JP2002125996A - 角膜手術装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 角膜表面の部分的な切除を正確に行う。
【解決手段】 レ−ザビームを患者眼の角膜へ照射して
角膜表面を切除する角膜手術装置において、レーザ光源
からのレ−ザビームを角膜へ導光して照射するための照
射光学系と、照射光軸に垂直なビーム断面領域を１また
は複数の小領域に制限する開口部と該開口部を通過する
際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を所期す
る強度分布に補正する光学部材とを持つ分割手段と、該
分割手段を前記照射光軸に対して移動する移動手段と、
角膜の切除デ−タを入力するデ−タ入力手段と、入力さ
れた切除デ−タに基づいて前記移動手段を制御する制御
手段と、を有する。
角膜表面を切除する角膜手術装置において、レーザ光源
からのレ−ザビームを角膜へ導光して照射するための照
射光学系と、照射光軸に垂直なビーム断面領域を１また
は複数の小領域に制限する開口部と該開口部を通過する
際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を所期す
る強度分布に補正する光学部材とを持つ分割手段と、該
分割手段を前記照射光軸に対して移動する移動手段と、
角膜の切除デ−タを入力するデ−タ入力手段と、入力さ
れた切除デ−タに基づいて前記移動手段を制御する制御
手段と、を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角膜表面を切除す
ることによって眼の屈折矯正や角膜表面の病変部の除去
を行うための角膜手術装置に関する。
ることによって眼の屈折矯正や角膜表面の病変部の除去
を行うための角膜手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームで角膜表面（角膜実質等）
を切除（アブレーション）することによって眼の屈折異
常を矯正するＰＲＫ(Photorefractive Keratectomy)や
角膜表面の病変部を除去するＰＴＫ(Phototherapeutic
Keratectomy)において、所期する角膜領域を切除する方
法としては、照射光軸に垂直なビーム断面が大円形（大
スポット）のレ−ザビームを一括照射する方法（one sh
ot方式）、ビーム断面が矩形のレ−ザビームを少なくと
も１方向に走査して照射する方法（slit scan方式）、
ビーム断面が小円形（小スポット）のレーザビームを二
次元的に走査して照射する方法（spot scan方式）等が
ある。
を切除（アブレーション）することによって眼の屈折異
常を矯正するＰＲＫ(Photorefractive Keratectomy)や
角膜表面の病変部を除去するＰＴＫ(Phototherapeutic
Keratectomy)において、所期する角膜領域を切除する方
法としては、照射光軸に垂直なビーム断面が大円形（大
スポット）のレ−ザビームを一括照射する方法（one sh
ot方式）、ビーム断面が矩形のレ−ザビームを少なくと
も１方向に走査して照射する方法（slit scan方式）、
ビーム断面が小円形（小スポット）のレーザビームを二
次元的に走査して照射する方法（spot scan方式）等が
ある。
【０００３】また、不正乱視等の非対称形状の角膜を球
面やトーリック面などの対称形状に矯正する場合には、
one shot方式やslit scan方式では、特開平９−２６６
９２５号等にあるように、円形や矩形の小アパーチャ等
によってビーム断面が円形や矩形の小領域に制限された
レーザビームを照射して角膜の非対称成分を切除する方
法が提案されている。
面やトーリック面などの対称形状に矯正する場合には、
one shot方式やslit scan方式では、特開平９−２６６
９２５号等にあるように、円形や矩形の小アパーチャ等
によってビーム断面が円形や矩形の小領域に制限された
レーザビームを照射して角膜の非対称成分を切除する方
法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た方法では、レーザビームが小アパーチャ等を通過する
際に回折が起こるため、レーザビームの強度分布（エネ
ルギ分布）が中心部分に対して周辺部分が大きい略凹状
となってしまう。そして、このような強度分布を持つレ
ーザビームの照射を重ね合わせていくと、正確な切除結
果を得ることができない惧れがある。
た方法では、レーザビームが小アパーチャ等を通過する
際に回折が起こるため、レーザビームの強度分布（エネ
ルギ分布）が中心部分に対して周辺部分が大きい略凹状
となってしまう。そして、このような強度分布を持つレ
ーザビームの照射を重ね合わせていくと、正確な切除結
果を得ることができない惧れがある。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
角膜表面の部分的な切除を正確に行うことができる角膜
手術装置を提供することを技術課題とする。
角膜表面の部分的な切除を正確に行うことができる角膜
手術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】本発明は、上記課題を解
決するために、次のような構成を有することを特徴とす
る。
決するために、次のような構成を有することを特徴とす
る。
【０００７】（１） レ−ザビームを患者眼の角膜へ照
射して角膜表面を切除する角膜手術装置において、レー
ザ光源からのレ−ザビームを角膜へ導光して照射するた
めの照射光学系と、照射光軸に垂直なビーム断面領域を
１または複数の小領域に制限する開口部と該開口部を通
過する際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を
所期する強度分布に補正する光学部材とを持つ分割手段
と、該分割手段を前記照射光軸に対して移動する移動手
段と、角膜の切除デ−タを入力するデ−タ入力手段と、
入力された切除デ−タに基づいて前記移動手段を制御す
る制御手段と、を有することを特徴とする。
射して角膜表面を切除する角膜手術装置において、レー
ザ光源からのレ−ザビームを角膜へ導光して照射するた
めの照射光学系と、照射光軸に垂直なビーム断面領域を
１または複数の小領域に制限する開口部と該開口部を通
過する際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を
所期する強度分布に補正する光学部材とを持つ分割手段
と、該分割手段を前記照射光軸に対して移動する移動手
段と、角膜の切除デ−タを入力するデ−タ入力手段と、
入力された切除デ−タに基づいて前記移動手段を制御す
る制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】（２） （１）の角膜手術装置において、
前記分割手段は開口部である複数の円形小アパーチャを
持つアパーチャ板と該複数の円形小アパーチャを選択的
に開閉するための複数のシャッタ板を持つシャッタ装置
とを備え、前記制御手段は該シャッタ装置を制御して前
記複数のシャッタ板を選択的に開閉させることを特徴と
する。
前記分割手段は開口部である複数の円形小アパーチャを
持つアパーチャ板と該複数の円形小アパーチャを選択的
に開閉するための複数のシャッタ板を持つシャッタ装置
とを備え、前記制御手段は該シャッタ装置を制御して前
記複数のシャッタ板を選択的に開閉させることを特徴と
する。
【０００９】（３） （２）の角膜手術装置において、
前記光学部材は前記複数の円形小アパーチャの角膜側に
それぞれ設けられていることを特徴する。
前記光学部材は前記複数の円形小アパーチャの角膜側に
それぞれ設けられていることを特徴する。
【００１０】（４） （１）の角膜手術装置において、
前記光学部材はレーザビームの略凹状の強度分布を略凸
状の強度分布に補正することを特徴とする。
前記光学部材はレーザビームの略凹状の強度分布を略凸
状の強度分布に補正することを特徴とする。
【００１１】（５） （３）または（４）の角膜手術装
置において、前記光学部材はレーザ光源側に平面を持ち
角膜側に非球面を持つことを特徴とする。
置において、前記光学部材はレーザ光源側に平面を持ち
角膜側に非球面を持つことを特徴とする。
【００１２】（６） （１）の角膜手術装置は、さら
に、前記照射光軸に垂直なビーム断面形状が矩形で且つ
断面の長手方向または長手方向に垂直な方向の強度分布
がガウシアン分布であるレ−ザビームを前記照射光軸に
対してガウシアン分布方向に移動させるビ−ム移動手段
を有することを特徴とする。
に、前記照射光軸に垂直なビーム断面形状が矩形で且つ
断面の長手方向または長手方向に垂直な方向の強度分布
がガウシアン分布であるレ−ザビームを前記照射光軸に
対してガウシアン分布方向に移動させるビ−ム移動手段
を有することを特徴とする。
【００１３】（７） （１）の角膜手術装置において、
前記データ入力手段は角膜の対称成分の切除データと角
膜の非対称成分の切除データとを分けて入力することを
特徴とする。
前記データ入力手段は角膜の対称成分の切除データと角
膜の非対称成分の切除データとを分けて入力することを
特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本形態の角膜手術装置の光
学系及び制御系の概略構成図である。
に基づいて説明する。図１は本形態の角膜手術装置の光
学系及び制御系の概略構成図である。
【００１５】１はレーザ光源であり、本形態では１９３
ｎｍの波長を持つパルス波のエキシマレーザビームを出
射する光源を使用している。エキシマレーザビームの代
表的な形状は、図２に示すように、照射光軸Ｌに対して
垂直な断面の形状が細長い矩形となっている。また、レ
ーザビームの強度分布（エネルギ分布）は、断面の長手
方向（Ｘ軸方向）がほぼ均一な分布Ｆ（Ｗ）で、それに
垂直な方向（Ｙ軸方向）はガウシアン分布Ｆ（Ｈ）とな
っている。なお、光源１から出射されたレーザビーム
は、必要があれば、エキスパンダレンズ等のビーム整形
手段によって所期する矩形状に整えられる。
ｎｍの波長を持つパルス波のエキシマレーザビームを出
射する光源を使用している。エキシマレーザビームの代
表的な形状は、図２に示すように、照射光軸Ｌに対して
垂直な断面の形状が細長い矩形となっている。また、レ
ーザビームの強度分布（エネルギ分布）は、断面の長手
方向（Ｘ軸方向）がほぼ均一な分布Ｆ（Ｗ）で、それに
垂直な方向（Ｙ軸方向）はガウシアン分布Ｆ（Ｈ）とな
っている。なお、光源１から出射されたレーザビーム
は、必要があれば、エキスパンダレンズ等のビーム整形
手段によって所期する矩形状に整えられる。
【００１６】光源１から出射されたレーザビームは、平
面ミラー２によって反射されて偏向され、さらに平面ミ
ラー３によって反射されて偏向される。ミラー３はミラ
ー移動装置４によって光軸Ｌ上を矢印Ａ方向に移動さ
れ、レーザビームをガウシアン分布方向に平行移動させ
る（詳しくは特開平４−２４２６４４号を参照された
い）。
面ミラー２によって反射されて偏向され、さらに平面ミ
ラー３によって反射されて偏向される。ミラー３はミラ
ー移動装置４によって光軸Ｌ上を矢印Ａ方向に移動さ
れ、レーザビームをガウシアン分布方向に平行移動させ
る（詳しくは特開平４−２４２６４４号を参照された
い）。
【００１７】イメージローテータ５は、イメージローテ
ータ駆動装置６によって光軸Ｌを中心にして回転駆動さ
れ、ミラー３によって反射されたレーザビームを光軸Ｌ
回りに回転させる（詳しくは特開平６−１１４０８３号
を参照されたい）。
ータ駆動装置６によって光軸Ｌを中心にして回転駆動さ
れ、ミラー３によって反射されたレーザビームを光軸Ｌ
回りに回転させる（詳しくは特開平６−１１４０８３号
を参照されたい）。
【００１８】円形アパーチャ板７は、角膜の切除領域を
限定するために、円形アパーチャ板駆動装置８によって
円形の開口領域（開口径）が変化される。また、スリッ
トアパーチャ板９も、角膜の切除領域を限定するため
に、スリットアパーチャ板駆動装置１０によって矩形の
スリット開口領域（開口幅）が変化され、スリット開口
の方向も光軸Ｌ回りに回転されて変化される。円形アパ
ーチャ板７やスリットアパーチャ板９は、投影レンズ１
５によって患者眼Ｅの角膜Ｅｃ上に投影され、制限した
領域が角膜Ｅｃ上に結像して切除領域を限定する。
限定するために、円形アパーチャ板駆動装置８によって
円形の開口領域（開口径）が変化される。また、スリッ
トアパーチャ板９も、角膜の切除領域を限定するため
に、スリットアパーチャ板駆動装置１０によって矩形の
スリット開口領域（開口幅）が変化され、スリット開口
の方向も光軸Ｌ回りに回転されて変化される。円形アパ
ーチャ板７やスリットアパーチャ板９は、投影レンズ１
５によって患者眼Ｅの角膜Ｅｃ上に投影され、制限した
領域が角膜Ｅｃ上に結像して切除領域を限定する。
【００１９】分割アパーチャ板１１は、シャッタ装置１
３との組合せにより、レーザビームの長手方向（Ｘ軸方
向）を選択的に分割する。分割アパーチャ板１１を光源
１側から見ると、図３（ａ）に示すように、略同じ大き
さ及び形状の円形小アパーチャ１１０が複数（本形態で
は６個）並んでいる。これら小アパーチャ１１０をシャ
ッタ装置１３の各シャッタ板１３０によって選択的に開
閉することにより、細長い矩形のレーザビームの長手方
向を選択的に分割して照射することができる。
３との組合せにより、レーザビームの長手方向（Ｘ軸方
向）を選択的に分割する。分割アパーチャ板１１を光源
１側から見ると、図３（ａ）に示すように、略同じ大き
さ及び形状の円形小アパーチャ１１０が複数（本形態で
は６個）並んでいる。これら小アパーチャ１１０をシャ
ッタ装置１３の各シャッタ板１３０によって選択的に開
閉することにより、細長い矩形のレーザビームの長手方
向を選択的に分割して照射することができる。
【００２０】各小アパーチャ１１０の角膜Ｅｃ側には、
図３（ｂ）に示すように、小アパーチャ１１０を通過す
る際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を補正
するためのウインドウ部材１１１が取り付けられてい
る。ウインドウ部材１１１は、小アパーチャ１１０側
（レーザ光源１側）が平面で角膜Ｅｃ側が非球面の透明
な光学部材であり（図４参照）、本形態では材質に合成
溶融石英が使用されている。なお、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＳ方向から見た断面図である。
図３（ｂ）に示すように、小アパーチャ１１０を通過す
る際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を補正
するためのウインドウ部材１１１が取り付けられてい
る。ウインドウ部材１１１は、小アパーチャ１１０側
（レーザ光源１側）が平面で角膜Ｅｃ側が非球面の透明
な光学部材であり（図４参照）、本形態では材質に合成
溶融石英が使用されている。なお、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＳ方向から見た断面図である。
【００２１】図５は、ウインドウ部材１１１が無い場合
と有る場合でのレーザビームの強度分布の違いを説明す
る図である。ウインドウ部材１１１が無い場合は、小ア
パーチャ１１０を通過する際の回折により、中心部分に
対して周辺部分の強度が大きくなり、強度分布が略凹状
になる。一方、ウインドウ部材１１１が有る場合は、回
折による強度分布を補正することにより、中心部分に対
して周辺部分の強度を小さくし、強度分布を略凸状にす
ることができる（強度分布が略均一になるように角膜側
の非球面を調整してもよい）。
と有る場合でのレーザビームの強度分布の違いを説明す
る図である。ウインドウ部材１１１が無い場合は、小ア
パーチャ１１０を通過する際の回折により、中心部分に
対して周辺部分の強度が大きくなり、強度分布が略凹状
になる。一方、ウインドウ部材１１１が有る場合は、回
折による強度分布を補正することにより、中心部分に対
して周辺部分の強度を小さくし、強度分布を略凸状にす
ることができる（強度分布が略均一になるように角膜側
の非球面を調整してもよい）。
【００２２】なお、分割アパーチャ板１１は分割アパー
チャ板移動装置１２により、シャッタ装置１３はシャッ
タ駆動・移動装置１４により、それぞれレーザビームの
長手方向（Ｘ軸方向）及びそれに垂直な方向（Ｙ軸方
向）に移動可能となっている。また、シャッタ駆動・移
動装置１４は、シャッタ装置１３の各シャッタ板１３０
の開閉のための駆動制御も行う。なお、シャッタ板１３
０の開閉は、図のような回転による開閉の他、スライド
させて行うようにしてもよい。
チャ板移動装置１２により、シャッタ装置１３はシャッ
タ駆動・移動装置１４により、それぞれレーザビームの
長手方向（Ｘ軸方向）及びそれに垂直な方向（Ｙ軸方
向）に移動可能となっている。また、シャッタ駆動・移
動装置１４は、シャッタ装置１３の各シャッタ板１３０
の開閉のための駆動制御も行う。なお、シャッタ板１３
０の開閉は、図のような回転による開閉の他、スライド
させて行うようにしてもよい。
【００２３】１６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透過する特性を持つダイ
クロイックミラーである。レンズ１５を経たレーザビー
ムは、ダイクロイックミラー１６によって反射されて偏
向され、角膜Ｅｃへ導光される。１７は双眼の顕微鏡を
持つ観察光学系であり、ダイクロイックミラー１６の上
方に位置する（観察光学系１７については、本発明と関
係がないので説明は省略する）。１８ａは赤外光を反射
して可視光を透過する特性を持つダイクロイックミラ
ー、１８ｂは平面ミラー、１９は患者眼Ｅの位置を検出
する眼位置検出光学系である（眼位置検出光学系１９に
ついては、詳しくは特開平９−１４９９１４号等を参照
されたい）。
を反射して可視光及び赤外光を透過する特性を持つダイ
クロイックミラーである。レンズ１５を経たレーザビー
ムは、ダイクロイックミラー１６によって反射されて偏
向され、角膜Ｅｃへ導光される。１７は双眼の顕微鏡を
持つ観察光学系であり、ダイクロイックミラー１６の上
方に位置する（観察光学系１７については、本発明と関
係がないので説明は省略する）。１８ａは赤外光を反射
して可視光を透過する特性を持つダイクロイックミラ
ー、１８ｂは平面ミラー、１９は患者眼Ｅの位置を検出
する眼位置検出光学系である（眼位置検出光学系１９に
ついては、詳しくは特開平９−１４９９１４号等を参照
されたい）。
【００２４】２０は装置全体を制御する制御装置であ
り、光源１、移動装置４、駆動装置６、駆動装置８、駆
動装置１０、移動装置１２、駆動・移動装置１４等を制
御する。２１は角膜の切除データ等を入力するためのデ
ータ入力装置である。
り、光源１、移動装置４、駆動装置６、駆動装置８、駆
動装置１０、移動装置１２、駆動・移動装置１４等を制
御する。２１は角膜の切除データ等を入力するためのデ
ータ入力装置である。
【００２５】次に、以上のような構成を持つ装置におけ
る屈折矯正手術の際の動作について説明する。
る屈折矯正手術の際の動作について説明する。
【００２６】まず、屈折矯正手術用の切除データ（切除
量データ）の算出方法について、図６及び図７に基づ
き、近視矯正の場合を例にとって説明する。切除データ
は、角膜形状測定による角膜曲率半径と等価正視角膜屈
折力を変換した角膜曲率半径とから算出される（これら
の求め方については、詳しくは特開平１１−３４２１５
２号を参照されたい）。
量データ）の算出方法について、図６及び図７に基づ
き、近視矯正の場合を例にとって説明する。切除データ
は、角膜形状測定による角膜曲率半径と等価正視角膜屈
折力を変換した角膜曲率半径とから算出される（これら
の求め方については、詳しくは特開平１１−３４２１５
２号を参照されたい）。
【００２７】角膜形状測定による角膜曲率半径からは、
術前の角膜形状データが三次元形状として求められる。
また、等価正視角膜屈折力を変換して得られる角膜曲率
半径からは矯正目標の（術後の）角膜形状データが求め
られる。そこで、この両者の差から全体の切除データを
算出する。すなわち、図６（ａ）に示すように、切除領
域を示すオプチカルゾーン７０の範囲における差の最大
量Δｈ１分だけ、術前の角膜形状データ７５に対して矯
正目標の角膜形状データ７１を下方へシフトする（角膜
形状データ７１'）。この移動後の高さ分布データが全
体の切除データ７２となり、図６（ｂ）に示すように高
さ分布の三次元形状データ７２'として得ることができ
る。なお、このときの切除データはスムージング処理を
施しておくことが好ましい。
術前の角膜形状データが三次元形状として求められる。
また、等価正視角膜屈折力を変換して得られる角膜曲率
半径からは矯正目標の（術後の）角膜形状データが求め
られる。そこで、この両者の差から全体の切除データを
算出する。すなわち、図６（ａ）に示すように、切除領
域を示すオプチカルゾーン７０の範囲における差の最大
量Δｈ１分だけ、術前の角膜形状データ７５に対して矯
正目標の角膜形状データ７１を下方へシフトする（角膜
形状データ７１'）。この移動後の高さ分布データが全
体の切除データ７２となり、図６（ｂ）に示すように高
さ分布の三次元形状データ７２'として得ることができ
る。なお、このときの切除データはスムージング処理を
施しておくことが好ましい。
【００２８】なお、本形態のように等価正視角膜屈折力
を使用しない場合は、角膜形状測定から求まる術前の角
膜形状データから矯正屈折力（自覚測定等から得られる
屈折力値に基づいて決定される）データから求まる術後
に予定する角膜形状データを除くことにより、切除デー
タを求めることができる。
を使用しない場合は、角膜形状測定から求まる術前の角
膜形状データから矯正屈折力（自覚測定等から得られる
屈折力値に基づいて決定される）データから求まる術後
に予定する角膜形状データを除くことにより、切除デー
タを求めることができる。
【００２９】全体の切除データ７２が得られたら、球面
成分の切除データを算出する。例えば、全体の切除デー
タ７２の三次元形状データ７２'に対し、その外側に接
する球面形状７６の最小曲率半径Ｒ１を求める（図６
（ｂ）参照）。この最小曲率半径Ｒ１を持つ球面形状７
６が三次元形状データ７２'内に収まるように、Δｈ２
分だけ下方へ移動する（球面形状７６'）。この移動後
の高さ分布データが球面切除データ７７として決定され
る。図７（ａ）は全体の切除データ７２（三次元形状デ
ータ７２'）から球面切除データ７７を差し引いた残余
切除データ７３を示したものである。次に、これから柱
面成分の切除データを算出する。
成分の切除データを算出する。例えば、全体の切除デー
タ７２の三次元形状データ７２'に対し、その外側に接
する球面形状７６の最小曲率半径Ｒ１を求める（図６
（ｂ）参照）。この最小曲率半径Ｒ１を持つ球面形状７
６が三次元形状データ７２'内に収まるように、Δｈ２
分だけ下方へ移動する（球面形状７６'）。この移動後
の高さ分布データが球面切除データ７７として決定され
る。図７（ａ）は全体の切除データ７２（三次元形状デ
ータ７２'）から球面切除データ７７を差し引いた残余
切除データ７３を示したものである。次に、これから柱
面成分の切除データを算出する。
【００３０】柱面成分の切除データの算出に当たり、そ
の軸角度方向Ａを決定する。これは、全体の切除データ
７２の形状から各座標位置での角膜曲率半径の分布デー
タを作成し、これから一番フラットな曲率の方向を求め
ることにより決定できる。図７（ａ）では軸角度方向Ａ
を０°方向として描いている。
の軸角度方向Ａを決定する。これは、全体の切除データ
７２の形状から各座標位置での角膜曲率半径の分布デー
タを作成し、これから一番フラットな曲率の方向を求め
ることにより決定できる。図７（ａ）では軸角度方向Ａ
を０°方向として描いている。
【００３１】次に、図７（ａ）に示す残余切除データ７
３の形状に対し、軸角度方向Ａを基準にして内側に接す
る円柱形状７８の最大曲率半径Ｒ２を求める。この最大
曲率半径Ｒ２を持つ円柱形状７８の高さ分布データが柱
面切除データ７９として決定される。図７（ｂ）は、先
の残余切除データ７３から柱面切除データ７９を差し引
いた残りのものを示し、これが不正乱視成分（非対称成
分）の切除データ７４として決定される。
３の形状に対し、軸角度方向Ａを基準にして内側に接す
る円柱形状７８の最大曲率半径Ｒ２を求める。この最大
曲率半径Ｒ２を持つ円柱形状７８の高さ分布データが柱
面切除データ７９として決定される。図７（ｂ）は、先
の残余切除データ７３から柱面切除データ７９を差し引
いた残りのものを示し、これが不正乱視成分（非対称成
分）の切除データ７４として決定される。
【００３２】以上、近視矯正の場合を例にとって説明し
たが、遠視矯正での球面成分、柱面成分の各切除データ
は、中央部に対して周辺部の切除量が多くなるような形
状として、同様な考えで求めることができる。
たが、遠視矯正での球面成分、柱面成分の各切除データ
は、中央部に対して周辺部の切除量が多くなるような形
状として、同様な考えで求めることができる。
【００３３】また、以上は対称成分と非対称成分との切
除データ算出方法の一つの例であり、この他種々の方法
でこれらを算出することができる。例えば、上記のよう
に乱視軸角度方向Ａが得られたら、全切除形状データを
高さ方向に、例えば、２μｍ単位で分解した断層形状を
求め、軸角度方向Ａを考慮した内接円を各断層面に対し
順次求めることで、球面，非球面成分を求めることがで
き、その切除データを求めることができる。全切除デー
タから回転対称成分である球面，非球面成分や線対称成
分である柱面成分の切除データを除いたものが、非対称
成分の切除データとして算出できる。
除データ算出方法の一つの例であり、この他種々の方法
でこれらを算出することができる。例えば、上記のよう
に乱視軸角度方向Ａが得られたら、全切除形状データを
高さ方向に、例えば、２μｍ単位で分解した断層形状を
求め、軸角度方向Ａを考慮した内接円を各断層面に対し
順次求めることで、球面，非球面成分を求めることがで
き、その切除データを求めることができる。全切除デー
タから回転対称成分である球面，非球面成分や線対称成
分である柱面成分の切除データを除いたものが、非対称
成分の切除データとして算出できる。
【００３４】なお、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。
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。
【００３５】このように算出された球面成分（非球
面）、柱面成分、不正乱視成分の各切除データは、入力
装置２１の入力により、制御装置２０内のメモリに記憶
される。また、上記データに対する患者眼Ｅの瞳孔中心
位置も入力される。制御装置２０は、入力された切除デ
ータに基づいて角膜Ｅｃ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
御することによって屈折矯正手術を行う。
面）、柱面成分、不正乱視成分の各切除データは、入力
装置２１の入力により、制御装置２０内のメモリに記憶
される。また、上記データに対する患者眼Ｅの瞳孔中心
位置も入力される。制御装置２０は、入力された切除デ
ータに基づいて角膜Ｅｃ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
御することによって屈折矯正手術を行う。
【００３６】入力装置２１によって切除データ及び瞳孔
中心位置が入力されると、次に、手術の基準位置となる
眼の原点位置を決めるため、患者眼Ｅの瞳孔中心を求め
る。瞳孔中心の求め方は、眼位置検出光学系１９に備え
られた図示なきＣＣＤカメラで撮影された前眼部像に基
づき、瞳孔の略中心位置を通る水平線が瞳孔のエッジと
交わる２点の中点を通り垂直方向に伸ばした線と、瞳孔
の略中心位置を通る垂直線が瞳孔のエッジと交わる２点
の中点を通り水平方向に伸ばした線と、の交点でもよい
し、その他の方法、例えば、瞳孔の重心から求める方法
でもよい。また、単純に、術者が手術顕微鏡で瞳孔を観
察し、瞳孔の中心を決定してもよい。切除データに対す
る瞳孔中心位置と眼位置検出光学系１９によって得られ
た瞳孔中心位置とを一致させて、球面（非球面）成分、
柱面成分、不正乱視成分の各切除データに基づき、制御
装置２０は次のように各駆動装置、移動装置を制御して
角膜Ｅｃの切除を行う。
中心位置が入力されると、次に、手術の基準位置となる
眼の原点位置を決めるため、患者眼Ｅの瞳孔中心を求め
る。瞳孔中心の求め方は、眼位置検出光学系１９に備え
られた図示なきＣＣＤカメラで撮影された前眼部像に基
づき、瞳孔の略中心位置を通る水平線が瞳孔のエッジと
交わる２点の中点を通り垂直方向に伸ばした線と、瞳孔
の略中心位置を通る垂直線が瞳孔のエッジと交わる２点
の中点を通り水平方向に伸ばした線と、の交点でもよい
し、その他の方法、例えば、瞳孔の重心から求める方法
でもよい。また、単純に、術者が手術顕微鏡で瞳孔を観
察し、瞳孔の中心を決定してもよい。切除データに対す
る瞳孔中心位置と眼位置検出光学系１９によって得られ
た瞳孔中心位置とを一致させて、球面（非球面）成分、
柱面成分、不正乱視成分の各切除データに基づき、制御
装置２０は次のように各駆動装置、移動装置を制御して
角膜Ｅｃの切除を行う。
【００３７】球面（非球面）成分の切除データに基づく
球面（非球面）の近視矯正の場合、円形アパーチャ板７
によってレーザビームを制限し、ミラー３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）毎に、レーザパルスとイメージローテータ５の回転
のタイミングをずらしてレーザビームの移動方向を変更
し（例えば、１２０度間隔の３方向）、円形アパーチャ
板７によって制限された領域を略均一に切除する。これ
を円形アパーチャ板７の開口領域の大きさを順次変える
毎に行うことにより、角膜の中央部を深く、周辺部を浅
くした球面（非球面）成分の切除を行うことができる。
球面（非球面）の近視矯正の場合、円形アパーチャ板７
によってレーザビームを制限し、ミラー３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）毎に、レーザパルスとイメージローテータ５の回転
のタイミングをずらしてレーザビームの移動方向を変更
し（例えば、１２０度間隔の３方向）、円形アパーチャ
板７によって制限された領域を略均一に切除する。これ
を円形アパーチャ板７の開口領域の大きさを順次変える
毎に行うことにより、角膜の中央部を深く、周辺部を浅
くした球面（非球面）成分の切除を行うことができる。
【００３８】柱面成分の切除量データに基づく乱視矯正
の場合は、円形アパーチャ板７の開口領域の大きさはオ
プチカルゾーンに合わせて固定し、スリットアパーチャ
板９の開口幅を変えていく。また、スリットアパーチャ
板９はそのスリット開口幅が強主経線方向に変化するよ
うに駆動装置１０によってスリット開口の方向を調整し
ておく。レーザビームの照射は、前述の近視矯正の場合
と同様に、ミラー３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、レーザビームを１
スキャンする毎にレーザビームの移動方向を変更し、ス
リットアパーチャ板９によって制限された領域を略均一
にアブレーションする。そして、スリットアパーチャ板
９の開口幅を順次変えながらこれを繰り返すことによ
り、柱面成分の切除を行うことができる。
の場合は、円形アパーチャ板７の開口領域の大きさはオ
プチカルゾーンに合わせて固定し、スリットアパーチャ
板９の開口幅を変えていく。また、スリットアパーチャ
板９はそのスリット開口幅が強主経線方向に変化するよ
うに駆動装置１０によってスリット開口の方向を調整し
ておく。レーザビームの照射は、前述の近視矯正の場合
と同様に、ミラー３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、レーザビームを１
スキャンする毎にレーザビームの移動方向を変更し、ス
リットアパーチャ板９によって制限された領域を略均一
にアブレーションする。そして、スリットアパーチャ板
９の開口幅を順次変えながらこれを繰り返すことによ
り、柱面成分の切除を行うことができる。
【００３９】なお、対称成分（球面（非球面）成分、柱
面成分）を切除する場合は、分割アパーチャ板１１やシ
ャッタ装置１３は光路外に出脱されている。
面成分）を切除する場合は、分割アパーチャ板１１やシ
ャッタ装置１３は光路外に出脱されている。
【００４０】非対称成分（不正乱視成分）の切除は、移
動装置１２及び駆動・移動装置１４によって分割アパー
チャ板１１及びシャッタ装置１３をそれぞれ光路中に配
置して次のように行う。ミラー３を順次移動すると、角
膜Ｅｃ上に照射されるレーザビームはその矩形の長手方
向と垂直な方向（ガウシアン分布方向）に移動される。
このときシャッタ装置１３の各シャッタ板１３０を選択
的に開閉すると、シャッタ板１３０が開いている小アパ
ーチャ１１０を通過するレーザビームのみが角膜Ｅｃ上
に照射されるようになる。そして、不正乱視成分の切除
データに基づき、ミラー３の移動によるレーザビームの
各移動位置で分割アパーチャ板１１（及びシャッタ装置
１３）の位置及び各シャッタ板１３０の開閉を制御す
る。また、各位置での切除量は照射時間や走査数によっ
て制御する。これにより、不正乱視成分の切除を行うこ
とができる。
動装置１２及び駆動・移動装置１４によって分割アパー
チャ板１１及びシャッタ装置１３をそれぞれ光路中に配
置して次のように行う。ミラー３を順次移動すると、角
膜Ｅｃ上に照射されるレーザビームはその矩形の長手方
向と垂直な方向（ガウシアン分布方向）に移動される。
このときシャッタ装置１３の各シャッタ板１３０を選択
的に開閉すると、シャッタ板１３０が開いている小アパ
ーチャ１１０を通過するレーザビームのみが角膜Ｅｃ上
に照射されるようになる。そして、不正乱視成分の切除
データに基づき、ミラー３の移動によるレーザビームの
各移動位置で分割アパーチャ板１１（及びシャッタ装置
１３）の位置及び各シャッタ板１３０の開閉を制御す
る。また、各位置での切除量は照射時間や走査数によっ
て制御する。これにより、不正乱視成分の切除を行うこ
とができる。
【００４１】図８は不正乱視成分の切除方法を説明する
図である。小領域に制限されたレーザビームの照射を重
ね合せて不正乱視成分を切除しているが、エネルギ分布
が略凸状に補正されたレーザビームを使用しているた
め、重畳部分が深く切除されることを防ぐこともでき
る。
図である。小領域に制限されたレーザビームの照射を重
ね合せて不正乱視成分を切除しているが、エネルギ分布
が略凸状に補正されたレーザビームを使用しているた
め、重畳部分が深く切除されることを防ぐこともでき
る。
【００４２】以上のように、対称成分（球面（非球面）
成分、柱面成分）の切除と非対称成分（不正乱視成分）
の切除を別々に行うことにより、トータルの手術時間を
短縮して効率良く手術を行うことができるようになる。
成分、柱面成分）の切除と非対称成分（不正乱視成分）
の切除を別々に行うことにより、トータルの手術時間を
短縮して効率良く手術を行うことができるようになる。
【００４３】また、上記の説明では、球面（非球面）成
分、柱面成分、非対称成分の順序で切除を行ったが、順
序はこれに限らず任意に変えることができる。
分、柱面成分、非対称成分の順序で切除を行ったが、順
序はこれに限らず任意に変えることができる。
【００４４】なお、以上の実施形態では、slit scan方
式の角膜手術装置を例にとって説明したが、one shot方
式の角膜手術装置であっても本発明を適用することがで
きる。
式の角膜手術装置を例にとって説明したが、one shot方
式の角膜手術装置であっても本発明を適用することがで
きる。
【００４５】また、データ入力装置は、特開平１１−３
４２１５２号にあるような角膜切除量決定装置とするこ
ともできる。
４２１５２号にあるような角膜切除量決定装置とするこ
ともできる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
角膜表面の部分的な切除を正確に行うことができる。
角膜表面の部分的な切除を正確に行うことができる。
【図１】本発明の実施形態である角膜手術装置の光学系
及び制御系の概略構成図である。
及び制御系の概略構成図である。
【図２】エキシマレーザビームの代表的な形状を示す図
である。
である。
【図３】分割アパーチャ板及びシャッタ装置の概略構成
図である。
図である。
【図４】ウインドウ部材の形状を説明する図である。
【図５】ウインドウ部材が無い場合と有る場合でのレー
ザビームの強度分布の違いを説明する図である。
ザビームの強度分布の違いを説明する図である。
【図６】角膜の切除データの算出方法を説明する図であ
る。
る。
【図７】角膜の切除データの算出方法を説明する図であ
る。
る。
【図８】不正乱視成分の切除方法を説明する図である。
１ レーザ光源 ３ 平面ミラー ５ イメージローテータ ７ 円形アパーチャ板 ９ スリットアパーチャ板 １１ 分割アパーチャ板 １３ シャッタ装置 ２０ 制御装置 ２１ データ入力装置 １１０ 円形小アパーチャ １１１ ウインドウ部材 １３０ シャッタ板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C026 AA02 BB03 BB04 FF23 FF34 GG06 HH05 HH06 HH13 HH23 HH24 4C082 RA08 RC02 RC03 RE23 RE35 RJ06 RL05 RL06 RL13 RL23 RL24
Claims (7)
- 【請求項１】 レ−ザビームを患者眼の角膜へ照射して
角膜表面を切除する角膜手術装置において、レーザ光源
からのレ−ザビームを角膜へ導光して照射するための照
射光学系と、照射光軸に垂直なビーム断面領域を１また
は複数の小領域に制限する開口部と該開口部を通過する
際に起こる回折によるレーザビームの強度分布を所期す
る強度分布に補正する光学部材とを持つ分割手段と、該
分割手段を前記照射光軸に対して移動する移動手段と、
角膜の切除デ−タを入力するデ−タ入力手段と、入力さ
れた切除デ−タに基づいて前記移動手段を制御する制御
手段と、を有す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、前記
分割手段は開口部である複数の円形小アパーチャを持つ
アパーチャ板と該複数の円形小アパーチャを選択的に開
閉するための複数のシャッタ板を持つシャッタ装置とを
備え、前記制御手段は該シャッタ装置を制御して前記複
数のシャッタ板を選択的に開閉させることを特徴とする
角膜手術装置。 - 【請求項３】 請求項２の角膜手術装置において、前記
光学部材は前記複数の円形小アパーチャの角膜側にそれ
ぞれ設けられていることを特徴する角膜手術装置。 - 【請求項４】 請求項１の角膜手術装置において、前記
光学部材はレーザビームの略凹状の強度分布を略凸状の
強度分布に補正することを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項５】 請求項３または４の角膜手術装置におい
て、前記光学部材はレーザ光源側に平面を持ち角膜側に
非球面を持つことを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項６】 請求項１の角膜手術装置は、さらに、前
記照射光軸に垂直なビーム断面形状が矩形で且つ断面の
長手方向または長手方向に垂直な方向の強度分布がガウ
シアン分布であるレ−ザビームを前記照射光軸に対して
ガウシアン分布方向に移動させるビ−ム移動手段を有す
ることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項７】 請求項１の角膜手術装置において、前記
データ入力手段は角膜の対称成分の切除データと角膜の
非対称成分の切除データとを分けて入力することを特徴
とする角膜手術装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000327027A JP4003918B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 角膜手術装置 |
| US09/982,780 US6679876B2 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-22 | Corneal surgery apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000327027A JP4003918B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 角膜手術装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002125996A true JP2002125996A (ja) | 2002-05-08 |
| JP2002125996A5 JP2002125996A5 (ja) | 2005-05-26 |
| JP4003918B2 JP4003918B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=18804123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000327027A Expired - Fee Related JP4003918B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 角膜手術装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6679876B2 (ja) |
| JP (1) | JP4003918B2 (ja) |
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| JP2004145031A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Nidek Co Ltd | レーザビームによるアブレーション装置 |
| JP4118154B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2008-07-16 | 株式会社ニデック | レーザ治療装置 |
| US10488606B2 (en) | 2005-09-19 | 2019-11-26 | Topcon Medical Laser Systems, Inc. | Optical switch and method for treatment of tissue |
| DE102018210270B4 (de) * | 2018-06-25 | 2020-01-30 | Trumpf Laser Gmbh | Lichtleiterkabel mit Claddinglichtsensor und zugehörige Justage-, Prüf- und Überwachungsvorrichtungen und Verfahren zum Überwachen eines Lichtleiterkabels |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3199124B2 (ja) | 1990-12-28 | 2001-08-13 | 株式会社ニデック | レーザアブレーション装置 |
| CA2073802C (en) * | 1991-08-16 | 2003-04-01 | John Shimmick | Method and apparatus for combined cylindrical and spherical eye corrections |
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