(57)【要約】【課題】より精度良く角膜上の所期する位置にレーザ照射できる角膜手術装置を提供する。【解決手段】治療用レーザ光を患者眼角膜に照射するためのレーザ照射光学系を備え、レーザ光を角膜の所期する位置に照射する角膜手術装置は、レーザ照射光学系によるレーザ照射位置を移動する移動手段と、患者眼の前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前眼部像における特徴点を検出する特徴点検出手段と、該検出された特徴点の位置情報と患者眼が所定の基準状態に置かれたときの前記特徴点の位置情報とに基づいて、患者眼のひき運動状態を検出するひき運動検出手段と、該ひき運動検出手段の検出結果に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、を備える。【選択図】      図６
2004215889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用レーザ光を患者眼角膜に照射するためのレーザ照射光学系を備え、レーザ光を角膜の所期する位置に照射する角膜手術装置において、前記レーザ照射光学系によるレーザ照射位置を移動する移動手段と、患者眼の前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前眼部像における特徴点を検出する特徴点検出手段と、該検出された特徴点の位置情報と患者眼が所定の基準状態に置かれたときの前記特徴点の位置情報とに基づいて、患者眼のひき運動状態を検出するひき運動検出手段と、該ひき運動検出手段の検出結果に基づいて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角膜手術装置。
【請求項２】
請求項１の角膜手術装置において、患者眼の瞳孔を含む前眼部像を撮像する撮像素子を持ち該撮像素子の信号を処理して患者眼に対するレーザ照射軸の位置合わせ状態を検出する位置合わせ検出手段を備え、前記制御手段は前記位置合わせ検出手段の検出結果に対して前記ひき運動検出手段の検出結果による角膜位置の偏位分を補正するように前記移動手段を制御することを特徴とする角膜手術装置。
【請求項３】
請求項１の角膜手術装置において、前記特徴点は患者眼に予め付された複数のマークであることを特徴とする角膜手術装置。
【請求項４】
請求項１の角膜手術装置において、前記特徴点は前眼部の虹彩模様又は角膜輪部であることを特徴とする角膜手術装置。
【請求項５】
請求項１の角膜手術装置において、患者眼の瞳孔を含む前眼部像を撮像する撮像素子を持ち該撮像素子の信号を処理して手術状態に置かれた患者眼の瞳孔位置を検知する瞳孔位置検知手段と、患者眼が所定の基準状態に置かれたときの瞳孔位置に対して手術中に検知された瞳孔位置の偏位情報を得る偏位検知手段とを備え、前記制御手段は、前記ひき運動検出手段の検出結果、前記瞳孔位置検知手段の検知結果及び前記偏位情報に基づいて前記移動手段を制御することを特徴とする角膜手術装置。
【請求項６】
請求項５の角膜手術装置において、さらに前記ひき運動検出手段により検出されたひき運動状態及び前記偏位情報がそれぞれ所定の許容範囲にあるか否かに基づいてレーザ照射の可否を判定する判定手段を備えることを特徴とする角膜手術装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームの照射により角膜をアブレーション（切除）する角膜手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
レーザビームの照射により角膜を切除し、角膜表面形状を変化させることにより眼の屈折異常を矯正する角膜手術装置が知られている。この主の装置の多くは、患者眼に固視灯を固視させ、患者眼の瞳孔中心を基準にレーザ照射位置を合わせるようにアライメントを行うが、固視の悪い患者は眼球が動いてしまうことがある。このため、患者眼の前眼部像を撮像した画像から瞳孔位置を検出する機構を設け、瞳孔中心位置ずれに追尾するようにレーザ照射位置を移動する構成とした角膜手術装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平９−１４９９１４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、瞳孔中心を基準にして常に追尾する方式では、患者眼にひき運動（上転、下転、内転、外転等の単眼での左右上下、斜め方向への眼球運動をいい、本明細書ではこれを眼転という）があった場合、瞳孔と角膜表面の高さの違いから、角膜上の照射位置がずれることになる。すなわち、図４に示すように、患者眼が水平状態にあるときに撮像方向（Ｚ方向）から検出される瞳孔中心ＥＰｃに対する角膜上の位置はＰであるが、眼転発生時に撮像方向から検出される瞳孔中心ＥＰｃに対する角膜上の位置は、ΔＬ分だけずれた位置Ｐ′となる。精度の良い角膜屈折矯正手術を行うためには、角膜上の一定位置を基準にレーザ照射することが望ましい。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、より精度良く角膜上の所期する位置にレーザ照射できる角膜手術装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【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。
【０００６】
（１）  治療用レーザ光を患者眼角膜に照射するためのレーザ照射光学系を備え、レーザ光を角膜の所期する位置に照射する角膜手術装置において、前記レーザ照射光学系によるレーザ照射位置を移動する移動手段と、患者眼の前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前眼部像における特徴点を検出する特徴点検出手段と、該検出された特徴点の位置情報と患者眼が所定の基準状態に置かれたときの前記特徴点の位置情報とに基づいて、患者眼のひき運動状態を検出するひき運動検出手段と、該ひき運動検出手段の検出結果に基づいて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。（２）  （１）の角膜手術装置において、患者眼の瞳孔を含む前眼部像を撮像する撮像素子を持ち該撮像素子の信号を処理して患者眼に対するレーザ照射軸の位置合わせ状態を検出する位置合わせ検出手段を備え、前記制御手段は前記位置合わせ検出手段の検出結果に対して前記ひき運動検出手段の検出結果による角膜位置の偏位分を補正するように前記移動手段を制御することを特徴とする。
（３）  （１）の角膜手術装置において、前記特徴点は患者眼に予め付された複数のマークであることを特徴とする。
（４）  （１）の角膜手術装置において、前記特徴点は前眼部の虹彩模様又は角膜輪部であることを特徴とする。
（５）  （１）の角膜手術装置において、患者眼の瞳孔を含む前眼部像を撮像する撮像素子を持ち該撮像素子の信号を処理して手術状態に置かれた患者眼の瞳孔位置を検知する瞳孔位置検知手段と、患者眼が所定の基準状態に置かれたときの瞳孔位置に対して手術中に検知された瞳孔位置の偏位情報を得る偏位検知手段とを備え、前記制御手段は、前記ひき運動検出手段の検出結果、前記瞳孔位置検知手段の検知結果及び前記偏位情報に基づいて前記移動手段を制御することを特徴とする。
（６）  （５）の角膜手術装置において、さらに前記ひき運動検出手段により検出されたひき運動状態及び前記偏位情報がそれぞれ所定の許容範囲にあるか否かに基づいてレーザ照射の可否を判定する判定手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
【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。図１は本発明に係る角膜手術装置システムの構成図である。１は角膜形状及び眼屈折力分布を測定する眼科測定装置、２００はレーザビームを患者眼に照射する角膜手術装置である。
【０００８】
眼科測定装置１は、固定基台２に固設された頭部支持部３と、固定基台２上を移動可能に設けられた移動台４と、この移動台４に上下移動可能に設けられた測定部５と、移動台４を移動操作するためのジョイスティック６、解析結果を表示するモニタ７とを備え、頭部支持部３に患者の顔を垂直に立てた状態で測定が行われる。測定部５には、患者眼の角膜に多数の円環状のプラチドリングを投影する投影光学系１０と、レンズ１１を介して角膜に投影されたプラチドリング像及び前眼部像を撮像するカメラ部１２と、ハーフミラー１３と、眼屈折力測定光学系１５、等の光学系が配置されている。カメラ部１２で撮像された画像及び眼屈折力測定光学系１５の測定情報は解析部１６に入力される。解析部１６は、角膜形状及び屈折力分布の測定データを得た後、その測定データに基づき切除量データを算出する機能を有する。また、カメラ部１２は、プラチドリングを投影していない状態の前眼部像の撮像手段として兼用され、その画像は解析部１６が持つメモリに記憶される。切除量データ及び前眼部像の画像データは、角膜手術装置２００のコンピュータ２０９に有線通信又は電子記録媒体を介して転送される。
【０００９】
図２は角膜手術装置２００の外観略図、図３はレーザ照射光学系及び制御系の構成を示す図である。手術装置本体２０１の内部に配置されたエキシマレーザ光源２１０からのレーザ光はミラー等の光学系を通り、アーム部２０２に導かれる。アーム部２０２は、図２におけるＸ方向、Ｙ方向に移動可能である。アーム先端部２０５はＺ方向に移動可能である。各方向の移動はモータやスライド機構等からなるＸ方向駆動部２５１，Ｙ方向駆動部２５２，Ｚ方向駆動部２５３により行われる。２０６はコントローラであり、ジョイスティックや各種スイッチが配置されている。２０９は必要な手術条件の各種データ入力やレーザ照射制御データの演算、表示、記憶等を行うコンピュータである。２７５は患者眼の観察画像を表示するカラーモニタである。２９０は患者用のベットであり、患者は横臥位の状態で手術を受ける。患者眼は、アーム先端部２０５に取り付けられた顕微鏡部２０３の顕微鏡下に置かれる。また、ベット２９０はベット回転機構２９１により水平方向に回転可能である。
【００１０】
図３において、レーザ光源２１０から水平方向に出射されたレーザビームは、ミラー２１１、２１２により反射され、平面ミラー２１３でさらに９０度方向に反射される。平面ミラー２１３はミラー駆動部２１４により図における矢印方向に移動可能であり、レーザビームをガウシアン分布方向に平行移動して対象物を均一に切除できる。この点は、特開平４−２４２６４４号に詳細に記載されているので、詳しくはこれを参照されたい。
【００１１】
２１５はイメージローテータであり、イメージローテータ駆動部２１６により中心光軸を中心にして回転駆動され、レーザビームを光軸周りに回転させる。２１７はミラーである。
【００１２】
２１８はアブレーション領域を円形に制限する可変円形アパーチャであり、アパーチャ駆動部２１９によりその開口径が変えられる。２２０はアブレーション領域をスリット状に制限する可変のスリットアパーチャであり、アパーチャ駆動部２２１により開口幅とスリット開口の方向が変えられる。２２２、２２３はビームの方向を変えるミラーである。２２４は円形アパーチャ２１８およびスリットアパーチャ２２０を患者眼の角膜Ｅｃ上に投影するための投影レンズである。
【００１３】
２２５は１９３ｎｍのエキシマレーザビームを反射して可視光及び赤外光を通過する特性を持つダイクロイックミラーであり、投影レンズ２２４を経たレーザビームはダイクロイックミラー２２５により９０°偏向されて角膜Ｅｃへと導光される。
【００１４】
ダイクロイックミラー２２５の下方には、スリット投影光学系２４０ａ，２４０ｂが、対物レンズ２２７の光軸を挟んで左右対称に配置されている。各スリット投影光学系２４０ａ，２４０ｂは、可視光を発する照明ランプ２４１ａ，２４１ｂ、コンデンサレンズ２４２ａ，２４２ｂ、十字スリットを持つスリット板２４３ａ，２４３ｂ、投影レンズ２４４ａ，２４４ｂから構成される。スリット板２４３ａ，２４３ｂは投影レンズ２４４ａ，２４４ｂに対して角膜Ｅｃと共役な位置関係にあり、その十字スリットの像は対物レンズ２２７の光軸上のピント位置に常に結像するようになっている。このスリット投影光学系は、Ｚ方向のアライメントに利用される。
【００１５】
ダイクロイックミラー２２５の上方には固視灯２２６、対物レンズ２２７、赤外光を反射し可視光を透過するダイクロイックミラー２３０、顕微鏡部２０３が配置される。術眼は赤外光源２４６により照明され、術者は顕微鏡部２０３により術眼を観察する。ダイクロイックミラー２３０の反射側の光路には、結像レンズ２３１、赤外透過フィルタ２３５、ＣＣＤカメラ２３３が順次配置されている。ＣＣＤカメラ２３３は赤外光源２４６に照明された前眼部を撮像する。カメラ２３３の出力は、画像処理部２７４に接続されている。ＳＬはレーザ照射の基準軸を示す。
【００１６】
また、ダイクロイックミラー２３０の上の位置で、かつ顕微鏡部２０３の双眼光路の間（対物レンズ２２７の光軸上）の位置には、ミラー２７０が配置されており、ミラー２７０の反射側光路には結像レンズ２７１、可視撮影用のＣＣＤカメラ２７３が配置されている。カメラ２７３は図示を略す可視光源に照明された前眼部像を撮像する。カメラ２７３の出力は画像処理部２７４に接続されている。
【００１７】
２５０はレーザ光源や各駆動部を制御する制御部である。制御部２５０には、コンピュータ２０９、画像処理部２７４、コントローラ２０６、駆動部２５１，２５２，２５３等が接続されている。また、２８０は安全シャッタであり、２８１はその駆動部２８１である。制御部２５０は異常時等に安全シャッタ２８０を光路に挿入し、レーザ照射を停止する。
【００１８】
このレーザ照射装置２００におけるアブレーションについて簡単に説明する。近視矯正用の球面成分を取り除くようにアブレーションする場合、円形アパーチャ２１８によりレーザビームを制限し、平面ミラー２１３を順次移動してレーザビームをガウシアン分布方向に移動する。そして、レーザビームが１面を移動し終わる（１スキャンする）ごとに、イメージローテータ２１５の回転によりレーザビームの移動方向を変更し、円形アパーチャ２１８により制限された領域をアブレーションする。これを円形アパーチャ２１８の開口領域の大きさを順次変えるごとに行うことにより、角膜の中央部を深く、周辺部を浅くした球面成分のアブレーションが行える。
【００１９】
次に、以上のような構成を持つ角膜手術装置システムにおいて、眼転による照射位置ずれ補正の動作を説明する。ここでは、瞳孔中心を基準にアライメント（追尾を含む）を行うものとする。また、眼転状態の検出には患者眼に予め付したマークを利用する場合を説明する。
【００２０】
まず、眼科測定装置１により、患者眼の角膜形状及び屈折力を測定する。測定に際しては、患者眼の両眼が水平状態となるように、患者の頭部を頭部支持部３により固定する。患者の顔は立位の状態とされる。患者眼には眼屈折力測定光学系１５が持つ固視灯を固視させる。患者眼と光学系とのアライメントを完了させて各測定をそれぞれ実行した後、解析部１６に指令して切除量データを得る。求められた切除量データは角膜手術装置２００側に転送する。
【００２１】
角膜手術装置２００による手術前には、患者眼の眼球に予めマークを付す。例えば、図５に示すように４つのマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を予め付しておく。マークＭ１〜Ｍ４は、好ましくはＸＹ座標系のＸ方向とＹ方向に角膜を挟んだ対称位置の強膜に付す。マークＭ１〜Ｍ４の色としては、観察が容易な色素のものが好ましく、代表的にはメチレンブルーが使用できるが、赤色の染料のものを使用しても良い。また、各マークＭ１〜Ｍ４は、眼転が生じたときにその長さの変化が分かるように、矩形形状が好ましいが、点状のマークを並べて付すことでも良い。マークは、スリットランプ等を観察しながら適当なマーキング部材を使用して付すことができるが、各マークの位置関係を一定にしたものを使用すると更に良い。
【００２２】
マークＭ１〜Ｍ４を付した後、前眼部像を眼科測定装置１により撮像する。マークＭ１〜Ｍ４を付した前眼部像も角膜の切除量を決定するための測定時と同じように、患者の顔を頭部支持部３により固定し、眼が水平状態となるようにして撮像すると良い。これにより、測定時と同じ状態でマークＭ１〜Ｍ４を含む前眼部像の画像がカメラ部１２により撮像され、解析部１６のメモリに記憶される。このときのマークＭ１〜Ｍ４を含む画像を眼転補正の基準状態とする。
【００２３】
マークを含む前眼部像の画像データをコンピュータ２０９に転送入力する。コンピュータ２０９は、その画像を処理して基準状態におけるマークＭ１〜Ｍ４の位置情報（マーク間距離や瞳孔中心に対する距離、各マークの長さ等）を求める。なお、この処理は眼科測定装置１側で行い、コンピュータ２０９にはその位置情報のみを入力しても良い。
【００２４】
患者をベッド２９０に寝かせた後、アーム先端部２０５を移動して患者眼を顕微鏡部２０３下に位置させる。患者眼には固視灯２２６を固視させる。術者は顕微鏡部２０３により患者眼を観察しながらアライメントする。患者眼の瞳孔位置が観察できるようになると、自動アライメント及び追尾が可能となる。カメラ２３３で撮像された前眼部像の画像は画像処理部２７４に入力され、画像処理部２７４により瞳孔中心位置が検出される（瞳孔中心位置の検出については、特開平９−１４９９１４号公報を参照されたい）。制御部２５０は瞳孔中心位置の検出結果を基に、駆動部２５１、２５２を制御しアーム部２０２をＸＹ方向に移動することにより、照射基準軸ＳＬを瞳孔中心位置に合わせる。なお、Ｚ方向のアライメントは、スリット投影光学系２４０ａ，２４０ｂにより角膜上に投影される２つの十字スリット投影象が、角膜頂点位置で重なるようにする（この詳細は、特開平６−４７００１号公報参照）。
【００２５】
また、マークが付された患者眼の前眼部像はＣＣＤカメラ２７３により撮像され、その画像信号は画像処理部２７４に入力される。画像処理部２７４は画像処理により前眼部像に含まれるマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の位置情報を検出し、この検出情報とコンピュータ２０９により得られている基準状態のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の位置情報とに基づいて、患者眼の眼転情報を求める。なお、眼科測定装置１側で撮像され前眼部画像とＣＣＤカメラ２７３で撮像されて処理される前眼部画像の撮像倍率が異なる場合には、その倍率を補正して両者の検出情報を一致させる。
【００２６】
眼の眼転状態を検出する方法を説明する。基準画像（図５参照）におけるマークＭ１とマークＭ２間の距離（各マークの内側エッジの距離）をＬＡ、マークＭ３とマークＭ４間の距離をＬＢ、マークＭ１のＸ方向の長さをＳＡ１、マークＭ２のＸ方向の長さをＳＡ２、マークＭ３のＹ方向の長さをＳＢ１、マークＭ４のＹ方向の長さをＳＢ２とする。
【００２７】
いま、図５の基準状態に対して、図６のように眼球がＸ（−）方向（図５の左方向）に角度ψだけ眼転したとする。基準状態にあるときにＺ方向から検出される瞳孔中心ＥＰｃに対する角膜上の位置はＰであるが、眼転発生時にＺ方向から検出される瞳孔中心ＥＰｃに対する角膜上の位置は、ΔＬ分だけ偏位した位置Ｐ′となる。ここで、Ｚ方向から検出されるマークＭ１とマークＭ２間の距離ＬＡは、角度ψの眼転発生によりＬＡ′に変化する。ＬＡ、ψ、ＬＡ′についは、
ｃｏｓψ＝ＬＡ′／ＬＡ    …（式１−１）
の関係式が成り立つので（図７参照）、これから眼転角度ψが求められる。虹彩面から角膜上の位置Ｐまでの高さをｈとすると、眼転によるＰ´からＰへの偏位量ΔＬは、
ΔＬ＝ｈ×ｓｉｎψ  …（式１−２）
として求められる。虹彩面から角膜上の位置Ｐまでの高さをｈは、平均的な値を使用するか、事前に計測して入力しておく。
【００２８】
また、眼球がＸ（−）方向に眼転すると、マークＭ１の長さＳＡ１及びマークＭ２の長さＳＡ２は、それぞれＳＡ１′及びＳＡ２′に変化する。眼転の傾斜方向は、ＳＡ１とＳＡ１′（又はＳ２ｘとＳ２ｘ′）を比較することにより判定できる。すなわち、（−）Ｘ方向に眼転したときは、ＳＡ１＞ＳＡ１′となり、逆に、（＋）Ｘ方向に眼転したときは、ＳＡ１＜ＳＡ１′となる。
【００２９】
Ｙ方向に眼球が眼転した場合は、基準状態にあるときのマークＭ３とマークＭ４間の距離ＬＢに対して、眼転発生時に変化する距離ＬＢ′により偏位量ΔＬが求められ、マークＭ３の長さＳＢ１又はマークＭ４の長さＳＢ２の変化から、眼転方向が（−）Ｙ方向又は（＋）Ｙ方向の何れであるかが判定できる。
【００３０】
また、眼転がＸＹ平面で、ある方向θ１となった場合は、上記のＸ方向とＹ方向の眼転の複合となる。これを以下説明する。いま、図８における軸Ｎ１を回転軸として、Ｎ１に直交する軸Ｎ２の方向に角度ψの眼転が生じたとする。軸Ｎ２はＸ方向に対して角度θ１にある軸とする。この眼転により、各マークの検出点Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ４は、それぞれＭａ１′，Ｍａ２′，Ｍａ３′，Ｍａ４′に移動する。
【００３１】
ここで、Ｍａ１が移動するＭａ１′を考え、図９に示すように、Ｍａ１の移動方向と軸Ｎ１の交点をＢとし、眼転の中心基準点をＯ（瞳孔中心位置が移動しない場合は、Ｚ方向から見た瞳孔中心ＥＰｃが基準点Ｏとなる）とする。△Ｏ・Ｍａ１・Ｂの線分Ｏ・Ｍａ１と線分Ｍａ１・Ｂのなす角度はθ１で表される。線分Ｏ・Ｍａ１の長さをｌ、線分Ｍａ１・Ｂの長さをｌａ、線分Ｂ・Ｏの長さをｌｂ、線分Ｍａ１′・Ｂの長さをｌａ′とすると、
ｌａ＝ｌｃｏｓθ１  …（式２−１）
ｌａ′＝ｌａｃｏｓψ＝ｌｃｏｓθ１ｃｏｓψ  …（式２−２）
ｌｂ＝ｌｓｉｎθ１  …（式２−３）
となる。また、△Ｏ・Ｍａ１′・Ｂの線分Ｏ・Ｍａ１′と線分Ｍａ１′・Ｂのなす角度をθ２、線分Ｏ・Ｍａ１′の長さをｌｘとすると、
ｌａ′＝ｌｘｃｏｓθ２  …（式２−４）
ｌｂ＝ｌｘｓｉｎθ２  …（式２−５）
となる。これらの式を整理すると、
ｌｘｃｏｓθ２＝ｌｃｏｓθ１ｃｏｓψ  …（式２−６）
ｌｘｓｉｎθ２＝ｌｓｉｎθ１  …（式２−７）
となる。
【００３２】
次に、Ｍａ４が移動するＭａ４′を考え、図１０に示すように、Ｍａ４の移動方向と軸Ｎ１の交点をＣとする。△Ｏ・Ｍａ４・Ｃの線分Ｏ・Ｍａ４と線分Ｏ・Ｃのなす角度はθ１で表される。線分Ｏ・Ｍａ４の長さをｌ、線分Ｍａ４・Ｃの長さをｌｃ、線分Ｃ・Ｏの長さをｌｄ、線分Ｍａ１′・Ｃの長さをｌｃ′とすると、
ｌｃ＝ｌｓｉｎθ１  …（式２−８）
ｌｃ′＝ｌｃｃｏｓψ＝ｌｓｉｎθ１ｃｏｓψ  …（式２−９）
ｌｄ＝ｌｃｏｓθ１  …（式２−１０）
となる。また、△Ｏ・Ｍａ４′・Ｃの線分Ｏ・Ｍａ４′と線分Ｍａ４′・Ｃのなす角度をθ３、線分Ｏ・Ｍａ４′の長さをｌｙとすると、
ｌｃ′＝ｌｙｃｏｓθ３  …（式２−１１）
ｌｄ＝ｌｙｓｉｎθ３  …（式２−１２）
となる。これらの式を整理すると、
ｌｙｃｏｓθ＝ｌｓｉｎθ１ｃｏｓψ  …（式２−１３）
ｌｙｓｉｎθ３＝ｌｃｏｓθ１  …（式２−１４）
となる。
【００３３】
そして、上記の式２−６、式２−７、式２−１３、式２−１４より、未知数θ１、θ２、θ３を消去した式にすると、
ｃｏｓ２ψ＝（ｌｘ２＋Ｌｙ２−ｌ２）／ｌ２  …（式２−１５）
となり、眼転角度ψが求められる。ψが分かれば、式２−６、式２−７、式２−１３、式２−１４を変形することにより、眼転方向θ１が、
ｃｏｓ２θ１＝（ｌｘ２−ｌ２）／（ｌ２ｃｏｓ２ψ−ｌ２）  …（式２−１５）
により求められる。
【００３４】
また、眼転方向θ１、眼転角度ψが以下のようにしても求めることができる。図８において、各マークの検出点Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ４が、点Ｏを中心とした円Ｃｒ上にあるとする。眼転により各マークの検出点Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ４が、それぞれＭａ１′，Ｍａ２′，Ｍａ３′，Ｍａ４′に移動したとき、このＭａ１′，Ｍａ２′，Ｍａ３′，Ｍａ４′を通る楕円Ｅｌを算出する。この楕円Ｅｌの短軸方向を求めることにより、眼転方向θ１が求められる。なお、検出点は４個でなくても、少なくとも３個の検出点があれば円Ｃｒと楕円Ｅｌが求められる。そして、眼転角度ψは、円Ｃｒの直径Ｌ（半径ｌ）から変化する楕円Ｅｌの短軸径Ｌ′（点Ｏからの距離ｌ′）とから、式１−１を使用して求められる。眼転角度ψが分かれば、角膜上の位置ＰとＰ´の偏位量ΔＬが式１−２により求められる。また、眼転方向θ１がＸ方向の（＋）又は（−）、Ｙ方向の（＋）又は（−）の何れにあるかは、各マークの長さの変化により分かる。上記では極座標系で考えたが、直交座標系に変換して算出しても良い。
【００３５】
アライメントや眼球追尾においては、上記のような眼転情報の検出結果を基に、制御装置２５０はカメラ２３３の画像から検出される瞳孔中心位置に対して、さらに眼転方向に上記の偏位量ΔＬを補正するように照射基準軸ＳＬをＸＹ移動する。これにより、基準状態における角膜上の位置Ｐにレーザ照射位置が合わせられる。
【００３６】
患者眼に対するレーザ照射の位置合わせは、必ずしも直接検知される瞳孔中心位置を基準しなくても良い。マークを付す場合にはそのマークの中心位置を基準にすることができる。あるいは、前眼部画像から角膜輪部の位置を検出し、その中心を位置合わせの基準とすることもできる。
【００３７】
上記では、眼転状態の検出にマークを利用したが、これは前眼部に含まれる他の特徴点を利用する方法でも良い。例えば、眼科測定装置１による基準状態における画像と手術時の前眼部画像とから、図１１に示すように、それぞれ虹彩模様の特徴点Ｍｂ１〜Ｍｂ４の位置情報を画像処理して検出する。瞳孔の縮瞳や散瞳の影響を少なくする為、虹彩模様の特徴点は角膜輪部側が良い。眼転情報の検出は、マークの検出転の代わりに、虹彩模様の特徴点Ｍｂ１〜Ｍｂ４を用いて処理すれば良い。また、角膜輪部Ｋｍも特徴点として使用可能である。角膜輪部のエッジ位置を画像処理により検出し、図８と同じく、患者眼が基準状態にあるときに求めた円Ｃｒと手術中に求められる楕円Ｅｌにより、眼転情報が得られる。
【００３８】
マークを利用しない場合、眼転方向がＸＹの（＋）又は（−）の何れの方向であるかは、虹彩模様の長さ等の変化を利用すれば良い。あるいは、他の検出情報を利用することもできる。本実施形態の装置では、Ｚ方向のフォーカス検知用のスリット投影光学系２４０ａ，２４０ｂにより虹彩に投影される２つのスリット象の変化を利用することができる。図１２（ａ）は、虹彩面が水平状態にあるときの虹彩に投影される２つのスリット象ＳｌａとＳｌｂを示す。虹彩面が水平状態にあるときは、２つのスリット象ＳｌａとＳｌｂは、平行でかつ基準点Ｏに対して等間隔の位置関係にある。図１２（ｂ）は、虹彩面がＹ（＋）方向に傾斜した状態を示し、スリット象ＳｌａとＳｌｂはＹ（＋）方向で開いた位置関係となる。図１２（ｃ）は、虹彩面がＸ（−）方向に傾斜した状態を示し、基準点Ｏに対するスリット象ＳｌａとＳｌｂの間隔は、スリット象Ｓｌａ側の方が離れた位置関係となる。これらスリット象のＳｌａとＳｌｂの位置関係の変化により、何れの方向に傾斜しているかが判定できる。
【００３９】
以上の説明では、瞳孔中心位置が基準状態に対して手術中も偏位しないものとしたが、患者の中には緊張のあまり、縮瞳や散瞳により瞳孔径が変化し、瞳孔中心位置が偏位する場合がある。このような場合には、その偏位分を補正するように、レーザ照射位置を移動することが好ましい。
【００４０】
瞳孔径の変化による瞳孔位置の偏位の検知について説明する。図１３は、瞳孔位置の偏位を検知するために、患者眼にプルキンエ象を形成するための指標投影光学系を設けた光学系の構成図であり、図３に対して同一の構成要素部分は一部図示を略している。指標投影光学系２８５は、ミラー２２３の背後に配置された赤外光源２８６、レンズ２８７を備える。ミラー２２３はエキシマレーザを反射し、赤外光を透過するダイクロイックミラーとする。また、ダイクロイックミラー２２５は、一部赤外光を反射する特性とする。赤外光源２８６を出射した光束は、レンズ２８７、レンズ２２４により平行光束とされ、ミラー２２５を反射して照射基準軸ＬＳの方向から患者眼角膜に向かう。患者眼角膜には輝点（プルキンエ象）が形成され、これがカメラ２３３により撮像される。カメラ２３３により撮像された前眼部画像から、図１４（ａ）に示すように、輝点Ｐｒと瞳孔中心ＥＰｃとの位置関係が検出される。
【００４１】
なお、眼科測定装置１においても、同様な角膜反射輝点を形成するための光束を撮像光軸方向から投影する構成とし、手術前の患者眼の前眼部像を撮像して輝点Ｐｒと瞳孔中心ＥＰｃとの位置関係を得ておく。この位置関係を基準状態とする。
【００４２】
ここで、基準状態のときは輝点Ｐｒと瞳孔中心位置ＥＰｃが一致しているものとすると、手術時に検出される瞳孔中心位置ＥＰｃの輝点Ｐｒに対する位置ずれは、眼転によるものと、瞳孔中心自体のずれによるものがある。眼転による位置ずれは、図１４（ａ）から、
ΔＸ＝Ｒｓｉｎψ−ΔＬ
として求められる。ψ、ΔＬは前述の眼転検出から求められる値である。Ｒは角膜曲率であり、患者眼の計測結果から得られる。
【００４３】
手術時に検出された瞳孔中心位置ＥＰｃの輝点Ｐｒに対する位置ずれをΔｘとしたとき、ΔＸとΔｘとを比較し、両者がほぼ同じであるなら、眼転のみによる位置ずれと判断できる。ΔＸとΔｘとが異なる場合、その差分を基準状態に対する瞳孔中心位置の偏位と見なすことができる。図１４（ｂ）は、眼転が生じておらず（ΔＸ＝０）、瞳孔径が変化したことにより、瞳孔中心位置ＥＰｃが偏位した場合を示している。
【００４４】
したがって、ΔＸとΔｘの差分だけ補正するようにレーザ照射位置を移動すれば、瞳孔中心の偏位がある場合も精度良くレーザ照射ができる。なお、瞳孔中心位置のずれが大きくなると、レーザ照射位置の位置合わせの誤差も大きくなるので、瞳孔中心の偏位が所定の許容範囲にあるか否かによりレーザ照射の可否を判定し、その偏位が大きいときは、レーザ照射を中断することが好ましい。レーザ照射の停止時には、制御部２５０により安全シャッタ２８０が光路に挿入される。
【００４５】
また、眼転は患者が緊張するあまりに固視ずれによって生じていると判断できるので、眼転についても所定の許容範囲にあるか否かにより、レーザ照射の可否を判定し、その偏位が大きいときは、レーザ照射を中断することが好ましい。
【００４６】
以上説明した実施形態は種々の変容が可能である。例えば、レーザ照射光学系は、０．１〜１．０ｍｍ程の小スポットに形成されたレーザビームを、ＸＹの２次元方向にスキャニングするスキャニングミラー（２つのガルバノミラーで構成できる）を用いた構成でも良い。追尾におけるレーザ照射位置の移動は、スキャニングミラーを駆動制御してレーザ光軸を移動することにより行うことができる。また、大ビームと開口径可変アパーチャを用いた照射光学系の場合、投影レンズの軸を偏心移動させる機構を設けることにより、レーザ照射位置を移動できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、眼球にひき運動（眼転）が生じた場合、さらには瞳孔位置ずれがある場合にも、より精度良く角膜上の所期する位置にレーザ照射が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る角膜手術装置システムの構成図である。
【図２】角膜手術装置の外観略図である。
【図３】レーザ照射光学系及び制御系の構成を示す図である。
【図４】眼転（ひき運動）が生じたときの角膜上の所定位置の偏位を示す図である。
【図５】患者眼の眼球に予め付されたマークの検出画像を示す図である。
【図６】マークによる眼転状態の検出を説明する図である。
【図７】眼転状態の検出を説明する図である。
【図８】眼転状態の検出を説明する図である。
【図９】眼転状態の検出を説明する図である。
【図１０】眼転状態の検出を説明する図である。
【図１１】虹彩模様を特徴点とする場合の例を示す図である。
【図１２】２つのスリット象を利用した眼転方向の検出方法を説明する図である。
【図１３】患者眼にプルキンエ象を形成するための指標投影光学系を設けた光学系の構成図である。
【図１４】指標投影光学系により形成される輝点に対する瞳孔中心の位置ずれを説明する図である。
【符号の説明】
１  眼科測定装置
２００  角膜手術装置
２０２  アーム部
２０９  コンピュータ
２１０  レーザ光源
２５１  Ｘ方向駆動部
２５２  Ｙ方向駆動部
２３３  ＣＣＤカメラ
２５０  制御部
２７３  ＣＣＤカメラ
２７４  画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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