JP3679331B2

JP3679331B2 - 屈折矯正装置

Info

Publication number: JP3679331B2
Application number: JP2001017477A
Authority: JP
Inventors: 誠二齋藤; 秀一郎江口; 泰子伊世
Original assignee: 株式会社エクスプローラ
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: US6612698B2; JP2002219106A; US20020097378A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折矯正装置に関し、特に、角膜にレーザー光を照射して角膜の形状を矯正し屈折矯正を行う視機能矯正装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、近視、乱視等の屈折矯正手術には、角膜にエキシマレーザーを照射することで角膜の形状（曲率半径や歪み等）を変える、つまり角膜による屈折力を変えることで屈折矯正を行うレーシック方式（LASIK：Laser in Situ Keratomileusis）等の矯正手術があった。上記レーシック方式では、眼球の角膜の表面を電動メスで薄くめくった後、エキシマレーザーを角膜に照射して角膜を削り、その後にめくった角膜の表面を再び元に戻すことで、角膜の形状を矯正し屈折矯正を行っていた。
【０００３】
例えば、近視は角膜の曲率半径が小さいため、網膜の手前に像が形成されてしまうことが原因であるので、近視を矯正する場合には、角膜を均一に削り、角膜の曲率半径を大きくする、つまり角膜をより平坦にすることにより視力矯正を行っていた。したがって、近視を矯正する場合には、レーザー光の照射領域が真円となるように角膜にレーザー光を照射していた。
【０００４】
また、例えば、乱視は角膜の形状が均一でなく歪みがあるため、目の角膜レンズの例えば、楕円状の方向に依存した屈折率の分布が原因であるので、乱視を矯正する場合には、角膜の場所に応じて角膜の曲率半径を変えるように角膜を削ることにより視力矯正を行っていた。
したがって、乱視を含んだ近視を矯正する場合には、例えば角膜に楕円状の歪みがある場合には、角膜の形状が均一となるように、レーザー光の照射領域が上記楕円の長軸に対して、長軸が直交する楕円となるように角膜にレーザー光を照射していた。
【０００５】
図１６は、レーザー光を角膜に照射して角膜の形状を変えることで視力矯正を行うための従来の屈折矯正装置の一構成例を示す図である。
図１６において、撮影光源１６０１から照射された光は、ハーフミラー１６０２を介して、眼球１６０３の角膜１６０４に照射される。そして、角膜１６０４による上記照射された光の反射光が、ハーフミラー１６０２を介して顕微鏡１６０５およびビデオ撮影装置１６０６に供給される。
【０００６】
これにより、角膜１６０４が顕微鏡１６０５で拡大視されて観察される。また、同時に、角膜１６０４の画像がビデオ撮影装置１６０６で撮影され、撮影された角膜１６０４の画像がモニター表示装置１６０７に表示される。
【０００７】
そして、例えば、近視矯正手術の場合には、手術者は、被術者の角膜１６０４の表面を電動メスで薄くめくった後、予め被術者の眼球（虹彩部）にマーキングしたマークを顕微鏡１６０５により観察し、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置とを合わせる。この角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置との位置決めが完了すると、レーザー照射装置１６０８よりハーフミラー１６０２を介してレーザー光を角膜１６０４上に照射して角膜を削り、屈折矯正を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の屈折矯正装置を用いて屈折矯正手術を行う場合には、被術者の眼球（結膜部）にマークを記し、上記マークを顕微鏡１６０５で確認しながら角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置とを合わせなければならず、手術者には熟練した高度の技術が必要であった。
【０００９】
特に、乱視を含んだ近視を矯正する場合には、屈折矯正手術において照射領域が楕円形となるレーザー光を角膜１６０４に照射するため、角膜１６０４の位置とレーザー光の位置とが、回転軸方向に正しく位置合わせできていないと、レーザー光が角膜１６０４に正しく照射されず、乱視の補正が正確にできないという問題があった。
【００１０】
また、被術者の眼球は、屈折矯正手術中に静止していないため、図１６に示すＸ軸、Ｙ軸、回転軸方向にレーザー光の照射位置と角膜１６０４の位置とがずれてしまい、精度の高い屈折矯正手術を行うことができないという問題点があった。
【００１１】
以下に、図１７および図１８に用いて上記問題点について説明する。
図１７は、近視を矯正する屈折矯正手術において、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１７０１とを説明するための図であり、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１７０１との位置合わせが正しく行われている場合には、図１７（ａ）に示すようにレーザー光の照射位置１７０１の中心と角膜１６０４の中心とは同じとなり、角膜１６０４の所望の部分を削り、正確に近視の矯正をすることができる。
【００１２】
一方、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１７０１との位置合わせが正しく行われていない場合には、図１７（ｂ）に示すようにレーザー光の照射位置１７０１の中心は角膜１６０４の中心と異なるため、角膜１６０４の所望の部分を削ることができず、その結果、正確に近視の矯正をすることができなかった。
【００１３】
図１８は、乱視を含んだ近視を矯正する屈折矯正手術において、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１８０１とを説明するための図であり、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１８０１との位置合わせが正しく行われている場合には、図１８（ａ）に示すように角膜１６０４の所望の位置にレーザー光を照射し、正確に乱視の矯正をすることができる。
【００１４】
一方、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１８０１との位置合わせが正しく行われていない場合には、図１８（ｂ）に示すように角膜１６０４の所望の位置にレーザー光を照射することができず、正確に乱視の矯正をすることができなかった。特に、この乱視を含んだ近視を矯正する屈折矯正手術では、図１８（ｂ）に示すように、角膜１６０４の位置とレーザー光の照射位置１８０１との中心位置はあっていたとしても、眼球の回旋運動により、レーザー光を照射すべき楕円の長軸とレーザー光の照射領域である楕円の長軸とがあっていない場合には、正確に乱視の矯正をすることができない。
【００１５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、角膜の位置とレーザー光の照射位置との位置合わせを行うためのマークを被術者の眼球に記すことなく、角膜の位置および回旋角度を正確に計測し、角膜の位置とレーザー光の照射位置との位置合わせを容易かつ正確にできる屈折矯正装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の屈折矯正装置は、眼球にレーザー光を照射するレーザー照射手段と、上記レーザー光の照射位置の調整に係る基準位置情報として基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を記憶する記憶手段と、上記眼球に光を照射して眼球を撮影する撮像手段と、上記撮像手段により撮影された眼球画像に基づいて、上記眼球内の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を出力する演算処理手段と、上記演算処理手段より出力された瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記記憶手段に記憶された基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報とを比較する比較手段と、上記比較手段による比較結果を出力する出力手段と、上記比較手段による比較結果に基づいて、ステージの位置および回旋角度を制御するステージ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の屈折矯正装置は、眼球にレーザー光を照射するレーザー照射手段と、上記レーザー光の照射位置の調整に係る基準位置情報として基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を入力する入力手段と、上記入力手段により入力された上記基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を記憶する記憶手段と、上記眼球に光を照射して眼球を撮影する撮像手段と、上記撮像手段により撮影された眼球画像に基づいて、上記眼球内の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を出力する演算処理手段と、上記演算処理手段より出力された瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記記憶手段に記憶された基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記レーザー照射手段によるレーザー光の照射位置に係る情報とを比較し、上記レーザー照射手段の移動量を出力する比較手段と、上記比較手段より出力された移動量に基づいて、上記レーザー照射手段が搭載されたステージの位置および回旋角度を制御するステージ制御手段を備えることを特徴とする。
【００３２】
上記のように構成した本発明によれば、眼球に光を照射して撮影された眼球画像に基づいて得られる眼球内の瞳孔の位置および回旋角度と、眼球に照射するレーザー光の照射位置を調整する際の基準位置に係る基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報との比較結果が出力されるので、眼球にマークを記さなくとも撮影された眼球画像に基づいて、角膜の位置および回旋角度を正確に計測でき、角膜の位置とレーザー光の照射位置との位置合わせを容易かつ正確に行うことができるようになる。
【００３３】
【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。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。
図１において、撮影光源１０１が照射した光は、ハーフミラー１０２を介して、眼球１０３の角膜１０４に照射される。そして、角膜１０４による上記照射された光の反射光が、ハーフミラー１０２を介して顕微鏡１０５、およびＣＣＤ等により構成されるビデオ撮影装置１０６に供給される。これにより、角膜１０４が顕微鏡１０５で拡大視されて観察される。
【００３４】
また、同時に、ハーフミラー１０２を介して角膜１０４からの反射光が供給されるビデオ撮影装置１０６は、角膜１０４の画像を撮影し、撮影した角膜の１０４のビデオ信号をビデオ処理装置１０７に供給する。このビデオ撮影装置１０６は、ＣＣＤ等を備えている。
【００３５】
上記ビデオ処理装置１０７は、上記ビデオ撮影装置１０６から供給される角膜１０４のビデオ信号をモニター表示装置１０８に供給する。また、ビデオ処理装置１０７は、上記ビデオ信号に所定の演算処理を施し、角膜１０４の基準位置に対する差分情報を算出し、算出した上記差分情報を座標表示装置１０９に供給する。
【００３６】
上記差分情報は、上記角膜１０４の基準位置に対するＸ軸方向、Ｙ軸方向、回転角におけるそれぞれのずれ量である。なお、ここで図１に示すように、上記Ｘ軸方向はある所定の方向であり、Ｙ軸方向は上記Ｘ軸方向に直交する方向であり、上記回転角はＸＹ平面上における回転軸方向の回転角である。
【００３７】
上記モニター表示装置１０８は、上記ビデオ処理装置１０７から供給される角膜１０４のビデオ信号に基づいて、角膜１０４の画像を表示するためのものである。また、座標表示装置１０９は、上記ビデオ処理装置１０７から供給される角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）を表示するためのものであり、７セグメントＬＥＤなどの数値表示可能な表示装置等により構成される。
【００３８】
このように構成することにより、例えば、屈折矯正手術の場合には、手術者は、被術者の角膜１０４の表面を電動メスで薄くめくった後、上記座標表示装置１０９に表示されている角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）を見ながら、その値が‘０’になるまで被術者を動かしたり、レーザー照射装置１１０の位置を調整したりして、角膜１０４の位置とレーザー光の照射位置とを合わせる。この角膜１０４の位置とレーザー光の照射位置との位置決めが完了すると、レーザー照射装置１１０よりハーフミラー１０２を介してレーザー光を角膜１０４上に照射して角膜を削り、屈折矯正を行う。
【００３９】
図２は、上記図１に示すビデオ処理装置１０７の詳細な構成例を示すブロック図である。
図２において、ビデオ撮影装置１０６から供給された角膜１０４のビデオ信号は、モニター表示装置１０８に出力されるとともに、ビデオデコーダー２０１に供給される。
【００４０】
上記角膜１０４のビデオ信号が供給されたビデオデコーダー２０１は、上記ビデオ信号に所定の処理を施して、上記ビデオ信号を同期信号と画像信号とに分離する。そして、ビデオデコーダー２０１は、上記ビデオ信号を分離して振り分けた画像信号を第１の画像メモリ２０２に画像データとして供給し記憶させる。この第１の画像メモリ２０２に記憶された画像データは、第１および第２の画像フィルタ演算器２０３、２０８に供給される。
【００４１】
上記第１の画像メモリ２０２に記憶された画像データは、フィルタ等を備える第１の画像フィルタ演算器２０３に供給され、上記第１の画像フィルタ演算器２０３にてノイズ除去、空間フィルタ等の画像処理演算が施される。上記第１の画像フィルタ演算器２０３にて画像処理演算が施された画像データは、中心位置演算器２０４に供給される。
【００４２】
上記画像処理演算が施された画像データが供給される中心位置演算器２０４は、上記画像処理演算が施された画像データに基づいて、瞳孔（角膜）の中心位置のＸ座標、Ｙ座標をそれぞれ算出し、算出結果を比較器２０６に供給する。中心位置演算器２５４にて算出され比較器２０６に供給された瞳孔（角膜）の中心位置のＸ座標およびＹ座標は、比較器２０６にて基準位置データメモリ２０５に予め記憶されている瞳孔（角膜）の位置データと比較される。
【００４３】
そして、比較器２０６は、上記比較結果である画像データに基づく上記瞳孔（角膜）の中心位置のＸ座標およびＹ座標と、基準位置データメモリ２０５に記憶されている瞳孔（角膜）の位置データとの差分値データを算出し、表示駆動器２０７に供給する。
上記比較器２０６から差分値データが供給される表示駆動器２０７は、供給される上記差分値データを図１に示す座標表示装置１０９にて表示するための表示データに変換し座標表示装置１０９に供給する。
【００４４】
一方、上記第１の画像メモリ２０２に記憶された画像データは、フィルタ等を備える第２の画像フィルタ演算器２０８に供給され、上記第２の画像フィルタ演算器２０８にてノイズ除去、空間フィルタ等の画像処理演算が施される。上記第２の画像フィルタ演算器２０８にて画像処理演算が施された画像データは、極座標−直交変換器２０９に供給される。
【００４５】
上記画像処理演算が施された画像データが供給される極座標−直交変換器２０９は、第２の画像メモリ２１０を介して後段に接続される回旋角度演算器２１２での処理を行うために、供給される画像データを極座標から直交座標に座標変換する。上記極座標−直交変換器２０９にて、直交座標に直交変換された画像データは第２の画像メモリ２１０に供給され記憶される。
【００４６】
第２の画像メモリ２１０に記憶された画像データは、回旋角度演算器２１２に供給され、回旋角度演算器２１２にて基準画像メモリ２１１に予め記憶されている画像データと所定の演算による相関処理が行われ、上記基準画像メモリ２１１に予め記憶されている画像データに対する回旋角度が算出される。
【００４７】
ここで、上記相関処理は、第２の画像メモリ２１０に記憶された画像データと、基準画像メモリ２１１に予め記憶されている画像データを回転軸に沿って所定の回転角だけ回転させた場合の画像データとの相関値を、上記相互相関関数を用いて複数の回転角でそれぞれ算出する。その結果、上記相関値が最大となるときの回転角の値を回旋角度として算出する。
【００４８】
上記回旋角度演算器２１２にて算出された回旋角度は、表示駆動器２０７に供給され、表示駆動器２０７にて図１に示す座標表示装置１０９にて表示するための表示データに変換し座標表示装置１０９に供給する。
【００４９】
図３は、上記極座標−直交変換器２０９、第２の画像メモリ２１０、基準画像メモリ２１１および回旋角度演算器２１２により行われる回旋角度算出処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
【００５０】
図３において、まずステップＳ１にて、上記極座標−直交変換器２０９は、上記第２の画像フィルタ演算器２０８により画像処理演算が施された画像データを２値化処理する。次に、ステップＳ２にて、上記極座標−直交変換器２０９は、上記ステップＳ１において２値化された画像データを、Ｘ軸およびＹ軸方向に投影し、瞳孔の中心座標（Ｘ座標、Ｙ座標）および瞳孔のサイズを求め、その値に基づいて、上記画像データから瞳孔の画像領域の画像データだけを切出す。
【００５１】
さらに、ステップＳ３にて、上記極座標−直交変換器２０９は、上記ステップＳ２において切出した瞳孔部分の画像データを瞳孔の中心及びＸ軸（回転角０度）を基準として極座標−直交変換処理を行う。そして、ステップＳ４にて、上記極座標−直交変換器２０９は、極座標−直交変換処理後の画像データを第２の画像メモリ２１０に記憶させる。
【００５２】
次に、ステップＳ５にて、回旋角度演算器２１２は、基準画像メモリ２１１に予め記憶しておいた基準の画像データと、第２の画像メモリ２１０に記憶されている画像データとを用いて相関処理を行う。この相関処理は、上述したように第２の画像メモリ２１０に記憶された画像データと、基準画像メモリ２１１に予め記憶されている画像データを所定の回転角だけ回転させた場合の画像データとの相互相関関数による相関値を複数の回転角でそれぞれ算出することにより行う。そして、ステップＳ６にて、上記ステップＳ５において算出した相関値を比較し、相関値が最も高くなる座標を求め、その座標値より回旋角度を求める。
【００５３】
以上のようにして求められた角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）の表示例を図４に示す。
図４は、座標表示装置１０９による角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）の表示例を示す図である。
【００５４】
上記座標表示装置１０９は、図４に示すように、Ｘ座標（Ｘ軸方向）のずれ量を示す表示器４０１と、Ｙ座標（Ｙ軸方向）のずれ量を示す表示器４０２と、回転座標（回転軸方向）のずれ量を示す表示器４０３とを備えている。
【００５５】
例えば、図４においては、Ｘ座標（Ｘ軸方向）のずれ量を示す表示器４０１には‘＋１２’と表示され、Ｙ座標（Ｙ軸方向）のずれ量を示す表示器４０２には‘−８’と表示されている。また、回転座標（回転軸方向）のずれ量を示す表示器４０３には、‘＋１５．０°’と表示されている。
【００５６】
このとき、角膜１０４の基準位置に対するずれは、図５に示すようにＸ軸の正方向に１２ｍｍだけずれており、Ｙ軸の負の方向に−８ｍｍだけずれていることを座標表示装置１０９は示している。さらに、上記Ｘ軸の正方向に１２ｍｍ、Ｙ軸の負の方向に−８ｍｍの点を中心として、回転軸方向（反時計回り）に１５°だけ回転していることを示している。
このように座標表示装置１０９に表示された角膜１０４の基準位置に対するずれに応じて、手術者は、座標表示装置１０９のそれぞれのずれ量が０になるように被術者を移動させ調整する。
【００５７】
なお、座標表示装置１０９は、図４に示すように角膜１０４の基準位置に対するずれ量を数値で表示するようにしているが、眼球画像を表示できるモニター表示装置１０８のような表示装置を座標表示装置１０９に用いて、図５に示すように角膜１０４の基準位置に対するずれおよび方向を視覚的に理解しやすく表示するようにしても良い。
【００５８】
以上、詳しく説明したように本実施形態によれば、撮影光源１０１から角膜１０４に照射した光によりビデオ撮影装置は角膜１０４の眼球画像を撮影し、撮影した眼球画像に基づいて、ビデオ処理装置１０７は角膜１０４の基準位置に対するＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量および回旋角度を算出し、算出したＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量および回旋角度を座標表示装置１０９に表示する。
【００５９】
これにより、屈折矯正装置による屈折矯正手術の際に、被術者の眼球に角膜１０４の位置を計測するためのマークを記すことなく、被術者の角膜の位置および回旋角度を正確に検出し、被術者の角膜１０４と角膜１０４を削るためのレーザー光の照射位置とのずれを手術者が容易に把握することができる。したがって、手術者は、上記座標表示装置１０９に表示されるＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量および回旋角度を見るだけで、被術者の角膜の位置とレーザー光の照射位置とが正確に合致するように容易に調整することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明による第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態においては、手術者が、座標表示装置１０９に表示される角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）を見ながら、その差分情報（ずれ量）が‘０’になるように、被術者の位置を移動させ調整していたものを、角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）に基づいて、屈折矯正装置が、差分情報が‘０’になるように自動的に調整を行うようにしたものである。
【００６１】
図６は、第２の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。なお、この図６において、図１に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、また、図１に示したブロックと同一ではないが対応する機能を有するブロックには、同じ符号に’を付している。
【００６２】
図６において、１０７’はビデオ処理装置であり、図１に示したビデオ処理装置１０７と同様に、ビデオ撮影装置１０６から供給される角膜１０４のビデオ信号をモニター表示装置１０８に供給するとともに、上記ビデオ信号に所定の演算処理を施し、角膜１０４の基準位置に対する差分情報を算出する。そして、ビデオ処理装置１０７’は、上記算出した角膜１０４の基準位置に対する差分情報に基づいて位置駆動制御装置６０１を制御する。
また、ビデオ処理装置１０７’には、位置検出装置６０２により検出された各ステージの位置データが供給される。
【００６３】
位置駆動制御装置６０１は、上記ビデオ処理装置１０７’から供給される駆動信号に応じて、レーザー照射装置１１０の各移動ステージ（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、回転方向）の駆動を制御する。すなわち、位置駆動制御装置６０１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向および回転方向のずれ量に基づいて、ビデオ処理装置１０７’から供給される駆動信号に応じてレーザー照射装置１１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向および回転軸方向にそれぞれ動かしてずれを補正する。
【００６４】
位置検出装置６０２は、上記位置駆動制御装置６０１により駆動制御されるレーザー照射装置１１０の各移動ステージ（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、回転方向）の位置を検出し、検出した位置データを上記ビデオ処理装置１０７’に供給する。
【００６５】
図７は、上記図６に示すビデオ処理装置１０７’の詳細な構成例を示すブロック図である。なお、この図７において、図２に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６６】
図７において、７０１は位置駆動制御器であり、比較器２０６から供給される撮影された眼球画像の画像データに基づく上記瞳孔（角膜）の中心位置のＸ座標およびＹ座標と、基準位置データメモリ２０５に記憶されている瞳孔（角膜）の位置データとの差分値データを、図６に示すレーザー照射装置１１０のＸ軸移動ステージ、Ｙ軸移動ステージを駆動するための駆動信号に変換し、位置駆動制御装置６０１に供給する。
【００６７】
また、位置駆動制御器７０１は、回旋角度演算器２１２にて算出された角膜１０４の回旋角度を、図６に示すレーザー照射装置１１０の回転移動ステージを駆動するための駆動信号に変換し、位置駆動制御装置６０１に供給する。
【００６８】
さらに、位置駆動制御器７０１には、図６に示す位置検出装置６０２から位置データが供給されており、比較器２０６および回旋角度演算器２１２から供給される角膜１０４の基準位置に対する差分情報（ずれ量）をレーザー照射装置１１０の各移動ステージを駆動するための駆動信号に変換する際、上記供給された位置データを参照することにより、上記各移動ステージを高精度に駆動することができるようになっている。
【００６９】
図８は、レーザー照射装置１１０、位置駆動制御装置６０１および位置検出装置６０２の構成例を示す図である。なお、この図８において、図６に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
図８において、レーザー照射装置１１０は、回転移動ステージ８０３、Ｘ軸移動ステージ８０５およびＹ軸移動ステージ８０７上に固定されており、レーザー照射装置１１０から出力されたレーザー光は、ミラー８０１に反射されてレンズ８０２によりフォーカスされて出力される。
【００７１】
回転移動ステージ８０３は、図７に示すビデオ処理装置１０７’内の位置駆動制御器７０１から供給される回転移動ステージの駆動信号に基づいて、回転駆動部８０４を介して回転方向に移動するステージである。
Ｘ軸移動ステージ８０５は、ビデオ処理装置１０７’内の位置駆動制御器７０１から供給されるＸ軸移動ステージの駆動信号に基づいて、Ｘ軸駆動部８０６を介してＸ軸方向に移動するステージである。
【００７２】
また、Ｙ軸移動ステージ８０７は、ビデオ処理装置１０７’内の位置駆動制御器７０１から供給されるＹ軸移動ステージの駆動信号に基づいて、Ｙ軸駆動部８０８を介してＹ軸方向に移動するステージである。
上記回転移動ステージ８０３、回転駆動部８０４、Ｘ軸移動ステージ８０５、Ｘ軸駆動部８０６、Ｙ軸移動ステージ８０７およびＹ軸駆動部８０８により、図６に示す位置駆動制御装置６０１が構成されている。
【００７３】
また、回転角度検出器８０９、Ｘ軸位置検出器８１０およびＹ軸位置検出器８１１は、上記回転移動ステージ８０３、Ｘ軸移動ステージ８０５およびＹ軸移動ステージ８０７の位置をそれぞれ検出する検出器であり、検出した位置データをビデオ処理装置１０７’に供給する。このように各移動ステージ８０３、８０５、８０７の位置を検出し、その位置データをビデオ処理装置１０７’に供給することで、上記位置データを参照して各移動ステージを制御することができ、レーザー照射装置１１０から照射されるレーザー光を高精度に走査することができる。
上記回転角度検出器８０９、Ｘ軸位置検出器８１０およびＹ軸位置検出器８１１により、図６に示す位置検出装置６０２が構成されている。
【００７４】
このように各移動ステージ８０３、８０５、８０７および各移動ステージを駆動する駆動部８０４、８０６、８０８を備えることで、例えば、図９（ａ）に示すように補正前のレーザー光の照射位置が角膜上のＡ点にあったときに、ビデオ処理装置１０７’の演算処理にて算出された差分情報に基づいて、各移動ステージ８０３、８０５、８０７をそれぞれの駆動部８０４、８０６、８０８を介してレーザー光の照射位置がＢ点に移動するように制御できる。
【００７５】
また、レーザー照射装置１１０から角膜に照射されるレーザー光のビーム径を微小化すると、図９（ｂ）に示すように角膜の形状にあわせて、照射するレーザー光の強さまたは照射回数を調整し角膜上を任意の方向（図９においては、回転方向）に走査することで、角膜を削る際の削り量を制御し、より精度の高い屈折矯正の手術を実現することができる。例えば、角膜解析装置で得られた等高線データに基づいて、角膜上の位置に応じて照射するレーザー光の強さまたは照射回数を調整し角膜を削ることができる。
【００７６】
以上、説明したように第２の実施形態によれば、撮影光源１０１から角膜１０４に照射した光によりビデオ撮影装置は角膜１０４の眼球画像を撮影し、撮影した眼球画像に基づいて、ビデオ処理装置１０７は角膜１０４の基準位置に対するＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量および回旋角度を算出し、算出したＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量および回旋角度に基づいて、角膜１０４上のレーザー光の照射位置が所定の位置になるようにレーザー照射装置１１０の位置を調整する。
【００７７】
これにより、屈折矯正装置による屈折矯正手術の際に、被術者の眼球に角膜１０４の位置を計測するためのマークを記すことなく、被術者の角膜の位置および回旋角度を正確に検出し、検出結果に基づいてレーザー照射装置１１０の位置を調整するので、手術者は、何ら操作することなく被術者の角膜の位置とレーザー光の照射位置とを正確に合致させることができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、本発明による第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態は、第２の実施形態にさらに角膜１０４に照射するレーザー光のビーム形状を任意の形状にマスクを備えたものである。
【００７９】
図１０は、第３の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。なお、この図１０において、図１および図６に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、また、図１および図６に示したブロックと同一ではないが対応する機能を有するブロックには、同じ符号に”を付している。
【００８０】
図１０において、１０７”はビデオ処理装置であり、図６に示したビデオ処理装置１０７’の機能に加え、さらにマスクパターン駆動装置１００２を制御する機能を備えたものである。上記ビデオ処理装置１０７”は、入力される眼球画像のビデオ信号に基づいて、角膜１０４上の凹凸を解析してマスクパターン駆動装置１００２にマスクパターン駆動信号を出力する。
【００８１】
マスクパターン駆動装置１００２は、上記ビデオ処理装置１０７”から供給されるマスクパターン駆動信号に基づいて、複数のマスクパターンの中から一つのマスクパターン１００１を選択し、レーザー光路上に配置する。したがって、屈折矯正手術時に、レーザー照射装置１１０よりマスクパターン１００１、ハーフミラー１０２を介して、上記マスクパターン１００１に応じた任意のビーム形状のレーザー光を角膜１０４に照射し、角膜を削ることができる。
【００８２】
図１１は、上記図１０に示すビデオ処理装置１０７”の詳細な構成例を示すブロック図である。なお、この図１１において、図２および図７に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８３】
図１１において、２０２’は第１の画像メモリであり、ビデオデコーダー２０１により分離して振り分けられた上記眼球画像のビデオ信号の画像信号を、画像データとして記憶し、第１〜第３の画像フィルタ演算器２０３、２０８、１１０１にそれぞれ供給する。
【００８４】
上記第１の画像メモリ２０２’に記憶され、第３の画像フィルタ演算器１１０１に供給される画像データは、フィルタ等を備える第３の画像フィルタ演算器１１０１にてノイズ除去、空間フィルタ等の画像処理演算が施される。上記第３の画像フィルタ演算器１１０１にて画像処理演算が施された画像データは、角膜形状解析器１１０２に供給される。
【００８５】
上記画像処理演算が施された画像データが供給される角膜形状解析器１１０２では、上記供給される画像データに基づいて角膜１０４上の凹凸を解析し、マスクパターン制御器１１０３にその解析データを出力する。マスクパターン制御器１１０３は、上記角膜形状解析器１１０２から供給される上記解析データを図１０に示すマスクパターン駆動装置１００２を駆動するマスクパターン駆動信号に変換し、マスクパターン駆動装置１００２に供給する。
【００８６】
ここで、上記角膜形状解析器１１０２による角膜形状解析（角膜１０４上の凹凸解析）は、角膜１０４上に縞模様を投射してその画像を解析することにより行うことができる。すなわち、角膜１０４にひずみが無い正常眼の場合は、図１２（ａ）に示すように角膜上の縞模様は一定間隔の同心円になるが、近視眼、乱視眼の場合には、図１２（ｂ）に示すように角膜上の縞模様は大きく歪んだ円を示す。この歪んだ円を解析することにより、角膜上の角膜の歪み分布を解析できる。
【００８７】
図１３は、レーザー照射装置１１０、位置駆動制御装置６０１、位置検出装置６０２、マスクパターン駆動制御装置１００２およびマスクパターン１００１の構成例を示す図である。なお、この図１３において、図８に示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８８】
図１３において、レーザー照射装置１１０からミラー８０１およびレンズ８０２を介して照射されたレーザー光は、マスクパターン１００１を介して出力される。上記マスクパターン１００１は、図１１に示すビデオ処理装置１０７”内のマスクパターン制御器１１０３からマスクパターン駆動制御装置１００２に供給されるマスクパターン駆動信号に基づいて、複数のマスクパターンの中から一つのマスクパターン１００１が選択される。
【００８９】
図１４は、マスクパターン１００１の構成例を示す図である。
図１４において、マスクパターン１００１は、透明ガラス基盤１４０１上の遮光する部分にクロムパターン（マスク）１４０２を形成したものであり、マスクパターン１００１に入射されたレーザー光は、クロムパターン１４０２がある部分はレーザー光が遮られ、それ以外は透過光として角膜上に照射される。
【００９０】
すなわち、第１のマスクパターンを使用して、図１５（ａ）に示すように角膜上にパターン１５０１のビーム形状のレーザー光を照射し、次に第２のマスクパターンを使用して、図１５（ｂ）に示すように角膜上にパターン１５０２のビーム形状のレーザー光を照射することにより、図１５（ｃ）に示すパターンで角膜を削ることができ、パターン１５０４のＡ地点は深く削り、パターン１５０３の部分は浅く削ることができる。
【００９１】
以上、説明したように第３の実施形態によれば、第２の実施形態による効果に加え、ビデオ処理装置１０７”にて撮影した眼球画像に基づいて、角膜１０４の形状を解析し、角膜の形状に合わせたマスクパターン１００１をマスクパターン駆動装置１００２により選択し、選択したマスクパターン１００１を介してレーザー照射装置１１０から角膜にレーザー光を照射するようにしたので、被術者の角膜形状に合わせて角膜を削ることができ、より精度の高い屈折矯正手術を容易に行うことができる。
【００９２】
なお、上述した第１〜第３の実施形態では、レンズ等の光学系を介して角膜上にレーザー光を照射するようにしているが、光ファイバチューブを用いて角膜上にレーザー光を照射するようにしても良い。
また、上記光ファイバチューブに径の小さい光ファイバチューブを用いて、光ファイバチューブの移動制御を行うことにより、上述した図９（ｂ）に示すようにレーザー光を走査することができる。
【００９３】
また、複数の光ファイバチューブを用い、それぞれの光ファイバチューブにより照射されるレーザー光の光量を制御することにより、上述した第３の実施形態と同様に角膜上の部分ごとに角膜を削る量を変えることができ、第３の実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００９４】
また、上述した第１〜第３の実施形態では、ビデオ処理装置１０７、１０７’、１０７”により算出された角膜１０４の基準位置に対する差分情報は、表示したり、レーザー光の照射位置を調整するために用いているが、上記差分情報を記憶しておく記憶手段を設けて記憶して用いるようにしても良い。また、上記差分情報に限らず、比較器２０６に入力される角膜の中心位置のＸ座標およびＹ座標や、回旋角度演算器２１２により算出される回旋角度を記憶するようにしても良い。このようにした場合には、本発明の瞳孔計測装置を、瞳孔により人物を認識するセキュリティシステム等に用いることができる。
【００９５】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、さまざまな形で実施することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、眼球に光を照射して撮影した眼球画像に基づいて得られる上記眼球内の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、眼球に照射するレーザー光の照射位置の調整に係る基準位置情報としての基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報とを比較し、その比較結果を出力する。これにより、角膜の位置とレーザー光の照射位置との位置合わせを行うためのマークを被術者の眼球に記すことなく、撮影した眼球画像に基づいて、角膜の位置および回旋角度を正確に計測することができ、角膜の位置とレーザー光の照射位置との位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。したがって、手術者の高度な熟練した技術が必要とせず、より精度の高い屈折矯正手術を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】ビデオ処理装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図３】回旋角度算出処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
【図４】座標表示装置による角膜の基準位置に対する差分情報の表示例を示す図である。
【図５】座標表示装置の表示と角膜のずれとを説明するための図である。
【図６】第２の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。
【図７】ビデオ処理装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図８】レーザー照射装置、位置駆動制御装置および位置検出装置の構成例を示す図である。
【図９】角膜の位置とレーザー光の照射位置とのアライメントを説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態による瞳孔計測装置を適用した屈折矯正装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１１】ビデオ処理装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１２】角膜の形状による等高線を示す図である。
【図１３】レーザー照射装置、位置駆動制御装置、位置検出装置、マスクパターン駆動制御装置およびマスクパターンの構成例を示す図である。
【図１４】マスクパターンの構成例を示す図である。
【図１５】マスクパターンを用いたときのレーザー光の照射領域を説明するための図である。
【図１６】従来の屈折矯正装置の一構成例を示す図である。
【図１７】角膜の位置とレーザー光の照射位置とを説明するための図である。
【図１８】角膜の位置とレーザー光の照射位置とを説明するための図である。
【符号の説明】
１０１撮影光源
１０２ハーフミラー
１０４角膜
１０５顕微鏡
１０６ビデオ撮影装置
１０７ビデオ処理装置
１０８モニター表示装置
１０９座標表示装置

Claims

眼球にレーザー光を照射するレーザー照射手段と、
上記レーザー光の照射位置の調整に係る基準位置情報として基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を記憶する記憶手段と、
上記眼球に光を照射して眼球を撮影する撮像手段と、
上記撮像手段により撮影された眼球画像に基づいて、上記眼球内の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を出力する演算処理手段と、
上記演算処理手段より出力された瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記記憶手段に記憶された基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報とを比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果を出力する出力手段と、
上記比較手段による比較結果に基づいて、ステージの位置および回旋角度を制御するステージ制御手段とを備えることを特徴とする屈折矯正装置。
上記出力手段は、上記比較手段による比較結果を表示する表示手段であることを特徴とする請求項１に記載の屈折矯正装置。
上記基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を入力し、上記記憶手段に記憶させる入力手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の屈折矯正装置。
上記比較手段は、比較結果として瞳孔の位置および回旋角度のそれぞれの差分値を出力することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の屈折矯正装置。
上記比較手段は、上記演算処理手段より出力された瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記記憶手段に記憶された基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記レーザー照射手段によるレーザー光の照射位置に係る情報とを比較することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の屈折矯正装置。
上記ステージ制御手段は、
上記ステージの位置をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動手段と、
上記ステージの位置をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段と、
上記ステージの位置を回転軸方向に移動させる回転移動手段とを備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の屈折矯正装置。
上記演算処理手段は、上記撮像手段により撮影された眼球画像に対して、極座標−直交変換処理、および所定の相互相関関数を用いた相互相関関数処理のいずれかを施すことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の屈折矯正装置。
上記撮像手段により撮影された眼球画像に基づいて、上記眼球の形状を解析する形状解析手段と、
上記形状解析手段により解析された眼球の形状に応じて、上記眼球に照射するレーザー光のビーム形状を変えるマスクパターンを選択するマスク選択手段とを備え、
上記マスク選択手段により選択されたマスクパターンを介して、上記眼球にレーザー光を照射することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の屈折矯正装置。
眼球にレーザー光を照射するレーザー照射手段と、
上記レーザー光の照射位置の調整に係る基準位置情報として基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を入力する入力手段と、
上記入力手段により入力された上記基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を記憶する記憶手段と、
上記眼球に光を照射して眼球を撮影する撮像手段と、
上記撮像手段により撮影された眼球画像に基づいて、上記眼球内の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報を出力する演算処理手段と、
上記演算処理手段より出力された瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記記憶手段に記憶された基準の瞳孔の位置および回旋角度に関する情報と、上記レーザー照射手段によるレーザー光の照射位置に係る情報とを比較し、上記レーザー照射手段の移動量を出力する比較手段と、
上記比較手段より出力された移動量に基づいて、上記レーザー照射手段が搭載されたステージの位置および回旋角度を制御するステージ制御手段を備えることを特徴とする屈折矯正装置。