JP3916482B2

JP3916482B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP3916482B2
Application number: JP2002052003A
Authority: JP
Inventors: 俊文角谷
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003245300A; US20030163122A1; EP1369078A3; EP1369078A2; EP1369078B1; US7160288B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等で使用される眼科装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、エキシマレーザにより角膜実質層をアブレーションして角膜前面の曲率を変え、屈折異常を矯正するレーザ屈折矯正手術が行われるようになってきている。最近では、眼球の波面収差を測定してその波面収差を補正するようにアブレーションを制御して、さらに視力の向上を図ろうとする手術も行われつつある。こうしたレーザ屈折矯正手術においては、術前に眼球の角膜形状や波面収差を測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、波面収差や角膜形状を測定する装置は、眼球の入射瞳中心と固視点を結ぶ照準線（Line of sight）や角膜頂点（Keratometric axis）を基準にしており、節点を通って固視点と眼球の中心窩を結ぶ視軸（Visual axis）とは異なっている。また、従来のレーザ角膜手術装置によるアブレーションは、瞳孔の略中心を基準として行っており（術眼が光軸上の固視灯を見ているとすると、照準線が基準になっていることになる）、これも視軸とは異なっている。したがって、実際に眼球が物を見ているときの視軸とは異なった軸で測定し、異なった軸で波面収差を補正することになり、その誤差が大きいと期待する視力が得られなくなる。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、被検眼の視軸を導くことができ、また、その視軸情報を得ることができる眼科装置を提供することを技術課題とする。さらに、視軸基準で波面収差等の眼光学特性の測定やレーザ屈折矯正手術を可能にする眼科装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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。
（１）被検眼の固視を誘導する視標呈示光学系を備える眼科装置において、前記視標呈示光学系はその視標呈示光軸上に被検眼に固視させる第１視標と，前記第１視標より被検者側に一定距離の遠方に置かれた第２視標とを持ち、前記第２視標の中心に前記第１視標を合致させるように両視標を固視させることにより被検眼の視軸を前記視標呈示光軸に導くようにしたことを特徴とする。
（２）（１）の眼科装置において、瞳孔を含む被検眼前眼部を撮像する撮像手段を持つと共に前記視標呈示光軸と所定の関係を有する撮像光軸を有する撮像光学系と、前記撮像手段により撮影された前眼部画像に基づいて瞳孔面内を通過する被検眼の視軸の位置を検出する視軸検出手段と、を備えることを特徴とする。
（３）（２）の視軸検出手段は、前記前眼部画像を画像処理して瞳孔中心を求め、その瞳孔中心位置と視軸が瞳孔面内を通る位置との偏位を検出することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る眼科装置の概略構成を示す図である。
２は固視標呈示光学系であり、その光軸Ｌ１上にはアパーチャ板３と、固視視標である固視灯４が設けられている。アパーチャ板３は、図２に示すように、透明部材３ａにリング状マークで形成された小径アパーチャ３ｂを備え、被検眼Ｅから見える距離に置かれている。固視灯４はアパーチャ板３から一定距離の遠方に置かれている。アパーチャ板３と固視灯４との間にレンズを配置して、光学的距離を確保するようにしても良い。被検眼Ｅは小径アパーチャ３ｂを見ると共に、その内部中心に固視灯４を合致させるように固視する。そのため、アパーチャ板３は被検眼Ｅから十分間隔をあけて配置されており、固視灯４が第１の固視標となり、小径アパーチャ３ｂが第２の視標となる。なお、アパーチャ板３は単に小径の開口のみで構成しても良いが、図２のような構成とする方が、小径アパーチャ３ｂを通して固視灯４を固視させるための誘導がしやすくなる。また、逆に、小径アパーチャ３ｂを遮蔽したマークとし、このマークで固視灯４が隠れるように固視を誘導する構成でも良い。
【０００７】
１０は撮影（撮像）光学系であり、アパーチャ板３と被検眼Ｅの間に置かれたダイクロイックミラー１１と、ダイクロイックミラー１１の反射側の光軸Ｌ２上に置かれた撮像レンズ１２と、撮像素子であるＣＣＤカメラ１３を備える。ダイクロイックミラー１１は可視光を透過し近赤外光を反射する。このダイクロイックミラー１１により固視標呈示光学系２の光軸Ｌ１と撮影光学系１０の光軸Ｌ２とは同軸とされる。ＣＣＤカメラ１３は、可視域から近赤外域の感度を持つ。撮像レンズ１２は被検眼Ｅの瞳孔の像をＣＣＤカメラ１３に結像させるためのレンズで、被検眼Ｅの瞳孔とＣＣＤカメラ１３とが撮像レンズ１２に関して共役な関係となる。近赤外照明光源１５に照明された被検眼Ｅの瞳孔からの近赤外光は、ダイクロイックミラー１１により反射されて撮像レンズ１２に入り、ＣＣＤカメラ１３上に結像する。
【０００８】
２０はレチクル投影光学系であり、ランプ２１とレチクル２２を備える。レチクル２２は十字等の中心が分かり易い形状の白抜きで、光軸Ｌ２の位置が分かるようになっており、ランプ２１からの可視光が透過する。レチクル２２を透過した可視光は、ダイクロイックミラー１１を透過して撮像レンズ１２を経てＣＣＤカメラ１３上に像を結ぶ。これにより、ＣＣＤカメラ１３の画像上で光軸Ｌ２の位置がどこにあるかが示される。この光軸位置は、被検眼Ｅが小径アパーチャ３ｂを通して固視灯４を見たときの視軸となるため、視軸位置を示すことになる。
【０００９】
上記の光学系は、検眼部１に収納されており、検眼部１は被検眼Ｅに対して上下、左右及び前後に３次元的に駆動部３０により移動する。駆動部３０はシステム制御部３１に接続されており、システム制御部３１には検眼部１を上下左右に移動するためのスイッチ３２、検眼部１を前後に移動するスイッチ３３、撮影スイッチ３４が接続されている。ＣＣＤカメラ１３の出力は画像メモリ３５ａを含む画像処理部３５に接続されており、画像処理部３５にはモニタ３６が接続されている。３７はデータの入出力部である。
【００１０】
上述のような構成において、照明光源１５により照明された被検眼前眼部はＣＣＤカメラ１３により撮像され、その像がモニタ３６に映し出される。検者は、モニタ３６に表示された前眼部画像を観察し、虹彩のピントが合う様に、スイッチ３３を使って検眼部１を前後に移動する。これにより、前後方向のアライメントを行う。このアライメントは、画像処理部３５による画像処理によって、自動的に行うこともできる。
【００１１】
また、被検眼Ｅにはアパーチャ板３が持つ小径アパーチャ３ｂ内を通して固視灯４が観察されるように、被検者にスイッチ３２を操作させて駆動部３０により検眼部１を上下、左右に移動する。これは、被検者の応答を得て検者が操作しても良い。小径アパーチャ３ｂを通してその中心に固視灯４を固視させることにより、被検眼Ｅの視軸と固視標呈示光学系２の光軸Ｌ１とが一致することになる。
【００１２】
このように被検眼Ｅの固視を導くことができたら、検者は撮影スイッチ３４を押して被検眼Ｅの瞳孔を含む前眼部像をＣＣＤカメラ１３により撮影する。このとき、レチクル投影光学系２０からの可視光のレチクル像も同時にＣＣＤカメラ１３により撮影される。ＣＣＤカメラ１３により撮影された像は、画像メモリ３５ａに記憶される。
【００１３】
図３はＣＣＤカメラ１３により撮影された画像の例を示したものであり、瞳孔の画像と共にレチクル投影光学系２０によるレチクル像５０が撮影されている。画像処理部３５は、前眼部画像から瞳孔エッジを抽出し、瞳孔中心を検出する。瞳孔中心の検出の方法は、例えば、瞳孔エッジに接する左右２本の縦ラインと上下２本の横ラインとで囲まれる矩形を定め、その対角線の交点とする方法で行うことができる。もちろん、この他の方法でも行えるが、波面収差測定や屈折矯正手術時等で基準とするときの瞳孔中心の検出に準ずることが好ましい。図３において、点５１が検出された瞳孔中心を示す。
【００１４】
また、画像処理部３５はレチクル像５０のレチクル中心５２を求める。そして、このレチクル中心５２は瞳孔面内を通る視軸位置となるので、レチクル中心５２と瞳孔中心５１の位置から、瞳孔中心に対して瞳孔面内を通過する視軸の偏位量（Δｘ、Δｙ）を検出する。視軸の偏位量（Δｘ、Δｙ）は、波面収差の測定データからレーザ屈折矯正手術時のアブレーション量を算出する際に利用される。なお、ＣＣＤカメラ１３上における撮影光軸Ｌ２の位置を予め既知としておけば、レチクル投影光学系２０は必ずしも必要ない。
【００１５】
波面収差の測定としては、被検眼眼底に光源像を投影し、瞳と共役位置に置かれた多数のマイクロレンズアレイを介して眼底からの反射光をイメージセンサ上に結像させ、その結像情報から被検眼角膜で屈折する光の波面を測定する、いわゆるハルトマンシャック波面センサが代表的に知られている。その光学系構成は、USP.6,086,204、特開平10-305013号公報等に記載されている。こうした光学系では、通常、瞳孔中心を通る照準線を基準に測定結果が得られる。そして、この波面収差の測定結果から、これを補正するようなアブレーション量（角膜切除量）データが求められる。
【００１６】
ところが、波面収差測定は、図４に示すように、照準線ＬS を基準としたものであるので、それを基にしたアブレーション量も眼球の視軸Ｖa を基準にした波面収差補正を正確に現してはいない。そこで、照準線ＬSを基準にして求められた波面収差の測定データを、視軸Ｖa 基準に変換する。これは、上記のようにして求めた視軸の偏位量（Δｘ、Δｙ）と波面収差測定における固視灯（固視点Ｆ_P）の距離とから、照準線ＬSと視軸Ｖa の成す角度θ₍Δ_x,Δ_y)を求めた上で、これらを使用して行える。そして、照準線ＬS を基準としてレーザ屈折矯正手術を行う場合は、視軸の偏位量（Δｘ、Δｙ）と角度θ₍Δ_x,Δ_y)を基に、再び照準線ＬS を基準にしたアブレーション量を算出し直す。こうした演算機能は、制御部３１に持たせても良いし、視軸偏位量（Δｘ、Δｙ）を出力した先のコンピュータ（例えば、レーザ屈折矯正手装置側のコンピュータ）に持たせても良い。データの入力や出力は、入出力部３７を介して行う。
【００１７】
図５は視標呈示光学系の変容例を示す図である。この例では、図１で使用したアパーチャ板３の代わりに微小ミラー７０を使用して、それによって固視標呈示光学系２の光軸Ｌ１を９０度曲げ、被検眼Ｅの正面に撮影光学系１０を設けている。この構成においても、被検眼Ｅに微小ミラー７０を介してその反射方向にある固視灯４を固視させることにより、視標呈示の光軸Ｌ１と視軸とを一致させることができる。
【００１８】
なお、以上における小径アパーチャ３ｂ及び微小ミラー７０の大きさ、それから固視灯４まで距離は、被検眼Ｅの視軸と光軸Ｌ１とを一致させるための許容誤差との関係で設計的に定められるものである。
また、以上は波面収差測定を別の眼科装置で行うものとしたが、測定光学系を組み込んだ場合の例を図６に示す。図６において、６０が波面収差の測定光学系（USP.6,086,204、特開平10-305013号公報等に記載されているものを使用できる）であり、Ｌ３はその測定光軸を示す。測定光軸Ｌ３はビームスプリッタ６１により固視標呈示の光軸Ｌ１と同軸にされる。この場合、波面収差測定を視軸基準で行える。したがって、レーザ屈折矯正手術においては、視軸の偏位量（Δｘ、Δｙ）と角度θ₍Δ_x,Δ_y)を使用して照準線基準のアブレーション量を計算すれば良い。
【００１９】
なお、屈折矯正手術におけるアブレーション量を決定する要因となる被検眼の光学特性の測定としては、波面収差測定に限らず、角膜の広い範囲にわたって角膜曲率の分布を測定する角膜形状測定や、屈折力分布を角膜の広い範囲にわたって測定する眼屈折力分布測定がある（本出願人による特開平11-342152号公報参照）。これらにおいても、図１に示す光学系を組合わせ、その測定光軸を固視標呈示の光軸Ｌ１と同軸にすることにより、視軸基準の測定が可能となる。
【００２０】
さらにまた、レーザ屈折矯正手術も視軸基準で行うと、視軸基準にて得られた波面収差等の測定データやアブレーションデータを、照準線基準に戻さなくても良くなる。図７はレーザ屈折矯正手術を行う装置に、上記の固視標呈示光学系２を設けた例である。７０がレーザ照射光学系であり、エキシマレーザ光源７１、収束レンズ７２、２つのガルバノミラー７３，７４を持ち、エキシマレーザを反射し可視光を透過するダイクロイックミラー７５によって、照射光学系７０の光軸Ｌ３と視標呈示光学系２の光軸Ｌ１とが同軸にされる。
【００２１】
レーザ光源７１からのレーザ光は収束レンズ７２によって術眼Ｅの角膜上で１ｍｍほどの小スポットビームとされる。このレーザ光は２つのガツバノミラーによって角膜上でスキャンされ、アブレーション量データを基に各スキャン位置とそのレーザ照射時間とをコントロールすることにより、波面収差を補正することができる。このとき、上記のような視標呈示光学系２の小径アパーチャ３ｂの中心と固視灯４とを合致するように固視させることにより、視軸基準での屈折矯正手術が行える。なお、レーザ照射光学系は図７に限らず、本出願人による特開平11-128264号公報に記載された構成等、種々のものが適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検眼の視軸を導き、その視軸情報を得ることができる。これを利用することにより、精度の高い屈折矯正手術が可能になる。また、視軸基準で波面収差等の眼光学特性の測定やレーザ屈折矯正手術を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る眼科装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるアパーチャ板を説明する図である。
【図３】ＣＣＤカメラにより撮影された画像の例を示す図である。
【図４】視軸と照準線の関係を示す図である。
【図５】本装置に測定光学系を組み込んだ場合の例を示す図である。
【図６】本装置の光学系の変容例を示す図である。
【図７】レーザ屈折矯正手術装置に本発明に係る固視標呈示光学系を設けた例を示す図である。
【符号の説明】
２固視標呈示光学系
３アパーチャ板
４固視灯
１０撮影光学系
１１ダイクロイックミラー
１３ＣＣＤカメラ
２０レチクル投影光学系
３１システム制御部
３５画像処理部
３６モニタ
６０測定光学系

Claims

被検眼の固視を誘導する視標呈示光学系を備える眼科装置において、前記視標呈示光学系はその視標呈示光軸上に被検眼に固視させる第１視標と，前記第１視標より被検者側に一定距離の遠方に置かれた第２視標とを持ち、前記第２視標の中心に前記第１視標を合致させるように両視標を固視させることにより被検眼の視軸を前記視標呈示光軸に導くようにしたことを特徴とする眼科装置。
請求項１の眼科装置において、瞳孔を含む被検眼前眼部を撮像する撮像手段を持つと共に前記視標呈示光軸と所定の関係を有する撮像光軸を有する撮像光学系と、前記撮像手段により撮影された前眼部画像に基づいて瞳孔面内を通過する被検眼の視軸の位置を検出する視軸検出手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
請求項２の視軸検出手段は、前記前眼部画像を画像処理して瞳孔中心を求め、その瞳孔中心位置と視軸が瞳孔面内を通る位置との偏位を検出することを特徴とする眼科装置。