JP4330400B2

JP4330400B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4330400B2
Application number: JP2003286177A
Authority: JP
Inventors: 俊文角谷
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: JP2005052370A; US7281796B2; US20050030474A1

Description

本発明は、角膜形状を変化させる矯正手術を行う前に、患者に手術後の物の見え方を体験させるための眼科装置に関する。

眼の屈折異常を矯正する場合、従前は眼鏡やコンタクトレンズによるものが主であったが、近年ではレーザビームにより角膜を切除（アブレーション）して角膜形状を変化させる矯正手術が行われるようになってきている。さらに最近では、眼球の波面収差を測定し、その測定結果を基にアブレーション量を決定し、眼球光学系の高次収差までも補正しようとする方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−３５５２１９号公報

しかしながら、角膜形状を変化させる屈折矯正手術では、眼鏡やコンタクトレンズを用いた矯正と異なり、患者は手術を行った後でなければどのように見えるのかを確認することができないため、術後の見え方に対する不安や認識のずれを感じる可能性がある。また、患者が望む見え方は患者の生活様式や作業環境により異なるため、単純に物体が網膜上で一点に結像するように矯正量（補正量）を決定することが適切とは限らない。例えば、老視により調節力が低下している場合、高次収差を無くして遠距離の物体が網膜上で一点に結像するように矯正してしまうと、近距離の物は見難くなり、生活上必要とされる距離での視力が不充分となる場合がある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、屈折矯正手術前に術後の見え方を患者に体験させることができ、患者に適した矯正手術を行うための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。

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）患者眼に視認させる視標を呈示する視標呈示光学系と、前記視標呈示光学系の光路に配置され、患者眼の光学収差を補正するために光成形可能なミラーを持つ収差補正光学系と、患者眼の所期する視標の呈示距離での収差を補正するための補正データを入力すると共にその補正データを調整可能な入力手段と、前記視標呈示光学系による視標の呈示距離を遠見視の距離と近見視の距離との間で変更する呈示距離変更手段と、前記入力手段による前記補正データ又は前記調整された補正データに基づいて前記収差補正光学系を駆動制御すると共に、前記呈示距離変更手段の駆動を制御して視標の呈示距離を遠見視の距離と近見視の距離に変化させる制御手段と、を有し、波面収差補正後の遠見視及び近見視の見え方を患者眼に自覚させることを特徴とする。
（２）（１）の眼科装置において、さらに、患者眼の波面収差を測定する収差測定手段であって、前記呈示距離変更手段により視標の呈示距離を遠見視の距離にして患者眼の調節力が除去された状態の波面収差を測定すると共に視標の呈示距離を近見視の距離に置いて患者眼に調節負荷が与えられた状態の波面収差を測定する収差測定手段を備え、前記入力手段は前記収差測定手段により測定されたデータを前記補正データとして入力することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）の眼科装置において、前記入力手段により入力する前記補正データは、老視眼を補正するための遠見視用領域及びその補正量と近見視用領域及びその補正量とを含むデータであることを特徴とする。

本発明によれば、角膜形状を変化させる屈折矯正手術前に術後の見え方を患者に体験させることができ、患者に適した矯正手術を行うための情報を得ることができる。

以下、本発明の実施の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光学系概略配置図である。光学系は、収差測定光学系、収差補正光学系及び視標呈示光学系に大別されている。

まず、収差測定光学系及び収差補正光学系について説明する。２はＳＬＤやＬＤ等により構成され、細いビーム状の赤外光を放射する光源である。３は赤外ハーフミラーであり、光源２から放射される赤外光の一部を反射し一部を透過すると共に、可視光をほぼ全透過する特性を持つ。４はレンズ、５は平面ミラーである。６ａ及び６ｂは、放物線状に湾曲した反射面を持つ放物面鏡である。放物面鏡６ａは、レンズ４により集光される光束をリレーするように配置されており、レンズ４により集光された光を平行光束にする。

７は変形可能なミラー面を持つデフォーマブルミラーであり、局所的に光の反射方向を変えることができるものである。デフォーマブルミラー７は、図２に示すように、入射光を反射する変形可能な膜状のミラー面７ａと、ベース部７ｂと、これらミラー面７ａ及びベース部７bに挟まれて配置されたピエゾ素子７ｃとより構成されている。ピエゾ素子７ｃは、ベース部７ｂ上に二次元的に複数配列されており、選択的に電圧を印可することにより、ミラー面７ａを自在に変形できるようになっている。デフォーマブルミラー７は、後述する視標呈示光学系による患者眼への視標呈示時において、患者眼の光学収差を補正するための光成形に用いられる。

患者眼の光学収差を補正するための変形可能なミラーとして、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることも可能である。ＤＭＤは、反射角度を変えられる小さな鏡が二次元的に多数配列されたものであり、小さな鏡一つ一つの反射角度を変えるように制御することにより、局所的に光の反射方向を変えることができるものである。

また、患者眼の光学収差を補正するものとして使用できるものとして、ＰＰＭ（Programmable Phase Modulator）を用いることも可能である。ＰＰＭは、光アドレス型平行配向液晶空間光変調デバイスと電気信号入力型のＬＣＤを光学像伝達素子（ＦＯＰまたはレンズ）で結合し、書き込みレーザを組み合わせたものである。

放物面鏡６ｂは、デフォーマブルミラー７からの光束を集光し、平面ミラー８を介して、集光レンズ９へとリレーするように配置されている。１０は赤外光を反射し可視光束を透過する特性をもつダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー１０の反射方向には波面センサ１１が配置されている。波面センサ１１はシャック−ハルトマン波面センサであり、図３のようにマイクロレンズが二次元に格子状に配列されたレンズアレイ２０とそのマイクロレンズの焦点面に配置されたＣＣＤカメラ２１より構成されている。レンズアレイ２０は、患者眼の瞳孔と共役な関係となるように配置されている。

以上の光源２〜波面センサ１１により収差測定光学系が構成され、その内のハーフミラー３〜ダイクロイックミラー１０までを共用して収差補正光学系が構成される。

次に、視標呈示光学系１７について説明する。１２はダイクロイックミラー１０の背後に配置されたレンズ光学系、１３は視標、１４は照明ランプである。レンズ光学系１２は、ズームレンズ等により照明ランプ１４により照明される視標１３と患者眼との距離を光学的に変化させるように構成されており、遠用距離や近用距離などのいろいろな視認距離にある視標を患者眼に呈示することが可能である。視標１３については、ランドルド環や数字を持つ視力表視標、風景図など様々なものが使用可能である。レンズ光学系１２と患者眼Ｅとの間の視標呈示光路には、前述のハーフミラー３〜ダイクロイックミラー１０までの収差補正光学系が配置されている。

なお、この視標呈示光学系は、波面収差を測定する時に患者が固視をする固視標呈示光学系としても用いられ、レンズ光学系１２を作動させることにより雲霧をかけることが可能である。

３０は制御部であり、デフォーマブルミラー７を変形させたり、レンズ光学系１２を移動させるための制御を行う。２２は、波面センサ１１からの出力を基に患者眼の波面収差を求めるための解析を行う解析部である。解析部２２で得られた解析結果（波面収差量のデータ）は制御部３０に入力される。また、制御部３０には、入力部３１，モニタ３２及び出力部３３が接続されている。入力部３１は波面収差の補正量を調整する指示信号を入力する手段、視標１３の呈示距離を変えるための指示信号を入力する手段として使用される。モニタ３２には、解析部２２及び入力部３１による入力情報が表示される。

次に、患者眼Ｅの波面収差の測定について説明する。光源２により放射された細いビーム状の赤外光は、赤外ハーフミラー３で反射して患者眼Ｅの眼球内に導かれ、眼底の一点に集光されて点像を形成する。眼底で散乱された赤外光は、患者眼Ｅの外側に放出され、赤外ハーフミラー３を透過する。赤外ハーフミラー３を透過した赤外光は、レンズ４により収束され、平面ミラー５にて９０°偏向された後に一旦集光する。患者眼Ｅが無収差眼の場合、平面ミラー５にて反射された赤外光は、放物面鏡６ａにより平行光束となり、デフォーマブルミラー７にて反射される。なお、波面収差測定時には、デフォーマブルミラー７のミラー面７ａは凹凸や傾斜のない平面状態にされている。デフォーマブルミラー７にて反射された赤外光は、放物面鏡６ｂにより反射されることにより再び集光された後に発散され、さらに、平面ミラー８で９０°偏向された後にレンズ９により再び平行光束とされる。レンズ９を通過した赤外光は、ダイクロイックミラー１０で反射され、波面センサ１１に入射する。

患者眼Ｅが収差を持つ場合、波面センサ１１に入射する赤外光は、その収差の影響を受けてきた波面２３（図３参照）を持つようになる。赤外光の波面が歪んでいると、それぞれのマイクロレンズから傾斜した光束となってＣＣＤカメラ２１に入射する。この光束の傾斜は、ＣＣＤカメラ２１上において点像の位置ずれとなって現れる。点像の位置ズレは、無収差の光学系を測定した時を基準位置（図３では、一点鎖線で記載）として求められる。そして、点像の位置ズレから各マイクロレンズを通った波面の傾斜がそれぞれ求められ、その波面データから全体の波面収差が解析される。

波面収差の解析結果から患者眼Ｅの屈折力も求められる。患者眼Ｅの遠点を測定する場合には、一旦求められた屈折力を基にレンズ光学系１２により視標１３と患者眼Ｅの眼底とを共役な位置においた後、適当なディオプタ分だけ雲霧を掛ける。この雲霧により、患者眼の調節力が除去された状態で再び波面センサ１１により波面収差を測定する。

また、患者の主とする作業距離が近業距離の場合、その作業距離に視標１３を呈示し、患者眼に調節負荷を与えた状態で波面収差を測定すれば、その作業距離での補正すべき波面収差量が求められる。

次に、患者眼の波面収差を補正した後の物の見え方を体験させる方法について説明する。波面収差の補正には、デフォーマブルミラー７が用いられる。波面収差の測定データは解析部２２から制御部３０に入力される。患者眼を無収差状態に補正する場合、測定された波面収差が補正量とされる。制御部３０は、入力された波面収差が０となるように、デフォーマブルミラー７の補正変形量を算出する。制御部３０はピエゾ素子７ｃを駆動させて、変形量分だけデフォーマブルミラー７のミラー面７ａを変形させる。また、照明ランプ１４を点灯し、患者眼Ｅにはデフォーマブルミラー７を含む収差補正光学系を介して視標１３を呈示する。視標１３を出射した可視の視標光束は、レンズ光学系１２、レンズ９、平面ミラー８、放物面鏡６ｂ、波面収差を補正するように変形されたデフォーマブルミラー７、放物面鏡６ａ、平面ミラー５、レンズ４、ハーフミラー３を経て患者眼Ｅの眼底に向かう。デフォーマブルミラー７は局所的に光の反射方向を変えることができるため、球面成分（デフォーカス成分）、乱視成分以外の高次収差も補正される。これにより、患者眼Ｅは眼球の波面収差を０に補正した場合の見え方を体験できる。視標１３を視力値視標としておけば、どの程度の視力値を持つ視標が見えるか体験できる。

この時、レンズ光学系１２を駆動して患者眼Ｅと視標１３との光学的な距離を、患者眼Ｅに対して遠見視の距離から近見視の距離までを自在に変化させることにより、患者は波面収差補正後のさまざまな距離における物の見え方を体験することができる。よって、その波面収差の補正量で矯正手術をした後の物の見え方を予め認識しておくことができる。レンズ光学系１２は、入力部３１からの指示信号よって制御部３０により駆動制御される。

なお、患者眼Ｅの球面成分及び柱面成分の屈折異常が非常に大きい場合（デフォーマブルミラー７による補正範囲を超える場合）に対応するために、デフォーマブルミラー７とは別に球面成分及び柱面成分を補正する光学系を設けることが好ましい。例えば、図４のように、球面成分の補正光学系は駆動装置４ａにてレンズ４（又はレンズ９）を光軸方向に移動させる構成とする。円柱成分の補正光学系は、度数の異なる複数の円柱レンズ４１や開口部を持つレンズディスク４０により構成する。また、円柱レンズ４１をその光軸回りに回転可能に構成する。円柱成分の補正が必要なときは、レンズディスク４０を回転装置４０ａにより回転し、補正度数を持つ円柱レンズ４１を視標呈示光学系の光軸上（レンズ４の光軸上）に配置するとともに、円柱レンズ４１を乱視軸角度に合わせて回転する。

また、患者眼の残存波面収差量、すなわち、波面収差の補正量を変化させながら遠見視及び近見視の見え方を体験させることにより、その患者に適した補正量を決定することができる。特に、老視により調節力の低下が顕著となって近方視がし辛くなった患者においては、患者の生活形態に合わせた波面収差を眼球に残すことにより、その患者に適した見え方の質を提供できる。この場合、入力部３１にて波面収差の補正量を調整する。補正量の調整の方法は、例えば、波面解析に使用するゼルニケ多項式において、収差成分を各次数ごとに分けておき、各次数ごとの残存波面収差量を調整する。制御部３０は入力部３１からの調整データに従ってデフォーマブルミラー７を動かし、患者眼Ｅの波面収差を残した状態の収差補正光学系を形成する。この収差補正光学系を介して患者に視標１３を視認させる。残存波面収差量を変化させながら近見視や遠見視における視標の見え方を体験させることにより、患者は自身の望む物の見え方を自覚的に確認する。これにより、患者に適した補正量を決定する。

また、患者が老視眼の場合には、遠見視用領域及びその補正量と近見視用領域及びその補正量とを含む補正データを入力部３１から入力し、補正後の見え方を体験させることも可能である。例えば、図５に示すように、中央に遠見視用領域１０２を設定し、その外側に円環状の近見視用領域１０６を設定すると共に、それぞれの補正量を設定する。近見用領域１０２と遠見用領域１０６の間の１０４は、累進的に補正量が変化する中間視用の領域とする。遠見用領域１０６の外側１０８はトランジション領域である。なお、遠見視用領域１０２及び遠見用領域１０６の配置は逆であっても良い。制御部３０はこの補正パターンのデータを基にデフォーマブルミラー７の変形量を算出し、ピエゾ素子７ｃを駆動させてその変形量分だけミラー面７ａを変形させる。そして、視標１３を遠見視の距離と近見視の距離とに変化させ、その見え方を患者に体験させる。また、遠見視用領域１０２及び近見視用領域１０６のサイズやそれぞれの補正量を調整し、見え方を体験させる。これにより患者に適した補正量を決定する。

以上のように患者の自覚により決定した補正量のデータは、出力部３３から電子記録媒体や通信ケーブルを介して角膜切除量データを算出するコンピュータ又はレーザビームによる矯正手術を行う角膜手術装置に出力される。角膜手術時には出力された補正量を基に角膜アブレーションの形状が決定される。

以上説明した実施形態の眼科装置では、測定光源２や波面センサ１１等を持つ波面収差測定光学系を組み込んだ構成としたが、これは別の装置であっても良い。この場合、外部の波面収差測定装置にて波面収差のデータを取得しておき、その波面収差データを入力部３１から入力すれば良い。

また、視標呈示光学系における視標１３は外部装置の視標を使用し、視標の呈示光路に収差補正光学系のみを配置した構成でも良い。この場合、患者に視認させる視標としては、周知の視力表、省スペース型視標呈示装置等を使用できる。近方視の確認用には、視力検査で使用する近用チャートを用いれば良い。

なお、以上の実施形態では、患者眼の光学的収差を補正するために、患者眼の波面収差分布の測定データを利用したが、他の方法としては、患者眼の眼屈折力分布の測定データを利用してもよい。屈折力分布及び波面収差の測定は、その測定結果の表現形式が異なるものであるが、共に眼の光学的収差を測定する点で一致する。患者眼の眼屈折力分布を測定する手段としては、本出願人による特開２００２−３５５２１９等に記載されているので参考にされたい。

本発明に係る眼科装置の光学系概略配置図である。デフォーマブルミラーの構成を説明する図である。シャック−ハルトマン波面センサの構成を説明する図である。デフォーマブルミラーとは別に、球面成分及び柱面成分を補正する補正光学系を設けた眼科装置を説明する図である。遠見視用領域及びその補正量と近見視用領域及びその補正量を設定した時の補正パターンを説明する図である。

符号の説明

２光源
７デフォーマブルミラー
１１波面センサ
１２レンズ光学系
１３視標
１７視標呈示光学系
２２解析部
３０制御部
３１入力部
４０レンズディスク
４１円柱レンズ
１０２近見視用領域
１０６遠見視用領域

Claims

患者眼に視認させる視標を呈示する視標呈示光学系と、前記視標呈示光学系の光路に配置され、患者眼の光学収差を補正するために光成形可能なミラーを持つ収差補正光学系と、患者眼の所期する視標の呈示距離での収差を補正するための補正データを入力すると共にその補正データを調整可能な入力手段と、前記視標呈示光学系による視標の呈示距離を遠見視の距離と近見視の距離との間で変更する呈示距離変更手段と、前記入力手段による前記補正データ又は前記調整された補正データに基づいて前記収差補正光学系を駆動制御すると共に、前記呈示距離変更手段の駆動を制御して視標の呈示距離を遠見視の距離と近見視の距離に変化させる制御手段と、を有し、波面収差補正後の遠見視及び近見視の見え方を患者眼に自覚させる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、さらに、患者眼の波面収差を測定する収差測定手段であって、前記呈示距離変更手段により視標の呈示距離を遠見視の距離にして患者眼の調節力が除去された状態の波面収差を測定すると共に視標の呈示距離を近見視の距離に置いて患者眼に調節負荷が与えられた状態の波面収差を測定する収差測定手段を備え、前記入力手段は前記収差測定手段により測定されたデータを前記補正データとして入力することを特徴とする眼科装置。
請求項１又は２の眼科装置において、前記入力手段により入力する前記補正データは、老視眼を補正するための遠見視用領域及びその補正量と近見視用領域及びその補正量とを含むデータであることを特徴とする眼科装置。