角膜内皮細胞撮影装置
【課題】 メモリに記憶された撮像画像から解析に適した良質な撮像画像を選出できる。
【解決手段】 照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、を備える。
【解決手段】 照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者眼の角膜内皮の細胞像を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照明光源からの照明光を角膜に向けて斜めから照射し、その角膜からの反射光束を撮像素子により受光して非接触にて角膜内皮の細胞像を得る装置が知られている。このような装置として、取得された撮像画像を評価する手法として、メモリに記憶された各撮像画像の合焦度合の高いものを選択的に抽出する装置（特許文献１参照）が知られている。また、撮像画像の水平方向に延びる一条乃至は複数条のライン（例えば、５つの水平線）上の画素情報に基づいて画像を評価する装置（特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１３３３５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１３７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置の場合、メモリに記憶された各撮像画像から如何に良質の撮像画像を抽出するかについては、具体的には記載されていない。また、特許文献２の装置は、メモリに記憶される前の撮像画像を評価する構成であり、如何にメモリに記憶する無駄な撮像画像を減らすかという視点の下で、画像評価が行われる。
【０００５】
すなわち、解析に適した良好な撮像画像を選出できる装置が望まれる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、メモリに記憶された撮像画像から解析に適した良質な撮像画像を選出できる内皮細胞撮影装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１）
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
（２）
前記評価値算出手段の算出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段を備える請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
（３）
前記評価値算出手段は、撮像画像において、水平方向、垂直方向のどちらか一方の方向における各位置での他方の方向における輝度分布のエッジの数を検出し、前記各位置でのエッジの数の総和を前記評価値として算出することを特徴とする請求項２の角膜内皮細胞撮影装置。
（４）
前記画像選出手段は、前記評価値算出手段の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示する（２）〜（３）のいずれかの角膜内皮細胞撮影装置。
（５）
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記制御手段による撮像画像の取得中において、被検者眼の角膜内皮に対する前記装置本体のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
各撮像画像を取得する毎に検出される前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
（６）
前記画像選出手段は、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示することを特徴とする（５）の角膜内皮細胞撮影装置。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。
【００１０】
装置１００は、いわゆる据え置き型の装置であって、基台１と、基台１に取り付けられた顔支持ユニット２と、図示なき摺動機構により基台１上で移動可能に設けられた移動台３と、移動台３に対して移動可能に設けられ、後述する撮影系及び光学系を収納する撮影部（装置本体）４と、を備える。
【００１１】
撮影部４は、移動台３に設けられたＸＹＺ駆動部６により、被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。移動台３は、ジョイスティック５の操作により、基台１上をＸＺ方向に移動される。また、検者が回転ノブ５ａを回転操作することにより、撮影部４はＸＹＺ駆動部６のＹ駆動によりＹ方向に移動される。ジョイスティック５の頂部には、スタートスイッチ５ｂが設けられている。表示モニタ９５は、撮影部４の検者側に設けられている。なお、本実施形態では、図示なき摺動機構又はＸＹＺ駆動部６により撮影部４が眼Ｅに対して相対的に移動される。
【００１２】
図２は、撮影部４に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。図３は第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。光学系の全体構成は、照明光源１２からの照明光を角膜Ｅｃに向けて斜めから照射する照明光学系１０と、内皮細胞を含む角膜Ｅｃからの反射光を第１撮像素子４４により受光することにより内皮細胞画像を取得する撮像光学系３０と、正面から角膜Ｅｃ中心部に向けてアライメント指標を投影する正面投影光学系５０と、斜めから角膜Ｅｃに向けて無限遠のアライメント指標を投影する第１投影光学系６０ａ，６０ｂと、複数の斜め方向から角膜Ｅｃ周辺部に向けて有限遠のアライメント指標をそれぞれ投影する第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ（図３参照）、眼Ｅに対して内部から固視標を投影する内部固視光学系７０と、前眼部像を正面から観察する前眼部観察光学系８０と、眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向におけるアライメント状態を検出するためのＺアライメント検出光学系８５と、を有する。以下に、個々の具体的構成について説明する。
【００１３】
照明光学系１０は、内皮撮影用の可視光を発する照明光源（例えば、可視ＬＥＤ、フラッシュランプ）１２、集光レンズ１４、スリット板１６、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー１８、投光レンズ２０、を有する。照明光源１２から発せられた光は、集光レンズ１４を介してスリット板１６を照明する。そして、スリット板１６を通過したスリット光は、ダイクロイックミラー１８を介して投光レンズ２０によって収束され、角膜に照射される。ここで、スリット板１６と角膜Ｅｃは、対物レンズ２０に関して略共役な位置に配置されている。
【００１４】
撮像光学系３０は、光軸Ｌ１に関して照明光学系１０と左右対称であり、対物レンズ３２、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー３４、マスク３５、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２、内皮細胞像を取得するための専用の第１の二次元撮像素子（例えば、二次元ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、等）４４を有する。マスク３５は、対物レンズ３２に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。第１結像レンズ３６、及び第２結像レンズ４２は、内皮像を撮像素子４４上に結像させる結像光学系を形成する。撮像素子４４は、撮像光学系３０のレンズ系に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。
【００１５】
照明光学系１０による角膜反射光は、光軸Ｌ３方向（斜め方向）に向かい、対物レンズ３２によって収束された後、ダイクロイックミラー３４によって反射され、マスク３５にて一旦結像され、内皮細胞像を取得する際にノイズとなる光が遮光される。そして、マスク３５を通過した光は、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２を介して二次元撮像素子４４に結像される。これにより、高倍率の角膜内皮細胞像が取得される。なお、撮像素子４４の出力は、制御部９０に接続され、取得された細胞像は、メモリ９２に記憶される。また、細胞像はモニタ９５に表示される。
【００１６】
正面投影光学系５０は、赤外光源５１、投光レンズ５３、ハーフミラー５５、を有し、ＸＹアライメント検出用の赤外光を観察光軸Ｌ１方向から角膜Ｅｃに投影する。光源５１から発せられた赤外光は、投光レンズ５３により平行光束に変換された後、ハーフミラー５５により反射され、角膜Ｅｃの中心部に投影され、指標ｉ１０が形成される（図４参照）。
【００１７】
第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１に対して所定の角度でそれぞれ傾斜して配置されている。第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、赤外光源６１ａ、６１ｂと、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂと、をそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して無限遠の指標を投影する（図２参照）。なお、第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１を通る水平方向と略同一経線上に配置されている（図３参照）。
【００１８】
光源６１ａ、６１ｂから出射された光は、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂによりそれぞれコリメートされた後、角膜Ｅｃに投影され、指標ｉ２０、ｉ３０が形成される（図４参照）。
【００１９】
第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、光軸Ｌ１に対しそれぞれ傾斜して配置されている。第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、赤外光源６６ａ〜６６ｄをそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して有限遠の指標を投影する。なお、第２投影光学系６５ａ、６５ｂは、光軸Ｌ１に対して上方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１に対して下方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ａ、６５ｂと、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１を挟んで上下対称な関係で配置されている。
【００２０】
ここで、光源６６ａ、６６ｂからの光は角膜Ｅｃの上部に向けて斜め上方向から照射され、光源６６ａ、６６ｂの虚像である指標ｉ４０、ｉ５０が形成される。また、光源６６ｃ、６６ｄからの光は角膜Ｅｃの下部に向けて斜め下方向から照射され、光源６６ｃ、６６ｄの虚像である指標ｉ６０、ｉ７０が形成される（図４参照）。
【００２１】
上記のような指標投影光学系によれば、指標ｉ１０は、眼Ｅの角膜頂点に形成される（図４参照）。また、第１投影光学系６０ａ、６０ｂによる指標ｉ２０、ｉ３０は、指標ｉ１０と同じ水平位置において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。さらに、第２投影光学系６５ａ、６５ｂによる指標ｉ４０、ｉ５０は、指標ｉ１０より上方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。第２投影光学系６５ｃ、６５ｄによる指標ｉ６０、ｉ７０は、指標ｉ１０より下方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。
【００２２】
内部固視光学系７０は、可視光源（固視灯）７１、投光レンズ７３、可視反射・赤外透過のダイクロイックミラー７４、を有し、眼Ｅを正面方向に固視させるための光を眼Ｅに投影する。光源７１から発せられた可視光は、投光レンズ７３により平行光束に変換された後、ダイクロイックミラー７５により反射され、眼Ｅの眼底に投影される。また、図示無き外部固視光学系が前述の第１投影光学系及び第２投影光学系の近傍に配置される。
【００２３】
図２に戻る。前眼部観察光学系８０は、対物レンズ８２、前眼部正面像を取得するための二次元撮像素子８４、を有し、第１の撮像素子４４とは異なる第２の撮像素子８４を有し、前眼部像及びアライメント指標を第２撮像素子８４により撮像する。二次元撮像素子８４としては、例えば、２次元ＣＣＤイメージセンサ（Charge coupled device image sensor）、二次元ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）が用いられる。
【００２４】
図示なき前眼部照明光源により照明された前眼部は、ダイクロイックミラー７５、ハーフミラー５５、対物レンズ８２を介して二次元撮像素子８４に撮像される。また、同様に、正面投影光学系５０、第１投影光学系６０ａ，６０ｂと、第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ、による角膜反射像は二次元撮像素子８４に受光される。
【００２５】
撮像素子８４の出力は制御部９０に接続され、図４に示すように、モニタ９５には、撮像素子８４によって撮像された前眼部像が表示される。なお、モニタ９５上に電子的に表示されるレチクルＬＴは、ＸＹアライメントの基準を示している。なお、観察光学系８０は、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態（アライメントのずれ方向／偏位量）を検出するための検出光学系を兼用する。
【００２６】
Ｚアライメント検出光学系８５は、角膜Ｅｃに向けて斜め方向から検出用光束を投光する投光光学系８５ａと、投光光学系８５ａによる角膜反射光束を受光する受光光学系８５ｂと、を有する。そして、投光光学系８５ａの光軸Ｌ２と受光光学系８５ｂの光軸Ｌ３は、観察光軸Ｌ１に関して左右対称な位置に配置される。
【００２７】
投光光学系８５ａは、例えば、赤外光を発する照明光源８６、集光レンズ８７、ピンホール板８８、レンズ２０からなる。ここで、ピンホール板８８と角膜Ｅｃは、レンズ２０に関して略共役な位置に配置される。受光光学系８５ｂは、例えば、レンズ３２、一次元受光素子（ラインセンサ）８９からなる。ここで、一次元受光素子８９と角膜Ｅｃは、レンズ３２に関して略共役な位置に配置される。
【００２８】
光源８６から出射された赤外光は、集光レンズ８７を介してピンホール板８８を照明する。そして、ピンホール板８８の開口を通過した光は、レンズ２０を介して角膜Ｅｃに投光される。そして、その角膜反射光は、レンズ３２、ダイクロイックミラー３４を介して受光素子８９にて受光される。
【００２９】
受光素子８９の出力は制御部９０に接続され、眼Ｅに対するＺアライメント検出に利用される。ここで、受光素子８９上に受光されるアライメント光束は、Ｚ方向における撮影部４と眼Ｅとの位置関係によって受光位置が変化される。例えば、制御部９０は、受光素子８９からの検出信号において角膜反射光の位置を検出し、Ｚ方向のアライメント状態を検出する。なお、受光素子８９を用いたアライメント検出は、眼Ｅに対する精密なアライメントのために利用される。
【００３０】
制御部９０は、装置全体の制御を行う。そして、制御部９０には、回転ノブ５ａ、スタートスイッチ５ｂ、ＸＹＺ駆動部６、二次元撮像素子４４、８４、各光源、記憶手段としてのメモリ９２、モニタ９５、が接続されている。
【００３１】
例えば、制御部９０は、モニタ９５の表示を制御する。また、制御部９０は、アライメント指標の受光結果に基づいてＸＹＺ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出する。そして、制御部９０は、その検出結果に基づいて撮影部４の移動を指令する信号を出力する。また、制御部９０は、受光素子８９の受光結果に基づいて眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向のアライメント状態を検出する。
【００３２】
以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。装置１００では、ＸＹＺアライメントを行った後、撮像部４を前進させながら内皮細胞を連続的に複数枚撮影する。以下、各動作について詳細に説明する。
＜ＸＹＺアライメント＞
図４Ａ，Ｂは角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、図４Ａはアライメントずれがある場合の表示例であり、図４Ｂはアライメントが適正な状態における表示例である。
この場合、光源７１が点灯され、眼Ｅの固視方向が正面に誘導される。まず、検者は、被検者に固視標を注視させる。また、モニタ９５に表示された前眼部像を観察しながら、眼Ｅに対する撮影部４のアライメントを行う。
【００３３】
上記のようにしてラフなアライメント（指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０がモニタ９５に表示されるまでの検者による手動のアライメント）が行われると、図４Ａに示すように、拡散光による角膜指標像が撮像素子６４の受光面に検出される。制御部９０は、画像の左上の座標位置から、画面の右下に向かって輝点を探索する。そして、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０が検出されるようになると、制御部９０は、検出された輝点の位置を検出する。
【００３４】
そして、制御部９０は、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０からなる矩形の中心位置を略角膜頂点として検出し、ＸＹ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれ方向／偏位量を検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲（例えば、指標ｉ１０が検出される範囲）に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、広範囲での自動アライメントが可能となる。
【００３５】
以上のようにして撮影部４が移動され、指標ｉ１０が検出されると、制御部９０は、上記指標ｉ４０〜ｉ７０によるアライメントを終了し、指標ｉ１０を用いたアライメントを行う。ここで、制御部９０は、指標ｉ１０と、指標ｉ４０〜ｉ７０とをその位置関係から判別する。
【００３６】
そして、制御部９０は、指標ｉ１０の座標位置を略角膜頂点として検出し、ＸＹ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれ方向／偏位量を検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲内に入る（例えば、指標ｉ１０がレチクルＬＴ内に位置する）ように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。
【００３７】
また、上記のようにして指標ｉ１０が検出されるようになると、同様に、無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０が検出される。そこで、制御部９０は、前述のように検出される無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０の間隔と有限遠の指標ｉ６０、ｉ７０の間隔とを比較することによりＺ方向のアライメントずれ方向／偏位量を求める（第１のアライメント検出）。そして、制御部９０は、Ｚ方向の眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれが所定のアライメント許容範囲（例えば、無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０の中心輝点と有限遠の指標ｉ６０、ｉ７０の中心輝点との差がプラスマイナス１ピクセル内（寸法として±０．１ｍｍ程度））に入るように撮影部４をＺ方向に移動させる（第１自動アライメント）。
【００３８】
この場合、制御部９０は、測定部３が作動距離方向にずれた場合に、前述の無限遠指標ｉ２０、ｉ３０の間隔がほとんど変化しないのに対して、有限遠の指標像ｉ６０、ｉ７０の像間隔が変化するという特性を利用して、Ｚ方向のアライメントずれを求める（詳しくは、特開平６−４６９９９号参照）。なお、指標像ｉ６０、ｉ７０の代わりに、指標像ｉ４０、ｉ５０が利用されてもよい。また、光軸Ｌ１からの指標の距離（指標高さ）に基づいてＺアライメントが検出されてもよい。
【００３９】
そして、制御部９０は、第１のＺアライメント検出においてアライメント状態が適正と判定されると、第１自動アライメントの作動を停止し、検出光学系８５を用いた第２のＺアライメント検出及びその検出結果に基づく第２の自動アライメントを作動させる。
【００４０】
制御部９０は、光源８６を点灯させアライメント光束を角膜Ｅｃに投光する（光源８６を予め点灯させていてもよい）と共に、その角膜反射光束を受光素子８９にて検出する。そして、制御部９０は、受光素子８９からの受光結果に基づいて駆動部６の駆動を制御し、撮影部４をＺ方向に移動させる。
【００４１】
例えば、制御部９０は、受光素子８９から出力される受光信号に基づいて角膜上皮からの反射光束に対応するピークＰを検出し、受光素子８９上における上皮ピークの位置Ｐｚを検出する（図５参照）。そして、制御部９０は、上皮からの反射光束による受光信号のピークが受光素子８９上の所定位置（例えば、中心位置）にくるように駆動部６を駆動させる。
【００４２】
前述したアライメント動作によって、ＸＹＺ方向のアライメント状態がアライメント完了の条件を満たしたら、制御部９０は、ＸＹＺ方向のアライメントが合致したと判定し、トリガ信号を発する。
【００４３】
＜内皮細胞の撮影＞
制御部９０は、トリガ信号が発せられると、照明光源１２を連続的に点灯させ、可視照明光による角膜内皮細胞像を二次元撮像素子４４にて取得する。このとき、制御部９０は、上皮反射光が検出され、内皮反射光が検出されない程度の光量にて光源１２を発光させるのが好ましい。その後、制御部９０は、光源１２を点灯させると共に、駆動部６の駆動を制御して、撮影部４を眼Ｅに向かって前進させていく。この撮影部４のＺ方向への移動中において、制御部９０は、ＸＹ方向における自動アライメントの作動（撮像素子８４を用いた追尾制御）を継続する。
制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像を検出し、検出結果に基づいて光源１２及び駆動部６を制御する。図６は撮像素子４４からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。図６において、中央の白い矩形領域は、撮像素子４４より前方に配置されたマスク３５の開口部に対応し、左右の黒いハッチングは、マスク３５の遮光部に対応する。
【００４４】
例えば、制御部９０は、角膜画像の受光状態を検出するため、角膜の厚み方向（図６のＺ方向）に対して直交方向に延びる第１検出領域Ｌｃ１と、第２検出領域Ｌｃ２を設定する。第１検出領域Ｌｃ１は上皮反射光の受光状態を検出するために設定され、第２検出領域Ｌｃ２は内皮反射光の受光状態を検出するために設定されている。制御部９０は、第１検出領域Ｌｃ１内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ１を算出する。また、第２検出領域Ｌｃ２内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ２を算出する。
【００４５】
図７Ａ〜Ｃは、撮撮部４が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、図８Ａ，Ｂは、撮影部４が前進されるときの合計値ＳＬＣ１とＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。図８Ａは合計値ＳＬＣ１、図８Ｂは合計値ＳＬＣ２に対応する。
【００４６】
図７Ａは、ＸＹＺ方向のアライメントが完了されたときの図である。このとき、第１領域Ｌｃ１上に上皮反射光Ｅｐが受光された状態となる。このため、第１の合計値ＳＬＣ１は、上皮反射に対応する高い値が算出される（図８Ａ参照）。
【００４７】
そして、撮影部４が前進されると、上皮反射光Ｅｐは、図７Ａ〜Ｃの紙面の右方向へと移動される。そして、上皮反射光Ｅｐが検出領域Ｌｃ１を過ぎると、合計値ＳＬＣ１が大きく減少する（図７Ｂ、図８Ａの傾斜Ａ参照）。そして、制御部９０は、所定の閾値Ｓ１より合計値ＳＬＣ１が下回ったとき、撮像素子４４からの出力画像において内皮画像が現出される程度まで光源１２の光量を増加させる。これにより、内皮反射光Ｅｎが撮像素子４４によって検出可能となる。
【００４８】
光源１２の光量増加後、制御部９０は、撮影部４の前進動作を継続させ、撮像素子４４から連続的に出力される画像を随時メモリ９２に記憶させていく。二次元撮像素子４４は、そのフレームレートに合わせて撮像信号を随時制御部９０に出力する。これにより、内皮の撮像画像が１〜２秒間に複数（例えば、３０〜４０枚程度）取得される。そして、制御部９０は、出力画像の内、ある条件（例えば、内皮細胞像が適正に取得されている）を満たす画像を静止画としてメモリ９２に記憶させる。これにより、内皮細胞像が撮影される。この場合、制御部９０は、予め設定された所定枚数をメモリ９２に記憶するようにしてもよい。そして、制御部９０は、メモリ９２に記憶された撮影画像をモニタ９５に出力する。
【００４９】
撮影部４が前進されると、内皮反射光Ｅｎは、画像中の右方向へと移動される（図７Ａ〜Ｃ参照）。そして、内皮反射光Ｅｎが第２検出領域Ｌｃ２に達すると、合計値ＳＬＣ２が上昇する（図８Ｂの傾斜Ｂ参照）。そして、第２検出領域Ｌｃ２上で内皮反射光Ｅｎが受光されている間は、高い値が位置される。さらに、撮影部４が前進され、内皮反射光Ｅｎが検出領域Ｌｃ２を過ぎると、合計値ＳＬＣ２は、大きく減少する（図７Ｃ、図８Ｂの傾斜Ｃ参照）。制御部９０は、所定の閾値Ｓ２より合計値が下回ったとき、光源１２を減光（消灯を含む）すると共に、駆動部６の駆動を停止させ、撮影部４の前進動作を停止させる。
【００５０】
なお、光源１２を連続的に発光させる手法としては、光源１２を常時点灯させる手法の他、光源１２を連続的に点滅させる手法が含まれる。光源１２を連続的に点滅させる場合、例えば、制御部９０は、撮影部４の移動中に複数枚の内皮画像を取得できるように点滅される。また、光源１２は、二次元撮像素子４４のフレームレートに同期して連続的に点滅されてもよい。例えば、一枚の撮像時間が３０ｍｓの場合、画像の取得開始から数ｍｓの間、光源１２が点灯され、その後、消灯される。そして、次の画像の取得が開始されると、光源１２が点灯される。すなわち、このような点滅動作が繰り返される。
【００５１】
なお、これらに限定されず、制御部９０は、撮像素子４４によって複数の内皮画像が得られるように、光源１２を複数回発光させる制御（もちろん連続的発光も含む）であればよい。
【００５２】
＜撮影中における前眼部観察用の二次元撮像素子を用いた追尾制御＞
上記のように内皮細胞像を連続的に取得する場合、その途中で眼Ｅが動いてしまい、適正な細胞像が得られない場合がある。そこで、制御部９０は、撮像画像の取得中においてにおいて、撮像素子８４から出力される撮像画像に基づいて眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出する。
【００５３】
制御部９０は、アライメント検出結果がアライメント許容範囲から外れたとき（例えば、Ｘ方向に０．２５ｍｍ以上、Ｙ方向に０．５ｍｍ以上ずれた場合）、アライメント適正位置へ撮影部４を復帰させるように駆動部６の駆動を制御する。すなわち、制御部９０は、前眼部観察用の撮像素子８４を用いた自動アライメントを行う。
【００５４】
例えば、制御部９０は、光源１２の点灯後においても、撮像画像中の指標ｉ１０を検出し、ＸＹ方向におけるアライメントずれを検出する。そして、制御部９０は、その検出結果が所定のアライメント許容範囲から外れたとき、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲内に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置からずれてしまっても、撮影部４と眼Ｅは適正な位置関係にスムーズに復帰される。すなわち、細胞像の連続取得中における自動追尾制御が可能となる。
【００５５】
また、指標ｉ１０は正面方向からの平行光束によって形成されるため、アライメントが大きくずれると、撮像素子８４に受光されなくなる。そこで、制御部９０は、撮像画像中の指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０を検出し、ＸＹ方向におけるアライメントずれを検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れて、従来のようにポジションセンサを用いて自動アライメントを行う場合には復帰不可能となるような場合であっても、撮影部４と眼Ｅは適正な位置関係にスムーズに復帰される。すなわち、細胞像の連続取得中における広範囲での自動追尾制御が可能となる。
【００５６】
このように、前眼部観察用の二次元撮像素子８４を用いてＸＹアライメントを行う場合、広範囲での自動追尾制御が可能となるが、復帰時間がポジションセンサを用いた場合に比べ遅くなる。そのため、所定時間（例えば１〜２秒程度）内に所定枚数（例えば、３０〜４０枚程度）の内皮細胞を撮影することができないおそれがある。そこで、アライメント適正位置までの復帰時間を調べた。具体的には、指標ｉ４０，ｉ５０，ｉ６０，ｉ７０の中心輝点が適正位置から３．２ｍｍ（ポジションセンサーの検出限界範囲）ずらし、適正位置に復帰するまでの時間を計測した。復帰時間は平均で０．６２秒であり、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れて場合であっても、所定時間（例えば１〜２秒程度）内に所定枚数（例えば、３０〜４０枚程度）の内皮細胞を十分に撮影することができることが確認された。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れてしまい、従来では撮影をやり直す必要があり内皮細胞の撮影に長い時間を要していたような場合でも、撮影をやり直す必要がなく短時間で撮影が終了するため、被検者への負担を軽減することができる。
なお、上記の自動追尾制御が実施されると、制御部９０は、撮影部４の前進動作を一旦停止し、適正位置まで復帰した後に撮影部４の前進動作を再開して、撮像素子４４上の内皮画像の位置が所定の撮影終了位置に達するまで撮像素子４４を用いて細胞像を連続取得する。つまり、ＸＹ方向に関するアライメント復帰制御が実施される間（アライメント適正位置へ装置本体が復帰させられるまで）、撮像素子４４から出力される細胞像の取得は中断される。これにより、良好な内皮細胞像のみを取得することができる。
【００５７】
また、制御部９０は、角膜上部に形成される指標ｉ４０、指標ｉ５０を用いて瞼・睫による光束のケラレを検知し、その検知結果に基づいて開瞼状態を判定するようにしてもよい。例えば、制御部９０は、指標ｉ４０、指標ｉ５０の少なくともいずれかが撮像素子８４から消える、又は指標ｉ４０、指標ｉ５０の一部に欠けが検出されたとき、角膜内皮取得用の照明光及び反射光が瞼・睫によって遮断される可能性があると判断し、開瞼状態が不十分と判定する。これにより、細胞像の連続取得中において眼Ｅの開瞼状態が適正か否かが判定される。この判定結果は、随時取得される細胞画像と対応付けられ、例えば、細胞画像の取捨選択に利用される。
【００５８】
上記復帰制御において、前眼部観察光学系８０の場合、眼Ｅの角膜中心と光軸Ｌ１が一致されたときに少なくとも眼Ｅの瞳孔、虹彩、強膜（好ましくは、瞼、睫）が撮像範囲に含まれるような広い撮像範囲（例えば、縦１１ｍｍ×横１５ｍｍ）を持っている。いいかえれば、従来のアライメント検出センサとして用いられたポジションセンサーの撮像範囲（例えば、縦３．２ｍｍ×横３．２ｍｍ）と比較して撮像範囲が大きい。
【００５９】
したがって、専用の撮像素子を用いた内皮画像の連続取得と同時に、観察光学系８０の撮像素子８４を用いてアライメントを検出することにより、ポジションセンサーの検出範囲を超える程、アライメントが大きく外れても自動アライメントが作動される。このため、固視が安定しない眼であっても、内皮細胞像を確実に取得できる。
【００６０】
二次元撮像素子８４によって得られた撮像画像に基づいてアライメント指標を検出することにより、二次元画像データとしてアライメント指標が取得される。したがって、図３のように点状指標が複数投影される場合、又はリング状指標、ライン上指標などの二次元パターン像が眼Ｅに投影される場合であっても、画像処理によって各指標像の特定、各指標像を用いたアライメント検出が容易に行われる。例えば、複数の指標の位置関係、指標パターンの形状、などから指標像が判別される。また、開瞼状態の検知が可能である。また、アライメント輝点と外乱光との判別が容易である。
【００６１】
＜撮影中における受光素子８９を用いたＺ方向に関する自動追尾制御＞
上記細胞像の連続取得中において、ＸＹ方向に関してアライメントが大きくずれた場合、Ｚ方向に関するアライメントも大きくずれてしまう可能性がある。そこで、制御部９０は、ＸＹ自動アライメントと共に、Ｚ方向に関するアライメント復帰制御を行うようにしてもよい。この場合には、Ｚ方向に関するアライメント復帰制御が実施される間（アライメント適正位置へ装置本体が復帰させられるまで）、撮像素子４４から出力される細胞像の取得は中断される。これにより、良好な内皮細胞像のみを取得することができる。
【００６２】
制御部９０は、例えば、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態が許容範囲から外れる前のアライメント位置情報を受光素子８９の受光結果に基づいて取得し、元のアライメント位置に撮影部４を復帰させるように駆動部６の駆動を制御する。
【００６３】
ここで、制御部９０は、ＸＹ方向のアライメントずれが許容範囲から外れる前のＺ方向のアライメント位置をメモリ９２に記憶しておく、また、駆動部６による前進動作を一旦停止する。そして、制御部９０は、ＸＹ自動アライメントと同時、又はＸＹアライメント完了後において、メモリ９２に記憶された位置情報に基づいて駆動部６を駆動させ、アライメントが外れる前のアライメント位置に向けて撮影部４をＺ方向に移動させる。
【００６４】
例えば、制御部９０は、細胞像取得中において撮像素子８４から出力される撮像信号に基づいてアライメント指標の位置を検出すると共に、受光素子８９上における上皮ピークの位置を検出する。このとき、上皮ピークは、撮影部４の前進動作に合わせて受光素子８９上で移動する。
【００６５】
ここで、眼Ｅが動いて、撮像素子８４にて検出されるＸＹアライメントずれが許容範囲から外れたとき、制御部９０は、許容範囲から外れる前（好ましくは直前）の上皮ピークの位置をメモリ９２に記憶しておく。この場合、ピークが検出された画素位置であっても良いし、受光素子８９上の所定位置とピーク検出位置とのずれ量であってもよい。
【００６６】
そして、復帰動作を行う場合、制御部９０は、上記のようにＸＹアライメントずれが許容範囲内になるように駆動部６を制御して撮影部４をＸＹ移動させると共に、受光素子８９上における上皮ピークがメモリ９２に記憶された位置（又はその近傍）にて検出されるように撮影部４をＺ移動させる。
【００６７】
そして、上記復帰動作が完了すると、制御部９０は、撮影部４の前進動作を再開し、受光素子８９上の上皮ピークの位置が所定の撮影終了位置に達するまで撮像素子４４を用いて細胞像を連続取得する。
【００６８】
なお、制御部９０は、アライメントずれが許容範囲から外れたとき、光源１２を一旦消灯し、アライメントずれが許容範囲に達したことが検知されたとき、光源１２を再点灯するようにしてもよい。このようにすれば、可視光源による被検者眼の負担が軽減される。
【００６９】
なお、上記説明においては、撮像素子８４を用いてアライメントずれのタイミングを検知したが、これに限るものではない。眼Ｅが動いたとき、受光素子８９上におけるピーク位置の変化が前述の撮影部４の前進とは異なる。
【００７０】
そこで、制御部９０は、例えば、単位時間当たりのピーク位置の変化量を随時検出し、その変化量が所定範囲から外れたとき、ＸＹ方向のアライメントずれが生じたと判定するようにしてもよい。そして、制御部９０は、ずれが生じる前の受光素子８９上のピーク位置に基づいて眼Ｅに対する撮影部４の復帰制御を行うようにしてもよい。
【００７１】
なお、受光素子８９によるアライメント検出について、内皮反射に対応するピークを検出するようにしてもよい。また、制御部９０は、上記受光素子８９を用いた復帰制御に加えて、Ｚアライメントが大きく外れたときに撮像素子８４を用いたＺ方向の自動アライメントを作動させるようにしてもよい。
【００７２】
また、細胞像を連続取得するとき、撮影部４を前進させる構成としたが、これに限定されない。本装置は、撮影部４を所定方向に移動させ、撮影部４の移動中に光源１２を複数回発光させて撮像素子４４により複数の撮像画像を得る。例えば、撮影部４を後退しながら撮像画像を取得する。また、光軸Ｌ１に直交する方向への撮影部４の移動中に複数の撮像画像を取得するようにしてもよい。
【００７３】
なお、上記構成においては、アライメント指標を用いてアライメント状態を検出する構成としたが、撮像素子から出力される撮像信号に基づいてアライメントが検出されればよい。例えば、制御部９０は、前眼部画像中の特徴部位（例えば、瞳孔、虹彩）を画像処理により抽出し、抽出された特徴部位を用いて位置ずれを検出するようにしてもよい。
【００７４】
なお、上記構成は、前眼部観察及びアライメント検出のために同一の二次元撮像素子を用いた。ただし、これに限るものでなく、前眼部観察、アライメント検出のための二次元撮像素子を別に設けてもよい。例えば、レンズ８２と撮像素子８４との間に光分割部材（例えば、ハーフミラー）が配置され、アライメントを検出するための二次元撮像素子が光分割部材の反射方向に配置される。
【００７５】
＜解析に用いる撮像画像の選出に関する第１実施例＞
概して、制御部９０は、メモリ９２に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出すると共に、制御部９０は、評価値の算出結果に基づいて、眼Ｅの角膜内皮の解析候補を、メモリ９２に記憶された各撮像画像から選出する。また、制御部９０は、評価値の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタ９５に表示する。第１実施例において、制御部９０によって実現される機能は、評価値の算出と、撮像画像の選出、複数の撮像画像のソートに区分される。
【００７６】
例えば、制御部９０は、メモリ９２に記憶された複数の撮像画像を処理し、解析に用いる撮像画像の選出処理を行う。そして、選出処理された撮像画像の少なくとも一つを解析処理することにより、単位面積当たりの内皮細胞数の計測などを行う。もちろん、メモリ９２に記憶される複数の撮像画像としては、メモリ９２の記憶容量が許す範囲で、２枚以上の撮像画像が考えられる。例えば、４０枚の撮像画像がメモリ９２に記憶され、選出処理される。
【００７７】
図９は、角膜内皮の撮像画像の選出処理の一例を示すフローチャートである。
【００７８】
＜各撮像画像の解析可能領域ＡＡの決定＞
制御部９０は、撮像画像の輝度情報に基づいて、画像領域全体を解析可能領域ＡＡと解析不能領域とに判別する。例えば、制御部９０は、撮像画像における水平方向に並ぶ画素の輝度分布を求め、求められた輝度分布において、許容範囲を満たす水平位置を解析可能領域ＡＡとし、許容範囲から外れた水平位置を解析不能領域として判定する（図１０、図１１参照）。これらの判別処理は、メモリ９２に記憶された各撮像画像に対して行われる。なお、判定の結果として、解析可能領域ＡＡが所定幅より（例えば、解析可能領域ＡＡが全体の半分以下）狭い撮像画像の場合は、解析不可とされ、以下の処理から外される。
【００７９】
輝度分布を算出する際、垂直位置において任意に設定される１本の水平走査線の輝度分布であってもよいし、複数の垂直位置における水平走査線の輝度分布の平均であってもよい。また、輝度分布は、撮像画像の各水平位置ｉ毎に，垂直方向に並ぶ画素の各輝度値の総和を求めた分布であってもよい。
【００８０】
撮像画像において、内皮、上皮等の角膜反射光が受光されない領域が黒色となる。上皮反射光が受光された上皮領域が最も輝度値が高い。内皮反射光が受光された内皮領域はこれらの中間領域となる。
【００８１】
また、許容範囲に関して、例えば、内皮領域と黒色領域とを判別するために第１の閾値ＳＨ１が設定される（図１０参照）。また、内皮領域と上皮領域とを判別するための第２の閾値ＳＨ２が設定される（図１１参照）。これらの閾値は、実際に取得された撮像画像から実験等により設定できる。
【００８２】
＜メモリ９２に記憶された撮像画像の集合に対するソート処理＞
図１２は、撮像画像のある水平位置における垂直方向の輝度分布を示す例であり、図１２（ａ）は全体図、図１２（ｂ）は拡大図である。制御部９０は、撮像画像の各水平位置ｉ毎の、垂直方向に並ぶ画素の輝度分布に対してエッジ検出を行うことによって、互いに隣接するエッジからなる谷（図１２（ｂ）の丸部分参照）を検出する。これにより、各水平位置ｉ毎の輝度分布に関して、各内皮細胞間の細胞間隙（谷）が検出される。なお、制御部９０は、輝度分布に対して平滑化処理を行うことにより、細胞間の谷に相当しない小さな谷（細胞中の凹凸、ノイズ等）を除去できる。
【００８３】
図１３は、垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に並べた輝度情報ＫＩの例である。制御部９０は、垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に求め、さらに、水平位置ｉ毎の総和を合算した総和ＳＵを得る。このような総和ＳＵの算出は、メモリ９２に記憶された各撮像画像に対して行われる。
【００８４】
総和ＳＵは、メモリ９２に記憶された撮像画像の集合を並べ替える基準として用いられる。制御部９０は、撮像画像毎に求められた総和ＳＵが多い順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、画像中において谷の数が多い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、総和ＳＵのような谷の数を用いたのは、第１に、内皮細胞に対するピントがあっているほど、画像のコントラストが高くなり、谷が多く検出される点と、第２に、撮像画像全体において内皮の撮像領域が多いほど、谷が多く検出される点を考慮したためである。
【００８５】
このようなソート処理によって、撮像画像のピントがあっており、内皮の撮像領域が多い撮像画像が上位にソートされ、撮像画像のピントがずれている及び／又は内皮の撮像領域が少ない撮像画像が下位にソートされる。
【００８６】
＜解析に用いる画像の選出＞
制御部９０は、ソートされた撮像画像において、総和ＳＵが最も多かった撮像画像の総和ＳＵから，９０％以上の総和ＳＵを持つ撮像画像を選出する。例えば、最大の総和ＳＵが２０００個の場合は、１８００個以上の総和ＳＵが検出された撮像画像を選出する。
【００８７】
図１４は、図１３のグラフにおいて谷の密集地域が異なるグラフをそれぞれ並べた図である。制御部９０は、上記のように選出された９０％以上の総和ＳＵを持つ撮像画像の集合から解析第１候補を選出する。制御部９０は、各撮像画像に関して、前述のように取得された輝度情報ＫＩにおいて所定の閾値を超える領域を、内皮画像領域として判別し、その水平方向における重心位置を算出する。そして、制御部９０は、撮像画像の水平中心位置に、その重心位置が最も近い画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する（図１４（ｂ）参照）。これにより、画像中心に谷の密集領域が存在する画像が解析候補として選出される。
【００８８】
このような基準を用いたのは、内皮領域の重心が画像の水平中心に近い画像ほど、フォーカスが合った内皮画像が画像の中心に位置され、光軸中心に近いため、収差の影響が少ないからである。加えて、背景に対応する黒色領域、上皮に対応する飽和領域が少なく、解析において不適当な領域が少ない。
【００８９】
一方、内皮領域の重心が画像の水平中心に対して偏心している画像ほど、フォーカスが合っている内皮画像が周辺に位置され収差の影響によって画質が低下するからである。加えて、背景に対応する黒色領域、上皮に対応する飽和領域が生じやすく、解析に不適当な領域が多い。
【００９０】
＜ソートされた画像の表示＞
制御部９０は、解析第１候補として選出された第１画像をモニタ９５上に表示するとともに、第１画像を除いて総和ＳＵが多かった順に撮像画像を表示する（全て表示する必要はなく、上位数枚程度（例えば、５枚）でよい）。制御部９０は、順位付けが分かるように、各撮像画像に番号等の識別表示を付した形態でモニタ９５に表示する。なお、所定のスイッチ操作によって下位の撮像画像が表示されうる。
【００９１】
ここで、検者のスイッチ操作によって、モニタ９５上の少なくとも１つの撮像画像が選択されると、制御部９０は、選択された撮像画像を処理して、単位面積当たりの内皮細胞の数（細胞密度）を求め、求められた結果をモニタ９５上に表示する。この場合、内皮画像領域全体から細胞密度を求めても良いし、内皮画像領域の一部（例えば、中心付近）から細胞密度を求めても良い。
【００９２】
上記構成によれば、エッジの谷の数が多い順に撮像画像がソートされることによって、コントラストが高く、細胞内皮の受光領域の多い画像が解析候補として上位にソートされる。このため、検者は、撮像画像を選択する手間が省けると共に、解析に適した撮像画像にて解析が実行される可能性が向上させることができる。
【００９３】
また、内皮画像領域の水平方向における重心位置が水平中心に近い撮像画像が第１解析候補として算出されることによって、ピントの合った谷の密集領域の画像が収差が少ない状態で取得された撮像画像が選出されるため、解析精度が高まる。
【００９４】
なお、上記実施例においては、撮像画像全体において、水平方向の各位置での垂直方向における輝度分布の谷の数を検出し、各水平位置での谷の数の総和を評価値として算出したが、逆に、垂直方向の各位置での水平方向における輝度分布の谷の数を検出し、各垂直位置での谷の数の総和を評価値として算出してもよい。
【００９５】
また、上記実施例においては、輝度分布における谷の数を計測する構成としたが、これに限定されず、輝度分布のエッジの数を検出可能な構成であればよい。例えば、輝度分布において輝度が大きく上昇／下降する部分の数を計測することにより、細胞間の間隙の数を計測しても良い（この場合、間隙の数の２倍となる）。
【００９６】
なお、上記実施例においては、撮像画像全体における二次元的な輝度分布に基づいて評価値を算出する構成としたが、これに限定されない。本装置は、撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて評価値を算出する。例えば、制御部９０は、撮影画像の一部の二次元領域（例えば、中心付近の矩形領域）において、水平方向において連続する各位置での垂直方向における輝度分布の谷の数を検出し、各水平位置での谷の数の総和を評価値としてもよい。
【００９７】
＜第２実施例＞
なお、上記構成においては、撮像画像のソート処理及び選出処理を、撮像画像に対する画像処理によって行う構成としたが、これに限定されない。第２実施例では、制御部９０は、各撮像画像を取得する毎に検出される眼Ｅに対する撮影部４のアライメント検出結果に基づいて、眼Ｅの角膜内皮の解析候補を、メモリ９２に記憶された各撮像画像から選出する。制御部９０は、アライメント検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタ９５に表示する。第２実施例において、制御部９０によって実現される機能は、アライメントずれの算出と、撮像画像の選出、複数の撮像画像のソートに区分される。
【００９８】
＜撮像画像取得時におけるアライメント偏位量の記憶＞
制御部９０は、撮像画像の連続取得中において、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント偏位量を検出しておく。ＸＹアライメント偏位量は撮像素子８４からの撮像信号に基づいて検出され、Ｚアライメント偏位量は受光素子８９からの受光信号に基づいて検出される。制御部９０は、連続的に取得される撮像画像をメモリ９２に記憶すると共に、各撮像画像の取得時に対応するアライメント偏位量の検出結果を、各撮像画像に対応付けてメモリ９２に記憶する。
【００９９】
なお、ＸＹアライメント偏位量に関して、Ｘ方向のアライメント偏位量とＹ方向のアライメント偏位量に基づいて、観察光軸Ｌ１に対する角膜頂点位置との直線距離がＸＹアライメント偏位量として求められることが好ましい。
【０１００】
Ｚアライメント偏位量に関して、眼Ｅの内皮に対する撮影部４のアライメント偏位量を取得することが好ましい。例えば、制御部９０は、受光素子８９から出力される受光信号に基づいて角膜内皮からの反射光束に対応するピークＰ２を検出し、受光素子８９上における内皮ピークの位置Ｐ２ｚを検出する（図１５参照）。制御部９０は、受光素子８９上における所定位置（合焦位置）と内皮ピークの位置Ｐ２ｚとのずれ量を求める。これにより、内皮に対するアライメント偏位量が求められる。なお、合焦位置は、内皮と撮像光学系３０とのフォーカスが合うときの受光素子８９上の内皮ピークの受光位置によって定まる。
【０１０１】
＜メモリ９２に記憶された撮像画像の集合に対するソート処理＞
アライメント偏位量は、メモリ９２に記憶された撮像画像の集合を並べ替える基準として用いられる。まず、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量の絶対値が少ない順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、Ｚ方向のアライメント位置が内皮合焦位置に近い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、Ｚ方向のアライメント偏位量を用いたのは、内皮細胞に対するピントがあっているほど、画像のコントラストが高くなると共に、撮像画像全体における内皮の撮像領域が多くなるからである。
【０１０２】
さらに、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量の絶対値が等しかった撮像画像間において、ＸＹアライメント偏位量の絶対値が少ない順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、ＸＹ方向のアライメント位置が適正位置に近い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、ＸＹ方向のアライメント偏位量を用いたのは、角膜頂点に対する撮影部４のＸＹアライメントずれが大きい場合、撮像素子４４に受光される内皮画像が上下左右に偏心して取得され、細胞解析が不能である黒色領域が多く含まれてしまうため、このような画像を比較的下位にソートするためである。
【０１０３】
＜解析に用いる画像の選出＞
制御部９０は、前述のようにソートされた撮像画像の集合から、Ｚアライメント偏位量及びＸＹアライメント偏位量の絶対値が最も小さい撮像画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。そして、制御部９０は、解析第１候補として選出された第１画像をモニタ９５上に表示するとともに、２位以下の撮像画像を順にモニタ９５上に表示する。制御部９０は、順位付けが分かるように、各撮像画像に番号等の識別表示を付した形態でモニタ９５に表示する。なお、所定のスイッチ操作によって下位の撮像画像が表示されうる。なお、これ以降の流れについては、上記第１実施例と同様であるため、特段の説明を省略する。
【０１０４】
上記第２実施例のように眼Ｅの内皮に対する撮影部４のアライメント検出結果を用いて撮像画像を選出及びソートすることによって、内皮に対してフォーカスが合った画像を確実に選出できると共に、撮像画像自体の解析に掛かる時間を短縮できるため、解析時間を大幅に短縮できる。
【０１０５】
なお、上記第２実施例において、Ｚアライメント偏位量とＸＹアライメント偏位量をそれぞれスコア化し、合算したスコアが多い順に撮像画像をソートするようにしてもよい。この場合、偏位量が小さいほど、多いスコアがつけられる。また、ＸＹアライメント偏位量よりＺアライメント偏位量が重視されるように、Ｚアライメント偏位量に基づくスコアに重み付けを行うようにしてもよい。
【０１０６】
なお、上記第２実施例において、アライメント偏位量を用いて撮像画像をソートする場合、アライメント範囲量を所定のステップで区分けしてソートするようにしてもよい。例えば、例えば、Ｚ方向では、２０μｍステップで区分けされ、ＸＹ方向では、０．１ｍｍステップで区分けされる。
【０１０７】
なお、上記第２実施例において、もちろん、アライメント偏位量を算出する基礎となる撮像素子８４からの信号、受光素子８９からの信号がメモリ９５に記憶され、事後的に、アライメント偏位量が算出される場合も、画像取得時のアライメント偏位量の記憶に含まれる。
【０１０８】
＜変容例＞
なお、上記本実施形態において、第１実施例に示した撮像画像に基づくソート処理と、第２実施例に示したアライメント偏位量に基づくソート処理と、組み合わせることも可能である。
【０１０９】
例えば、制御部９０は、アライメント偏位量に基づくソート処理によってアライメント偏位量が小さい撮像画像の集合を選出する。そして、選出された集合において、制御部９０は、各撮像画像に形成された内皮画像領域の水平方向における重心位置を算出し、撮像画像の水平中心位置に，その重心位置が最も近い画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。
【０１１０】
また、制御部９０は、撮像画像に基づくソート処理によって総和ＳＵが多い撮像画像の上位を選出する。そして、上位に選出された集合において、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量及びＸＹアライメント偏位量の絶対値が最も小さい撮像画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、アライメント状態を光学的に検出する構成としたが、これに限定されず、眼Ｅに対するアライメント偏位量を検出できるデバイスであればよい。例えば、超音波センサ、Ｘ線センサなどであってもよい。
【０１１２】
なお、実施形態に関して、上記に示した例に限定されるものではなく、当業者の設計思想の範囲内において種々の変容が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。
【図２】撮影部に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。
【図４Ａ】角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、アライメントずれがある場合の表示例である。
【図４Ｂ】角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、アライメントが適正な状態における表示例である。
【図５】精密なアライメント検出の一例を示す図である。
【図６】撮像素子からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。
【図７Ａ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、ＸＹＺ方向のアライメントが完了されたときの図である。
【図７Ｂ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、上皮反射光が移動された後の図である。
【図７Ｃ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、内皮反射光が所定の検出領域を過ぎたときの図である。
【図８Ａ】撮影部が前進されるときの合計値ＳＬＣ１の変化を時系列で表すグラフである。
【図８Ｂ】撮影部が前進されるときの合計値ＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。
【図９】角膜内皮の撮像画像の選出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】解析可能領域ＡＡの決定手法について説明するための図である。
【図１１】解析可能領域ＡＡの決定手法について説明するための図である。
【図１２】撮像画像のある水平位置における垂直方向の輝度分布を示す例である。
【図１３】垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に並べた輝度情報ＫＩの例である。
【図１４】図１３のグラフにおいて谷の密集地域が異なるグラフをそれぞれ並べた図である。
【図１５】内皮ピークの検出手法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
４ 撮影部（装置本体）
６ 駆動部
１０ 照明光学系
１２ 照明光源
３０ 撮像光学系
６０ａ，６０ｂ 第１投影光学系
６５ａ〜６５ｄ 第２投影光学系
８０ 前眼部観察光学系
８５ Ｚアライメント検出光学系
８５ａ 投光光学系
８５ｂ 受光光学系
９０ 制御部
９２ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者眼の角膜内皮の細胞像を撮影する角膜内皮細胞撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照明光源からの照明光を角膜に向けて斜めから照射し、その角膜からの反射光束を撮像素子により受光して非接触にて角膜内皮の細胞像を得る装置が知られている。このような装置として、取得された撮像画像を評価する手法として、メモリに記憶された各撮像画像の合焦度合の高いものを選択的に抽出する装置（特許文献１参照）が知られている。また、撮像画像の水平方向に延びる一条乃至は複数条のライン（例えば、５つの水平線）上の画素情報に基づいて画像を評価する装置（特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１３３３５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１３７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置の場合、メモリに記憶された各撮像画像から如何に良質の撮像画像を抽出するかについては、具体的には記載されていない。また、特許文献２の装置は、メモリに記憶される前の撮像画像を評価する構成であり、如何にメモリに記憶する無駄な撮像画像を減らすかという視点の下で、画像評価が行われる。
【０００５】
すなわち、解析に適した良好な撮像画像を選出できる装置が望まれる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、メモリに記憶された撮像画像から解析に適した良質な撮像画像を選出できる内皮細胞撮影装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１）
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
（２）
前記評価値算出手段の算出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段を備える請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
（３）
前記評価値算出手段は、撮像画像において、水平方向、垂直方向のどちらか一方の方向における各位置での他方の方向における輝度分布のエッジの数を検出し、前記各位置でのエッジの数の総和を前記評価値として算出することを特徴とする請求項２の角膜内皮細胞撮影装置。
（４）
前記画像選出手段は、前記評価値算出手段の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示する（２）〜（３）のいずれかの角膜内皮細胞撮影装置。
（５）
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記制御手段による撮像画像の取得中において、被検者眼の角膜内皮に対する前記装置本体のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
各撮像画像を取得する毎に検出される前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
（６）
前記画像選出手段は、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示することを特徴とする（５）の角膜内皮細胞撮影装置。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。
【００１０】
装置１００は、いわゆる据え置き型の装置であって、基台１と、基台１に取り付けられた顔支持ユニット２と、図示なき摺動機構により基台１上で移動可能に設けられた移動台３と、移動台３に対して移動可能に設けられ、後述する撮影系及び光学系を収納する撮影部（装置本体）４と、を備える。
【００１１】
撮影部４は、移動台３に設けられたＸＹＺ駆動部６により、被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。移動台３は、ジョイスティック５の操作により、基台１上をＸＺ方向に移動される。また、検者が回転ノブ５ａを回転操作することにより、撮影部４はＸＹＺ駆動部６のＹ駆動によりＹ方向に移動される。ジョイスティック５の頂部には、スタートスイッチ５ｂが設けられている。表示モニタ９５は、撮影部４の検者側に設けられている。なお、本実施形態では、図示なき摺動機構又はＸＹＺ駆動部６により撮影部４が眼Ｅに対して相対的に移動される。
【００１２】
図２は、撮影部４に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。図３は第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。光学系の全体構成は、照明光源１２からの照明光を角膜Ｅｃに向けて斜めから照射する照明光学系１０と、内皮細胞を含む角膜Ｅｃからの反射光を第１撮像素子４４により受光することにより内皮細胞画像を取得する撮像光学系３０と、正面から角膜Ｅｃ中心部に向けてアライメント指標を投影する正面投影光学系５０と、斜めから角膜Ｅｃに向けて無限遠のアライメント指標を投影する第１投影光学系６０ａ，６０ｂと、複数の斜め方向から角膜Ｅｃ周辺部に向けて有限遠のアライメント指標をそれぞれ投影する第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ（図３参照）、眼Ｅに対して内部から固視標を投影する内部固視光学系７０と、前眼部像を正面から観察する前眼部観察光学系８０と、眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向におけるアライメント状態を検出するためのＺアライメント検出光学系８５と、を有する。以下に、個々の具体的構成について説明する。
【００１３】
照明光学系１０は、内皮撮影用の可視光を発する照明光源（例えば、可視ＬＥＤ、フラッシュランプ）１２、集光レンズ１４、スリット板１６、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー１８、投光レンズ２０、を有する。照明光源１２から発せられた光は、集光レンズ１４を介してスリット板１６を照明する。そして、スリット板１６を通過したスリット光は、ダイクロイックミラー１８を介して投光レンズ２０によって収束され、角膜に照射される。ここで、スリット板１６と角膜Ｅｃは、対物レンズ２０に関して略共役な位置に配置されている。
【００１４】
撮像光学系３０は、光軸Ｌ１に関して照明光学系１０と左右対称であり、対物レンズ３２、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー３４、マスク３５、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２、内皮細胞像を取得するための専用の第１の二次元撮像素子（例えば、二次元ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、等）４４を有する。マスク３５は、対物レンズ３２に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。第１結像レンズ３６、及び第２結像レンズ４２は、内皮像を撮像素子４４上に結像させる結像光学系を形成する。撮像素子４４は、撮像光学系３０のレンズ系に関して角膜Ｅｃと略共役な位置に配置されている。
【００１５】
照明光学系１０による角膜反射光は、光軸Ｌ３方向（斜め方向）に向かい、対物レンズ３２によって収束された後、ダイクロイックミラー３４によって反射され、マスク３５にて一旦結像され、内皮細胞像を取得する際にノイズとなる光が遮光される。そして、マスク３５を通過した光は、第１結像レンズ３６、全反射ミラー３８、第２結像レンズ４２を介して二次元撮像素子４４に結像される。これにより、高倍率の角膜内皮細胞像が取得される。なお、撮像素子４４の出力は、制御部９０に接続され、取得された細胞像は、メモリ９２に記憶される。また、細胞像はモニタ９５に表示される。
【００１６】
正面投影光学系５０は、赤外光源５１、投光レンズ５３、ハーフミラー５５、を有し、ＸＹアライメント検出用の赤外光を観察光軸Ｌ１方向から角膜Ｅｃに投影する。光源５１から発せられた赤外光は、投光レンズ５３により平行光束に変換された後、ハーフミラー５５により反射され、角膜Ｅｃの中心部に投影され、指標ｉ１０が形成される（図４参照）。
【００１７】
第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１に対して所定の角度でそれぞれ傾斜して配置されている。第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、赤外光源６１ａ、６１ｂと、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂと、をそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して無限遠の指標を投影する（図２参照）。なお、第１投影光学系６０ａ，６０ｂは、光軸Ｌ１を通る水平方向と略同一経線上に配置されている（図３参照）。
【００１８】
光源６１ａ、６１ｂから出射された光は、コリメータレンズ６３ａ、６３ｂによりそれぞれコリメートされた後、角膜Ｅｃに投影され、指標ｉ２０、ｉ３０が形成される（図４参照）。
【００１９】
第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、光軸Ｌ１に対しそれぞれ傾斜して配置されている。第２投影光学系６５ａ〜６５ｄは、赤外光源６６ａ〜６６ｄをそれぞれ有し、光軸Ｌ１を挟んで左右対称に配置され、眼Ｅに対して有限遠の指標を投影する。なお、第２投影光学系６５ａ、６５ｂは、光軸Ｌ１に対して上方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１に対して下方に配置され、Ｙ方向に関して互いに同じ高さに配置されている。また、第２投影光学系６５ａ、６５ｂと、第２投影光学系６５ｃ、６５ｄは、光軸Ｌ１を挟んで上下対称な関係で配置されている。
【００２０】
ここで、光源６６ａ、６６ｂからの光は角膜Ｅｃの上部に向けて斜め上方向から照射され、光源６６ａ、６６ｂの虚像である指標ｉ４０、ｉ５０が形成される。また、光源６６ｃ、６６ｄからの光は角膜Ｅｃの下部に向けて斜め下方向から照射され、光源６６ｃ、６６ｄの虚像である指標ｉ６０、ｉ７０が形成される（図４参照）。
【００２１】
上記のような指標投影光学系によれば、指標ｉ１０は、眼Ｅの角膜頂点に形成される（図４参照）。また、第１投影光学系６０ａ、６０ｂによる指標ｉ２０、ｉ３０は、指標ｉ１０と同じ水平位置において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。さらに、第２投影光学系６５ａ、６５ｂによる指標ｉ４０、ｉ５０は、指標ｉ１０より上方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。第２投影光学系６５ｃ、６５ｄによる指標ｉ６０、ｉ７０は、指標ｉ１０より下方において、指標ｉ１０に関し左右対称に形成される。
【００２２】
内部固視光学系７０は、可視光源（固視灯）７１、投光レンズ７３、可視反射・赤外透過のダイクロイックミラー７４、を有し、眼Ｅを正面方向に固視させるための光を眼Ｅに投影する。光源７１から発せられた可視光は、投光レンズ７３により平行光束に変換された後、ダイクロイックミラー７５により反射され、眼Ｅの眼底に投影される。また、図示無き外部固視光学系が前述の第１投影光学系及び第２投影光学系の近傍に配置される。
【００２３】
図２に戻る。前眼部観察光学系８０は、対物レンズ８２、前眼部正面像を取得するための二次元撮像素子８４、を有し、第１の撮像素子４４とは異なる第２の撮像素子８４を有し、前眼部像及びアライメント指標を第２撮像素子８４により撮像する。二次元撮像素子８４としては、例えば、２次元ＣＣＤイメージセンサ（Charge coupled device image sensor）、二次元ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）が用いられる。
【００２４】
図示なき前眼部照明光源により照明された前眼部は、ダイクロイックミラー７５、ハーフミラー５５、対物レンズ８２を介して二次元撮像素子８４に撮像される。また、同様に、正面投影光学系５０、第１投影光学系６０ａ，６０ｂと、第２投影光学系６５ａ〜６５ｄ、による角膜反射像は二次元撮像素子８４に受光される。
【００２５】
撮像素子８４の出力は制御部９０に接続され、図４に示すように、モニタ９５には、撮像素子８４によって撮像された前眼部像が表示される。なお、モニタ９５上に電子的に表示されるレチクルＬＴは、ＸＹアライメントの基準を示している。なお、観察光学系８０は、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態（アライメントのずれ方向／偏位量）を検出するための検出光学系を兼用する。
【００２６】
Ｚアライメント検出光学系８５は、角膜Ｅｃに向けて斜め方向から検出用光束を投光する投光光学系８５ａと、投光光学系８５ａによる角膜反射光束を受光する受光光学系８５ｂと、を有する。そして、投光光学系８５ａの光軸Ｌ２と受光光学系８５ｂの光軸Ｌ３は、観察光軸Ｌ１に関して左右対称な位置に配置される。
【００２７】
投光光学系８５ａは、例えば、赤外光を発する照明光源８６、集光レンズ８７、ピンホール板８８、レンズ２０からなる。ここで、ピンホール板８８と角膜Ｅｃは、レンズ２０に関して略共役な位置に配置される。受光光学系８５ｂは、例えば、レンズ３２、一次元受光素子（ラインセンサ）８９からなる。ここで、一次元受光素子８９と角膜Ｅｃは、レンズ３２に関して略共役な位置に配置される。
【００２８】
光源８６から出射された赤外光は、集光レンズ８７を介してピンホール板８８を照明する。そして、ピンホール板８８の開口を通過した光は、レンズ２０を介して角膜Ｅｃに投光される。そして、その角膜反射光は、レンズ３２、ダイクロイックミラー３４を介して受光素子８９にて受光される。
【００２９】
受光素子８９の出力は制御部９０に接続され、眼Ｅに対するＺアライメント検出に利用される。ここで、受光素子８９上に受光されるアライメント光束は、Ｚ方向における撮影部４と眼Ｅとの位置関係によって受光位置が変化される。例えば、制御部９０は、受光素子８９からの検出信号において角膜反射光の位置を検出し、Ｚ方向のアライメント状態を検出する。なお、受光素子８９を用いたアライメント検出は、眼Ｅに対する精密なアライメントのために利用される。
【００３０】
制御部９０は、装置全体の制御を行う。そして、制御部９０には、回転ノブ５ａ、スタートスイッチ５ｂ、ＸＹＺ駆動部６、二次元撮像素子４４、８４、各光源、記憶手段としてのメモリ９２、モニタ９５、が接続されている。
【００３１】
例えば、制御部９０は、モニタ９５の表示を制御する。また、制御部９０は、アライメント指標の受光結果に基づいてＸＹＺ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出する。そして、制御部９０は、その検出結果に基づいて撮影部４の移動を指令する信号を出力する。また、制御部９０は、受光素子８９の受光結果に基づいて眼Ｅに対する撮影部４のＺ方向のアライメント状態を検出する。
【００３２】
以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。装置１００では、ＸＹＺアライメントを行った後、撮像部４を前進させながら内皮細胞を連続的に複数枚撮影する。以下、各動作について詳細に説明する。
＜ＸＹＺアライメント＞
図４Ａ，Ｂは角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、図４Ａはアライメントずれがある場合の表示例であり、図４Ｂはアライメントが適正な状態における表示例である。
この場合、光源７１が点灯され、眼Ｅの固視方向が正面に誘導される。まず、検者は、被検者に固視標を注視させる。また、モニタ９５に表示された前眼部像を観察しながら、眼Ｅに対する撮影部４のアライメントを行う。
【００３３】
上記のようにしてラフなアライメント（指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０がモニタ９５に表示されるまでの検者による手動のアライメント）が行われると、図４Ａに示すように、拡散光による角膜指標像が撮像素子６４の受光面に検出される。制御部９０は、画像の左上の座標位置から、画面の右下に向かって輝点を探索する。そして、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０が検出されるようになると、制御部９０は、検出された輝点の位置を検出する。
【００３４】
そして、制御部９０は、指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０からなる矩形の中心位置を略角膜頂点として検出し、ＸＹ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれ方向／偏位量を検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲（例えば、指標ｉ１０が検出される範囲）に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、広範囲での自動アライメントが可能となる。
【００３５】
以上のようにして撮影部４が移動され、指標ｉ１０が検出されると、制御部９０は、上記指標ｉ４０〜ｉ７０によるアライメントを終了し、指標ｉ１０を用いたアライメントを行う。ここで、制御部９０は、指標ｉ１０と、指標ｉ４０〜ｉ７０とをその位置関係から判別する。
【００３６】
そして、制御部９０は、指標ｉ１０の座標位置を略角膜頂点として検出し、ＸＹ方向における眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれ方向／偏位量を検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲内に入る（例えば、指標ｉ１０がレチクルＬＴ内に位置する）ように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。
【００３７】
また、上記のようにして指標ｉ１０が検出されるようになると、同様に、無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０が検出される。そこで、制御部９０は、前述のように検出される無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０の間隔と有限遠の指標ｉ６０、ｉ７０の間隔とを比較することによりＺ方向のアライメントずれ方向／偏位量を求める（第１のアライメント検出）。そして、制御部９０は、Ｚ方向の眼Ｅに対する撮影部４のアライメントずれが所定のアライメント許容範囲（例えば、無限遠の指標ｉ２０、ｉ３０の中心輝点と有限遠の指標ｉ６０、ｉ７０の中心輝点との差がプラスマイナス１ピクセル内（寸法として±０．１ｍｍ程度））に入るように撮影部４をＺ方向に移動させる（第１自動アライメント）。
【００３８】
この場合、制御部９０は、測定部３が作動距離方向にずれた場合に、前述の無限遠指標ｉ２０、ｉ３０の間隔がほとんど変化しないのに対して、有限遠の指標像ｉ６０、ｉ７０の像間隔が変化するという特性を利用して、Ｚ方向のアライメントずれを求める（詳しくは、特開平６−４６９９９号参照）。なお、指標像ｉ６０、ｉ７０の代わりに、指標像ｉ４０、ｉ５０が利用されてもよい。また、光軸Ｌ１からの指標の距離（指標高さ）に基づいてＺアライメントが検出されてもよい。
【００３９】
そして、制御部９０は、第１のＺアライメント検出においてアライメント状態が適正と判定されると、第１自動アライメントの作動を停止し、検出光学系８５を用いた第２のＺアライメント検出及びその検出結果に基づく第２の自動アライメントを作動させる。
【００４０】
制御部９０は、光源８６を点灯させアライメント光束を角膜Ｅｃに投光する（光源８６を予め点灯させていてもよい）と共に、その角膜反射光束を受光素子８９にて検出する。そして、制御部９０は、受光素子８９からの受光結果に基づいて駆動部６の駆動を制御し、撮影部４をＺ方向に移動させる。
【００４１】
例えば、制御部９０は、受光素子８９から出力される受光信号に基づいて角膜上皮からの反射光束に対応するピークＰを検出し、受光素子８９上における上皮ピークの位置Ｐｚを検出する（図５参照）。そして、制御部９０は、上皮からの反射光束による受光信号のピークが受光素子８９上の所定位置（例えば、中心位置）にくるように駆動部６を駆動させる。
【００４２】
前述したアライメント動作によって、ＸＹＺ方向のアライメント状態がアライメント完了の条件を満たしたら、制御部９０は、ＸＹＺ方向のアライメントが合致したと判定し、トリガ信号を発する。
【００４３】
＜内皮細胞の撮影＞
制御部９０は、トリガ信号が発せられると、照明光源１２を連続的に点灯させ、可視照明光による角膜内皮細胞像を二次元撮像素子４４にて取得する。このとき、制御部９０は、上皮反射光が検出され、内皮反射光が検出されない程度の光量にて光源１２を発光させるのが好ましい。その後、制御部９０は、光源１２を点灯させると共に、駆動部６の駆動を制御して、撮影部４を眼Ｅに向かって前進させていく。この撮影部４のＺ方向への移動中において、制御部９０は、ＸＹ方向における自動アライメントの作動（撮像素子８４を用いた追尾制御）を継続する。
制御部９０は、撮像素子４４からの出力画像を検出し、検出結果に基づいて光源１２及び駆動部６を制御する。図６は撮像素子４４からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。図６において、中央の白い矩形領域は、撮像素子４４より前方に配置されたマスク３５の開口部に対応し、左右の黒いハッチングは、マスク３５の遮光部に対応する。
【００４４】
例えば、制御部９０は、角膜画像の受光状態を検出するため、角膜の厚み方向（図６のＺ方向）に対して直交方向に延びる第１検出領域Ｌｃ１と、第２検出領域Ｌｃ２を設定する。第１検出領域Ｌｃ１は上皮反射光の受光状態を検出するために設定され、第２検出領域Ｌｃ２は内皮反射光の受光状態を検出するために設定されている。制御部９０は、第１検出領域Ｌｃ１内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ１を算出する。また、第２検出領域Ｌｃ２内の各画素の輝度の合計値ＳＬＣ２を算出する。
【００４５】
図７Ａ〜Ｃは、撮撮部４が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、図８Ａ，Ｂは、撮影部４が前進されるときの合計値ＳＬＣ１とＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。図８Ａは合計値ＳＬＣ１、図８Ｂは合計値ＳＬＣ２に対応する。
【００４６】
図７Ａは、ＸＹＺ方向のアライメントが完了されたときの図である。このとき、第１領域Ｌｃ１上に上皮反射光Ｅｐが受光された状態となる。このため、第１の合計値ＳＬＣ１は、上皮反射に対応する高い値が算出される（図８Ａ参照）。
【００４７】
そして、撮影部４が前進されると、上皮反射光Ｅｐは、図７Ａ〜Ｃの紙面の右方向へと移動される。そして、上皮反射光Ｅｐが検出領域Ｌｃ１を過ぎると、合計値ＳＬＣ１が大きく減少する（図７Ｂ、図８Ａの傾斜Ａ参照）。そして、制御部９０は、所定の閾値Ｓ１より合計値ＳＬＣ１が下回ったとき、撮像素子４４からの出力画像において内皮画像が現出される程度まで光源１２の光量を増加させる。これにより、内皮反射光Ｅｎが撮像素子４４によって検出可能となる。
【００４８】
光源１２の光量増加後、制御部９０は、撮影部４の前進動作を継続させ、撮像素子４４から連続的に出力される画像を随時メモリ９２に記憶させていく。二次元撮像素子４４は、そのフレームレートに合わせて撮像信号を随時制御部９０に出力する。これにより、内皮の撮像画像が１〜２秒間に複数（例えば、３０〜４０枚程度）取得される。そして、制御部９０は、出力画像の内、ある条件（例えば、内皮細胞像が適正に取得されている）を満たす画像を静止画としてメモリ９２に記憶させる。これにより、内皮細胞像が撮影される。この場合、制御部９０は、予め設定された所定枚数をメモリ９２に記憶するようにしてもよい。そして、制御部９０は、メモリ９２に記憶された撮影画像をモニタ９５に出力する。
【００４９】
撮影部４が前進されると、内皮反射光Ｅｎは、画像中の右方向へと移動される（図７Ａ〜Ｃ参照）。そして、内皮反射光Ｅｎが第２検出領域Ｌｃ２に達すると、合計値ＳＬＣ２が上昇する（図８Ｂの傾斜Ｂ参照）。そして、第２検出領域Ｌｃ２上で内皮反射光Ｅｎが受光されている間は、高い値が位置される。さらに、撮影部４が前進され、内皮反射光Ｅｎが検出領域Ｌｃ２を過ぎると、合計値ＳＬＣ２は、大きく減少する（図７Ｃ、図８Ｂの傾斜Ｃ参照）。制御部９０は、所定の閾値Ｓ２より合計値が下回ったとき、光源１２を減光（消灯を含む）すると共に、駆動部６の駆動を停止させ、撮影部４の前進動作を停止させる。
【００５０】
なお、光源１２を連続的に発光させる手法としては、光源１２を常時点灯させる手法の他、光源１２を連続的に点滅させる手法が含まれる。光源１２を連続的に点滅させる場合、例えば、制御部９０は、撮影部４の移動中に複数枚の内皮画像を取得できるように点滅される。また、光源１２は、二次元撮像素子４４のフレームレートに同期して連続的に点滅されてもよい。例えば、一枚の撮像時間が３０ｍｓの場合、画像の取得開始から数ｍｓの間、光源１２が点灯され、その後、消灯される。そして、次の画像の取得が開始されると、光源１２が点灯される。すなわち、このような点滅動作が繰り返される。
【００５１】
なお、これらに限定されず、制御部９０は、撮像素子４４によって複数の内皮画像が得られるように、光源１２を複数回発光させる制御（もちろん連続的発光も含む）であればよい。
【００５２】
＜撮影中における前眼部観察用の二次元撮像素子を用いた追尾制御＞
上記のように内皮細胞像を連続的に取得する場合、その途中で眼Ｅが動いてしまい、適正な細胞像が得られない場合がある。そこで、制御部９０は、撮像画像の取得中においてにおいて、撮像素子８４から出力される撮像画像に基づいて眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態を検出する。
【００５３】
制御部９０は、アライメント検出結果がアライメント許容範囲から外れたとき（例えば、Ｘ方向に０．２５ｍｍ以上、Ｙ方向に０．５ｍｍ以上ずれた場合）、アライメント適正位置へ撮影部４を復帰させるように駆動部６の駆動を制御する。すなわち、制御部９０は、前眼部観察用の撮像素子８４を用いた自動アライメントを行う。
【００５４】
例えば、制御部９０は、光源１２の点灯後においても、撮像画像中の指標ｉ１０を検出し、ＸＹ方向におけるアライメントずれを検出する。そして、制御部９０は、その検出結果が所定のアライメント許容範囲から外れたとき、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲内に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置からずれてしまっても、撮影部４と眼Ｅは適正な位置関係にスムーズに復帰される。すなわち、細胞像の連続取得中における自動追尾制御が可能となる。
【００５５】
また、指標ｉ１０は正面方向からの平行光束によって形成されるため、アライメントが大きくずれると、撮像素子８４に受光されなくなる。そこで、制御部９０は、撮像画像中の指標ｉ４０、ｉ５０、ｉ６０、ｉ７０を検出し、ＸＹ方向におけるアライメントずれを検出する。そして、制御部９０は、駆動部６の駆動を制御し、アライメントずれが所定のアライメント許容範囲に入るように撮影部４をＸＹ方向に移動させる。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れて、従来のようにポジションセンサを用いて自動アライメントを行う場合には復帰不可能となるような場合であっても、撮影部４と眼Ｅは適正な位置関係にスムーズに復帰される。すなわち、細胞像の連続取得中における広範囲での自動追尾制御が可能となる。
【００５６】
このように、前眼部観察用の二次元撮像素子８４を用いてＸＹアライメントを行う場合、広範囲での自動追尾制御が可能となるが、復帰時間がポジションセンサを用いた場合に比べ遅くなる。そのため、所定時間（例えば１〜２秒程度）内に所定枚数（例えば、３０〜４０枚程度）の内皮細胞を撮影することができないおそれがある。そこで、アライメント適正位置までの復帰時間を調べた。具体的には、指標ｉ４０，ｉ５０，ｉ６０，ｉ７０の中心輝点が適正位置から３．２ｍｍ（ポジションセンサーの検出限界範囲）ずらし、適正位置に復帰するまでの時間を計測した。復帰時間は平均で０．６２秒であり、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れて場合であっても、所定時間（例えば１〜２秒程度）内に所定枚数（例えば、３０〜４０枚程度）の内皮細胞を十分に撮影することができることが確認された。これにより、眼Ｅがアライメント適正位置から大きく外れてしまい、従来では撮影をやり直す必要があり内皮細胞の撮影に長い時間を要していたような場合でも、撮影をやり直す必要がなく短時間で撮影が終了するため、被検者への負担を軽減することができる。
なお、上記の自動追尾制御が実施されると、制御部９０は、撮影部４の前進動作を一旦停止し、適正位置まで復帰した後に撮影部４の前進動作を再開して、撮像素子４４上の内皮画像の位置が所定の撮影終了位置に達するまで撮像素子４４を用いて細胞像を連続取得する。つまり、ＸＹ方向に関するアライメント復帰制御が実施される間（アライメント適正位置へ装置本体が復帰させられるまで）、撮像素子４４から出力される細胞像の取得は中断される。これにより、良好な内皮細胞像のみを取得することができる。
【００５７】
また、制御部９０は、角膜上部に形成される指標ｉ４０、指標ｉ５０を用いて瞼・睫による光束のケラレを検知し、その検知結果に基づいて開瞼状態を判定するようにしてもよい。例えば、制御部９０は、指標ｉ４０、指標ｉ５０の少なくともいずれかが撮像素子８４から消える、又は指標ｉ４０、指標ｉ５０の一部に欠けが検出されたとき、角膜内皮取得用の照明光及び反射光が瞼・睫によって遮断される可能性があると判断し、開瞼状態が不十分と判定する。これにより、細胞像の連続取得中において眼Ｅの開瞼状態が適正か否かが判定される。この判定結果は、随時取得される細胞画像と対応付けられ、例えば、細胞画像の取捨選択に利用される。
【００５８】
上記復帰制御において、前眼部観察光学系８０の場合、眼Ｅの角膜中心と光軸Ｌ１が一致されたときに少なくとも眼Ｅの瞳孔、虹彩、強膜（好ましくは、瞼、睫）が撮像範囲に含まれるような広い撮像範囲（例えば、縦１１ｍｍ×横１５ｍｍ）を持っている。いいかえれば、従来のアライメント検出センサとして用いられたポジションセンサーの撮像範囲（例えば、縦３．２ｍｍ×横３．２ｍｍ）と比較して撮像範囲が大きい。
【００５９】
したがって、専用の撮像素子を用いた内皮画像の連続取得と同時に、観察光学系８０の撮像素子８４を用いてアライメントを検出することにより、ポジションセンサーの検出範囲を超える程、アライメントが大きく外れても自動アライメントが作動される。このため、固視が安定しない眼であっても、内皮細胞像を確実に取得できる。
【００６０】
二次元撮像素子８４によって得られた撮像画像に基づいてアライメント指標を検出することにより、二次元画像データとしてアライメント指標が取得される。したがって、図３のように点状指標が複数投影される場合、又はリング状指標、ライン上指標などの二次元パターン像が眼Ｅに投影される場合であっても、画像処理によって各指標像の特定、各指標像を用いたアライメント検出が容易に行われる。例えば、複数の指標の位置関係、指標パターンの形状、などから指標像が判別される。また、開瞼状態の検知が可能である。また、アライメント輝点と外乱光との判別が容易である。
【００６１】
＜撮影中における受光素子８９を用いたＺ方向に関する自動追尾制御＞
上記細胞像の連続取得中において、ＸＹ方向に関してアライメントが大きくずれた場合、Ｚ方向に関するアライメントも大きくずれてしまう可能性がある。そこで、制御部９０は、ＸＹ自動アライメントと共に、Ｚ方向に関するアライメント復帰制御を行うようにしてもよい。この場合には、Ｚ方向に関するアライメント復帰制御が実施される間（アライメント適正位置へ装置本体が復帰させられるまで）、撮像素子４４から出力される細胞像の取得は中断される。これにより、良好な内皮細胞像のみを取得することができる。
【００６２】
制御部９０は、例えば、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント状態が許容範囲から外れる前のアライメント位置情報を受光素子８９の受光結果に基づいて取得し、元のアライメント位置に撮影部４を復帰させるように駆動部６の駆動を制御する。
【００６３】
ここで、制御部９０は、ＸＹ方向のアライメントずれが許容範囲から外れる前のＺ方向のアライメント位置をメモリ９２に記憶しておく、また、駆動部６による前進動作を一旦停止する。そして、制御部９０は、ＸＹ自動アライメントと同時、又はＸＹアライメント完了後において、メモリ９２に記憶された位置情報に基づいて駆動部６を駆動させ、アライメントが外れる前のアライメント位置に向けて撮影部４をＺ方向に移動させる。
【００６４】
例えば、制御部９０は、細胞像取得中において撮像素子８４から出力される撮像信号に基づいてアライメント指標の位置を検出すると共に、受光素子８９上における上皮ピークの位置を検出する。このとき、上皮ピークは、撮影部４の前進動作に合わせて受光素子８９上で移動する。
【００６５】
ここで、眼Ｅが動いて、撮像素子８４にて検出されるＸＹアライメントずれが許容範囲から外れたとき、制御部９０は、許容範囲から外れる前（好ましくは直前）の上皮ピークの位置をメモリ９２に記憶しておく。この場合、ピークが検出された画素位置であっても良いし、受光素子８９上の所定位置とピーク検出位置とのずれ量であってもよい。
【００６６】
そして、復帰動作を行う場合、制御部９０は、上記のようにＸＹアライメントずれが許容範囲内になるように駆動部６を制御して撮影部４をＸＹ移動させると共に、受光素子８９上における上皮ピークがメモリ９２に記憶された位置（又はその近傍）にて検出されるように撮影部４をＺ移動させる。
【００６７】
そして、上記復帰動作が完了すると、制御部９０は、撮影部４の前進動作を再開し、受光素子８９上の上皮ピークの位置が所定の撮影終了位置に達するまで撮像素子４４を用いて細胞像を連続取得する。
【００６８】
なお、制御部９０は、アライメントずれが許容範囲から外れたとき、光源１２を一旦消灯し、アライメントずれが許容範囲に達したことが検知されたとき、光源１２を再点灯するようにしてもよい。このようにすれば、可視光源による被検者眼の負担が軽減される。
【００６９】
なお、上記説明においては、撮像素子８４を用いてアライメントずれのタイミングを検知したが、これに限るものではない。眼Ｅが動いたとき、受光素子８９上におけるピーク位置の変化が前述の撮影部４の前進とは異なる。
【００７０】
そこで、制御部９０は、例えば、単位時間当たりのピーク位置の変化量を随時検出し、その変化量が所定範囲から外れたとき、ＸＹ方向のアライメントずれが生じたと判定するようにしてもよい。そして、制御部９０は、ずれが生じる前の受光素子８９上のピーク位置に基づいて眼Ｅに対する撮影部４の復帰制御を行うようにしてもよい。
【００７１】
なお、受光素子８９によるアライメント検出について、内皮反射に対応するピークを検出するようにしてもよい。また、制御部９０は、上記受光素子８９を用いた復帰制御に加えて、Ｚアライメントが大きく外れたときに撮像素子８４を用いたＺ方向の自動アライメントを作動させるようにしてもよい。
【００７２】
また、細胞像を連続取得するとき、撮影部４を前進させる構成としたが、これに限定されない。本装置は、撮影部４を所定方向に移動させ、撮影部４の移動中に光源１２を複数回発光させて撮像素子４４により複数の撮像画像を得る。例えば、撮影部４を後退しながら撮像画像を取得する。また、光軸Ｌ１に直交する方向への撮影部４の移動中に複数の撮像画像を取得するようにしてもよい。
【００７３】
なお、上記構成においては、アライメント指標を用いてアライメント状態を検出する構成としたが、撮像素子から出力される撮像信号に基づいてアライメントが検出されればよい。例えば、制御部９０は、前眼部画像中の特徴部位（例えば、瞳孔、虹彩）を画像処理により抽出し、抽出された特徴部位を用いて位置ずれを検出するようにしてもよい。
【００７４】
なお、上記構成は、前眼部観察及びアライメント検出のために同一の二次元撮像素子を用いた。ただし、これに限るものでなく、前眼部観察、アライメント検出のための二次元撮像素子を別に設けてもよい。例えば、レンズ８２と撮像素子８４との間に光分割部材（例えば、ハーフミラー）が配置され、アライメントを検出するための二次元撮像素子が光分割部材の反射方向に配置される。
【００７５】
＜解析に用いる撮像画像の選出に関する第１実施例＞
概して、制御部９０は、メモリ９２に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出すると共に、制御部９０は、評価値の算出結果に基づいて、眼Ｅの角膜内皮の解析候補を、メモリ９２に記憶された各撮像画像から選出する。また、制御部９０は、評価値の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタ９５に表示する。第１実施例において、制御部９０によって実現される機能は、評価値の算出と、撮像画像の選出、複数の撮像画像のソートに区分される。
【００７６】
例えば、制御部９０は、メモリ９２に記憶された複数の撮像画像を処理し、解析に用いる撮像画像の選出処理を行う。そして、選出処理された撮像画像の少なくとも一つを解析処理することにより、単位面積当たりの内皮細胞数の計測などを行う。もちろん、メモリ９２に記憶される複数の撮像画像としては、メモリ９２の記憶容量が許す範囲で、２枚以上の撮像画像が考えられる。例えば、４０枚の撮像画像がメモリ９２に記憶され、選出処理される。
【００７７】
図９は、角膜内皮の撮像画像の選出処理の一例を示すフローチャートである。
【００７８】
＜各撮像画像の解析可能領域ＡＡの決定＞
制御部９０は、撮像画像の輝度情報に基づいて、画像領域全体を解析可能領域ＡＡと解析不能領域とに判別する。例えば、制御部９０は、撮像画像における水平方向に並ぶ画素の輝度分布を求め、求められた輝度分布において、許容範囲を満たす水平位置を解析可能領域ＡＡとし、許容範囲から外れた水平位置を解析不能領域として判定する（図１０、図１１参照）。これらの判別処理は、メモリ９２に記憶された各撮像画像に対して行われる。なお、判定の結果として、解析可能領域ＡＡが所定幅より（例えば、解析可能領域ＡＡが全体の半分以下）狭い撮像画像の場合は、解析不可とされ、以下の処理から外される。
【００７９】
輝度分布を算出する際、垂直位置において任意に設定される１本の水平走査線の輝度分布であってもよいし、複数の垂直位置における水平走査線の輝度分布の平均であってもよい。また、輝度分布は、撮像画像の各水平位置ｉ毎に，垂直方向に並ぶ画素の各輝度値の総和を求めた分布であってもよい。
【００８０】
撮像画像において、内皮、上皮等の角膜反射光が受光されない領域が黒色となる。上皮反射光が受光された上皮領域が最も輝度値が高い。内皮反射光が受光された内皮領域はこれらの中間領域となる。
【００８１】
また、許容範囲に関して、例えば、内皮領域と黒色領域とを判別するために第１の閾値ＳＨ１が設定される（図１０参照）。また、内皮領域と上皮領域とを判別するための第２の閾値ＳＨ２が設定される（図１１参照）。これらの閾値は、実際に取得された撮像画像から実験等により設定できる。
【００８２】
＜メモリ９２に記憶された撮像画像の集合に対するソート処理＞
図１２は、撮像画像のある水平位置における垂直方向の輝度分布を示す例であり、図１２（ａ）は全体図、図１２（ｂ）は拡大図である。制御部９０は、撮像画像の各水平位置ｉ毎の、垂直方向に並ぶ画素の輝度分布に対してエッジ検出を行うことによって、互いに隣接するエッジからなる谷（図１２（ｂ）の丸部分参照）を検出する。これにより、各水平位置ｉ毎の輝度分布に関して、各内皮細胞間の細胞間隙（谷）が検出される。なお、制御部９０は、輝度分布に対して平滑化処理を行うことにより、細胞間の谷に相当しない小さな谷（細胞中の凹凸、ノイズ等）を除去できる。
【００８３】
図１３は、垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に並べた輝度情報ＫＩの例である。制御部９０は、垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に求め、さらに、水平位置ｉ毎の総和を合算した総和ＳＵを得る。このような総和ＳＵの算出は、メモリ９２に記憶された各撮像画像に対して行われる。
【００８４】
総和ＳＵは、メモリ９２に記憶された撮像画像の集合を並べ替える基準として用いられる。制御部９０は、撮像画像毎に求められた総和ＳＵが多い順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、画像中において谷の数が多い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、総和ＳＵのような谷の数を用いたのは、第１に、内皮細胞に対するピントがあっているほど、画像のコントラストが高くなり、谷が多く検出される点と、第２に、撮像画像全体において内皮の撮像領域が多いほど、谷が多く検出される点を考慮したためである。
【００８５】
このようなソート処理によって、撮像画像のピントがあっており、内皮の撮像領域が多い撮像画像が上位にソートされ、撮像画像のピントがずれている及び／又は内皮の撮像領域が少ない撮像画像が下位にソートされる。
【００８６】
＜解析に用いる画像の選出＞
制御部９０は、ソートされた撮像画像において、総和ＳＵが最も多かった撮像画像の総和ＳＵから，９０％以上の総和ＳＵを持つ撮像画像を選出する。例えば、最大の総和ＳＵが２０００個の場合は、１８００個以上の総和ＳＵが検出された撮像画像を選出する。
【００８７】
図１４は、図１３のグラフにおいて谷の密集地域が異なるグラフをそれぞれ並べた図である。制御部９０は、上記のように選出された９０％以上の総和ＳＵを持つ撮像画像の集合から解析第１候補を選出する。制御部９０は、各撮像画像に関して、前述のように取得された輝度情報ＫＩにおいて所定の閾値を超える領域を、内皮画像領域として判別し、その水平方向における重心位置を算出する。そして、制御部９０は、撮像画像の水平中心位置に、その重心位置が最も近い画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する（図１４（ｂ）参照）。これにより、画像中心に谷の密集領域が存在する画像が解析候補として選出される。
【００８８】
このような基準を用いたのは、内皮領域の重心が画像の水平中心に近い画像ほど、フォーカスが合った内皮画像が画像の中心に位置され、光軸中心に近いため、収差の影響が少ないからである。加えて、背景に対応する黒色領域、上皮に対応する飽和領域が少なく、解析において不適当な領域が少ない。
【００８９】
一方、内皮領域の重心が画像の水平中心に対して偏心している画像ほど、フォーカスが合っている内皮画像が周辺に位置され収差の影響によって画質が低下するからである。加えて、背景に対応する黒色領域、上皮に対応する飽和領域が生じやすく、解析に不適当な領域が多い。
【００９０】
＜ソートされた画像の表示＞
制御部９０は、解析第１候補として選出された第１画像をモニタ９５上に表示するとともに、第１画像を除いて総和ＳＵが多かった順に撮像画像を表示する（全て表示する必要はなく、上位数枚程度（例えば、５枚）でよい）。制御部９０は、順位付けが分かるように、各撮像画像に番号等の識別表示を付した形態でモニタ９５に表示する。なお、所定のスイッチ操作によって下位の撮像画像が表示されうる。
【００９１】
ここで、検者のスイッチ操作によって、モニタ９５上の少なくとも１つの撮像画像が選択されると、制御部９０は、選択された撮像画像を処理して、単位面積当たりの内皮細胞の数（細胞密度）を求め、求められた結果をモニタ９５上に表示する。この場合、内皮画像領域全体から細胞密度を求めても良いし、内皮画像領域の一部（例えば、中心付近）から細胞密度を求めても良い。
【００９２】
上記構成によれば、エッジの谷の数が多い順に撮像画像がソートされることによって、コントラストが高く、細胞内皮の受光領域の多い画像が解析候補として上位にソートされる。このため、検者は、撮像画像を選択する手間が省けると共に、解析に適した撮像画像にて解析が実行される可能性が向上させることができる。
【００９３】
また、内皮画像領域の水平方向における重心位置が水平中心に近い撮像画像が第１解析候補として算出されることによって、ピントの合った谷の密集領域の画像が収差が少ない状態で取得された撮像画像が選出されるため、解析精度が高まる。
【００９４】
なお、上記実施例においては、撮像画像全体において、水平方向の各位置での垂直方向における輝度分布の谷の数を検出し、各水平位置での谷の数の総和を評価値として算出したが、逆に、垂直方向の各位置での水平方向における輝度分布の谷の数を検出し、各垂直位置での谷の数の総和を評価値として算出してもよい。
【００９５】
また、上記実施例においては、輝度分布における谷の数を計測する構成としたが、これに限定されず、輝度分布のエッジの数を検出可能な構成であればよい。例えば、輝度分布において輝度が大きく上昇／下降する部分の数を計測することにより、細胞間の間隙の数を計測しても良い（この場合、間隙の数の２倍となる）。
【００９６】
なお、上記実施例においては、撮像画像全体における二次元的な輝度分布に基づいて評価値を算出する構成としたが、これに限定されない。本装置は、撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて評価値を算出する。例えば、制御部９０は、撮影画像の一部の二次元領域（例えば、中心付近の矩形領域）において、水平方向において連続する各位置での垂直方向における輝度分布の谷の数を検出し、各水平位置での谷の数の総和を評価値としてもよい。
【００９７】
＜第２実施例＞
なお、上記構成においては、撮像画像のソート処理及び選出処理を、撮像画像に対する画像処理によって行う構成としたが、これに限定されない。第２実施例では、制御部９０は、各撮像画像を取得する毎に検出される眼Ｅに対する撮影部４のアライメント検出結果に基づいて、眼Ｅの角膜内皮の解析候補を、メモリ９２に記憶された各撮像画像から選出する。制御部９０は、アライメント検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタ９５に表示する。第２実施例において、制御部９０によって実現される機能は、アライメントずれの算出と、撮像画像の選出、複数の撮像画像のソートに区分される。
【００９８】
＜撮像画像取得時におけるアライメント偏位量の記憶＞
制御部９０は、撮像画像の連続取得中において、眼Ｅに対する撮影部４のアライメント偏位量を検出しておく。ＸＹアライメント偏位量は撮像素子８４からの撮像信号に基づいて検出され、Ｚアライメント偏位量は受光素子８９からの受光信号に基づいて検出される。制御部９０は、連続的に取得される撮像画像をメモリ９２に記憶すると共に、各撮像画像の取得時に対応するアライメント偏位量の検出結果を、各撮像画像に対応付けてメモリ９２に記憶する。
【００９９】
なお、ＸＹアライメント偏位量に関して、Ｘ方向のアライメント偏位量とＹ方向のアライメント偏位量に基づいて、観察光軸Ｌ１に対する角膜頂点位置との直線距離がＸＹアライメント偏位量として求められることが好ましい。
【０１００】
Ｚアライメント偏位量に関して、眼Ｅの内皮に対する撮影部４のアライメント偏位量を取得することが好ましい。例えば、制御部９０は、受光素子８９から出力される受光信号に基づいて角膜内皮からの反射光束に対応するピークＰ２を検出し、受光素子８９上における内皮ピークの位置Ｐ２ｚを検出する（図１５参照）。制御部９０は、受光素子８９上における所定位置（合焦位置）と内皮ピークの位置Ｐ２ｚとのずれ量を求める。これにより、内皮に対するアライメント偏位量が求められる。なお、合焦位置は、内皮と撮像光学系３０とのフォーカスが合うときの受光素子８９上の内皮ピークの受光位置によって定まる。
【０１０１】
＜メモリ９２に記憶された撮像画像の集合に対するソート処理＞
アライメント偏位量は、メモリ９２に記憶された撮像画像の集合を並べ替える基準として用いられる。まず、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量の絶対値が少ない順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、Ｚ方向のアライメント位置が内皮合焦位置に近い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、Ｚ方向のアライメント偏位量を用いたのは、内皮細胞に対するピントがあっているほど、画像のコントラストが高くなると共に、撮像画像全体における内皮の撮像領域が多くなるからである。
【０１０２】
さらに、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量の絶対値が等しかった撮像画像間において、ＸＹアライメント偏位量の絶対値が少ない順に、撮像画像をソートする。これにより、撮像画像は、ＸＹ方向のアライメント位置が適正位置に近い順に並べられる。ここで、ソートの基準として、ＸＹ方向のアライメント偏位量を用いたのは、角膜頂点に対する撮影部４のＸＹアライメントずれが大きい場合、撮像素子４４に受光される内皮画像が上下左右に偏心して取得され、細胞解析が不能である黒色領域が多く含まれてしまうため、このような画像を比較的下位にソートするためである。
【０１０３】
＜解析に用いる画像の選出＞
制御部９０は、前述のようにソートされた撮像画像の集合から、Ｚアライメント偏位量及びＸＹアライメント偏位量の絶対値が最も小さい撮像画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。そして、制御部９０は、解析第１候補として選出された第１画像をモニタ９５上に表示するとともに、２位以下の撮像画像を順にモニタ９５上に表示する。制御部９０は、順位付けが分かるように、各撮像画像に番号等の識別表示を付した形態でモニタ９５に表示する。なお、所定のスイッチ操作によって下位の撮像画像が表示されうる。なお、これ以降の流れについては、上記第１実施例と同様であるため、特段の説明を省略する。
【０１０４】
上記第２実施例のように眼Ｅの内皮に対する撮影部４のアライメント検出結果を用いて撮像画像を選出及びソートすることによって、内皮に対してフォーカスが合った画像を確実に選出できると共に、撮像画像自体の解析に掛かる時間を短縮できるため、解析時間を大幅に短縮できる。
【０１０５】
なお、上記第２実施例において、Ｚアライメント偏位量とＸＹアライメント偏位量をそれぞれスコア化し、合算したスコアが多い順に撮像画像をソートするようにしてもよい。この場合、偏位量が小さいほど、多いスコアがつけられる。また、ＸＹアライメント偏位量よりＺアライメント偏位量が重視されるように、Ｚアライメント偏位量に基づくスコアに重み付けを行うようにしてもよい。
【０１０６】
なお、上記第２実施例において、アライメント偏位量を用いて撮像画像をソートする場合、アライメント範囲量を所定のステップで区分けしてソートするようにしてもよい。例えば、例えば、Ｚ方向では、２０μｍステップで区分けされ、ＸＹ方向では、０．１ｍｍステップで区分けされる。
【０１０７】
なお、上記第２実施例において、もちろん、アライメント偏位量を算出する基礎となる撮像素子８４からの信号、受光素子８９からの信号がメモリ９５に記憶され、事後的に、アライメント偏位量が算出される場合も、画像取得時のアライメント偏位量の記憶に含まれる。
【０１０８】
＜変容例＞
なお、上記本実施形態において、第１実施例に示した撮像画像に基づくソート処理と、第２実施例に示したアライメント偏位量に基づくソート処理と、組み合わせることも可能である。
【０１０９】
例えば、制御部９０は、アライメント偏位量に基づくソート処理によってアライメント偏位量が小さい撮像画像の集合を選出する。そして、選出された集合において、制御部９０は、各撮像画像に形成された内皮画像領域の水平方向における重心位置を算出し、撮像画像の水平中心位置に，その重心位置が最も近い画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。
【０１１０】
また、制御部９０は、撮像画像に基づくソート処理によって総和ＳＵが多い撮像画像の上位を選出する。そして、上位に選出された集合において、制御部９０は、Ｚアライメント偏位量及びＸＹアライメント偏位量の絶対値が最も小さい撮像画像を解析第１候補の画像（第１画像）として選出する。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、アライメント状態を光学的に検出する構成としたが、これに限定されず、眼Ｅに対するアライメント偏位量を検出できるデバイスであればよい。例えば、超音波センサ、Ｘ線センサなどであってもよい。
【０１１２】
なお、実施形態に関して、上記に示した例に限定されるものではなく、当業者の設計思想の範囲内において種々の変容が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施形態に係る角膜内皮細胞撮影装置の外観側方構成図である。
【図２】撮影部に収納された光学系を上方から見たときの光学配置と，制御系の構成の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１投影光学系、第２投影光学系を被検者側からみたときの図である。
【図４Ａ】角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、アライメントずれがある場合の表示例である。
【図４Ｂ】角膜中心部の内皮を撮影する場合の前眼部観察画面の一例を示す図であり、アライメントが適正な状態における表示例である。
【図５】精密なアライメント検出の一例を示す図である。
【図６】撮像素子からの出力画像に基づいて角膜画像の受光状態を判定する際の一例を示す図である。
【図７Ａ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、ＸＹＺ方向のアライメントが完了されたときの図である。
【図７Ｂ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、上皮反射光が移動された後の図である。
【図７Ｃ】撮影部が前進されるときの角膜反射光の受光状態の変化を示す図であり、内皮反射光が所定の検出領域を過ぎたときの図である。
【図８Ａ】撮影部が前進されるときの合計値ＳＬＣ１の変化を時系列で表すグラフである。
【図８Ｂ】撮影部が前進されるときの合計値ＳＬＣ２の変化を時系列で表すグラフである。
【図９】角膜内皮の撮像画像の選出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】解析可能領域ＡＡの決定手法について説明するための図である。
【図１１】解析可能領域ＡＡの決定手法について説明するための図である。
【図１２】撮像画像のある水平位置における垂直方向の輝度分布を示す例である。
【図１３】垂直方向の輝度分布における谷の数の総和を水平位置ｉ毎に並べた輝度情報ＫＩの例である。
【図１４】図１３のグラフにおいて谷の密集地域が異なるグラフをそれぞれ並べた図である。
【図１５】内皮ピークの検出手法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
４ 撮影部（装置本体）
６ 駆動部
１０ 照明光学系
１２ 照明光源
３０ 撮像光学系
６０ａ，６０ｂ 第１投影光学系
６５ａ〜６５ｄ 第２投影光学系
８０ 前眼部観察光学系
８５ Ｚアライメント検出光学系
８５ａ 投光光学系
８５ｂ 受光光学系
９０ 制御部
９２ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項２】
前記評価値算出手段の算出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段を備える請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項３】
前記評価値算出手段は、撮像画像において、水平方向、垂直方向のどちらか一方の方向における各位置での他方の方向における輝度分布のエッジの数を検出し、前記各位置でのエッジの数の総和を前記評価値として算出することを特徴とする請求項２の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項４】
前記画像選出手段は、前記評価値算出手段の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示する請求項２〜請求項３のいずれかの角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項５】
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記制御手段による撮像画像の取得中において、被検者眼の角膜内皮に対する前記装置本体のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
各撮像画像を取得する毎に検出される前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項６】
前記画像選出手段は、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示することを特徴とする請求項５の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項１】
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された各撮像画像の解析対象としての評価値を，撮像画像における二次元的な輝度分布に基づいて算出する評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項２】
前記評価値算出手段の算出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段を備える請求項１の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項３】
前記評価値算出手段は、撮像画像において、水平方向、垂直方向のどちらか一方の方向における各位置での他方の方向における輝度分布のエッジの数を検出し、前記各位置でのエッジの数の総和を前記評価値として算出することを特徴とする請求項２の角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項４】
前記画像選出手段は、前記評価値算出手段の算出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示する請求項２〜請求項３のいずれかの角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項５】
照明光源からの照明光を被検者眼角膜に向けて斜めから照射する照明光学系、角膜内皮細胞を含む前記角膜からの反射光を撮像素子により受光して角膜内皮細胞画像を取得する撮像光学系、を備える装置本体と、
被検者眼に対して前記装置本体を相対移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動を制御して、前記装置本体を所定方向に移動させ、前記装置本体の移動中に前記照明光源を複数回発光させて前記撮像素子により複数の撮像画像を取得する撮影制御手段と、
前記制御手段による撮像画像の取得中において、被検者眼の角膜内皮に対する前記装置本体のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
前記撮像素子により撮像された複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
各撮像画像を取得する毎に検出される前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、被検者眼の角膜内皮の解析候補を、前記記憶手段に記憶された各撮像画像から選出する画像選出手段と、
を備えることを特徴とする角膜内皮細胞撮影装置。
【請求項６】
前記画像選出手段は、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて複数の撮像画像をソートすると共に、ソートされた撮像画像を上位順にモニタに表示することを特徴とする請求項５の角膜内皮細胞撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５２０４４（Ｐ２０１３−５２０４４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１２４７（Ｐ２０１１−１９１２４７）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
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