JP6616673B2 - 角膜検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、角膜検査装置に関する。

角膜を検査するための装置としてスペキュラーマイクロスコープが知られている（例えば特許文献１を参照）。スペキュラーマイクロスコープは、角膜内皮の健全性を判断するために用いられる。角膜内皮は非常に薄いシート状の組織であり、六角形の角膜内皮細胞が敷石状に配列された構造を持つ。内皮細胞は再生機能を有せず、一度障害を受けると、その周囲の内皮細胞が面積を拡大して障害部位を補間する。内皮細胞の密度が減少すると角膜にむくみが生じ、角膜の透明性が維持できなくなる。

スペキュラーマイクロスコープは、角膜に対して斜め方向から照明光を投射し、角膜からの反射光を撮像素子で検出することにより角膜内皮細胞を撮影し、取得された撮影画像を解析することにより角膜内皮細胞の大きさや形状を求める。角膜内皮細胞の大きさは、例えば、角膜内皮細胞の密度を求めることにより判定される。密度の算出は、撮影画像に描出された角膜内皮細胞の個数をカウントする処理と、得られた個数と撮影範囲の面積とから密度を統計的に算出する処理とを含む。また、角膜内皮細胞の形状は、例えば、角膜内皮細胞の面積を求めることにより特定される。

角膜内皮細胞の検査を行うための他の形態として、フルフィールド光コヒーレンストモグラフィ（ＦＦ−ＯＣＴ）を用いる方法が知られている（例えば特許文献２を参照）。この方法では、所定のビーム径を有する広帯域光が角膜に投射され、角膜からの戻り光が複数の撮像素子により検出される。それにより、この広帯域光の投射方向に直交する断面が撮影される。更に、参照光路長を変更しつつ断面撮影が繰り返される。それにより、深さ位置が異なる複数の断面の画像が得られる。このようにして得られた３次元画像を解析することで角膜内皮の異常が検出される。

また、ＦＦ−ＯＣＴと異なるタイプのＯＣＴを利用して前眼部（角膜等）を画像化する技術も知られている。例えば、特許文献３には、フーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）を用いた前眼部撮影が開示されている。ＦＤ−ＯＣＴでは、ＦＦ−ＯＣＴのような深さ方向の機構的スキャンが不要であるため、スキャンの高速化が可能であり、眼球運動を伴う生体眼の撮影に好適である。なお、ＦＤ−ＯＣＴには、低コヒーレント光源と分光器とを用いて干渉計測を行うスペクトラルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）と、波長可変光源とバランスドフォトダイオードとを用いて干渉計測を行うスウェプトソースＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）とがある。

特開２０１４−１４０４８３号公報 特開２０１０−２６８９１６号公報 特開２０１２−１８３１５２号公報

スペキュラーマイクロスコープやＦＦ−ＯＣＴを用いた角膜内皮の検査には、一度に撮影が可能な範囲が狭いという問題がある。特許文献１では、複数の撮影により得られた複数の画像を合成してパノラマ画像を作成しているが、撮影部位を変えながら何度も撮影を行う必要があるため、検査時間が長くなってしまう。加えて、ＦＦ−ＯＣＴでは、角膜表面での反射の影響を除去する工夫が必要である。また、ＦＤ−ＯＣＴを角膜内皮の検査に応用することは、これまで行われていなかった。

本発明の目的は、角膜の広範囲の検査を迅速に行うことが可能な角膜検査装置を提供することにある。

実施形態の角膜検査装置は、データ収集部と処理部とを備える。データ収集部は、光偏向器と干渉計と検出器とを含む。光偏向器は、被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能に構成される。干渉計は、被検眼からの測定光の戻り光を参照光と干渉させるよう構成される。検出器は、干渉計により生成された干渉光を検出するよう構成される。これら要素により、データ収集部は、角膜の少なくとも一部を含む被検眼の３次元領域のデータを収集するよう構成される。処理部は、データ収集部により収集されたデータを処理することにより、角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。処理部は、３次元画像形成部と、部分画像特定部と、評価値算出部とを含む。３次元画像形成部は、データ収集部により収集されたデータに基づいて、３次元領域を表す３次元画像を形成する。部分画像特定部は、３次元画像形成部により形成された３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する３次元画像中の部分画像を特定する。評価値算出部は、部分画像特定部により特定された部分画像を解析することにより、角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。評価値算出部は、画像変換部と、算出部とを含む。画像変換部は、部分画像特定部により特定された部分画像を平坦画像に変換する。算出部は、画像変換部により形成された平坦画像を解析することにより評価値を算出する。

実施形態によれば、角膜の広範囲の検査を迅速に行うことが可能である。

実施形態に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の動作の一例を表すフロー図。 実施形態に係る角膜検査装置の動作の一例を説明するための概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の動作の一例を説明するための概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の動作の一例を説明するための概略図。 実施形態に係る角膜検査装置の動作の一例を説明するための概略図。 変形例に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 変形例に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 変形例に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。 変形例に係る角膜検査装置の構成の一例を表す概略図。

本発明の幾つかの実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態の角膜検査装置は、前眼部（角膜）の光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）を実行する機能を備えた眼科装置である。

以下、スウェプトソースＯＣＴと眼底カメラとを組み合わせた角膜検査装置について説明するが、実施形態はこれに限定されない。例えば、ＯＣＴの種別はスウェプトソースＯＣＴには限定されず、スペクトラルドメインＯＣＴであってもよい。具体的には、実施形態に適用可能なＯＣＴの種別は、被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能な光偏向器を備えており、前眼部の３次元領域のデータを収集するための３次元スキャンを実行可能な構成を備えていればよい。また、実施形態の角膜検査装置は、眼底カメラのような被検眼の写真（デジタル写真）を取得する機能を備えていてもいなくてもよい。また、実施形態の角膜検査装置は、眼底カメラに代えて、スリットランプ顕微鏡や前眼部撮影カメラや手術用顕微鏡のように正面方向又は斜め方向から被検眼表面を撮影可能な機能を備えていてよい。

〈構成〉
図１に示す角膜検査装置１は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの写真撮影及びＯＣＴを行う機能に加え、前眼部Ｅａの写真撮影及びＯＣＴを行う機能を備える。角膜検査装置１は、眼底カメラユニット２、ＯＣＴユニット１００及び演算制御ユニット２００を含む。眼底カメラユニット２には、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系が設けられている。ＯＣＴユニット１００には、ＯＣＴを実行するための光学系や機構が設けられている。演算制御ユニット２００はプロセッサを含む。被検者の顔を支持するための顎受けや額当てが、眼底カメラユニット２に対向する位置に設けられている。

本明細書において「プロセッサ」は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、ＳＰＬＤ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。

〈眼底カメラユニット２〉
眼底カメラユニット２には、被検眼Ｅの眼底Ｅｆを撮影するための光学系や機構が設けられている。眼底Ｅｆを撮影して得られる画像（眼底像、眼底写真等と呼ばれる）には、観察画像や撮影画像がある。観察画像は、例えば、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、例えば、可視フラッシュ光を用いて得られるカラー画像若しくはモノクロ画像、又は近赤外フラッシュ光を用いて得られるモノクロ画像である。眼底カメラユニット２は、フルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能であってよい。

眼底カメラユニット２は、照明光学系１０と撮影光学系３０とを含む。照明光学系１０は被検眼Ｅに照明光を照射する。撮影光学系３０は、被検眼Ｅからの照明光の戻り光を検出する。ＯＣＴユニット１００からの測定光は、眼底カメラユニット２内の光路を通じて被検眼Ｅに導かれ、その戻り光は、同じ光路を通じてＯＣＴユニット１００に導かれる。

照明光学系１０の観察光源１１は、例えばハロゲンランプ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。観察光源１１から出力された光（観察照明光）は、曲面状の反射面を有する反射ミラー１２により反射され、集光レンズ１３を経由し、可視カットフィルタ１４を透過して近赤外光となる。更に、観察照明光は、撮影光源１５の近傍にて一旦集束し、ミラー１６により反射され、リレーレンズ１７、１８、絞り１９及びリレーレンズ２０を経由する。そして、観察照明光は、孔開きミラー２１の周辺部（孔部の周囲の領域）にて反射され、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて被検眼Ｅ（特に眼底Ｅｆ）を照明する。

被検眼Ｅからの観察照明光の戻り光は、対物レンズ２２により屈折され、ダイクロイックミラー４６を透過し、孔開きミラー２１の中心領域に形成された孔部を通過し、ダイクロイックミラー５５を透過し、撮影合焦レンズ３１を経由し、ミラー３２により反射される。更に、この戻り光は、ハーフミラー３３Ａを透過し、ダイクロイックミラー３３により反射され、集光レンズ３４によりＣＣＤイメージセンサ３５の受光面に結像される。ＣＣＤイメージセンサ３５は、例えば所定のフレームレートで戻り光を検出する。なお、撮影光学系３０のピントが眼底Ｅｆに合っている場合には眼底Ｅｆの観察画像が得られ、ピントが前眼部に合っている場合には前眼部の観察画像が得られる。

撮影光源１５は、例えば、キセノンランプ又はＬＥＤを含む可視光源である。撮影光源１５から出力された光（撮影照明光）は、観察照明光と同様の経路を通って眼底Ｅｆに照射される。被検眼Ｅからの撮影照明光の戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってダイクロイックミラー３３まで導かれ、ダイクロイックミラー３３を透過し、ミラー３６により反射され、集光レンズ３７によりＣＣＤイメージセンサ３８の受光面に結像される。

対物レンズ２２と被検眼Ｅとの間の光路に前眼部レンズ２３を配置することが可能である。前眼部レンズ２３は、被検眼Ｅの前眼部の撮影（特にＯＣＴ）を行うときに光路に挿入され、被検眼Ｅに投射される光の焦点の位置を前眼部又はその近傍に移動する。前眼部レンズ２３は、眼底カメラユニット２に取り付け可能なアタッチメントとして構成されてもよいし、後述の前眼部レンズ移動機構２３Ａにより光路に対して挿入／退避されるよう構成されてもよい。なお、前眼部レンズ２３を設ける代わりに、眼底Ｅｆの撮影（特にＯＣＴ）を行うときに光路に挿入される眼底レンズを設けてもよい。眼底レンズは、アタッチメントでもよいし、図示しない眼底レンズ移動機構により光路に対して挿入／退避されるよう構成されてもよい。

ＬＣＤ３９は、被検眼Ｅを固視させるための固視標を表示する。ＬＣＤ３９から出力された光束（固視光束）は、その一部がハーフミラー３３Ａにて反射され、ミラー３２に反射され、撮影合焦レンズ３１及びダイクロイックミラー５５を経由し、孔開きミラー２１の孔部を通過する。孔開きミラー２１の孔部を通過した固視光束は、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて眼底Ｅｆに投射される。ＬＣＤ３９の画面における固視標の表示位置を変更することにより被検眼Ｅの固視位置を変更できる。なお、ＬＣＤ３９の代わりに、複数のＬＥＤが２次元的に配列されたマトリクスＬＥＤや、光源と可変絞り（液晶絞り等）との組み合わせなどを、固視光束出力手段として用いることができる。

眼底カメラユニット２にはアライメント光学系５０とフォーカス光学系６０が設けられている。アライメント光学系５０は、被検眼Ｅに対する光学系のアライメントに用いられるアライメント指標を生成する。フォーカス光学系６０は、被検眼Ｅに対するフォーカス調整に用いられるスプリット指標を生成する。

アライメント光学系５０のＬＥＤ５１から出力されたアライメント光は、絞り５２及び５３並びにリレーレンズ５４を経由し、ダイクロイックミラー５５により反射され、孔開きミラー２１の孔部を通過する。孔開きミラー２１の孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により被検眼Ｅに投射される。

アライメント光の角膜反射光は、対物レンズ２２、ダイクロイックミラー４６及び上記孔部を経由し、その一部がダイクロイックミラー５５を透過し、撮影合焦レンズ３１を通過し、ミラー３２により反射され、ハーフミラー３３Ａを透過し、ダイクロイックミラー３３に反射され、集光レンズ３４によりＣＣＤイメージセンサ３５の受光面に投影される。ＣＣＤイメージセンサ３５による受光像（アライメント指標像）に基づき、従来と同様のマニュアルアライメントやオートアライメントを行うことができる。

フォーカス光学系６０は、撮影光学系３０の光路（撮影光路）に沿った撮影合焦レンズ３１の移動に連動して、照明光学系１０の光路（照明光路）に沿って移動される。反射棒６７は、照明光路に対して挿脱可能である。

フォーカス調整を行う際には、反射棒６７の反射面が照明光路に斜設される。ＬＥＤ６１から出力されたフォーカス光は、リレーレンズ６２を通過し、スプリット視標板６３により２つの光束に分離され、二孔絞り６４を通過し、ミラー６５により反射され、集光レンズ６６により反射棒６７の反射面に一旦結像されて反射される。更に、フォーカス光は、リレーレンズ２０を経由し、孔開きミラー２１に反射され、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて眼底Ｅｆに投射される。

フォーカス光の眼底反射光は、アライメント光の角膜反射光と同じ経路を通ってＣＣＤイメージセンサ３５により検出される。ＣＣＤイメージセンサ３５による受光像（スプリット指標像）に基づき、従来と同様のマニュアルアライメントやオートアライメントを行うことができる。

撮影光学系３０は、視度補正レンズ７０及び７１を含む。視度補正レンズ７０及び７１は、孔開きミラー２１とダイクロイックミラー５５との間の撮影光路に選択的に挿入可能である。視度補正レンズ７０は、強度遠視を補正するためのプラス（＋）レンズであり、例えば＋２０Ｄ（ディオプター）の凸レンズである。視度補正レンズ７１は、強度近視を補正するためのマイナス（−）レンズであり、例えば−２０Ｄの凹レンズである。視度補正レンズ７０及び７１は、例えばターレット板に装着されている。ターレット板には、視度補正レンズ７０及び７１のいずれも適用しない場合のための孔部が形成されている。

ダイクロイックミラー４６は、眼底撮影用の光路とＯＣＴ用の光路とを合成する。ダイクロイックミラー４６は、ＯＣＴに用いられる波長帯の光を反射し、眼底撮影用の光を透過させる。ＯＣＴ用の光路には、ＯＣＴユニット１００側から順に、コリメータレンズユニット４０、光路長変更部４１、光スキャナ４２、ＯＣＴ合焦レンズ４３、ミラー４４、及びリレーレンズ４５が設けられている。

光路長変更部４１は、図１に示す矢印の方向に移動可能とされ、ＯＣＴ用の光路の光路長を変更する。この光路長の変更は、被検眼Ｅの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部４１は、例えばコーナーキューブと、これを移動する機構とを含む。

光スキャナ４２は、被検眼Ｅの瞳孔と光学的に共役な位置に配置される。光スキャナ４２は、ＯＣＴ用の光路を通過する測定光ＬＳの進行方向を変更する。それにより、被検眼Ｅが測定光ＬＳでスキャンされる。光スキャナ４２は、ｘｙ平面の任意方向に測定光ＬＳを偏向可能であり、例えば、測定光ＬＳをｘ方向に偏向するガルバノミラーと、ｙ方向に偏向するガルバノミラーとを含む。光スキャナ４２は、被検眼に投射される測定光ＬＳを２次元的に偏向可能な光偏向器（前述）の一例である。前眼部レンズ２３が光路に挿入されると、光スキャナ４２は眼底Ｅｆと光学的に共役な位置となり、前眼部Ｅａ又はその近傍のｘｙ面内を測定光ＬＳでスキャンすることができる。

〈ＯＣＴユニット１００〉
図２に例示するように、ＯＣＴユニット１００には、被検眼ＥのＯＣＴを実行するための光学系が設けられている。この光学系の構成は、従来のスウェプトソースＯＣＴと同様である。すなわち、この光学系は、波長掃引型（波長走査型）光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Ｅからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出する干渉光学系を含む。干渉光学系により得られる検出結果（検出信号）は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、演算制御ユニット２００に送られる。

光源ユニット１０１は、一般的なスウェプトソースＯＣＴと同様に、出射光の波長を高速で変化させる波長掃引型（波長走査型）光源を含む。波長掃引型光源は、例えば、近赤外レーザ光源である。

光源ユニット１０１から出力された光Ｌ０は、光ファイバ１０２により偏波コントローラ１０３に導かれてその偏光状態が調整される。更に、光Ｌ０は、光ファイバ１０４によりファイバカプラ１０５に導かれて測定光ＬＳと参照光ＬＲとに分割される。

参照光ＬＲは、光ファイバ１１０によりコリメータ１１１に導かれて平行光束に変換され、光路長補正部材１１２及び分散補償部材１１３を経由し、コーナーキューブ１１４に導かれる。光路長補正部材１１２は、参照光ＬＲの光路長と測定光ＬＳの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材１１３は、参照光ＬＲと測定光ＬＳとの間の分散特性を合わせるよう作用する。

コーナーキューブ１１４は、入射した参照光ＬＲの進行方向を逆方向に折り返す。コーナーキューブ１１４に対する参照光ＬＲの入射方向と出射方向は互いに平行である。コーナーキューブ１１４は、参照光ＬＲの入射方向に移動可能であり、それにより参照光ＬＲの光路長が変更される。

図１及び図２に示す構成では、測定光ＬＳの光路（測定光路、測定アーム）の長さを変更するための光路長変更部４１と、参照光ＬＲの光路（参照光路、参照アーム）の長さを変更するためのコーナーキューブ１１４の双方が設けられているが、光路長変更部４１とコーナーキューブ１１４のいずれか一方のみが設けられもよい。また、これら以外の光学部材を用いて、測定光路長と参照光路長との差を変更することも可能である。

コーナーキューブ１１４を経由した参照光ＬＲは、分散補償部材１１３及び光路長補正部材１１２を経由し、コリメータ１１６によって平行光束から集束光束に変換され、光ファイバ１１７に入射する。光ファイバ１１７に入射した参照光ＬＲは、偏波コントローラ１１８に導かれてその偏光状態が調整され、光ファイバ１１９によりアッテネータ１２０に導かれて光量が調整され、光ファイバ１２１によりファイバカプラ１２２に導かれる。

一方、ファイバカプラ１０５により生成された測定光ＬＳは、光ファイバ１２７により導かれてコリメータレンズユニット４０により平行光束に変換され、光路長変更部４１、光スキャナ４２、ＯＣＴ合焦レンズ４３、ミラー４４及びリレーレンズ４５を経由し、ダイクロイックミラー４６により反射され、対物レンズ２２（及び前眼部レンズ２３）により屈折されて被検眼Ｅに入射する。測定光ＬＳは、被検眼Ｅの様々な深さ位置において散乱・反射される。被検眼Ｅからの測定光ＬＳの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ１０５に導かれ、光ファイバ１２８を経由してファイバカプラ１２２に到達する。

ファイバカプラ１２２は、光ファイバ１２８を介して入射された測定光ＬＳと、光ファイバ１２１を介して入射された参照光ＬＲとを合成して（干渉させて）干渉光を生成する。ファイバカプラ１２２は、所定の分岐比（例えば１：１）で干渉光を分岐することにより、一対の干渉光ＬＣを生成する。一対の干渉光ＬＣは、それぞれ光ファイバ１２３及び１２４を通じて検出器１２５に導かれる。

検出器１２５は、例えばバランスドフォトダイオード（Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。バランスドフォトダイオードは、一対の干渉光ＬＣをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを有し、これらによる検出結果の差分を出力する。検出器１２５は、その検出結果（検出信号）をＤＡＱ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）１３０に送る。

ＤＡＱ１３０には、光源ユニット１０１からクロックＫＣが供給される。クロックＫＣは、光源ユニット１０１において、波長掃引型光源により所定の波長範囲内で掃引される各波長の出力タイミングに同期して生成される。光源ユニット１０１は、例えば、各出力波長の光Ｌ０を分岐することにより得られた２つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックＫＣを生成する。ＤＡＱ１３０は、検出器１２５から入力される検出信号をクロックＫＣに基づきサンプリングする。ＤＡＱ１３０は、検出器１２５からの検出信号のサンプリング結果を演算制御ユニット２００に送る。

〈演算制御ユニット２００〉
演算制御ユニット２００は、眼底カメラユニット２、表示装置３及びＯＣＴユニット１００の各部を制御する。また、演算制御ユニット２００は、各種の演算処理を実行する。例えば、演算制御ユニット２００は、一連の波長走査毎に（Ａライン毎に）、検出器１２５により得られた検出結果に基づくスペクトル分布にフーリエ変換等の信号処理を施すことにより、各Ａラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算制御ユニット２００は、各Ａラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。そのための演算処理は、従来のスウェプトソースＯＣＴと同様である。

演算制御ユニット２００は、例えば、プロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ、通信インターフェイスなどを含む。ハードディスクドライブ等の記憶装置には各種コンピュータプログラムが格納されている。演算制御ユニット２００は、操作デバイス、入力デバイス、表示デバイスなどを含んでよい。

〈制御系〉
角膜検査装置１の制御系の構成例を図３に示す。

〈制御部２１０〉
制御部２１０は、角膜検査装置１の各部を制御する。制御部２１０はプロセッサを含む。制御部２１０には、主制御部２１１と記憶部２１２とが設けられている。

〈主制御部２１１〉
主制御部２１１は各種の制御を行う。例えば、主制御部２１１は、撮影合焦レンズ３１、ＣＣＤ（イメージセンサ）３５及び３８、ＬＣＤ３９、光路長変更部４１、光スキャナ４２、ＯＣＴ合焦レンズ４３、フォーカス光学系６０、反射棒６７、光源ユニット１０１、参照駆動部１１４Ａ、検出器１２５、ＤＡＱ１３０などを制御する。参照駆動部１１４Ａは、参照光路に設けられたコーナーキューブ１１４を移動させる。それにより、参照光路の長さが変更される。

眼底カメラユニット２には前眼部レンズ移動機構２３Ａが設けられている。前眼部レンズ移動機構２３Ａは、対物レンズ２２と被検眼Ｅとの間の光路に前眼部レンズ２３を挿入し、かつ、前眼部レンズ２３を光路から退避する。前眼部レンズ移動機構２３Ａは、例えば、主制御部２１１による制御を受けて駆動力を発生するパルスモータと、発生された駆動力を前眼部レンズ２３に伝達する機構とを備える。

角膜検査装置１は図示しない光学系移動機構を備えてよい。光学系移動機構は、例えば眼底カメラユニット２（又は、それに格納された光学系の少なくとも一部）を３次元的に移動する。光学系移動機構は、ＯＣＴユニット１００（又は、それに格納された光学系の少なくとも一部）を３次元的に移動可能であってもよい。

〈記憶部２１２〉
記憶部２１２は各種のデータを記憶する。記憶部２１２に記憶されるデータとしては、例えば、ＯＣＴ画像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者ＩＤや氏名などの被検者情報や、左眼／右眼の識別情報や、電子カルテ情報などを含む。

〈画像形成部２２０〉
画像形成部２２０は、ＤＡＱ１３０から入力された検出信号のサンプリング結果に基づいて、眼底Ｅｆ又は前眼部Ｅａの断面像の画像データを形成する。この処理には、従来のスウェプトソースＯＣＴと同様に、ノイズ除去（ノイズ低減）、フィルタ処理、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの信号処理が含まれる。画像形成部２２０により形成される画像データは、スキャンラインに沿って配列された複数のＡライン（ｚ方向のライン）における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データ（一群のＡスキャン像データ）を含むデータセットである。

画像形成部２２０は、例えば、プロセッサ及び専用回路基板の少なくともいずれかを含む。なお、本明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。また、被検眼Ｅの部位とそれを表す画像とを同一視することがある。

〈データ処理部２３０〉
データ処理部２３０は、画像形成部２２０により形成された画像に対して画像処理や解析処理を施す。例えば、データ処理部２３０は、画像の輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。また、データ処理部２３０は、眼底カメラユニット２により得られた画像（眼底像、前眼部像等）に対して画像処理や解析処理を施す。データ処理部２３０は、例えば、プロセッサ及び専用回路基板の少なくともいずれかを含む。データ処理部２３０は、３次元（３Ｄ）画像形成部２３１と、部分画像特定部２３２と、評価値算出部２３３とを備える。

〈３次元画像形成部２３１〉
被検眼Ｅの３次元スキャン（ラスタースキャン等）が行われた場合、画像形成部２２０は、各走査線に対応する２次元断面像（Ｂスキャン像）を形成する。３次元画像形成部２３１は、これら２次元断面像に基づいて３次元画像を形成する。３次元画像とは、３次元座標系により画素の位置が定義された画像データを意味する。３次元画像の例として、スタックデータやボリュームデータがある。

スタックデータは、複数の走査線に対応する複数の断面像を、これら走査線の位置関係に基づいて３次元的に配列させることで得られる画像データである。すなわち、スタックデータは、元々個別の２次元座標系により定義されていた複数の断面像を単一の３次元座標系により表現する（つまり１つの３次元空間に埋め込む）ことにより得られる画像データである。

スタックデータに含まれる複数の断面像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行してボクセルを形成することによりボリュームデータ（ボクセルデータ）が形成される。ボリュームデータにレンダリング処理（ボリュームレンダリングやＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：最大値投影）など）を施すことにより擬似的な３次元画像（レンダリング画像）が形成される。ボリュームデータにおける任意の断面に配置された画素群から２次元断面像を形成することができる。この画像処理は多断面再構成（Ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ、ＭＰＲ）と呼ばれる。

〈部分画像特定部２３２〉
３次元画像形成部２３１により前眼部Ｅａの３次元画像が形成された場合、部分画像特定部２３２は、この３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する３次元画像中の部分画像（角膜内皮画像）を特定する。この処理の幾つかの例を以下に説明する。

部分画像特定部２３２は、前眼部Ｅａの３次元画像を複数の部分画像に分割する処理を行う。このような処理の例としてセグメンテーションがある。セグメンテーションにおいて、部分画像特定部２３２は、前眼部Ｅａの３次元画像を、少なくとも、角膜内皮画像とそれ以外の部分画像とに分割する。換言すると、本例のセグメンテーションは、角膜内皮画像と他の部分画像との境界を特定する処理である。この処理は、従来と同様に、前眼部Ｅａの３次元画像の画素値の変化に基づいて実行される。例えば、各Ａラインに配置された画素群の値のうち特徴的な値を特定し、特定された値を有する画素を角膜内皮画像（又はその境界）の画素として選択するようにセグメンテーションが実行される。

セグメンテーションにおいて、部分画像特定部２３２は、角膜内皮画像と他の部分画像との境界の近似曲線を求めるようにしてよい。この近似曲線は、任意の手法で求めることができ、その一例として、線形近似曲線、対数近似曲線、多項式近似曲線、累乗近似曲線、指数近似曲線、移動平均近似曲線などがある。

なお、前眼部Ｅａの３次元画像を解析して角膜内皮画像を特定する代わりに、３次元スキャンの複数の走査線に対応する複数の２次元断面像のそれぞれにおける角膜内皮画像を特定し、それらに基づいて３次元画像（スタックデータ、ボリュームデータ等）を形成するようにしてもよい。すなわち、複数の２次元断面像から３次元画像を形成した後に３次元画像中の角膜内皮画像を特定してもよいし、複数の２次元断面像のそれぞれにおける角膜内皮画像を特定した後にこれら２次元断面像から３次元画像を形成してもよい。これら処理の双方が本発明に含まれるものと解する。

部分画像特定部２３２により特定される部分画像は角膜内皮画像に限定されない。例えば、角膜全体、角膜の境界面（角膜表面、角膜裏面）、角膜上皮又はその境界面、ボーマン膜又はその境界面、角膜実質又はその境界面、デュア層又はその境界面、デスメ膜又はその境界面、水晶体又はその境界面、虹彩又はその境界面などに相当する部分画像を特定することが可能である。

セグメンテーションの代わりに、又はそれとともに利用可能な処理の例を説明する。角膜内皮細胞は、角膜の最深部に位置する単層の細胞であり、敷石状に配列されている。角膜内皮細胞の形状は、一般に五角形〜七角形、多くが六角形である。角膜内皮細胞は、通常、２０μｍ程度の径を有し、３００〜３５０μｍ^２程度の面積を有する。

本例では、ＭＰＲ等により形成された水平断面像が用いられる。水平断面像は、ｚ方向に直交する断面（ｘｙ断面）を表す画像である。水平断面像は、データ処理部２３０（例えば部分画像特定部２３２）によって３次元画像から形成される。部分画像特定部２３２は、まず、水平断面像を構成する画素の画素値に基づいて、この水平断面像に描写された細胞の画像領域（細胞領域）を抽出する。一般に、ＯＣＴを適用して取得された画像においては、細胞の境界領域が高い輝度を有し、細胞の内部領域が低い輝度を有する。これは、細胞の境界領域での散乱が内部領域での散乱よりも大きいことに起因する。部分画像特定部２３２は、このような特性に基づく閾値処理を行うことにより細胞の境界領域に相当する画像領域を特定し、それにより細胞領域を抽出する。なお、細胞領域を抽出する処理は、これに限定されるものではなく、画像中の所定の画像領域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。例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。

続いて、部分画像特定部２３２は、上記の処理で抽出された細胞領域を解析して、細胞領域の形態（サイズや形状）を表す細胞情報を生成する。細胞領域のサイズ（径、周長、面積等）は、画像の計測倍率を参照して算出される。また、細胞領域の形状は、上記処理において特定された細胞の境界領域に相当する画像領域を構成する画素の配列に基づいて特定することが可能である。また、細胞の形状（ｘｙ断面における形状など）は、例えば、細胞の境界領域に相当する画像領域を細線化してワイヤモデルを作成し、このワイヤモデルに基づいて求めることができる。なお、このようなワイヤモデルは、一般に、複数の細胞の境界領域を含んでいる。単一の細胞の境界領域は、内部にワイヤモデルの一部を含まないループ状の画像領域を探索することで特定可能である。また、形状の決定は、例えば、ループ状の画像領域上の各位置における微分係数を演算して行うこともできるし、パターンマッチングなどを用いて行うこともできる。

水平断面像に角膜内皮が描出されているか判断する処理は、例えば、特定された各細胞領域の形状が略六角形であるか判断し（例えば六角形状のテンプレート画像との画像相関処理による）、略六角形の細胞領域が所定比率以上存在する場合、この水平断面像は角膜内皮の画像（角膜内皮を含む画像）であると判断する。このような処理により角膜内皮領画像を特定することが可能である。

また、特定された細胞領域のサイズの統計値（平均値等）を求め、この平均値が所定範囲（上記サイズを基に予め設定される）内であるか判断することにより、角膜内皮画像を特定することが可能である。また、特定された複数の細胞領域が角膜内皮の特徴的な配列（敷石状の配列）であるかをパターンマッチング等によって判断することにより、角膜内皮画像を特定することが可能である。

部分画像特定部２３２は、３次元画像から形成された深さ位置が異なる複数の水平断面像のそれぞれに対して上記の処理を実行することで、各水平断面像が角膜内皮画像であるか（角膜内皮画像を含むか）判断する。角膜内皮画像であると判定された水平断面像の群が、３次元画像により描出された角膜内皮画像の全体に相当する。

角膜内皮画像（又は他の部位）の特定において、他の特徴部位の部分画像を参照することが可能である。例えば、角膜内皮画像の境界の一つ（水晶体側の境界面）が角膜裏面に相当することを利用することができる。具体例として、まず、角膜裏面に相当する画像（角膜裏面画像）を特定する。この処理は、角膜と前房（房水）との境界を特定するものである。そして、特定された角膜裏面から角膜表面方向に向かって画素値の変化を解析することにより、角膜内皮画像の角膜表面側の境界を特定することができる。

〈評価値算出部２３３〉
評価値算出部２３３は、部分画像特定部２３２により特定された角膜内皮画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。評価値は、スペキュラーマイクロスコープにより取得可能なパラメータを含んでよい。そのようなパラメータとして、角膜内皮細胞の大きさや形状がある。角膜内皮細胞の大きさは、例えば、角膜内皮細胞の密度を求めることにより得られる。密度の算出は、撮影画像に描出された角膜内皮細胞の個数をカウントする処理と、得られた個数と撮影範囲の面積とから密度を統計的に算出する処理とを含む。また、角膜内皮細胞の形状は、例えば、角膜内皮細胞の面積を求めることにより特定される。スペキュラーマイクロスコープにより取得可能なパラメータを取得する場合、評価値算出部２３３は、従来と同様の画像処理及び演算処理を実行する。

評価値は、スペキュラーマイクロスコープにより取得可能なパラメータと異なるパラメータを含んでもよい。例えば、角膜内皮画像の体積、表面積、重量（推定値）、３次元形状などを評価値として算出することができる。

以上のような評価値を算出するために、本実施形態の評価値算出部２３３は、画像変換部２３３１と算出部２３３２とを備える。

〈画像変換部２３３１〉
角膜表面及び角膜裏面は曲面状であり、角膜内皮も同様である。３次元ＯＣＴスキャンでは角膜を含む直方体状の３次元領域のデータが収集され、それに基づき形成される３次元画像も直方体状の定義域を持つ。更に、このような直方体状の３次元画像中の角膜内皮画像は、曲面状の２次元部分画像、又は曲面状の表面及び裏面を有する３次元部分画像である。

画像変換部２３３１は、このような湾曲形状の角膜内皮画像を平面状の画像（平坦画像）に変換する。例えば、画像変換部２３３１は、湾曲形状の角膜内皮画像を変形することによって平坦画像を形成する。或いは、画像変換部２３３１は、湾曲形状の角膜内皮画像を所定の平面（例えばｘｙ平面）に投影することにより平坦画像を形成する。なお、形成される平坦画像の数は任意である。

角膜内皮画像が３次元画像中の３次元部分画像である場合、平坦画像は、例えば、この３次元部分画像中の任意の断面（曲面状の断面）を変形又は投影することにより形成される。この断面は、例えば、角膜内皮画像の境界面（表面及び裏面の少なくとも一方）、角膜内皮画像の表面と裏面との間の任意の面（例えば表面と裏面の中間に位置する面）であってよい。この断面の指定は、画像変換部２３３１又はユーザにより実行される。画像変換部２３３１は、３次元画像の１以上の断面のそれぞれについて平坦画像を形成することができる。

角膜内皮画像が３次元画像中の３次元部分画像である場合、画像変換部２３３１は、この角膜内皮画像の少なくとも一部の画素値を所定方向に積算して２次元画像（プロジェクション画像、シャドウグラム）を形成する処理を行うことができる。積算方向がｚ方向である場合、形成された２次元画像が平坦画像として用いられる。ｚ方向と異なる方向（例えば角膜曲率半径方向）に積算処理を行う場合、形成された２次元画像を変形又は投影することにより平坦画像を形成することができる。

〈算出部２３３２〉
算出部２３３２は、画像変換部２３３１により形成された平坦画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。評価値は少なくとも１つの種別を含む。スペキュラーマイクロスコープと同種の評価値が算出される場合、算出部２３３２は、スペキュラーマイクロスコープに搭載されているものと同様の画像処理プログラムや演算プログラムに基づき処理を実行する。

スペキュラーマイクロスコープと異なる種別の評価値が算出される場合、算出部２３３２は、その評価値に応じて事前に設けられた画像処理プログラムや演算プログラムに基づき処理を実行する。なお、画像データに基づいて体積や表面積や重量を算出する処理は、従来の画像解析と同様であってよい。なお、重量を算出する場合には、角膜内皮や角膜内皮細胞の単位体積当たりの重さの値（標準値、統計値等）が参照される。

〈ユーザインターフェイス２４０〉
ユーザインターフェイス２４０は表示部２４１と操作部２４２とを含む。表示部２４１は表示装置３を含む。操作部２４２は各種の操作デバイスや入力デバイスを含む。ユーザインターフェイス２４０は、例えばタッチパネルのような表示機能と操作機能とが一体となったデバイスを含んでいてもよい。ユーザインターフェイス２４０の少なくとも一部を含まない実施形態を構築することも可能である。例えば、表示デバイスは、角膜検査装置に接続された外部装置であってよい。

〈動作態様〉
角膜検査装置１の動作について説明する。動作の一例を図４に示す。

（Ｓ１：前眼部の３次元ＯＣＴスキャンを行う）
まず、被検眼Ｅの前眼部ＥａのＯＣＴが行われる。このとき、前眼部レンズ２３が測定光路に配置される。本例では、角膜を含む３次元領域がスキャンされてデータが収集される。この３次元スキャンは、複数の直線的な走査線が互いに平行に配列されたラスタースキャンであるとする。各走査線は例えばｘ方向に延びる線分形状であり、複数の走査線はｙ方向に等間隔で配列される。

（Ｓ２：複数のＢスキャン像を形成する）
画像形成部２２０は、ステップＳ１で収集されたデータに基づいて、複数の走査線に対応する複数のＢスキャン像を形成する。本例のＢスキャン像は、例えば、ｘｚ断面を表す２次元断面像である。

（Ｓ３：３次元画像を形成する）
３次元画像形成部２３１は、ステップＳ２で形成された複数のＢスキャン像に基づいて３次元画像（スタックデータ、ボリュームデータ等）を形成する。

（Ｓ４：角膜内皮画像を特定する）
部分領域特定部２３２は、ステップＳ３で形成された３次元画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮に相当する角膜内皮画像を特定する。

（Ｓ５：平坦画像を形成する）
画像変換部２３３１は、ステップＳ４で特定された角膜内皮画像を平坦化する。それにより、角膜内皮を表す平坦画像が形成される。

（Ｓ６：評価値を算出する）
算出部２３３２は、ステップＳ５で形成された平坦画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。算出される評価値の種別は事前に設定される。

（Ｓ７：平坦画像と評価値とを表示する）
主制御部２１１は、ステップＳ５で形成された平坦画像と、ステップＳ６で算出された評価値とを表示部２４１に表示させる。

〈具体例〉
図４のフロー図にしたがって実行された動作により得られるデータや画像の例を図５Ａ〜図５Ｄを参照して説明する。

図５Ａは、ステップＳ３において３次元画像形成部２３１により形成される３次元画像の例を示す。３次元画像Ｖには、被検眼Ｅの角膜に相当する画像領域である角膜画像Ｇ_Ｃが含まれている。

ステップＳ４では、部分画像特定部２３２が、３次元画像Ｖを解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮に相当する角膜内皮画像を特定する。角膜内皮画像は、角膜画像Ｇ_Ｃの＋ｚ側に位置する。図５Ｂに示す角膜内皮画像Ｇ_Ｅは、部分画像特定部２３２により特定される部分領域の例である。

ステップＳ５では、画像変換部２３３１が、角膜内皮画像Ｇ_Ｅを変換することにより、ｘｙ平面にて定義される平坦画像を形成する。図５Ｃはこのような画像変換の例を示す。それにより、被検眼Ｅの角膜内皮を表す平坦画像Ｇ_Ｆが形成される。

平坦画像Ｇ_Ｆには、図５Ｄに示すように、敷石状に配列された複数の角膜内皮細胞が描出されている。このような平坦画像Ｇ_Ｆを解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値が算出される（ステップＳ６）。

ステップＳ７において、主制御部２１１は、ステップＳ５で形成された平坦画像Ｇ_Ｆと、ステップＳ６で算出された評価値とを表示部２４１に表示させる。このとき、平坦画像Ｇ_Ｆに加工を施すことができる。例えば、従来のスペキュラーマイクロスコープと同様に、平坦画像Ｇ_Ｆに描出されている角膜内皮細胞それぞれの輪郭を強調して表示することが可能である。この輪郭強調表示は、例えば、角膜内皮細胞の輪郭を表す画像であってよい。この場合、主制御部２１１は、この輪郭画像を平坦画像Ｇ_Ｆの上に重ねて表示させることができる。

〈変形例〉
上記実施形態の幾つかの変形例を説明する。特に言及しないかぎり、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一又は類似の機能を備える要素には同じ符号を用いる。

（第１変形例）
図６は、第１変形例に係る角膜検査装置の一部を示す。図６に示すデータ処理部２３０Ａは、上記実施形態のデータ処理部２３０（図３参照）の代わりに適用される。つまり、本変形例の角膜検査装置は、図１及び図２に示す構成と、図３に示されたデータ処理部２３０以外の構成と、図６に示すデータ処理部２３０Ａとを備える。

データ処理部２３０Ａは、上記実施形態と同様に、３次元画像形成部２３１と部分画像特定部２３２と評価値算出部２３３とを備える。本変形例の評価値算出部２３３は、上記実施形態と同様に、画像変換部２３３１と算出部２３３２とを備えてよく、或いは、他の構成を備えてもよい。

本変形例の部分画像特定部２３２は、上記実施形態と同様に、３次元画像形成部２３１により形成された３次元画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮に相当する角膜内皮画像（３次元画像の部分画像）を特定する。更に、部分画像特定部２３２は、３次元画像形成部２３１により形成された３次元画像を解析することにより、この３次元画像において被検眼Ｅの角膜の表面に相当する角膜表面画像及び裏面に相当する角膜裏面画像の少なくとも一方を特定する。角膜表面画像及び角膜裏面画像はともに３次元画像の部分画像である。角膜表面画像の特定及び角膜裏面画像の特定は、それぞれ、角膜内皮画像の特定と同様の画像処理により実行されてよい。

データ処理部２３０Ａには形状情報生成部２３４が更に設けられている。形状情報生成部２３４は、部分画像特定部２３２により特定された角膜表面画像及び角膜裏面画像の少なくとも一方の形状情報を生成する。形状情報は、例えば、被検眼Ｅの角膜の曲率及び曲率半径の少なくとも一方を含んでよい。また、形状情報は、角膜の複数の位置における曲率及び曲率半径の少なくとも一方を含んでよい。曲率や曲率半径は、例えば、Ｂスキャン像又は３次元画像における任意の測定点及びその近傍領域の形状から算出される。この近傍領域は、例えば、測定点を中心とし、かつ、所定の半径を有する領域とされる。形状情報を算出するために、角膜曲率画像や角膜裏面画像に対してスムージング等の画像処理を施してよい。

このような本変形例によれば、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値と、角膜表面及び角膜裏面の少なくとも一方の形状情報とが得られる。

（第２変形例）
図７は、第２変形例に係る角膜検査装置の一部を示す。図７に示すデータ処理部２３０Ｂは、上記実施形態のデータ処理部２３０（図３参照）の代わりに適用される。データ処理部２３０Ｂは、上記実施形態と同様に、３次元画像形成部２３１と部分画像特定部２３２と評価値算出部２３３とを備える。

本変形例では、被検眼Ｅの角膜に加えて水晶体の表面（角膜側の面）の少なくとも一部を含む３次元領域に対してＯＣＴスキャンが実行される。本変形例の部分画像特定部２３２は、上記実施形態と同様に、３次元画像形成部２３１により形成された３次元画像を解析することにより、被検眼Ｅの角膜内皮に相当する角膜内皮画像（３次元画像の部分画像）を特定する。更に、部分画像特定部２３２は、３次元画像形成部２３１により形成された３次元画像を解析することにより、この３次元画像において角膜の裏面に相当する角膜裏面画像と、水晶体の表面に相当する水晶体表面画像とを特定する。角膜裏面画像の特定及び水晶体表面画像の特定は、それぞれ、角膜内皮画像の特定と同様の画像処理により実行されてよい。

データ処理部２３０Ｂには距離算出部２３５が更に設けられている。距離算出部２３５は、部分画像特定部２３２により特定された角膜裏面画像と水晶体表面画像との間の距離を算出する。距離の算出は、例えば、角膜裏面画像における任意の画素と水晶体表面画像における任意の画素とを結ぶ線分（測定線分）上に位置する画素の個数をカウントする処理と、それにより得られた画素の個数と既定の単位距離とを乗算する処理とを含む。測定線分は、例えば、ｚ方向に平行に設定される。また、測定線分は、角膜裏面の中心（頂点）に位置する画素、及び、水晶体表面の中心（頂点）に位置する画素の少なくとも一方を通過するように設定されてよい。

このような本変形例によれば、被検眼Ｅの角膜内皮の状態を表す評価値と、角膜と水晶体との間の距離（前房深度）とが得られる。

（第３変形例）
図８は、第３変形例に係る角膜検査装置の一部を示す。本変形例の角膜検査装置には補償光学（ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ）が適用されている。補償光学とは、測定対象や媒体の影響による波面収差を検出し、それをキャンセルするような収差を測定光に与える収差補正技術である。眼科では、角膜や水晶体の表面の歪みや屈折率分布の不均一性などにより収差が発生する。このような収差要因には個人差があるため、個別に補正を行う必要がある。

補償光学は、一般に、波面収差を検出する波面センサと、波面を変形する波面変形器と、波面センサにより検出された波面収差をキャンセルするように波面変形器を制御するプロセッサとによって実現される。補償光学が適用された角膜検査装置の例を以下に説明する。

図８に示す光学系は、図１に示す光学系の測定アームの一部（コリメータレンズユニット４０、光路長変更部４１、光スキャナ４２、ＯＣＴ合焦レンズ４３、ミラー４４、及びリレーレンズ４５、ダイクロイックミラー４６）の代わりに適用される。上記実施形態の測定アームとの相違は、ビームスプリッタ４７及び波面センサ４８が追加されている点と、ミラー４４が形状可変ミラー４９に置換されている点である。また、図９に示すように、本変形例の制御部２１０は波面制御部２１３を備える。

ビームスプリッタ４７は、測定光路から分岐する光路を形成する。より具体的には、ビームスプリッタ４７は、被検眼Ｅからの測定光ＬＳの戻り光の一部を測定光路から分岐させる。ビームスプリッタ４７は、例えば、任意の分割比を有するハーフミラーである。ビームスプリッタ４７により測定光路から分岐された光路には波面センサ４８が設けられている。

波面センサ４８は、被検眼Ｅからの測定光の戻り光ＬＳの波面収差を検出する。波面センサ４８としては、例えば、シャックハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）センサが用いられる。シャックハルトマンセンサは、マトリクス状に配列されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイからその焦点距離だけ離れた位置に配置されたエリアセンサ（２次元撮像素子）とを含み、マクロレンズアレイによりエリアセンサに投影された複数のスポットの変位によって収差量を検出するよう構成されている。なお、波面センサ４８はシャックハルトマンセンサには限定されず、例えば曲率センサやピラミッドセンサを用いることができる。波面センサ４８からの検出信号は波面制御部２１３に入力される。

形状可変ミラー４９は、光反射面の形状を変化できるよう構成された光学デバイスである。形状可変ミラー４９は、光スキャナ４２と光学的に共役な位置に配置されている。形状可変ミラー４９としては、例えば、フェースシート可変形ミラーが用いられる。フェースシート可変形ミラーは、フレキシブルなシート型ミラーと、その背面側に設けられた複数のアクチュエータとを含む。アクチュエータは、例えば、圧電素子や、静電力又は磁力で動作するアクチュエータである。複数のアクチュエータを個別に制御することで、シート型ミラーが局所的に凹状、凸状に変形される。なお、形状可変ミラー４９はフェースシート可変形ミラーには限定されず、例えばバイモルフ型可変形ミラーやＭＥＭＳ可変形ミラーなどを用いることができる。形状可変ミラー４９は波面制御部２１３によって制御される。

波面制御部２１３は、波面センサ４８からの検出信号（つまり測定光ＬＳの戻り光の波面収差）に基づいて、形状可変ミラー４９の光反射面の形状を変化させる。この制御は、例えば従来の補償光学と同様に、波面センサ４８からの検出信号に基づいて、戻り光の波面収差をキャンセルするための形状可変ミラー４９の制御量（例えば各アクチュエータの動作量）を算出する処理と、この制御量に基づいて形状可変ミラー４９（例えば各アクチュエータ）を制御する処理とを含む。

なお、本変形例では、被検眼Ｅに向かう測定光ＬＳの光路（往路）と、被検眼Ｅからの測定光ＬＳの戻り光の光路（復路）とが共通であるため、被検眼Ｅに向かう測定光ＬＳとその戻り光の双方が形状可変ミラー４９を経由している。これに対し、往路と復路とが異なる干渉光学系が適用される場合、形状可変ミラーは往路及び復路の少なくとも一方に設けられていればよい。一般に、測定光及びその戻り光の少なくとも一方の波面を形状可変ミラーで変形するように光学系を構成することが可能である。

〈作用・効果〉
実施形態に係る角膜検査装置及びその変形例について、その作用及び効果を説明する。

角膜検査装置は、データ収集部と処理部とを含む。データ収集部は、光偏向器と干渉計と検出器とを含む。光偏向器は、被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能である。上記実施形態の光スキャナ４２はその一例である。干渉計は、被検眼からの測定光の戻り光を参照光と干渉させる。上記実施形態では、光源ユニット１０１からの光を測定光ＬＳと参照光ＬＲに分割する光学素子（ファイバカプラ１０５）、測定アーム及び参照アームが干渉計の例を構成している。検出器は、干渉計により生成された干渉光を検出する。上記実施形態の検出器１２５（及びＤＡＱ１３０）はその一例である。このような要素を用いて、データ収集部は、角膜の少なくとも一部を含む被検眼の３次元領域のデータを収集する。処理部は、データ収集部により収集されたデータを処理することにより、角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。上記実施形態の画像形成部２２０及びデータ処理部２３０の組み合わせはその一例である。

処理部は、３次元画像形成部と部分画像特定部と評価値算出部とを含んでよい。３次元画像形成部は、データ収集部により収集されたデータに基づいて、被検眼の３次元領域を表す３次元画像を形成する。上記実施形態の３次元画像形成部２３１はその一例である。部分画像特定部は、３次元画像形成部により形成された３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する３次元画像中の部分画像を特定する。上記実施形態の部分画像特定部２３２はその一例である。評価値算出部は、部分画像特定部により特定された部分画像を解析することにより、角膜内皮の状態を表す評価値を算出する。上記実施形態の評価値算出部２３３はその一例である。

評価値算出部は、画像変換部と算出部とを含んでよい。画像変換部は、部分画像特定部により特定された部分画像を平坦画像に変換する。上記実施形態の画像変換部２３３１はその一例である。算出部は、画像変換部により形成された平坦画像を解析することにより評価値の算出を行う。上記実施形態の算出部２３３２はその一例である。

以上のような構成を備える角膜検査装置によれば、ＳＤ−ＯＣＴやＳＳ−ＯＣＴを用いた３次元スキャンにより収集されたデータに基づき角膜内皮の状態を評価できる。ＳＤ‐ＯＣＴやＳＳ−ＯＣＴにより一度にスキャンできる範囲は、スペキュラーマイクロスコープによる単一撮影範囲や、ＦＦ−ＯＣＴによるスキャン範囲よりも十分に広い。したがって、スペキュラーマイクロスコープやＦＦ−ＯＣＴを用いる場合と比較し、より広範囲の検査を迅速に行うことが可能である。

角膜検査装置は、各種の表示制御を行う表示制御部を備えてよい。表示制御部は、例えば、画像変換部により形成された平坦画像を表示手段に表示させる。また、表示制御部は、評価値算出部により算出された評価値を表示手段に表示させる。上記実施形態の主制御部２１１は表示制御部の一例である。また、表示手段は、角膜検査装置に設けられてもよいし（例えば表示部２４１）、角膜検査装置の外部に設けられた表示デバイスでもよい。

このような構成によれば、角膜内皮を表す画像（平坦画像）やその状態を表す評価値を提示することができる。なお、平坦画像や評価値の出力態様は表示出力には限定されない。例えば、平坦画像や評価値を外部のコンピュータや記憶装置に送信したり、記録媒体に記録したり、印刷媒体に印刷したりすることが可能である。

角膜検査装置は、角膜内皮の評価に加え、角膜の形状の検査を行うよう構成されてよい。その場合、部分画像特定部は、３次元画像形成部により形成された３次元画像を解析することにより、この３次元画像において角膜の表面に相当する角膜表面画像及び裏面に相当する角膜裏面画像の少なくとも一方を特定する。角膜検査装置は、角膜表面画像及び角膜裏面画像の少なくとも一方の形状情報を生成する形状情報生成部を備える。上記第１変形例の形状情報生成部２３４はその一例である。

角膜検査装置は、角膜内皮の評価に加え、前房深度の測定を行うよう構成されてよい。その場合、部分画像特定部は、３次元画像形成部により形成された３次元画像を解析することにより、この３次元画像において角膜の裏面に相当する角膜裏面画像と水晶体の表面に相当する水晶体表面画像とを特定する。角膜検査装置は、角膜裏面画像と水晶体表面画像との間の距離を算出する距離算出部を備える。上記第２変形例の距離算出部２３５はその一例である。

なお、測定可能な眼内距離は前房深度に限定されない。例えば、角膜厚、水晶体厚、眼軸長などを測定するよう構成できる。また、測定可能なパラメータは１次元的スケール（距離）に限定されず、２次元的スケール（面積、角度等）や、３次元的スケール（体積、立体角等）であってもよい。

角膜検査装置は、補償光学機能を備えてよい。その場合、波面収差検出部と波面変形部がデータ収集部に設けられる。波面収差検出部は、被検眼からの測定光の戻り光の波面収差を検出する。上記実施形態の波面センサ４８はその一例である。波面変形部は、波面収差検出部により検出された波面収差に基づいて、測定光及びその戻り光の少なくとも一方の波面を変形する。上記実施形態の形状可変ミラー４９及び波面制御部２１３の組み合わせはその一例である。補償光学を適用することで収集されるデータの質を向上させること（ひいては、３次元画像や部分画像や平坦画像の画質を向上させること）ができるので、角膜内皮の評価の精度や確度が向上される。

以上に説明した実施形態は本発明の一例に過ぎない。本発明を実施しようとする者は、本発明の要旨の範囲内における変形（省略、置換、付加等）を任意に施すことが可能である。

１ 角膜検査装置
４２ 光スキャナ
１００ ＯＣＴユニット
１２５ 検出器
１３０ ＤＡＱ
２２０ 画像形成部
２３０ データ処理部

Claims (4)

1. 被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能な光偏向器と、前記被検眼からの前記測定光の戻り光を参照光と干渉させる干渉計と、前記干渉計により生成された干渉光を検出する検出器とを含み、角膜の少なくとも一部を含む前記被検眼の３次元領域のデータを収集するデータ収集部と、
   前記データ収集部により収集された前記データを処理することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する処理部と
   を備え、
   前記処理部は、
   前記データ収集部により収集された前記データに基づいて、前記３次元領域を表す３次元画像を形成する３次元画像形成部と、
   前記３次元画像形成部により形成された前記３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する前記３次元画像中の部分画像を特定する部分画像特定部と、
   前記部分画像特定部により特定された前記部分画像を解析することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する評価値算出部と
   を含み、
   前記評価値算出部は、
   前記部分画像特定部により特定された前記部分画像を平坦画像に変換する画像変換部と、
   前記画像変換部により形成された前記平坦画像を解析することにより前記評価値を算出する算出部と
   を含む
   ことを特徴とする角膜検査装置。
2. 前記画像変換部により形成された前記平坦画像と前記評価値算出部により算出された前記評価値とを表示手段に表示させる表示制御部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の角膜検査装置。
3. 被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能な光偏向器と、前記被検眼からの前記測定光の戻り光を参照光と干渉させる干渉計と、前記干渉計により生成された干渉光を検出する検出器とを含み、角膜の少なくとも一部を含む前記被検眼の３次元領域のデータを収集するデータ収集部と、
   前記データ収集部により収集された前記データを処理することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する処理部と
   を備え、
   前記処理部は、
   前記データ収集部により収集された前記データに基づいて、前記３次元領域を表す３次元画像を形成する３次元画像形成部と、
   前記３次元画像形成部により形成された前記３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する前記３次元画像中の部分画像を特定する部分画像特定部と、
   前記部分画像特定部により特定された前記部分画像を解析することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する評価値算出部と
   を含み、
   前記部分画像特定部は、前記３次元画像形成部により形成された前記３次元画像を解析することにより、前記３次元画像において前記角膜の表面に相当する角膜表面画像及び裏面に相当する角膜裏面画像の少なくとも一方を特定し、
   前記部分画像特定部により特定された前記角膜表面画像及び前記角膜裏面画像の少なくとも一方の形状情報を生成する形状情報生成部を備える
   ことを特徴とする角膜検査装置。
4. 被検眼に投射される測定光を２次元的に偏向可能な光偏向器と、前記被検眼からの前記測定光の戻り光を参照光と干渉させる干渉計と、前記干渉計により生成された干渉光を検出する検出器とを含み、角膜の少なくとも一部を含む前記被検眼の３次元領域のデータを収集するデータ収集部と、
   前記データ収集部により収集された前記データを処理することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する処理部と
   を備え、
   前記処理部は、
   前記データ収集部により収集された前記データに基づいて、前記３次元領域を表す３次元画像を形成する３次元画像形成部と、
   前記３次元画像形成部により形成された前記３次元画像を解析することにより、角膜内皮に相当する前記３次元画像中の部分画像を特定する部分画像特定部と、
   前記部分画像特定部により特定された前記部分画像を解析することにより、前記角膜内皮の状態を表す評価値を算出する評価値算出部と
   を含み、
   前記部分画像特定部は、前記３次元画像形成部により形成された前記３次元画像を解析することにより、前記３次元画像において前記角膜の裏面に相当する角膜裏面画像と水晶体の表面に相当する水晶体表面画像とを特定し、
   前記部分画像特定部により特定された前記角膜裏面画像と前記水晶体表面画像との間の距離を算出する距離算出部を備える
   ことを特徴とする角膜検査装置。