能である。
【０１１２】
また、ＣＣＤ１６、１７の露光時間を短く設定して計測を行うことにより、計測中に被検眼Ｅが動いた場合であっても、その動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。
【０１１３】
また、広帯域光Ｍの連続光を出力しつつ、ＣＣＤ１６、１７の露光時間を短く設定して計測を行うことができるので、従来のように光遮断装置や光源の複雑な制御を行うことなく被検眼Ｅの画像を形成することが可能である。
【０１１４】
また、ハロゲンランプ１から出力された広帯域光Ｍから、計測に好適な帯域をフィルタ２で抽出して利用するようになっているので、好適な画像を取得することができる。
【０１１５】
［変形例］
角膜観察装置１００の変形例を説明する。
【０１１６】
同一被検眼の角膜の画像を複数回に亘って取得する場合（経過観察など）に好適な変形例について説明する。そのために、被検眼Ｅについて取得された角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を記憶部２４７に記憶する。記憶される情報としては、画素抽出部２４３により抽出された画素の座標値（混濁位置に対応している）や画素値（混濁度に対応している）などがある。また、画像自体を記憶してもよい。これらの情報は、当該患者の識別情報（患者ＩＤ等）に関連付けて記憶される。
【０１１７】
被検眼Ｅについて、角膜Ｅｃの新たな画像が取得されたら、画素抽出部２４３及び混濁演算部２４４は、この新たな画像に基づいて角膜Ｅｃの混濁位置や混濁度を求める。更に、混濁演算部２４４は、患者ＩＤ等に基づいて、当該被検眼Ｅについて過去に取得された混濁位置や混濁度の情報を記憶部２４７から読み出す。そして、混濁演算部２４４は、新たな画像に基づく混濁位置や混濁度と、過去の混濁位置や混濁度とを比較する。
【０１１８】
この比較処理の例を説明する。まず、双方の画像の位置合わせを実行したり、混濁位置の座標値を参照するなどして、双方の混濁位置を対応付ける。次に、対応付けられた混濁位置における過去の混濁度と新たな混濁度とを比較し、その変化を求める。この変化量などをオペレータに呈示することができる。たとえば、混濁度が減少した場合には、当該部位が治癒に向かっていると判断できる。また、混濁度が増加した場合には、当該部位の病状が悪化していると判断できる。
【０１１９】
このような変形例によれば、角膜Ｅｃの混濁状態の変化を容易に把握することができる。なお、この混濁状態の変化に基づいて、眼圧値の変化などを求めることが可能である。
【０１２０】
また、過去の画像と新たな画像とを比較して、細胞数の変化や細胞密度の変化などを取得することも可能である。
【０１２１】
上述した角膜観察装置１００は、参照光Ｒの偏光特性を変換するようになっているが、信号光Ｓの偏光特性を変換するようにしてもよい。その場合、信号光Ｓの光路上に波長板（λ／４板）、偏光板とガラス板を設ける。
【０１２２】
上述の角膜観察装置１００では、波長板３０４と偏光板３０５を用いて偏光特性の変換を行っているが、偏光特性を変換可能な任意の形態の変換手段を用いることが可能である。また、上述の構成では、参照光Ｒを円偏光に変換しているが、光画像形成装置の構成によっては、参照光Ｒ又は信号光Ｓを任意の偏光特性（直線偏光、楕円偏光）に変換するように構成することも可能である。
【０１２３】
上述の角膜観察装置１００では、ガラス板３０７を用いて干渉計の両アームにて発生する分散を補正しているが、分散の補正が可能な任意の形態の光学素子等の分散補正光学素子を適用することも可能である。
【０１２４】
上述の角膜観察装置１００では、検出手段としてＣＣＤ１６、１７を用いているが、たとえばＣＭＯＳ等の任意の２次元光センサアレイを検出手段として適用できる。
【０１２５】
上述の角膜観察装置１００では、広帯域光の連続光を用いるとともに、ＣＣＤ１６、１７の露光時間を短時間にすることで、被検眼Ｅの動きなどに対処しているが、このような構成に限定されるものではない。
【０１２６】
たとえば、広帯域光（連続光）の光路上に光チョッパを配設し、この光チョッパによって広帯域光を周期的に遮断してパルス状の広帯域光を生成し、各パルスをＣＣＤ１６、１７で検出するようにしてもよい。
【０１２７】
なお、光チョッパによる広帯域光の遮断周期は１ｍｓ程度であり、露光時間（３０〜５０μｓ程度）と比べて長い。したがって、被検眼Ｅの動きが速い場合などには露光時間を制御することが望ましい。
【０１２８】
また、たとえばキセノンランプ等の光源を用いてフラッシュ光からなる広帯域光を出力し、各フラッシュ光をＣＣＤ１６、１７で検出するように構成してもよい。
【０１２９】
また、上述の角膜観察装置１００では、位相差９０度の２つの検出信号ＣＡ、ＣＢ（ＣＡ′、ＣＢ′）一度の計測で取得するようになっているが、たとえば波長板４としてλ／２板を用いて位相差１８０度の２つの検出信号を取得するようにしてもよい。この場合、参照光Ｒの第１の光路長と第２の光路長は、第１の検出処理により得られる検出信号と第２の検出処理において得られる検出信号とが位相差９０度を有するような距離間隔となるようにあらかじめ設定される。それにより、位相差９０度ごとの４つの検出信号を取得することができる。
【０１３０】
以上の実施形態等においては、マイケルソン型の干渉計を備えた光画像計測装置について説明したが、例えばマッハツェンダー型などその他の干渉計を採用することも当然に可能である。
【０１３１】
また、干渉計の一部に光ファイバ（バンドル）を設けて導光部材として用いることにより、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクト化を図ったり、あるいは、被測定物体の配置の自由度を高めたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】この発明に係る角膜観察装置の実施形態の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。
【図２】この発明に係る角膜観察装置の実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  角膜観察装置
１  ハロゲンランプ
２  フィルタ
３  ビームスプリッタ
４  波長板
５  偏光板
６、１５  反射ミラー
７  ガラス板
８、１１  対物レンズ
９  参照鏡
１０  参照鏡移動機構
１２  開口絞り
１３  結像レンズ（群）
１４  偏光ビームスプリッタ
１６、１７  ＣＣＤ
２０  コンピュータ
２１  制御部
２２  表示部
２３  操作部
２４  信号処理部
２４１  画像形成部
２４２  解析部
２４３  画素抽出部
２４４  混濁演算部
２４５  眼圧演算部
２４６  傷病判定部
２４７  記憶部
【図１】
2008264137.tif 000004
【図２】
2008264137.tif 000005