(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の前眼部をその斜め前方から照明するための照明光学系と、前眼部で反射した角膜像光を観察および撮影するための撮影光学系と、Ｚ方向の位置決めを行うＺ方向位置決め光学系とを備えた角膜細胞撮影装置において、
それぞれが対物レンズを有し、ＸＹ方向の位置決めを行う第一アライメント光学系および第二アライメント光学系と、
位置決め動作を制御する制御装置と、
機枠と、
該機枠に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ移動架台と、
該ＸＹＺ移動架台に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ追随架台とを備えており、
上記第一アライメント光学系が、被検眼に第一指標光を投影する第一投影手段と被検眼角膜における第一指標光の像を検出する第一検出手段とを有しており、
上記第二アライメント光学系が、第二指標光を対物レンズの光軸上に収束するように被検眼の正面に対して投影する第二投影手段と、被検眼角膜における第二指標光の反射光を検出する第二検出手段とを有しており、
ＸＹＺ移動架台には第一検出手段とＸＹＺ追随架台とが搭載されており、ＸＹＺ追随架台には第一投影手段と第二アライメント光学系とが搭載されており、
上記制御装置が、第一検出手段における第一指標光像の受像位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせし、第二検出手段における第二指標光の反射光が平行光となるようにＺ方向の位置合わせをし、且つ、第二指標光の反射光の受光位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせすることを特徴とする角膜細胞撮影装置。
【請求項２】
単一の対物レンズが上記第一アライメント光学系の対物レンズと第二アライメント光学系の対物レンズとの共用として配設されてなる請求項１記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項３】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ移動架台の移動を制御し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ追随架台の移動を制御するように構成されてなる請求項１または２記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項４】
上記第一アライメント光学系の対物レンズがＸＹＺ追随架台に搭載されており、第一検出手段における上記対物レンズの後方の、ＸＹＺ移動架台とＸＹＺ追随架台との間がアフォーカル光路として構成されてなる請求項３記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項５】
上記第二検出手段が第二指標光の反射光を受光する受光装置を有しており、制御装置が、この受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が減少するようにＸＹＺ追随架台を移動させて装置光軸を被検眼に位置合わせするように構成されてなる請求項１記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項６】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位に基づいてＸＹＺ追随架台の移動速度を変化させるように構成されてなる請求項５記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項７】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決めがなされたときに、第一アライメント光学系の作動を停止し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する請求項１記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項８】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の受光位置との変位量が所定値を超えているときに、第二アライメント光学系の作動を停止し、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する請求項５記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項９】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が所定値以下であるときに撮影光学系に対して撮影作動せしめる請求項５記載の角膜細胞撮影装置。
【請求項１０】
上記Ｚ方向位置決め光学系が、上記照明光学系の光軸に沿って被検眼にスリット検出光を照射する検出光照射光学系と、上記撮影光学系の光軸に沿って被検眼におけるスリット検出光の反射光を検出する検出光検出光学系とを有しており、
上記検出光照射光学系が照明光学系から分岐した光軸上にスリット検出光のための光源を有し、
上記検出光検出光学系が撮影光学系から分岐した光軸上にスリット検出光の反射光を検出する受光手段を有してなる請求項１記載の角膜細胞撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角膜細胞撮影装置に関する。さらに詳しくは、スペキュラー方式によって被検眼に接触させることなく角膜の細胞を観察、撮影するための角膜細胞撮影装置に関する。スペキュラー方式の撮影装置とは、照明光を被検眼の光軸に対して斜めから照射し、その角膜における鏡面反射光を斜めから受光してこの像を観察、撮影するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９には角膜Ｃの断面が模式的に示されている。符号Ｔは涙液層である。符号Ｕで示すのは上皮であり、符号Ｊで示すのは実質部であり、符号Ｉで示すのは内皮である。従来、角膜の上皮Ｕと内皮Ｉとの間に存在する実質部Ｊの細胞を鮮明に観察撮影する装置は知られていない。実質部Ｊについては眼科を含む各種医療界においてあまり関心が払われていなかったからである。ところが最近、視度矯正等のためにレーシック手術（ＬＡＳＩＫ、laser in situ keratomileusis）が盛んに行われるようになっている。ＬＡＳＩＫ手術は、被検眼の角膜Ｃを実質部Ｊにおいて厚さ方向に二分し、露出した実質部をレーザ光線などによって研削し、角膜Ｃを薄くする。そして、二分していた角膜Ｃを元に戻して復元一体化を待つものである。この場合、手術後の角膜を観察して二分した角膜の復元状況を監視する必要があるが、角膜の実質部の二分されたあと復元しつつある部分Ｄ（図１０）の位置を予め特定することはできない。角膜の面方向および厚さ方向に探査したうえで観察しなければならない。
【０００３】
そのためには、角膜の厚さ方向に観察点を移動させながら各層の状態を示す像を鮮明に他層の像と分離して捉える装置が必要となる。とくに実質部は内皮細胞や上皮細胞のように細胞が層状に整列しておらず角膜厚さ方向に不揃いな形状となっているからである。しかも、人の眼球はある一点を固視していても常に振動している。これを固視微動という。角膜細胞を角膜の厚さ方向に探査していくには固視微動する被検眼に対して常に被検眼に対する装置の位置決めを維持する必要がある。すなわち、装置を固視微動する被検眼に追随させなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる課題を解消するためになされたものであり、固視微動する被検眼に追随して位置合わせ、つまりアライメント状態を維持することにより、角膜の内皮や上皮はもとより、実質部の各層についてもその鮮明な像を観察撮影することができる角膜細胞撮影装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の角膜細胞撮影装置は、
被検眼の前眼部をその斜め前方から照明するための照明光学系と、前眼部で反射した角膜像光を観察および撮影するための撮影光学系と、Ｚ方向の位置決めを行うＺ方向位置決め光学系とを備えた角膜細胞撮影装置において、
それぞれが対物レンズを有し、ＸＹ方向の位置決めを行う第一アライメント光学系および第二アライメント光学系と、
位置決め動作を制御する制御装置と、
機枠と、
この機枠に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ移動架台と、
このＸＹＺ移動架台に対してＸＹＺ方向に相対移動しうるＸＹＺ追随架台とを備えており、
上記第一アライメント光学系が、被検眼に第一指標光を投影する第一投影手段と被検眼角膜における第一指標光の像を検出する第一検出手段とを有しており、
上記第二アライメント光学系が、第二指標光を対物レンズの光軸上に収束するように被検眼の正面に対して投影する第二投影手段と、被検眼角膜における第二指標光の反射光を検出する第二検出手段とを有しており、
ＸＹＺ移動架台には第一検出手段とＸＹＺ追随架台とが搭載されており、ＸＹＺ追随架台には第一投影手段と第二アライメント光学系とが搭載されており、
上記制御装置が、第一検出手段における第一指標光像の受像位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせし、第二検出手段における第二指標光の反射光が平行光となるようにＺ方向の位置合わせをし、且つ、第二指標光の反射光の受光位置に基づいて装置光軸を被検眼に位置合わせすることを特徴とするものである。
【０００６】
この角膜細胞撮影装置によれば、第二投影手段からの第二指標光が被検眼表面で鏡面反射して第二検出手段によって受光されるので、装置光軸が被検眼の頂点（被検眼表面における装置に最も近い点）から変位しているとき、実変位量を拡大して検出することが可能である。したがって、被検眼が微小な振幅で振動してもこの変位を検出することができ、対応が可能である。また、第一検出手段は第一投影手段から投影されたときに被検眼に生じた第一指標光の像を検出するので、被検眼の頂点からの装置光軸の変位量を拡大して検出するわけではない。したがって、たとえば、第一アライメント光学系を用いて初期のアライメントを行い、その後に、第二アライメント光学系によって被検眼の固視微動を検出することも可能である。
【０００７】
そして、単一の対物レンズが上記第一アライメント光学系の対物レンズと第二アライメント光学系の対物レンズとの共用として配設されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。対物レンズ部がコンパクトになり、また、第一および第二の検出手段と対物レンズとの光軸の調整が容易となるからである。つまり、アライメント動作を第一アライメント光学系と第二アライメント光学系との間で切り替えたときには、被検眼に対する両光学系の光軸は一致している必要がある。一致していないと切り替える前のアライメントが無駄になるからである。上記のごとく対物レンズを共用すると対物レンズの光軸が同一となるのでこの光軸の調整が容易となる。
【０００８】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ移動架台の移動を制御し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系による受光位置に基づいてＸＹＺ追随架台の移動を制御するように構成されてなる角膜細胞撮影装置が以下のとおり好ましい。
【０００９】
すなわち、第一アライメント光学系の検出に基づいてＸＹＺ移動架台を移動させ、アライメントを行う。また、ＸＹＺ追随架台は第一投影手段および第二アライメント光学系を搭載するものなので軽量コンパクトである。したがって、微小な変位を検出し得る第二アライメント光学系の受光位置に基づいて軽量なＸＹＺ追随架台を移動させるので、被検眼の固視微動に光学系を容易に追随させること、いわば微細アライメントが容易になる。
【００１０】
上記第一アライメント光学系の対物レンズがＸＹＺ追随架台に搭載されており、第一検出手段における上記対物レンズの後方の、ＸＹＺ移動架台とＸＹＺ追随架台との間がアフォーカル光路として構成されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。微細アライメントのためにＸＹＺ追随架台がＸＹＺ移動架台に対して相対移動しても光学系の結像作用に影響がないからである。
【００１１】
上記第二検出手段が第二指標光の反射光を受光する受光装置を有しており、制御装置が、この受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が減少するようにＸＹＺ追随架台を移動させて装置光軸を被検眼に位置合わせするように構成されてなる角膜細胞撮影装置が好ましい。被検眼表面での鏡面反射光がほぼ平行光となれば、光軸の変位に拘わらず一定の光束が得られるので、像の明るさに変化が無く検出が容易となるからである。
【００１２】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位に基づいてＸＹＺ追随架台の移動速度を変化させるように構成されてなる制御装置が好ましい。アライメントが確立されたとする目標位置に対してＸＹＺ追随架台のオーバーランや移動のハンチング等が防止され、制御の精度が向上するからである。
【００１３】
上記制御装置が、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決めがなされたときに、第一アライメント光学系の作動を停止し、第二アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する角膜細胞撮影装置が好ましい。いわば粗アライメントと精アライメントとを適宜に切り替えることによって自動的且つ迅速に正確なアライメントが可能にあるからである。
【００１４】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の受光位置との変位量が所定値を超えているときに、第二アライメント光学系の作動を停止し、第一アライメント光学系およびＺ方向位置決め光学系によるＸＹＺ方向位置決め作動を開始するように指示する角膜細胞撮影装置が好ましい。たとえば被検眼が大きく変位したときでも第一アライメント光学系によるアライメント動作に移るので、自動的に効果的なアライメントがなされるからである。
【００１５】
上記制御装置が、受光装置における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が所定値以下であるときに撮影光学系に対して撮影作動せしめる角膜細胞撮影装置が好ましい。明瞭な像となる条件下のみで撮影、記録することができ、鮮明な細胞像が得られるからである。
【００１６】
上記Ｚ方向位置決め光学系が、上記照明光学系の光軸に沿って被検眼にスリット検出光を照射する検出光照射光学系と、上記撮影光学系の光軸に沿って被検眼におけるスリット検出光の反射光を検出する検出光検出光学系とを有しており、上記検出光照射光学系が照明光学系から分岐した光軸上にスリット検出光のための光源を有し、
上記検出光検出光学系が撮影光学系から分岐した光軸上にスリット検出光の反射光を検出する受光手段を有してなる角膜細胞撮影装置が好ましい。観察撮影に最適な作動位置が直接的に検出できるからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付図面に示される実施形態に基づいて本発明の角膜細胞撮影装置を説明する。
【００１８】
図１は本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を概略的に示す平面図であり、主にその光路を示している。図２は図１の側面図であり、主にその光路を示している。
【００１９】
図１および図２に示す角膜細胞撮影装置１は、機枠２と、この機枠２に搭載され、被検眼Ｅに向かって前進後退するＺ方向、並びにＺ方向に垂直で且つ互いに垂直なＸ方向およびＹ方向に移動しうるＸＹＺ移動架台３を備えている。さらに、ＸＹＺ移動架台３に搭載され、被検眼Ｅに対してＸＹＺの各方向に移動しうるＸＹＺ追随架台４を備えている。ＸＹＺ移動架台３およびＸＹＺ追随架台４にはそれぞれ以下の光学系が分担配置されている。
【００２０】
すなわち、角膜細胞の観察撮影のために被検眼Ｅの前眼部をその斜め前方からスリット光によって照明するための照明光学系６と、被検眼Ｅの前眼部表面で反射した上記スリット光を撮影するための撮影光学系７と、被検眼Ｅに対する撮影光軸のＸＹ方向の位置合わせ（アライメント）を行うのための第一アライメント光学系８および第二アライメント光学系９と、撮影光学系７の合焦点を被撮影部位たる角膜内皮に一致させるためのＺ方向位置決め光学系（作動位置検出光学系）１０とが配置されている。
【００２１】
照明光学系６は角膜を照明する光源としての観察ランプ１１およびキセノン管１２を有している。観察ランプ１１は合焦点を角膜厚さ方向に移動させつつ角膜細胞を連続して観察するときに使用するもので近赤外光を発光する。キセノン管１２は特定された部位の細胞を撮影するために使用され、可視光を発光する。いずれの光源１１、１２からの照明光も照明用スリット３６を通過し、このスリット光が照明レンズ５および照明用対物レンズ１４を透過して被検眼Ｅの角膜に収束させられる。本実施形態では照明光学系６の光路にその途中から後述の作動位置検出光学系１０の光路を同一にするため、光路途中にホットミラー１５が介装されている。このホットミラー１５は可視光である照明光は透過し、赤外光である後述の合焦検出用光を反射するものである。
【００２２】
撮影光学系７は角膜細胞を観察撮影するためのＣＣＤカメラ１７を有している。被検眼Ｅの角膜で反射した上記スリット光は撮影用対物レンズ１８、ミラー１９、撮影レンズ２０、撮影用スリット３７およびリレーレンズ１３を通ったうえでＣＣＤカメラ１７に導かれる。反射光は撮影用スリット３７の位置で一旦結像し、リレーレンズ１３によってＣＣＤカメラ１７の受光面に結像させられる。本実施形態では撮影光学系７の光路がその途中まで後述の作動位置検出光学系１０の光路と同一にされている。この目的で光路を分岐するためのホットミラー２１が介装されている。このホットミラー２１は可視光である照明光を透過し、赤外光である合焦検出用光を反射するものである。
【００２３】
第一アライメント光学系８は、アライメント用対物レンズ２２、発光ダイオードからなる二個のアライメント指標光の光源２３Ｘ、２３Ｙおよびエリアセンサ等の受光素子２４を有している。上記光源２３Ｘ、２３Ｙが第一投影手段であり、アライメント用対物レンズ２２、後述の拡散レンズ２５ａおよび結像レンズ２５ｂ、ならびに、受光素子２４が第一検出手段である。上記アライメント用対物レンズ２２の光軸上に照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点が位置している。この交点が後述する合焦点である。図３は被検眼Ｅから見た対物レンズ１４、１８、２２近傍の配置を示している。アライメント用対物レンズ２２の周囲に、Ｘ軸用光源２３ＸとＹ軸用光源２３Ｙとが相互に９０゜方向に配置されている。各光源２３Ｘ、２３Ｙからは被検眼Ｅに向けて赤外の指標光が交互に発光される。各光源２３Ｘ、２３Ｙからの指標光は被検眼で反射し、アライメント用対物レンズ２２、拡散レンズ２５ａおよび結像レンズ２５ｂを透過して受光素子２４に結像する。受光素子２４からの画像信号は後述の制御装置４２に送られる。
【００２４】
図４を参照しつつ第一アライメント光学系８を用いたアライメント動作を説明する。第一アライメント光学系８を用いてＸＹＺ架台３を移動させて行うアライメントを第一アライメントという。図４（ａ）に二点鎖線で示すのはモニタ画面２６に表示された前眼部像であり、第一アライメントが確立した状態、すなわち、アライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼Ｅの頂点に一致した状態を示している。このとき、両光源２３Ｘ、２３Ｙともに点灯させれば前眼部にはその中心を被検眼の頂点とした場合、この頂点を中心として９０゜方向にＸ軸用光源の像２３ＸａとＹ軸用光源の像２３Ｙａとが映し出されるので、この状態での各像２３Ｘａ、２３Ｙａの範囲をアライメント完了範囲（以下、ゲートという）２７Ｘ、２７Ｙとして設定する。そして、アライメントが確立していない状態では、図４（ｂ）に示すようにＸ軸用光源の像２３Ｘａがゲート２７Ｘから外れており、図４（ｃ）に示すようにＹ軸用光源の像２３Ｙａがゲート２７Ｙから外れている。このときにはＸ方向のゲート２７Ｘに入るようにＸＹＺ移動架台３がＸ方向に移動させられ、Ｙ方向のゲート２７Ｙに入るようにＸＹＺ移動架台３がＹ方向に移動させられる。アライメント動作中は識別を容易にするために、短時間ピッチで交互にゲート２７Ｘ、２７Ｙを設定するのと同期してＸ軸用光源２３ＸとＹ軸用光源２３Ｙとを交互に発光する。両像２３Ｘａ、２３Ｙａともにそのゲート２７Ｘ、２７Ｙに入ったときに第一アライメントが完了する。
【００２５】
つぎに作動位置検出光学系１０を説明する。作動位置検出光学系１０は被検眼に対して斜めから赤外光であるスリット検出光を照射する検出光照射光学系１０ａと、被検眼に対して斜めから上記スリット検出光の反射光を検出する検出光検出光学系１０ｂとを有している。検出光照射光学系１０ａは検出用ランプ２８と検出用の可動スリット３０を備えている。検出光検出光学系１０ｂは作動位置検出センサ２９を備えている。検出光照射光学系１０ａは照明光学系６と光軸がほとんど同一であり、上記ホットミラー１５によって分岐した光軸上に検出用ランプ２８と可動スリット３０とが配置されている。検出光検出光学系１０ｂは撮影光学系７と光軸がほとんど同一であり、上記ホットミラー２１によって分岐した光軸上に作動位置検出センサ２９が配置されている。作動位置検出センサ２９としてはラインセンサやエリアセンサが用いられる。
【００２６】
検出用ランプ２８から可動スリット３０を通過した検出用光はホットミラー１５で反射して照明光学系６の光軸６ａを通って被検眼Ｅに至り、前眼部で反射する。この反射光は撮影光学系７の光軸７ａを通り、ホットミラー２１で反射されて作動位置検出センサ２９に至り、受光される。作動位置検出センサ２９に設定された所定域において受光したときに制御装置４２が作動位置であると判断し、撮影がなされる。これが作動位置であり、合焦の基準位置である。このように、作動位置検出センサ２９は所定の受光範囲を有しており、そのうちの所定の位置で反射スリット光を受光したときに作動位置に至ったと判断するものである。
【００２７】
作動位置において、照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点（合焦点）が被検眼Ｅの角膜の厚さ方向のある部位（撮影部位）にあれば、この部位の細胞が撮影されることになる。作動位置検出センサ２９によって明確に検出しうる反射光は角膜表面での反射光であることから、角膜表面での反射光を検出したときの位置を作動位置としている。制御装置４２はこの作動位置を維持すべく、すなわち、上記反射スリット光が作動位置検出センサ２９の上記所定域に至るように、被検眼Ｅの変位に応じてフィードバック制御によりＸＹＺ移動架台３をＺ軸方向に移動させる。これが第一のＺ方向位置決め動作である。
【００２８】
第一アライメント動作と第一Ｚ方向位置決め動作とは以下のように進行する。まず、被検者が装置１の顎台４３および額当て４４に顔を当接させて顔を固定する。ついで被検者に図示しない固視灯を固視させることによって被検眼Ｅを固定する。ついでＸＹＺ移動架台３を被検眼に接近させることによって第一アライメント指標光の像２３Ｘａ、２３Ｙａをモニタ画面２６上に確認する。その後、アライメントを維持しつつＸＹＺ移動架台３を被検眼に接近させて第一Ｚ方向位置決めを行う。第一アライメントおよび第一Ｚ方向位置決めがなされたあと、第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作に切り替えられる。第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作は後述するとおり、フィードバック制御によって被検眼Ｅの変位に応じてＸＹＺ追随架台４を移動させるものである。
【００２９】
本装置１では合焦点を角膜の厚さ方向に移動させることによって角膜の各層を観察することができるように構成されている。具体的には、作動位置検出センサ２９が検出するべき検出用光の被検眼における反射点と合焦点とを、対物レンズの軸方向に相対的に変位させていく。作動位置検出センサ２９によって明確に検出しうる反射光は角膜表面での反射光であることから、この時点（作動位置に至った時点）で撮影することとし、この作動位置を合焦点から離間させたり接近させたりするのである。これは前述のごとく合焦点を角膜の厚さ方向に変位させることを意味する。
【００３０】
作動位置を相対移動させるために、上記可動スリット３０がモータ３１によって検出光照射光学系１０ａの光軸に垂直な方向に移動させられる。移動距離は付設されたエンコーダ３２によって検出され、位置情報として制御装置４２に記憶される。可動スリット３０を上記光軸１０ａに対して横方向に移動させることにより、ＸＹＺ移動架台３をＺ方向に移動させて作動位置をＺ軸方向に移動させる。すなわち、可動スリット３０を横方向に移動させることによって作動位置検出のための反射光が作動位置検出センサ２９の設定域から外れるので、フィードバック制御によって作動位置検出センサ２９が上記反射光を検出するようにＸＹＺ移動架台３がＺ方向に移動させられるのである。その結果、撮影光学系７の焦点がＺ軸方向に移動する。このようにして角膜の厚さ方向の各層に焦点が一致していく。かかる作動によって角膜の厚さ方向の各層を観察することができる。
【００３１】
以上説明した第一アライメント光学系８および作動位置検出光学系１０はともにそれらの光学機器類がＸＹＺ移動架台３とＸＹＺ追随架台４とに分かれて搭載されている。このため、ＸＹＺ追随架台４の移動によって結像作用に影響が及ばないように、ＸＹＺ移動架台３上の光学機器類とＸＹＺ追随架台４上の光学機器類とがアフォーカルな光路を形成するように構成されている。具体的には図１に示すごとく、照明光学系６では照明レンズ５によって照明光が平行光束とされ、撮影光学系７では角膜反射光が撮影用対物レンズ１８によって平行光束とされ、第一アライメント光学系８ではアライメント指標光の被検眼での反射光は拡散レンズ２５ａによって平行光束とされる。なお、後述する第二アライメント光学系９の光学機器はＸＹＺ追随架台４に搭載されているため、アフォーカル光路を形成する必要はない。
【００３２】
次に第二アライメント光学系９を説明する。第二アライメント光学系９は、上記アライメント用対物レンズ２２を含み、赤外光を発光する発光ダイオードからなる第二アライメント指標光源３３およびエリアセンサ等の受光素子３４を有している。このように、第二アライメント光学系９と第一アライメント光学系８とは同一のアライメント用対物レンズ２２を共用している。第二アライメント指標光源３３およびアライメント用対物レンズ２２が第二投影手段であり、アライメント用対物レンズ２２、結像レンズ３５および受光素子３４が第二検出手段である。
【００３３】
図５に示すように第二アライメント指標光源３３からの指標光Ｂｆはアライメント用対物レンズ２２により、作動位置にあるときの被検眼Ｅの表面から所定寸法だけ前方におけるアライメント用対物レンズ２２の光軸上に結像する角度で収束させられる。被検眼表面での反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２および結像レンズ３５を透過して受光素子３４に受光される。上記所定寸法とは角膜表面の曲率半径Ｒの約１／２であり、それによって被検眼表面での反射光Ｂｒは平行光となる。一般的な人眼の角膜表面の曲率半径Ｒは約８ｍｍである。実際のアライメント用対物レンズ２２の設定は、撮影光学系７の焦点、すなわち照明光学系６の光軸６ａと撮影光学系７の光軸７ａとの交点から約０．５Ｒだけ前方に指標光が結像するようになされる。
【００３４】
図５（ａ）はアライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼頂点に直交した状態、すなわちＸＹアライメントが確立されている状態を示しており、反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２の光軸に沿って戻っている。図５（ｂ）はアライメント用対物レンズ２２の光軸が被検眼頂点から外れた状態、すなわちＸＹアライメントが確立されていない状態を示しており、反射光Ｂｒはアライメント用対物レンズ２２の光軸に対して傾斜している。一例として、被検眼頂点がアライメント用対物レンズ２２の光軸から０．０１ｍｍ外れると反射光Ｂｒの光軸はアライメント用対物レンズ２２の光軸に対して約０．１５゜傾斜する。また、０．６ｍｍ外れた場合は約９゜傾斜する。アライメント用対物レンズ２２の光軸からのずれが小さいときには、このずれと反射光の傾斜角とはほぼ比例する。このように被検眼がわずかに変位した場合でもこれが拡大されて受光素子３４に検出される。
【００３５】
被検眼表面での反射光Ｂｒを受光した受光素子３４からは画像信号が制御装置４２に送られる。制御装置４２では、上記アライメント指標光Ｂｆの被検眼Ｅの角膜における反射光Ｂｒたる輝点に基づいてＸＹＺ追随架台４をＸＹ方向に移動させることによってアライメント用対物レンズ２２の光軸を角膜頂点に一致させる。図６を参照しつつ具体的なアライメント動作を説明する。図６に示すモニタ画面２６においてその中心Ｏがアライメント用対物レンズの光軸に対応させられている。したがって、図５（ａ）からも明らかなように、第二アライメントが確立している状態では輝点Ｆが中心Ｏに位置する。第二アライメントが確立されていない状態では二点鎖線で示すごとく輝点Ｆが画面中心Ｏから外れている。これを制御装置４２のフィードバック制御によって輝点Ｆが中心Ｏに移動するようにＸＹＺ追随架台４をＸＹ方向に移動させるのである。
【００３６】
制御装置４２においては、輝点Ｆを中心Ｏに向けて移動させる速度（ＸＹＺ追随架台４の速度）が中心Ｏと輝点Ｆとの離間距離に比例するようにされている。すなわち、ＸＹＺ追随架台４を移動させるときにアライメント用対物レンズ２２の光軸が角膜頂点に近づくに従ってその接近速度が低下するのである。こうすることにより、ＸＹＺ追随架台の目的位置に対するオーバーランや移動のハンチング等が防止され、制御の精度が向上する。
【００３７】
この第二アライメント動作の最中にも第二Ｚ方向位置決め動作が平行して実行される。第二Ｚ方向位置決めも前述の作動位置検出光学系１０を用いて行うが、移動させるのはＸＹＺ移動架台３ではなくてＸＹＺ追随架台４である。すなわち、制御装置４２は上記反射スリット光が作動位置検出センサ２９の上記所定域に至るように、被検眼Ｅの変位に応じてフィードバック制御によりＸＹＺ追随架台４をＺ軸方向に移動させる。ＸＹＺ移動架台３に代えてＸＹＺ追随架台４を移動させる点が第一アライメントと異なる点であり、その他の動作は同一であるため、説明を省略する。なお、前述のとおりアフォーカル光路が形成されているので、ＸＹＺ移動架台３に対してＸＹＺ追随架台４を相対移動させても光学系の作用に影響はない。
【００３８】
本装置１では、まず第一アライメント動作および第一Ｚ方向位置決め動作を行い、これが完了した時点で制御装置４２によって第二アライメント動作および第二Ｚ方向位置決め動作に切り替えられる。第二の動作に切り替えられると、被検眼が固視微動をしていても容易にこれに追随することができる。一方、第一アライメントにおける検出可能な被検眼の変位の範囲は大きく、第二アライメントにおける検出可能な被検眼の変位の範囲は小さい。たとえば、前者は直径１０〜１５ｍｍの範囲であり、後者は約２ｍｍの範囲である。したがって、第二アライメント動作中に被検眼が大きく変位するとこれを検出できなくなる。この場合、すなわち前述の第二アライメント動作中の反射光による輝点Ｆがゲートから消えた場合、制御装置４２が第一アライメント動作に切り替えるようにされている。そして、第一アライメントが確立した時点で再び第一から第二へアライメント動作が切り替えられる。
【００３９】
第二アライメントが確立し、作動位置が検出されると、検査者は観察ボタンを操作して連続観察用ランプ１１を点灯し、合焦操作を行う。合焦操作はフォーカスボタンの操作によって前述の可動スリット３０を移動さることによって行う。すなわち、撮影光学系７の合焦点に対して作動位置をＺ方向に相対的に移動させることによって撮影光学系７の合焦点を角膜の厚さ方向に移動させる。この間、第二アライメントが維持されている。これにより角膜細胞像がモニタ画面に表示され、検査者は被検眼の角膜の厚さ方向の各層の細胞像を観察することができる。検査者は所望の位置、つまり選択した角膜部位で撮影ボタンを操作することによってキセノン管１２を発光してその部位の角膜細胞を撮影することができる。選択された画像が静止画として記録される。
【００４０】
制御装置４２は、撮影ボタンが押されたときに明瞭な画像のみを得るために、いわゆる良像条件か否かを判断し、良像条件下のみでキセノン管１２の発光および静止画像の記録がなされるように構成されている。たとえば、受光素子３４における装置光軸対応位置と第二指標光の反射光の受光位置との変位量が所定値以下であるとき、すなわち、モニタ画面における中心Ｏと輝点Ｆとの離間距離が所定値以下であるときにのみ撮影されるようにするのである。角膜細胞の撮影は主に鏡面反射光を使用するものである。一方、スリット照明光が反射する角膜は球面を呈しているので、被検眼のわずかな変位によっても撮影に使用する反射光の方向は大きく変化する。したがって撮影レンズが反射光を有効に捕捉できる範囲は自ずと狭いものとなる。かかる背景から、上記良像条件の判断は有用である。
【００４１】
本装置１では、第二の動作においても第一の動作におけると同一の対物レンズを使用することになるので、切り替え時のアライメント光軸とＺ方向位置決め光軸との調整は容易である。すなわち、第一および第二のアライメント光学系８、９ともに共通の対物レンズ２２を用いるので対物レンズ１４、１８は共通となる。このように、アライメント光学系の一光軸と作動位置検出光学系の二光軸との関係は第一および第二の動作の切り替えによっては変化しない。また、対物レンズの共有により、以下の理由から対物部がコンパクトになる。本来、第二アライメント光学系の対物レンズはその位置が被検眼から離れるほど大きくする必要がある。反射光の角度を検出するものだからである。これを第一アライメント光学系の対物レンズと共有することにより、被検眼に近づけて配置することができる。したがって、対物部がコンパクトになり、ＸＹＺ追随架台４を小さくすることができる。
【００４２】
前述したように照明光学系６には照明用スリット３６が配設され、撮影光学系７には撮影用スリット３７が配設されている。このような別体のスリット３６、３７に代えて、図７および図８に示すように一枚の回転スリット板４０に照明用スリット４１ａおよび撮影用スリット４１ｂをともに形成したものを用いてもよい。このスリット板４０は、モータ３８によって回転させられ、回転中心から同一半径の円周上に複数個のスリット４１が形成されたものである（図８参照）。本実施形態では、一のスリット（照明用スリット）４１ａを通過した照明光は、被検眼Ｅの前眼部で反射され、スリット板４０の回転中心を挟んで照明用スリット４１ａに対して１８０゜方向に位置する他のスリット（撮影用スリット）４１ｂを透過してＣＣＤカメラ１７に至るように構成されている。
【００４３】
また、スリット板４０の回転によって照明用スリット４１ａが移動するのに伴ってスリット照明光は被検眼Ｅの前眼部上を移動する。そして、前眼部におけるスリット反射光も同様に移動するが、この移動するスリット反射光の移動方向及び移動速度に一致して撮影用スリット４１ｂが移動している。このように同期して移動するスリット４１ａ、４１ｂをそれぞれ照明光と反射光とが所定の方向で通過しうるように、図示しないリレーレンズやミラーを含めた照明光学系６および撮影光学系７の各光学機器の配置がなされる。また、両スリット４１ａ、４１ｂは同一幅に形成されているのが好ましい。
【００４４】
かかる構成により、スリット光によって被検眼Ｅの角膜を走査することになる。したがって、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても広い範囲の角膜細胞を観察、撮影することができる。図８に示すようにスリット板４０にスリット４１を等間隔に形成した範囲を回転中心について点対称に形成しておくことにより、きわめて短時間に上記走査が繰り返される。したがって、角膜細胞を動画として観察することも可能である。このスリットはとくに等間隔に形成しなくてもよく、また、全周にわたって形成する必要もない。しかし、複数個のスリット域を点対称に形成しておくことにより、きわめて狭い範囲を照明するスリット光であっても繰り返し走査することができる。また、スリット板４０の回転方向は一方向のみでもよく、また、所定ストロークで往復回転させてもよい。
【００４５】
以上の結果、角膜表面の薄い表層（約１０ミクロン以下）の表面における反射光と、角膜上皮における反射光を完全に分離し得るほどに狭い幅のスリット照明光を用いることが可能となる。すなわち、スリット板４０上のスリット４１は０．０５〜０．２ミリメートル程度の幅に形成しておき、このスリット４１を通過したスリット照明光をレンズ系によって角膜上で約１０ミクロンの幅のスリット照明光となるように縮小する。この反射光をまた撮影光学系７のレンズ系によって拡大するのである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の角膜細胞撮影装置によれば、固視微動する被検眼に追随して位置合わせ、つまりアライメント状態を維持することにより、角膜の内皮や上皮はもとより、実質部の各層についてもその鮮明な像を観察撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角膜細胞撮影装置の一実施形態を概略的に示す平面図であり、主にその光路を示す図である。
【図２】図１の角膜細胞撮影装置の側面図であり、主にその光路を示す図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）はともに第一アライメント動作の一例を示すモニタ画面の正面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）はともに第二アライメント光学系の作動を説明する側面図である。
【図６】第二アライメント動作の一例を示すモニタ画面の正面図である。
【図７】本発明の角膜細胞撮影装置の他の実施形態を概略的に示す要部平面図である。
【図８】図７の角膜細胞撮影装置における回転スリット板を示す正面図である。
【図９】角膜の断面を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１    角膜細胞撮影装置
２    機枠
３    ＸＹＺ移動架台
４    ＸＹＺ追随架台
５    照明レンズ
６    照明光学系
６ａ  （照明光学系の）光軸
７    撮影光学系
７ａ  （撮影光学系の）光軸
８    第一アライメント光学系
９    第二アライメント光学系
１０    作動位置検出光学系
１０ａ  検出光照射光学系
１０ｂ  検出光検出光学系
１１    連続観察ランプ
１２    キセノン管
１３    リレーレンズ
１４    照明用対物レンズ
１５    ホットミラー
１７    ＣＣＤカメラ
１８    撮影用対物レンズ
１９    ミラー
２０    撮影レンズ
２１    ホットミラー
２２    アライメント用対物レンズ
２３Ｘ  Ｘ軸用光源
２３Ｙ  Ｙ軸用光源
２３Ｘａ  Ｘ軸用光源の像
２３Ｙａ  Ｙ軸用光源の像
２４    受光素子
２５ａ  拡散レンズ
２５ｂ  結像レンズ
２６    モニタ画面
２７Ｘ  Ｘ方向ゲート
２７Ｙ  Ｙ方向ゲート
２８    検出用ランプ
２９    作動位置検出センサ
３０    可動スリット
３１    モータ
３２    エンコーダ
３３    第二アライメント指標光源
３４    受光素子
３５    結像レンズ
３６、４１ａ    照明用スリット
３７、４１ｂ    撮影用スリット
３８    モータ
４０    回転スリット板
４１ａ  照明用スリット
４１ｂ  撮影用スリット
４２    制御装置
４３    顎台
４４    額当て
Ｂｆ  第二アライメント指標光
Ｂｒ  （第二アライメント指標光の）反射光
Ｅ    被検眼
Ｆ    輝点
Ｒ    （被検眼表面の）曲率半径
【図１】
0003779913.tif 000002
【図２】
0003779913.tif 000003
【図３】
0003779913.tif 000004
【図４】
0003779913.tif 000005
【図５】
0003779913.tif 000006
【図６】
0003779913.tif 000007
【図７】
0003779913.tif 000008
【図８】
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【図９】
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