(57)【要約】【課題】被検者ごとに異なる角膜内皮及び角膜外皮の曲率半径のばらつきにも影響されることなく、角膜周辺の内皮撮像時におけるＸＹ方向のアライメントを自動で行うことが出来、検者および被検者の負担を大幅に軽減して精度の高い内皮細胞像を速やかに撮像することを可能とする角膜撮影装置を提供すること。【解決手段】ＸＹアライメント用基準位置決定手段（Ｑ５）によって決定されるＸＹアライメント用基準位置の情報と、合焦観察用受光素子４４によって観察されるＺ方向の合焦位置の情報とに基づいて、照明光学系１４と角膜撮像光学系２０を被検眼Ｅに対して相対位置制御せしめて、角膜撮像光学系２０により被検眼Ｅの角膜内皮像を撮像する角膜内皮像撮像制御手段１１７を備えた。【選択図】図７
2008188343.tif 000002
【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、
前記スリット光束による前記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角膜撮像光学系と、
前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を、前記被検眼への接近／離隔方向となるＺ方向に移動させるに際して、該Ｚ方向での合焦状態を観察する合焦観察用受光素子と、
前記被検眼に向けてＸＹアライメント用の指標光を正面から照射するＸＹアライメント指標光照射手段と、
該ＸＹアライメント指標光照射手段による指標光の前記被検眼の角膜による鏡面反射光を受光するＸＹアライメント受光素子と、
該ＸＹアライメント受光素子による受光信号に基づいて、前記照明光学系及び前記角膜撮像光学系を全体として前記Ｚ方向に直交するＸＹ方向に移動させて、前記被検眼を前記スリット光束に対してＸＹ方向に位置合わせするＸＹ方向駆動手段と、
前記被検眼の視軸を正面に対して傾斜した複数方向に選択的に向ける周辺固視標と、
該周辺固視標により前記被検眼の視軸が傾斜方向に向けられた状態下で、前記角膜撮像光学系によりＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像するＸＹアライメント用撮像制御手段と、
該ＸＹアライメント用撮像制御手段で撮像された前記ＸＹアライメント用角膜外皮像における光学的情報を評価することにより、ＸＹ方向の特定位置としてＸＹアライメント用基準位置を決定するＸＹアライメント用基準位置決定手段と、
該ＸＹアライメント用基準位置決定手段によって決定された前記ＸＹアライメント用基準位置の情報と、前記合焦観察用受光素子によって観察されるＺ方向の合焦位置の情報とに基づいて、前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を前記被検眼に対して相対位置制御せしめて、該角膜撮像光学系により該被検眼の角膜内皮像を撮像する角膜内皮像撮像制御手段と
を備えていることを特徴とする角膜撮影装置。
【請求項２】
前記ＸＹアライメント用撮像制御手段において、前記ＸＹアライメント指標光照射手段による前記ＸＹアライメント用指標光の前記被検眼の角膜外皮による前記鏡面反射光の光軸上で前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像し、
その得られたＸＹアライメント用角膜外皮像における輝度情報に基づいて、前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、前記視軸の傾斜方向に対応する所定のＸＹ方向線上での前記ＸＹアライメント用基準位置を、該鏡面反射光の光軸に対するずれ量として決定する請求項１に記載の角膜撮影装置。
【請求項３】
前記ＸＹアライメント用撮像制御手段が、前記視軸の傾斜方向に対応する所定のＸＹ方向に向けて、前記照明光学系及び前記角膜撮像光学系を全体として前記ＸＹ方向駆動手段で駆動させて、かかる所定のＸＹ方向線上での複数箇所において前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像する請求項１に記載の角膜撮影装置。
【請求項４】
前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、
前記ＸＹアライメント用撮像制御手段によって前記所定のＸＹ方向線上で前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像する毎に、その撮像したＸＹアライメント用角膜外皮像を順次に評価し、その評価結果が予め設定された所定条件を満足することによって前記ＸＹアライメント用基準位置を決定すると共に該ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像を終了するようになっている請求項３に記載の角膜撮影装置。
【請求項５】
前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、
前記所定のＸＹ方向線上での前記ＸＹアライメント用撮像手段による前記ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像を、予め設定された最終位置まで行って終了するようになっている請求項３に記載の角膜撮影装置。
【請求項６】
前記角膜撮像光学系による前記被検眼の前記ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像において、該被検眼の前記角膜内皮像の撮像時よりも弱い光を照射する請求項１乃至５の何れか一項に記載の角膜撮影装置。
【請求項７】
前記角膜内皮像撮像制御手段において、前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を前記被検眼に対してＺ方向で相対移動させつつ、該Ｚ方向線上の複数箇所において連続的に前記角膜内皮像を撮像するようになっている請求項１乃至６の何れか一項に記載の角膜撮影装置。
【請求項８】
前記合焦観察用受光素子としてラインセンサを採用した請求項１乃至７の何れか一項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内皮細胞像を撮像する角膜撮影装置に係り、特に被検眼の角膜の中央部分だけでなく周辺部分においても角膜内皮細胞像を撮像することの出来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（スリット光束）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】
ところで、角膜内皮の撮像に際しては、角膜の中央部分だけでなく角膜の周辺部分を撮像したい場合がある。そのためには、被検者に正面から外れた斜め方向を固視させることにより、撮影用のスリット光束を角膜周辺部分に照射させてその反射光束を撮影光学系で撮像することによって行われる。
【０００５】
ところが、その場合に、単に被検者の固視方向を斜めに設定するだけでは、明瞭な角膜内皮像を得ることが出来ないことがわかっている。これは、解剖学的に明らかなことであって、角膜撮影装置の開発技術分野の当業者だけでなく、角膜撮影装置を利用する使用者層にも、従来から良く知られていることである。即ち、知られているとおり角膜内皮の曲率と角膜上皮の曲率が互いに異なることから、角膜の中央部分では角膜外皮による鏡面反射光を利用して角膜内皮のＸＹアライメントを行うことが出来るものの、周辺部分では同じ方向で角膜外皮による鏡面反射光を利用してＸＹアライメントを行うと角膜内皮の最適位置からずれてしまうことに起因する。
【０００６】
すなわち、角膜中央部分を撮像するために被検者が正面を固視した状態では、図１２（ａ）に示すように、角膜外皮反射されるＸＹアライメント光の光軸（●印）に対して内皮反射光の光軸（×印）が一致することから、ＸＹアライメントを行うことによって、撮像領域を示す□印の中では、角膜内皮も角膜外皮も同一の光学中心軸を有することとなり、目的とする内皮撮像を精度良く行うことが可能となる。しかし、角膜周辺部分を撮像するために被検者が斜め方向を固視した状態では、図１２（ｂ）に示すように、角膜外皮反射されるＸＹアライメント光の光軸（●印）に対して内皮反射光の光軸（×印）がずれてしまうこととなり、ＸＹアライメントを行っても、撮像領域を示す□印の中では、角膜内皮と角膜外皮の光学中心軸が異なることから、内皮撮像の精度が大幅に低下してしまうのである。
【０００７】
要するに、角膜周辺部分で、角膜内皮を鮮明に撮像するには、図１２（ｂ）において、ＸＹアライメントを行った中心点（●点）から、角膜内皮のずれ方向（×方向）に向けて、所定距離だけ、撮像領域（□印の領域）を移動設定してから内皮撮像することが必要となる。
【０００８】
そのために、従来、角膜撮像装置を用いて角膜周辺部分を撮像するに際しては、その撮像によって鮮明な像が得られなかった場合に、ＸＹ方向で被検眼に対する撮像光学系の相対位置を適当な方向に検者がずらせて位置設定し、満足できる像が得られるまで撮影を繰り返していたのである。そのために、検者と被検者の負担が大きく、特に経験の乏しい検者では撮影に多くの時間を要することから、被検者に苦痛を強いるおそれもあった。
【０００９】
そこで、このような問題に対処するために、特許文献１（特許第２８１２４２１号公報）や特許文献２（特許第３３３８５２９号公報）において、角膜上皮反射光によって得られるＸＹアライメント信号に基づいて被検眼に対する撮像光学系のＸＹアライメントを行うに際して、被検眼が固視する斜め方向の位置に対応してＸＹアライメントの補正量を予め設定しておき、選択した固視標に対応する補正量だけ、角膜上皮反射光によって得られるＸＹアライメント信号に基づいて決定されたＸＹアライメント位置を補正するようにした角膜撮影装置が、提案されている。
【００１０】
要するに、これらの特許文献１，２に開示された技術は、被検眼が固視する斜め方向に対して補正する方向と量が略特定されるという前提のもとで、検者や被検者の負担軽減を図るものである。そして、実際に、ＸＹアライメントの補正方向、即ち図１２（ｂ）におけるずれ方向線：αの方向は、前述の如き角膜内外皮の曲率半径差の理論に基づいて、被検眼が固視する斜め方向に対して決定されることが確かめられているし、その補正量も、被検眼の視軸の傾斜角度と角膜内皮と角膜外皮の曲率半径差とに対応する値であるが故に、解剖学上のデータから特定することが可能であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、本発明者が検討したところ、このような先行する特許文献１，２に記載の技術に従うＸＹアライメントを採用しても、角膜周辺部分を十分な精度で撮像することが出来ないケースが幾つも存在することが明らかとなった。その原因について本発明者が更なる検討を加えたところ、角膜内皮及び角膜外皮の曲率半径には個人差が存在しており、この個人差の程度が、特許文献１，２に記載の補正方法では、撮影精度に影響を及ぼす程に大きい場合があるということがわかった。特に、着目すべきところは、特に角膜内皮の撮像が必要とされる被検者は、一般の全ての人を対象とするべきでなく、眼疾患を持つ者や眼の手術後の経過観察が必要とされる者が多いという事実であり、そのような者においては、角膜内皮及び角膜外皮の曲率が大きくばらつくことが多い点に着目しなければならないという点である。
【００１２】
このような事実を考慮すると、確かに解剖学上の統計データからは角膜内外皮の曲率半径の個人差が撮影精度に問題とならない程の大きさであるとして予め設定した補正量を採用する、前述の特許文献１，２に記載の角膜撮影装置では、実際の現場での使用に際して、補正量が不適切となって、結局、検者が撮影位置を微調節することが必要となることが比較的に多くなるのであり、その意味において、これら先行の特許文献１，２に記載の角膜撮影装置は、半自動のアライメント機構を備えた撮影装置に止まると言わざるを得ないのである。
【００１３】
【特許文献１】特許第２８１２４２１号公報
【特許文献２】特許第３３３８５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、前述の特許文献１，２に記載の半自動のアライメント機構を備えた角膜撮影装置に比して、より大きな個人差のある被検者についても自動でアライメントを行うことが出来、実際の使用現場においても、検者および被検者の負担を大幅に軽減して精度の高い内皮細胞像を速やかに撮像することを可能と
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【００１６】
すなわち、角膜内皮撮影装置に関する本発明の特徴とすることろは、（Ａ）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、（Ｂ）前記スリット光束による前記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角膜撮像光学系と、（Ｃ）前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を、前記被検眼への接近／離隔方向となるＺ方向に移動させるに際して、該Ｚ方向での合焦状態を観察する合焦観察用受光素子と、（Ｄ）前記被検眼に向けてＸＹアライメント用の指標光を正面から照射するＸＹアライメント指標光照射手段と、（Ｅ）該ＸＹアライメント指標光照射手段による指標光の前記被検眼の角膜による鏡面反射光を受光するＸＹアライメント受光素子と、（Ｆ）該ＸＹアライメント受光素子による受光信号に基づいて、前記照明光学系及び前記角膜撮像光学系を全体として前記Ｚ方向に直交するＸＹ方向に移動させて、前記被検眼を前記スリット光束に対してＸＹ方向に位置合わせするＸＹ方向駆動手段と、（Ｇ）前記被検眼の視軸を正面に対して傾斜した複数方向に選択的に向ける周辺固視標と、（Ｈ）該周辺固視標により前記被検眼の視軸が傾斜方向に向けられた状態下で、前記角膜撮像光学系によりＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像するＸＹアライメント用撮像制御手段と、（Ｉ）該ＸＹアライメント用撮像制御手段で撮像された前記ＸＹアライメント用角膜外皮像における光学的情報を評価することにより、ＸＹ方向の特定位置としてＸＹアライメント用基準位置を決定するＸＹアライメント用基準位置決定手段と、（Ｊ）該ＸＹアライメント用基準位置決定手段によって決定された前記ＸＹアライメント用基準位置の情報と、前記合焦観察用受光素子によって観察されるＺ方向の合焦位置の情報とに基づいて、前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を前記被検眼に対して相対位置制御せしめて、該角膜撮像光学系により該被検眼の角膜内皮像を撮像する角膜内皮像撮像制御手段とを、備えている角膜撮影装置にある。
【００１７】
このような本発明に従う構造とされた角膜撮影装置においては、前記先行特許１，２に記載の角膜撮影装置のように単に「固視標の位置（即ち、被検者の視軸の方向）に対応して所定位置（即ち、定めてある（注：広辞苑）位置）にＸＹアライメントの補正量を設定する」ことを行うことなく、「被検者や固視標の位置が変更される毎に、ＸＹアライメントの適正位置を個々に実測して演算して決定する」ことを行うこととなる。それ故、本発明に係る角膜撮影装置では、個々の被検者の個人差に起因する測定精度の低下を可及的に回避して、精度の良い角膜内皮像を安定して得ることが可能となるのであり、かかる意味において、先行特許文献１，２に記載の謂わば半自動式角膜撮影装置とは異なり、真に検者および被検者の負担を軽減する自動撮影装置を実現せしめ得るものである。
【００１８】
ここにおいて、本発明においては、例えば次の構成が採用され得る。即ち、本発明では、前記ＸＹアライメント用撮像制御手段において、前記ＸＹアライメント指標光照射手段による前記ＸＹアライメント用指標光の前記被検眼の角膜外皮による前記鏡面反射光の光軸上で前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像し、その得られたＸＹアライメント用角膜外皮像における輝度情報に基づいて、前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、前記視軸の傾斜方向に対応する所定のＸＹ方向線上での前記ＸＹアライメント用基準位置を、該鏡面反射光の光軸に対するずれ量として決定する構成が、採用可能である。
【００１９】
このような構成としては、より具体的には、例えば、ＸＹアライメント用指標光の被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸上で撮像して得られたＸＹアライメント用角膜外皮像について、その輝度レベルを光学的情報として入手し、取得画像中における予め設定した輝度レベルの境界位置を演算で求め、その境界位置がＸＹアライメント用外皮撮像のどのあたりに存在するかを解析することによって、角膜外皮の曲率及び角膜内皮の曲率を推定することにより、ＸＹアライメント用基準位置を決定する、すなわち、ＸＹアライメント用基準位置がＸＹアライメント用指標光の被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸に対してどれだけ外れた位置にあるかを推定する構成が、採用可能である。なお、本態様においては、ＸＹアライメント用指標光の被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸に対するＸＹアライメント用基準位置の方向を決定するに際して、例えば、採用する周辺固視標の位置、換言すれば被検眼の視軸の傾斜方向に対応して決定することも可能であるが、その他、例えば、ＸＹアライメント用指標光の被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸上で撮像して得られた上述のＸＹアライメント用角膜外皮像について輝度レベルの境界を挟んで位置する輝度レベルの大きい部分と小さい部分の相対位置関係に基づいて決定することも可能である。
【００２０】
また、本発明においては、そのようなＸＹアライメント用指標光の被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸上で撮像して得られたＸＹアライメント用角膜外皮像の光学的情報を利用してＸＹアライメントを行う他、例えば次の構成も採用することが出来る。即ち、本発明では、前記ＸＹアライメント用撮像制御手段が、前記視軸の傾斜方向に対応する所定のＸＹ方向に向けて、前記照明光学系及び前記角膜撮像光学系を全体として前記ＸＹ方向駆動手段で駆動させて、かかる所定のＸＹ方向線上での複数箇所において前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像する構成が、採用可能である。
【００２１】
このように複数のＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像して、それらの光学的情報を利用することにより、単一のＸＹアライメント用角膜外皮像の光学情報のみに基づいてＸＹアライメント用基準位置を求める場合に比して、別のＸＹアライメント用角膜外皮像における光学情報を利用して検証や再確認をする等して、目的とするＸＹアライメント用基準位置を、一層高い精度で決定することが可能であり、それによって目的とする高精度な角膜内皮像をより安定して得ることが可能となる。また、ＸＹ方向に移動させて撮像した複数のＸＹアライメント用角膜外皮像の光学情報を相互に比較し、ＸＹ方向の移動に伴う変化の度合いを解析することにより、角膜外皮の曲率を求めて、ＸＹアライメント用基準位置を決定することも可能となる。
【００２２】
さらに、このような所定のＸＹ方向線上での複数箇所で撮像する構成においては、例えば以下の（ｉ）又は（ｉｉ）の構成が、併せて採用され得る。
（ｉ）前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、
前記ＸＹアライメント用撮像制御手段によって前記所定のＸＹ方向線上で前記ＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像する毎に、その撮像したＸＹアライメント用角膜外皮像を順次に評価し、その評価結果が予め設定された所定条件を満足することによって前記ＸＹアライメント用基準位置を決定すると共に該ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像を終了するようになっている構成。
（ｉｉ）前記ＸＹアライメント用基準位置決定手段において、
前記所定のＸＹ方向線上での前記ＸＹアライメント用撮像手段による前記ＸＹアライメント用角膜外皮撮像の撮像を、予め設定された最終位置まで行って終了するようになっている構成。
【００２３】
また、本発明においては、例えば次の構成を採用することも可能である。即ち、本発明では、前記角膜撮像光学系による前記被検眼の前記ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像において、該角膜撮像光学系による前記角膜内皮像の撮像時よりも弱い光を照射して撮像する構成を採用することが出来る。
【００２４】
このように角膜内皮の撮像時よりも弱い照射光を用いてＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像を行うことにより、被検者の負担を軽減することが出来る。なお、好適には、ＸＹアライメント用角膜外皮像時の光量を、角膜内皮撮像時の略１／２００程度とすることが採用され得る。
【００２５】
また、本発明においては、例えば次の構成を採用することも可能である。即ち、本発明では、前記角膜内皮像撮像制御手段において、前記照明光学系と前記角膜撮像光学系を前記被検眼に対してＺ方向で相対移動させつつ、該Ｚ方向線上の複数箇所において連続的に前記角膜内皮像を撮像するようになっている構成を採用することが出来る。
【００２６】
このようにＺ方向線上で複数の角膜内皮像を取得することにより、それら複数の角膜内皮像から最良の像を選択することが出来るのであり、その結果、Ｚ方向での合焦が安定して行われ得て、目的とする高精度な角膜内皮像を一層安定して得ることが可能となる。なお、連続的に撮像する構成は、光学系を被検眼に対して連続走行させつつ撮像する場合と、光学系を被検眼に対して所定距離ずつ移動させながら撮像する場合との、何れも含む。
【００２７】
また、本発明においては、例えば、前記合焦観察用受光素子としてラインセンサを採用することが可能である。即ち、合焦観察用受光素子として、フォトダイオードを用いてＺ軸方向での合焦の有無だけを検知するようにしても良いが、ラインセンサを採用することでＺ軸方向において合焦に至る前後の位置までも把握することが可能となり、Ｚ軸方向の合焦をより高精度に安定して行うことが可能となる。
【００２８】
なお、本発明において合焦観察用受光素子は、Ｚ方向での合焦状態を観察し得るものであれば良く、必ずしも角膜内皮の合焦位置を検出するものである必要はない。具体的には、例えば外皮合焦位置だけを検出するものであっても良く、その場合には、外皮合焦位置に基づいて内皮合焦位置を推定等することも出来る。（例えば、特開平６−６３０１８号公報や特開平８−７１０４３号公報等に記載の周知技術を参照。）或いは、上述のＺ方向での連続的な撮像手段を採用することによっても、正確な内皮合焦位置の検出を行わない合焦観察用受光素子を採用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。
【００３０】
先ず、図１に、本発明の第一の実施形態としての角膜撮影装置を示す。なお、本図では、構成を判り易くするために、筐体等を除いた状態での装置光学系１０として、角膜撮影装置を示す。
【００３１】
かかる装置光学系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、一方の側に照明光学系としての撮像照明光学系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および角膜撮像光学系としての撮像光学系２０が設けられた構造とされている。
【００３２】
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。
【００３３】
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。照明光源としての撮像用光源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、集光レンズ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、角膜に対して斜め方向から照射されるようになっている。
【００３４】
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、合焦観察用受光素子としてのラインセンサ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。
【００３５】
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。
【００３６】
角膜撮像光学系としての撮像光学系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で反射されて光電素子としてのＣＣＤ２８上に結像されるようになっている。
【００３７】
また、観察光学系１２上に設けられるハーフミラー２２は、中央固視標光学系６４、アライメント光学系６６の一部を構成している。
【００３８】
固視標光学系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、中央固視標光源７４が設けられて構成されている。中央固視標光源７４は例えばＬＥＤなどの可視光を発する光源であり、中央固視標光源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。
【００３９】
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ＸＹアライメント用の指標光としての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。このような被検眼Ｅに対する光束の照射機構によってＸＹアライメント指標光照射手段が構成されている。
【００４０】
また、観察光学系１２上に設けられたハーフミラー２６は、ＸＹアライメントのためのアライメント検出光学系８４の一部を構成している。
【００４１】
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（プロファイルセンサ）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、被検眼Ｅの正面視となる、観察光学系１２の光軸Ｏ１上で被検眼Ｅの角膜に対して投射されるようになっており、角膜で鏡面反射された光束が、そのままアライメント光源８２からの照射光と同じ光軸Ｏ１上においてハーフミラー２６で反射されて、ＸＹアライメント受光素子としての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。
【００４２】
さらに、被検眼Ｅの前方には、上述の各光学系の光路に影響を与えない位置で、被検眼Ｅの正面視軸に一致する観察光学系１２の光軸Ｏ１の周りにおいて、複数個の周辺固視標としての固視灯８９が、適当な方向に配設されている。具体的には、これらの固視灯８９は、例えば、図２に示すように、時計目盛りを想定した場合の上方０時と下方６時、それと左右等分各２つの２時，４時，８時，１０時の各位置に対応する計６個の固視灯８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄ，８９ｅ，８９ｆが、光軸Ｏ１を中心軸とする一つの円周上で等分に設置される。各固視灯８９としては、被検者が視認できるように、例えば可視光ＬＥＤなどが用いられる。
【００４３】
これら複数の固視灯８９ａ〜ｆは、角膜の周辺部分を撮像するに際して択一的に選択されて点灯されるようになっており、点灯された何れか一つの固視灯８９を被検者に固視させることにより、角膜における特定の周辺部分を、スリット光束が照射されて角膜撮像光学系で撮像される部位、換言すれば観察光学系１２の光軸Ｏ１上に位置設定せしめ得るようになっている。
【００４４】
このような構造とされた装置光学系１０は、例えば図３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。
【００４５】
さらに、図４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４における鉛直上下方向のＸ方向に駆動せしめるＸ軸駆動機構１１２、図４における紙面と垂直の水平Ｙ方向に駆動せしめるＹ軸駆動機構１１４、図４における左右方向の水平Ｚ方向（観察光学系１２の光軸Ｏ１に沿った方向）に駆動せしめるＺ軸駆動機構１１６が設けられている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。また、角膜撮影装置１００には、ＣＣＤ２８により受像された角膜上皮像からＸＹアライメント用基準位置を決定し、撮像制御回路１１７へＸＹアライメント用基準位置の情報を出力するＸＹアライメント用基準位置決定回路１２１が設けられている。
【００４８】
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５に示し、以降、順に説明する。
【００４９】
なお、被検眼Ｅの角膜中央の内皮撮像を行う場合について、はじめに説明する。
【００５０】
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、中央固視標光源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の方向と一致させた正面視状態とすることが出来る。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６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。なお、この場合のＸＹアライメントは、正面視状態であるから角膜内皮と外皮の接線に対する法線方向（曲率半径の延長線である中心軸（視軸）方向）は、同じになると考えられるから、角膜外皮の反射光に基づいてＸＹアライメントを行うことで足りる（即ち、角膜内皮のＸＹアライメントを行うことが出来ると考えて良い）。
【００５１】
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。
【００５２】
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（角膜外皮）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１２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１２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。このことから明らかなように、本実施形態においては、Ｘ軸駆動機構１１２とＹ軸駆動機構１１４とを含んで、ＸＹ方向駆動手段が構成されている。
【００５３】
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、観察用光源３０が消灯されてアライメント光源８２が点灯される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。
【００５４】
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。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の角膜に対して斜め方向から照射すると共に、角膜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。
【００５５】
そして、かかる反射光束が、ラインセンサ４４に検出されて、このラインセンサ４４により光量分布信号が検出される。かかる光量分布信号に基づいて角膜上皮の合焦位置が検出されると共に、かかる検出位置を基準として、撮像制御回路１１７は、Ｚ軸駆動機構１１６を駆動せしめて、所定の距離だけ装置光学系１０を被検眼Ｅに対する接近方向に前進駆動せしめる。すなわち、ラインセンサ４４の検出信号に基づいて、装置光学系１０における合焦位置が、Ｚ方向において、角膜における内皮細胞よりも後方に所定距離だけ離れた位置になるように装置光学系１０が前進駆動せしめられるのである。そして、かかる角膜上皮から所定距離だけ後方の位置が、装置光学系１０の反転位置とされる。なお、かくの如き前進方向への移動距離は、例えば角膜上皮のＺ方向での合焦位置から前方に１０００〜１５００μｍの範囲内で適宜に設定される。
【００５６】
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。なお、装置光学系１０の移動速度は、前進および後進の何れにおいても、適当な移動位置毎に適当に変更設定することが可能である。
【００５７】
さらに、Ｓ４において、反転位置から所定距離だけ後退作動せしめられた時点から、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。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。
【００５８】
そして、Ｓ５において、ＣＣＤ２８によって角膜の内皮細胞からの反射光が所定のレベルで検出された時点から、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。
【００５９】
なお、画像選択回路１２２における画像の取捨選択方法としては、例えば、ＣＣＤ２８によって取得された画像における複数本の水平線上の各画素の輝度値を取得し、それらの値を利用して画像のコントラストを判定することによって、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等が可能である。
【００６０】
そして、角膜内皮細胞の合焦位置を含む十分な距離（即ち、合焦位置を超えた距離）だけ後退移動させたあと、Ｓ６において、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。
【００６１】
次に、被検眼Ｅの角膜周辺部分の内皮撮像を行う場合について説明する。なお、かかる角膜周辺部分の内皮撮像の作動は、上述の角膜中央部分の内皮撮像を行う場合に比して、実質的には、Ｓ１〜Ｓ２における作動が異なるだけで実行され得ることから、ここでは、かかるＳ１〜Ｓ２での作動だけを、それらの工程に相当するステップを示す図７を参照しつつ説明する。
【００６２】
すなわち、角膜周辺部分の内皮撮像の開始後、先ず、ステップＱ１において、何れか一つの周辺固視灯８９だけを選択し、点灯する。検者は、被検者に対して、点灯した固視灯８９を固視するように指示する。これにより、被検眼Ｅの視軸を、中央固視標光学系で規定される正面視状態の視軸：Ｏ１に対して、選択された一つの周辺固視灯８９に対応した特定の方向に向けて特定の角度だけ傾斜した状態に固定的に設定する。
【００６３】
次に、ステップＱ２で、前記ステップＳ１におけるＸＹアライメントと略同じ処理を行って、（仮）ＸＹアライメントを実行する。すなわち、先ず、アライメント光源８２から被検眼Ｅに対して照射されたアライメント光１２６が被検眼Ｅの角膜外皮により反射せしめられると共に、かかる角膜外皮による反射光のＸＹ位置がアライメント検出センサ８８により検出されて、ＸＹアライメント検出回路１１８に入力される。かかるＸＹ位置情報に基づいて、観察光学系１２の光軸Ｏ１が、被検眼Ｅの角膜外皮による反射光の光軸に位置合わせされることにより、（仮）ＸＹアライメントが実行されるのである。なお、ここで（仮）と表したのは、既知のとおり、被検眼の視軸を傾斜させた状態では、角膜外皮と角膜内皮の曲率半径が異なることに起因して、角膜外皮は、光軸Ｏ１との交点で光軸Ｏ１と直交して、光軸Ｏ１上で投射されるＸＹアライメント用のアライメント光源８２からの光を同一光軸Ｏ１上に鏡面反射するが、撮像対象となる角膜内皮は、光軸Ｏ１との交点で光軸Ｏ１と直交していないが故に、光軸Ｏ１上で投射されるＸＹアライメント用のアライメント光源８２からの光を同一光軸Ｏ１上には鏡面反射しないことによる。すなわち、上述の（仮）ＸＹアライメントは、主に角膜外皮による反射光軸に対するアライメントであって、撮像対象である角膜内皮の反射光軸に対する正確なＸＹアライメント状態と言い難いからである。
【００６４】
続いて、ステップＱ３で、前記ステップＳ２と略同じ前進作動処理を行う。すなわち、Ｚ軸駆動機構１１６により装置光学系１０を被検眼Ｅに接近する方向に前進作動せしめると共に、位置検出用光源５４から照射された赤外光束の反射光をラインセンサ４４によって受光して、Ｚアライメント検出回路１２０により角膜上皮の合焦位置を検出する。かかる検出位置に基づいて、Ｚ軸駆動機構１１６により装置光学系１０のＺ方向位置を調整せしめ、装置光学系１０が被検眼Ｅの角膜上皮細胞に合焦するようにする。
【００６５】
かかる位置設定後に、ステップＱ４において、観察用光源３０，３０を消灯せしめると共に、撮像用光源４０を点灯して、撮像光学系２０のＣＣＤ２８によりＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像する。このとき、撮像照明光学系１４における撮像用光源４０から照射される光量は、前記ステップＳ４における角膜内皮の撮像時の光量よりも大幅に小さくされている。具体的には、例えば、前記ステップＳ４における角膜内皮撮像時の略１／２００の光量とされることが望ましい。このように、ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像においては、角膜内皮撮像時よりも弱い照明光しか必要とされないことから、撮像時の被検者の負担が軽減されるようになっている。なお、本実施形態においては、撮像照明光学系１４と撮像光学系２０とステップＱ４とを含んで、ＸＹアライメント用撮像制御手段が構成されている。また、本実施形態においては、ＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像が、Ｑ２における（仮）ＸＹアライメント後の、角膜外皮の反射光軸上で行われるようになっている。
【００６６】
次に、ステップＱ５において、ＣＣＤ２８からＸＹアライメント用基準位置決定回路１２１に入力されたＸＹアライメント用角膜外皮像の光学的情報に基づいて、ＸＹアライメント用基準位置を決定する。本実施形態においては、ＸＹアライメント用角膜外皮像の光学的情報から、角膜外皮の曲率半径を推定し、そこから角膜内皮の曲率半径を推定することにより、角膜内皮の鏡面反射光の光軸が被検眼の角膜外皮による鏡面反射光の光軸に対してどれだけ外れた位置にあるかを推定することにより、ＸＹアライメント用基準位置が決定される。
【００６７】
ここにおいて、前記ステップＱ４において得られるＸＹアライメント用角膜外皮像は、例えば、図１０に示されるように、各被検者に同じように０時の方向を固視させて（すなわち、図２における固視灯８９ａを固視させて）、ＸＹアライメント用角膜上皮像を得た場合においても、各被検者ごとに、外皮像における陰りの度合いが異なっている。本発明者が検討したところ、このような陰りの度合いの個人差は、主に各被検者の角膜上皮曲率半径の違いによるものであるという知見が得られた。すなわち、これらのＸＹアライメント用角膜上皮像における像の陰りの度合いから、角膜上皮の曲率半径を推定することができる。
【００６８】
より具体的には、例えば、予め、複数の被検者のＸＹアライメント用角膜外皮像を収集すると共に、それらの各ＸＹアライメント用角膜外皮像中における各画素の輝度レベルを求めて、所定のレベル以上の輝度を示す部分（明部）と、所定のレベル以下の輝度しか示さない部分（暗部）の境界位置を求めて、かかる境界位置と角膜外皮の曲率半径との相関関係を統計的に求めておく。その後、被検者のＸＹアライメント用角膜外皮像を撮像し、取得画像中の明部と暗部の境界位置を解析することにより、統計的に求められたデータに従って、角膜外皮の曲率半径を推定することができるのである。なお、上記境界位置は、実際には、例えば角膜外皮で光学的にＸＹアライメントを行った状態下での特定の基準位置（例えばＸＹアライメントの中心点に相当する画像中の位置）とかかる境界位置との間の距離等として取り扱うことができる。
【００６９】
また、本発明者らの検討により、各個人の角膜外皮の曲率半径と角膜内皮の曲率半径とは略一定の相関関係にあることが分かっており、例えば、これら角膜外皮の曲率半径と角膜内皮の曲率半径との相関関係のデータを統計的に求めておくことにより、先述のＸＹアライメント用角膜外皮像から求められた角膜外皮の曲率半径に基づいて、被検眼Ｅの角膜内皮の曲率半径を求めることが出来る。このようにして求められた角膜内皮の曲率半径から、角膜外皮の鏡面反射光の光軸からの角膜内皮の鏡面反射光軸のＸＹ方向のずれ量を推定することができる。このようにして、ＸＹアライメント用角膜外皮像の光学的情報から、目的とする角膜内皮撮像時におけるＸＹアライメント用基準位置が求められるのである。
【００７０】
このように、本実施形態では、かかるステップＱ５とＸＹアライメント用決定回路１２１とを含んで、ＸＹアライメント用基準位置決定手段が構成されている。また、前記角膜外皮の曲率半径の推定に用いられるＸＹアライメント用角膜外皮像の光学的情報としては、前述の輝度の境界位置のほか、例えば、一定値以上の輝度を示した画素の数や、輝度飽和に達した画素の数等を用いて、角膜外皮の曲率半径を推定するようにしてもよい。また、所定の領域内における輝度の大小の変化の割合から角膜外皮の曲率半径を求めるようにしてもよい。
【００７１】
続いて、ステップＱ６において、前記ステップＳ２〜Ｓ３における反転位置までの更なる前進作動に際して、角膜上皮合焦位置に設定されている装置光学系１０を、更に、反転・後退作動開始位置まで前進作動させる。この際、Ｚ方向の前進作動と同時に、前記ステップＱ２でＸＹ方向において（仮）ＸＹアライメント位置に設定された装置光学系１０を、ＸＹ方向に移動させて、前記ステップＱ５で決定されたアライメント用基準位置にまで導く。このように、Ｚ方向の位置あわせと同時にＸＹアライメント用基準位置へＸＹ方向の移動を行うことにより、角膜内皮撮像までに要する時間が短縮されて、被検者の負担が軽減されるようになっている。
【００７２】
その後、ステップＱ７で、アライメント完了信号を出力して、この完了信号の出力を条件として、前記ステップＳ３以降の装置後退・撮像作動と同じ作動を行って、目的とする角膜内皮を撮像する。また、かかる角膜内皮の撮影中においても、適宜、アライメント検出センサ８８によるＸＹアライメントが行われる。すなわち、前記ステップＳ４〜Ｓ５の角膜内皮の撮像と略同様に、撮像用光源４０の点滅消灯時において、アライメント光源８２の角膜外皮による反射光の位置がアライメント検出センサ８８により検出される。そして、かかる反射光の検出位置情報と、ＸＹアライメント用基準位置決定回路１２１から撮像制御回路１１７に出力されたアライメント基準位置の情報とに基づいて、撮像制御回路１１７によるＸＹアライメントが実行される。すなわち、角膜外皮からの反射光の検出位置（（仮）ＸＹアライメント位置）に対して、ステップＱ５において算出量されたずれ量だけ特定のＸＹ方向に向けて偏移したＸＹアライメント用基準位置に、撮像光学系２０が常に位置するよう、ＸＹアライメントが行われるのである。このように、本実施形態においては、撮影制御回路１１７と前記ステップＳ３〜Ｓ５を含んで、角膜内皮像撮像制御手段が構成されている。
【００７３】
このようなＸＹアイラメント用基準位置決定手段と、それによって決定された前述の基準位置を利用した角膜内皮像撮像制御手段による角膜内皮撮像の実施により、被検眼Ｅの視軸が正面視状態の光軸Ｏ１から外れた傾斜状態であっても、角膜外皮の反射光のＸＹアライメント受光系による検出信号に基づいて、角膜内皮に対して光軸Ｏ１が直交する位置に、撮像光学系２０を位置合わせすることが出来る。
【００７４】
それ故、その後の、正面視状態と同じ撮像作動によっても、即ち特別な処理や操作を必要とすることなく、自動的に、高精度で鮮明な内皮像を安定して得ることが可能となるのである。
【００７５】
そして、特に着目されるべきところは、本実施形態では、上述の説明から明らかなように、装置光学系１０のＸＹアライメントが、その方向だけでなく、その移動距離までも、自動的に正確に設定可能となる。しかも、その移動距離は、個々の被検眼に応じてそれぞれ測定値に基づいて調節されることから、従来技術のような統計データに基づく移動設定に比して、鮮明な内皮像を安定して得ることが可能となるのである。
【００７６】
次に、本発明の第二の実施形態としての角膜撮影装置について説明する。なお、以下の実施形態は、何れも、ＸＹアライメント用基準位置決定の別の具体的態様例を示すものであって、前記第一の実施形態における図７のステップＱ１〜Ｑ７に示される作動が異なるだけで実行され得ることから、ここでは、前記第一の実施形態における図７に対応する、図８の工程図を参照しつつ説明する。
【００７７】
まず、ステップＲ１〜Ｒ３に従って、前記ステップＱ１〜Ｑ３と同様にして、装置光学系１０がＸＹ方向では（仮）ＸＹアライメント位置へ、及びＺ方向では角膜上皮合焦位置へ位置合わせされる。そして、ステップＲ４〜Ｒ６のループ作動に基づき、図９に示されるように、Ｐ０として示されたＸＹ（仮）アライメント位置から、装置光学系１０を被検者の注視方向に対応した特定のＸＹ方向に向けて所定距離ずつ移動せしめたＰ１，Ｐ２，Ｐ３・・・において、それぞれＸＹアライメント用角膜外皮像を複数回撮像する。その後、最終的に予め設定された最終到達位置Ｐend に到達した時点でＸＹアライメント用角膜外皮撮像を終了する。
【００７８】
そして、ステップＲ７において、得られた複数のＸＹアライメント用角膜外皮像における光学的情報から、角膜外皮の曲率半径を推定する。かかる曲率半径の推定には、例えば、前記ステップＱ５と同様に各撮像中の明部と暗部の境界位置を求めると共に、各撮像における境界位置を比較し、撮像時のＸＹ方向へ一定の移動量に対して、かかる境界位置がどのように変化したかを解析することにより、角膜外皮の曲率半径を推測する事が可能である。また、ＸＹ方向の移動に伴う撮像中の各画素の輝度の変化量等を利用して、曲率半径を推定してもよい。このようにして求められた角膜外皮の曲率半径から、前記ステップＱ５と同様にして角膜内皮の曲率半径を推測し、アライメント用基準位置を決定する。
【００７９】
そして、ステップＲ８〜Ｒ９において、前記第一の実施形態におけるステップＱ６〜Ｑ７と同一の工程が実施されて、ＸＹアライメントが完了される。
【００８０】
なお、本実施形態におけるステップＲ４〜Ｒ６のＸＹアライメント用角膜外皮撮像においては、Ｐ１，Ｐ２等の地点で撮像を行うごとに、順次、ＸＹアライメント用角膜外皮撮像の光学的情報を解析すると共に、アライメント用基準位置を決定する所定の条件を満たした時点で、撮像を終了するようにしてもよい。このような条件としては、例えば、ＣＣＤ２８の所定領域における画素の輝度レベルの絶対値の総和の値や、輝度が飽和値等の一定値まで達した画素数や、輝度が飽和値等の一定値まで達した画素の領域が予め設定した領域を満たすことなど、各種の条件が設定可能である。
【００８１】
因みに、角膜内外皮の曲率差のばらつきに起因すると考えられる、角膜周辺の内皮撮像時のＸＹ方向へのずれ量の個人差をみるために、本発明者が行った実験結果の一部を参考として挙げる。図１０は、Ａ〜Ｈの異なる８名について、それぞれ右眼を、上方（０時方向）に向く傾斜方向に固視させた状態で、前記第一の実施形態におけるステップＱ４のＸＹアライメント用角膜外皮像の撮像を行ったもの、すなわち、正面視の視軸となる光軸Ｏ１上（（仮）ＸＹアライメント位置）で、正面から外皮撮像することよって得られた像を表したものである。
【００８２】
得られた各像を相互に比較すると、明暗の領域の大きさの割合が、個人間で大きく異なることが認められる。これは、角膜外皮及び角膜内皮の曲率半径が個人間で大きく異なることを意味しており、従って、従来の先行特許１，２に示されているように一定量の補正をＸＹ方向に加えただけでは、個人によって必ずしも鮮明な内皮像が得られないことが理解される。
【００８３】
以上、本発明の各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。
【００８４】
例えば、前記装置光学系１０はあくまでも例示であって、各光学系を構成するレンズやスリットの構成および配設位置などは、前述の如き構成に限定されない。例えば、前述の実施形態においては、観察光学系１２の光軸Ｏ１上にコールドミラー２７が配設されていたが、例えば、コールドミラー２７に代えて、受光光束を全反射するミラーを光軸Ｏ１上から外れた位置で、撮像用光源４０からの光束を反射してＣＣＤ２８に導く位置に配設する等しても良い。
【００８５】
ここにおいて、観察用光源３０，３０は必ずしも赤外光源とされる必要は無く、可視光源を用いても良い。或いは、受光光束を全反射するミラーを観察光学系１２の光軸Ｏ１上に移動可能に配設して、観察光学系１２の光束を遮光しつつ撮像光学系２０の光束をＣＣＤ２８に導く状態と、観察光学系１２の光軸Ｏ１上から外れた位置に移動して観察光学系１２の光束をＣＣＤ２８に導く状態の何れかを択一的に発現せしめたりしても良い。また、観察用光源５４とラインセンサ４４の位置を入れ替える等しても良い。
【００８６】
なお、前述の実施形態におけるラインセンサ４４は必ずしも必要ではないのであって、例えば、ＣＣＤ２８を用いて角膜上皮位置を検出した後に、所定距離だけ被検眼Ｅに向けて前進した位置を反転位置として、かかる反転位置から後退作動を開始するなどしても良い。具体的には、装置光学系１０を被検眼Ｅに向けて前進せしめつつ、撮像用光源４０による被検眼Ｅからの反射光をＣＣＤ２８で受光する。そして、ＣＣＤ２８によって角膜上皮からの反射光を検出するまで、装置光学系１０を前進せしめる。
【００８７】
また、前記実施形態では、装置光学系１０を被検眼に対して離隔する後退方向への撮像作動について説明したが、ＸＹアライメントを行った後、装置光学系１０を被検眼に対して接近する前進方向への撮像作動を行っても良いし、また、例えば内皮合焦の位置を高精度に検出し得る検出機構を採用すれば、連続的乃至は複数の内皮撮像作動も必要なく、合焦位置の一点だけでの内皮撮像で目的とする内皮像を得ることも、勿論、可能である。
【００８８】
なお、ラインセンサ４４に代えて、例えば、先行特許１に示されている如き単純な受光素子を利用したり、或いはＣＣＤを利用して合焦判断を実行するようにしても良い。
【００８９】
また、前記実施形態では、ＸＹアライメントを行うＸＹ方向を、周辺固視標（固視灯８９）の点灯方向に対応したＸＹ方向に特定していたが、それに代えて、斜め方向に視軸を設定した周辺固視の状態で、正面視軸となる光軸Ｏ１上で外皮撮像した画像データに基づいて、ＸＹアライメントを行う方向を決定することも可能である。
【００９０】
具体的には、時計周りで０時〜１０時の６方向に相当する各斜め方向に固視させた状態で、正面視軸となる光軸Ｏ１上で外皮撮像した画像データを、それぞれ、光軸Ｏ１回りの対応する位置に配置したものを、図１１に示す。
【００９１】
この図１０に示された画像からわかるように、輝度レベルの大小の相違する方向が、固視する斜め方向にそれぞれ対応して現れる。従って、得られた各外皮撮像の輝度レベルに基づいて、ＸＹアライメントを行う方向を求めることも可能である。
【００９２】
また、前記第一及び第二の実施形態においては、撮像したＸＹアライメント用角膜外皮像から角膜外皮の曲率を推定することにより、ＸＹアライメント用基準位置を算出していたが、かかるＸＹアライメント用基準位置の決定においては、角膜外皮像の光学的情報から、角膜外皮の曲率のほか、角膜の厚さを解析して、ＸＹアライメント用基準位置を決定するようにしてもよい。これにより、より正確なＸＹアライメント用基準位置を決定して、角膜内皮像の撮像を有利に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第一の実施形態としての装置光学系を示す説明図。
【図２】本発明の第一の実施形態としての装置光学系における周辺固視標（固視灯）の配置形態を示す説明図。
【図３】本発明の第一の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４】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５】角膜撮影装置の基本的な撮影手順を示すフローチャート。
【図６】モニタ画面に表示される被検眼画像を説明するための説明図。
【図７】本発明の第一の実施形態に従うＸＹアライメントを含む工程を示すフローチャート。
【図８】本発明の第二の実施形態に従うＸＹアライメントを含む工程を示すフローチャート。
【図９】図８に示すフローチャートに従う基準位置の特定作動を説明するための説明図。
【図１０】内外皮の曲率半径に起因すると考えられるＸＹアライメントに際しての基準位置の個人間の相違を説明するための参考図としての外皮撮影像。
【図１１】本発明の別の実施形態としてのＸＹアライメントの作動を説明するための外皮撮影像を配した説明図。
【図１２】内皮撮像装置における課題を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００９４】
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：中央中央固視標光学系、６６：アライメント光学系、７４：中央固視標光源、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、８９：固視灯、１１２：Ｘ軸駆動機構、１１４：Ｙ軸駆動機構、１１７：撮像制御回路、１１８：ＸＹアライメント検出回路、１２１：ＸＹアライメント用基準位置決定回路、Ｅ：被検眼
【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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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１０】
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【図１１】
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