JP4649035B2 - 眼特性測定装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼特性測定装置に係り、特に、眼の光学特性を測定し、これを被検眼の所定の座標系に関連づけたり、それを表示する等を行う眼特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医学用に用いられる光学機器は、極めて多種多様な広がりを見せている。この光学機器は、特に、眼科では、眼の屈折、調節等の眼機能、眼球内部の検査を行う光学特性測定装置として普及している。また、これらの各種検査の測定結果は、例えば、検査対象となる患者の被測定眼がどのような測定条件下に置かれていたかが重要となる。例えば、眼の瞳孔は、明るい所では小さく、暗い所では大きくなるため、測定条件として、照度も考慮する必要があり、さらに、被測定眼の測定範囲も重要である。
【０００３】
また、眼に含まれる網膜、角膜、それ以外の部位の形状は、患者によってそれぞれ特有なものである場合が多く、眼科医等が患者の被測定眼に対する診断等を迅速に行うためには、被測定眼の各部位に関する各種データを、まとめて、又は、所望のデータを選択して表示することが望ましい。これにより、眼科医等は、各種診断（所見）を患者に対してわかり易く説明することもできる。
【０００４】
また、一般に、角膜トポグラフィーは、角膜切開術・角膜切削術等の手術の結果予測、角膜移植後の臨床、近視・遠視用のコンタクトレンズの設計及び評価、角膜の診断・病気判定等、多数の用途に有効である。従来の角膜形状の測定方法としては、例えば、プラシード円板技術、立体写真技術、モアレ技術、トポグラフィー干渉技術等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の眼特性測定装置は、測定装置自体の座標、例えば受光部の中心を座標原点とするような処理がなされていた。そのため、このような座標系によると、測定データと眼との関係付けが十分にとられていない場合があり、必ずしも適切とはいえない。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、眼特性の測定装置、手術装置、眼の各々の座標原点及び座標軸の関係付けを十分に達成することができる眼特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、眼の回転・移動に対しても、座標軸との関係付けを行うことを目的とする。さらに、本発明は、眼の動きに応じて対処可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
第１波長の第１光束を発する第１光源部を有し、被検眼の眼底を該第１光源部からの第１光束で照明するための第１照明光学系と、
受光光束から第１受光信号を形成する第１受光部を有し、被検眼眼底から反射して戻ってくる光束を該第1受光部に導く第１受光光学系と、
受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分に関する情報を含む第２光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
第1受光部からの第1受光信号に基づき、被検眼の屈折力を含む光学特性を求める測定部と、
第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の前記特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
を備えた眼特性測定装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の解決手段によると、
被検眼前眼部の特徴部分を検出するためのパターンを照明するための第２照明光学系と、
受光光束から第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼から反射して戻ってくる光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
第２受光部からの第２受光信号に基づき、被検眼の角膜形状を含む光学特性を求める測定部と、
第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
を備えた眼特性測定装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３の解決手段によると、
第１波長の第１光束を発する第１光源部を有し、被検眼の眼底を該第１光源部からの第１光束で照明するための第１照明光学系と、
受光光束から第１受光信号を形成する第１受光部を有し、被検眼眼底から反射して戻ってくる光束を該第1受光部に導く第１受光光学系と、
受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼前眼部に形成されたマーカーに関する情報を含む第２光束を第２受光部に導く第２受光光学系と、
第1受光部からの第1受光信号に基づき、被検眼の屈折力を含む光学特性を求める測定部と、
第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーについてのマーカー信号及び被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
を備えた眼特性測定装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の解決手段によると、
被検眼前眼部の特徴部分を検出するためのパターンを有し、マーカーが設けられた被検眼に照明するための第２照明光学系と、
受光光束から第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼から反射して戻ってくる光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
第２受光部からの第２受光信号に基づき、被検眼の角膜形状を含む光学特性を求める測定部と、
第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーのマーカー信号及び被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
を備えた眼特性測定装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
１． 眼光学特性測定の原理説明
図１は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系１００を示す図である。
眼光学特性測定装置の光学系１００は、例えば、対象物である被測定眼６０の光学特性を測定する装置であって、第1照明光学系１０と、第1受光光学系２０と、第２受光光学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、第２照明光学系７０と、第２送光光学系８０とを備える。なお、被測定眼６０については、図中、網膜６１、角膜６２が示されている。
【００１２】
第1照明光学系１０は、例えば、第１波長の光束を発するための第1光源部１１と、集光レンズ１２とを備え、第1光源部１１からの光束で被測定眼６０の網膜（眼底）６１上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるように照明するためのものである。なお、ここでは、一例として、第1光源部１１から発せられる照明用の光束の第1波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）である。
【００１３】
また、第1光源部１１は、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さいものが望ましい。ここでは、第1光源部１１は、例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）であって、輝度の高い点光源を得ることができる。なお、第1光源部１１は、ＳＬＤに限られるものではなく、例えば、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが大きいレーザー等であっても、回転拡散板等を挿入し、適度に時間コヒーレンスを下げることで、利用することができる。さらに、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが小さいＬＥＤであっても、光量さえ十分であれば、例えば、光路の光源の位置にピンホール等を挿入することで、利用することができる。
【００１４】
第1受光光学系２０は、例えば、コリメートレンズ２１と、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光束（第1光束）の一部を、少なくとも、１７本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板２２と、このハルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するための第1受光部２３とを備え、第1光束を第1受光部２３に導くためのものである。また、ここでは、第1受光部２３は、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイプのものを適用することができる。
【００１５】
第２照明光学系７０は、第２光源７２と、プラチドリング７１を備える。なお、第２光源７２を省略することもできる。図２に、プラチドリングの構成図の一例を示す。プラチドリング（ＰＬＡＣＩＤＯ’Ｓ ＤＩＳＣ）７１は、図示のように、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影するためのものである。なお、複数の同心輪帯からなるパターンの指標は、所定のパターンの指標の一例であり、他の適宜のパターンを用いることができる。そして、後述するアライメント調整が完了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影することができる。
【００１６】
第２送光光学系８０は、例えば、後述するアライメント調整及び座標原点、座標軸の測定・調整を主に行うものであって、第２波長の光束を発するための第２光源部３１と、集光レンズ３２と、ビームスプリッター３３を備える。
第２受光光学系３０は、集光レンズ３４、第２受光部３５を備える。第２受光光学系３０は、第２照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパターンが、被測定眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束（第２光束）を、第２受光部３５に導く。また、第２光源部３１から発せられ被測定眼６０の角膜６２から反射し、戻ってくる光束を第２受光部３５に導くこともできる。なお、第２光源部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００１７】
共通光学系４０は、第1照明光学系１０から発せられる光束の光軸上に配され、第1及び第２照明光学系１０及び７０、第1及び第２受光光学系２０及び３０、第２送光光学系８０等に共通に含まれ得るものであり、例えば、アフォーカルレンズ４２と、ビームスプリッター４３、４５と、集光レンズ４４とを備える。また、ビームスプリッター４３は、第２光源部３１の波長を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第２光束を反射し、一方、第１光源部１１の波長を透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）で形成される。ビームスプリッター４５は、第１光源部１１の波長を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第１光束を、透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）で形成される。このビームスプリッター４３、４５によって、第１及び２光束が、互いに他方の光学系に入りノイズとなることがない。
【００１８】
調整用光学系５０は、例えば、後述する作動距離調整を主に行うものであって、第３光源部５１と、第４光源部５５と、集光レンズ５２、５３と、第３受光部５４を備え、主に作動距離調整を行うものである。
つぎに、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、主に、第２受光光学系３０及び第２送光光学系８０により実施される。
【００１９】
まず、第２光源部３１からの光束は、集光レンズ３２、ビームスプリッター３３、４３、アフォーカルレンズ４２を介して、対象物である被測定眼６０を略平行な光束で照明する。被測定眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、３３及び集光レンズ３４を介して、第２受光部３５にスポット像として受光される。
【００２０】
ここで、この第２受光部３５上のスポット像を光軸上から外れている場合、眼光学特性測定装置本体を、上下左右に移動調整し、スポット像が光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被測定眼６０の角膜６２を第３光源部５１により照明し、この照明により得られた被測定眼６０の像が第２受光部３５上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００２１】
つぎに、作動距離調整について説明する。作動距離調整は、主に、調整用光学系５０により実施される。
まず、作動距離調整は、例えば、第４光源部５５から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼６０に向けて照射すると共に、この被測定眼６０から反射された光を、集光レンズ５２、５３を介して第３受光部５４で受光することにより行われる。また、被測定眼６０が適正な作動距離にある場合、第３受光部５４の光軸上に、第４光源部５５からのスポット像が形成される。一方、被測定眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場合、第４光源部５５からのスポット像は、第３受光部５４の光軸より上又は下に形成される。なお、第３受光部５４は、第４光源部５５、光軸、第３受光部５４を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
【００２２】
つぎに、第1照明光学系１０と第1受光光学系２０との位置関係を概略的に説明する。
第1受光光学系２０には、ビームスプリッター４５が挿入されており、このビームスプリッター４５によって、第1照明光学系１０からの光は、被測定眼６０に送光されると共に、被測定眼６０からの反射光は、透過される。第1受光光学系２０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成する。
【００２３】
また、第１光源部１１と被測定眼６０の網膜６１とは、共役な関係を形成している。被測定眼６０の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、ハルトマン板２２と被測定眼６０の瞳孔とは、共役な関係を形成している。さらに、第1受光光学系２０は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２、及び瞳孔と、ハルトマン板２２と略共役な関係を形成している。すなわち、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２及び瞳孔と略一致している。
【００２４】
また、第1照明光学系１０と第1受光光学系２０は、第１光源部１１からの光束が、集光する点で反射されたとして、第１受光部２３での反射光による信号ピークが最大となるように、連動して移動する。具体的には、第1照明光学系１０と第1受光光学系２０は、第１受光部２３での信号ピークが大きくなる方向に移動し、信号ピークが最大となる位置で停止する。これにより、第１光源部１１からの光束は、被測定眼６０上で集光する。
【００２５】
また、レンズ１２は、光源１１の拡散光を平行光に変換する。絞り１４は、眼の瞳、あるいはハルトマンプレート２１と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマンプレート２１の有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方法）が成り立つ様になっている。レンズ１３は、上記を満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１４と一致するように配置されている。
【００２６】
また、光線１５は、光線２４とビームスプリッター４５で共通光路になった後は、近軸的には、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定される。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で１ｍｍ程度、光線２４のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある（なお、図中、光線１５のビームスプリッター４５から眼底６１までは省略している）。
【００２７】
つぎに、変換部材であるハルトマン板２２について説明する。
第1受光光学系２０に含まれるハルトマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネルレンズが適用されている。また、一般に、測定対象部（被測定眼６０）について、被測定眼６０の球面成分、３次の非点収差、その他の高次収差までも測定するには、被測定眼６０を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要がある。
【００２８】
また、マイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施したもので、高い集光率（例えば、９８％）を達成している。
また、被測定眼６０の網膜６１からの反射光は、アフォーカルレンズ４２、コリメートレンズ２１を通過し、ハルトマン板２２を介して、第１受光部２３上に集光する。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を少なくとも、１７本以上のビームに変換する波面変換部材を備える。
【００２９】
図３は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略電気系２００を示すブロック図である。眼光学特性測定装置に関する電気系２００は、例えば、演算部２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０と、第1駆動部２５０及び第２駆動部２６０とを備える。
演算部２１０は、第１受光部２３から得られる受光信号▲４▼、第２受光部３５から得られる受光信号▲７▼、第３受光部５４から得られる受光信号(10)を入力すると共に、座標原点、座標軸、座標の移動、回転、全波面収差、角膜波面収差、ゼルニケ係数、収差係数、Ｓｔｒｅｈｌ比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算する。また、このような演算結果に応じた信号を、電気駆動系の全体の制御を行う制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０とにそれぞれ出力する。なお、演算２１０の詳細は後述する。
【００３０】
制御部２２０は、演算部２１０からの制御信号に基づいて、第1光源部１１の点灯、消灯を制御したり、第1駆動部２５０及び第２駆動部２６０を制御するものであり、例えば、演算部２１０での演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１１に対して信号▲１▼を出力し、プラチドリング７１に対して信号▲５▼を出力し、第２光源部３１に対して信号▲６▼を出力し、第３光源部５１に対して信号▲８▼を出力し、第４光源部５５に対して信号▲９▼を出力し、さらに、第1駆動部２５０及び第２駆動部２６０に対して信号を出力する。
【００３１】
第1駆動部２５０は、例えば、演算部２１０に入力された第1受光部２３からの受光信号▲４▼に基づいて、第1照明光学系１０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号▲２▼を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第1駆動部２５０は、第1照明光学系１０の移動、調節を行うことができる。
第２駆動部２６０は、例えば、演算部２１０に入力された第1受光部２３からの受光信号▲４▼に基づいて、第1受光光学系２０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号▲３▼を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第２駆動部２６０は、第1受光光学系２０の移動、調節を行うことができる。
【００３２】
図４に、本発明の眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図を示す。演算部２１０は、測定部１１１、座標設定部１１２、アライメント制御部１１３、マーカー設置部１１４、入出力部１１５を備える。
第１受光部２３は、被検眼眼底から反射して戻ってくる受光光束から第１受光信号を形成し、測定部１１１に導く。第２受光部３５は、被検眼前眼部の特徴部分及び／又は被検眼前眼部に形成されたマーカーに関する情報を含む受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成し、測定部１１１及び座標設定部１１２に導く。
【００３３】
測定部１１１は、第1受光部からの第1受光信号に基づき、被検眼の屈折力又は角膜形状を含む光学特性を求める。測定部１１１は、特に、第１受光部２３からの第１受光信号に基づき、眼光学特性測定を行う。また、測定部１１１は、特に、第２受光部３５からの第２受光信号に基づき、角膜トポグラフィー測定を行う。また、測定部１１１は、収差結果の演算、また必要に応じてアブレーション量を演算し、その演算結果を入出力部１１５を介して手術装置に出力する。
【００３４】
座標設定部１１２は、被検眼前眼部の特徴信号を含む第２受光信号に基づき、座標原点及び座標軸の向きを決定する。また、座標設定部１１２は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行う。なお、特徴部分は、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである。例えば、座標設定部１１２は、瞳中心、角膜中心等の座標原点を設定する。座標設定部１１２は、第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の特徴部分の像に対応する特徴信号に基づき座標系を形成する。また、座標設定部１１２は、第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーについてのマーカー信号及び被検眼前眼部についての信号に基づき座標系を形成する。座標設定部１１２は、マーカー信号を含む第２受光信号に基づき、座標原点及び座標軸の向きを決定することができる。座標設定部１１２は、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて、座標原点を求め、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うことができる。または、座標設定部１１２は、第２受光信号中の前眼部についての特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき座標原点を求め、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うようにしてもよい。または、座標設定部１１２は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うようにしてもよい。
【００３５】
第1照明光学系１０と、第1受光光学系２０と、第２受光光学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、第２照明光学系７０と、第２送光光学系８０等のいずれかひとつ又は複数又は全ては、適宜光学系１００のアライメント部に掲載される。アライメント制御部１１３は、第２受光部により得られた第２受光信号に基づく座標設定部１１２の演算結果に従い、被検眼の動きに応じてこのアラインメント部を移動可能とする。マーカー設置部１１４は、座標設定部１１２により設定された座標系に基づき被検眼前眼部にこの座標系に関連づけられたマーカーを形成する。入出力部１１５は、測定部又は座標設定部からの、収差量、座標原点、座標軸、座標軸の回転、移動、アブレーション量等のデータや演算結果を手術装置に出力するためのインタフェースである。表示部２４０は、測定部１１１により求めれられた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う。
【００３６】
手術装置３００は、手術制御部１２１、加工部１２２、メモリ部１２３を含む。手術制御部１２１、は、加工部１２２を制御し、角膜切削等の手術の制御を行う。加工部１２２は、角膜切削等の手術のためのレーザを含む。手術メモリ部１２３は、切削に関するデータ、ノモグラム、手術計画等の手術のためのデータが記憶されている。
【００３７】
つぎに、本発明の関する眼特性測定装置による座標の決定についてのフローチャートを説明する。
（１）特徴部分に基づき座標を決定する第１方式（単測定）
図５は、本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第１の実施の形態のフローチャートである。
まず、第２受光部３５からの信号は、表示部２３０のモニタ画面上に前眼部像として形成される。図６に、前眼部像の説明図を示す。図中「×」は瞳中心、「○」は角膜頂点（中心）、星マークはアライメントマーカーをそれぞれ示す。実際のアライメントマーカーは円形など別の形でも良い。瞳中心は、主に、手術装置の原点として扱われる。角膜中心は、主に、ＣＣＤ又は機械の中心として扱われる。図示のように、プラチドリング１の像に加え、第２光源部３１からの光が被検眼角膜頂点付近で輝点として現れる。その被検眼前眼部像を観察しながら、眼光学特性測定装置を被検眼に対してＸＹ方向のアライメントを行うこのときＺ方向のアライメントも調整用光学系５０より行う（Ｓ１０１）。
【００３８】
つぎに、例えば、輪帯内に現れる第１受光信号と第２受光信号を読み込む（Ｓ１０３）。特徴部分を含む被検眼前眼部の像を示す第２受光信号に含まれる特徴信号を利用して、座標原点及び軸方向を決定し、基準座標系を設定する（Ｓ１０５）。ここで、被検眼前眼部の特徴部分として、例えば、瞳位置、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状、被検眼前眼部に形成されたマーカー（マーカーがある場合）等が挙げられる。基準座標系は、手術装置３００で用いられる座標原点とすることがより望ましく、例えば、被検眼瞳位置、被検眼の虹彩位置、瞳の形状、リンバス形状、被検眼の虹彩の模様（虹彩紋理）等から、求められる。座標原点としては、瞳中心や角膜中心などが考えられる。座標軸は、マーカーが形成されている場合、例えば、マーカーと瞳中心を通る直線とすることで設定することができる。座標回転・移動は、マーカーが形成されている場合、例えば、マーカーの回転・移動により測定することができる。
【００３９】
また、マーカー以外にも、瞳虹彩の模様（虹彩紋理）により座標軸及び回転（サイクロトーション）を測定することができる。ここで、図７に、座標軸・回転の測定に関する説明図を示す。まず、図７（ａ）に示すように、例えば、瞳中心を中心にした輪帯上で反射強度等によりパターンを解析する。すると、図７（ｂ）に示すように、角度に対する反射強度のパターンが作成される。このパターンにより、座標軸を設定することができる。また、この解析されたパターンを周上でマッチングさせ、座標回転を測定することができる。すなわち、眼が回転（サイクロトーション）すると、このような強度のグラフは回転角度だけ横ずれする。その横ずれの量は、各測定値と基準グラフの相関の最も大きい角度で求めることができる。
【００４０】
図８に、基準座標系の設定のフローチャートを示す。これは、ステップＳ１０５の詳細フローチャートであり、瞳中心計算、測定輪帯測定を行う。
まず、座標原点を決定するため、瞳中心の計算する（瞳のエッジ全周から簡単に求まる。）（Ｓ５０１）。つぎに、測定輪帯を決定する（例えば、瞳孔径より＋0.5 mm）。エッジにかかったら、所定長、例えば＋0.1 mmづつ増やす（Ｓ５０３）。つぎに、座標軸を決定するため、被検眼の特徴部分に基づき、角度を決定する（Ｓ５０５）。つぎに、円周方向の強度分布を記録する（Ｓ５０７）。つぎに、強度分布のデータをハードディスク（HD）等に保存するとともに、瞳孔径も保存する（Ｓ５０９）。
【００４１】
つぎに、図５のフロチャートに戻ると、第１受光部２３により、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光束の受光位置データが、当初ＣＣＤの座標系（測定座標系）で得られるが、これを、基準座標系での座標値に変換する（Ｓ１０７）。また、第１又は第２受光信号に基づき光学特性が求められる（Ｓ１０９）。ここで、光学特性とは、例えば、収差（角膜、眼内、眼）屈折力、角膜形状などである。すなわち、第１受光信号に基づき、被検眼屈折力が、また、第２受光信号に基づき、角膜形状が求められる。つぎに、測定された光学特性を表示する（Ｓ１１１）。そして、出力データを演算する（Ｓ１１３）。出力データとしては、例えば、基準座標系のデータ、測定データ、被検眼の収差量それ自体、光学特性データ、手術装置で切除するために必要とされるアブレーション量などを演算して求める。つぎに、これらの出力データを表示する（Ｓ１１５）。さらに、必要に応じて、これらの出力データを出力する（Ｓ１１７）。ここで、出力の形態は、例えば、次の態様がある。
【００４２】
オフライ的な態様で、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ-ＲＯＭ等の記録媒体や、信号ライン無線ライン等のインタフェースで出力され、その後に手術が別の時期に行われる形態。
出力データがオンラインで手術装置３００に信号ライン等のインタフェースで繋がっており、手術の際に連続的又は切換により被検眼の光学特性を測定するような形態。
以上のように、データ出力の後、測定が未了であれば繰り返し、終了であれば測定終了となる（Ｓ１２１）。
【００４３】
（２）特徴部分に基づき座標を決定する第１方式（複数回測定）
図９に、本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第２の実施の形態のフローチャートを示す。
ここでは、第１実施の形態と共通の部分（Ｓ１０１〜Ｓ１１５）は、省略する。上述のように、出力データが表示された後（Ｓ１１５）、これら出力データと手術計画に基づきレーザ手術装置３００を制御する（Ｓ２０１）。データ出力の後、測定終了であれば測定終了となり、測定が未了であれば次のルーチンに進む（Ｓ２０３）。測定終了でない場合、さらに、第１及び第２受光信号を取り込む（Ｓ２０５）。これらの信号に基づき、測定座標系と基準座標系との差を演算して確認する（Ｓ２０７）。演算結果に応じて、受光データを基準座標系に変換する（Ｓ２０９）。その後ステップＳ１１１に移る。
【００４４】
ここで、図１０に、測定座標系と基準座標系との差を確認するためのフローチャートを示す。これは、ステップＳ２０７の詳細フローチャートであり、瞳中心計算、測定輪帯測定などを相関処理して、合致した座標位置を求めるものである。
まず、保存してあった基準グラフデータO(θ)と瞳径をハードディスク（HD）等のメモリ２４０から読み込む（Ｓ７０１）。この基準グラフデータO(θ)は、例えば、図７で示した輪帯上の強度分布を用いることができる。つぎに、読み取ったデジタルに基づき瞳中心を求める（Ｓ７０３）。つぎに、瞳径を測り、基準グラフデータO(θ)を得たときの瞳径と違ったら明るさを調整する（Ｓ７０５）。つぎに、基準グラフデータと同様に、測定されたグラフデータＦ(θ)、例えば輪帯上の強度分布を測定する（Ｓ７０７）。つぎに、今回の測定されたグラフデータF(θ)と基準グラフデータO(θ)の相関が最も高くなるような、角度Ａ回転した測定されたグラフデータF(θ−A)を求める（Ｓ７０９）。こうして、測定時より眼が角度Ａ廻旋していることがわかる（Ｓ７１１）。
【００４５】
（３）被検眼に形成されたマーカーを利用して座標系を設定する第２方式
図１１に、本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第３の実施の形態のフローチャートである。
まず、マーカーを被検眼に設置する（Ｓ３０１）。ここで、第２光源部３１からの光が被検眼角膜頂点付近で輝点として現れる。その被検眼前眼部像とマーカーを観察しながら、眼光学特性測定装置を被検眼に対してＸＹ方向のアライメントを行う（Ｓ３０３）。つぎに、輪帯内に現れる第１受光信号と第２受光信号を読み込む（Ｓ３０５）。被検眼前眼部の特徴部分の像を示す第２受光信号に含まれる特徴信号、被検眼に設けられたマーカーを利用して、座標原点及び軸方向を決定し、基準座標系を設定する（Ｓ３０７）。なお、マーカーを複数設置することにより、マーカーのみから座標原点及び軸方向を決定するようにしても良い。
また、第１受光信号とマーカーから又は、瞳中心・角膜中心とマーカー等からこれらを決定してもよい。
【００４６】
以下ステップＳ１０７〜Ｓ１１５、Ｓ２０１〜Ｓ２０５は、上述と同様である。その後、測定座標系と基準座標系との差の演算・確認処理（Ｓ３０９）及び受光データを基準座標系に変換する処理（Ｓ３１１）については、上述の通りにある。ただし、基準グラフデータ、測定グラフデータとして上述のような強度分布の他にも、複数マーカーを利用したり、マーカーと瞳中心、角膜中心又は第１受光信号等を利用することができる。
【００４７】
つぎに、図１２に、アブレーション量を求めるフローチャートを示す。通常、この処理は、演算部２１０の演算結果に基づき、手術装置３００内の手術制御部１２１で実行されるものである。その他、眼特性測定装置１００側の演算部２１０等でこの処理を実行することもでき、その場合、眼特性測定装置１００では、手術装置３００に関するデータを入力又は記憶する手段をさらに備え、演算されて得られたアブレーション量等は入出力部１１５を介して手術装置３００に伝送することができる。処理フローとしては、まず、収差係数、アライメント位置データを受信する（Ｓ６０１）。つぎに、収差係数から収差量を計算する（Ｓ６０３）。つぎに、収差量からアブレーション量を計算する（Ｓ６０５）。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、以上説明した通り、眼特性の測定装置、手術装置、眼の各々の座標原点及び座標軸の関係付けを十分に達成することができる眼特性測定装置を提供することができる。
また、本発明によると、眼の回転・移動に対しても、座標軸との関係付けを行うことができる。さらに、本発明によると、眼の動きに応じて対処可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系を示す図。
【図２】本発明に関する眼光学特性測定装置の電気的構成を示す電気系ブロック図。
【図３】本発明に関する眼光学特性測定装置のフローチャート。
【図４】本発明の眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図。
【図５】本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第１の実施の形態のフローチャート。
【図６】前眼部像の説明図。
【図７】座標軸・回転の測定に関する説明図。
【図８】基準座標系の設定のフローチャート。
【図９】本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第２の実施の形態のフローチャート。
【図１０】測定座標系と基準座標系との差を確認するためのフローチャート。
【図１１】本発明に関する眼光学特性測定装置の動作を示す第３の実施の形態のフローチャート。
【図１２】アブレーション量を求めるフローチャート。
【符号の説明】
１０ 第1照明光学系
１１、３１、５１、５５ 第1〜４光源部
１２、３２、３４、４４、５２、５３ 集光レンズ
２０ 第1受光光学系
２１ コリメートレンズ
２２ ハルトマン板
２３、３５、５４ 第1〜３受光部
３０ 第２受光光学系
３３、４３、４５ ビームスプリッター
４０ 共通光学系
４２ アフォーカルレンズ
５０ 調整用光学系
６０ 被測定眼
７０ 第２照明光学系
７１ プラチドリング
８０ 第２送光光学系
１００ 眼特性測定装置の光学系
１１１ 測定部
１１２ 座標設定部
１１３ アライメント制御部
１１４ マーカー設置部
１１５ 入出力部
１２１ 手術制御部
１２２ 加工部
１２３ メモリ部
２００ 眼特性測定装置の電気系
２３０ 表示部
３００ 手術装置

Claims (13)

  1. 第１波長の第１光束を発する第１光源部を有し、被検眼の眼底を該第１光源部からの第１光束で照明するための第１照明光学系と、
    受光光束から第１受光信号を形成する第１受光部を有し、被検眼眼底から反射して戻ってくる光束を該第1受光部に導く第１受光光学系と、
    受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分に関する情報を含む第２光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
    第1受光部からの第1受光信号に基づき、被検眼の屈折力を含む光学特性を求める測定部と、
    第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の前記特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
    上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
    を備えた眼特性測定装置。
  2. 被検眼前眼部の特徴部分を検出するためのパターンを照明するための第２照明光学系と、
    受光光束から第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼から反射して戻ってくる光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
    第２受光部からの第２受光信号に基づき、被検眼の角膜形状を含む光学特性を求める測定部と、
    第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
    上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
    を備えた眼特性測定装置。
  3. 上記座標設定部は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の眼特性測定装置。
  4. 上記測定部は、収差結果に基づいてアブレーション量を演算し、その演算結果を手術装置に出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の眼特性測定装置。
  5. 上記座標設定部により設定された座標系に基づき被検眼前眼部にこの座標系に関連づけられたマーカーを形成するマーカー形成部をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の眼特性測定装置。
  6. 第１受光光学系又は第２受光光学系を搭載したアライメント部をさらに備え、
    上記アライメント部は、上記第２受光部により得られた第２受光信号に基づき、被検眼の動きに応じて移動可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置。
  7. 第１波長の第１光束を発する第１光源部を有し、被検眼の眼底を該第１光源部からの第１光束で照明するための第１照明光学系と、
    受光光束から第１受光信号を形成する第１受光部を有し、被検眼眼底から反射して戻ってくる光束を該第1受光部に導く第１受光光学系と、
    受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼前眼部に形成されたマーカーに関する情報を含む第２光束を第２受光部に導く第２受光光学系と、
    第1受光部からの第1受光信号に基づき、被検眼の屈折力を含む光学特性を求める測定部と、
    第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーについてのマーカー信号及び被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
    上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
    を備えた眼特性測定装置。
  8. 被検眼前眼部の特徴部分を検出するためのパターンを有し、マーカーが設けられた被検眼に照明するための第２照明光学系と、
    受光光束から第２受光信号を形成する第２受光部を有し、被検眼から反射して戻ってくる光束を該第２受光部に導く第２受光光学系と、
    第２受光部からの第２受光信号に基づき、被検眼の角膜形状を含む光学特性を求める測定部と、
    第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーのマーカー信号及び被検眼前眼部の、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴部分の像に対応する、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである特徴信号に基づき、瞳中心又は角膜中心を座標原点として設定し、座標軸の向きを決定することにより座標系を形成する座標設定部と、
    上記測定部により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う表示部と
    を備えた眼特性測定装置。
  9. 上記座標設定部は、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて、座標原点を求め、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うように構成したことを特徴とする請求項７又は８に記載の眼特性測定装置。
  10. 上記座標設定部は、第２受光信号中の前眼部についての特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき座標原点を求め、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うように構成したことを特徴とする請求項７又は８に記載の眼特性測定装置。
  11. 上記座標設定部は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うように構成したことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の眼特性測定装置。
  12. 上記測定部は、収差結果に基づいてアブレーション量を演算し、その演算結果を手術装置に出力することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の眼特性測定装置。
  13. 第１受光光学系又は第２受光光学系を搭載したアライメント部をさらに備え、
    上記アライメント部は、上記第２受光部により得られた第２受光信号に基づき、被検眼の動きに応じて移動可能に構成したことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の眼特性測定装置。
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