JP3206953B2 - 眼科用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被検眼との位置合わせを
行い、被検眼を測定又は手術する眼科用装置、特に被検
眼と所定の関係に位置合わせするためのアライメント機
構に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検眼と所定の関係に位置合わせし、被
検眼を測定又は手術する眼科用装置としては、眼屈折
計、非接触眼圧計、角膜手術装置等の装置が知られてい
る。これらの装置では一般に被検眼に光束を投射して角
膜反射輝点を形成し、角膜反射輝点の位置や結像状態を
観察又は検出して、上下左右方向のみならず、光軸方向
の位置を調整する。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】この方法によれば、上下左右
方向の位置調整は極めて正確に行うことができる。しか
しながら、角膜反射輝点の形成される位置は正確には一
定の位置ではなく、被検眼の曲率半径により左右され
る。従って、従来の装置では被検眼に形成された輝点の
位置と装置（対物レンズやノズル先端等）とを一定の位
置関係に置くことは可能であるが、被検眼の角膜頂点と
装置とを一定の位置関係にすることはできない。被検眼
の角膜頂点と装置とを一定の位置関係にすることを前提
とする非接触眼圧計においては、角膜反射輝点の位置と
の位置合わせを行うだけでは、測定誤差は避けられな
い。本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、被
検眼と装置とを正確に一定の位置関係に導き、測定や手
術を正確に行うことができる眼科用装置を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の眼科用装置は次のような特徴を有してい
る。 （１） 被検眼と所定の関係に位置合わせし、被検眼を
測定又は手術する眼科用装置において、被検眼角膜の光
軸方向から投光しアライメント用の角膜反射像を形成す
る指標投影手段と、測定された被検眼の角膜の曲率を入
力する入力手段と、該入力手段により入力された被検眼
の角膜の曲率に基づいて、前記指標投影手段による角膜
反射像を観察又は検出して得られる作動距離方向のアラ
イメント情報を補正する補正手段と、を備えることを特
徴としている。

【０００５】（２） （１）の眼科用装置は、さらに被
検眼に対する装置の前後方向の移動を検出する検出手段
を備えることを特徴としている。

【０００６】（３） （１）の眼科用装置は、さらに被
検眼に対するフォ−カス位置を変えるフォ−カス位置移
動ユニットを備えることを特徴としている。

【０００７】（４） （１）の眼科用装置は、さらに被
検眼の角膜の曲率を測定する測定光学系と、該測定光学
系の測定結果に基づいて角膜の曲率を演算する演算手段
とを備えることを特徴としている。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【実施例１】以下、本発明の実施例について図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の１実施例である角膜手術
装置の光学系配置図である。１はエキシマレーザ光源で
あり、そのレーザ光源から出射されるレーザビームの断
面形状は、図２に示すように、ビームの水平方向（ｘ軸
方向）の強度分布がほぼ均一な分布Ｆ（Ｗ）で、垂直方
向（ｙ軸方向）の強度分布がガウシアン分布（ガウス分
布）Ｆ（Ｈ）となっている。エキシマレーザは紫外光な
ので、光路の途中で可視光であるＨｅ−Ｎｅレ−ザ（図
示せず）と同軸に合成されている。２、３は平面ミラー
であり、レーザ光源１より出射されたレーザビームは、
平面ミラー２により上方へ９０°偏向され、さらに平面
ミラー３で水平方向に偏向される。平面ミラー３は矢印
方向に平行移動できるようになっている。

【００１１】４はアパーチャであり、角膜のアブレーシ
ョン領域を限定する。アパーチャ４はアブレーション領
域を変えるためにその開口面積を変える（マイクロコン
ピュータにより制御された駆動機構による）。５は投影
レンズであり、２枚のレンズ５ａ，５ｂからなる。レン
ズ５ａの前側焦点位置がアパーチャ４の位置、レンズ５
ｂの後側焦点位置が角膜頂点にそれぞれ一致するように
配置される。レンズ５ｂは光軸方向に移動可能であり、
アパーチャ４の結像位置を変える。６はダイクロイック
ミラーであり、観察光学系７の対物レンズ８の光軸とレ
ーザビームとを同軸にする。観察光学系７は手術顕微鏡
光学系であり、対物レンズ８を除き左右眼用各一対の光
学系（変倍レンズ９等）から構成されている。１０はア
ライメント投光系の光源であり、アパーチャ１１を通っ
た光源１０からの光はコリメータレンズ１２に平行光束
とされた後、ミラー１３で反射し角膜に照射される。ミ
ラー１３はアライメント投光系の光軸と対物レンズ８の
光軸とを同軸にする。ミラー１３は左右眼用の観察光路
に拡がるビームスプリッタとしてもよい。図３は角膜表
面での反射輝点をアライメントのために用いる方法を説
明する図である。点Ｑは曲率半径ｒの角膜の頂点であ
り、この角膜に上方より平行光を当てると、角膜表面で
反射し角膜頂点Ｑとその曲率中心Ｏの中央の点、即ち角
膜頂点Ｑからｒ／２の位置Ｐから拡がるような光束とな
る。このＰが虚像点であり、虚像点が最も鮮明に見える
位置（観察系のピント位置）に術眼を置いたときに、レ
ーザ導光系のフォーカス位置が角膜表面になるように光
学系の位置を調整すると、術者は顕微鏡又はテレビモニ
タ等の観察系でこの点Ｐを観察して、装置との位置合わ
せを行うことができる（受光素子を配置し角膜反射光を
光電的に検出して位置合わせしてもよい。）なお、アラ
イメント光は平行光束でなくても、光束の入射角度に対
応して虚像点の位置が曲率中心Ｏ側またはＱ側に移動す
るだけであるので、これを使用することは可能である。

【００１２】次に、レンズ５ｂの移動による結像位置の
移動を説明する。図４は結像位置を移動するための制御
ブロック図である。２０は角膜の曲率半径やアブレーシ
ョンによる屈折異常の矯正の程度等の情報を入力するキ
ーボード等のデータ入力手段であり、これらのデータは
マイクロコンピュータ２１に入力される。屈折矯正手術
を行うには矯正前の角膜の曲率半径のデータが不可欠で
あり、このデータに基づいてアブレーションの方法を決
定する。上記のように、角膜曲率半径が変わると角膜反
射輝点に対する角膜頂点の位置が変化するため、角膜の
曲率半径が標準の曲率半径と異なると、レーザ導光系の
フォーカスがずれる。つまり、角膜曲率半径がｒの眼球
とｒ´の眼球では、角膜頂点位置Ｑ，Ｑ´は角膜反射の
虚像点Ｐからｒ／２，ｒ´／２上方に位置するので、両
角膜頂点位置Ｑ，Ｑ´はΔ（＝ｒ´／２−ｒ／２）だけ
ずれる。したがって、マイクロコンピュータ２１はフォ
ーカスずれ量Δ（＝ｒ´／２−ｒ／２）を演算し、フォ
ーカス制御ユニット２２を介してレンズ５ｂを移動し、
レーザ導光系のフォーカス位置が角膜表面になるように
補正する。以上のような構成の装置においてその動作を
説明する。術者は手術用の顕微鏡で術眼を観察する。観
察系のピントがアライメント光の角膜反射による虚像点
と一致するように被検眼を移動する（移動機構について
は図示せず）。予め入力された術眼の角膜形状に基づい
てマイクロコンピュータ２１はΔ（＝ｒ´／２−ｒ／
２）を演算し、フォーカス制御ユニット２２を介してレ
ンズ５ｂを移動し、レーザ導光系のフォーカス位置が角
膜表面になるように補正する。このようにして位置合わ
せが完了したら、アパーチャ４及び平面ミラー３を駆動
して術眼をアブレーションする。

【００１３】本実施例の装置ではアパーチャ４の開口に
相当する領域を均一な深さにアブレーションし、アパー
チャ４の開口を変えてこれを繰り返し、角膜を所定の曲
率に矯正する。アパーチャ４の開口に相当する領域のア
ブレーションは、平面ミラー３をレーザパルスに同期し
て矢印方向に平行移動し、ビームをガウシアン分布方向
に移動して行う。ある位置で１パルス又は数パルス照射
後に平面ミラー３を次の位置に移動させ、再び１パルス
又は数パルス照射後平面ミラー３を移動させる。この動
作をアパーチャ４の開口の一端から他端まで繰返す。図
５に示すように、アブレーション領域に所定の間隔で１
パルス又は数パルスの照射を繰り返し、そのパルスを重
ね合わせることにより、均一な深さのアブレーションを
行う。

【００１４】

【実施例２】実施例２は角膜形状測定装置と眼圧測定装
置とを組み合わせた眼科装置に応用した例である。図６
は主としてその光学系を示した図である。 （アライメント・観察系） ３１はアライメント用の角膜反射像を形成するための投
光用光源であり、投光用光源３１から出射した光束はス
ポット開口を通過し、コリメータレンズ３２により平行
光束となる。平行光束となった光束はハーフミラー３３
により反射され、後述するノズル等を通過して被検眼１
４の角膜上に投光され、鏡面反射により角膜反射像を形
成する。角膜反射像の様子は観察系により観察されると
ともに、一部の光束はハーフミラー３４により反射さ
れ、受光レンズ３５を介して受光素子３６に入射する。
光軸方向の位置ずれ量に対応して受光素子３６の受光量
が変化するので、軸方向のずれ量を得ることができる。
なお、このずれ量や上下左右方向のずれ量は後述するテ
レビカメラの画像を処理することによっても得ることが
できる。観察系は次のようにして構成されている。被検
眼からの光束は、ハーフミラー３３，３４及びダイクロ
イックミラー３７を介して、対物レンズ３８及び結像レ
ンズ３９によりテレビカメラの撮像面４０上に前眼部像
を結像する。検者はテレビカメラの撮影像をテレビモニ
タ４１により観察する。４２はレチクル板４３を照明す
るレチクル投影用の光源であり、投影レンズ４４、結像
レンズ３９によりレチクル像を撮像面４０上に結像す
る。

【００１５】（角膜形状測定系）５０は点光源であり、
コリメ−タレンズ５１により平行光束とされ、角膜に所
定の角度で投射される。投射される点光源は上下左右に
４個配置されている。角膜に所定の角度で投射された光
束は角膜反射像を形成する。角膜反射像からの光束はハ
−フミラ−５２で反射され、結像レンズ５３によりその
像側焦点位置のテレセントリック絞り５４を介して検出
素子上に点光源の角膜反射像を結像する。検出素子は、
ビ−ムスプリッタ５５により二分した各光路に互いに直
交するように一次元のリニアイメ−ジセンサ５６を置い
ている。リニアイメ−ジセンサ５６の前には円筒レンズ
５７を検出方向と一致するよう配置している。角膜反射
像の検出結果に基づいて被検眼の角膜形状が算出され
る。マイクロコンピュ−タ（後述の制御・演算回路６１
で行う）による角膜形状の算出方法については、本出願
人による特開昭６１−８５９２０号（名称「角膜形状測
定装置」）の記載を援用する。

【００１６】（眼圧測定系） ６０はシリンダであり、制御・演算回路６１はソレノイ
ド駆動回路６２を介してソレノイド６３を駆動しピスト
ン６４を動作させ、シリンダ６０内の空気に圧力を付与
する。支持ガラス６５により支えられたノズル６６の先
端から圧縮された空気を角膜に向けて噴出する。６７は
シリンダ６０内の圧力を検出するための圧力センサであ
る。６８は透明ガラスである。角膜形状測定系の点光源
５０の光束を被検眼に投射する光学系と干渉しない位置
に、角膜の圧平状態を光学的に検知する機構（周知のも
のなので省略する）を設けている。この機構は、被検眼
に測定用光束を投射する投射光学系と、投射された測定
用光束の角膜反射光の光量を検出する検出光学系から構
成される。

【００１７】以上の構成の装置の動作を本発明と関係の
深いところに限って説明する。まず、角膜形状測定モー
ドとなる。検者は、テレビモニタ４１により投光用光源
３１の角膜反射像と前眼部像とレチクル像を観察しなが
ら、周知の被検眼に対して測定部を摺動させる摺動機構
により位置合わせを行う。上下左右方向のずれ量が所定
の範囲内にあり、受光素子３６の受光量が所定の閾値を
越えると、角膜形状測定系の測定開始のトリガ信号が発
生する。点光源５０が発光してその角膜反射像がリニア
イメージセンサ５６により検出され、制御・演算回路６
１で角膜形状が算出される。

【００１８】角膜形状が測定されると、眼圧測定モード
となる。測定された角膜形状が装置の設計基準である角
膜形状と一致するときはアライメントをしなおすまでも
なく、受光素子３６の受光量が所定の閾値を越え、眼圧
測定系の測定開始のトリガ信号が発生する。ソレノイド
６３によりピストン６４が動作し、所定圧力以上になる
とノズル６６の先端から圧縮された空気が角膜に向けて
噴出される。検出光学系により角膜の圧平状態が検出さ
れ、所定の状態に角膜が圧平されたときの空気圧（圧平
時間により間接的に求めてもよい）から眼圧を求める。
測定された角膜形状が装置の設計基準である角膜形状と
一致しないときは、実施例１と同様にして、制御・演算
回路６１でΔ（＝ｒ´／２−ｒ／２）を算出し、その誤
差の補正量を求める。補正量をテレビモニタ４１に表示
する。摺動機構による装置の光軸方向の移動量を検出器
（図示せず）により検出して、補正量と移動量の差をテ
レビモニタ４１に表示して検者に知らせるとともに、差
が０となったときにトリガ信号を発生させ、眼圧測定が
開始される。この場合検者がトリガスイッチを押すよう
にしても良い。なお、光量検出型の受光素子３６の代わ
りに二次元のイメージセンサを置き受光面積を検出し、
予め記憶する光軸方向のずれ量と受光面積との関係と検
出された受光面積と比較して、トリガ信号を発生させる
ようにしてもよい。

【００１９】本発明の具体例を実施例１及び２により説
明したが、このような実施例は種々の変容が可能であ
り、本発明と技術思想を同一にする限りにおいて、これ
らの変容も本発明に含まれるものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、角膜反射輝点を利用す
るアライメント機構において被検眼の角膜曲率半径の差
異に起因するアライメント誤差を簡単に取り除き、被検
眼と装置とを正確に一定の位置関係に導くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】１実施例である角膜手術装置の光学系配置図で
ある。

【図２】レ−ザのエネルギ−分布の例を説明する図であ
る。

【図３】角膜表面での反射輝点をアライメントのために
用いる方法を説明する図である。

【図４】結像位置を移動するための制御ブロック図であ
る。

【図５】アブレーション領域に所定の間隔で１パルス又
は数パルスの照射を繰り返し、そのパルス照射の重ね合
わせによる、アブレーションする方法を説明する図であ
る。

【図６】角膜形状測定装置と眼圧測定装置とを組み合わ
せた眼科装置の主として光学系を示した図である。

【符号の説明】

５ 投影レンズ ８ 対物レンズ １３ ミラー ２０ データ入力手段３６ 受光素子 ６１ 制御・演算回路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検眼と所定の関係に位置合わせし、被
   検眼を測定又は手術する眼科用装置において、被検眼角
   膜の光軸方向から投光しアライメント用の角膜反射像を
   形成する指標投影手段と、測定された被検眼の角膜の曲
   率を入力する入力手段と、該入力手段により入力された
   被検眼の角膜の曲率に基づいて、前記指標投影手段によ
   る角膜反射像を観察又は検出して得られる作動距離方向
   のアライメント情報を補正する補正手段と、を備えるこ
   とを特徴とする眼科用装置。
2. 【請求項２】 請求項１の眼科用装置は、さらに被検眼
   に対する装置の前後方向の移動を検出する検出手段を備
   えることを特徴とする眼科用装置。
3. 【請求項３】 請求項１の眼科用装置は、さらに被検眼
   に対するフォ−カス位置を変えるフォ−カス位置移動ユ
   ニットを備えることを特徴とする眼科用装置。
4. 【請求項４】 請求項１の眼科用装置は、さらに被検眼
   の角膜の曲率を測定する測定光学系と、該測定光学系の
   測定結果に基づいて角膜の曲率を演算する演算手段とを
   備えることを特徴とする眼科用装置。