JP6643603B2

JP6643603B2 - 眼科装置

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Publication number: JP6643603B2
Application number: JP2015181364A
Authority: JP
Inventors: 片岡　永; 永片岡
Original assignee: Tomey Corp
Current assignee: Tomey Corp
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: JP2017055866A

Description

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。

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。

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できる角膜撮影装置が知られている。特許文献１には、上記角膜撮影装置の一例として、被検眼の角膜に向けて斜めからスリット光を照射する照明光学系と、前記角膜の角膜内皮細胞からの反射光を受光して角膜内皮細胞を撮影する撮影光学系と、前記被検眼に固視をさせるための固視標光を前記被検眼に向けて投影する固視標光投影光学系とを備えた構成が開示されている。

特許第２５８０４６４号公報

しかしながら、従来の角膜撮影装置にあっては、角膜内皮画像の観察中において、画面に表示されている部位に対して、以前撮影した角膜内皮画像との位置関係を把握することができなかった。そのため、同一の被検者における同一位置の角膜内皮細胞の経時変化を追尾することが困難であった。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検眼の角膜内皮画像の観察において、過去に撮影されたデータを用いて、観察画面中にリアルタイム処理により情報を提示可能である角膜撮影装置を提供することである。

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射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、撮影した角膜内皮画像を被検者情報と共に保存する画像保存手段と、角膜内皮細胞輪郭を抽出する抽出手段と、同一被検者を観察する際に該保存手段により保存された過去の画像データを特定して参照する参照手段と、観察中において観察画像と過去の画像データとの間で任意の注視領域の相関を取り、２つの画像の一致する領域を特定する領域特定手段と、該領域特定手段により特定された領域を観察画像上にリアルタイムで表示する表示手段を備えたことを特徴とする。

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、前記領域特定手段が、前記保存された過去の画像中の特徴的なパターンを参照マーカとして抽出および／または指定し、それを保存する参照マーカ保存手段と、前記参照マーカを用いて保存画像と観察画像のマッチングを計算する計算手段を有することを特徴とする。

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、前記領域特定手段により特定された、前記保存された過去の画像と観察画像の一致領域に対して、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭を用いて、特定される細胞領域を順次比較することにより変化度合いの大きさを判断する変化度合い判定手段を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３にかかる角膜撮影装置において、前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、観察中又は撮影された画像上に重畳して彩色表示を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３にかかる角膜撮影装置において、前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、前記変化度合いが規定以下の場合に、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭を観察中の画像上に重畳表示することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３にかかる角膜撮影装置において、前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、前記変化度合いが規定以下の場合に、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭領域を用いて、観察中の画像上に前記保存された過去の画像の細胞密度をリアルタイムで重畳表示することを特徴とする。

上記のように、本発明にかかる角膜撮影装置は、被検眼の角膜内皮画像の観察において、過去に撮影された領域を特定し、過去の画像取得位置と同一の位置の画像を取得することができるようになるため、経時変化を追尾することが可能となる。

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。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。角膜撮影装置の撮影手順を示すフローチャート。表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。角膜各層における反射光束を説明するための説明図。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。装置光学系の移動速度の変化を示す説明図。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。画像の取捨選択方法を説明するための説明図。角膜各層の構造を説明するための説明図。観察画面上に過去に撮影した領域を表示した例を示す説明図。

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。

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。

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。

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と通して、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。

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。

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よい。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よい。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験者の負担を軽減することが出来る。

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を通過し、変倍レンズ５８によって平行光束とされ、合焦レンズ６０を介した後に、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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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に対して前後上下左右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。

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できるようにされている。

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。

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。

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。

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。

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、あたかも光源８２，３０が連続して点灯しているように認識される。

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。

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。

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。

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。

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：Ｄ_２（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：Ｄ_２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：Ｄ_２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：Ｄ_２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：Ｄ_２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。

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：ｌ_１〜ｌ_５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：ｌ_１〜ｌ_５上の各画素の輝度値を検出する。そして、水平線：ｌ_１〜ｌ_５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：ｌ_１〜ｌ_５においてカウントされた画素数の平均値、或いは、水平線：ｌ_１〜ｌ_５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。

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。

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：ｌ_１〜ｌ_５上の各画素の輝度値を取得する。

そして、図１０および（式１）に示すように、取得された水平線：ｌ_１〜ｌ_５の各ラインの画素（Ｘ _１〜Ｘ _ｎ）に対して、水平線：ｌ_１〜ｌ_５毎にそれぞれ、（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。

そして、（式１）に基づいて各水平線：ｌ_１〜ｌ_５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：ｌ_１〜ｌ_５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。

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：ｌ_１〜ｌ_５）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。

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。

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よいし、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よい。

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よいし、それらを適宜に組み合わせて用いるなどしてもよい。

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）。

次に、このような撮影手順によって撮像された角膜内皮細胞画像について、同じ被検者の異なる時間に取得した２つの角膜内皮細胞画像間の位置関係を把握する方法について説明する。

過去に角膜内皮細胞画像撮影が行われ、角膜内皮細胞画像及び被験者情報が共に保存された被験者に対して、再度撮影を行う場合を想定する。

まず、角膜内皮観察中において、過去に撮影された角膜内皮細胞と同じ部位を特定する。その方法として、角膜内皮が映っているＭ×Ｎピクセルの任意の領域を設定しマッチング点を見つける方法がある。また、任意の領域ではなく、過去の撮影において特徴領域をマーカとして設定することにより、マーカを含む領域においてマッチング点を見つけてもよい。特徴領域としては、例えば、細胞の大きさ、形、あるいは細胞群内に点在するグッタータなど、明らかに周囲とは異なる形状、輝度分布を持つものが用いられる。

そして、一致部位の特定結果に基づいて、過去において観察され解析された結果の内容を観察画像上にリアルタイムで表示する。

具体的には、図１２（ａ）に示すように、観察画面２００上に、特定された領域を枠２０１で表すことにより、過去に撮影した領域が現在の画面上において認識されていることを表示できる。また、任意の領域を用いずに特徴領域を用いて一致部位を特定した場合は、図１２（ｂ）に示すように、その特定部位の細胞輪郭２０２のみを強調表示してもよいし、その細胞を彩色表示してもよい。

また、特定された注視領域から過去の撮影された領域枠全体を、現在表示されている観察画面上に枠２０３をもって表示させてもよい。

さらに、特定した重畳部位に対して、過去に撮影され解析された角膜内皮細胞輪郭を用いて過去に撮影された画像と観察中の画像との比較を行い、角膜内皮細胞輪郭の変化の度合いを判定する。そして、変化度合いの判定結果を用いて、過去に撮影し解析された情報を観察画像上に表示することもできる。

例えば、過去に撮影した画像と観察中画像において、細胞輪郭領域のマッチングが高い場合、すなわち変化度合いが小さい場合、観察画像上に図１２（ｄ）に示すように参考細胞輪郭線２０４を表示させてもよい。前回の撮影から数年しか経過していない場合には、角膜内皮細胞に大きな変化がないことが一般的であるため、この表示方法が有効となる。

またこのとき、過去に撮影した画像の細胞輪郭を用いて表示画面上の過去の撮影領域と一致する重畳領域枠と合わせてその枠内の細胞密度を計算することにより、図１２（ｅ）のように観察画面上に細胞密度２０５を表示させてもよい。これにより、おおよその細胞密度を観察画面上でリアルタイムに確認することができる。

また、図１２（ｆ）に示すように、角膜内皮細胞輪郭を抽出する解析方法ではなく、細胞の内部を１個ずつ指定する解析方法においては、所定の重畳領域において、細胞画像のグレイレベルの相関度合いに応じて、過去に撮影され解析された細胞内点データを異なる色分けで表示させてもよい。図１２（ｆ）の例では、２色で色分けされている。

以上に説明したとおり、本実施によれば、過去に角膜内皮画像を撮影済みの被験者に対して、再度角膜内皮画像を撮影する場合において、過去に撮影された画像を用いて、過去の画像取得位置と同一の位置の画像を取得することができるようになるため、経時変化を追尾することが可能となる。

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、本発明は限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

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

Claims

スリット光束を被検眼に対して斜めから照射する照射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、
撮影した角膜内皮画像を被検者情報と共に保存する画像保存手段と、
角膜内皮細胞輪郭を抽出する細胞輪郭抽出手段と、
同一被検者を観察する際に該保存手段により保存された過去の画像データを特定して参照する参照手段と、
観察中において観察画像と過去の画像データとの間で任意の注視領域の相関を取り、２つの画像の一致する領域を特定する領域特定手段と、
該領域特定手段により特定された領域を観察画像上にリアルタイムで表示する表示手段とを備えたことを特徴とする角膜撮影装置。
前記領域特定手段は、前記保存された過去の画像中の特徴的なパターンを参照マーカとして抽出および／または指定し、それを保存する参照マーカ保存手段と、
該参照マーカを用いて保存画像と観察画像のマッチングを計算する計算手段とを有することを特徴とする、請求項１に記載の角膜撮影装置。
前記領域特定手段により特定された、前記保存された過去の画像と観察画像の一致領域に対して、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭を用いて、特定される細胞領域を順次比較することにより変化度合いの大きさを判断する変化度合い判定手段を有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。
前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、観察中又は撮影された画像上に重畳して階調表現を用いて彩色表示を行うことを特徴とする請求項３に記載の角膜撮影装置。
前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、前記変化度合いが規定以下の場合に、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭を観察中の画像上に重畳表示することを特徴とする請求項３に記載の角膜撮影装置。
前記変化度合い判定手段による判定結果に基づいて、前記変化度合いが規定以下の場合に、前記保存された過去の画像の角膜内皮細胞輪郭領域を用いて、観察中の画像上に前記保存された過去の画像の細胞密度をリアルタイムで重畳表示することを特徴とする請求項３に記載の角膜撮影装置。