JPH11342152A - 角膜切除量決定装置及び角膜手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 術眼の持つ角膜形状及び屈折力の状態に応じ
て、好ましい矯正結果を得るための角膜切除量を求め
る。 【解決手段】 角膜形状演算部は角膜形状測定による角
膜曲率データを得る。眼屈折力演算部は他覚的な眼屈折
力測定による他覚眼屈折力データを得る。解析部は、術
前の角膜曲率データから角膜表面屈折力データに変換
し、これに他覚眼屈折力データを加算して被検眼を正視
とするに等価な等価正視角膜表面屈折力データを求め、
さらにこれを角膜曲率データに変換し、この角膜曲率デ
ータと術前の角膜曲率データとから角膜切除量のデータ
を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角膜表面を切除し
てその形状を変化させることにより屈折異常を矯正する
屈折矯正手術のための角膜切除量決定装置及び角膜手術
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】レーザビームで角膜の表面を切除（アブレ
ーション）し、角膜表面形状を変化させることにより眼
球の屈折異常を矯正する角膜手術装置が知られている。
この手術では手術眼の術前の角膜形状と眼屈折力を知る
ことにより、矯正に必要な角膜切除量を算出している。
従来、この算出は次のようにしていた。

【０００３】術眼の角膜表面を球面やトーリック面と仮
定して、角膜形状測定による術前の平均角膜曲率から求
まる角膜形状を想定する。自覚屈折力測定や他覚屈折力
測定で求まるＳ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱
視軸角度）の値を使用し、この値を矯正（補正）するよ
うに角膜実質からなる球面又はトーリックレンズを角膜
から切除するものとして、やはり術後の角膜形状も球面
又はトーリック面となるものとして切除量を算出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人間の
眼の角膜は、常に球面やトーリック面ではなく、不正乱
視等で角膜表面形状は部分的に異なり非対称の場合があ
る。また、眼の屈折力も角膜中心に対して対称とは限ら
ない。従来の他覚眼屈折力測定装置は、角膜中心部の３
ｍｍ弱領域の限られた測定領域から求まるＳ、Ｃ、Ａの
値（球面やトーリック面を表現する値）を算出するのみ
であり、これを基にした切除量の決定では不十分であ
る。

【０００５】また、人間の眼を角膜から網膜までの結像
光学系と考えると、上記のように術後の角膜形状を球面
やトーリック面とする切除では球面収差の影響を受ける
ことになり、この点においても十分とは言えなかった。
さらに、人の眼の角膜形状は元来非球面であるので、従
来のような切除では収差の点においてより悪くしている
可能性がある。

【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、術眼の持
つ角膜形状及び屈折力の状態に応じて、好ましい矯正結
果を得るための角膜切除量を決定する装置及び角膜手術
装置を提供することを技術課題とする。

【０００７】また、球面収差の影響をより減らすように
角膜形状を非球面形状とする角膜切除量を決定する装置
及び角膜手術装置を提供することを技術課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。

【０００９】（１） 角膜表面を切除することにより屈
折異常を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定
装置において、角膜形状測定による術前の角膜曲率分布
データを入力する第１入力手段と、他覚的な眼屈折力測
定から得られる他覚眼屈折力の分布データを入力する第
２入力手段と、両入力手段により入力されたデータに基
づいて角膜切除量データを算出する切除量演算手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１０】（２） （１）の前記切除量演算手段は、
前記第１及び第２入力手段により入力されたデータに基
づいて手術眼を正視とするに等価な角膜表面屈折力の分
布データを求め該角膜表面屈折力の分布データから術後
に予定する角膜曲率分布データを求める第１演算手段
と、該第１演算手段による角膜曲率分布データと前記第
１入力手段により入力された角膜曲率分布データとに基
づいて角膜切除量の分布データを算出する第２演算手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１１】（３） （２）の第１演算手段は、スネル
の法則を基本にして前記第１入力手段により入力された
角膜曲率分布データを角膜表面屈折力の分布データに変
換し、該データに前記他覚眼屈折力分布データを加算し
て手術眼を正視にするに等価な角膜表面屈折力の分布デ
ータを求め、さらに該角膜表面屈折力分布データをスネ
ルの法則を基本にして角膜曲率分布データに変換するこ
とを特徴とする。

【００１２】（４） （２）の第２演算手段は、前記第
１演算手段による角膜曲率分布データ及び前記第１入力
手段により入力された角膜曲率分布データからそれぞれ
角膜の三次元形状を求め、角膜中心を基準にする前記両
三次元形状の差に基づいて角膜切除量を算出することを
特徴とする。

【００１３】（５） （１）の角膜切除量決定装置は、
レーザビームにより角膜の表面を切除する角膜手術装置
に前記切除量演算手段による角膜切除量のデータを転送
するデータ転送手段を備えることを特徴とする。

【００１４】（６） （１）の角膜切除量決定装置は、
術前の角膜曲率分布データを得るための角膜形状測定手
段及び他覚眼屈折力の分布データを得るための眼屈折力
測定手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

【００１５】（７） （２）の角膜切除量決定装置は、
前記第１入力手段により入力されたデータによる角膜形
状、前記第１演算手段により算出されたデータによる角
膜形状、両角膜形状の差分形状、の少なくとも１つを図
形の形式で表示する表示手段を備えることを特徴とす
る。

【００１６】（８） 角膜表面を切除することにより屈
折異常を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定
装置において、角膜形状測定による術前の角膜形状デー
タを入力する第１入力手段と、他覚的な眼屈折力測定か
ら得られる他覚眼屈折力データを入力する第２入力手段
と、前記角膜形状データと他覚眼屈折力データとに基づ
いて手術眼を正視とするに等価な角膜表面屈折力を求め
該角膜表面屈折力から術後に予定する角膜形状データを
求める第１演算手段と、該第１演算手段による角膜形状
データと前記第１入力手段により入力された角膜形状デ
ータとに基づいて角膜切除量を算出する第２演算手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１７】（９） 角膜表面を切除することにより屈
折異常を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定
装置において、角膜形状測定による術前の角膜形状デー
タと屈折力測定による術前の屈折力データを入力するデ
ータ入力手段と、入力されたデータに基づいて角膜表面
を収差の影響を取り除いた非球面形状とする切除量デー
タを算出する切除量演算手段と、を備えることを特徴と
する。

【００１８】（１０） 角膜表面を切除することにより
屈折異常を矯正する角膜手術装置において角膜形状測定
による術前の角膜曲率分布データを入力する第１入力手
段と、他覚的な眼屈折力測定から得られる他覚眼屈折力
の分布データを入力する第２入力手段と、両入力手段に
より入力されたデータに基づいて角膜切除量データを算
出する切除量演算手段と、該切除量データに基づいてレ
ーザビームにより角膜切除を行う角膜切除手段と、を備
えることを特徴とする。

【００１９】（１１） 角膜表面を切除することにより
屈折異常を矯正する角膜手術装置において、角膜形状測
定による術前の角膜形状データと屈折力測定による術前
の屈折力データを入力するデータ入力手段と、入力され
たデータに基づいて角膜表面を収差の影響を取り除いた
非球面形状とする切除量データを算出する切除量演算手
段と、該切除量データに基づいてレーザビームにより角
膜切除を行う角膜切除手段と、を備えることを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】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は本発明に係る角膜切除量決
定装置の光学系概略配置図である。光学系は、眼屈折力
測定光学系、固視標光学系及び角膜曲率測定光学系に大
別される。

【００２１】（眼屈折力測定光学系）眼屈折力測定光学
系１００は、スリット投影光学系１とスリット像検出光
学系１０から構成される。スリット投影光学系１の光源
２を発した近赤外の光は、ミラ−３に反射されて回転セ
クタ−４のスリット開口４ａを照明する。回転セクタ−
４はモータ５により回転される。回転セクタ−４の回転
により走査されたスリット光束は、投影レンズ６、制限
絞り７を経た後にビ−ムスプリッタ８で反射される。そ
の後、固視標光学系及び観察光学系の光軸を同軸にする
ビ−ムスプリッタ９を透過して被検眼Ｅの角膜近傍で集
光した後、眼底に投影される。なお、光源２は投影レン
ズ６に関して被検眼角膜近傍と共役な位置に位置する。

【００２２】スリット像検出光学系１０は、主光軸Ｌ1
上に設けられた受光レンズ１１及びミラ−１２と、ミラ
−１２により反射される光軸Ｌ3 上に設けられた絞り１
３及び受光部１４を備える。絞り１３はミラ−１２を介
して受光レンズ１１の後ろ側焦点位置に配置される（即
ち、正視眼の被検眼眼底と共役な位置に位置する）。受
光部１４はその受光面に、図２に示すように、受光レン
ズ１１に関して被検眼角膜と略共役な位置に位置する８
個の受光素子１５ａ〜１５ｈを有している。この内の受
光素子１５ａ〜１５ｆは受光面の中心（光軸Ｌ3 ）を通
る直線上に位置し、受光素子１５ａと１５ｂ、受光素子
１５ｃと１５ｄ、受光素子１５ｅと１５ｆがそれぞれ受
光面の中心に対して対称になるように設けられている。
この３対の受光素子は、角膜の経線方向の各位置に対応
した屈折力を検出できるように、その配置距離が設定さ
れている（図２上では、角膜上における等価サイズとし
て示している）。一方、受光素子１５ｇと１５ｈは、光
軸Ｌ3 を中心にして受光素子１５ａ〜１５ｆと直交する
直線上で対称になるように設けられている。

【００２３】このような構成の眼屈折力測定光学系１０
０は、モ−タ２０とギヤ等から構成される回転機構２１
により、スリット投影光学系１のスリット照明光源２〜
モ−タ５が光軸Ｌ2 を中心に、受光部１４が光軸Ｌ3 を
中心にして同期して回転するようになっている。本形態
では、乱視を持たない遠視または近視の被検眼眼底上で
スリット開口４ａによるスリット光束が走査されたと
き、受光素子１５ａ〜１５ｆの配置方向が受光部１４上
で受光されるスリットの長手方向と直交する方向となる
ように設定している。

【００２４】（固視標光学系）３０は固視標光学系であ
り、３１は可視光源、３２は固視標、３３は投光レンズ
である。投光レンズ３３は光軸方向に移動することによ
って被検眼の雲霧を行う。３４は観察光学系の光軸を同
軸にするビ−ムスプリッタである。光源３１は固視標３
２を照明し、固視標３２からの光束は投光レンズ３３、
ビ−ムスプリッタ３４を経た後、ビ−ムスプリッタ９で
反射して被検眼Ｅに向かい、被検眼Ｅは固視標３２を固
視する。

【００２５】（角膜曲率測定光学系）角膜曲率測定光学
系は曲率測定用指標投影光学系２５と曲率測定用指標検
出光学系３５とから成る。曲率測定用指標投影光学系２
５は次の構成を有する。２６は中央部に開口を持つ円錐
状のプラチド板であり、プラチド板２６には光軸Ｌ1を
中心にした同心円状に多数の透光部と遮光部を持つリン
グパタ−ンが形成されている。２７はＬＥＤ等の複数の
照明光源であり、照明光源２７から発した照明光は反射
板２８で反射され、プラチド板２６を背後からほぼ均一
に照明する。プラチド板２６の透光部を透過したリング
パタ−ンの光束は被検眼角膜に投影される。

【００２６】曲率測定用指標検出光学系３５は、ビ−ム
スプリッタ９、ビ−ムスプリッタ３４、撮影レンズ３７
及びＣＣＤカメラ３８を備える。曲率測定用指標投影光
学系２５により投影されたリングパタ−ンの角膜反射光
束は、ビ−ムスプリッタ９及びビ−ムスプリッタ３４で
反射された後、撮影レンズ３７によりＣＣＤカメラ３８
の撮像素子面にリングパタ−ンの角膜反射像を形成す
る。また、この曲率測定用指標検出光学系３５は観察光
学系を兼ね、図示なき前眼部照明光源に照明された被検
眼Ｅの前眼部像はＣＣＤカメラ３８の撮像素子面に結像
し、ＴＶモニタ３９に映出される。

【００２７】次に、装置の動作を図３に示す制御系のブ
ロック構成図を使用して説明する。まず、眼屈折力と角
膜曲率の測定について説明する。

【００２８】角膜曲率を測定する場合は、モード切換ス
イッチ４０により角膜曲率測定モードを選択する。検者
は照明光源（図示せず）に照明された被検眼Ｅの前眼部
像をＴＶモニタ３９により観察してアライメントを行う
（アライメントは位置合わせ用の指標を角膜に投影し、
その角膜反射輝点とレチクルとが所定の関係になるよう
にする周知のものが使用できる）。アライメントが完了
したら、図示なき測定開始スイッチによりトリガ信号を
発生させて測定を開始する。

【００２９】角膜形状演算部５３は、ＣＣＤカメラ３８
で撮影された像を画像処理して、プラチドリング像のエ
ッジ検出を行う。そして、所定の角度（１度）ステップ
毎に角膜中心に対する各エッジ位置を得ることより角膜
曲率を求める。角膜曲率の演算は次のように行うことが
できる。図４に示すように、角膜から光軸上距離Ｄ、高
さＨにある光源Ｐの角膜凸面による像ｉが、レンズＬに
より２次元検出面上に結像したときの検出像高さをｈ´
とし、装置の光学系の倍率をｍとすると、角膜曲率半径
Ｒは、次式により求めることができる。 Ｒ＝（２Ｄ／Ｈ）ｍｈ´

【００３０】また、角膜曲率の次のような算出方法を採
用することができる。ｊ番目のリングが角膜に投影され
る領域の曲率半径をＲｊ、ｊ番目のリング高さと被検眼
までの距離及び撮影倍率で決定される比例定数をＫｊ、
撮像面上での像高さをｈｊとすると、前述の関係式は、 Ｒｊ＝Ｋｊ・ｈｊ と表される。ここで、測定レンジをカバ−する複数の既
知の曲率を持つ模型眼を予め測定することで、比例定数
Ｋｊを装置固有の値として得ることができ、測定時にこ
れを読みだして演算するようにすると、極めて短時間で
曲率分布を得ることができる（角膜曲率の算出について
の詳細は、特開平７−１２４１１３号公報等を参照され
たい）。得られた角膜曲率のデータは、メモリ５５ｂに
記憶する。

【００３１】眼屈折力（以下、これを他覚眼屈折力とい
う）を測定する場合は、測定モードを眼屈折力測定モー
ドに切換え（連続測定モードとした場合は、自動的に眼
屈折力測定モードに切り換る）、眼屈折力測定光学系１
００により測定を行う。眼屈折力演算部５２は、受光部
１４が持つ各受光素子からの出力信号の位相差に基づい
て他覚眼屈折力分布を得る。まず、従来の位相差法の屈
折力と同様に予備測定を行い、その結果に基づいて固視
標光学系３０の投光レンズ３３を移動して被検眼の雲霧
を行う。その後、受光部１４上でのスリット像の光の移
動に伴って変化する受光素子１５ｇと１５ｈの出力信号
から、受光素子１５ａ〜１５ｆが位置する経線方向の角
膜中心を求める。次に、その中心に対する各受光素子１
５ａ〜１５ｆの出力信号の位相差から、各受光素子に対
応する角膜部位での屈折力を求める。スリット投影光学
系１と受光部１４を所定の角度（１度）ステップで光軸
回りに１８０度回転させながら、各角度ステップの経線
毎にこの屈折力の演算を行うことにより、経線方向で変
化する屈折力の分布を求める（この詳細については、本
出願人による特願平８−２８３２８１号を参照）。ここ
での眼屈折力値は角膜頂点基準の値である（装置として
は、眼鏡レンズ装用位置基準の屈折力値も出力でき
る）。得られた他覚眼屈折力のデータは、ＨＤＤ５５ａ
又はメモリ５５ｂに記憶する。

【００３２】以上のようにして他覚眼屈折力と角膜曲率
の測定データが得られたら、制御部５０に接続されたカ
ラーディスプレイ５６に表示される指示に従って、キー
ボード５８又はマウス５７を操作することにより解析を
スタートする。制御部５０が備える解析部５４は、角膜
曲率を角膜表面屈折力に変換した後、これに対する他覚
眼屈折力の関係を表すための解析プログラムを実行す
る。

【００３３】角膜曲率を角膜表面屈折力（Refractive P
ower）に変換する方法を説明する。角膜表面屈折力は、
角膜頂点の法線と平行な光束が角膜により屈折をしたと
きのPowerであり、角膜曲率からの変換にはスネル（sne
ll ）の法則を用いる。角膜曲率を角膜表面屈折力に変
換する際、測定光軸付近（角膜中心付近）については、
前述の（式１）を用いてもその誤差は少ない。しかし、
これは測定光軸付近について議論できるのみであり、そ
れ以上の角膜周辺まで適用するとその信頼度は乏しくな
る。すなわち、角膜周辺領域をも扱うには、角膜に入射
する光がスネルの法則を基本とした屈折に従うとし、こ
れにより求まる屈折力が、他覚眼屈折力と同じ尺度で比
較できる屈折力となる。なお、周知のようにスネルの法
則（屈折の法則とも呼ばれている）は、屈折面に光線が
入射するとき、その光線の入射点での法線及びこの点で
屈折した屈折光線は同一平面にあり、更に、法線と入射
光線との間の角度の正弦に対する法線と屈折光線との間
の正弦との比が一定であることを示した法則である。す
なわち、屈折面のそれぞれの側の屈折率をＮ、Ｎ´と
し、入射光線及び屈折光線が法線とのなす角度をｉ、ｉ
´とすると、スネルの法則は、 Ｎsinｉ＝Ｎ´sinｉ´ であることを示す。

【００３４】スネルの法則を用いた角膜表面屈折力の算
出について説明する。いま、図５において、角膜頂点Ｔ
と曲率中心Ｏａを通る直線と平行な光が、角膜頂点から
Ｘ離れた角膜上の点Ｐで屈折し、点ｆにて直線ＴＯaと
交わるとし、 Ｒａ：点Ｐでの角膜曲率 Ｒｒ：点Ｐと点ｆの距離 θ ：点Ｐでの法線方向と入射光とがなす角度 γ ：点Ｐでの法線方向と屈折光とがなす角度 とする（距離はメートルである）。この時の点Ｐでの屈
折力は次の式により求めることができる。まず、図か
ら、θは、

【数１】 となる。また、γはsnell の法則により、

【数２】 が成り立つ。これから、図に示す角度α（線分ｈＰと線
分Ｐｆが成す角度）、Ｒｒ、及び線分ｈｆの距離は、

【数３】 となる。別に、線分Ｔｈの距離は

【数４】 であるので、角膜頂点から点ｆまでの距離は

【数５】 となる。角膜屈折率ｎ（＝1.376）とする角膜中での屈
折力は、

【数６】 となるが、空気中での屈折力は、

【数７】 となる。以上の演算を、全測定領域で適用することによ
り角膜表面屈折力が得られる（この算出は角膜形状演算
部５３が行っても良い）。

【００３５】次に、上記のように算出される角膜表面屈
折力に対して、他覚眼屈折力を角膜表面と等価な屈折力
に換算して表す。すなわち、これは被検眼を正視とする
に必要な屈折力を角膜表面屈折力の形式で表した値とな
る（本明細書ではこれを「等価正視角膜表面屈折力」と
いう）。

【００３６】ここで、他覚眼屈折力と角膜形状から得ら
れる角膜表面屈折力との関係を確認しておく。他覚眼屈
折力の値と角膜形状から得られる屈折力の値との意味
は、図６で示すように全く異なる。角膜形状から得られ
る屈折力の値は、焦点距離ｆを求め、それを屈折力に変
換している。これに対して他覚眼屈折力は、その目を正
視の状態にするのに必要な屈折力(補正量)ｄｆを測定し
ている。例えば、他覚眼屈折力の測定領域と同じ領域の
角膜形状から求まる角膜表面屈折力が、 43.50Ｄであ
り、他覚眼屈折力の測定値が0 Ｄである場合、この眼に
おいては角膜表面屈折力が 43.50Ｄの時に、ちょうど網
膜上に結像する光学系を持っているということになる。
また、角膜形状から求まる角膜表面屈折力が 43.50Ｄで
あり、他覚眼屈折力が− 2Ｄである場合には、この眼に
おいては角膜表面屈折力を− 2Ｄ分補正（ 41.50Ｄに）
すれば、網膜上に結像することを示している。

【００３７】即ち、他覚眼屈折力の測定領域において
は、角膜形状の測定から求まる角膜表面屈折力に他覚眼
屈折力の測定値を符号を含めて加えた値が、正視状態に
なるための角膜表面屈折力となる。つまり、これが等価
正視角膜表面屈折力であり、等価正視角膜表面屈折力＝
角膜表面屈折力＋他覚眼屈折力で表される。

【００３８】さらに、等価正視角膜表面屈折力はスネル
の法則を用いて角膜曲率に変換する。この変換は、図５
を引用すると、前述と同様な考え方によって導かれる次
の２つの式より求められる。

【数８】 ここで、Ｄが等価正視角膜表面屈折力であり、Ｒａが求
める角膜曲率となる。

【００３９】以上のようにして求まる等価正視角膜表面
屈折力及びこれを変換した角膜曲率により、他覚屈折力
の値と角膜形状の測定による値との関係を角膜表面の形
式で表すことができるので、角膜表面形状の評価につな
げることができる。すなわち、眼の全屈折力は、主に角
膜屈折力と水晶体屈折力との和と言われているが、水晶
体の屈折力を知ることは容易ではない。さらに、屈折異
常の要素には眼軸長も加わる。これに対して、眼が持つ
屈折力を上記のような形式で表すことにより、水晶体屈
折力や眼軸等の未知数を知らなくても、屈折異常を角膜
表面形状に置き換えることで現実の角膜表面形状との関
係を知ることができる。

【００４０】以上のようにして等価正視角膜表面屈折力
（及びこれを変換した角膜曲率）が得られると、これと
他覚眼屈折力、角膜表面屈折力とを視覚的に比較しやす
いようにカラーディスプレイ５６に図形表示される。図
７は、カラーマップの表示画面例である。画面右上方の
表示部６１には角膜形状測定から得られた角膜表面屈折
力の分布が、画面左上方の表示部６２には他覚眼屈折力
の分布が、画面下段の表示部６３には正視等価角膜表面
屈折力の分布が、それぞれカラーマップとして表示され
ている。また、画面右下にある表示切換キー６０により
表示を切換えることができる。表示としては、角膜形状
の測定結果による角膜曲率及び等価正視角膜表面屈折力
から変換した角膜曲率のそれぞれを、カラーマップ表
示、三次元形状表示、あるいは三次元形状をある経線方
向の断面形状として重ねて表示したりすることができ
る。

【００４１】このように他覚眼屈折力の測定結果と角膜
形状の測定結果、及びこれらから求まる等価正視角膜表
面屈折力の関係が図形表示されるので、例えば、被検眼
を正視状態にする角膜矯正手術では、手術前の角膜屈折
力及び角膜形状が手術後にどのように変化するかを、視
覚的に捉えることができる。

【００４２】さらにマウス等の操作により、角膜矯正手
術のための解析プログラムの実行を指令すると、解析部
５４は等価正視角膜表面屈折力を変換した角膜曲率と角
膜形状測定による角膜曲率とから角膜切除量を算出す
る。以下、この算出方法を説明する。

【００４３】図８、図９に示すように（説明を簡単にす
るために、図は角膜形状を円とし、ある経線方向の断面
として表している）、切除領域を示すオプチカルゾーン
７０の範囲にて、等価正視角膜表面屈折力より変換され
る角膜曲率から三次元形状を算出する。この形状と角膜
形状測定による角膜曲率から算出される三次元形状とに
より、角膜頂点を基準にしてオプチカルゾーン７０の領
域内の高さの差の分布を算出する。

【００４４】近視矯正の場合は、図８（ｂ）に示すよう
に、角膜の中心部を深く切除して、角膜曲率を大きくす
る。したがって、オプチカルゾーン７０の全領域内にお
ける２つの三次元形状の差の最大量分だけ、等価正視角
膜表面屈折力より算出した三次元形状を下方へ平行移動
する。この移動後の三次元形状が正視にするための角膜
矯正形状表面となり、角膜形状測定により算出した三次
元形状から等価正視角膜表面屈折力より算出した移動後
の三次元形状の差の分布が、切除量の情報となる。（切
除後の眼軸長変化が屈折力誤差に与える量は最大でも約
0.25Dであり無視できるものである。）一方、遠視矯正
の場合は、図９に示すように、角膜周辺部分を深く切除
して、角膜曲率を小さくする。この場合には、オプチカ
ルゾーン７０の全領域内における２つの三次元形状の差
の分布が、そのまま切除量の情報となる。

【００４５】なお、両者の何れの場合も、オプチカルゾ
ーン７０の全領域について最大切除量が角膜切除の許容
量を超えるときは、許容量内に収まるようにオプチカル
ゾーン７０の領域を狭くして、切除量を補正する。ま
た、角膜形状の凹凸により切除量が負になるときは、全
体の切除を調節する。

【００４６】切除量の算出に当たっては、上記のように
両三次元形状の差からそのまま切除量の分布を求めるほ
か、他覚眼屈折力の分布情報を使用して、種々の方法に
より角膜切除量の情報を得ることができる。

【００４７】例えば、角膜形状測定による曲率分布、及
び等価正視角膜表面屈折力から算出される曲率分布に対
して、それぞれオプチカルゾーン内における中心領域か
ら周辺領域にかけて同心円の領域を複数設定し、各領域
毎に近似する曲率を算出する。これから三次元形状を求
めて角膜切除量の分布を求める（各境界は、滑らかに繋
がるように調整しておくと良い）。こうすると、オプチ
カルゾーンの切除領域全体を一様な球面又はトーリック
面として切除する場合に比べて、比較的簡単なレーザビ
ームの制御で、周辺領域での矯正精度を向上できる。

【００４８】また、角膜形状測定から算出される角膜形
状、及び等価正視角膜表面屈折力から算出される角膜形
状のそれぞれを複数の領域に分割して、演算式で表現で
きる非球面形状として、切除量情報を求めるようにする
ことも可能である。

【００４９】以上のような方法で得られた切除量情報に
基づいて角膜切除手術を行うことによって、従来に比べ
てより好ましい矯正結果を得ることができるようにな
る。すなわち、人間の角膜形状は一般的に非球面形状で
あるにも拘わらず、従来の角膜切除は球面（又はトーリ
ック面）で切除する方法が取られていた。しかし、本発
明に係る方法での切除は自ずと非球面形状を保存できる
ものである。つまり、球面収差を入れることなく、元々
の角膜形状を保存した状態で屈折異常成分のみを取り除
いた矯正を行うことができる。

【００５０】解析部５４により算出された角膜切除量の
データはＨＤＤ５５ａ又はメモリ５５ｂに記憶される。
このデータはキーボード５８等を操作することにより、
フロッピドライブ５９ａによるＦＤや通信ポート５９ｂ
と接続される通信ケーブルを介して、エキシマレーザ光
により角膜をアブレーションする角膜手術装置９０に転
送入力する。角膜手術装置９０側では、入力された角膜
切除量データに基づいて手術眼角膜の各座標上のレーザ
照射パルス数、照射パワーを決定し、これに従ってレー
ザ照射を制御することにより角膜手術を行う。

【００５１】角膜手術装置９０としては、本出願人によ
る特開平９−２６６９２５号公報に記載したものが使用
できる。図１０は角膜手術装置９０が有する光学系及び
制御系の概略配置を示した図である。図において、１０
３は短冊状のマスクが多数並んだ形状の分割マスクであ
り、この短冊状のマスクをそれぞれ分割マスク駆動装置
１０４が開閉することにより、レーザ光源１０１から出
射された細長い矩形形状のエキシマレーザビームの長手
方向が部分的にカットされる。マスクを通過したレーザ
ビームを平面ミラー１０５のスキャン動作により移動さ
せることにより、選択的に制限されたレーザビームが導
光光学系を介して手術眼角膜１１３に照射される。制御
装置１２０はデータ入力装置１２１を介して入力された
角膜切除量データに基づいて手術眼角膜１１３でのレー
ザビームの座標位置及びその座標位置でのレーザ照射パ
ルス数、照射パワーを決定し、レーザ光源１０１、分割
マスク１０３、平面ミラー１０５、イメージローテータ
１０７を制御してレーザビームを照射する。これにより
角膜表面が角膜切除量データに基づいた非球面形状に切
除される。

【００５２】以上、他覚眼屈折力分布の情報と角膜表面
屈折力分布（角膜曲率分布）の情報を角膜矯正手術へ利
用する例を示したが、さらに次のように利用することが
できる。

【００５３】被検眼の診断として、他覚眼屈折力分布の
情報と角膜表面屈折力分布の情報を比較することで、被
検眼が持つ乱視成分が角膜形状に起因するものか、角膜
表面より後ろから網膜に至る眼内の要素に起因するもの
かを区別して、定量的かつ定性的に把握することができ
る。つまり、前述した等価正視角膜表面屈折力の任意の
位置のpower から中心のpower を減算することにより、
角膜表面を除いて網膜に至る眼内での乱視成分（残余乱
視）の分布が算出する。この結果は、図７に示したよう
なカラーマップでディスプレイ５６に表示される。これ
から、屈折矯正に使用するコンタクトレンズの適否を判
断できる。例えば、不正乱視の被検眼の場合（これは他
覚眼屈折力分布の情報から分かる）、眼鏡やソフトコン
タクトレンズの処方では視力矯正が十分にできないが、
この不正乱視が主に角膜表面形状に起因するものである
と分かれば、ハードコンタクトレンズでの矯正を勧める
ことができる。さらに、白内障を治療するための眼内レ
ンズの挿入においては、眼内レンズを挿入したときの傾
きによる乱視誘発を防ぐ情報として利用することができ
る。

【００５４】以上説明した形態は種々の変容が可能であ
る。例えば、他覚眼屈折力を得るための測定手段及び角
膜形状を得るための測定手段は、それぞれ別個の測定装
置として構成し、各測定データを通信手段を介してパー
ソナルコンピュータに入力し、パーソナルコンピュータ
側で解析及びその結果の表示をしても良い。また、別個
に構成した何れか一方の測定装置側で解析を行うように
することもできる。

【００５５】また、本形態ではプラチドリング投影によ
る角膜形状測定で説明したが、角膜曲率、および角膜の
三次元形状が得られる全ての角膜形状測定装置、および
他覚眼屈折力分布が得られる全ての原理、方式の他覚眼
屈折力測定装置に適用できるものである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、術
眼の持つ角膜形状及び屈折力の状態に応じて、好ましい
矯正結果を得るための角膜切除量を決定することができ
る。また、収差の影響を減らすように角膜表面を非球面
に切除することにより、従来の矯正手術よりも矯正効果
を向上することができ、より理想に近い矯正手術を行え
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態の装置の光学系概略配置を示す図であ
る。

【図２】受光部が有する受光素子の配置を示す図であ
る。

【図３】本形態の装置の制御系概略構成を示す図であ
る。

【図４】角膜曲率の演算の方法を説明する図である。

【図５】角膜表面屈折力を算出する方法を示す図であ
る。

【図６】角膜形状測定で得られる屈折力の算出値と他覚
眼屈折力で得られる測定値との違いを示す図である。

【図７】カラーマップの表示画面例である。

【図８】近視矯正の場合の角膜切除量を説明する図であ
る。

【図９】遠視矯正の場合の角膜切除量を説明する図であ
る。

【図１０】角膜手術装置が有する光学系及び制御系の概
略配置を示した図である。

【符号の説明】

２５ 曲率測定用指標投影光学系 ３５ 曲率測定用指標検出光学系 ５０ 制御部 ５２ 眼屈折力演算部 ５３ 角膜形状演算部 ５４ 解析部 ５６ カラーディスプレイ ９０ 角膜手術装置 １００ 眼屈折力測定光学系

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角膜表面を切除することにより屈折異常
   を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定装置に
   おいて、角膜形状測定による術前の角膜曲率分布データ
   を入力する第１入力手段と、他覚的な眼屈折力測定から
   得られる他覚眼屈折力の分布データを入力する第２入力
   手段と、両入力手段により入力されたデータに基づいて
   角膜切除量データを算出する切除量演算手段と、を備え
   ることを特徴とする角膜切除量決定装置。
2. 【請求項２】 請求項１の前記切除量演算手段は、前記
   第１及び第２入力手段により入力されたデータに基づい
   て手術眼を正視とするに等価な角膜表面屈折力の分布デ
   ータを求め該角膜表面屈折力の分布データから術後に予
   定する角膜曲率分布データを求める第１演算手段と、該
   第１演算手段による角膜曲率分布データと前記第１入力
   手段により入力された角膜曲率分布データとに基づいて
   角膜切除量の分布データを算出する第２演算手段と、を
   備えることを特徴とする角膜切除量決定装置。
3. 【請求項３】 請求項２の第１演算手段は、スネルの法
   則を基本にして前記第１入力手段により入力された角膜
   曲率分布データを角膜表面屈折力の分布データに変換
   し、該データに前記他覚眼屈折力分布データを加算して
   手術眼を正視にするに等価な角膜表面屈折力の分布デー
   タを求め、さらに該角膜表面屈折力分布データをスネル
   の法則を基本にして角膜曲率分布データに変換すること
   を特徴とする角膜切除量決定装置。
4. 【請求項４】 請求項２の第２演算手段は、前記第１演
   算手段による角膜曲率分布データ及び前記第１入力手段
   により入力された角膜曲率分布データからそれぞれ角膜
   の三次元形状を求め、角膜中心を基準にする前記両三次
   元形状の差に基づいて角膜切除量を算出することを特徴
   とする角膜切除量決定装置。
5. 【請求項５】 請求項１の角膜切除量決定装置は、レー
   ザビームにより角膜の表面を切除する角膜手術装置に前
   記切除量演算手段による角膜切除量のデータを転送する
   データ転送手段を備えることを特徴とする角膜切除量決
   定装置。
6. 【請求項６】 請求項１の角膜切除量決定装置は、術前
   の角膜曲率分布データを得るための角膜形状測定手段及
   び他覚眼屈折力の分布データを得るための眼屈折力測定
   手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする角膜切
   除量決定装置。
7. 【請求項７】 請求項２の角膜切除量決定装置は、前記
   第１入力手段により入力されたデータによる角膜形状、
   前記第１演算手段により算出されたデータによる角膜形
   状、両角膜形状の差分形状、の少なくとも１つを図形の
   形式で表示する表示手段を備えることを特徴とする角膜
   切除量決定装置。
8. 【請求項８】 角膜表面を切除することにより屈折異常
   を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定装置に
   おいて、角膜形状測定による術前の角膜形状データを入
   力する第１入力手段と、他覚的な眼屈折力測定から得ら
   れる他覚眼屈折力データを入力する第２入力手段と、前
   記角膜形状データと他覚眼屈折力データとに基づいて手
   術眼を正視とするに等価な角膜表面屈折力を求め該角膜
   表面屈折力から術後に予定する角膜形状データを求める
   第１演算手段と、該第１演算手段による角膜形状データ
   と前記第１入力手段により入力された角膜形状データと
   に基づいて角膜切除量を算出する第２演算手段と、を備
   えることを特徴とする角膜切除量決定装置。
9. 【請求項９】 角膜表面を切除することにより屈折異常
   を矯正する屈折矯正手術のための角膜切除量決定装置に
   おいて、角膜形状測定による術前の角膜形状データと屈
   折力測定による術前の屈折力データを入力するデータ入
   力手段と、入力されたデータに基づいて角膜表面を収差
   の影響を取り除いた非球面形状とする切除量データを算
   出する切除量演算手段と、を備えることを特徴とする角
   膜切除量決定装置。
10. 【請求項１０】 角膜表面を切除することにより屈折異
    常を矯正する角膜手術装置において角膜形状測定による
    術前の角膜曲率分布データを入力する第１入力手段と、
    他覚的な眼屈折力測定から得られる他覚眼屈折力の分布
    データを入力する第２入力手段と、両入力手段により入
    力されたデータに基づいて角膜切除量データを算出する
    切除量演算手段と、該切除量データに基づいてレーザビ
    ームにより角膜切除を行う角膜切除手段と、を備えるこ
    とを特徴とする角膜手術装置。
11. 【請求項１１】 角膜表面を切除することにより屈折異
    常を矯正する角膜手術装置において、角膜形状測定によ
    る術前の角膜形状データと屈折力測定による術前の屈折
    力データを入力するデータ入力手段と、入力されたデー
    タに基づいて角膜表面を収差の影響を取り除いた非球面
    形状とする切除量データを算出する切除量演算手段と、
    該切除量データに基づいてレーザビームにより角膜切除
    を行う角膜切除手段と、を備えることを特徴とする角膜
    手術装置。