JP2000333905A - 眼科装置 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
- A61B3/15—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing
- A61B3/152—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing for aligning
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/16—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring intraocular pressure, e.g. tonometers
- A61B3/165—Non-contacting tonometers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な撮像素子を用いて、患者眼と装置の位
置関係を素早く認識し、所期する位置への位置合わせ、
特に自動追尾の高速化を図る。 【解決手段】 患者眼に対して所期する位置関係に位置
合わせすることを要する光学系を備え、患者眼を所定の
位置関係に配置された複数の撮像素子で撮像し、同期し
て出力される画像信号から得られる画像情報に基づいて
患者眼に対する光学系の位置関係を検出し、光学系を所
定の位置へ移動するように制御する。
置関係を素早く認識し、所期する位置への位置合わせ、
特に自動追尾の高速化を図る。 【解決手段】 患者眼に対して所期する位置関係に位置
合わせすることを要する光学系を備え、患者眼を所定の
位置関係に配置された複数の撮像素子で撮像し、同期し
て出力される画像信号から得られる画像情報に基づいて
患者眼に対する光学系の位置関係を検出し、光学系を所
定の位置へ移動するように制御する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼科医等で利用さ
れる眼科装置に関する。
れる眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】眼屈折力測定装置、非接触式眼圧計、眼
底カメラ、レーザ手術装置等の眼科装置は、患者眼に固
視標を固視させて固定し、患者眼と装置（測定や撮影、
レーザ照射のための光学系）とを所期する状態に位置合
わせした後、所定の動作信号に基づいて患者眼の測定や
レーザ照射手術を行う。しかし、固視の悪い患者は眼球
が頻繁に動いてしまうため、その都度患者眼の移動に応
じて装置を手動操作により移動させるのは容易でない。
そこで、患者眼と装置の位置関係を検出し、所定の位置
関係となるように装置を自動的に移動制御するものが知
られている。
底カメラ、レーザ手術装置等の眼科装置は、患者眼に固
視標を固視させて固定し、患者眼と装置（測定や撮影、
レーザ照射のための光学系）とを所期する状態に位置合
わせした後、所定の動作信号に基づいて患者眼の測定や
レーザ照射手術を行う。しかし、固視の悪い患者は眼球
が頻繁に動いてしまうため、その都度患者眼の移動に応
じて装置を手動操作により移動させるのは容易でない。
そこで、患者眼と装置の位置関係を検出し、所定の位置
関係となるように装置を自動的に移動制御するものが知
られている。
【０００３】例えば、患者眼の角膜表面にエキシマレー
ザ光を照射して、角膜表層の病変部を切除したり、角膜
表面を切除して角膜曲率を変化させることにより屈折異
常を矯正したりする角膜手術装置では、レーザ照射中に
眼球が動いたときに、そのままレーザ照射を続けると、
予定した形状に角膜が切除されず、術後の屈折力に影響
を及ぼす可能性がある。このため患者眼と装置との位置
関係を検出し、その検出結果に基づいてレーザ照射光学
系を移動させる機構を設けたものが提案されている。こ
の装置では患者眼の位置検出のためにＣＣＤ撮像素子を
使用している。
ザ光を照射して、角膜表層の病変部を切除したり、角膜
表面を切除して角膜曲率を変化させることにより屈折異
常を矯正したりする角膜手術装置では、レーザ照射中に
眼球が動いたときに、そのままレーザ照射を続けると、
予定した形状に角膜が切除されず、術後の屈折力に影響
を及ぼす可能性がある。このため患者眼と装置との位置
関係を検出し、その検出結果に基づいてレーザ照射光学
系を移動させる機構を設けたものが提案されている。こ
の装置では患者眼の位置検出のためにＣＣＤ撮像素子を
使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、位置検出用
に従来使用されているＣＣＤ撮像素子は、奇数フィール
ドと偶数フィールドを交互に出力するインターレース走
査（飛び越し走査）のものが安価なため、一般的にこれ
を使用するものが多い。しかし、この撮像素子では１画
面分の入力に約３３ｍｓの時間が必要となり、患者眼の
動きが速い場合には装置の移動（追従）の精度が低下す
るという問題がある。
に従来使用されているＣＣＤ撮像素子は、奇数フィール
ドと偶数フィールドを交互に出力するインターレース走
査（飛び越し走査）のものが安価なため、一般的にこれ
を使用するものが多い。しかし、この撮像素子では１画
面分の入力に約３３ｍｓの時間が必要となり、患者眼の
動きが速い場合には装置の移動（追従）の精度が低下す
るという問題がある。
【０００５】本発明は上記従来技術に鑑み、安価な撮像
素子を用いて、患者眼と装置の位置関係を素早く認識
し、所期する位置への位置合わせ、特に自動追尾の高速
化を図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。
素子を用いて、患者眼と装置の位置関係を素早く認識
し、所期する位置への位置合わせ、特に自動追尾の高速
化を図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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を有することを特徴とす
る。
に、本発明は次のような構成を有することを特徴とす
る。
【０００７】（１） 患者眼に対して所期する位置関係
に位置合わせすることを要する光学系と、該光学系を患
者眼に対して相対的に移動する移動手段と、所定の位置
関係に配置された複数の撮像素子により患者眼を撮像す
る撮像光学系と、前記複数の撮像素子から出力される画
像信号を同期させる同期手段と、該同期手段により同期
して出力される前記複数の撮像素子からの画像信号を取
り込む画像取込手段と、取込まれた画像を基に患者眼に
対する前記光学系の位置関係を検出する検出手段と、該
検出結果に基づいて前記移動手段を駆動制御する駆動制
御手段と、を備えることを特徴とする。
に位置合わせすることを要する光学系と、該光学系を患
者眼に対して相対的に移動する移動手段と、所定の位置
関係に配置された複数の撮像素子により患者眼を撮像す
る撮像光学系と、前記複数の撮像素子から出力される画
像信号を同期させる同期手段と、該同期手段により同期
して出力される前記複数の撮像素子からの画像信号を取
り込む画像取込手段と、取込まれた画像を基に患者眼に
対する前記光学系の位置関係を検出する検出手段と、該
検出結果に基づいて前記移動手段を駆動制御する駆動制
御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】（２） （１）の眼科装置において、前記
撮像光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記
複数の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置さ
れると共に、それぞれインターレース出力する画素位置
が一定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２
撮像素子であり、前記画像取込手段は前記同期手段によ
り同期して出力される前記第１撮像素子からの一方のフ
ィールド走査信号と前記第２撮像素子からの他方のフィ
ールド走査信号とを合成して１フレーム分の画像を得る
手段であることを特徴とする。
撮像光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記
複数の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置さ
れると共に、それぞれインターレース出力する画素位置
が一定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２
撮像素子であり、前記画像取込手段は前記同期手段によ
り同期して出力される前記第１撮像素子からの一方のフ
ィールド走査信号と前記第２撮像素子からの他方のフィ
ールド走査信号とを合成して１フレーム分の画像を得る
手段であることを特徴とする。
【０００９】（３） （１）の眼科装置において、前記
撮像光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記
複数の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置さ
れると共に、それぞれインターレース出力する画素位置
が一定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２
撮像素子であり、前記同期手段は前記第１撮像素子及び
第２撮像素子から出力される奇数フィールド走査と偶数
フィールド走査の画像信号を互い違いに同期させる手段
であり、前記画像取込手段は前記第１撮像素子及び第２
撮像素子から出力される奇数フィールド走査又は偶数フ
ィールド走査の画像信号の一方のみを取込む手段である
ことを特徴とする。
撮像光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記
複数の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置さ
れると共に、それぞれインターレース出力する画素位置
が一定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２
撮像素子であり、前記同期手段は前記第１撮像素子及び
第２撮像素子から出力される奇数フィールド走査と偶数
フィールド走査の画像信号を互い違いに同期させる手段
であり、前記画像取込手段は前記第１撮像素子及び第２
撮像素子から出力される奇数フィールド走査又は偶数フ
ィールド走査の画像信号の一方のみを取込む手段である
ことを特徴とする。
【００１０】（４） （１）の眼科装置において、前記
複数の撮像素子は患者眼像を複数の領域に分割して撮像
するように配置されると共に、各撮像素子が持つ画素数
は１つの撮像素子で患者眼像を撮像する場合に対して減
じられた画素数であり、前記画像取込手段は前記同期手
段により同期して出力される前記複数の撮像素子からの
画像信号を分割領域に対応させて合成して患者眼像の画
像を得る手段であることを特徴とする。
複数の撮像素子は患者眼像を複数の領域に分割して撮像
するように配置されると共に、各撮像素子が持つ画素数
は１つの撮像素子で患者眼像を撮像する場合に対して減
じられた画素数であり、前記画像取込手段は前記同期手
段により同期して出力される前記複数の撮像素子からの
画像信号を分割領域に対応させて合成して患者眼像の画
像を得る手段であることを特徴とする。
【００１１】（５） （４）の眼科装置において、前記
各撮像素子が持つ画素数は撮像する患者眼像の分割領域
の数に対応して減じられていることを特徴とする。
各撮像素子が持つ画素数は撮像する患者眼像の分割領域
の数に対応して減じられていることを特徴とする。
【００１２】（６） （１）〜（５）の何れかの眼科装
置はレーザ光により角膜を切除する角膜手術装置であ
り、位置合わせを要する前記光学系とはレーザ光を患者
眼に照射するレーザ照射光学系であることを特徴とす
る。
置はレーザ光により角膜を切除する角膜手術装置であ
り、位置合わせを要する前記光学系とはレーザ光を患者
眼に照射するレーザ照射光学系であることを特徴とす
る。
【００１３】
【発明の実施形態】以下、本発明の第１の実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は患者眼角膜にレーザを照
射して角膜切除を行う角膜手術装置における光学系の要
部概略図である。
面に基づいて説明する。図１は患者眼角膜にレーザを照
射して角膜切除を行う角膜手術装置における光学系の要
部概略図である。
【００１４】（イ）レーザ照射光学系１ レーザ光源２から水平方向に出射した波長１９３ｎｍの
エキシマレーザ光は、平面ミラー３によりレーザ光を上
方へ９０°反射し、垂直方向（矢印方向）に移動可能な
平面ミラー４により再び水平方向へ反射される。レーザ
光はイメージローテータ５の回転によって光軸ＬSの回
りで回転される。アパーチャ６は投影レンズ７を介して
角膜Ｅｃと共役位置にあり、図示なきアパーチャ駆動装
置により変化するアパーチャ６の開口径領域が角膜Ｅｃ
に投影されることで切除領域が限定される。レーザ光源
２を出射したレーザ光は、ミラー４の平行移動により一
定方向に移動し、アパーチャ６の開口領域全体をカバー
する。
エキシマレーザ光は、平面ミラー３によりレーザ光を上
方へ９０°反射し、垂直方向（矢印方向）に移動可能な
平面ミラー４により再び水平方向へ反射される。レーザ
光はイメージローテータ５の回転によって光軸ＬSの回
りで回転される。アパーチャ６は投影レンズ７を介して
角膜Ｅｃと共役位置にあり、図示なきアパーチャ駆動装
置により変化するアパーチャ６の開口径領域が角膜Ｅｃ
に投影されることで切除領域が限定される。レーザ光源
２を出射したレーザ光は、ミラー４の平行移動により一
定方向に移動し、アパーチャ６の開口領域全体をカバー
する。
【００１５】ダイクロイックミラー８はエキシマレーザ
光を反射し、可視光および赤外光を透過する特性を持
ち、レーザ照射光軸ＬSと、後述する観察光学系１０及
び眼球位置検出光学系２０の光軸ＬOとを同軸にする。
光を反射し、可視光および赤外光を透過する特性を持
ち、レーザ照射光軸ＬSと、後述する観察光学系１０及
び眼球位置検出光学系２０の光軸ＬOとを同軸にする。
【００１６】（ロ）観察光学系１０ 図示なき可視光照明光源により照明された被検眼の前眼
部像は、ダイクロイックミラー８、対物レンズ１１を通
過後、可視光を透過し、赤外光を反射する特性を持つダ
イクロイックミラー１２を通って顕微鏡部１３に入射す
る。術者は双眼の顕微鏡部１３から患者眼Ｅを観察す
る。１４は対物レンズ１１の光軸上に置かれた固視灯で
ある。観察光学系１０には、図示なきレチクル板が挿入
され患者眼のＸＹ方向のアライメント基準とすることが
できる。また、Ｚ軸方向のアライメントを行うために２
本のスリットからなる視標投影系（特開平６−４７００
１号公報参照）が配置されている。
部像は、ダイクロイックミラー８、対物レンズ１１を通
過後、可視光を透過し、赤外光を反射する特性を持つダ
イクロイックミラー１２を通って顕微鏡部１３に入射す
る。術者は双眼の顕微鏡部１３から患者眼Ｅを観察す
る。１４は対物レンズ１１の光軸上に置かれた固視灯で
ある。観察光学系１０には、図示なきレチクル板が挿入
され患者眼のＸＹ方向のアライメント基準とすることが
できる。また、Ｚ軸方向のアライメントを行うために２
本のスリットからなる視標投影系（特開平６−４７００
１号公報参照）が配置されている。
【００１７】（ハ）眼球位置検出光学系２０ 近赤外域の光を発するＬＥＤ等の照明光源２１に照明さ
れた患者眼の前眼部像は、ダイクロイックミラー８、対
物レンズ１１を通過した後、ダイクロイックミラー１２
で反射され、眼球位置検出光学系２０に入射する。眼球
位置検出光学系２０では光路を分離するビームスプリッ
タ２２により、被検眼前眼部像が赤外光透過フィルター
２３ａ、２３ｂを介して近赤外域に感度を持つＣＣＤ撮
像素子２４ａ、２４ｂにそれぞれ結像する。ＣＣＤ撮像
素子２４ａ、２４ｂはインターレース走査方式のものを
採用している。ＣＣＤ撮像素子２４ａ、２４ｂの撮像面
は、対物レンズ１１に関して被検眼Ｅの瞳孔付近と略共
役に配置されており、各々の画素位置が一致する位置関
係で配置されている。
れた患者眼の前眼部像は、ダイクロイックミラー８、対
物レンズ１１を通過した後、ダイクロイックミラー１２
で反射され、眼球位置検出光学系２０に入射する。眼球
位置検出光学系２０では光路を分離するビームスプリッ
タ２２により、被検眼前眼部像が赤外光透過フィルター
２３ａ、２３ｂを介して近赤外域に感度を持つＣＣＤ撮
像素子２４ａ、２４ｂにそれぞれ結像する。ＣＣＤ撮像
素子２４ａ、２４ｂはインターレース走査方式のものを
採用している。ＣＣＤ撮像素子２４ａ、２４ｂの撮像面
は、対物レンズ１１に関して被検眼Ｅの瞳孔付近と略共
役に配置されており、各々の画素位置が一致する位置関
係で配置されている。
【００１８】（ニ）制御系 図２は装置の要部制御系ブロック図である。制御部３０
は装置全体の制御を行い、術者が操作するためのコント
ローラ部３１にはジョイスティック３２、フォーカス調
整スイッチ３３、READYスイッチ３４等がある。レーザ
照射の照射信号はフットスイッチ３５から発信され、角
膜切除量等の算出や設定、各種データの入力等はコンピ
ュータ３６で行われる。
は装置全体の制御を行い、術者が操作するためのコント
ローラ部３１にはジョイスティック３２、フォーカス調
整スイッチ３３、READYスイッチ３４等がある。レーザ
照射の照射信号はフットスイッチ３５から発信され、角
膜切除量等の算出や設定、各種データの入力等はコンピ
ュータ３６で行われる。
【００１９】制御部３０にはフレームメモリ３８が接続
されている。ＣＣＤ撮像素子２４ａ及び２４ｂから出力
される画像はタイミングコントローラ３７からの同期信
号に基づいてフレームメモリ３８にそれぞれ取り込まれ
る。
されている。ＣＣＤ撮像素子２４ａ及び２４ｂから出力
される画像はタイミングコントローラ３７からの同期信
号に基づいてフレームメモリ３８にそれぞれ取り込まれ
る。
【００２０】フレームメモリ３８への画像の取り込みに
ついて、図３を基に説明する。図３はＣＣＤ撮像素子２
４ａ及び２４ｂから出力される画像信号の時系列変化を
示した図である。
ついて、図３を基に説明する。図３はＣＣＤ撮像素子２
４ａ及び２４ｂから出力される画像信号の時系列変化を
示した図である。
【００２１】ＣＣＤ撮像素子２４ａ及び２４ｂにはタイ
ミングコントローラ３７から同じタイミングで垂直同期
信号ＶSYNCが発信されている。タイミングコントローラ
３７からの垂直同期信号ＶSYNCが入力される毎にＣＣＤ
撮像素子２４ａ及び２４ｂからは奇数フィールドＦOと
偶数フィールドＦEの画像信号が交互に出力される。こ
こでＣＣＤ撮像素子２４ａから偶数フィールドＦEの画
像信号が出力された時に、ＣＣＤ撮像素子２４ｂからは
奇数フィールドＦOの画像信号が出力されるように、両
者のインターレース走査のタイミングを互い違いにす
る。そして、フレームメモリ３８は１回の垂直同期信号
ＶSYNCで、ＣＣＤ撮像素子２４ａから出力されるＦ
O（ＦE）の画像信号とＣＣＤ撮像素子２４ｂから出力さ
れるＦE（ＦO）の画像信号とで１フレーム分の画面デー
タを平行して取り込む。これにより、従来のように１つ
のＣＣＤ撮像素子によるＦOとＦEの両時間を蓄積して１
フレーム分の画面データを得る方式に比べ、約２倍の速
度で取り込み処理を行うことができる（１フレーム分の
画像データの取り込みが約半分の時間で済む）。
ミングコントローラ３７から同じタイミングで垂直同期
信号ＶSYNCが発信されている。タイミングコントローラ
３７からの垂直同期信号ＶSYNCが入力される毎にＣＣＤ
撮像素子２４ａ及び２４ｂからは奇数フィールドＦOと
偶数フィールドＦEの画像信号が交互に出力される。こ
こでＣＣＤ撮像素子２４ａから偶数フィールドＦEの画
像信号が出力された時に、ＣＣＤ撮像素子２４ｂからは
奇数フィールドＦOの画像信号が出力されるように、両
者のインターレース走査のタイミングを互い違いにす
る。そして、フレームメモリ３８は１回の垂直同期信号
ＶSYNCで、ＣＣＤ撮像素子２４ａから出力されるＦ
O（ＦE）の画像信号とＣＣＤ撮像素子２４ｂから出力さ
れるＦE（ＦO）の画像信号とで１フレーム分の画面デー
タを平行して取り込む。これにより、従来のように１つ
のＣＣＤ撮像素子によるＦOとＦEの両時間を蓄積して１
フレーム分の画面データを得る方式に比べ、約２倍の速
度で取り込み処理を行うことができる（１フレーム分の
画像データの取り込みが約半分の時間で済む）。
【００２２】このようにしてフレームメモリ３８に取り
込まれる１フレーム分の画像データに対して、制御部３
０は順次画像処理を施し、全画素（あるいは所定の画
素）ごとの光量レベル信号に基づいて眼球位置（瞳孔位
置）を検出する。
込まれる１フレーム分の画像データに対して、制御部３
０は順次画像処理を施し、全画素（あるいは所定の画
素）ごとの光量レベル信号に基づいて眼球位置（瞳孔位
置）を検出する。
【００２３】制御部３０は眼球位置を次のようにして検
出する。図４（ａ）はフレームメモリ３８に取り込まれ
た１フレーム分の前眼部像を示した図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ′−Ａ′上の光量分布を示した
ものである。図のように瞳孔、虹彩、強膜によって光量
が異なるので、この情報から横方向の瞳孔エッジ座標を
検出することができ、さらに瞳孔エッジ検出からその中
央の位置、すなわち横方向の瞳孔中央の座標を得ること
ができる。同様に縦方向のＢ′−Ｂ′ライン上の光量分
布情報から、縦方向の瞳孔中央の座標を得ることができ
る。したがって、この両者から、ＣＣＤ撮像素子２４ａ
及び２４ｂ上で所定の位置関係に調整された検出光学系
の光軸（すなわち、レーザ照射光学系の光軸）に対す
る、瞳孔中心の位置が得られる。なお、この眼球位置検
出処理については、特開平９−１３９９１３号、特開平
１０−１９２３３号、特開平１０−１９２３３４号等の
ものを利用できるので、詳細はこれらを参照されたい。
出する。図４（ａ）はフレームメモリ３８に取り込まれ
た１フレーム分の前眼部像を示した図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ′−Ａ′上の光量分布を示した
ものである。図のように瞳孔、虹彩、強膜によって光量
が異なるので、この情報から横方向の瞳孔エッジ座標を
検出することができ、さらに瞳孔エッジ検出からその中
央の位置、すなわち横方向の瞳孔中央の座標を得ること
ができる。同様に縦方向のＢ′−Ｂ′ライン上の光量分
布情報から、縦方向の瞳孔中央の座標を得ることができ
る。したがって、この両者から、ＣＣＤ撮像素子２４ａ
及び２４ｂ上で所定の位置関係に調整された検出光学系
の光軸（すなわち、レーザ照射光学系の光軸）に対す
る、瞳孔中心の位置が得られる。なお、この眼球位置検
出処理については、特開平９−１３９９１３号、特開平
１０−１９２３３号、特開平１０−１９２３３４号等の
ものを利用できるので、詳細はこれらを参照されたい。
【００２４】図２において、３９ａ〜３９ｃは前述した
レーザ照射光学系１の一部、観察光学系１０及び眼球位
置検出光学系２０を所定位置に置かれた患者眼に対し
て、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動する駆動装置であ
る。各駆動装置３９ａ〜３９ｃは、図５に示すように、
モータ及びスライド機構等から構成され、レーザ照射端
をＸＹＺ方向に移動する。
レーザ照射光学系１の一部、観察光学系１０及び眼球位
置検出光学系２０を所定位置に置かれた患者眼に対し
て、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動する駆動装置であ
る。各駆動装置３９ａ〜３９ｃは、図５に示すように、
モータ及びスライド機構等から構成され、レーザ照射端
をＸＹＺ方向に移動する。
【００２５】次に、以上のような構成を持つ装置におい
て、その動作を以下に説明する。術者が予め検査してお
いた患者眼Ｅの屈折力値や手術条件等の各種データをコ
ンピュータ３６より入力すると、コンピュータ３６は入
力データに基づいて角膜切除量等を算出する。算出した
手術データは、コンピュータ３６の操作により制御装置
３０へ転送される。入力準備が完了したら、患者をベッ
ドに寝かせ、各光源を点灯して、患者眼Ｅには固視灯１
４を固視させる。
て、その動作を以下に説明する。術者が予め検査してお
いた患者眼Ｅの屈折力値や手術条件等の各種データをコ
ンピュータ３６より入力すると、コンピュータ３６は入
力データに基づいて角膜切除量等を算出する。算出した
手術データは、コンピュータ３６の操作により制御装置
３０へ転送される。入力準備が完了したら、患者をベッ
ドに寝かせ、各光源を点灯して、患者眼Ｅには固視灯１
４を固視させる。
【００２６】術者は照明された患者眼Ｅの前眼部を顕微
鏡部１３より観察し、ジョイスティック３２とフォーカ
ス調整スイッチ３３を操作して、Ｘ、Ｙ方向及びＺ方向
のアライメントを行う。制御部３０はジョイスティック
３２からの信号に基づいてＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方
向駆動装置３９ｂを駆動し、また、フォーカス調整スイ
ッチ３３の信号に基づいてＺ方向駆動装置３９ｃを駆動
させる。
鏡部１３より観察し、ジョイスティック３２とフォーカ
ス調整スイッチ３３を操作して、Ｘ、Ｙ方向及びＺ方向
のアライメントを行う。制御部３０はジョイスティック
３２からの信号に基づいてＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方
向駆動装置３９ｂを駆動し、また、フォーカス調整スイ
ッチ３３の信号に基づいてＺ方向駆動装置３９ｃを駆動
させる。
【００２７】Ｘ、Ｙ方向のアライメントについては、あ
る程度位置合わせができると、瞳孔像がＣＣＤ撮像素子
２４ａ及び２４ｂにより得られるようになるので、制御
部３０は画像データに基づいて瞳孔中心位置を検出し、
その検出結果を基にして瞳孔中心位置にレーザ照射光軸
を一致させるようにＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方向駆動
装置３９ｂを駆動制御する。この初めのアライメントに
際しても、２つのＣＣＤ撮像素子２４ａ及び２４ｂによ
り１フレーム分の画像を得るようにしているので、位置
関係を素早く認識してアライメントを高速にできる。
る程度位置合わせができると、瞳孔像がＣＣＤ撮像素子
２４ａ及び２４ｂにより得られるようになるので、制御
部３０は画像データに基づいて瞳孔中心位置を検出し、
その検出結果を基にして瞳孔中心位置にレーザ照射光軸
を一致させるようにＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方向駆動
装置３９ｂを駆動制御する。この初めのアライメントに
際しても、２つのＣＣＤ撮像素子２４ａ及び２４ｂによ
り１フレーム分の画像を得るようにしているので、位置
関係を素早く認識してアライメントを高速にできる。
【００２８】アライメント完了後、READYスイッチ３４
が押されると、制御部３０はエキシマレーザ光を照射で
きる状態にするとともに、その時の検出画像における患
者眼Ｅの瞳孔中心位置を基準位置として記憶し、瞳孔中
心が基準位置と一致するようにＸ方向駆動装置３９ａ，
Ｙ方向駆動装置３９ｂを駆動させる眼球追尾（トラッキ
ング）機構を作動する。
が押されると、制御部３０はエキシマレーザ光を照射で
きる状態にするとともに、その時の検出画像における患
者眼Ｅの瞳孔中心位置を基準位置として記憶し、瞳孔中
心が基準位置と一致するようにＸ方向駆動装置３９ａ，
Ｙ方向駆動装置３９ｂを駆動させる眼球追尾（トラッキ
ング）機構を作動する。
【００２９】眼球追尾機構が作動後、術者がフットスイ
ッチ３５を踏むことで、制御部３０はレーザ光を出射さ
せる。レーザ光源２を出射したレーザ光はレーザ照射光
学系１を介して患者眼Ｅを照射し、角膜Ｅｃをアブレー
ションする。レーザ照射中もフレームメモリ３８の画像
データを処理して得られた瞳孔中心位置は、制御部３０
により基準位置と随時比較される。患者眼が動いた場合
には、比較情報に基づいて記憶された基準位置と一致す
る方向にレーザ照射光軸を追尾させるようにＸ方向駆動
装置３９ａ，Ｙ方向駆動装置３９ｂを作動させる。この
際、ＣＣＤ撮像素子２４ａ，２４ｂからの患者眼前眼部
像は従来のＣＣＤ撮像素子の場合に対して、前述したよ
うに約２倍の速度でフレームメモリ３８に記憶されるた
め、画像入力にかかる時間を短縮することができ、患者
眼の動きに対して素早いトラッキング動作へ移行するこ
とができ、位置合わせの高速化を図ることができる。
ッチ３５を踏むことで、制御部３０はレーザ光を出射さ
せる。レーザ光源２を出射したレーザ光はレーザ照射光
学系１を介して患者眼Ｅを照射し、角膜Ｅｃをアブレー
ションする。レーザ照射中もフレームメモリ３８の画像
データを処理して得られた瞳孔中心位置は、制御部３０
により基準位置と随時比較される。患者眼が動いた場合
には、比較情報に基づいて記憶された基準位置と一致す
る方向にレーザ照射光軸を追尾させるようにＸ方向駆動
装置３９ａ，Ｙ方向駆動装置３９ｂを作動させる。この
際、ＣＣＤ撮像素子２４ａ，２４ｂからの患者眼前眼部
像は従来のＣＣＤ撮像素子の場合に対して、前述したよ
うに約２倍の速度でフレームメモリ３８に記憶されるた
め、画像入力にかかる時間を短縮することができ、患者
眼の動きに対して素早いトラッキング動作へ移行するこ
とができ、位置合わせの高速化を図ることができる。
【００３０】以上の実施形態では２つのＣＣＤ撮像素子
２４ａ及び２４ｂからの奇数フィールドＦOと偶数フィ
ールドＦEの画像信号を同時にフレームメモリ３８に取
り込むものとしたが、ＦO又はＦEの一方のみをフレーム
メモリ３８に取り込んだ画像を使用するようにしても良
い。例えば、垂直同期信号ＶSYNCの入力に対して、ＣＣ
Ｄ撮像素子２４ａから奇数フィールドＦOの画像信号の
みをフレームメモリ３８に取り込み、制御部３０はこの
ＦOの画像信号に基づいて瞳孔位置の検出処理を行う。
次の垂直同期信号ＶSYNCの入力に対しては、今度はＣＣ
Ｄ撮像素子２４ｂからのＦOの画像信号のみをフレーム
メモリ３８に取り込み（ＣＣＤ撮像素子２４ａからＦE
の信号は取り込まないで）、同様に制御部３０はこのＦ
Oの画像信号に基づいて瞳孔位置の検出処理を行う。こ
うした画像はＦO又はＦEの一方のみを使用しているので
粗くなるが、この場合も取込速度は従来の２倍となり、
位置合わせ（トラッキング）の高速化を実現できる。
２４ａ及び２４ｂからの奇数フィールドＦOと偶数フィ
ールドＦEの画像信号を同時にフレームメモリ３８に取
り込むものとしたが、ＦO又はＦEの一方のみをフレーム
メモリ３８に取り込んだ画像を使用するようにしても良
い。例えば、垂直同期信号ＶSYNCの入力に対して、ＣＣ
Ｄ撮像素子２４ａから奇数フィールドＦOの画像信号の
みをフレームメモリ３８に取り込み、制御部３０はこの
ＦOの画像信号に基づいて瞳孔位置の検出処理を行う。
次の垂直同期信号ＶSYNCの入力に対しては、今度はＣＣ
Ｄ撮像素子２４ｂからのＦOの画像信号のみをフレーム
メモリ３８に取り込み（ＣＣＤ撮像素子２４ａからＦE
の信号は取り込まないで）、同様に制御部３０はこのＦ
Oの画像信号に基づいて瞳孔位置の検出処理を行う。こ
うした画像はＦO又はＦEの一方のみを使用しているので
粗くなるが、この場合も取込速度は従来の２倍となり、
位置合わせ（トラッキング）の高速化を実現できる。
【００３１】次に、第２の実施形態を図６により説明す
る（なお、図６に示していない構成要素は、第１の実施
形態と同様なので図示及び説明は省略する）。先の第１
実施形態の眼球位置検出光学系２０ではビームスプリッ
タ２２により光路を分離したが、第２の実施形態ではビ
ームスプリッタ２２を使用せずに、ダイクロイックミラ
ー１２で反射されてくる前眼部像の光束をＣＣＤ撮像素
子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄで４つの領域に分割
して撮像する。各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄは従来
のように１つのＣＣＤ撮像素子で患者眼像を撮像する場
合に対して１／４の画素数に減少させたもので構成され
ている。したがって、各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄ
が出力する１フレーム分の画像信号の走査速度も、１つ
のＣＣＤ撮像素子で患者眼像を撮像する場合に対して１
／４の速度で済む。
る（なお、図６に示していない構成要素は、第１の実施
形態と同様なので図示及び説明は省略する）。先の第１
実施形態の眼球位置検出光学系２０ではビームスプリッ
タ２２により光路を分離したが、第２の実施形態ではビ
ームスプリッタ２２を使用せずに、ダイクロイックミラ
ー１２で反射されてくる前眼部像の光束をＣＣＤ撮像素
子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄで４つの領域に分割
して撮像する。各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄは従来
のように１つのＣＣＤ撮像素子で患者眼像を撮像する場
合に対して１／４の画素数に減少させたもので構成され
ている。したがって、各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄ
が出力する１フレーム分の画像信号の走査速度も、１つ
のＣＣＤ撮像素子で患者眼像を撮像する場合に対して１
／４の速度で済む。
【００３２】各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄからの画
像信号はタイミングコントローラ５２からの同期信号に
対応させて同時に出力を行い、フレームメモリ５１に各
ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄからの画像信号を取り込
む。フレームメモリ５１における画像信号の取り込み領
域は、各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄの配置に対応さ
せており、各出力信号の合成により１つの画面が構成さ
れる。よって、フレームメモリ５１に取り込まれる画像
データは、従来のように１つのＣＣＤ撮像素子で前眼部
像を撮像した場合に対して、約４倍の速度で同じ画素数
の画像データを取り込むことができる。制御部５３はフ
レームメモリ５１に取り込まれた画像データに基づい
て、先の例と同様に瞳孔位置の検出処理を行い、その検
出結果を基にＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方向駆動装置３
９ｂを駆動制御する。
像信号はタイミングコントローラ５２からの同期信号に
対応させて同時に出力を行い、フレームメモリ５１に各
ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄからの画像信号を取り込
む。フレームメモリ５１における画像信号の取り込み領
域は、各ＣＣＤ撮像素子５０ａ〜５０ｄの配置に対応さ
せており、各出力信号の合成により１つの画面が構成さ
れる。よって、フレームメモリ５１に取り込まれる画像
データは、従来のように１つのＣＣＤ撮像素子で前眼部
像を撮像した場合に対して、約４倍の速度で同じ画素数
の画像データを取り込むことができる。制御部５３はフ
レームメモリ５１に取り込まれた画像データに基づい
て、先の例と同様に瞳孔位置の検出処理を行い、その検
出結果を基にＸ方向駆動装置３９ａ，Ｙ方向駆動装置３
９ｂを駆動制御する。
【００３３】以上、第１及び第２実施形態により本発明
を角膜手術装置に適用した例を説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、屈折矯正等のレーザ照射
光学系の構成いかんに関係なく本発明を実施し得ること
ができるし、また、眼屈折力測定装置、非接触式眼圧
計、眼底カメラ等のように測定又は撮影のための光学系
を被検眼に対してアライメント又はトラッキングする眼
科装置にも適用できる。
を角膜手術装置に適用した例を説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、屈折矯正等のレーザ照射
光学系の構成いかんに関係なく本発明を実施し得ること
ができるし、また、眼屈折力測定装置、非接触式眼圧
計、眼底カメラ等のように測定又は撮影のための光学系
を被検眼に対してアライメント又はトラッキングする眼
科装置にも適用できる。
【００３４】また、本実施形態では患者眼と装置との位
置関係を瞳孔位置に基づいて検出したが、患者眼角膜で
反射される反射光束によるプルキンエ像等の指標像を基
に位置関係を検出するようにしても良い。
置関係を瞳孔位置に基づいて検出したが、患者眼角膜で
反射される反射光束によるプルキンエ像等の指標像を基
に位置関係を検出するようにしても良い。
【００３５】例えば、図７は患者眼（被検眼）Ｅを測定
する測定光学系７０（例えば、眼屈折力測定光学系）を
持つ眼科装置への適用例を示した図であり、前述した第
１の実施形態と同様の要素には同符号を付している。
する測定光学系７０（例えば、眼屈折力測定光学系）を
持つ眼科装置への適用例を示した図であり、前述した第
１の実施形態と同様の要素には同符号を付している。
【００３６】被検眼Ｅには光源７６、レンズ７７、ビー
ムスプリッタ７５により位置合わせ用の指標像が形成さ
れ、その指標像及び被検眼の前眼部像はビームスプリッ
タ７１、レンズ７２、光路分割ミラー７３によって２つ
のＣＣＤ撮像素子２４ａ、２４ｂに結像する。第１の実
施形態と同様に、フレームメモリ３８はタイミングコン
トローラ３７の同期信号に同期して出力されるＣＣＤ撮
像素子２４ａ、２４ｂからのＦEとＦOの画像信号を平行
して取込み、制御部８０は取込まれた画像を基に指標像
を検出し、被検眼に対する測定光学系７０の位置関係を
得る。そして、制御部８０は検出結果を基に、光学系を
収納した測定部８１を被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方
向）、上下（Ｙ方向）、前後（Ｚ方向）に移動する駆動
機構８２を駆動制御し、アライメント及びトラッキング
を行う。
ムスプリッタ７５により位置合わせ用の指標像が形成さ
れ、その指標像及び被検眼の前眼部像はビームスプリッ
タ７１、レンズ７２、光路分割ミラー７３によって２つ
のＣＣＤ撮像素子２４ａ、２４ｂに結像する。第１の実
施形態と同様に、フレームメモリ３８はタイミングコン
トローラ３７の同期信号に同期して出力されるＣＣＤ撮
像素子２４ａ、２４ｂからのＦEとＦOの画像信号を平行
して取込み、制御部８０は取込まれた画像を基に指標像
を検出し、被検眼に対する測定光学系７０の位置関係を
得る。そして、制御部８０は検出結果を基に、光学系を
収納した測定部８１を被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方
向）、上下（Ｙ方向）、前後（Ｚ方向）に移動する駆動
機構８２を駆動制御し、アライメント及びトラッキング
を行う。
【００３７】この図７に示した眼科装置の場合にも、前
述した第２実施形態の構成を適用することはもちろん可
能である。
述した第２実施形態の構成を適用することはもちろん可
能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
価な撮像素子を用いて、患者眼の動きに対しても患者眼
と装置の位置関係を素早く認識し、所期する位置へのア
ライメント（トラッキング）を高速化することができ
る。
価な撮像素子を用いて、患者眼の動きに対しても患者眼
と装置の位置関係を素早く認識し、所期する位置へのア
ライメント（トラッキング）を高速化することができ
る。
【図１】第１実施形態の装置の光学系概要を示す図であ
る。
る。
【図２】第１実施形態の装置の要部制御系ブロック図を
示す図である。
示す図である。
【図３】ＣＣＤ撮像素子からの出力信号の説明図であ
る。
る。
【図４】ＣＣＤ撮像素子に受像される患者眼の前眼部像
及びＡ′−Ａ′上の光量分布を示す図である。
及びＡ′−Ａ′上の光量分布を示す図である。
【図５】装置の光学部の移動機構及び光学素子配置を示
す図である。
す図である。
【図６】第２実施形態を説明する図である。
【図７】測定光学系を持つ装置への適用例を示した図で
ある。
ある。
１ レーザ照射光学系 １０ 観察光学系 ２０ 眼球位置検出光学系 ２４ａ、２４ｂ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ Ｃ
ＣＤ撮像素子 ３０、５３、８０ 制御部 ３７、５２ タイミングコントローラ ３８、５１ フレームメモリ ３９ａ Ｘ方向駆動装置 ３９ｂ Ｙ方向駆動装置 ３９ｃ Ｚ方向駆動装置
ＣＤ撮像素子 ３０、５３、８０ 制御部 ３７、５２ タイミングコントローラ ３８、５１ フレームメモリ ３９ａ Ｘ方向駆動装置 ３９ｂ Ｙ方向駆動装置 ３９ｃ Ｚ方向駆動装置
Claims (6)
- 【請求項１】 患者眼に対して所期する位置関係に位置
合わせすることを要する光学系と、該光学系を患者眼に
対して相対的に移動する移動手段と、所定の位置関係に
配置された複数の撮像素子により患者眼を撮像する撮像
光学系と、前記複数の撮像素子から出力される画像信号
を同期させる同期手段と、該同期手段により同期して出
力される前記複数の撮像素子からの画像信号を取り込む
画像取込手段と、取込まれた画像を基に患者眼に対する
前記光学系の位置関係を検出する検出手段と、該検出結
果に基づいて前記移動手段を駆動制御する駆動制御手段
と、を備えることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項２】 請求項１の眼科装置において、前記撮像
光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記複数
の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置される
と共に、それぞれインターレース出力する画素位置が一
定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２撮像
素子であり、前記画像取込手段は前記同期手段により同
期して出力される前記第１撮像素子からの一方のフィー
ルド走査信号と前記第２撮像素子からの他方のフィール
ド走査信号とを合成して１フレーム分の画像を得る手段
であることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項３】 請求項１の眼科装置において、前記撮像
光学系は撮像光路を分離する光学素子を持ち、前記複数
の撮像素子は分離された撮像光路にそれぞれ配置される
と共に、それぞれインターレース出力する画素位置が一
定の関係を持って配置される第１撮像素子及び第２撮像
素子であり、前記同期手段は前記第１撮像素子及び第２
撮像素子から出力される奇数フィールド走査と偶数フィ
ールド走査の画像信号を互い違いに同期させる手段であ
り、前記画像取込手段は前記第１撮像素子及び第２撮像
素子から出力される奇数フィールド走査又は偶数フィー
ルド走査の画像信号の一方のみを取込む手段であること
を特徴とする眼科装置。 - 【請求項４】 請求項１の眼科装置において、前記複数
の撮像素子は患者眼像を複数の領域に分割して撮像する
ように配置されると共に、各撮像素子が持つ画素数は１
つの撮像素子で患者眼像を撮像する場合に対して減じら
れた画素数であり、前記画像取込手段は前記同期手段に
より同期して出力される前記複数の撮像素子からの画像
信号を分割領域に対応させて合成して患者眼像の画像を
得る手段であることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項５】 請求項４の眼科装置において、前記各撮
像素子が持つ画素数は撮像する患者眼像の分割領域の数
に対応して減じられていることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れかの眼科装置はレー
ザ光により角膜を切除する角膜手術装置であり、位置合
わせを要する前記光学系とはレーザ光を患者眼に照射す
るレーザ照射光学系であることを特徴とする眼科装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11151425A JP2000333905A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 眼科装置 |
| US09/583,762 US6257722B1 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-31 | Ophthalmic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11151425A JP2000333905A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 眼科装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000333905A true JP2000333905A (ja) | 2000-12-05 |
| JP2000333905A5 JP2000333905A5 (ja) | 2004-10-28 |
Family
ID=15518349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11151425A Withdrawn JP2000333905A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 眼科装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6257722B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000333905A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336201A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-26 | Canon Inc | 眼科装置 |
| JP2003079656A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-18 | Nidek Co Ltd | 眼科レーザ手術装置 |
| DE10250569A1 (de) * | 2002-10-28 | 2004-05-13 | Carl Zeiss Meditec Ag | Ophthalmologisches Gerät und Verfahren zur Gerätepositionierung |
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| JP2015195921A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 株式会社ニデック | 眼科用レーザ手術装置 |
| JP2016128009A (ja) * | 2016-03-02 | 2016-07-14 | 株式会社トプコン | 眼科装置 |
| JP2018164477A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 株式会社トプコン | 眼科装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7025459B2 (en) * | 2000-07-14 | 2006-04-11 | Visual Pathways, Inc. | Ocular fundus auto imager |
| JP4046937B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2008-02-13 | 株式会社ニデック | レーザ手術装置 |
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| WO2003102498A1 (en) | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Visx, Inc. | “tracking torsional eye orientation and position” |
| CN100465985C (zh) * | 2002-12-31 | 2009-03-04 | 佳能株式会社 | 人眼探测方法及设备 |
| US20040260782A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-12-23 | Affleck Rhett L. | Data communication in a laboratory environment |
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| JP4233426B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2009-03-04 | 株式会社ニデック | 眼屈折力測定装置 |
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