WO2006059669A1

WO2006059669A1 - 眼科装置

Info

Publication number: WO2006059669A1
Application number: PCT/JP2005/022060
Authority: WO
Inventors: Masanori Amano
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2007-06-01
Also published as: US20070299429A1; DE112005002902T5; US8221399B2

Abstract

　患者眼に対してレーザ光を適切に照射する。　患者眼に向けて角膜手術用のレーザ光を照射するレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系が持つ基準軸を患者眼に対して所期する位置関係にアライメントしてレーザ照射する眼科装置において、患者眼に対するレーザ照射光学系の傾き及び位置を変化させる移動手段と、患者眼の前眼部を撮像する第１撮像手段及び第２撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第１撮像手段及び第２撮像手段と、第１撮像手段及び第２撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段と、眼検出手段による検出結果に基づいてレーザ照射光学系の基準軸が患者眼に対して所期するアライメント状態となるように移動手段を制御する制御手段と、を備える。

Description

眼科装置

技術分野

[0001] 本発明は、眼を観察する顕微鏡を備える眼科装置及び患者眼にレーザ照射する眼科装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、眼を観察するための顕微鏡を 3次元で任意の位置及び方向に向けることが可能な手術顕微鏡は、それぞれの移動や向きを変更するための専用の軸を備える構成であった (例えば、特開 2003— 111776号公報参照)。

[0003] また、屈折矯正手術のために角膜切除用のレーザ照射光学系を組み込んだ眼科装置においては、眼を観察しながらレーザ照射することが必要なため、レーザ照射端を顕微鏡下に設けている（例えば、特開平 9— 149914号公報参照)。この装置においては、レーザ照射端を移動するために、水平移動可能なスライドアームと、上下移動可能なアーム先端部を備え、アーム先端部に顕微鏡が配置されている。この装置においては、顕微鏡及びレーザ照射端の自由度は水平方向と上下方向の 3軸方向である。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、従来装置には次のような問題があった。特開平 9— 149914号公報のようにレーザ照射光学系を組み込んだ装置では、眼の傾き方向に合わせて顕微鏡やレーザ照射光学系の向きを変えることができず、角膜の一定位置を基準にしたレーザ照射が難しい問題があった。また、手術に際して、初めに患者の顔の位置を正して、観察位置や手術状態を決めたとしても、手術中に顔の姿勢を維持できず、顔が動いてしまう患者も少なくない。顔が傾くと、眼も傾く。手術中に眼が動くと、手術を中断して顕微鏡を動かすか、患者の顔をもう一度動かす等の処置が必要で、スムーズな手術が行えない。また、視線が定まらずに眼転を起こす患者も少なくない。

[0005] 観察に必要な患部を常に目標に捕らえて、顕微鏡及びレーザ照射端を遠隔操作により追従させるためには、特開 2003— 111776号公報のように 1軸ずつ直列に顕微鏡を固定する機構では剛性確保が難ヽ。遠隔操作で各軸を移動制御するための駆動源をそれぞれの軸近辺に配置する必要があり、軸数が増えるに従い機構が複雑になり、重量も重くなる。このため、顕微鏡やレーザ照射端の位置決めが難しい問題があった。

[0006] 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、患者眼に対してレーザ光を適切に照射できる眼科装置を提供することを技術課題とする。また、患者眼を適切に観察するための顕微鏡の位置決めが容易に行える眼科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] 本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成を備えることを特徴とする。

[0008] (1) 患者眼に向けて角膜手術用のレーザ光を照射するレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系が持つ基準軸を患者眼に対して所期する位置関係にァライメントしてレーザ照射する眼科装置において、患者眼に対する前記レーザ照射光学系の傾き及び位置を変化させる移動手段と、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段と、該眼検出手段による検出結果に基づいて前記レーザ照射光学系の基準軸が患者眼に対して所期するァラィメント状態となるように前記移動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

[0009] (2) (1)の眼科装置において、前記眼検出手段は前記第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ撮像された前眼部画像を処理して瞳孔形状を求め、所期するァライメント状態に対する瞳孔形状の変形に基づいて患者眼の傾きを検出することを特徴とする。

[0010] (3) (2)の眼科装置において、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状の瞳孔中心を基準にした少なくとも 2方向の瞳孔形状の寸法比を基に患者眼の傾きを検出することを特徴とする。

[0011] (4) (2)の眼科装置において、前記第 1撮像手段及び第 2撮像手段のそれぞれの撮像光軸は、前記基準軸に対して異なる方向に傾斜して配置され、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状の変形方向を基に患者眼の傾きを検出することを特徴とする。

[0012] (5) (4)の眼科装置において、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状につ、て、複数ラインの水平走査又は複数ラインの垂直走査で得られる瞳孔エッジの中点位置に基づいて瞳孔形状の変形方向を求めることを特徴とする。

[0013] (6) (1)の眼科装置において、前記制御手段は、所期するァライメント状態で前記眼検出手段により得られた患者眼の傾き及び位置に対して、レーザ照射時に前記眼検出手段により得られる患者眼の傾き及び位置の変化に基づいて前記移動手段を制御することを特徴とする。

[0014] (7) (1)の眼科装置において、前記移動手段は、前記レーザ照射光学系を支持すると共に各支持位置を個別に変えられる少なくとも 6本の制御棒と、各制御棒を駆動する駆動源と、を持つパラレルリンク機構を備えることを特徴とする。

[0015] (8) 患者眼に向けて角膜手術用のレーザ光を照射するレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系が持つ基準軸を患者眼に対して所期する位置関係にァライメントしてレーザ照射する眼科装置において、患者眼に対する前記レーザ照射光学系の傾き及び位置を変化させる移動手段と、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段と、該眼検出手段により検出された患者眼の傾き及び位置の情報を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

[0016] (9) 患者眼を観察するための顕微鏡と、該顕微鏡が配置された移動部を支持すると共に各支持位置を個別に変えられる少なくとも 6本の制御棒と各制御棒を駆動する駆動源とを持ち，前記顕微鏡の傾き及び位置を変化させるパラレルリンク機構と、前記顕微鏡の位置及び傾きを変化させるための信号を入力する入力手段と、該入力信号に基づいて前記パラレルリンク機構の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

[0017] (10) (9)の眼科装置において、前記パラレルリンク機構が持つ少なくとも 6本の制御棒は、屈曲角度又は伸縮を変えられる制御棒であることを特徴とする。

[0018] (11) (9)の制御手段は、前記入力手段により傾き角を変更する信号が入力された場合、前記顕微鏡が持つ対物レンズの光軸上の所定位置を基準点として前記顕微鏡を傾けると共に、前記基準点と対物レンズとの距離を保持するように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする。

[0019] (12) (9)の眼科装置において、患者眼を撮像するために前記移動部に配置された撮像手段を持ち，該撮像手段による眼画像を処理して患者眼の傾きを含むァライメント状態を検出する眼検出手段をさらに備え、前記制御手段は前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡が患者眼に対して所期する位置関係となるように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする。

[0020] (13) (12)の制御手段は、前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡の傾き及び位置が患者眼の動きに追尾するように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする。

[0021] (14) (9)の眼科装置において、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段とを備え、前記制御手段は前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡が患者眼に対して所期するァライメント状態となるように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする。

発明の効果

[0022] 本発明によれば、患者眼に対してレーザ光を適切に照射できる。また、患者眼を適切に観察するための顕微鏡の位置決めが容易に行える。

図面の簡単な説明 [図 1]手術顕微鏡及びレーザ照射ユニットを備える眼科装置の全体の概略構成図である。

[図 2]ノラレルリンク機構の構成を説明する図である。

[図 3]ノラレルリンク機構の制御棒の構成を説明する図である。

[図 4]レーザ照射端ユニットに配置される光学系の概略構成図である。

[図 5]眼検出機構の構成を説明する図である。

[図 6]眼科装置の制御系ブロック図である。

[図 7]パラレルリンク機構による顕微鏡の位置、傾きの変更状態を示す図である。

[図 8]傾き角を変更する信号が入力された場合に、顕微鏡 20による観察位置を保持してその傾き角を変更する動作を説明する図である。

[図 9]患者眼の傾き状態の検出を説明する図である。

[図 10]患者眼が傾きに合わせてレーザ照射位置を角膜上の適正位置に照射するための動作を説明する図である。

[図 11]眼の傾きを検出する別の方法を説明する図である。

[図 12]眼が水平状態にある場合に、 2つのカメラにより撮像された瞳孔エッジの楕円形状を示す図である。

[図 13]眼が X軸方向のみに傾いた場合に、 2つのカメラにより撮像された瞳孔エッジの楕円形状を示す図である。

[図 14]眼が X及び Y軸方向に傾ヽた場合を説明する図である。

[図 15]眼が X及び Y軸方向に傾いた場合に、 2つのカメラにより撮像された瞳孔エツジの楕円形状の傾きを説明する図である。

[図 16]図 14に示す眼が XY方向で位置ずれを起した場合を説明する図である。

[図 17]眼が X及び Y軸方向に傾き、且つ眼が XY方向で位置ずれを起した場合に、 2 つのカメラにより撮像された瞳孔エッジの楕円形状の傾きを説明する図である。

[図 18]眼の位置及び傾き情報の簡素化した検出方法を説明する図である。

[図 19]眼の瞳孔エッジが傾いた場合を説明する図である。

[図 20]X軸カメラの検出面に投影される瞳孔形状の変化を説明する図である

[図 21]X軸カメラ及び Y軸カメラの検出面に投影される瞳孔エッジの垂直方向、水平方向の寸法の図示である。

[図 22]図 20の部分拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 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、手術顕微鏡及びレーザ照射ユニットを備える眼科装置の全体の概略構成図である。

[0025] 図 1において、手術顕微鏡 1は支柱脚 10の上部に設けられた第 1水平関節アーム 11及び第 2水平関節アーム 12を備え、第 2水平関節アームはパラレルリンク機構 10 0の固定部 101を保持する。この例ではパラレルリンク機構 100を粗く移動するために 2つの水平関節アームとして、るが、垂直関節アームやその複合タイプであっても良い。パラレルリンク機構 100は、 6本の制御棒 111〜116 (図 2参照）より移動部 10 2を固定部 101に対して移動可能に支持している。移動部 102には、顕微鏡 20とレ一ザ照射端ユニット 30が配置されている。ノラレルリンク機構 100により移動部 102 に設けられた顕微鏡 20,ユニット 30の位置及び傾きが任意に変えられる。 130はパラレルリンク機構 100等を制御する制御ユニットである。 140はパラレルリンク機構 10 0を動作させるための操作信号を入力する遠隔操作用の操作パネルである。

[0026] また、この眼科装置では、顕微鏡 20の下にレーザ照射端ユニット 30が配置され、レ一ザ装置本体 31から角膜切除用の治療レーザ光 (例えば、エキシマレーザ光）が多間接アーム 33を介してレーザ照射端ユニット 30に導光される。多間接アーム 33の各関節部には治療レーザ光を反射させるミラーが配置されており、多間接アーム 33の先端部は任意の動きに追従可能となっている。レーザ装置本体 31からレーザ照射端ユニット 30までのレーザ光の導光は、移動部 102の任意の動きに追従できる導光体であれば良ぐ光ファイバを用いても良い。レーザ照射端ユニット 30の下には、照明ユニット 5が配置されて、る。

[0027] 次に、ノラレルリンク機構 100の構成を、図 2及ぶ図 3により説明する。図 2はパラレルリンク機構 100の全体及び顕微鏡 20等の配置状態を示す斜視図である。図 2において、パラレルリンク機構 100は、固定部 101に対して移動部 102の位置及び傾きを変えるための 6本の制御棒 111, 112, 113, 114, 115, 116を備える。この制御棒 111〜 116をそれぞれ駆動するための駆動源であるモータ 121〜 126は、固定部 1 01に配置されている（図 1では、モータ 121、 126の図示を略している）。

[0028] 図 3は、 1本の制御棒 111の構成を説明する図である。モータ 121の回転軸には偏心カム 11 laが取り付けられている。この偏心カム 11 laの回転により、制御棒 111の基部 11 lbは、固定部 101に保持されて!、る中心軸 11 lcを中心に垂直面で回転可能となっている。基部 111bには第 1駆動軸 l l ldが取り付けられ、第 1駆動軸 l l ld の先端には、その軸周りに回転可能な第 1軸受け l l leが取り付けられている。第 1 軸受け l l leには、第 1駆動軸 l l ldに対して屈曲角度を変更可能に第 2駆動軸 111 fが設けられている。さらに、第 2駆動軸 11 Ifの先端には、その軸周りに回転可能な第 2軸受け 11 lgが取り付けられている。第 2軸受け 11 lgには、第 2駆動軸 11 Ifに対して角度を変更可能に軸 11 lhが取り付けられている。そして、軸 11 lhは移動部 10 2に固定された支持ブロック 103aに取り付けられている。

[0029] 他の制御棒 112〜116についても、制御棒 111と同様な構成である。制御棒 112 は支持ブロック 103aに取り付けられ、制御棒 113及び 114は支持ブロック 103bに取り付けられ、制御棒 115及び 116は支持ブロック 103cに取り付けられている。制御棒 111〜116にそれぞれ対応して固定部101に設けられたモータ121〜126を同時に制御することにより、移動部 102に配置された顕微鏡 20の位置及び傾きが任意に変更可能とされる。なお、顕微鏡 20は、レーザ照射端ユニット 30を介して移動部 102に取り付けられている。

[0030] 図 4は、レーザ照射端ユニット 30に配置されるレーザ照射光学系の概略構成図である。多間接アーム 33から出力されたレーザ光は、スキャニングミラーとしての第 1ガルバノミラー 34、第 2ガルバノミラー 36によって 2次元的にスキャニングされる。顕微鏡 20の対物レンズ 21と患者眼 Eの間には、角膜切除用のレーザ光を反射し、可視の観察光を透過するダイクロイツクミラー 38が配置されて、る。ダイクロイツクミラー 38 により、照射光学系の基準光軸 L2は対物レンズ 21の光軸 L1と同軸にされる。また、対物レンズ 21の光軸 L1上には、固視灯 23が配置されており、手術時には固視灯 23 を患者眼 Eに固視させる。

[0031] 多間接アーム 33から出射した小径スポットのレーザ光は、ガルバノミラー 34, 36により患者眼 Eの角膜上で 2次元的にスキャンされる。角膜上に照射されるレーザ光のスポット径は、好ましくは 0. l〜lmm程である。レーザ光は中心部から周辺部に行くに従って徐々にエネルギ密度が低くなるビームである。この小スポットのレーザ光を角膜上で 2次元的にスキャニングし、レーザ光を重ね合わせることにより角膜形状を任意の形状に切除できる。屈折矯正手術では、小スポットのレーザ光の重ね合わせにより、角膜曲率を変化させる。

[0032] また、手術顕微鏡 1は患者眼の傾きを含む眼のァライメント状態を検出する眼検出機構 40が設けられている。眼検出機構 40は、眼の動きの検出も兼ねる。眼検出機構 40は、図 5のように、患者眼の前眼部を撮像する撮像手段としての 3つの撮像カメラ 4 la, 41b, 41cを持つ。このカメラ 41a〜41cは移動部 102に配置され、顕微鏡 20と一体となって移動する。カメラ 41aは、顕微鏡 20の光軸 L1上に配置されたノヽーフミラ一等の光分割部材 42を介して、患者眼 Eの前眼部を光軸 L1方向から撮像する位置に配置されている。カメラ 41b及びカメラ 41cは、光軸 L1に直交する X軸方向及び Y 軸方向の直交する位置関係で、各カメラの撮像光軸が光軸 L1に対して斜めになる方向から患者眼 Eの前眼部を撮像する位置に配置されている。また、対物レンズ 21 の光軸 L1上のピント位置に各カメラ 41a〜41cのピントが合うように配置されている。カメラ 41a〜41cの撮像信号は、画像処理部 43に入力される。カメラ 41a〜41cのサンプリング周波数は、 200Hz以上が好ましい。画像処理部 43は、光軸 L1に直交する平面での患者眼 Eの位置ずれ (X— Y位置）、対物レンズ 21に対する距離 (Z位置）、及び光軸 L1に対する患者眼 Eの傾き (傾きの角度及び方向）を検出する。

[0033] 図 6は、眼科装置の制御系ブロック図である。制御ユニット 130には、パラレルリンク機構 100を動作させて移動部 102と共に顕微鏡 3の位置及び姿勢を変えるための操作信号等を入力する信号入力手段としての操作パネル 140、画像処理部 43、ガルノノミラーの駆動部 35及び 37を制御するスキャニング制御部 39、レーザ装置本体 1 、データ入力装置 150等が接続されている。レーザ装置本体 31の内部には、角膜をアブレーシヨン可能なレーザ光を出射する紫外レーザ光源 132が配置されている。

[0034] 操作パネル 140には移動部 102に配置された顕微鏡 20を水平方向（XY方向）に移動させる信号を入力するレバー 141、顕微鏡 20を所定の軸回りに回転させる信号を入力する回転ノブ 142、顕微鏡 20を X方向で傾ける信号 (傾き角を変更する信号）を入力するスィッチ 143a, 143b,顕微鏡 20を Y方向で傾ける信号 (傾き角を変更する信号)を入力するスィッチ 144a, 144b,顕微鏡 20を上下に移動す信号を入力するスィッチ 145a, 145bが配置されている。また、 146はオートァライメントを開始させるスィッチ、 147は顕微鏡 20を患者眼に対して所期する位置関係に置いた後に自動追尾を開始させるスィッチである。

[0035] 次に、上記のような構成の装置にぉ、て、ノラレルリンク機構 100による顕微鏡 20 の位置合わせとレーザ照射の動作を説明する。

[0036] 患者は図示を略すベッドで仰向けの状態で手術を受ける。術者は、手術顕微鏡 1 の第 1水平関節アーム 11及び第 2水平関節アーム 12を手で動かし、患者の手術する方の眼 (患者眼 E)の上に顕微鏡 20を粗く位置させる。患者眼 Eには固視灯 23を固視させ、視線を固視灯 23の方向に導く。患者眼 Eに対する精密な位置合わせは、顕微鏡 20で患者眼 Eを観察しながら、操作パネル 140の各スィッチを操作してパラレルリンク機構 100を動作させることで行える。制御ユニット 130は、各スィッチの操作信号によりモータ 121〜126を同時に制御して移動部 102に配置された顕微鏡 20 及びレーザ照射端ユニット 30の位置や傾きを変える。

[0037] 例えば、図 2の状態において、 6本の制御棒 111〜116の屈曲量を同時に増加 Z 減少させると、顕微鏡 20の位置を上昇 Z下降させることができる。また、図 7 (a)のように、制御棒 115, 116の屈曲量を減少させ、制御棒 112, 113の屈曲量を増大させつつ制御棒 111, 114の屈曲量を変えると、顕微鏡 20を図 7 (a)上の右方 (検者の手前側）に移動させることができる。また、図 7 (b)のように、各制御棒 111〜116の屈曲量を変えることにより、顕微鏡 20を傾けることができる。

[0038] ここで、顕微鏡 20の傾き角の変更に際して、制御ユニット 130は顕微鏡 20での観察位置を保持しつつ、その観察方向の向きだけを変えるようにパラレルリンク機構 10 0の動作を制御する。図 8に示すように、顕微鏡 20が持つ対物レンズ 21の光軸 L1上で、対物レンズ 21から距離 Wだけ離れた位置を観察すべき基準点 Oとする。スィッチ 143a, 143b, 144a, 144bにより傾き角を変更する信号が入力された場合、制御ュニット 130は基準点 Oを固定して傾きの変更角 Θだけ顕微鏡 20を傾けると共に、基準点 Oと対物レンズ 21との距離 Wを保持して顕微鏡 20の水平位置及び高さ位置を変更すベぐパラレルリンク機構 100の動作を制御する。つまり、基準点 oを中心に傾きの変更角 Θだけ顕微鏡 20を円弧状に移動させる。これにより、傾き角を変更するスィッチ操作では、顕微鏡 20による患者眼の観察位置を変えることなぐその観察方向のみを変更することができ、都合がよい。なお、距離 Wは対物レンズ 21のピント距離とするが、これはモニタを持つデータ入力装置 150の設定で任意の距離とすることでさる。

[0039] また、顕微鏡 20は予め設定した垂直基準軸を中心に回転させることも可能である。

この垂直基準軸は、データ入力装置 150により、図 2の状態における顕微鏡 20の対物レンズ 21の光軸 L1と同軸に設定したり、任意に変更できる。

[0040] このように、 6本の制御棒 111〜116の屈曲量をそれぞれ変化させることにより、左右方向 (X)、前後 (Y)、上下 (Z)、前後の傾斜角（ Θ y)、左右の傾斜角（ θ X)、及び回転（ Θ z)の 6つの自由度が与えられる。これにより、患者眼 Eに対して顕微鏡 20の位置及び姿勢を適切に位置決めできる。この位置決めに際して、顕微鏡 20を配置した移動部 102が 6本の支持軸である制御棒 111〜116により支持されているため、簡単な構成でありながら、剛性が高ぐ自在に精密な位置決めが可能となる。

[0041] また、顕微鏡 20の位置や姿勢を決めた後、スィッチ 147を押すことにより眼検出機構 40を作動させ、自動追尾モードを開始することができる。カメラ 41a, 41b, 41cに撮像された患者眼 Eの前眼部像は画像処理部 43に入力される。制御ユニット 130は、スィッチ 147の信号をトリガとして、このときに撮像された前眼部像の位置を基準状態 (所期する状態）とする。患者眼 Eの位置は、例えば、前眼部像の瞳孔エッジや瞳孔中心を画像処理して検出できる。患者眼 Eが左右前後方向（XY方向）で動いた場合、カメラ 41a〜41cにより撮像される瞳孔が移動する。患者眼 Eが上下方向（Z方向 )に動いた場合、カメラ 41b及び 41cにより撮像される瞳孔の位置が変化する。制御ユニット 130は、各カメラ 41a〜41cにより撮像される前眼部像が基準状態になるようにパラレルリンク機構 100を駆動制御して顕微鏡 20の位置を患者眼 Eの動きに合わせて移動する。

[0042] 患者眼 Eの傾き状態は、 XY方向に配置されたカメラ 41b, 41cにより取得された像力も検出できる。例えば、図 9のように、基準状態のときに円形の瞳孔エッジ Puが、 X 方向で角度 + αだけ傾いたとする。第 1カメラ 41aで撮像される瞳孔エッジ Puの形状は、円形形状力も X方向に角度 αだけ傾いた楕円形状になる。一方、第 1カメラ 41a に対して X軸方向に角度 φ 1だけ傾けて配置された第 2カメラ 41bで撮像される瞳孔エッジ Puの形状は、角度 1での楕円形状に対して角度（ 1—ひ）だけ傾いた形状に変化する。これにより、 X方向における傾き角度と傾き方向（+方向と一方向の何れである力）が検出される。同様に、第 1カメラ 41aに対して Y方向に角度 φ 2だけ傾けて配置された第 3カメラ 41cにより、 Y方向における傾き角度と傾き方向（+方向と —方向の何れである力）が検出される。制御ユニット 130は、これらの検出情報のフィードバックに基づいてパラレルリンク機構 100を駆動制御し、患者眼に対する顕微鏡 20の位置関係が初めの基準状態となるように、顕微鏡 20の傾き角を変更すると共に顕微鏡 20の水平位置及び高さ位置を変更する。これにより、術者は XYZ方向の位置変化に加えて、患者眼 Eの傾きを含む眼の動きに合わせた適切な状態で患者眼 E を観察できる。

[0043] さら〖こ、患者眼 Eの視軸回りの回転については、カメラ 41aで撮像される虹彩模様等の前眼部像の特徴点を処理することで、検出するこができる。この検出情報に基づいて顕微鏡 20の回転を変えることにより適切に患者眼 Eを観察できる。

[0044] 上記は、初めの基準状態の位置合わせを術者が操作パネル 140の操作で行うものとしたが、予め設定された基準状態となるようにオートァライメントも可能である。ァライメントの基準状態は、例えば、瞳孔中心に光軸 L1を一致させると共に、虹彩面に対して光軸 L1が垂直になる状態とする。スィッチ 146を押してオートァライメントに設定した後、顕微鏡 20を粗く患者眼 Eに位置合わせすることで、患者眼 E力 Sカメラ 41a〜41 cの検出可能範囲に入ると、オートァライメントが作動する。制御ユニット 130は、 3つのカメラ 41a〜41cにより検出された情報を基に、顕微鏡 20の観察状態が基準状態となるようにパラレルリンク機構 100を駆動制御する。

[0045] 顕微鏡 20の位置が適切な状態となれば、治療レーザ光の照射が可能になる。術者力 Sフットスィッチ 133を踏んでレーザ照射のトリガ信号を入力すると、レーザ装置本体 1の内部に配置された紫外レーザ光源 132が駆動される。レーザ装置本体 1からのレ一ザ光は、多間接アーム 33によりレーザ照射端ユニット 30まで導光される。ガルバノ制御部 39は、予めデータ入力装置 150により入力された角膜矯正データに従ってガルバノミラー 34, 36の駆動を制御する。ガルバノミラー 34, 36の駆動により、ダイク口イツクミラー 38で反射された小径スポットのレーザ光は患者眼 Eの角膜上で走査され、レーザ光を重ね合わせることにより角膜形状が所期する形状にアブレーシヨンされる。

[0046] このレーザ照射時においても、患者眼 Eが動くと眼検出機構 40による検出情報を基にパラレルリンク機構 100が駆動され、患者眼 Eの動きに合わせて顕微鏡 20と共にレーザ照射端ユニット 30が移動される。これにより、患者眼 Eの傾きを含む眼の動きに合わせて、レーザ照射位置が角膜上の適正位置に照射される。

[0047] 例えば、図 10 (a)のように、患者眼 Eが水平方向にあるときの状態から、顔の姿勢の変化や眼転 (眼のひき運動）により、図 10 (b)のように、眼が角度 αだけ傾いたとする。レーザ光は、瞳孔中心 Pucを基準に照射するものとする。図 10 (a)の状態で、瞳孔中心 Pucを垂直方向（Z方向）から見たときの角膜上の位置は P0である。しかし、眼が傾いた図 10 (b)の状態で垂直方向から瞳孔中心 Pucを見ると、角膜上の対応点は位置 P0から A dだけずれた位置 P1となっている。眼の傾きを考慮せずに、瞳孔中心 Pucのみを基準に水平方向に追尾する機構であると、眼が傾いた状態では角膜上の一定位置 P0を基準にレーザ照射できず、結果的に精度の高い適切な角膜切除が行えなくなる。

[0048] これに対して、本装置では眼の傾きを含む眼の動きを検出し、レーザ照射の基準軸を眼の傾き αに合わせて変化させることが可能であるので、角膜上の一定位置 Ρ0 を基準にしたレーザ照射が可能となる。これにより、精度の高い角膜切除が行える。

[0049] ここで、患者眼 Εの動きが速ぐノラレルリンク機構 100による移動では追尾が追いつかずに許容範囲を超えた場合、制御部ユニット 130はレーザ装置本体 31にレーザ照射の停止信号を出力する。その後、移動部 102と共に移動する照射端ユニット 3 0の追尾が追いつき、レーザ照射の許容範囲に入ったことが眼検出機構 40により検出されれば、制御部ユニット 130はレーザ照射の許可信号を出力してレーザ照射を再開させる。

[0050] なお、ガルバノミラー 34, 36のスキャニングミラーの動きはパラレルリンク機構 100 の動きよりも遥かに高速動作が可能である。そのため、光軸 L1に対して眼の傾きが無ぐ光軸 L1に対する直交面での位置のみが変化した場合には、眼検出機構 40の検出情報を基に、ガルバノミラー 34, 36によるレーザ照射の位置を眼の動きに追尾するように移動させることが可能である。この場合、スキャニング制御部 39は、ノラレルリンク機構 100による照射端ユニット 30及び顕微鏡 20の移動と平行してガルバノミラー 34, 36のスキャニング動作を制御する。これにより、レーザ照射を中断することなぐスムーズな手術が可能となる。眼検出機構 40により眼の傾きが許容範囲を超えたことが検出された場合には、前述の理由によりレーザ照射が停止される。

[0051] レーザ照射端ユニット 30に配置される角膜切除用の照射光学系は、小スポットビームをスキャニングする光学系とする他、大ビームを開口径可変のアパーチャを用いて、角膜曲率を変化させる光学系とすることも可能である。また、 6つの自由度を持つパラレルリンク機構 100としては、屈曲角度が可変の制御棒 111〜116に代えて、伸縮を自在に変えられる 6本の制御棒で構成しても良い。ノラレルリンク機構 100としては、レーザ照射光学系や顕微鏡 20を支持する位置を個別に変えられる少なくとも 6本の制御棒 11〜116と、各制御棒を駆動する駆動源を持てば良ぐ屈曲角度や伸縮を変えられる制御棒の等価な構造としては、制御棒 111〜116の基部を直線レール上でスライド移動させる機構も含まれる。

[0052] 眼検出機構 40が持つカメラ 41b, 41cにより取得された前眼部像を基に眼の傾きを検出する方法の例を説明する。図 11において、レーザ照射光学系及び顕微鏡 20の基準軸である光軸 L1の方向を Z軸方向とし、図 5と同じぐカメラ 41bの撮像光軸 Ml 及びカメラ 41cの撮像光軸 M2が Z軸 (光軸 L1)に直交する X軸方向及び Y軸方向に位置するものとする。また、カメラ 4 lbの撮像光軸 Mlが Z軸に対して X軸方向に角度 φ 1だけ傾けて配置され、カメラ 41cの撮像光軸 M2が Y軸方向に角度 φ 2だけ傾けて配置されているものとする。例えば、 φ 1 = φ 2 = 35° とする。また、撮像光軸 Ml 及び M2は Z軸上の所定点 Oで交差するように配置されている。説明を簡単にするために、所期するァライメント状態は、虹彩面 Fが Z軸に対して垂直になる場合とする。この場合、瞳孔エッジ Pu及び虹彩面 Fは Z軸方向から見たときに円形であり、瞳孔中心 Pucが Z軸上の点 Oに一致しているものとする。また、カメラ 41b及びカメラ 41cで得られる像は、光学歪の無!ヽ撮像素子面への投影像として考える。

[0053] 眼の傾きの検出は、瞳孔形状の変形方向を基に検出する方法と、瞳孔形状の 2方向の寸法比を基に検出する方法がある。まず、瞳孔形状の変形方向を基に眼の傾斜を検出する方法を説明する。

[0054] 虹彩面 Fが Z軸に対して垂直である場合、カメラ 41b及びカメラ 41cでそれぞれ得られる瞳孔エッジ Puの形状は、図 12のように、長軸が水平状態の楕円形状として検出される。図 12 (a)は、 X軸方向のカメラ 4 lbで撮像された瞳孔エッジ Pu及び虹彩面 F が楕円形状となっている状態を示し、瞳孔エッジ Puの楕円長軸 KL1が水平方向 Hとなっている。同様に、図 12 (b)は、 Y軸方向のカメラ 41cで撮像された瞳孔エッジ Pu 及び虹彩面 Fが楕円となっている状態を示し、瞳孔エッジ Puの楕円長軸 KL2も水平方向 Hとなっている。なお、瞳孔エッジ Puの楕円形状は、撮像された画像の瞳孔エツジ Puを楕円近似処理 (最小二乗法により楕円にフィットさせる処理)を行って検出することがでさる。

[0055] 次に、虹彩面 Fが水平状態力も傾斜した場合 (眼が回転した場合)を考える。眼が X 軸方向のみに傾ヽた場合、 X軸方向のカメラ 4 lbで撮像された瞳孔エッジ Puの楕円形状については、楕円の離心率は変わる力長軸 KL1の方向は水平方向のままで変化は無い（図 13 (a)参照)。一方、 Y軸方向のカメラ 41cで撮像された瞳孔エッジ P uの楕円形状については、長軸 KLの方向が水平方向 Hに対して右又は左に傾いて検出される（図 13 (b)参照)。眼が Y軸方向のみに傾いた場合は、カメラ 41bとカメラ 4 lcでそれぞれ得られる楕円形状は、図 13 (a) , (b)と逆の関係となる。したがって、この検出方法では、 Y軸方向のカメラ 41cにより X軸方向成分の眼の傾き情報を検出でき、 X軸方向のカメラ 41bにより Y軸方向成分の眼の傾き情報を検出できる。

[0056] さらに、眼が X軸方向及び Y軸方向に傾いた場合を考える。図 14のように、虹彩面 Fが水平状態から、 XY平面の Y軸から角度 Τ αの方向で、且つ ΧΥ平面に対して角度 Τ |8だけ傾いたとする。このとき、 X軸方向のカメラ 4 lbで撮像された瞳孔エッジ Pu の楕円形状について、水平方向 Hに対する楕円長軸 KL1の角度を Τ γ 1とし（図 15 (a)参照）、 Y軸方向のカメラ 41cで撮像された瞳孔エッジ Puの楕円形状について、水平方向 Hに対する楕円長軸 KL2の角度を Τ γ 2 (図 15 (b)参照）とすると、次の関係式が成り立つ。

tanT y 1 =tanT β X cos(90+T )/cos φ 1 X (tan φ 1— tanT β X sin(90+T 》 …… (式 1)

tanT y 2 = tanT β X cosT /cos φ 2 Χ (tan φ 2—tanT β X sinT ) ……（式 2) [0057] 上記の 2つの式において、角度 φ 1, φ 2は設計的に既知であり、 Τ γ 1, Τ γ 2は力メラ 41b及び 41cで得られる瞳孔エッジ Puを画像処理して検出できるので、眼の傾きである角度 T o;及び Τ |8が求められる。眼の傾き検出においては、瞳孔エッジ Puの楕円の長軸方向の代わりに短軸方向を使用することも可能である。

[0058] なお、上記のように楕円形状を検出する方法においては、 Z軸 (光軸 Ll =レーザ照射光学系の基準軸）と各カメラ 41b, 41cの撮像光軸とが成す角度（φ ΐ, φ 2)だけ眼が傾斜した場合には、撮像された瞳孔エッジ Puの形状が円形となり、長軸方向が無くなつてしまう。逆に、眼の傾斜により、虹彩面 Fと各カメラ 41b, 41cの成す角度が 90 度以上になると、瞳孔が検出できなくなる。角度 φ 1, φ 2は大きくなるほど楕円の離心率が大きくなり、楕円として検出しやすくなるが、角度 45度を越えた場合は傾きの検出範囲のノランスが悪くなる。この場合、さら〖こ、鼻ゃ頰等により撮像の影になりやすくなる。一方、角度 φ 1, φ 2が小さくなると、楕円の離心率力、さくなるので楕円としての検出が難しくなり、また検出範囲も狭くなる。したがって、角度 φ 1, φ 2としては、 30度以上、 45度以下の値が好ましい。

[0059] また、カメラ 41b, 41cの両者の撮像光軸が成す角度は、好ましくは 70度〜 110度の範囲である。両者の撮像光軸が成す角度を上記実施形態のように 90度（直交関係）にすると、異なる方向で撮像される瞳孔エッジの楕円形状の傾きが検出し易ぐ特に好ましい。

[0060] 図 16は、図 14に示す眼が XY方向で位置ずれを起した場合を説明する図である。

眼の位置ずれについて、カメラ 41bから見た縦方向の角度の変化を ε 1 (縦方向の位置ずれを表す）とし、カメラ 4 lbから瞳孔中心 Pucまでの縦方向の距離を Nl、横方向の位置ずれを J1とする。このとき、カメラ 4 lbで撮像された瞳孔エッジ Puの楕円形状について、水平方向 Hに対する楕円長軸 KL1の角度を 1とすると（図 17 (a)参照)、 tanT l=tan-l(jl/NlXtan((^ 1- ε 1) ) +tan— 1 (tanT j8 Xcos(90+Ta )/cos ( 1 - ε 1) X(tan( 1— ε 1)— tanTjS Xsin(90+To;》） ……（式 3) となる。眼の Y軸方向への位置ずれである J 1は、カメラ 41bの撮像光軸から瞳孔中心 Pucの横方向のずれ量力も検出できる。 ε 1及び N1は、撮像光軸から瞳孔中心 Puc の縦方向のずれ量が分かれば、カメラ 41bの配置条件力も演算できる。

[0061] また、カメラ 41cから見た縦方向の角度の変化を ε 2 (縦方向の位置ずれを表す）とし、カメラ 41cから瞳孔中心 Pucまでの縦方向の距離を Ν2、横方向の位置ずれを J2 とする。このとき、カメラ 41cで撮像された瞳孔エッジ Puの楕円形状について、水平方向 Hに対する楕円長軸 KL2の角度を T p 2とすると（図 17 (b)参照）、

tanTp 2=tan-l(j2/N2Xtan((^ 2- ε 2) ) +tan- 1 (tanT j8 X cosT /co s(cp2— ε 2) Χ(ίΆΤΐ(φ2- ε 2) tanTjS XsinTa)) ……（式 4)

となる。眼の X軸方向への位置ずれである J2は、カメラ 41cの撮像光軸力も瞳孔中心 Pucの横方向のずれ量力も検出できる。 ε 2及び Ν2は、撮像光軸から瞳孔中心 Puc の縦方向のずれ量が分かれば、カメラ 41cの配置条件力も演算できる。

[0062] なお、眼の X軸方向への位置ずれは、図 17(a)のように、カメラ 41bで検出される瞳孔中心 Pucの縦方向のずれである K1としても検出できる。眼の Y軸方向への位置ずれは、図 17(b)のように、カメラ 41cで検出される瞳孔中心 Pucの縦方向のずれである K2としてち検出でさる。

[0063] ここで、さらに眼力 ¾軸方向に δ Ζだけ位置ずれを起こした場合を考える。この場合、カメラ 41bで検出される眼の X軸方向への位置ずれ K1からの変化を Κ δ Z1とすると、

ΚδΖ1=Κ1+ SZXtan^ 1 ……（式 5)

となる。一方、カメラ 41bで検出される眼の Y軸方向への位置ずれは、 J1のまま変化しない。同様に、眼が Z軸方向に δ Ζだけ位置ずれを起こした場合、カメラ 41cで検出される眼の Y軸方向への位置ずれ K2からの変化を Κ δ Ζ2とすると、

ΚδΖ2=Κ2+ δΖΧίΆη 2 ……（式 6)

となる。一方、カメラ 41cで検出される眼の X軸方向への位置ずれは、 J2のまま変化しない。したがって、 2つのカメラ 41b, 41cの瞳孔位置の検出情報から XY方向の位置ずれ情報及び z方向の位置ずれ情報が分かる。眼が Z方向に位置ずれを起こした場合の眼の傾斜情報は、 z方向の位置ずれ分をオフセットして計算すれば良い。

[0064] 上記の基準軸に対する患者眼の位置ずれ及び傾きの検出は、斜め方向から撮像した瞳孔エッジ Puの形状を楕円近似して求め、楕円の長軸 (又は短軸)を基に傾斜情報を算出している。この方法は、精度が高い反面、演算処理に時間を要する。そこで、眼の位置及び傾き情報の簡素化した検出方法を、図 18を使用して説明する。

[0065] 図 18は、カメラ 41b又は 41cにより撮像された前眼部像の瞳孔エッジ Puの像を示す。図 18において、撮像された前眼部画像における撮像中心を Coとし、中心 Coを通る水平軸を x、中心 Coを通る垂直軸を yとする。撮像された前眼部画像における瞳孔部分を水平走査及び垂直走査し、各走査線上の瞳孔エッジ Puの位置を検出する。ある水平走査線 HSn上において、瞳孔エッジ Puの開始点 HSns及び終了点 HSn eが検出されたら、この開始点 HSns及び終了点 HSneの中点 HSnmを得る。同様に、他の水平走査線 HSnについても、瞳孔エッジ Puの開始点 HSns及び終了点 HSn eが検出されたら、その中点 HSnmを得る。そして、水平走査線上の各中点 HSnm について、その回帰直線 HRLを求める。

[0066] 垂直方向の走査においても、ある垂直走査線 VSn上の瞳孔エッジ Puの開始点 VS ns及び終了点 VSneが検出されたら、この開始点 VSns及び終了点 VSneの中点 V Snmを得る。他の垂直走査線につ!、ても瞳孔エッジ Puの開始点 VSns及び終了点 VSneを検出した後、その中点 VSnmを得る。そして、垂直走査線上の各中点 VSn mについて、その回帰直線 VRLを求める。

[0067] 瞳孔中心 Pucは、水平走査の回帰直線 HRLと垂直走査の回帰直線 VRLとの交点として得ることができる。眼の位置ずれ情報は、撮像中心 Coに対する瞳孔中心 Puc の xy方向の位置ずれとして得ることができる。眼の傾き情報は、水平走査方向に対する回帰直線 HRLの傾斜角度 THR y (又は垂直走査方向に対する回帰直線 VRL の傾斜角度としても良い）として得ることができる。この傾き情報は、先の説明の傾き情報ほど厳密でないが、少なくとも眼の傾きの程度は検出できる。この方法によれば、眼の傾斜情報の検出に際して、瞳孔エッジ Puを楕円形状にフィットさせる処理の必要がなぐ演算処理時間の簡素化を図ることができる。なお、水平方向及び垂直方向の走査線の数は、精度と演算時間を考慮して増減させれば良、。

[0068] 患者眼の位置検出は、瞳孔エッジ Puに囲まれた領域の重心位置として求めても良い。眼の傾き情報の検出についても、上記は一例であり、 2つのカメラ 41b, 41cでそれぞれ得られる瞳孔や虹彩の前眼部画像を利用することにより、他の方法によっても得ることができる。

[0069] 次に、瞳孔形状の瞳孔中心を基準にした 2方向の瞳孔形状の寸法比を基に眼の傾斜を検出する方法を説明する。図 19は、図 14と同じぐ虹彩面 F上の瞳孔エッジ P uが XY平面の Y軸カゝら角度 To;の方向で、且つ ΧΥ平面に対して角度 Τ|8だけ傾いた場合を説明する図である。図 19において、虹彩面 Fが ΧΖ平面を横切ったときの X 軸との角度を γχ、虹彩面 Fが ΥΖ平面を横切ったときの Υ軸との角度をとする。このとき、傾き角度 Τα, Τ|8と角度 γχ, の間には、数学的に次のような関係が成り立つ。

tanyx = cos(Ta +90) XtanTjS ……（式 7)

tan y y=cosl a X tan Γ β (式 8)

[0070] また、図 20は、傾いた瞳孔エッジ Puにおいて、 X軸カメラ 41bの検出面に投影される瞳孔形状の変化を説明する図である（図 19に対して見る方向を変えている)。このときカメラ 41bの検出面に投影される瞳孔形状について、図 21 (a)に示すように、瞳孔エッジ Puの瞳孔中心 Pucからの垂直方向（X軸方向）の寸法及び水平方向（y軸方向）の寸法を rvl, rhlとする。同様に、 Y軸カメラ 41cの検出面に投影される瞳孔形状について、図 21(b)〖こ示すように、瞳孔エッジ Puの瞳孔中心 Pucからの垂直方向（X 軸方向）の寸法及び水平方向（y軸方向）の寸法を rv2、 rh2とする。瞳孔エッジ Puの半径 =rとすると、垂直方向の寸法 rvl, rv2はそれぞれ次のように表すことができる。

rvl =r X cos (φ 1— y x) 、式 9)

rv2=rXcos((^2- yy) ……（式 10)

[0071] 次に、カメラ 41bの検出面に投影される水平方向の寸法 rhlについて、図 22により説明する。図 22は図 20の部分拡大図である。図 22において、カメラ 41bの瞳孔中心を原点とした y軸上に投影される瞳孔エッジを点 Aとし、点 Aからカメラ 4 lbの投影方向（角度 Φ 1方向）に延ばした線と Y軸との交点を点 Bとし、点 B力も角度 γ yで傾斜した虹彩面 Fまで Z方向に下ろした線の交点を点 Cとする。線分 ABの長さを a、線分 B Cの長さを b、線分 CAの長さを cとする。図 22より、線分 OB=rhl、線分 OA=rであるので、次のように表すことができる。

r2 = a2+rhl2 ……（式 11)

b=rhlXtanyy ……（式 12)

[0072] また、三角形 ABCを考えたとき、線分 BCと線分 ACの成す角度 = (90— γ x )であり、線分 ABと線分 ACの成す角度 ={180— φ 1—（90— γχ) }であるので、正弦定理より、 a/sin (90 - γχ ) =b/sin{180— φ 1一（90— γχ) }の関係がある。 sin{180— φ 1— (90— γχ) }=sin( 1 + 90— γχ)である。したがって、線分 ABの長さ aは、数学的に次のように求めることができる。

a = bXsin(90-

1 + 90- γχ) ……（式 13)

[0073] 上記の式 11、式 12、式 13より、 rhlは以下の式で求められる。

[数 1]

tan^y x sin(90— γκ)

1+

sin ^φ\-\-90— γκ)

…… (式 14)

同様に、 rh2は以下となる。

[数 2] r

rh2 =

tan γχ x sin(90― y )

1+

sin (^?2+90— y )

……（式 15)

[0075] 上記の式 9、式 14より、カメラ 41bにより得られた瞳孔エッジ Puの縦 Z横の寸法比 Q rvlZrhlは、瞳孔エッジ Puの半径 rが消去された以下の式となる。

[数 3]

(式 16)

[0076] 同様に、カメラ 41cにより得られた瞳孔エッジ Puの縦 Z横の寸法比 Q2=rv2Zrh2 は、瞳孔エッジ Puの半径 rが消去された以下の式となる。

[数 4]

(式 17)

[0077] 上記の式 16、式 17において、 Ql, Q2は、それぞれカメラ 41b及び 41cで得られた前眼部像を画像処理して瞳孔エッジ Puを検出することにより求めることができる。角度 φ 1及び φ 2は設計的に既知である。従って、 2つの式 16及び式 17より、 γ χ及びが求められる。 γ χ及びが分かれば、これを前述の式 7及び式 8に代入することにより、眼の傾きである傾き角度 Τ α , Τ |8が求められる。

[0078] また、図 16に示したように、眼の瞳孔中心 Pucが X軸方向に J2、 Y軸方向に J1だけずれた場合は、カメラ 41b及び 41cで得られる瞳孔中心 Pucをそれぞれ画像処理して求めることにより得ることができる。そして、瞳孔中心 Pucを基準にして式 15の Q1及び式 16の Q2を求めることにより、このときの角度 Τ α , T j8が求められる。さらに、眼力軸方向に δ Ζだけ位置ずれを起こした場合についても、前述の式 5及び式 6から求める位置ずれを求めることができる。したがって、 2つのカメラ 41b及び 41cの前眼部像を基に 3次元的な眼の位置ずれを求めることができる。

[0079] なお、 2つのカメラ 41b及び 41cにより 2方向の瞳孔形状の寸法比を基に眼の傾斜を検出する方法にお!ヽては、瞳孔エッジの寸法比を得る上での縦長さ及び横長さは単に例示に過ぎず、各画像上で直交した X軸、 y軸であれば検出処理がし易いためであり、少なくとも 2方向で寸法比を得ることができれば良い。さらに好ましくは、 3方向以上での寸法比を平均化処理する。瞳孔エッジ Puが円形でな、場合にも近似的に処理できる。

[0080] また、 2方向の瞳孔形状の寸法比を基に眼の傾斜を検出する方法においては、力メラ 41b及び 41cのそれぞれの撮像光軸は、異なる方向で且つ光軸 L1に対して所定の位置関係で配置されていれば良ぐ例えば、一方の撮像光軸が光軸 Lと同軸であっても可能である。また、眼の傾きを検出においては、瞳孔形状の変形方向を検出する方法と 2方向の瞳孔形状の寸法比を検出する方法の両方を使用することも可能である。

[0081] 上記のように眼の位置ずれ及び眼の傾き情報 (T a及び Τ β )が検出できれば、制御ユニット 130はその検出情報を基にパラレルリンク機構 100の駆動を制御する。例えば、スィッチ 146によりオートァライメントを作動させると、制御ユニット 130は、眼の位置ずれ及び傾き情報に基づきパラレルリンク機構 100の駆動を制御し、瞳孔中心に基準軸である光軸 L1がー致する（所定の許容範囲内）と共に、虹彩面 Fに対して光軸 L1が垂直 (所定の傾斜範囲内）になるように、顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を移動させる。眼の Ζ方向の位置ずれが検出された場合、制御ユニット 130は Ζ方向の位置ずれが許容範囲となるように顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を移動させる。

[0082] また、顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を所定の基準状態に位置決めした後、スィツチ 147により自動追尾開始の信号を入力すると、制御ユニット 130は、この基準状態のときに検出された光軸 L 1に対する眼の位置及び傾き情報を制御ュ-ット 130が持つメモリに記憶する。メモリに記憶した眼の位置及び傾きに対して、レーザ照射時に眼の位置及び傾きの変化が検出されると、制御ユニット 130はパラレルリンク機構 1 00の駆動を制御し、眼の位置及び傾きが基準状態となるように顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を移動させる。光軸 L1方向 (Ζ方向）の位置ずれが検出された場合も、制御ユニット 130は基準状態となるように顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を移動させる。これにより、患者眼の傾きを含む眼の動きに合わせて、角膜上の適正位置にレ一ザ光を照射することができる。 [0083] なお、レーザ照射時に眼の傾きが大き!/、場合、レーザ照射光学系や顕微鏡を大きく移動する場合がある。眼の傾きが許容範囲を超えて検出されたときには、制御ュ- ット 130はレーザ装置本体 31にレーザ照射の停止信号を出力し、レーザ照射をー且停止する。術者は、再びオートァライメントを作動させることにより、レーザ照射光学系及び顕微鏡 20をレーザ照射開始時のァライメント状態に移動させることができる。

[0084] また、制御ユニット 130に接続された表示器 160には、眼の傾き情報及び位置ずれ情報が表示される。術者は表示器 160の表示を確認し、操作パネル 140に配置されたレバー 141やスィッチ等を操作することによって、顕微鏡 20及びレーザ照射光学系を患者眼に対して所期する位置関係にァライメントすることができる。あるいは、表示器 160に表示される眼の傾き情報を確認しながら患者の顔を動かすことにより、顕微鏡 20及びレーザ照射光学系と患者眼とを所期する位置関係とすることができる。そして、レーザ照射時に眼の傾きが許容範囲を超えて検出されたときには、制御ュ- ット 130によりレーザ照射が停止されるので、術者は再び表示器 160に表示される眼の傾き情報を確認しながら患者の顔を正せば良、。表示器 160に表示される眼の傾き情報及び位置ずれ情報は、例えば、光軸 L1に対して虹彩面 Fが垂直となるァライメント状態を基準とする。

Claims

請求の範囲

[1] 患者眼に向けて角膜手術用のレーザ光を照射するレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系が持つ基準軸を患者眼に対して所期する位置関係にァライメントしてレーザ照射する眼科装置において、

患者眼に対する前記レーザ照射光学系の傾き及び位置を変化させる移動手段と、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1 撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段と、該眼検出手段による検出結果に基づいて前記レーザ照射光学系の基準軸が患者眼に対して所期するァライメント状態となるように前記移動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。

[2] 請求項 1の眼科装置において、前記眼検出手段は前記第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ撮像された前眼部画像を処理して瞳孔形状を求め、所期するァライメント状態に対する瞳孔形状の変形に基づいて患者眼の傾きを検出することを特徴とする眼科装置。

[3] 請求項 2の眼科装置において、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状の瞳孔中心を基準にした少なくとも 2方向の瞳孔形状の寸法比を基に患者眼の傾きを検出することを特徴とする眼科装置。

[4] 請求項 2の眼科装置にお、て、前記第 1撮像手段及び第 2撮像手段のそれぞれの撮像光軸は、前記基準軸に対して異なる方向に傾斜して配置され、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状の変形方向を基に患者眼の傾きを検出することを特徴とする眼科装置。

[5] 請求項 4の眼科装置において、前記眼検出手段は、それぞれ得られた瞳孔形状にっ、て、複数ラインの水平走査又は複数ラインの垂直走査で得られる瞳孔エッジの中点位置に基づいて瞳孔形状の変形方向を求めることを特徴とする眼科装置。

[6] 請求項 1の眼科装置において、前記制御手段は、所期するァライメント状態で前記眼検出手段により得られた患者眼の傾き及び位置に対して、レーザ照射時に前記眼検出手段により得られる患者眼の傾き及び位置の変化に基づいて前記移動手段を制御することを特徴とする眼科装置。

[7] 請求項 1の眼科装置において、前記移動手段は、前記レーザ照射光学系を支持すると共に各支持位置を個別に変えられる少なくとも 6本の制御棒と、各制御棒を駆動する駆動源と、を持つパラレルリンク機構を備えることを特徴とする眼科装置。

[8] 患者眼に向けて角膜手術用のレーザ光を照射するレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系が持つ基準軸を患者眼に対して所期する位置関係にァライメントしてレーザ照射する眼科装置において、患者眼に対する前記レーザ照射光学系の傾き及び位置を変化させる移動手段と、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段と、該眼検出手段により検出された患者眼の傾き及び位置の情報を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。

[9] 患者眼を観察するための顕微鏡と、該顕微鏡が配置された移動部を支持すると共に各支持位置を個別に変えられる少なくとも 6本の制御棒と各制御棒を駆動する駆動源とを持ち，前記顕微鏡の傾き及び位置を変化させるパラレルリンク機構と、前記顕微鏡の位置及び傾きを変化させるための信号を入力する入力手段と、該入力信号に基づいて前記パラレルリンク機構の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。

[10] 請求項 9の眼科装置において、前記パラレルリンク機構が持つ少なくとも 6本の制御棒は、屈曲角度又は伸縮を変えられる制御棒であることを特徴とする眼科装置。

[11] 請求項 9の制御手段は、前記入力手段により傾き角を変更する信号が入力された場合、前記顕微鏡が持つ対物レンズの光軸上の所定位置を基準点として前記顕微鏡を傾けると共に、前記基準点と対物レンズとの距離を保持するように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする眼科装置。

[12] 請求項 9の眼科装置において、患者眼を撮像するために前記移動部に配置された撮像手段を持ち，該撮像手段による眼画像を処理して患者眼の傾きを含むァラィメント状態を検出する眼検出手段をさらに備え、前記制御手段は前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡が患者眼に対して所期する位置関係となるように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする眼科装置。

[13] 請求項 12の制御手段は、前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡の傾き及び位置が患者眼の動きに追尾するように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする眼科装置。

[14] 請求項 9の眼科装置において、患者眼の前眼部を撮像する第 1撮像手段及び第 2 撮像手段であって、それぞれの撮像光軸が異なる方向で且つ前記基準軸に対して所定の位置関係で配置された第 1撮像手段及び第 2撮像手段と、該第 1撮像手段及び第 2撮像手段によりそれぞれ得られた前眼部画像を処理して前記基準軸に対する患者眼の傾き及び位置を検出する眼検出手段とを備え、前記制御手段は前記眼検出手段の検出結果に基づいて、前記顕微鏡が患者眼に対して所期するァライメント状態となるように前記パラレルリンク機構の動作を制御することを特徴とする眼科装置