眼科用レーザ治療装置
【課題】 スポットサイズの自由度を確保しつつ、スポットの走査範囲を広く確保できる装置を提供する。
【解決手段】 観察光学系を備える双眼顕微鏡と、治療レーザ光の光源と、レーザ光を導光するファイバと、レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，スポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、レーザ光を偏向する反射ミラーと、走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、
反射ミラーに反射されない治療レーザ光の光束を遮るための開口板を、操作部より上流でズーム光学系のズームレンズ群より下流に配置し、開口板の開口形状を反射ミラーの形状と対応させた。
【解決手段】 観察光学系を備える双眼顕微鏡と、治療レーザ光の光源と、レーザ光を導光するファイバと、レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，スポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、レーザ光を偏向する反射ミラーと、走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、
反射ミラーに反射されない治療レーザ光の光束を遮るための開口板を、操作部より上流でズーム光学系のズームレンズ群より下流に配置し、開口板の開口形状を反射ミラーの形状と対応させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者眼にレーザ光を照射し、治療を行う眼科用レーザ治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用レーザ治療装置の１つとして、光凝固装置が知られている。光凝固治療（例えば、汎網膜光凝固治療）では、治療レーザ光を患者眼の眼底組織に１スポットずつ照射し、組織を熱凝固させる（例えば、特許文献１参照）。近年では、ガルバノミラー等を備えた走査ユニットをレーザ光のデリバリユニットに組み込み、予め設定された複数のスポット位置の走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを眼底組織上で走査する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような装置では、治療に応じてレーザ光のスポットサイズ（スポット径）を変更する。例えば、特許文献１の装置では、レーザ光の光軸方向に沿ってレンズを移動させ、スポットサイズを変更するるズーム光学系を用いる。一方、特許文献２の装置では、コア径の異なる複数の光ファイバを用意し、各光ファイバの出射端面を組織上に導光する。このとき、コア径の異なる光ファイバを選択することで、スポットサイズを変更する。また、このような装置では、患者眼の眼底組織の観察及びスポットの照射位置の確認のため観察光学系を備えるユニット、例えば、双眼顕微鏡等を備えるスリットランプ、を合わせて用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２４１５４号公報
【特許文献２】国際公開第０７／０８２１０２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の装置では、スポットサイズの種類に限りがある。このため、特許文献１の装置のようなズーム光学系を用いてスポットを形成し、走査する装置が望まれる。しかしながら、ズーム光学系に走査部を組み込む構成とすると、スポットの走査範囲が制限される問題が生じる。
【０００５】
具体的に説明すると、従来装置（特許文献１のような装置）を図７に示す。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は俯瞰図を模式的に示した図である。ズーム光学系（照射光学系）Ｚ１の対物レンズ１０１を出射するレーザ光の光軸Ｌａと、双眼顕微鏡Ｍ１の対物レンズ１０２の観察光路（光軸）Ｌｂを略同軸とするために、可視光を反射する反射ミラー１０３が配置される。反射ミラー１０３は双眼顕微鏡Ｍ１の右眼の観察光路Ｌｂｒ、左眼の観察光路Ｌｂｌの観察光路を遮らない程度の大きさとされ、左右眼の観察光路の中央に配置される。このような条件から反射ミラー１０３の大きさは制限を受ける。また、対物レンズ１０１と反射ミラー１０３との間には、反射ミラー１０３を外れたレーザ光が患者眼等の眼前で散乱してしまうことを抑制する開口板１０４が配置される。開口板１０４は、ズーム光学系Ｚ１にて変倍されるスポットが低倍、例えば、ファイバ端面の等倍である５０μｍの場合、その光束Ｂａを遮る。
【０００６】
このような条件において、ズーム光学系Ｚ２にガルバノミラー等の走査部１１５を配置し、対物レンズ１１１、反射ミラー１１３、開口板１１４を配置すると、図８に示すように、走査部１１５にて偏向されたレーザ光の光軸Ｌａ１が、開口板１１４で遮られてしまい、スポットの走査範囲が制限されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、スポットサイズの選択の自由度を確保しつつ、スポットの走査範囲を広く確保できる眼科用レーザ治療装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
（１） 患者眼を観察するための観察光学系を備える双眼顕微鏡と、治療レーザ光を出射する治療レーザ光源と、治療レーザ光を導光する光ファイバと、治療レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，前記光ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、該照射光学系から出射される治療レーザ光を偏向する反射ミラーであって，前記双眼顕微鏡の左右眼の観察光路の中央に配置される反射ミラーと、前記走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、前記照射光学系は、前記光ファイバから出射される治療レーザ光の光束径を変更するために光軸方向に移動するズームレンズ群と、前記ズームレンズ群を通過した治療レーザ光の光束径を制限する開口板であって，前記反射ミラーの反射面の大きさに対応し患者眼の組織上に照射される治療レーザ光のスポットサイズが所定値以下の際に治療レーザ光の光束径を制限する開口有する開口板と、前記開口板を通過した治療レーザ光を患者眼の組織上に結像させる結像レンズ群と、を備え、前記走査部は前記開口板の下流かつ前記結像レンズ群の上流に配置され、前記開口板を通過した治療レーザ光を偏向し治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で走査することを特徴とする。
（２） （１）の眼科用レーザ治療装置は、前記ズーム光学系にて設定したスポットのサイズを入力するスポットサイズ入力手段を備え、前記制御手段は，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値である場合は、前記走査部による治療レーザ光のスポットの走査を禁止し、前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値を越える場合は、前記走査部を制御し治療レーザ光のスポットを走査することを特徴とする。
（３） （２）の眼科用レーザ治療装置は、走査パターンのスポット間隔を設定する間隔設定手段と、スポットの走査範囲を設定する走査範囲設定手段であって，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズと，前記間隔設定手段で設定されたスポット間隔と，に基づいて前記走査部によるスポットの走査可能な範囲を設定する走査範囲設定手段と、を備える、ことを特徴とする。
（４ ）（１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、前記開口板は、前記ズームレンズ群の最下流の光学素子の後面側に固定されることを特徴とする。
（５） （１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、前記光ファイバから出射される治療レーザ光を略平行光とするコリメータレンズ群を有し、前記結像レンズ群は、前記走査部を通過した治療レーザ光を前記反射ミラーより上流で結像させる中間結像レンズ群を有し、前記ズームレンズ群は、該コリメータレンズ群を通過した治療レーザ光を略平行光とするために、バリエータレンズとコンペンセータレンズを有する、ことを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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は眼底の光凝固治療等を行う眼科用レーザ治療装置の光学系及び制御系を示す概略構成図である。図２は、走査部の斜視図である。図３は、走査パターンの一例を示す図である。図４は、レーザ照射光学系を示す模式的光学図である。図５は、スポットサイズと反射ミラー上での光束径を示す図である。
【００１０】
眼科用レーザ治療装置１００は、大別して、レーザ光源ユニット１０、レーザ照射光学系４０、観察光学系３０、照明光学系６０、制御部７０、操作ユニット８０、を備える。レーザ光源ユニット１０には、治療レーザ光を出射する治療レーザ光源１１、可視の照準レーザ光（エイミング光）を出射するエイミング光源１２、治療レーザ光とエイミング光とを合波するビームスプリッタ（コンバイナ）１３、集光レンズ１４を備える。ビームスプリッタ１３は、治療レーザ光の大部分を反射しエイミング光の一部を透過する。合波されたレーザ光は、集光レンズ１４により集光され、レーザ照射光学系４０へと導光する光ファイバ２０の入射端面に入射される。また、治療レーザ光源１１とビームスプリッタ１３との間には、治療レーザ光を遮断するシャッタ１５が設けられている。また、エイミング光源１２からエイミング光及び治療レーザ光が導光される光路には第２のシャッタ１６が設けられている。シャッタ１６は、異常時に閉じられる安全シャッタであるが、エイミング光が走査されるときに、エイミング光の照射と遮断を行うために使用しても良い。シャッタ１５も、治療レーザ光の照射と遮断を行うために使用しても良い。なお、各シャッタは、光路を切換える機能を有するガルバノミラーに置き換えてもよい。光ファイバ２０には、コア径５０μｍ、ＮＡ（開口数）０．１のマルチモードファイバが用いられる。
【００１１】
レーザ照射光学系４０は、本実施形態では、スリットランプ（図示を略す）に装着されるデリバリとされる。光ファイバ２０の出射端２１から出射したレーザ光（治療レーザ光及びエイミング光）は、以下の光学素子によって導光される。レーザ光（光束）は、順に、コリメータレンズ４１、レーザ光のスポットサイズを変更するために光軸方向に移動可能なズームレンズ４２、４３、光束径を制限する開口形状を持つ開口板４４、光路を折り曲げるミラー４５を通過する。ミラー４５で折り曲げられた光束は、走査部５０、結像レンズ４６、リレーレンズ４７、対物レンズ４８、反射ミラー４９を経て患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００１２】
走査部５０は、レーザ光の照射方向（照射位置）を２次元的に移動させるスキャナミラーを持ち走査光学系を構成するユニットである。走査部５０は、第１のガルバノミラー（ガルバノスキャナ）５１及び第２のガルバノミラー５５を備える。ガルバノミラー５１は、レーザ光を反射する第１のミラー５２と、ミラー５２を駆動（回転）する駆動部であるアクチュエータ５２を備える。同様に、ガルバノミラー５５は、第２ミラー５６及びアクチュエータ５７を備える。レーザ照射光学系４０の各光学素子を通ったレーザ光は、反射ミラー４９にて反射され、コンタクトレンズＣＬを介して患者眼Ｅのターゲット面（患者眼の組織上）である眼底に照射される。
【００１３】
ズームレンズ群を構成するズームレンズ４２、４３は図示を略すレンズカムに保持されており、術者の操作によりレンズカムが回転されることで、ズームレンズ４２、４３が光軸方向に移動される。ズームレンズ４２、４３の位置は、レンズカムに取り付けられたエンコーダ４２ａにより検出される。装置１００を統括・制御する制御部７０は、各レンズの位置情報（検出信号）をエンコーダ４２ａより受け取り、レーザ光のスポットサイズを得る。これにより、スポットサイズ入力手段が構成される。なお、スポットサイズは、ディスプレイ８２上で術者が入力してもよい。
【００１４】
走査部５０は、制御部７０からの指令信号に基づいて制御され、設定されたレーザ光のスポットがターゲット面で２次元のパターンとして形成されるようにスポット位置を走査する。また、図示は略すが、反射ミラー４９は、術者の操作により、レーザ光の光軸を２次元的に傾斜させる機構（手動マニュピュレータ）が接続されている。
【００１５】
走査部５０の構成を説明する。図２に示すように、ミラー５２は、反射面をｘ方向に揺動可能となるようにアクチュエータ５３に取り付けられる。一方、ミラー５６は、反射面をｙ方向に揺動可能となるようにアクチュエータ５７に取り付けられる。本実施形態では、ミラー５２の回転軸はｙ軸と一致し、ミラー５６の回転軸はｚ軸と一致する。また、アクチュエータ５３、５７は制御部７０に接続され、個別に駆動される。アクチュエータ５３、５７には、モータ及びポテンショメータが内蔵されており（共に図示せず）、ミラー５２、５６は、制御部７０の指令信号に基づき独立に回転（揺動）される。このとき、アクチュエータ５３、５７のポテンショメータにより、ミラー５２、５６がどれだけ回転したかの位置情報が制御部７０に送られ、制御部７０は、指令信号に対するミラー５２，５６の回転位置を把握できる。
【００１６】
観察光学系３０、照明光学系６０はスリットランプに搭載されている。観察光学系３０は、対物レンズを初め、変倍光学系、保護フィルタ、正立プリズム群、視野絞り、接眼レンズ等を備える。患者眼をスリット光により照明可能な照明光学系６０は、照明光源、コンデンサーレンズ、スリット、投影レンズ等を有する。
【００１７】
制御部７０には、メモリ７１、光源１１、１２、エンコーダ４２ａ、アクチュエータ５３、５７、操作ユニット８０、レーザ光を照射するトリガ入力手段であるフットスイッチ８１が接続されている。操作ユニット８０は、レーザ照射条件の設定、走査パターンの変更及び入力を兼ねるタッチパネル式のディスプレイ８２を備える。ディスプレイ８２には、各種のパネルスイッチが設けられており、レーザ光照射の照射条件のパラメータが設定可能とされる。ディスプレイ８２は、グラフィカル・ユーザ・インターフェースの機能を有し、ユーザが視覚的に数値等の確認、設定を行うことができる構成とされる。照射条件の項目としては、治療レーザ光の出力設定部８３、照射時間（パルス幅）設定部８４、休止時間（治療レーザ光の照射時間間隔）設定部８５、治療レーザ光の走査パターン（ターゲット面に形成する治療レーザ光のスポット位置の配列パターン）の設定部８６、エイミングのモードを設定するモード設定部８７、詳細設定スイッチ８８、スポット間隔設定手段８９、その他の設定部等を呼び出すためのメニュースイッチ８２ａ等が用意されている。モード設定部８７では、複数のエイミングモードを切換えて設定できる。
【００１８】
ディスプレイ８２上の各項目をタッチすることにより数値を設定できる。例えば、術者が、スイッチ８６ａをタッチすることによりプルダウンメニューで設定可能な候補が表示され、術者が候補から数値を選択することにより項目における設定値が決定される。
【００１９】
走査パターンは、予め複数用意され、術者がディスプレイ８２上で選択可能に構成されている。走査パターンは、例えば、スポット位置を２×２、３×３、４×４、等の正方行列状に並べるパターン（正方パターン）、スポット位置を円弧状に並べるパターン（円弧パターン）、円弧を外径方向や内径方向に並べ扇形を形成するパターン（扇形パターン）、スポット位置を円状に並べるパターン（円パターン）、この円パターンを分割するパターン（円分割パターン）、スポットを直線状に並べた直線パターン等が装置メーカによって用意され、メモリ７１に記憶されている。走査パターンは、スイッチ８６ａにより、メモリ７１に記憶されている複数の走査パターンの中から選択でき、設定部８６の画面に表示される。また、ズームレンズ４２、４３の移動によって変えられるレーザ光のスポットサイズの情報は、ディスプレイ８２に表示される。
【００２０】
また、メモリ７１には、設定されたスポットサイズと、選択された走査パターンと、設定されたスポット間隔と、に基づいてスポットの走査範囲を設定する走査範囲情報が記憶される。走査範囲情報については、後述する。
【００２１】
フットスイッチ８１が術者により踏まれると、制御部７０は各種パラメータの設定に基づき、治療レーザ光のパターンをターゲット面に形成するようにレーザ光を照射させる。制御部７０は、光源１１を制御すると共に設定されたパターンに基づいて走査部５０を制御し、ターゲット面（眼底）に治療レーザ光のパターンを形成する。
【００２２】
また、制御部７０は、設定されたスポットサイズが低倍の範囲内にあるときは、走査部５０による走査を禁止する。具体的には、ディスプレイ８２（スイッチ８６ａ）での走査パターンの選択を不可脳とする。また、制御部７０は、走査部５０の光軸を原点位置とする。
【００２３】
図３は、スポット位置のパターンの一例を示す図である。図示するようにスポットＳが、３×３の正方行列状に並べられてパターンが形成される。ここで、スポットＳは、エイミング光、治療レーザ光のいずれも指す。このようなパターンに基づいて、治療レーザ光及びエイミング光が走査部５０により走査され、ターゲット面にパターンが形成されることとなる。スタート位置ＳＰからスポットＳの照射が開始され、終了位置ＧＰへ向かってスポットＳが２次元的に走査される。本実施形態では、図中の矢印が示すように、スポットＳはできるだけスポットＳ間の移動を効率的に行うように、隣接するスポットＳへと順番に走査される構成とする。
【００２４】
スポットＳの間隔Ｄは、スポット間隔設定部８９により、スポット径の０．５倍〜２倍の範囲で任意に設定可能とされる。スポット間隔Ｄの設定情報は制御部７０に入力される。図３のように、スポットの配列が方形パターンの場合、スポットＳの間隔は上下左右方向で等間隔になるように形成される。
【００２５】
次に、レーザ照射光学系におけるズーム光学系の構成を説明する。図４では、模式的に、ファイバ出射端２１とターゲット面Ｔとの間に直線状に各光学素子を配置した。図５では、説明の簡便のため、反射ミラー４９の位置での光束を円として示した。
【００２６】
本実施形態のズーム光学系は、ファイバ出射端２１の端面を所定のスポットサイズとして拡大し、ターゲット面Ｔ上に結像させるパーフォーカル光学系とする。ファイバ出射端２１を出射した光束は、凸レンズであるコリメータレンズ４１で略平行光（ここでは、若干の拡散光）とされる。ズームレンズ４２及び４３は、光束径を変更する役割を持ち、ズームレンズ４３を通過した光束を平行光として走査部５０に導光する。ズームレンズ４２は凸レンズ、ズームレンズ４３は、凹レンズであり、連携して光軸Ｌ上を移動する。ここでは、ズームレンズ４２はバリエータ、ズームレンズ４３はコンペンセータの役割を持つ。また、ズームレンズ４２、４３が連続的に移動させることにより、スポットサイズが連続的に変更される。本実施形態では、スポットサイズは、５０〜５００μｍ（倍率では、１〜１０倍）とする。また、ズームレンズ４３の下流側には、スポットサイズが、ある値以下（低倍の範囲内）であるときに、走査部５０へと導光される光束の光束径を制限する開口形状を持つ開口板４４が固定される。
【００２７】
低倍の範囲内のスポットサイズとは、ある値でスポットサイズが設定されたレーザ光をターゲット面Ｔに導光する際、反射ミラー４９の位置での光束径が反射ミラー４９の反射面より大きくなる範囲を言う、言い換えると、光束が反射ミラー４９で反射されず外れてしまう倍率の範囲を指す。ここでは、低倍の範囲内のスポットを小さいスポットサイズとし、このスポットサイズより大きいものを大きいスポットサイズと呼ぶ。
【００２８】
具体的に、本実施形態では、低倍の範囲とは、５０μｍ以上１００μｍ未満のスポットサイズを指す。本実施形態では、５０μｍ〜９９μｍのスポットサイズ（ファイバ出射端２１の等倍〜約２倍）の反射ミラー４９の位置での光束の径を制限するように、反射ミラー４９の形状と相似形である四角形の開口を持つ開口板４４が用いられる。このような小さいスポットサイズでは、走査部５０によるスポットの走査を禁止する。
【００２９】
開口板４４の下流には、走査部５０が配置される。説明の簡便のため、走査部５０はＸ方向にだけレーザ光を偏向するものとした。走査部５０の下流には、結像レンズ群（結像レンズ４６〜対物レンズ４９）が配置される。結像レンズ４６を通過した光束は、リレーレンズ４７の手前（結像位置Ｆ）で中間結像を形成する。リレーレンズ４７及び対物レンズ４８は、結像位置Ｆのスポットを反射ミラー４９を介してターゲット面Ｔに結像させる。走査部５０の下流の近い位置に中間結像を形成することにより、結像位置Ｆ以降の光学素子を小さい径とできる。
【００３０】
次に、スポットサイズと開口板４４の関係を説明する。図４（ａ）は、大きいスポットサイズ（例えば、５００μｍ）を設定した場合を示し、図４（ｂ）は、小さいスポットサイズ（例えば、５０μｍ）を設定した場合を示している。図４（ａ）では、走査部５０が駆動されない場合（走査部５０の光軸が原点位置）、光軸Ｌに対応する軸上光束Ｂ１と、走査部５０が駆動され光軸Ｌが偏向されて光軸Ｌ２となったときの光束Ｂ２を示す。光束Ｂ１は、ズームレンズ４２、４３で光束径を変更されると共に平行光とされ、走査部５０を通過しレンズ４６〜４８を経てターゲット面Ｔに結像されスポットＳ１を形成する。また、光束Ｂ２は、光束Ｂ１の場合と同様に導光され、走査部５０で光軸Ｌ２に偏向されて、ターゲット面Ｔの周辺にスポットＳ２を形成する。このとき、反射ミラー４９の位置（反射面上）での光束Ｂ１，Ｂ２を、図５において、断面Ｃ１，断面Ｃ２として模式的に示した。
【００３１】
一方、図４（ｂ）では、光軸Ｌに対応した軸上光束Ｂ３が、走査部５０での偏向を受けずターゲット面Ｔに導光されスポットＳ３を形成する。このとき、反射ミラー４９の位置での光束Ｂ３を断面Ｃ３として示した。また、光束Ｂ３が開口板４４により遮られなかった場合の光束を断面Ｃ３ａとして示した。
【００３２】
小さいスポットサイズが設定された場合、ズームレンズ４２、４３の移動によって、開口板４４の位置での光束径が最大となる。これは、パーフォ−カル光学系におけるズーム光学系の特性に依存するものであり、ファイバ２０のＮＡと、スポットサイズの倍率（等倍）、及び、ズーム光学系の光学素子の関係によって定められる。開口板４４は、光束Ｂ３の光束径を制限し、走査部５０へと導光する。このとき、反射ミラー４９では、光束Ｂ３が断面Ｃ３のように反射される。開口板４４がない場合、反射ミラー４９の位置では光束Ｂ３は、断面Ｃ３ａとなる。この場合、反射ミラー４９より外側の光は反射されず、外れてしまう。このため、開口板４４の開口は、小さいスポットサイズに対応した光束の径を制限する開口を持ちつつ、断面Ｃ３が反射ミラー４９の反射面内でできるだけ大きい面積を持つように定められる。
【００３３】
なお、光束Ｂ３は、反射ミラー４９上でできるだけ広い径を確保する径（大きさ）となるため、走査部５０による走査を行うことができない。また、小さいスポットサイズに対応する光束も同様に走査部５０による走査に適さない。このため、制御部７０は、エンコーダ４２ａの入力に基づいて設定されたスポットサイズが小さいスポットサイズ（となる値）である場合に、走査部５０による走査を禁止する。
【００３４】
一方、大きいスポットサイズが設定された場合、図４（ａ）に示すように、光束Ｂ１、Ｂ２とも、開口板４４で光束径を制限されることがない。また、光束Ｂ１，Ｂ２は、反射ミラー４９上で、断面Ｃ１，Ｃ２で示されるように、反射ミラー４９の面積に対して小さい。このため、大きいスポットサイズに対応する光束は、走査部５０で光軸を偏向されても反射ミラー４９上から外れることがない。例えば、光束Ｂ２は、光軸Ｌ上の光束Ｂ１に対して、光軸Ｌ２として偏向されても、反射ミラー４９上ですべての光束が断面Ｃ２として収まっている。
【００３５】
しかしながら、反射ミラー４９は、前述のようにサイズに制限を受けるため、大きいスポットサイズが設定された場合であっても、スポットを走査する範囲には制限がある。制御部７０は、設定されたスポットサイズと、走査パターンと、スポット間隔と、をメモリ７１に予め記憶されている走査範囲情報と比較演算し、走査部５０にて走査する範囲を設定するとともに、現在の設定における走査範囲の制限を行う。
【００３６】
図６は、スポットサイズと走査範囲の関係を表すグラフである。横軸がスポットサイズ、縦軸がターゲット面上での片側方向の走査範囲を表す。図示されるように、スポットサイズが１００μｍまでは、走査を禁止されるため、走査範囲は０とされる。また、１００μｍ以上では、スポットサイズが増大するにつれ、走査範囲が広がる。これは、スポットサイズの増大と共に反射ミラー４９の位置での光束が狭まることにより、反射ミラー４９上で光束を走査、言い換えると、ＸＹ方向に振ることができることに依る。
【００３７】
このようなグラフで示されるデータが、走査範囲情報としてメモリ７１に記憶され、制御部７０の走査範囲の設定に用いられる。例えば、スポットサイズを５００μｍとすると、ＸＹ方向では、Ｖ２（例えば、２．０ｍｍ）の２倍の範囲でスポットを走査できることとなる。この走査範囲に収まるように、走査パターン、スポット間隔が定められる。制御部７０は、この制限に基づいて、ディスプレイ８２でのパラメータの選択、表示を制限する。これにより、反射ミラー４９等の光学素子において口径食を受ける（けられる）ことがない走査を行うことができる。
【００３８】
以上のようにして、制御部７０は、照射光学系４０で形成するスポットの走査範囲をできるだけ広く設定する。また、照射光学系４０で、走査部５０から反射ミラー４９に到る光路に開口板を配置することなく、ズームレンズ群の下流に開口板を配置し走査部５０に入射する光束の径を制限することにより、以下のような利点がある。１つめは、小さいスポットサイズの設定において、光束の径を制限でき、治療レーザ光等が、反射ミラー４９から外れることを抑制できる。２つめは、治療レーザ光を結像レンズ群の周辺の光路を利用して反射ミラー４９へと導光できる。このため、図８のように光束が遮られることなく、ターゲット面へと導光される。これにより、ターゲット面でのスポットの走査範囲ができるだけ広く確保できる。３つめは、ズーム光学系によって、設定できるスポットサイズが増し、スポットサイズ、言い換えると、治療の自由度が確保できる。
【００３９】
なお、ズームレンズ４３を通過した光束が平行光となるとは、ファイバ出射端２１を出射した光束の軸上光束の場合を指す。従って、ファイバ出射端２１を出射した軸外光束は平行光ではなく、若干の拡散光となる。このため、ズームレンズ４３と走査部５０との間に配置される開口板は、大きいスポットサイズの場合にズームレンズ４３を通過した光束のうち拡散光を遮らないように、できるだけズームレンズ４３に近い位置に配置されることが好ましい。本実施形態では、ズームレンズ４３の下流側に開口板４４を固定する。図示は略すが、ズームレンズ４３のレンズホルダに開口板４４を位置合せしてネジ等の固定部材にて固定する。これにより、開口板４４の位置は、ズームレンズ４３に対して常に一定位置に置かれる。このため、開口板４４を設計し易く、ズームレンズ４３と走査部５０の間の空間を小さくでき、照射光学系４０を小さくできる。
【００４０】
以上のような構成を備える装置の動作を説明する。手術に先立ち、走査パターン、治療レーザ光のスポットサイズ、治療レーザ光の出力、１スポットでのレーザ光の照射時間、等の手術条件が設定される。例えば、汎網膜光凝固治療のために、治療レーザ光のスポットサイズが２００μｍに設定され、走査パターンは５×５の正方パターンが選択されているものとする。このとき、制御部７０は、設定されたスポットサイズ、走査パターン、スポット間隔、と走査範囲情報とを比較演算し、今回の手術のパラメータ等に対する走査範囲を設定する。例えば、術者が、スポットサイズと走査パターンを設定した
術者は、照明光学系６０からの照明光によって照らされた眼底を観察光学系３０により観察すると共に、エイミング光が照射されるスポット位置を観察し、レーザ照射光学系４０が搭載されたスリットランプ（観察光学系３０、照明光学系６０にて構成される）を患者眼に対して移動し、治療部位への照準合わせを行う。照準時に、走査パターンに基づいてエイミング光源１２及び走査部５０の駆動が制御される。
【００４１】
照準合わせの完了後、術者がフットスイッチ８１を踏むと、治療レーザ光の照射が開始される。制御部７０は、フットスイッチ８１からのトリガ信号に基づき、光源１２からのエイミング光の出射を停止し、治療レーザ光源１１から治療レーザ光を出射すると共に、走査部５０を制御し、各スポット位置に治療レーザ光を順次照射する。各スポット位置には治療レーザ光のパルス幅の設定時間に基づいて治療レーザ光が照射され、治療レーザ光の休止時間の間にスポットが移動される。
【００４２】
なお、スポットサイズを１００μｍ未満とした場合、制御部７０は走査部５０によるスポットの走査を禁止する。スポットを走査しないモードをシングルモード、走査するモードをスキャンモードとし、スポットサイズの設定、走査パターンの設定に基づいて制御部７０がモードを選択する構成としてもよい。また、手術条件の設定において、モードを選択することで、選択できる走査パターンや手術条件を術者に報知する構成を加えてもよい。
【００４３】
なお、走査部５０の構成においては、１つのミラーをｘｙ方向に傾斜等させる構成の部材を用いてもよい。あるいは、レーザ光等の走査をレンズの傾斜により実現する構成としてもよい。
【００４４】
なお、以上の説明では、開口板をズームレンズ群において最下流のズームレンズの下流側に固定する構成としたが、走査部より上流で、ズームレンズ群より下流に固定的に配置してもよい。
【００４５】
なお、以上の説明では、小スポットより大きいスポットサイズに対応する光束において軸外光束（拡散光）を遮らないように開口板の形状、配置位置を定めたが、軸外光束を遮るようにしてもよい。この場合、ターゲット面に照射されるエネルギ量が低下するため、治療レーザ光の照射エネルギ量を上げればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】眼科用レーザ治療装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図２】走査部の斜視図である。
【図３】レーザ照射光学系を説明する模式的光学図である。
【図４】反射ミラーとスポットサイズの関係を説明する図である。
【図５】走査パターンの一例を示す図である。
【図６】スポットサイズと走査範囲の関係を表すグラフである。
【図７】従来の眼科用レーザ治療装置のレーザの導光を説明する図である。
【図８】走査部を備える眼科用レーザ治療装置のレーザの導光を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ レーザ光源ユニット
２０ 光ファイバ
２１ ファイバ出射端
３０ 観察光学系
４０ レーザ照射光学系
４２、４３ ズームレンズ
４４ 開口板
４９ 反射ミラー
５０ 走査部
６０ 照明光学系
７０ 制御部
８０ 操作ユニット
１００ 眼科用レーザ治療装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者眼にレーザ光を照射し、治療を行う眼科用レーザ治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用レーザ治療装置の１つとして、光凝固装置が知られている。光凝固治療（例えば、汎網膜光凝固治療）では、治療レーザ光を患者眼の眼底組織に１スポットずつ照射し、組織を熱凝固させる（例えば、特許文献１参照）。近年では、ガルバノミラー等を備えた走査ユニットをレーザ光のデリバリユニットに組み込み、予め設定された複数のスポット位置の走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを眼底組織上で走査する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような装置では、治療に応じてレーザ光のスポットサイズ（スポット径）を変更する。例えば、特許文献１の装置では、レーザ光の光軸方向に沿ってレンズを移動させ、スポットサイズを変更するるズーム光学系を用いる。一方、特許文献２の装置では、コア径の異なる複数の光ファイバを用意し、各光ファイバの出射端面を組織上に導光する。このとき、コア径の異なる光ファイバを選択することで、スポットサイズを変更する。また、このような装置では、患者眼の眼底組織の観察及びスポットの照射位置の確認のため観察光学系を備えるユニット、例えば、双眼顕微鏡等を備えるスリットランプ、を合わせて用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２４１５４号公報
【特許文献２】国際公開第０７／０８２１０２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の装置では、スポットサイズの種類に限りがある。このため、特許文献１の装置のようなズーム光学系を用いてスポットを形成し、走査する装置が望まれる。しかしながら、ズーム光学系に走査部を組み込む構成とすると、スポットの走査範囲が制限される問題が生じる。
【０００５】
具体的に説明すると、従来装置（特許文献１のような装置）を図７に示す。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は俯瞰図を模式的に示した図である。ズーム光学系（照射光学系）Ｚ１の対物レンズ１０１を出射するレーザ光の光軸Ｌａと、双眼顕微鏡Ｍ１の対物レンズ１０２の観察光路（光軸）Ｌｂを略同軸とするために、可視光を反射する反射ミラー１０３が配置される。反射ミラー１０３は双眼顕微鏡Ｍ１の右眼の観察光路Ｌｂｒ、左眼の観察光路Ｌｂｌの観察光路を遮らない程度の大きさとされ、左右眼の観察光路の中央に配置される。このような条件から反射ミラー１０３の大きさは制限を受ける。また、対物レンズ１０１と反射ミラー１０３との間には、反射ミラー１０３を外れたレーザ光が患者眼等の眼前で散乱してしまうことを抑制する開口板１０４が配置される。開口板１０４は、ズーム光学系Ｚ１にて変倍されるスポットが低倍、例えば、ファイバ端面の等倍である５０μｍの場合、その光束Ｂａを遮る。
【０００６】
このような条件において、ズーム光学系Ｚ２にガルバノミラー等の走査部１１５を配置し、対物レンズ１１１、反射ミラー１１３、開口板１１４を配置すると、図８に示すように、走査部１１５にて偏向されたレーザ光の光軸Ｌａ１が、開口板１１４で遮られてしまい、スポットの走査範囲が制限されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、スポットサイズの選択の自由度を確保しつつ、スポットの走査範囲を広く確保できる眼科用レーザ治療装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
（１） 患者眼を観察するための観察光学系を備える双眼顕微鏡と、治療レーザ光を出射する治療レーザ光源と、治療レーザ光を導光する光ファイバと、治療レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，前記光ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、該照射光学系から出射される治療レーザ光を偏向する反射ミラーであって，前記双眼顕微鏡の左右眼の観察光路の中央に配置される反射ミラーと、前記走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、前記照射光学系は、前記光ファイバから出射される治療レーザ光の光束径を変更するために光軸方向に移動するズームレンズ群と、前記ズームレンズ群を通過した治療レーザ光の光束径を制限する開口板であって，前記反射ミラーの反射面の大きさに対応し患者眼の組織上に照射される治療レーザ光のスポットサイズが所定値以下の際に治療レーザ光の光束径を制限する開口有する開口板と、前記開口板を通過した治療レーザ光を患者眼の組織上に結像させる結像レンズ群と、を備え、前記走査部は前記開口板の下流かつ前記結像レンズ群の上流に配置され、前記開口板を通過した治療レーザ光を偏向し治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で走査することを特徴とする。
（２） （１）の眼科用レーザ治療装置は、前記ズーム光学系にて設定したスポットのサイズを入力するスポットサイズ入力手段を備え、前記制御手段は，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値である場合は、前記走査部による治療レーザ光のスポットの走査を禁止し、前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値を越える場合は、前記走査部を制御し治療レーザ光のスポットを走査することを特徴とする。
（３） （２）の眼科用レーザ治療装置は、走査パターンのスポット間隔を設定する間隔設定手段と、スポットの走査範囲を設定する走査範囲設定手段であって，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズと，前記間隔設定手段で設定されたスポット間隔と，に基づいて前記走査部によるスポットの走査可能な範囲を設定する走査範囲設定手段と、を備える、ことを特徴とする。
（４ ）（１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、前記開口板は、前記ズームレンズ群の最下流の光学素子の後面側に固定されることを特徴とする。
（５） （１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、前記光ファイバから出射される治療レーザ光を略平行光とするコリメータレンズ群を有し、前記結像レンズ群は、前記走査部を通過した治療レーザ光を前記反射ミラーより上流で結像させる中間結像レンズ群を有し、前記ズームレンズ群は、該コリメータレンズ群を通過した治療レーザ光を略平行光とするために、バリエータレンズとコンペンセータレンズを有する、ことを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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は眼底の光凝固治療等を行う眼科用レーザ治療装置の光学系及び制御系を示す概略構成図である。図２は、走査部の斜視図である。図３は、走査パターンの一例を示す図である。図４は、レーザ照射光学系を示す模式的光学図である。図５は、スポットサイズと反射ミラー上での光束径を示す図である。
【００１０】
眼科用レーザ治療装置１００は、大別して、レーザ光源ユニット１０、レーザ照射光学系４０、観察光学系３０、照明光学系６０、制御部７０、操作ユニット８０、を備える。レーザ光源ユニット１０には、治療レーザ光を出射する治療レーザ光源１１、可視の照準レーザ光（エイミング光）を出射するエイミング光源１２、治療レーザ光とエイミング光とを合波するビームスプリッタ（コンバイナ）１３、集光レンズ１４を備える。ビームスプリッタ１３は、治療レーザ光の大部分を反射しエイミング光の一部を透過する。合波されたレーザ光は、集光レンズ１４により集光され、レーザ照射光学系４０へと導光する光ファイバ２０の入射端面に入射される。また、治療レーザ光源１１とビームスプリッタ１３との間には、治療レーザ光を遮断するシャッタ１５が設けられている。また、エイミング光源１２からエイミング光及び治療レーザ光が導光される光路には第２のシャッタ１６が設けられている。シャッタ１６は、異常時に閉じられる安全シャッタであるが、エイミング光が走査されるときに、エイミング光の照射と遮断を行うために使用しても良い。シャッタ１５も、治療レーザ光の照射と遮断を行うために使用しても良い。なお、各シャッタは、光路を切換える機能を有するガルバノミラーに置き換えてもよい。光ファイバ２０には、コア径５０μｍ、ＮＡ（開口数）０．１のマルチモードファイバが用いられる。
【００１１】
レーザ照射光学系４０は、本実施形態では、スリットランプ（図示を略す）に装着されるデリバリとされる。光ファイバ２０の出射端２１から出射したレーザ光（治療レーザ光及びエイミング光）は、以下の光学素子によって導光される。レーザ光（光束）は、順に、コリメータレンズ４１、レーザ光のスポットサイズを変更するために光軸方向に移動可能なズームレンズ４２、４３、光束径を制限する開口形状を持つ開口板４４、光路を折り曲げるミラー４５を通過する。ミラー４５で折り曲げられた光束は、走査部５０、結像レンズ４６、リレーレンズ４７、対物レンズ４８、反射ミラー４９を経て患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００１２】
走査部５０は、レーザ光の照射方向（照射位置）を２次元的に移動させるスキャナミラーを持ち走査光学系を構成するユニットである。走査部５０は、第１のガルバノミラー（ガルバノスキャナ）５１及び第２のガルバノミラー５５を備える。ガルバノミラー５１は、レーザ光を反射する第１のミラー５２と、ミラー５２を駆動（回転）する駆動部であるアクチュエータ５２を備える。同様に、ガルバノミラー５５は、第２ミラー５６及びアクチュエータ５７を備える。レーザ照射光学系４０の各光学素子を通ったレーザ光は、反射ミラー４９にて反射され、コンタクトレンズＣＬを介して患者眼Ｅのターゲット面（患者眼の組織上）である眼底に照射される。
【００１３】
ズームレンズ群を構成するズームレンズ４２、４３は図示を略すレンズカムに保持されており、術者の操作によりレンズカムが回転されることで、ズームレンズ４２、４３が光軸方向に移動される。ズームレンズ４２、４３の位置は、レンズカムに取り付けられたエンコーダ４２ａにより検出される。装置１００を統括・制御する制御部７０は、各レンズの位置情報（検出信号）をエンコーダ４２ａより受け取り、レーザ光のスポットサイズを得る。これにより、スポットサイズ入力手段が構成される。なお、スポットサイズは、ディスプレイ８２上で術者が入力してもよい。
【００１４】
走査部５０は、制御部７０からの指令信号に基づいて制御され、設定されたレーザ光のスポットがターゲット面で２次元のパターンとして形成されるようにスポット位置を走査する。また、図示は略すが、反射ミラー４９は、術者の操作により、レーザ光の光軸を２次元的に傾斜させる機構（手動マニュピュレータ）が接続されている。
【００１５】
走査部５０の構成を説明する。図２に示すように、ミラー５２は、反射面をｘ方向に揺動可能となるようにアクチュエータ５３に取り付けられる。一方、ミラー５６は、反射面をｙ方向に揺動可能となるようにアクチュエータ５７に取り付けられる。本実施形態では、ミラー５２の回転軸はｙ軸と一致し、ミラー５６の回転軸はｚ軸と一致する。また、アクチュエータ５３、５７は制御部７０に接続され、個別に駆動される。アクチュエータ５３、５７には、モータ及びポテンショメータが内蔵されており（共に図示せず）、ミラー５２、５６は、制御部７０の指令信号に基づき独立に回転（揺動）される。このとき、アクチュエータ５３、５７のポテンショメータにより、ミラー５２、５６がどれだけ回転したかの位置情報が制御部７０に送られ、制御部７０は、指令信号に対するミラー５２，５６の回転位置を把握できる。
【００１６】
観察光学系３０、照明光学系６０はスリットランプに搭載されている。観察光学系３０は、対物レンズを初め、変倍光学系、保護フィルタ、正立プリズム群、視野絞り、接眼レンズ等を備える。患者眼をスリット光により照明可能な照明光学系６０は、照明光源、コンデンサーレンズ、スリット、投影レンズ等を有する。
【００１７】
制御部７０には、メモリ７１、光源１１、１２、エンコーダ４２ａ、アクチュエータ５３、５７、操作ユニット８０、レーザ光を照射するトリガ入力手段であるフットスイッチ８１が接続されている。操作ユニット８０は、レーザ照射条件の設定、走査パターンの変更及び入力を兼ねるタッチパネル式のディスプレイ８２を備える。ディスプレイ８２には、各種のパネルスイッチが設けられており、レーザ光照射の照射条件のパラメータが設定可能とされる。ディスプレイ８２は、グラフィカル・ユーザ・インターフェースの機能を有し、ユーザが視覚的に数値等の確認、設定を行うことができる構成とされる。照射条件の項目としては、治療レーザ光の出力設定部８３、照射時間（パルス幅）設定部８４、休止時間（治療レーザ光の照射時間間隔）設定部８５、治療レーザ光の走査パターン（ターゲット面に形成する治療レーザ光のスポット位置の配列パターン）の設定部８６、エイミングのモードを設定するモード設定部８７、詳細設定スイッチ８８、スポット間隔設定手段８９、その他の設定部等を呼び出すためのメニュースイッチ８２ａ等が用意されている。モード設定部８７では、複数のエイミングモードを切換えて設定できる。
【００１８】
ディスプレイ８２上の各項目をタッチすることにより数値を設定できる。例えば、術者が、スイッチ８６ａをタッチすることによりプルダウンメニューで設定可能な候補が表示され、術者が候補から数値を選択することにより項目における設定値が決定される。
【００１９】
走査パターンは、予め複数用意され、術者がディスプレイ８２上で選択可能に構成されている。走査パターンは、例えば、スポット位置を２×２、３×３、４×４、等の正方行列状に並べるパターン（正方パターン）、スポット位置を円弧状に並べるパターン（円弧パターン）、円弧を外径方向や内径方向に並べ扇形を形成するパターン（扇形パターン）、スポット位置を円状に並べるパターン（円パターン）、この円パターンを分割するパターン（円分割パターン）、スポットを直線状に並べた直線パターン等が装置メーカによって用意され、メモリ７１に記憶されている。走査パターンは、スイッチ８６ａにより、メモリ７１に記憶されている複数の走査パターンの中から選択でき、設定部８６の画面に表示される。また、ズームレンズ４２、４３の移動によって変えられるレーザ光のスポットサイズの情報は、ディスプレイ８２に表示される。
【００２０】
また、メモリ７１には、設定されたスポットサイズと、選択された走査パターンと、設定されたスポット間隔と、に基づいてスポットの走査範囲を設定する走査範囲情報が記憶される。走査範囲情報については、後述する。
【００２１】
フットスイッチ８１が術者により踏まれると、制御部７０は各種パラメータの設定に基づき、治療レーザ光のパターンをターゲット面に形成するようにレーザ光を照射させる。制御部７０は、光源１１を制御すると共に設定されたパターンに基づいて走査部５０を制御し、ターゲット面（眼底）に治療レーザ光のパターンを形成する。
【００２２】
また、制御部７０は、設定されたスポットサイズが低倍の範囲内にあるときは、走査部５０による走査を禁止する。具体的には、ディスプレイ８２（スイッチ８６ａ）での走査パターンの選択を不可脳とする。また、制御部７０は、走査部５０の光軸を原点位置とする。
【００２３】
図３は、スポット位置のパターンの一例を示す図である。図示するようにスポットＳが、３×３の正方行列状に並べられてパターンが形成される。ここで、スポットＳは、エイミング光、治療レーザ光のいずれも指す。このようなパターンに基づいて、治療レーザ光及びエイミング光が走査部５０により走査され、ターゲット面にパターンが形成されることとなる。スタート位置ＳＰからスポットＳの照射が開始され、終了位置ＧＰへ向かってスポットＳが２次元的に走査される。本実施形態では、図中の矢印が示すように、スポットＳはできるだけスポットＳ間の移動を効率的に行うように、隣接するスポットＳへと順番に走査される構成とする。
【００２４】
スポットＳの間隔Ｄは、スポット間隔設定部８９により、スポット径の０．５倍〜２倍の範囲で任意に設定可能とされる。スポット間隔Ｄの設定情報は制御部７０に入力される。図３のように、スポットの配列が方形パターンの場合、スポットＳの間隔は上下左右方向で等間隔になるように形成される。
【００２５】
次に、レーザ照射光学系におけるズーム光学系の構成を説明する。図４では、模式的に、ファイバ出射端２１とターゲット面Ｔとの間に直線状に各光学素子を配置した。図５では、説明の簡便のため、反射ミラー４９の位置での光束を円として示した。
【００２６】
本実施形態のズーム光学系は、ファイバ出射端２１の端面を所定のスポットサイズとして拡大し、ターゲット面Ｔ上に結像させるパーフォーカル光学系とする。ファイバ出射端２１を出射した光束は、凸レンズであるコリメータレンズ４１で略平行光（ここでは、若干の拡散光）とされる。ズームレンズ４２及び４３は、光束径を変更する役割を持ち、ズームレンズ４３を通過した光束を平行光として走査部５０に導光する。ズームレンズ４２は凸レンズ、ズームレンズ４３は、凹レンズであり、連携して光軸Ｌ上を移動する。ここでは、ズームレンズ４２はバリエータ、ズームレンズ４３はコンペンセータの役割を持つ。また、ズームレンズ４２、４３が連続的に移動させることにより、スポットサイズが連続的に変更される。本実施形態では、スポットサイズは、５０〜５００μｍ（倍率では、１〜１０倍）とする。また、ズームレンズ４３の下流側には、スポットサイズが、ある値以下（低倍の範囲内）であるときに、走査部５０へと導光される光束の光束径を制限する開口形状を持つ開口板４４が固定される。
【００２７】
低倍の範囲内のスポットサイズとは、ある値でスポットサイズが設定されたレーザ光をターゲット面Ｔに導光する際、反射ミラー４９の位置での光束径が反射ミラー４９の反射面より大きくなる範囲を言う、言い換えると、光束が反射ミラー４９で反射されず外れてしまう倍率の範囲を指す。ここでは、低倍の範囲内のスポットを小さいスポットサイズとし、このスポットサイズより大きいものを大きいスポットサイズと呼ぶ。
【００２８】
具体的に、本実施形態では、低倍の範囲とは、５０μｍ以上１００μｍ未満のスポットサイズを指す。本実施形態では、５０μｍ〜９９μｍのスポットサイズ（ファイバ出射端２１の等倍〜約２倍）の反射ミラー４９の位置での光束の径を制限するように、反射ミラー４９の形状と相似形である四角形の開口を持つ開口板４４が用いられる。このような小さいスポットサイズでは、走査部５０によるスポットの走査を禁止する。
【００２９】
開口板４４の下流には、走査部５０が配置される。説明の簡便のため、走査部５０はＸ方向にだけレーザ光を偏向するものとした。走査部５０の下流には、結像レンズ群（結像レンズ４６〜対物レンズ４９）が配置される。結像レンズ４６を通過した光束は、リレーレンズ４７の手前（結像位置Ｆ）で中間結像を形成する。リレーレンズ４７及び対物レンズ４８は、結像位置Ｆのスポットを反射ミラー４９を介してターゲット面Ｔに結像させる。走査部５０の下流の近い位置に中間結像を形成することにより、結像位置Ｆ以降の光学素子を小さい径とできる。
【００３０】
次に、スポットサイズと開口板４４の関係を説明する。図４（ａ）は、大きいスポットサイズ（例えば、５００μｍ）を設定した場合を示し、図４（ｂ）は、小さいスポットサイズ（例えば、５０μｍ）を設定した場合を示している。図４（ａ）では、走査部５０が駆動されない場合（走査部５０の光軸が原点位置）、光軸Ｌに対応する軸上光束Ｂ１と、走査部５０が駆動され光軸Ｌが偏向されて光軸Ｌ２となったときの光束Ｂ２を示す。光束Ｂ１は、ズームレンズ４２、４３で光束径を変更されると共に平行光とされ、走査部５０を通過しレンズ４６〜４８を経てターゲット面Ｔに結像されスポットＳ１を形成する。また、光束Ｂ２は、光束Ｂ１の場合と同様に導光され、走査部５０で光軸Ｌ２に偏向されて、ターゲット面Ｔの周辺にスポットＳ２を形成する。このとき、反射ミラー４９の位置（反射面上）での光束Ｂ１，Ｂ２を、図５において、断面Ｃ１，断面Ｃ２として模式的に示した。
【００３１】
一方、図４（ｂ）では、光軸Ｌに対応した軸上光束Ｂ３が、走査部５０での偏向を受けずターゲット面Ｔに導光されスポットＳ３を形成する。このとき、反射ミラー４９の位置での光束Ｂ３を断面Ｃ３として示した。また、光束Ｂ３が開口板４４により遮られなかった場合の光束を断面Ｃ３ａとして示した。
【００３２】
小さいスポットサイズが設定された場合、ズームレンズ４２、４３の移動によって、開口板４４の位置での光束径が最大となる。これは、パーフォ−カル光学系におけるズーム光学系の特性に依存するものであり、ファイバ２０のＮＡと、スポットサイズの倍率（等倍）、及び、ズーム光学系の光学素子の関係によって定められる。開口板４４は、光束Ｂ３の光束径を制限し、走査部５０へと導光する。このとき、反射ミラー４９では、光束Ｂ３が断面Ｃ３のように反射される。開口板４４がない場合、反射ミラー４９の位置では光束Ｂ３は、断面Ｃ３ａとなる。この場合、反射ミラー４９より外側の光は反射されず、外れてしまう。このため、開口板４４の開口は、小さいスポットサイズに対応した光束の径を制限する開口を持ちつつ、断面Ｃ３が反射ミラー４９の反射面内でできるだけ大きい面積を持つように定められる。
【００３３】
なお、光束Ｂ３は、反射ミラー４９上でできるだけ広い径を確保する径（大きさ）となるため、走査部５０による走査を行うことができない。また、小さいスポットサイズに対応する光束も同様に走査部５０による走査に適さない。このため、制御部７０は、エンコーダ４２ａの入力に基づいて設定されたスポットサイズが小さいスポットサイズ（となる値）である場合に、走査部５０による走査を禁止する。
【００３４】
一方、大きいスポットサイズが設定された場合、図４（ａ）に示すように、光束Ｂ１、Ｂ２とも、開口板４４で光束径を制限されることがない。また、光束Ｂ１，Ｂ２は、反射ミラー４９上で、断面Ｃ１，Ｃ２で示されるように、反射ミラー４９の面積に対して小さい。このため、大きいスポットサイズに対応する光束は、走査部５０で光軸を偏向されても反射ミラー４９上から外れることがない。例えば、光束Ｂ２は、光軸Ｌ上の光束Ｂ１に対して、光軸Ｌ２として偏向されても、反射ミラー４９上ですべての光束が断面Ｃ２として収まっている。
【００３５】
しかしながら、反射ミラー４９は、前述のようにサイズに制限を受けるため、大きいスポットサイズが設定された場合であっても、スポットを走査する範囲には制限がある。制御部７０は、設定されたスポットサイズと、走査パターンと、スポット間隔と、をメモリ７１に予め記憶されている走査範囲情報と比較演算し、走査部５０にて走査する範囲を設定するとともに、現在の設定における走査範囲の制限を行う。
【００３６】
図６は、スポットサイズと走査範囲の関係を表すグラフである。横軸がスポットサイズ、縦軸がターゲット面上での片側方向の走査範囲を表す。図示されるように、スポットサイズが１００μｍまでは、走査を禁止されるため、走査範囲は０とされる。また、１００μｍ以上では、スポットサイズが増大するにつれ、走査範囲が広がる。これは、スポットサイズの増大と共に反射ミラー４９の位置での光束が狭まることにより、反射ミラー４９上で光束を走査、言い換えると、ＸＹ方向に振ることができることに依る。
【００３７】
このようなグラフで示されるデータが、走査範囲情報としてメモリ７１に記憶され、制御部７０の走査範囲の設定に用いられる。例えば、スポットサイズを５００μｍとすると、ＸＹ方向では、Ｖ２（例えば、２．０ｍｍ）の２倍の範囲でスポットを走査できることとなる。この走査範囲に収まるように、走査パターン、スポット間隔が定められる。制御部７０は、この制限に基づいて、ディスプレイ８２でのパラメータの選択、表示を制限する。これにより、反射ミラー４９等の光学素子において口径食を受ける（けられる）ことがない走査を行うことができる。
【００３８】
以上のようにして、制御部７０は、照射光学系４０で形成するスポットの走査範囲をできるだけ広く設定する。また、照射光学系４０で、走査部５０から反射ミラー４９に到る光路に開口板を配置することなく、ズームレンズ群の下流に開口板を配置し走査部５０に入射する光束の径を制限することにより、以下のような利点がある。１つめは、小さいスポットサイズの設定において、光束の径を制限でき、治療レーザ光等が、反射ミラー４９から外れることを抑制できる。２つめは、治療レーザ光を結像レンズ群の周辺の光路を利用して反射ミラー４９へと導光できる。このため、図８のように光束が遮られることなく、ターゲット面へと導光される。これにより、ターゲット面でのスポットの走査範囲ができるだけ広く確保できる。３つめは、ズーム光学系によって、設定できるスポットサイズが増し、スポットサイズ、言い換えると、治療の自由度が確保できる。
【００３９】
なお、ズームレンズ４３を通過した光束が平行光となるとは、ファイバ出射端２１を出射した光束の軸上光束の場合を指す。従って、ファイバ出射端２１を出射した軸外光束は平行光ではなく、若干の拡散光となる。このため、ズームレンズ４３と走査部５０との間に配置される開口板は、大きいスポットサイズの場合にズームレンズ４３を通過した光束のうち拡散光を遮らないように、できるだけズームレンズ４３に近い位置に配置されることが好ましい。本実施形態では、ズームレンズ４３の下流側に開口板４４を固定する。図示は略すが、ズームレンズ４３のレンズホルダに開口板４４を位置合せしてネジ等の固定部材にて固定する。これにより、開口板４４の位置は、ズームレンズ４３に対して常に一定位置に置かれる。このため、開口板４４を設計し易く、ズームレンズ４３と走査部５０の間の空間を小さくでき、照射光学系４０を小さくできる。
【００４０】
以上のような構成を備える装置の動作を説明する。手術に先立ち、走査パターン、治療レーザ光のスポットサイズ、治療レーザ光の出力、１スポットでのレーザ光の照射時間、等の手術条件が設定される。例えば、汎網膜光凝固治療のために、治療レーザ光のスポットサイズが２００μｍに設定され、走査パターンは５×５の正方パターンが選択されているものとする。このとき、制御部７０は、設定されたスポットサイズ、走査パターン、スポット間隔、と走査範囲情報とを比較演算し、今回の手術のパラメータ等に対する走査範囲を設定する。例えば、術者が、スポットサイズと走査パターンを設定した
術者は、照明光学系６０からの照明光によって照らされた眼底を観察光学系３０により観察すると共に、エイミング光が照射されるスポット位置を観察し、レーザ照射光学系４０が搭載されたスリットランプ（観察光学系３０、照明光学系６０にて構成される）を患者眼に対して移動し、治療部位への照準合わせを行う。照準時に、走査パターンに基づいてエイミング光源１２及び走査部５０の駆動が制御される。
【００４１】
照準合わせの完了後、術者がフットスイッチ８１を踏むと、治療レーザ光の照射が開始される。制御部７０は、フットスイッチ８１からのトリガ信号に基づき、光源１２からのエイミング光の出射を停止し、治療レーザ光源１１から治療レーザ光を出射すると共に、走査部５０を制御し、各スポット位置に治療レーザ光を順次照射する。各スポット位置には治療レーザ光のパルス幅の設定時間に基づいて治療レーザ光が照射され、治療レーザ光の休止時間の間にスポットが移動される。
【００４２】
なお、スポットサイズを１００μｍ未満とした場合、制御部７０は走査部５０によるスポットの走査を禁止する。スポットを走査しないモードをシングルモード、走査するモードをスキャンモードとし、スポットサイズの設定、走査パターンの設定に基づいて制御部７０がモードを選択する構成としてもよい。また、手術条件の設定において、モードを選択することで、選択できる走査パターンや手術条件を術者に報知する構成を加えてもよい。
【００４３】
なお、走査部５０の構成においては、１つのミラーをｘｙ方向に傾斜等させる構成の部材を用いてもよい。あるいは、レーザ光等の走査をレンズの傾斜により実現する構成としてもよい。
【００４４】
なお、以上の説明では、開口板をズームレンズ群において最下流のズームレンズの下流側に固定する構成としたが、走査部より上流で、ズームレンズ群より下流に固定的に配置してもよい。
【００４５】
なお、以上の説明では、小スポットより大きいスポットサイズに対応する光束において軸外光束（拡散光）を遮らないように開口板の形状、配置位置を定めたが、軸外光束を遮るようにしてもよい。この場合、ターゲット面に照射されるエネルギ量が低下するため、治療レーザ光の照射エネルギ量を上げればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】眼科用レーザ治療装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図２】走査部の斜視図である。
【図３】レーザ照射光学系を説明する模式的光学図である。
【図４】反射ミラーとスポットサイズの関係を説明する図である。
【図５】走査パターンの一例を示す図である。
【図６】スポットサイズと走査範囲の関係を表すグラフである。
【図７】従来の眼科用レーザ治療装置のレーザの導光を説明する図である。
【図８】走査部を備える眼科用レーザ治療装置のレーザの導光を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ レーザ光源ユニット
２０ 光ファイバ
２１ ファイバ出射端
３０ 観察光学系
４０ レーザ照射光学系
４２、４３ ズームレンズ
４４ 開口板
４９ 反射ミラー
５０ 走査部
６０ 照明光学系
７０ 制御部
８０ 操作ユニット
１００ 眼科用レーザ治療装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者眼を観察するための観察光学系を備える双眼顕微鏡と、
治療レーザ光を出射する治療レーザ光源と、
治療レーザ光を導光する光ファイバと、
治療レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，前記光ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、
該照射光学系から出射される治療レーザ光を偏向する反射ミラーであって，前記双眼顕微鏡の左右眼の観察光路の中央に配置される反射ミラーと、
前記走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、
前記光ファイバから出射される治療レーザ光の光束径を変更するために光軸方向に移動するズームレンズ群と、
前記ズームレンズ群を通過した治療レーザ光の光束径を制限する開口板であって，前記反射ミラーの反射面の大きさに対応し患者眼の組織上に照射される治療レーザ光のスポットサイズが所定値以下の際に治療レーザ光の光束径を制限する開口有する開口板と、
前記開口板を通過した治療レーザ光を患者眼の組織上に結像させる結像レンズ群と、
を備え、
前記走査部は前記開口板の下流かつ前記結像レンズ群の上流に配置され、前記開口板を通過した治療レーザ光を偏向し治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で走査する
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項２】
請求項１の眼科用レーザ治療装置は、
前記ズーム光学系にて設定したスポットのサイズを入力するスポットサイズ入力手段を備え、
前記制御手段は，
前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値である場合は、前記走査部による治療レーザ光のスポットの走査を禁止し、
前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値を越える場合は、前記走査部を制御し治療レーザ光のスポットを走査する
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項３】
請求項２の眼科用レーザ治療装置は、
走査パターンのスポット間隔を設定する間隔設定手段と、
スポットの走査範囲を設定する走査範囲設定手段であって，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズと，前記間隔設定手段で設定されたスポット間隔と，に基づいて前記走査部によるスポットの走査可能な範囲を設定する走査範囲設定手段と、
を備える、ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記開口板は、前記ズームレンズ群の最下流の光学素子の後面側に固定されることを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、
前記光ファイバから出射される治療レーザ光を略平行光とするコリメータレンズ群を有し、
前記結像レンズ群は、
前記走査部を通過した治療レーザ光を前記反射ミラーより上流で結像させる中間結像レンズ群を有し、
前記ズームレンズ群は、該コリメータレンズ群を通過した治療レーザ光を略平行光とするために、バリエータレンズとコンペンセータレンズを有する、
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項１】
患者眼を観察するための観察光学系を備える双眼顕微鏡と、
治療レーザ光を出射する治療レーザ光源と、
治療レーザ光を導光する光ファイバと、
治療レーザ光を患者眼に照射する照射光学系であって，前記光ファイバの出射端面を所定の径のスポットとするズーム光学系と，治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で２次元的に走査する走査部を含む照射光学系と、
該照射光学系から出射される治療レーザ光を偏向する反射ミラーであって，前記双眼顕微鏡の左右眼の観察光路の中央に配置される反射ミラーと、
前記走査部を制御し，複数のスポットが所定のパターンで配列された走査パターンに基づいて治療レーザ光のスポットを走査して照射する制御手段と、を備える眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、
前記光ファイバから出射される治療レーザ光の光束径を変更するために光軸方向に移動するズームレンズ群と、
前記ズームレンズ群を通過した治療レーザ光の光束径を制限する開口板であって，前記反射ミラーの反射面の大きさに対応し患者眼の組織上に照射される治療レーザ光のスポットサイズが所定値以下の際に治療レーザ光の光束径を制限する開口有する開口板と、
前記開口板を通過した治療レーザ光を患者眼の組織上に結像させる結像レンズ群と、
を備え、
前記走査部は前記開口板の下流かつ前記結像レンズ群の上流に配置され、前記開口板を通過した治療レーザ光を偏向し治療レーザ光のスポットを患者眼の組織上で走査する
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項２】
請求項１の眼科用レーザ治療装置は、
前記ズーム光学系にて設定したスポットのサイズを入力するスポットサイズ入力手段を備え、
前記制御手段は，
前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値である場合は、前記走査部による治療レーザ光のスポットの走査を禁止し、
前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズが前記所定値を越える場合は、前記走査部を制御し治療レーザ光のスポットを走査する
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項３】
請求項２の眼科用レーザ治療装置は、
走査パターンのスポット間隔を設定する間隔設定手段と、
スポットの走査範囲を設定する走査範囲設定手段であって，前記スポットサイズ入力手段で入力されたスポットサイズと，前記間隔設定手段で設定されたスポット間隔と，に基づいて前記走査部によるスポットの走査可能な範囲を設定する走査範囲設定手段と、
を備える、ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記開口板は、前記ズームレンズ群の最下流の光学素子の後面側に固定されることを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの眼科用レーザ治療装置において、
前記照射光学系は、
前記光ファイバから出射される治療レーザ光を略平行光とするコリメータレンズ群を有し、
前記結像レンズ群は、
前記走査部を通過した治療レーザ光を前記反射ミラーより上流で結像させる中間結像レンズ群を有し、
前記ズームレンズ群は、該コリメータレンズ群を通過した治療レーザ光を略平行光とするために、バリエータレンズとコンペンセータレンズを有する、
ことを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１２３５２（Ｐ２０１１−２１２３５２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４６８８（Ｐ２０１０−８４６８８）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
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