JPH01270868A - 眼科用レーザ手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皇呈上立科朋圀互 本発明は眼科用レーザ手術装置に関する。より詳しくは
、角膜の整形手術（リシェイビング）や角膜放射状切開
手術（ラジアルケラトトミー）等複数の術式に適する眼
科用レーザ手術装置に関する。

鴛」す【避 眼の屈折矯正のための手術として、角膜表面（表皮及び
実質の一部）を紫外レーザで整形するりシェイピング手
術と、角膜に、例えば放射状の切り込みを紫外レーザ光
を使って切り入れるラジアルケラトトミー手術とが知ら
れている。

リシェイビング手術用のレーザ手術装置としては、米国
特許第４６６５９１３号公報に開示されているように、
エキシマレーザで代表される紫外レーザ光源からのレー
ザ光を、集光光学系とオプティカルスキャナーを介して
被手術眼の角膜上に集光させ、レーザビームを走査する
装置が知られている。

また、ラジアルケラトトミー手術用の装置としては、エ
キシマレーザからなる紫外レーザ光源から放射され、そ
の断面が長方形状のレーザビームを円柱光学系から構成
されるオプティカルテレスコープで長方形状に整形し、
角膜近傍に配置された所望の切開パターンを有するマス
クを介して、そのマスクパターンの射影を角膜上に照射
し、角膜に切込みをするレーザ手術装置が実用化されて
いる。

光」麦５１巳ａ辷ｑ支腓彫点 角膜細胞がレーザー照射により切開、切除される場合、
次のような状況が考えられている。

すなわち、ハイパワー、超短パルスの１９３酊エキシマ
レーザが細胞に照射された場合、そのほとんどのエネル
ギーは、細胞の主成分である水に瞬間的に吸収され、細
胞が蒸散される。このときに（蒸散）に敗らなかった細
胞のいくつかは、紫外レーザの高粒子エネルギーのため
にＤＮＡに破損を受けることが知られており、これが癌
化する危惧があった。

また、眼屈折矯正のための手術術式としては上述のりシ
ェイピング手術とラジアルケラトトミー手術に大別され
るが、どの術弐を施すかは、被手術眼の屈折特性や角膜
の状態により選択される。

ところが、従来のレーザ手術装置は上述のように、それ
ぞれの手術術式に対応して専用機としての単能機である
ため、術弐にあわせて装置を使い分けなければならない
し、２種の手術装置を設備すること自体、経済的に大き
な負担となっていた。

またエキシマレーザは、通常のメスと同じような鋭利な
切開が可能なため、角膜や強腰の一般切開や、角膜移植
待時の角膜の打抜きへの利用を考えるとき、従来のレー
ザ装置では利用できないという欠点があった。

本発明の目的は、上記の従来の欠点を解消することにあ
り、複数の術弐に利用できる眼科用レーザ手術装置を提
供することにある。

山　占を解゛するための 上記目的を達成するための手段として、第１基本発明は
、レーザ光源に赤外レーザ、特に、水の吸収ピークと一
致する２、９μｍ近傍の波長を持つ例えばＨＦレーザ、
Ｅｒ／ＹＡＧレーザを用いた装置である。

上記目的を達成するための手段として、第２基本発明は
、レーザ光源からの光束を所望のビーム径をもつ平行光
束とするコリメーター光学系を有し、この光束を結像さ
せる対物レンズの物側焦点距離の２倍に相等する第１の
位置に光路内に挿脱可能な術弐に応じた第１のパターン
と、上記対物レンズの物側近傍位置に相等する第２の位
置に配置可能な絞りや術式に応じた第２のバタ・−ンを
有する眼科用レーザ手術装置である。

また、この第２基本発明は上記対物レンズは、球面レン
ズと円柱レンズの両方で構成され互いに交換しうる構成
の発明も包含している。

そして、第２基本発明は上記対物レンズが円柱レンズで
あるとき、第２位置へ配置される第２パターンは円柱レ
ンズと一体的に装置光軸を軸として回転できる構成から
なる発明も包含している。

また、第２基本発明は上記対物レンズが球面レンズであ
るとき、その対物レンズは装置光軸にそって可動である
構成からなる発明をも包含している。

さらに、上記第２基本発明は対物レンズと第１の位置と
の間にイメージローテーターが配置された構成からなる
発明をも包含している。

また、１記第２基本発明は対物レンズの射出側にレーザ
ビーム走査光学系をもつ発明も包含する。

上記目的を達成するための手段として、第３の基本発明
は、レーザ光源からの光を所望のビーム径をもつ平行光
束にするためのコリメーター光学系と、レーザ光を結像
するための第１の対物レンズと、前記第１の対物レンズ
と前記コリメーター光学系との間の第１の位置の配置可
能な術式に応じた第１のパターンと、前記第１の位置と
前記第１対物レンズとの間に光路内に挿脱可能で、かつ
前記第１の位置に物側焦点を有する第２の対物レンズと
、前記第１の対物レンズの物側の近傍の第２の位置で前
記光路内に挿脱可能な第２のパターンまたは絞りとから
構成される眼科用レーザ手術装置である。

またこの第３基本発明は上記第１の対物レンズが円柱レ
ンズと球面レンズの両方で構成され、互いに交換しうる
構成となった発明をも包含している。

そして、第３基本発明は上記第１対物レンズが円柱レン
ズであるとき、第２位置へ配置された第２パターンは円
柱レンズと一体的に装置光軸を軸として回転できる構成
からなる発明をも包含する。

さらに、第３基本発明は上記第１対物レンズが球面レン
ズのとき、その第１対物レンズは装置光軸にそって可動
である構成の発明をも包含する。

また、上記第２基本発明は、第１対物レンズと第１の位
置との間にイメージローテーターが配置された構成から
なる発明をも包含する。

さらに、第３基本発明は第１対物レンズの射出側にビー
ム走査光学系を有する発明も包含する。

また、第４基本発明は、角膜上にレーザビームを集光し
て２次元的に走査することで、実質上角膜の内部に敗る
までの部分を蒸散することによって所望の角膜表面形状
を得る装置である。この装置は角膜の表面形状及び角膜
層を３次元的に測定する測定装置と、この装置による手
術前の角膜形状のデータを記憶する記憶装置、このデー
タと眼の光学特性とから所望の光学特性を得るための理
想角膜表面形状を計算し、必要な蒸散量を決定し、レー
ザビームを制御するコンピュータを包含する。

立−■ 前記第２基本発明において、第１の位置に、例えばラジ
アルケラトトミー用のパターンを配置すると、対物レン
ズの像側焦点距離２倍の位置に置かれた被手術眼角膜上
にそのパターン像が等倍で結像され、ラジアルケラトト
ミー手術を行うことができる。このときイメージローテ
ーターを有する発明にあっては、そのイメージローテー
ターを回転することにより、任意の角膜経線方向にラジ
アルケラトトミー用パターンを結像させることができる
。

第２の位置にスリット開ロバターンを配置し、対物レン
ズを円柱レンズとするとき、円柱レンズの像側焦点位置
に配置された被手術眼角膜上にスリット状レーザビーム
を集光できラジアルケラトトミー手術が可能となる。そ
してスリット開ロバターンの幅を変えることにより、ス
リット状レーザビームの集光幅を変えることや角膜にで
のバター・・ンの深度やエネルギー密度を変えることが
できる。

さらに、円柱レンズをスリット開ロバターンと一体的に
回転することで任意の角膜経線方向にスリット状ビーム
を照射できる。

なお、レーザビームがその断面内で強度分布ムラがある
ような場合は、イメージローテーター５を光軸０．を円
柱レンズ５２の回転角の２で回転させるとよい。

またリシェイビング手術においては、第２の位置に円形
開口絞りを配置し、対物レンズの像側焦点位置に角膜を
置き、対物レンズを光軸方向に移動させるごとにより円
形開口絞りの対物レンズによるデフォーカスにより任意
のスポットサイズで角膜にレーザビームを照射し、角膜
をリシェイビングできる。

さらに、第１の位置にリシェイビング用のパターンを配
置すれば対物レンズの像側焦点距離２倍の位置に配置さ
れた角膜上にそのパターン像を等倍で結像できる。リシ
エイピング用パターンの種類に応じてイメージローテー
ターを回転することにより所望の形状に角膜をリシェイ
ピングできる。

第１及び第２位置になんらのパターンも絞りも配置しな
い場合は、対物レンズの像側焦点位置に置かれた角膜に
高エネルギーの微小スポットを集光でき、ビーム走査光
学系を駆動してレーザメスとしても利用できる。また、
このとき、任意の軌跡の集合として角膜の細胞除去を行
うことができる。第２位置に絞りを置（ことでビームの
エネルギー密度やスポットサイズや深度を調節できるや
前記第３基本発明において、ラジアルケラトトミー手術
に際しては、第１の位置にラジアルケラトトミー用パタ
ーンを配置し、かつ第２対物レンズを光路内に挿入する
と、第１対物レンズの像側焦点位置に置かれた被手術眼
角膜上に、そのパターン像が等倍で結像され、ラジアル
ケラトトミー手術がなされる。

このとき、イメージローテーターを有する発明にあって
は、そのイメージローテーターを回転することにより任
意の角膜経線方向にパターンを結像させることができる
。

第２の位置にスリット開ロバターンを配置し、第１対物
レンズを円柱レンズとし、第２対物レンズを光路外に退
出させるとき、円柱レンズの像側焦点位置に配置された
角膜上にスリット状レーザビームを集光でき、ラジアル
ケラトトミー手術がなされる。

そしてスリット開口バター・ンの幅を変えることにより
スリット状ビームの集光幅を変えることや角膜上でのパ
ターンの深度やエネルギー密度を変えることができる。

さらに、円柱レンズをスリット開ロバターンと一体的に
回転することで任意の角膜経線方向にスリットビームを
照射できる。この場合も前述のようにイメージローテー
ターを同時に回転してもよい。

またリシェイピング手術においては、第２対物レンズを
光路外に退出させ、第２の位置に円形開口絞りを配置し
、第１対物レンズの像側焦点位置に置かれた角膜上に、
第１対物レンズを光軸方向に移動させることにより、円
形開口絞りの第１対物レンズによるデフォーカスにより
任意のスポットサイズで角膜をリシェイピングできる。

さらに、第１の位置にリシェイビング用パターンを配置
し、第２対物レンズを光路内に挿入すれば、第１の対物
レンズの像側焦点位置に配置された角膜上にそのパター
ン像を等倍で結像できる。

リシエイピング用パターンの種類に応じてイメージロー
テーターを回転することにより所望の形状に角膜をリシ
エイピングできる。

第１及び第２位置に何らのパターンも絞りも配置せず、
かつ第２対物レンズを光路外に退出させた場合は、第１
対物レンズの像側焦点位置に置かれた角膜に高エネルギ
ーの微小スポットを集光でき、ビーム走査光学系を駆動
してレーザメスとしても利用できる。第２の位置に絞り
を置くことでビームのエネルギー密度やスポットサイズ
や深度を調節できる。

前記第４基本発明において、リシェイピング手術に際し
ては、第１対物レンズ（凸レンズ）を光路内に挿入する
と第１対物レンズの像側焦点位置に置かれた角膜に高エ
ネルギーの微小スポットを集光でき、ビーム走査光学系
を２次元的に駆動して実質上角膜の内部における蒸散を
行うことができ、さらに走査の場所毎にエネルギーの制
御を行うことで、所望の角膜表面形状にリシェイビング
処理を行うことができる。

第１図は本発明に係る眼科用レーザ手術装置の実施例を
示す光学配置図である。

このレーザ手術装置は、手術用光源系１、照射光学系２
、及びアライメント光学系１００とから大略構成される
。

手術用光源系１は、レーザ光源としての赤外レーザ１０
、例えば２．９μｍの発光波長を有するＨＦレーザ、ま
たは２．９４の発光波長を有するＥｒ／ＹＡＧレーザを
有している。ＨＦレーザは、共振器を安定で使用する場
合と、不安定で使用する場合がある。安定の場合は、ビ
ームの断面形状は矩形であるが強度分布はガウシアンで
ある。不安定の場合、高出力で可干渉性のよいビームが
得られるが、断面形状はドーナツ形、すなわち中抜けと
なる。従って、使用目的によって共振器を選ぶ必要があ
る。また場合によっては、ビーム形状の整形も必要であ
る。

ここでは、まず安定共振器を使用した場合と、不安定共
振器を使用した場合とについて、そのビーム形状の整形
の方法について述べる。ＨＦレーザを安定共振器で使う
と、パルスレーザ光ＬＢのビーム断面は、第１９図に２
０１で示されるように、ａＸｂの長方形を有し、例えば
ａ＝５ｉｍＳｂ＝１０鶴である。そこで、第１図の紙面
に垂直な方向に軸をもつ円柱凹レンズ２２と円柱凹レン
ズ２２の軸と平行な軸をもつ円柱凸レンズ２３とから構
成された円柱エキスパンダー２１により、第２０図に２
０２で示すように、ｂｘｂの略正方形状の断面をもつレ
ーザビームＬＢに拡大整形する。

円柱エキスパンダー２１を射出したレーザビームＬＢは
、球面凸レンズ２５と球面凹レンズ２６とから成る逆エ
キスパンダー２４で、第２１図に２０３で示すように、
ｃｘｃ　（例えばｃ＝１０ｍ）の断面となるようにレー
ザビーム径が縮小される。

これら円柱エキスパンダー２１及び逆エキスパンダー２
４は安定共振器を用いたＨＦレーザ光光源ｌ外らのレー
ザビームＬＢを所望のビーム径をもつレーザビームに整
形するためのコリメーター光学系２０を構成する。

円柱エキスパンダー２１と逆エキスパンダー２４との間
、すなわちビーム径が最大（ｂ　ｘ　ｂ）の光路内には
アッテネータ−３０が配置されている。アッテネータ−
３０は、複数の透過率が数１０パーセントの無水石英ガ
ラス板３１．３２．３３から構成される。このガラス板
３１．３２．３３を選択的に光路内に挿入することによ
り、レーザビームＬＢのエネルギー強度を調節する。例
えば、ＨＦレーザ　）ＩＨＬＩＯ３ＰＣＬＩのパルスエ
ネルギーは約１００ａＪであり、パルス幅約５０ナノ秒
であるから、約２Ｍ−に相当する。このためアッテネー
タ−３０は両エキスパンダー２１と２４との間の最大ビ
ーム怪光路内に配置することにより、それを構成するガ
ラス板３１．３２．３３の赤外レーザ１０からの高エネ
ルギーレーザパルスＬＢによる破損を防止できる。

コリメーター光学系２０は、第１図の型式の代りに、第
２図に図示するように、安定共振装置を用いたＨＦレー
ザ１０側に円柱凸レンズ２１１を有し、その後方に円柱
凹レンズ２１２をもつ円柱逆エキスパンダー２１０と、
入射側に球面凹レンズ２１４をもち射出側に球面凸レン
ズ２１５を有するエキスパンダー２１３とから構成して
もよい。

この第２図の構成からなるコリメーター光学系２００で
は、円柱逆エキスパンダー２１０を射出したレーザビー
ムは、ａＸａ　　（例えばａ＝５ｍ）の最小ビーム径を
もつ正方形断面２０４となり、エキスパンダー２４′で
ＣＸＣのビーム径ヲモつ正方形断面２０３のレーザビー
ムＬＢに整形される。この例の場合、アッテネータ−３
０はエキスパンダー２１３の射出後に配置される。

レーザ光は一般に平行性のよい光線であるが、実際には
、光源から射出後、微少ではあるが広がり角θを有する
。安定共振器を用いたＨＦレーザ１０についても同様で
、第３図に示すように、レーザビームＬＢはレーザ光源
１０を射出後、理想的なビームＬ　Ｂ　ｏに対して、垂
直方向にθ４、水平方向にθ４の広がり角をもち、かつ
θ１．≠θ。

（θ、〉θＬ）となっている。

このため、上述のコリメーター光学系２０でレーザビー
ムＬＢを整形する場合、このレーザビームの広がり角θ
１、θ、を考慮しないと、後述の照射光学系２でレーザ
光ＬＢを集光したり、パターンを結像させるとき、垂直
方向と水平方向でレーザビーム自体の広がり角θ５、θ
□に起因する非点収差を生むことになり、ビームの集光
能力の低下やパターンの結像能力の低下を生ずる。

そこで、この欠点を解消するための第１の方式として、
第４Ａ図、第４Ｂ図に示すように、第１図のコリメータ
ー光学系２００円柱エキスパンダー２１及び逆エキスパ
ンダー２４の光学配置を変更する。すなわち、円柱エキ
スパンダー２１の円柱凹レンズ２２に、レーザビームＬ
Ｂがその垂直方向りでは理想レーザビームＬ　Ｂ　ｏに
対し広がり角θ１で、その水平方向Ｈでは広が角θ□で
入射するとき、円柱凸レンズ２３を矢印２７方向に光軸
０１に沿って移動させ、２３′の位置に配置する。

この円柱凸レンズ２３′からの射出光の広がり角が垂直
方向し、水平方向Ｈとともにθ、となるようにする。広
がり角θにをもって逆エキスパンダー２４に入射してく
るレーザビームＬＢを光軸ｏ１と平行に射出させるため
に逆エキスパンダー２４の球面凸レンズ２５を矢印２８
方向に移動させ２５′の位置に配置する。

このように第１の方式は、ＨＦレーザを安定共振器で用
いる場合に、理想レーザビームＬＢ、における円柱エキ
スパンダー２１と逆エキスパンダー２４を、広がり角θ
１、θ工を有するレーザビームＬＢに対しては円柱エキ
スパンダー２１を構成する円柱凸レンズ２３と円柱凹レ
ンズ２２０間隔を短縮し、逆に逆エキスパンダー２４を
構成する対面凸レンズ２５と球面凹レンズ２６との間隔
を伸張することにその特徴がある。

第２の方式としては、第５Ａ図、第５Ｂ図に示すように
、円柱エキスパンダー２１の円柱凹レンズ２１をトーリ
ックレンズ２２０に置換える方式である。すなわち、ト
ーリックレンズ２２０の物側円柱マイナス屈折面２２０
ａは紙面に垂直な方向に軸を有する凹面屈折面である。

トーリックレンズ２２０は、垂直方向の広がり角θ、を
もつレーザビームＬＢが入射するとき、レーザビームを
円柱エキスパンダー２１の円柱凸レンズ２３の物側焦点
Ｆから射出したか如くに射出させる作用をもたせる。

他方、ドーリ７クレンズ２２０の像側円柱プラス屈折面
２２０ｂは、円柱マイナス屈折面２ｚＯａＯ軸と直交す
る方向に軸を持つ。トーリックレンズ２２０は、水平方
向に広がり角θ８をもつレーザビームが入射したとき、
このビームを光軸ＯＩに平行なビームとして射出する作
用を有する。このトーリックレンズ２２０により円柱凸
レンズ２３を射出後のレーザビームＬＢは、垂直・水平
方向とも光軸と平行な理想レーザビームとなる。

第３の方式は、第６Ａ図、第６Ｂ図に示すように、円柱
凹レンズ２２を２枚の円柱レンズ２２１．２２２で構成
する方式である。すなわち、円柱凹レンズ２２１は水平
方向に軸をもつ円柱凹レンズであり、それに垂直方向の
広がり角θ、をもつレーザビームＬ　Ｂが入射するとき
、円柱凸レンズ２３の物側焦点Ｆから射出したごとくに
レーザビームＬＢを屈折する作用を有する。また、円柱
凹レンズ２２１の軸と直交する軸をもつ円柱凸レンズ２
２２は、水平方向の広がり角θ８をもつレーザビームＬ
Ｂを光軸ＯＩと平行に射出する作用を有する。これによ
り円柱エキスパンダー２１を射出後のレーザビームは水
平・垂直両方向とも光軸に平行な理想レーザビームとな
る。

不安定共振器を用いた場合には、ビームの断面形状がド
ーナツ状になるので、後に述べる集光ビーム走査方式に
よる手術以外の用途には不向きである。ただし、論文ｒ
Ａｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、　ＬｅｔｔｅｒＪ　（Ｖｏｉ。

５２、磁７．１９８８年２月１５日号第５３０頁ないし
第５３１頁に、　Ｙａｓｕｉ　ｅｔ　ａｌ　）に示すよ
うな構造の不安定共振器を用いれば、安定共振器を用い
た場合と同様のビームが得られるので、前述したビーム
形状の整形方法を使えばよい。

また、レーザ光源にＥｒ／ＹＡＧレーザを用いる場合は
、出力ビームそのものが円形で、ガウシャン分布の強度
分布を有しているので、ビーム整形の必要性はまったく
ない。

第１図に戻り、コリメーター光学系２０を射出したレー
ザビームＬＢは、赤外反射−可視透過型のグイクロイッ
クミラー４で反射され、照射光学系２に入射する。

照射光学系２は、その先軸０２を軸として回転可能な公
知の構成をもつイメージローテーター５と、光軸０□を
Ｚ軸方向とするとき、Ｘ軸−Ｙ軸方向に揺動可能な走査
ミラー７を有する。イメージローテーター５と走査ミラ
ー７との間には第１対物レンズ５０が配置されている。

第１対物レンズ５０は、球面レンズ５１と円柱レンズ５
２とから構成され、両者は互いに交換可能に光路内に挿
脱可能な構成となっている。第１対物レンズ５０の物価
近傍の第２の位置ＢＢには第２パターンとしての第７図
に示すスリット板９Ｓと第８図に示す円形開口絞り板１
０Ｓが択一的にまたは同時に光路内に挿入・退出できる
ようになっている。球面レンズ５１と円柱レンズ５２の
光学特性は等しいが、円柱レンズ５２はその軸方向と垂
直な方向にのみ屈折作用を有する。

スリ・ノド板９Ｓはラジアルケラトトミー用に利用され
る。円型開口絞り板１０３は、スリットパターンの長さ
の変更とりシェイピングに利用される。スリット板９Ｓ
は、第７図に示すように、その開口９ａの幅ｄを互いに
変え、例えばｃｉ＝８．６．４、及び２鶴の４種類のス
リットパターンを有し択一的に光路内に挿入できるよう
になっている。

また、円形絞り板１０Ｓは、第８図に示すように、その
直径φが例えばφ−８，６，４、及び２龍の４種類の開
口を有し、択一的に光路内に挿入できるようになってい
る。

そして、第９図に示すように、スリット板９Ｓと絞り板
１０Ｓを同時に光路内に挿入することにより、スリット
幅×スリット長−ｄ×φの多数種類のスリットパターン
を得るととができる。

このように複数のスリット板９Ｓと複数の絞り１ｉｏｓ
との組合せによる所望のスリットパターンを得る方式に
代えて、第１０図に示すように４、矢印９５方向に互い
に近接・離反する２枚のスリット刃９１．９２と、矢印
９６方向に互いに近接・離反する２枚のスリット刃９３
．９４からｄ×ｅの任意のスリットパターンを得るよう
にしてもよい。

対物レンズ５０として球面レンズ５１が光路内に挿入さ
れたとき、イメージローテーター５から射出されたレー
ザビームは平行光束として対物レンズ５１に入射し、対
物レンズ５１の像側焦点Ｆ１で最小スポットに集光され
る。そして、前記第２の位置ＢＨに円形絞り板１０３を
さらに挿入すると、この円形絞りＩＯ３は光束制限の作
用をもち１、絞り板１０Ｓの開口径φを変えることによ
り、焦点Ｆ□におけるスポット径Ｓφは、第１７図に示
すように、対物レンズの像側焦点距離をｆ、レーザ光の
波長をλとするとき となるため焦点Ｆｉ上のスポット径Ｓφを変えることが
でき、またスボントの深度やエネルギー密度を変えるこ
とができる。

対物レンズ５０として円柱レンズ５Ｉが光路内に挿入さ
れたときは、第１８図に示すように、レーザビームは、
円柱レンズの像側焦点Ｆ１の位置に直線状に集光される
。そして、前記第２の位置ＢＢにスリット板９Ｓをさら
に挿入することにより、そのスリットパターンの幅ｄを
変え、直線状集光線の線幅Ｓ４は ２　ｔ　λ となる。従って、直線状集光線の線幅Ｓ４を変えること
ができ、また直線状集光線の深度やエネルギー密度を変
えることができる。

さらに、絞り板１０Ｓを第２の位置ＢＢに同時に挿入す
れば、直線状集光線の長さを変えることができる。

なお、本実施例ではスリット板９Ｓは円柱レンズ５２と
一体的に光軸０２を軸として回転可能に構成されている
。適時必要に応じイメージローテーター５を同時に回転
させてもよい。また、対物レンズ５０は光軸０２に沿っ
て移動可能に構成されている。

対物レンズ５０の物価焦点距離ｆ０の２倍の位置２Ｆ０
、すなわち第１の位置ＢＢには第１パターン板８が光路
内に挿脱可能に配置されている。

この第１パターン８は、ラジアルケラトトミー用のパタ
ーンとして第１１図に示す放射状スリットパターン８１
、Ｔ字型パターン８２、及び平行線パターン８３とが用
意されており、これら王者は択一的に光路内に挿脱でき
るようになっている。

また第１パターン８は、リシエイビング用のパターンと
して、第１４Ａ図に示すような中心からはずれた所望の
半径方向位置に形成された小円間ロバターン８４と、第
１５Ａ図に示すような開口径が可変のアイリスアパーチ
ャー８５、及び第１６Ａ図に示すような銀杏葉型の開口
をもつパターン８６とが用意され、これら王者は択一的
に光路内に挿脱できるように構成されている。

パターン８は対物レンズ５０　（主に球面レンズ５１）
により、その像側焦点路ＬＭ　ｔ　＋の２倍の位置２Ｆ
Ａに結像される。

本実施例のアライメント光源系１００は、Ｈｅ−Ｎｅ　
レーザ光源１０１と、凹レンズ１０２と凸レンズ１０３
とから成るエキスパンダー系と赤外レーザ１０の発光波
長とＨｅ−Ｎｅレーザの発光波長の差による光路長を補
正するためのレンズ１０４と反射ミラー１０５から構成
されており、ミラー１０５を反射径のＨｅ−Ｎｅレーザ
からの透視光はダイクロイックミラー４を透過して照射
光学系２に入射する。なお、アライメント光学系１００
の光軸Ｏ０゜。と照射光学系２の光軸０８はダイクロイ
ックミラー４で結合される。

次に、この第１実施例のレーザ手術装置の角膜手術時の
利用方法を示す。

Ａ）ラジアルケラトトミー手術 ■ライン集光方式 照射光学系２の対物レンズ５０として円柱レンズ５２を
光路内に挿入する。第２位置ＢＨに所望のスリット板９
及び絞り板１０を挿入し、所望の幅と長さを有し、必要
に応じエネルギー密度や深度を調節した直線状集光線を
得る。

被手術角膜Ｃを円柱レンズ５１の像側焦点位置Ｆえに位
置させる。

円柱レンズ５１とスリット板９との光軸回りの回転（必
要に応じイメージローテーター５の回転を含む）及び走
査ミラー７の操作により角膜の所望の位置に集光線が来
るように、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１０１からのアライメント
光でアライメントする。

次に、所望のエネルギー強度になるようにアッテネータ
−３０を調節した後、赤外レーザパルス光を角膜に照射
する０発射パルス数は切込深さにより調整される。

■パターン結像方式 照射光学系２の対物レンズ５０として球面レンズ５１を
光路内に挿入する。角膜の球面屈折度数のみを矯正する
場合はパターン８１を、乱視屈折度数の矯正のためには
パターン８２また８３を第１位置ＡＡに光路内に挿入す
る。被手術角膜Ｃ′は球面レンズ５１の物価焦点距離２
倍の位ｉ！ｆ２　Ｆｉに位置決めされる。

イメージローテーター５を光軸０□回わりに回転と走査
ミラー７の操作で光路内に挿入されたパターン（８１〜
８３のいずれか）が角膜の所望の位置にくるように、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光によるパターン像をアライメントし、
アッテネータ−３０でエネルギー強度調整後赤外レーザ
パルス光を照射する。

Ｂ）リシェイピング手術（１） ■デフォーカス方式 照射光学系の対物レンズ５０として球面レンズ５１を光
路内に挿入する。第２位置ＢＢに円形開口絞りＩＯ３を
光路内に挿入する。

被手術角膜Ｃは、球面レンズ５１が所定位置にあるとき
の像側焦点位ｉｆ　Ｆ　ｉに位置決めされる。

次に、球面レンズ５１を光軸方向に移動して、開口絞り
像をデフォーカスにして所望のスポットサイズを得たの
ち、走査ミラー７を操作して角膜上の所望の位置にスポ
ットをアライメントする。スポットサイズの調節・アラ
イメントはＨｅ−Ｎｅレーザ光によりなされる。続いて
、アッテネータ−でエネルギー強度を調節したのち赤外
レーザを照射する。

■パターン結像方式 照射光学系２の対物レンズとして球面レンズ５１を利用
する。第１位置ＡＡにパターン８４ないし８６のいずれ
か所望のものを光路内に挿入する。被手術角膜Ｃ′はレ
ンズ５１の像側焦点距離２倍の位置２Ｆ、に位置決めさ
れる。

パターン８４が選択されたときは、イメージローチータ
ー５を光軸０２回わりに回転させる。これにより角膜Ｃ
′上には、第１４Ｃ図に示すように、円環状のパターン
像が形成される。このときの照射エネルギーは、第１４
Ｂ図に示すように、円環部分のみにパルス光が照射され
ることとなり、そのエネルギー強度Ｅはアッテネータ−
３０の調整及び赤外レーザパルス光のパルス数で調節さ
れる。

パターン８５が選択された場合、角膜上への照射パター
ン像は、第１５Ｃ図のように、円形となる。このアイリ
スアパーチャー８５の間口径を変化させることにより、
照射パターン像の径を変化させることができる。また、
赤外レーザパルス照射毎にアイリスアパーチャー８５の
開口径を順次変化させることにより、第１５Ｂ図に二点
鎖線で示すように、エネルギー分布をその半径方向ｒで
変化させることができる。

パターン８６が選択されるときは、イメージローチータ
ー５を回転させることにより、角膜Ｃ′上への照射パタ
ーン像は、第１６Ｃ″図に示すように、円形となる。ま
た、エネルギー分布は、第１６Ｂ図に示すように、中心
から周辺に行くに従って増加するようなエネルギー分布
を得ることができる。

赤外レーザパルス光の照射に先立ち、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
光を用いて走査ミラー７を操作し、照射部位をアライメ
ントすることは他の例と同様である。

Ｃ）リシ゛エイピング手術（ＩＩ） 集光ＬＢを用いた２次元走査によるリシェイピング手術
である。照射光学系２の対物レンズ５０として球面レン
ズ５１を使用する。第１位置ＡＡ及び第２位ｆｉＢＢに
は何らのパターンも光路内に挿入しない、エネルギー密
度がスポット深度の調節が必要がある場合は、第２位置
ＢＢに所望の開口径φをもつ円形絞り１０を光路内に挿
入する。被手術眼は対物レンズの像側焦点位置近傍に位
置決めされる。走査ミラー７を２次元的に走査すること
により実質上角膜の内部に到る２次元的なりシェイピン
グ手術が行われる。

具体的には以下のように行われる。術前にオートレフラ
クトメータ−等で測定された患眼の光学特性、本装置の
一部である角膜３次元形状測定装置、例えばサンコンタ
クトレンズ株式会社製ＰＫＳ−１０００フオトケラトス
コープ３０３、及び角膜厚測定装置３０４、例えば東京
光学機械株式会社製超音波眼軸長計ＥＳ−１００による
患眼のデータをキーボード３０７を介して又は直接コン
ピュータ３０６内の記憶装Ｗ３０５に記憶する。

コンピュータ３０６は、これらのデータを基に、患眼を
所望の光学特性に至らしめるのに必要な３次元的な蒸散
量、及びこれに対応するパルス数を計算する。コンピュ
ータ３０６はまた、これらのデータに基づいて、パルス
カウンター３０１でレーザからのパルス出力及びパルス
枚をモニターしながら走査ミラー７を制御するやこの制
御に関するデータは順次モニター３０２に表示される。

Ｄ）レーザメス 照射光学系２の対物レンズ５０として球面レーザ５１を
利用する。第１位置ＡＡ及び第２位置ＢＢともに何らの
パターンも光路内に挿入しない。エネルギー密度やスポ
ット深度調節の必要がある場合は第２位ｉＢＢに所望の
開口径φをもつ円形絞り１０を光路内に挿入すればよい
。

被手術眼は対物レンズの像側焦点位置に位置付けられる
。走査ミラー７を走査して任意の軌跡で角膜や強膜を切
開することができる。

以上説明した本第１実施例において、第１パターン８を
第１位ＷＡＡにおいたとき、対物レンズの物価焦点距離
の２倍の位置２Ｆｉにパターン像が等倍で結像されるが
、本発明ではこれに限定されるものではなく、第１パタ
ーン８を、等倍でない大きさで角膜上に照射したいとき
は、角膜を２Ｆ、位置から前後させることで達成できる
。本発明の位置では第１パターン８を透過するレーザ光
は平行光束のみであるため、２Ｆ、位置から角膜がずれ
ても、パターン像の形状の劣下はほとんどなく、その大
きさのみを変えることが可能である。

また、本装置にファイバーを接続することにより走査ミ
ラー７の操作なしにファイバー射出端を動かすことで自
由に所望の軌跡で切開が可能であり、またファイバーを
眼内に挿入することにより硝子体や網膜等の手術も可能
である。

以上説明した手術術式において、第１パターンとしての
スリット板９Ｓ及び絞り１０Ｓや（第２パターン８の各
々のパターンの）光路内挿入や第１対物レンズの交換、
走査ミラー７の操作やイメージローテーター５やスリッ
ト板９Ｓと円柱レンズ５２の回転等は手動でしてもよい
が、予め術式に応じて予めこれら各々の構成要素の組合
せ、回転や移動量をプログラムしておき図示なきマイク
ロプロセンサーで自動制御するように構成してもよい。

第」ノロ１ガ 第１図に示すように、第２位置ＢＢとイメージローテー
ター５との間に物価焦点距離ｆ０１の第２対物レンズ６
を、その物価焦点Ｆ、゛が第１位置ＡＡと合致するよう
に光路内に挿脱可能に構成する。

これにより第１位置ＡＡに第１パターン８を挿入してラ
ジアルケラトトミー手術やりシェイピング手術をすると
きも、被手術角膜Ｃは、第１対物レンズ５０の像側焦点
位置Ｆｉに固定したままでよいようになる。

３１坏υ丸果 本発明によれば一台でラジアルケラトトミー手術にもリ
シエイビング手術にも利用できるレーザ手術装置が提供
できる。

また、各々術式においても、各種のパターンの交換や対
物レンズの交換により各種のラジアルケラトトミー手術
やりシェイピング手術が可能で自由度の高いレーザ手術
装置を提供することができる。

さらに、ラジアルケラトトミー手術やりシェイピング手
術のみならず、レーザメスとしても利用できる多機能レ
ーザ手術装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学配置図、第２図はコ
リメーター光学系の他の例を示す光学配置図、 第３図はレーザビームの広がり角を説明するための斜視
模式図、 第４Ａ図及び第４Ｂ図は広がり角を補正するためのコリ
メーター光学系の光学配置図、第５Ａ図は広がり角を補
正するためのコリメーター光学系の他の例を示すための
円柱エキスパンダ一部を示す立面図、 第５Ｂ図は第５Ａ図に示された円柱エキスパンダ一部の
平面図、 第６Ａ図は広がり角を補正するためのコリメーター光学
系のさらに他の例を示すための円柱エキスパンダ一部を
示す立面図、 第６Ｂ図は第６Ａ図に示された円柱エキスパンダ一部の
平面図、 第７図はスリット板の例を示す平面図、第８図は円形開
口絞り板の例を示す平面図、第９図はスリット板と絞り
板の合成状態を示す平面図、 第１０図はスリット板の他の例を示す平面図、第１１図
はラジアルケラトトミー用の第１パターンの１例を示す
平面図、 第１２図はラジアルケラトトミー用の第１パターンの他
の例を示す平面図、 第１３図はラジアルケラトトミー用の第１パターンのさ
らに他の例を示す平面図、 第１４Ａ図はりシェイピング用の第１パターンの１例を
示す平面図、 第１４Ｂ図は第１４Ａ図のパターンによる照射エネルギ
ー分布を示すグラフ、 第１４Ｃ図は第１４Ａ図のパターンによる照射パターン
像を例示する図、 第１５Ａ図は、リシェイピング用の第１パターンの他の
例を示す平面図、 第１５Ｂ図は第１５Ａ図のパターンによる照射エネルギ
ー分布を示すグラフ、 第１５Ｃ図は第１５Ａ図のパターンによる照射パターン
像を例示する図、 第１６Ａ図はりシェイピング用の第１パターンのさらに
他の例を示す平面図、 第１６Ｂ図は第１６Ａ図のパターンによる照射エネルギ
ー分布を示すグラフ、 第１６Ｃ図は第１６Ａ図のパターンによる照射パターン
像を例示する図、 第１７図はレンズと絞り　（及びスリット）の開口径と
スポット（及び集光板）の径（及び幅）の関係を説明す
るための模式図、 第１８図は円柱レンズ５２とスリット板９及び直線状集
光線との関係を示す斜視模式図、第１９図ないし第２１
図はパルスレーザの断面図、 である。 ８・・・第１パターン ９Ｓ・・・第２パターン １０・・・赤外レーザ（レーザ光源） １０Ｓ・・・絞り １０・・・コリメーター光学系 ５０・・・対物レンズ（第１対物レンズ）Ｆｉ・・・対
物レンズの像側焦点位置 ２Ｆｉ・・・対物レンズの像側焦点位置の２倍の位置２
Ｆｏ・・・対物レンズの像側焦点位置の２倍の位置ＡＡ
・・・第１の位置 ＢＢ・・・第２の位置 第２図 第３図 栴７図　　第８図　　第９図 第１Ｏ図 υコ 第１Ｉ図　　　第１２図　　第１３図

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）　赤外レーザ光を射出するための赤外レーザ光源
   と、前記赤外レーザ光を被手術眼に照射するための照射
   光学系とからなることを特徴とする眼科用レーザ手術装
   置。
2. （２）　前記赤外レーザ光の中心波長が、略２．９μｍ
   であることを特徴とする請求項（１）記載の眼科用レー
   ザ装置。
3. （３）　前記赤外レーザ光源が、ＨＦレーザであること
   を特徴とする請求項（２）記載の眼科用レーザ装置。
4. （４）　前記赤外レーザ光源が、Ｅｒ／ＹＡＧレーザで
   あることを特徴とする請求項（２）記載の眼科用レーザ
   装置。
5. （５）　赤外レーザ光を照射するための赤外レーザ光源
   と； 　前記レーザ光を所望のビーム径をもつ平行光束とする
   ためのコリメーター光学系と； 　前記コリメーター光学系からの前記レーザ光を結像す
   るための対物レンズと； 　前記対物レンズの物側焦点距離の２倍の位置である第
   １の位置で光路内に挿脱自在な第１のパターンと； 　前記対物レンズの物側焦点側の近傍である第２の位置
   で光路内に挿脱自在な第２のパターンまたは絞りと から構成されたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置
   。
6. （６）　前記第１の位置と前記第２の位置との間にイメ
   ージローテーターが配置されたことを特徴とする請求項
   （５）記載の眼科用レーザ手術装置。
7. （７）　前記対物レーザが互いに交換可能な球面レンズ
   と円柱レンズとからなることを特徴とする請求項（１）
   または（６）記載の眼科用レーザ手術装置。
8. （８）　前記円柱レンズは前記第２のパターンと一体的
   に位置光軸を軸として回転可能であることを特徴とする
   請求項（７）記載の眼科用レーザ手術装置。
9. （９）　前記対物レンズは装置光軸に沿って可動である
   ことを特徴とする請求項（５）ないし（８）のいずれか
   に記載の眼科用レーザ手術装置。
10. （１０）　前記対物レンズの像側に前記対物レンズを射
    出後のレーザ光を走査するための走査光学系を有してい
    ることを特徴とする請求項（５）ないし（９）のいずれ
    かに記載の眼科用レーザ手術装置。
11. （１１）　前記レーザ光源はＨＦレーザであること特徴
    とする請求項（５）ないし（１０）のいずれかに記載の
    眼科用レーザ手術装置。
12. （１２）　前記レーザ光源がＥｒ／ＹＡＧレーザである
    ことを特徴とする請求項（５）ないし（１０）のいずれ
    かに記載の眼科用レーザ手術装置。
13. （１３）　赤外レーザ光を照射するための赤外レーザ光
    源と； 　前記レーザ光を所望のビーム径の平行光束とするため
    のコリメーター光学系と； 　前記コリメーター光学系からのレーザ光を結像するた
    めの第１の対物レンズと； 　前記コリメーター光学系と前記第１の対物レンズとの
    間の第１の位置で光路内に挿脱可能な第１のパターンと
    ； 　前記第１の位置と前記第１の対物レンズの間の前記光
    路内に挿脱自在で、かつ前記第１の位置に物側焦点を有
    する第２の対物レンズと；前記第１の対物レンズの物側
    焦点側の近傍である第２の位置で前記光路内に挿脱可能
    な第２のパターンまたは絞りと から構成されたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置
    。
14. （１４）　前記第１の位置と前記第２の位置との間にイ
    メージローテーターが配置されたことを特徴とする請求
    項（１３）記載の眼科用レーザ手術装置。
15. （１５）　前記第１の対物レンズが互いに交換可能な球
    面レンズと円柱レンズとからなることを特徴とする請求
    項（１３）または（１４）記載の眼科用レーザ手術装置
    。
16. （１６）　前記円柱レンズは前記第２のパターンと一体
    的に装置光軸を軸として回転可能であることを特徴とす
    る請求項（１５）記載の眼科用レーザ手術装置。
17. （１７）　前記第１の対物レンズは装置光軸に沿って可
    動であることを特徴とする請求項（１３）ないし（１６
    ）のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置。
18. （１８）　前記第１の対物レンズの像側に前記第１対物
    レンズを射出したレーザビームを走査するための光学走
    査手段が配置されたことを特徴とする請求項（１３）な
    いし（１７）のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置
    。
19. （１９）　前記光学走査機構が、角膜の表面形状、及び
    角膜厚を３次元的に測定する装置と、この装置による手
    術前の角膜形状のデーターを記憶する装置と、このデー
    ターと目の光学特性から、所望の光学特性とを得るため
    の理想角膜表面形状を計算し、必要な蒸散量を決定し、
    レーザビームを走査、パルスの両面において制御するコ
    ンピュータ及びドライバーを持った装置であることを特
    徴とする請求項（１８）記載の眼科用レーザ手術装置。
20. （２０）　前記レーザ光源は約２．９μｍの中心波長を
    持つレーザ光を発光することを特徴とする請求項（１３
    ）ないし（１９）のいずれかに記載の眼科用レーザ手術
    装置。
21. （２１）　前記レーザ光源は、ＨＦレーザであることを
    特徴とする請求項（２０）記載の眼科用レーザ手術装置
    。
22. （２２）　前記レーザ光源は、Ｅｒ／ＹＡＧレーザであ
    ることを特徴とする請求項（２０）記載の眼科用レーザ
    手術装置。