眼科用レーザ治療装置
【課題】 レーザ光のエネルギ損失を抑え、複雑な構成の歪曲収差発生光学系を使用することなく、適切なビームプロファイルを持つレーザ光を得る。また、スペックルノイズを低減して、より均一な凝固斑を形成する。
【解決手段】 治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置は、光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段とを有する。
【解決手段】 治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置は、光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を患者眼の患部に照射して、光凝固等の治療を行う眼科用レーザ治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
網膜光凝固治療では、眼底におけるレーザ光のスポットサイズは２００〜５００μｍの比較的大きなサイズが使用される。眼底の光凝固治療の場合、レーザ光のスポットの中心部から焼け始める傾向があるため、レーザ光のエネルギ強度分布は均一なプロファイルよりも中心部が窪んだ凹状のプロファイルがより好ましいとされている。中心部が窪んだ凹状のプロファイルを実現するために、光ファイバの出射端に光強度分布変更フィルタを配置する技術（特許文献１参照）、光ファイバの出射端側で、光ファイバの出射端面像に負の歪曲収差を発生させる光学系を配置する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
また、光凝固に使用されるレーザ治療装置は、虹彩の切開（イリドトミー）にも使用されることが多い。この虹彩の切開では、レーザ光のスポットサイズが５０μｍ等の小さなサイズで、中心部のエネルギ密度が高くなっていることが良いとされている。
【特許文献１】特開２００１−８９４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光強度分布変更フィルタを使用する技術（特許文献１）では、フィルタによるレーザ光のエネルギ損失があり、特に、虹彩の切開を行う場合には、中心部のエネルギ密度が高いプロファイルを得るために、中心部のエネルギ密度を変えずに、周辺部の透過率を下げることによって中心部のエネルギ密度が相対的に高くなるようにしているので、全体的にはレーザ光のエネルギ損失が大きくなる。また、コア径が５０μｍの光ファイバの出射端付近にフィルタを配置しなければならず、フィルタの光軸合わせ位置が強度分布の対称性に大きく影響するため、フィルタの光軸合わせが極めて難しい。さらに、フィルタには熱吸収があり、光ファイバの出射端又は入射端の付近に配置される構成では、光ファイバの破損の要因となり、現実的ではない。またさらに、特許文献１では、光強度分布変更フィルタが光ファイバの出射端側に配置されているので、光ファイバの出射端側の構成が大型化及び複雑化し、スリットランプ等の観察光学系と組み合わせて使用する場合に不利となる。
【０００５】
光ファイバの出射端面像に負の歪曲収差を発生させる光学系を配置する技術（特許文献２）では、歪曲収差を発生させるための第１焦点レンズと第２焦点レンズとの光路長を十分に長くする必要があり、光ファイバの出射端側が大型化する問題、光路長を長くするためにプリズムが使用されているが、プリズムの光路への出し入れの機構が大掛かりとなる問題がある。また、歪曲収差を頼りにしているので、患者眼に接触される手術用コンタクトレンズの収差の影響を受け、術者が使用する手術用コンタクトレンズの種類によっては、エネルギ分布の中央部での窪み程度が大きく変化する問題がある。
【０００６】
また、別の問題として、コヒーレンス性の高いレーザ光源からのレーザ光をマルチモードファイバに入射させて導光する場合、スペックルノイズが発生し、不均一な凝固斑が生じる原因となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、レーザ光のエネルギ損失を抑え、また、複雑な構成の歪曲収差発生光学系を使用することなく、適切なビームプロファイルを持つレーザ光を得ることが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。また、スペックルノイズを低減して、より均一な凝固斑を形成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。
【０００９】
（１） 治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置において、光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、該偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系によるレーザ光の偏心位置は、光ファイバの入射端面の中心からレーザ光のビーム径以上に偏心した位置で、且つレーザ光のビーム径が光ファイバの入射端面に入る位置に設定されていることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系は、光ファイバに入射するレーザ光を偏向する偏向光学部材であって、互いの頂角の向きを相対的に変更可能な２枚のプリズムからなる偏向光学部材を持つか、光路に挿脱される偏向光学部材を持つか、反射角度を変更可能なミラーからなる偏向光学部材を持つか、又は光ファイバの中心軸に直交する方向に移動可能なレンズからなる偏向光学部材を持つことを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、前記光ファイバはマルチモードファイバであり、患者眼に照射するレーザ光の照射時間を含む照射条件を設定する設定手段と、前記偏心光学系により偏心されるレーザ光を光ファイバの中心軸の軸回りに回転させる回転手段であって、設定された照射時間に対して少なくともレーザ光を１回転する速度で回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザ光のエネルギ損失を抑え、複雑な構成の歪曲収差発生光学系を使用することなく、適切なビームプロファイルを持つレーザ光を得ることができる。また、スペックルノイズを低減して、より均一な凝固斑を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は患者眼の光凝固及び虹彩切開を行う眼科用レーザ治療装置の外観略図である。図２は、装置の光学系及び制御系の概略構成図である。装置本体１には、治療レーザ光源１０及びレーザ光を光ファイバ２に入射させる導光光学系が収納されている。また、装置本体１には、レーザ出力、照射時間、エイミング光の点灯状態等のレーザ照射条件や装置の必要な設定を行うレーザ照射コントロールパネル３が設置されている。コントロールパネル３には、手術条件に応じて患者眼に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択するためのスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。
【００１２】
レーザ治療装置は、患者眼を観察するスリットランプ４を備える。スリットランプ４は、患者眼を照明する照明部６、観察光学系としての双眼の顕微鏡部４ａ、照明部６及び顕微鏡部４ａを移動させるためのジョイスティック７を備える。装置本体１からのレーザ光は、スリットランプ４に取り付けられたレーザ照射部５に光ファイバ２により導光される。光ファイバ２は、コア径が５０μmのマルチモードファイバが使用されている。レーザ照射のトリガ信号は、フットスイッチ８により入力される。
【００１３】
レーザ照射部５には患者眼眼底上に結像するレーザ光のスポット像（光ファイバの出射端面像）の径を変えるためのスポット径調節ツマミ５ｂが設けられている。スポット径調節ツマミ５ｂが操作されることにより、レーザ光のスポット径が５０μｍから５００μｍまで変えられる。
【００１４】
図２において、治療レーザ光を出射する治療用レーザ光源１０として、波長１０６４ｎｍの基本波を発振するＮｄ：ＹＡＧレーザから、その２倍波（波長５３２ｎｍ）である緑色光を得るものが使用されている。レーザ光源１０からのレーザ光は、その一部がビームスプリッタ１４により反射された後、拡散板１５を通過して出力センサ１６に入射される。出力センサ１６はレーザ光源１０からのレーザ光の出力を検出する。
【００１５】
ビームスプリッタ１４を透過したレーザ光は、ダイクロイックミラー１８により光ファイバ２側に反射される。赤色光を発する可視半導体レーザ等により構成されるエイミング光源１９からのエイミング光は、コリメータレンズ２０を介した後、ダイクロイックミラー１８を透過して治療用レーザ光と同軸にされる。
【００１６】
光ファイバ２の入射端２ａ側には、集光レンズ２２と偏向光学部材により、光ファイバ２に入射させるレーザ光を入射端２ａの中心から偏心させる偏心光学系７０が配置されている。図２の例では、偏向光学部材は２枚のウェッジプリズム７１、７２により構成されている。ウェッジプリズム７１、７２は、ウェッジ角度及び触れ角が同一のものが使用されている。ウェッジプリズム７１、７２を通過したレーザ光は、集光レンズ２２によって光ファイバ２の入射面２ａに集光して入射される。光ファイバ２の入射面２ａに入射されるレーザ光は、集光レンズ２２により、光ファイバ２のコア径（５０μｍ）より小さな径に集光される。光ファイバ２の中心軸は、集光レンズ２２の光軸Ｌ１と一致するように位置合わせされている。
【００１７】
各ウェッジプリズム７１、７２は、それぞれモータを持つ回転ユニット７３、７４により集光レンズ２２の光軸Ｌ１の軸回りに回転される。また、回転ユニット７３、７４には、各ウェッジプリズム７１、７２の回転角を検出するための検出器としてのエンコーダ７５、７６がそれぞれ接続されている。エンコーダ７５、７６の検出信号は制御部５０に入力され、回転ユニット７３、７４は制御部５０によって制御される。これら回転ユニット７３、７４、エンコーダ７５、７６、制御部５０及びコントロールパネル３等により、光ファイバ２の入射端面２ａに入射するレーザ光の偏心位置を変える偏心位置変更ユニットが構成される。
【００１８】
各ウェッジプリズム７１、７２の回転角度は、コントロールパネル３に設けられたスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃ等からの入力信号に基づいて設定される。スイッチ３ａが選択されると、２枚のウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きが同一方向となるように回転される。一方、スイッチ３ｂが選択されると、ウェッジプリズム７１と７２の頂角の向きが互いに１８０度の角度を持つように配置される。スイッチ３ｃでは、ウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きを任意又は段階的に変更可能にされる。
【００１９】
なお、図２の例では２枚のウェッジプリズム７１、７２の夫々を回転可能に取付けた場合について示しているが、回転ユニット７３、７４及びエンコーダ７５、７６は、少なくとも１つのウェッジプリズムに配置されていれば良い（１枚のウェッジプリズムは固定であっても良い）。
【００２０】
図２の光学系において、ビームスプリッタ１４から光ファイバ２に至る光路には、異常時発生の場合に光路に挿入され、レーザ光を遮断するための安全シャッタが設けられているが、図２では安全シャッタは省略されている。
【００２１】
レーザ照射部５のレーザ照射光学系において、光ファイバ２により導光されたレーザ光は、出射端面２ｂから出射し、リレーレンズ２４、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（変倍光学系）２５、対物レンズ２６を介した後、可動ミラー２７で反射し、コンタクトレンズ２８を経て患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００２２】
スリット光を投影する照明部６は、照明光源３０からの照明光がコンデンサーレンズ３１、スリット３２、投影レンズ３３を介した後、分割ミラー３５ａ、３５ｂで反射され、コンタクトレンズ２８を介して患者眼を照明する。３４は分割ミラーで反射される照明光の光路長を補正する補正レンズである。双眼の顕微鏡部４ａの観察光学系は、対物レンズ４０、変倍光学系４１、保護フィルタ４２、正立プリズム群４３、視野絞り４４、接眼レンズ４５を備える。
【００２３】
次に、偏心光学系７０により、患者眼に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変える方法を説明する。前述したように、光凝固手術では、均一な凝固班を得るために、レーザ照射によるエネルギ分布の中心部が窪んだプロファイルが好ましい。一方、イリドトミーでは、レーザ光の中心部のエネルギ強度が高いビームプロファイルが好ましい。
【００２４】
図３は、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置の説明図である。本実施形態では、コア径Ｗ１が５０μｍの光ファイバ２に、ビーム径Ｗ２が１０μｍのレーザ光を入射させた場合を例にしている。図４は、ウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きにより、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光が偏心される状態を説明する図である。図４（ａ）のように、ウェッジプリズム７１の頂角ｐ１とウェッジプリズム７２の頂角ｐ２の向きが互いに１８０度の角度を持つように配置されると、レーザ光はウェッジプリズム７１、７２を通過しても、レーザ光の進行方向は変えられず、ファイバ２の入射端面２ａの中心位置Ｃ０に入射される。ウェッジプリズム７１の頂角ｐ１とウェッジプリズム７２の頂角ｐ２の成す角度が１８０度より小さくなると、レーザ光はウェッジプリズム７１、７２を通過するときの進行方向が偏向され、入射端面２ａの中心に対してレーザ光の中心位置が、図３のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のように偏心される。ウェッジプリズム７１、７２の頂角の成す角度が連続的に変化されることにより、入射端面２ａの中心位置Ｃ０に対するレーザ光の中心位置の偏心量Ｄも連続的に変えられる。そして、図４（ｂ）のように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角が同一方向（０度）となるように配置されたとき、偏心量Ｄが最大とされる。
【００２５】
図５は、偏心量Ｄを順次変化させたときに、ファイバ２の出射端面２ｂから出射されるレーザ光のビームプロファイルのシミュレーション結果である。なお、ファイバ２の入射端面２ａにはファイバ２のコア径５０μｍより小さなビーム径（１０μｍ）の円形のレーザ光を入射させているが、レーザ光がファイバ２内で反射されて伝送されることにより、出射端面２ｂでのビームプロファイルは、ファイバ２の中心軸を中心にしてほぼ回転されたものとなることが実験及び経験的に確認されている。
【００２６】
図５（ａ）は偏心量Ｄがゼロのとき（偏心が無いとき）のビームプロファイルである。偏心量Ｄが略ゼロのとき（偏心がほぼ無いとき）には、出射端面２ｂでのビームプロファイルは中心部のエネルギ強度が高く、レーザ光のビーム径（１０μｍ）より外側でのエネルギ強度は低いのもとなっている。
【００２７】
図５（ｂ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２（１０μｍ）の０．５倍（５μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ａ）に対して周辺のエネルギ強度がやや高くなっているものの、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルは現れず、中心部のエネルギ強度が高いものとなっている。
【００２８】
図５（ｃ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の１倍（１０μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルとなっている。
【００２９】
図５（ｄ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の１．５倍（１５μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ｃ）に対して、中心部の窪みが大きくなった凹状のビームプロファイルが現れてきている。また、ファイバ２のコア径の外周端でのエネルギ強度が急激に立ち上がるようになっている。
【００３０】
図５（ｅ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の２倍（２０μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ｄ）に対して、さらに中心部の窪みが大きくなった凹状のビームプロファイルとなっている。ファイバ２のコア径の外周端でのエネルギ強度は、図５（ｄ）よりもさらに急激に立ち上がっており、エッジが強調されるビームプロファイルとなっている。
【００３１】
図５に示されるように、偏心量Ｄが大きくなるに従って、ビームプロファイルの中心部の窪みも大きくなる。中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得るためには、図５（ｃ）、図５（ｄ）及び図５（ｅ）のように、偏心量Ｄは入射端面２ａに入射されるビーム径Ｗ２以上とされる。また、偏心量Ｄを大きくし、レーザ光のビーム径Ｗ２がファイバ２のコア径Ｗ１から外れてしまうとエネルギのロスとなる。このため、偏心量Ｄはビーム径Ｗ２がコア径Ｗ１内に入る範囲が好ましい。眼底上でのビームスポット径を１００μｍ以上とし、照射時間を２００ｍｓｅｃ程度とする一般的な照射条件での光凝固においては、レーザ光の偏心を位置Ｃ４にしたときの図５（ｅ）のビームプロファイルのときに、均一な凝固斑が得られ易くなる。
【００３２】
なお、レーザ光の偏心に関して図３の位置Ｃ４のように、ビーム径が光ファイバ２のコアから外れない範囲で最大の偏心量とする場合、ウェッジプリズム等の偏向光学部材の振れ角度θと、光ファイバ２のコアの半径ｗ１、集光レンズ２２により光ファイバ２に入射端面２ａに入射されるビームの半径ｗ２、集光レンズ２２の焦点距離ｆとの間には
ｗ１−ｗ２＝ｆ・tanθ
の関係がある。この関係を満たす振れ角度θを持つウェッジプリズム７１、７２が設計される。
【００３３】
次に、以上のような構成を備える装置において、手術時の動作を説明する。まず眼底の光凝固手術について説明する。術者は手術に先立ち、照明部６からの照明光によって照らされた眼底を、顕微鏡部４ａを通して観察する。この時、術者は眼底に照射されたエイミング光を観察しながら、スポット径調節つまみ５ｂを使用して、所望するスポット径に設定する。なお、レーザスポット径が小さいと、ビームプロファイルの中央部にエネルギ分布が集中する傾向があるため、光凝固手術の場合には、レーザスポット径は、２００〜５００μｍのように大きく設定される。
【００３４】
術者はコントロールパネル３の各種スイッチにて、レーザ照射時間、レーザ出力などのレーザ照射条件を設定する。また、術者はコントロールパネル３に設けられたスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃにより、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。光凝固手術の場合、スイッチ３ａが選択されると、ファイバ２の中心に対してレーザ光の中心位置が図３の位置Ｃ４となるように設定される。すなわち、スイッチ３ａが選択されると、レーザ光のビームプロファイルは、図５（ｅ）のように、中心部の窪みが最も大きくなったものが設定される。スイッチ３ａからの入力信号が制御部５０に入力されると、制御部５０は回転ユニット７３、７４の駆動を制御し、図４（ｂ）に示されたように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角ｐ１、ｐ２が光軸Ｌ１に対して同じ位置（回転角度の差が０度）となるように配置する。
【００３５】
術者はジョイスティック７又は図示無きマニュピレータの操作によりエイミング光の患部への位置合わせを行う。術者はエイミング光が患部で一番小さくなるように結像位置を合わせた後、フットスイッチ８を押してレーザ照射を行う。レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、ウェッジプリズム７１、７２によって偏角され、入射端面２ａの中心から偏位された位置Ｃ４に入射される。その後、光ファイバ２によってレーザ照射部５へ導かれる。この時、光ファイバ２の出射端面２ｂでのビームプロファイルは、図５（ｅ）に示すように、照射面の中央部の強度が低く、周囲の強度が高くなる。このレーザ光が眼底に照射される。光凝固では、エネルギ強度が中央部で窪んだビームプロファイルにすると、中央部に熱が集まりにくくなり、均一な焼け具合の凝固斑が形成され易くなる。
【００３６】
術者はレーザ照射により眼底に形成された凝固斑を観察し、その焼け具合を確認する。ビームプロファイルの中央部の窪みを大きくしたことにより、凝固斑の中央部での焼けが少なくなりすぎた場合には、スイッチ３ｃによりファイバ２に入射させるレーザ光の偏心量を任意又は複数段階で変化させ、ビームプロファイルの中央部の窪みの程度を調整する。
【００３７】
例えば、光凝固のビームプロファイルのモードとして、「ハードモード」、「マイルドモード」、「ソフトモード」が設けられ、各モードはスイッチ３ｃにより選択される。入射端面２ａでのレーザ光の偏心量は、「ハードモード」では図３の位置Ｃ２に設定され、「マイルドモード」では図３の位置Ｃ３に設定され、「ソフトモード」では図３の位置Ｃ４に設定される。各モードが選択されると、制御部５０は、回転ユニット７３、７４の駆動を制御して、偏心量の各位置Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に対応させてウェッジプリズム７１及び７２を回転させる。これにより、ビームプロファイルの中央部の窪みの程度を使い分けできる。なお、コントロールパネル３に設けられたディスプレイにレーザ光の偏心量に応じて変化されるビームプロファイルがグラフィックで表示されることにより、術者は所望のビームプロファイルを設定しやすくなる。
【００３８】
以上のように、レーザ光のエネルギ損失を抑え、また、光ファイバ２の出射端側の構成を大型化することなく、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得ることができる。光ファイバ２の出射端側の照射光学系は、特別な変更を加えることなく、従来のものがそのまま使用可能にされる。経強膜光凝固手術では、光ファイバ２の出射端がプローブに接続されたエンドフォトプローブが使用され、光ファイバ２の先端が眼内に挿入されるが、上記のように中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得るための偏心光学系７０が光ファイバ２の入射端側に設けられているので、そのままエンドフォトプローブを使用することができる。
【００３９】
次に、虹彩の切開手術について説明する。虹彩の切開手術は、光凝固とは異なり、均一な焼け具合を必要とせず、切開を目的としているため、中心部でのエネルギ密度が高い事が好ましいため、レーザスポット径は小さく設定される。例えば、術者は、スポット径調節ツマミ５ｂを操作して最小スポットの５０μｍに設定する。また、術者はコントロールパネル３のスイッチにより、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。虹彩の切開手術の場合、スイッチ３ｂが選択されると、ファイバ２に入射させるレーザ光の中心位置がファイバ２の中心位置Ｃ０に設定される。スイッチ３ｂからの入力信号が制御部５０に入力されると、制御部５０は回転ユニット７３、７４の駆動を制御し、図４（ａ）に示されたように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角ｐ１、ｐ２を互いに反対側（回転角度の差が１８０度）となるように配置する。
【００４０】
術者は、エイミング光が虹彩の患部で一番小さくなるようにエイミングを行い、フットスイッチ８を押してレーザ照射を行う。ファイバ２から出射されるレーザ光のビームプロファイルは、図５（ａ）のように、中央部のエネルギ強度が高くされているので、虹彩を効率よく切開できる。また、光強度分布変更フィルタが用いられていないので、エネルギ損失が少なく、エネルギ効率のよいレーザ光を照射できる。
【００４１】
ところで、光ファイバ２としてマルチモードファイバが使用され、治療用レーザ光源１０からコヒーレンス性の高いレーザ光が出射される場合、光ファイバ２から出射されるレーザ光にスペックルノイズが発生し、不均一な凝固斑が生じる原因となる。この対応として、光ファイバ２の入射端面２ａに入射させるレーザ光を偏心させた状態で、光ファイバ２の中心軸（入射端面２ａの中心Ｃ０）の軸回りレーザ光を回転させると、眼底に照射されるレーザ光のスポットが重ね合わせられ、レーザ光のコヒーレンス性が低下した状態となり、スペックルノイズが低減される。
【００４２】
光ファイバ２の中心軸の軸回りにレーザ光を回転させる構成の概略を説明する。図６は、図２の２枚のウェッジプリズム７１及び７２を光ファイバ２の中心軸（集光レンズ２２の光軸Ｌ１）の軸回りに回転させる構成例である。
【００４３】
図６において、ウェッジプリズム７１及び７２の頂角ｐ１及びｐ２の位置には、それぞれスリット板１０１及び１０２が配置されている。また、装置には、各スリット板１０１及び１０２を検知するフォトセンサ等から構成される検出器１０３及び１０４が配置されている。
【００４４】
光凝固手術に際して、術者は、コントロールパネル３の各種スイッチにて、レーザ照射時間、レーザ出力などのレーザ照射条件を設定し、また、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。スイッチ３ａが選択されると、制御部５０により回転ユニット７３、７４の駆動が制御され、ウェッジプリズム７１、７２の頂角が同一方向にされ、図３に示したように、入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置は位置Ｃ４の位置とされる。検出器１０３及び１０４によるスリット板１０１及び１０２の検出信号からウェッジプリズム７１、７２の頂角の位置がセットされる。そして、レーザ光の偏心が位置Ｃ４の状態で、回転ユニット７３、７４が駆動され、エンコーダ７５及び７６の回転角検出信号に基づいてウェッジプリズム７１、７２が同期して、入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心に回転される。これにより、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光は、位置Ｃ４の偏心量を維持したまま、中心位置Ｃ０を中心に回転されることになる。このとき、制御部５０は、設定されたレーザ照射時間に対して少なくとも１回転する速度でウェッジプリズム７１、７２を回転するように、回転ユニット７３、７４を制御する。これにより、設定されたレーザ照射時間で眼底に照射されるレーザ光のスポットが重ね合わせられ、スペックルノイズが軽減される。なお、ウェッジプリズム７１、７２の回転速度が速くされることにより、よりスペックルノイズが低減される。
【００４５】
また、スイッチ３ｃにより、入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置が位置Ｃ３、Ｃ２等に変更された場合も、同様に検出器１０３及び１０４、エンコーダ７５及び７６の回転角検出信号に基づいてウェッジプリズム７１、７２が同期して回転されることにより、眼底に照射されるレーザ光のスペックルノイズが低減される。
【００４６】
次に、中心部が窪んだビームプロファイルを得るための偏心光学系７０の変容例を説明する。図７は、偏心光学系７０の偏向光学部材として、ターレット板９０に異なる振れ角を有するウェッジプリズム９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｅと、開口９２を設けた例である。図２のウェッジプリズム７１及び７２に代え、ターレット板９０のウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅ、開口９２の何れかが光路に配置されるように、モータを持つ回転ユニット９５により、回転中心９３を中心にしてターレット板９０が回転される。ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅは、図３の偏心量Ｄが段階的に増加するように設定されている。光凝固手術のときは、スイッチ３ｃにより、ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅの何れかが光路に挿入され、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルが変えられる。虹彩切開手術では、開口９２が選択されることにより、すなわち、ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅが光路から外されことにより、中央部のエネルギ強度が高くされたビームプロファイルのレーザ光が得られる。
【００４７】
なお、上記のように中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを複数のものに変更できることが好ましいが、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルは少なくとも１つが選択できれば良い。この場合、例えば、図３の偏心量Ｄが位置Ｃ４となる一つのウェッジプリズムを図７のターレット板９０に設けておけば良い。このウェッジプリズムの光路への挿入及び脱出により、光凝固手術用に中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルと、虹彩切開手術用に中央部のエネルギ強度が高くされたビームプロファイルを選択できる。
【００４８】
また、眼底に照射されるレーザ光のスポットのスペックルノイズを低減する場合には、各ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅをそれぞれ保持するプリズムホルダ９７ａ〜９７ｅが、入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心にして回転可能にターレット板９０に保持される構成とする。また、各ホルダ９７ａ〜９７ｅはターレット板９０とは別に中心９３を中心にして太陽ギヤ９６により回転される構成とする。そして、太陽ギヤ９６が回転ユニット９８により回転されることにより、各ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅがそれぞれ入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心にして回転される。これにより、スペックルノイズが低減される。
【００４９】
図８は、偏心光学系７０の他の変容例であり、図２におけるウェッジプリズム７１、７２に代えて、偏向光学部材として球面レンズ１１０を使用する例である。図８では、球面レンズ１１０及び集光レンズ２２により、レーザ光源１０からのレーザ光を光ファイバ２の入射端面２ａに集光して入射させる光学系を構成している。球面レンズ１１０は、モータ及びスライド機構から構成される移動ユニット１１２により、集光レンズ２２の光軸Ｌ１に垂直な方向に移動される。球面レンズ１１０の光軸Ｌ２が集光レンズ２２の光軸Ｌ１に対して偏心されると、レーザ光が球面レンズ１１０を通過するときに、光軸Ｌ１に対して偏心される（すなわち、光ファイバ２の入射端面２ａの中心位置Ｃ０に対して偏心される）。入射端面２ａの入射するレーザ光の偏心量Ｄは、球面レンズ１１０及び集光レンズ２２と、光軸Ｌ１に対する光軸Ｌ２の偏心量により決定される。この構成によっても、中心部が窪んだビームプロファイルを得ることができる。また、球面レンズ１１０を中心位置Ｃ０の軸を中心に回転させることにより、スペックルノイズを軽減することができる。
【００５０】
図９は、偏心光学系７０の更なる変容例であり、偏向光学部材としてミラー１２０を使用する例である。ミラー１２０は、レーザ光源１０からのレーザ光を反射させて集光レンズ２２に向かわせる。ミラー１２０が回転ユニット１２２により、矢印Ａ方向に回転されることにより、集光レンズ２２を通過するレーザ光が光軸Ｌ１から偏心される。また、ミラー１２０を中心位置Ｃ０の軸を中心に回転させることにより、スペックルノイズを軽減することができる。
【００５１】
以上のような変容例のほか、偏心光学系７０を構成する偏向光学部材としては、図２におけるウェッジプリズム７１、７２に代えて、光路に挿脱可能に配置された回折光学素子を使用することもできる。回折光学素子は、硝子や石英等の透光部材に所定方向の回折を起こすように微小な溝が形成されることにより構成され、ウェッジプリズム７１、７２と同様に通過するレーザ光の向きを変えることができる。このように、偏心光学系７０としては種々の変容が可能であり、これらも技術思想を同一とする範囲で本件発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】眼科用レーザ治療装置の外観略図である。
【図２】装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図３】光ファイバの入射端面に入射されるレーザ光の偏心位置の説明図である。
【図４】２枚のウェッジプリズムの頂角の向きを変えることにより、光ファイバ２に入射されるレーザ光が偏心される状態を説明する図である。
【図５】レーザ光の偏心量を変えたときのビームプロファイルのシミュレーション結果である。
【図６】２枚のウェッジプリズムを光ファイバの中心軸の回りに回転させる構成例である。
【図７】偏心光学系の変容例の説明図である。
【図８】偏心光学系の他の変容例を示す図である。
【図９】偏心光学系の更なる変容例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 装置本体
２ 光ファイバ
３ レーザ照射コントロールパネル
１０ 治療レーザ光源
５０ 制御部
７０ 偏心光学系
７１、７２ ウェッジプリズム
７３、７４ 回転ユニット
７５、７６ エンコーダ
９０ ターレット板
１０１、１０２ スリット板
１０３、１０４ 検出器
１１０ 球面レンズ
１２０ ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を患者眼の患部に照射して、光凝固等の治療を行う眼科用レーザ治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
網膜光凝固治療では、眼底におけるレーザ光のスポットサイズは２００〜５００μｍの比較的大きなサイズが使用される。眼底の光凝固治療の場合、レーザ光のスポットの中心部から焼け始める傾向があるため、レーザ光のエネルギ強度分布は均一なプロファイルよりも中心部が窪んだ凹状のプロファイルがより好ましいとされている。中心部が窪んだ凹状のプロファイルを実現するために、光ファイバの出射端に光強度分布変更フィルタを配置する技術（特許文献１参照）、光ファイバの出射端側で、光ファイバの出射端面像に負の歪曲収差を発生させる光学系を配置する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
また、光凝固に使用されるレーザ治療装置は、虹彩の切開（イリドトミー）にも使用されることが多い。この虹彩の切開では、レーザ光のスポットサイズが５０μｍ等の小さなサイズで、中心部のエネルギ密度が高くなっていることが良いとされている。
【特許文献１】特開２００１−８９４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光強度分布変更フィルタを使用する技術（特許文献１）では、フィルタによるレーザ光のエネルギ損失があり、特に、虹彩の切開を行う場合には、中心部のエネルギ密度が高いプロファイルを得るために、中心部のエネルギ密度を変えずに、周辺部の透過率を下げることによって中心部のエネルギ密度が相対的に高くなるようにしているので、全体的にはレーザ光のエネルギ損失が大きくなる。また、コア径が５０μｍの光ファイバの出射端付近にフィルタを配置しなければならず、フィルタの光軸合わせ位置が強度分布の対称性に大きく影響するため、フィルタの光軸合わせが極めて難しい。さらに、フィルタには熱吸収があり、光ファイバの出射端又は入射端の付近に配置される構成では、光ファイバの破損の要因となり、現実的ではない。またさらに、特許文献１では、光強度分布変更フィルタが光ファイバの出射端側に配置されているので、光ファイバの出射端側の構成が大型化及び複雑化し、スリットランプ等の観察光学系と組み合わせて使用する場合に不利となる。
【０００５】
光ファイバの出射端面像に負の歪曲収差を発生させる光学系を配置する技術（特許文献２）では、歪曲収差を発生させるための第１焦点レンズと第２焦点レンズとの光路長を十分に長くする必要があり、光ファイバの出射端側が大型化する問題、光路長を長くするためにプリズムが使用されているが、プリズムの光路への出し入れの機構が大掛かりとなる問題がある。また、歪曲収差を頼りにしているので、患者眼に接触される手術用コンタクトレンズの収差の影響を受け、術者が使用する手術用コンタクトレンズの種類によっては、エネルギ分布の中央部での窪み程度が大きく変化する問題がある。
【０００６】
また、別の問題として、コヒーレンス性の高いレーザ光源からのレーザ光をマルチモードファイバに入射させて導光する場合、スペックルノイズが発生し、不均一な凝固斑が生じる原因となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、レーザ光のエネルギ損失を抑え、また、複雑な構成の歪曲収差発生光学系を使用することなく、適切なビームプロファイルを持つレーザ光を得ることが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。また、スペックルノイズを低減して、より均一な凝固斑を形成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。
【０００９】
（１） 治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置において、光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、該偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系によるレーザ光の偏心位置は、光ファイバの入射端面の中心からレーザ光のビーム径以上に偏心した位置で、且つレーザ光のビーム径が光ファイバの入射端面に入る位置に設定されていることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系は、光ファイバに入射するレーザ光を偏向する偏向光学部材であって、互いの頂角の向きを相対的に変更可能な２枚のプリズムからなる偏向光学部材を持つか、光路に挿脱される偏向光学部材を持つか、反射角度を変更可能なミラーからなる偏向光学部材を持つか、又は光ファイバの中心軸に直交する方向に移動可能なレンズからなる偏向光学部材を持つことを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の何れかの眼科用レーザ治療装置において、前記光ファイバはマルチモードファイバであり、患者眼に照射するレーザ光の照射時間を含む照射条件を設定する設定手段と、前記偏心光学系により偏心されるレーザ光を光ファイバの中心軸の軸回りに回転させる回転手段であって、設定された照射時間に対して少なくともレーザ光を１回転する速度で回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザ光のエネルギ損失を抑え、複雑な構成の歪曲収差発生光学系を使用することなく、適切なビームプロファイルを持つレーザ光を得ることができる。また、スペックルノイズを低減して、より均一な凝固斑を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は患者眼の光凝固及び虹彩切開を行う眼科用レーザ治療装置の外観略図である。図２は、装置の光学系及び制御系の概略構成図である。装置本体１には、治療レーザ光源１０及びレーザ光を光ファイバ２に入射させる導光光学系が収納されている。また、装置本体１には、レーザ出力、照射時間、エイミング光の点灯状態等のレーザ照射条件や装置の必要な設定を行うレーザ照射コントロールパネル３が設置されている。コントロールパネル３には、手術条件に応じて患者眼に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択するためのスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。
【００１２】
レーザ治療装置は、患者眼を観察するスリットランプ４を備える。スリットランプ４は、患者眼を照明する照明部６、観察光学系としての双眼の顕微鏡部４ａ、照明部６及び顕微鏡部４ａを移動させるためのジョイスティック７を備える。装置本体１からのレーザ光は、スリットランプ４に取り付けられたレーザ照射部５に光ファイバ２により導光される。光ファイバ２は、コア径が５０μmのマルチモードファイバが使用されている。レーザ照射のトリガ信号は、フットスイッチ８により入力される。
【００１３】
レーザ照射部５には患者眼眼底上に結像するレーザ光のスポット像（光ファイバの出射端面像）の径を変えるためのスポット径調節ツマミ５ｂが設けられている。スポット径調節ツマミ５ｂが操作されることにより、レーザ光のスポット径が５０μｍから５００μｍまで変えられる。
【００１４】
図２において、治療レーザ光を出射する治療用レーザ光源１０として、波長１０６４ｎｍの基本波を発振するＮｄ：ＹＡＧレーザから、その２倍波（波長５３２ｎｍ）である緑色光を得るものが使用されている。レーザ光源１０からのレーザ光は、その一部がビームスプリッタ１４により反射された後、拡散板１５を通過して出力センサ１６に入射される。出力センサ１６はレーザ光源１０からのレーザ光の出力を検出する。
【００１５】
ビームスプリッタ１４を透過したレーザ光は、ダイクロイックミラー１８により光ファイバ２側に反射される。赤色光を発する可視半導体レーザ等により構成されるエイミング光源１９からのエイミング光は、コリメータレンズ２０を介した後、ダイクロイックミラー１８を透過して治療用レーザ光と同軸にされる。
【００１６】
光ファイバ２の入射端２ａ側には、集光レンズ２２と偏向光学部材により、光ファイバ２に入射させるレーザ光を入射端２ａの中心から偏心させる偏心光学系７０が配置されている。図２の例では、偏向光学部材は２枚のウェッジプリズム７１、７２により構成されている。ウェッジプリズム７１、７２は、ウェッジ角度及び触れ角が同一のものが使用されている。ウェッジプリズム７１、７２を通過したレーザ光は、集光レンズ２２によって光ファイバ２の入射面２ａに集光して入射される。光ファイバ２の入射面２ａに入射されるレーザ光は、集光レンズ２２により、光ファイバ２のコア径（５０μｍ）より小さな径に集光される。光ファイバ２の中心軸は、集光レンズ２２の光軸Ｌ１と一致するように位置合わせされている。
【００１７】
各ウェッジプリズム７１、７２は、それぞれモータを持つ回転ユニット７３、７４により集光レンズ２２の光軸Ｌ１の軸回りに回転される。また、回転ユニット７３、７４には、各ウェッジプリズム７１、７２の回転角を検出するための検出器としてのエンコーダ７５、７６がそれぞれ接続されている。エンコーダ７５、７６の検出信号は制御部５０に入力され、回転ユニット７３、７４は制御部５０によって制御される。これら回転ユニット７３、７４、エンコーダ７５、７６、制御部５０及びコントロールパネル３等により、光ファイバ２の入射端面２ａに入射するレーザ光の偏心位置を変える偏心位置変更ユニットが構成される。
【００１８】
各ウェッジプリズム７１、７２の回転角度は、コントロールパネル３に設けられたスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃ等からの入力信号に基づいて設定される。スイッチ３ａが選択されると、２枚のウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きが同一方向となるように回転される。一方、スイッチ３ｂが選択されると、ウェッジプリズム７１と７２の頂角の向きが互いに１８０度の角度を持つように配置される。スイッチ３ｃでは、ウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きを任意又は段階的に変更可能にされる。
【００１９】
なお、図２の例では２枚のウェッジプリズム７１、７２の夫々を回転可能に取付けた場合について示しているが、回転ユニット７３、７４及びエンコーダ７５、７６は、少なくとも１つのウェッジプリズムに配置されていれば良い（１枚のウェッジプリズムは固定であっても良い）。
【００２０】
図２の光学系において、ビームスプリッタ１４から光ファイバ２に至る光路には、異常時発生の場合に光路に挿入され、レーザ光を遮断するための安全シャッタが設けられているが、図２では安全シャッタは省略されている。
【００２１】
レーザ照射部５のレーザ照射光学系において、光ファイバ２により導光されたレーザ光は、出射端面２ｂから出射し、リレーレンズ２４、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（変倍光学系）２５、対物レンズ２６を介した後、可動ミラー２７で反射し、コンタクトレンズ２８を経て患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００２２】
スリット光を投影する照明部６は、照明光源３０からの照明光がコンデンサーレンズ３１、スリット３２、投影レンズ３３を介した後、分割ミラー３５ａ、３５ｂで反射され、コンタクトレンズ２８を介して患者眼を照明する。３４は分割ミラーで反射される照明光の光路長を補正する補正レンズである。双眼の顕微鏡部４ａの観察光学系は、対物レンズ４０、変倍光学系４１、保護フィルタ４２、正立プリズム群４３、視野絞り４４、接眼レンズ４５を備える。
【００２３】
次に、偏心光学系７０により、患者眼に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変える方法を説明する。前述したように、光凝固手術では、均一な凝固班を得るために、レーザ照射によるエネルギ分布の中心部が窪んだプロファイルが好ましい。一方、イリドトミーでは、レーザ光の中心部のエネルギ強度が高いビームプロファイルが好ましい。
【００２４】
図３は、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置の説明図である。本実施形態では、コア径Ｗ１が５０μｍの光ファイバ２に、ビーム径Ｗ２が１０μｍのレーザ光を入射させた場合を例にしている。図４は、ウェッジプリズム７１、７２の頂角の向きにより、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光が偏心される状態を説明する図である。図４（ａ）のように、ウェッジプリズム７１の頂角ｐ１とウェッジプリズム７２の頂角ｐ２の向きが互いに１８０度の角度を持つように配置されると、レーザ光はウェッジプリズム７１、７２を通過しても、レーザ光の進行方向は変えられず、ファイバ２の入射端面２ａの中心位置Ｃ０に入射される。ウェッジプリズム７１の頂角ｐ１とウェッジプリズム７２の頂角ｐ２の成す角度が１８０度より小さくなると、レーザ光はウェッジプリズム７１、７２を通過するときの進行方向が偏向され、入射端面２ａの中心に対してレーザ光の中心位置が、図３のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のように偏心される。ウェッジプリズム７１、７２の頂角の成す角度が連続的に変化されることにより、入射端面２ａの中心位置Ｃ０に対するレーザ光の中心位置の偏心量Ｄも連続的に変えられる。そして、図４（ｂ）のように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角が同一方向（０度）となるように配置されたとき、偏心量Ｄが最大とされる。
【００２５】
図５は、偏心量Ｄを順次変化させたときに、ファイバ２の出射端面２ｂから出射されるレーザ光のビームプロファイルのシミュレーション結果である。なお、ファイバ２の入射端面２ａにはファイバ２のコア径５０μｍより小さなビーム径（１０μｍ）の円形のレーザ光を入射させているが、レーザ光がファイバ２内で反射されて伝送されることにより、出射端面２ｂでのビームプロファイルは、ファイバ２の中心軸を中心にしてほぼ回転されたものとなることが実験及び経験的に確認されている。
【００２６】
図５（ａ）は偏心量Ｄがゼロのとき（偏心が無いとき）のビームプロファイルである。偏心量Ｄが略ゼロのとき（偏心がほぼ無いとき）には、出射端面２ｂでのビームプロファイルは中心部のエネルギ強度が高く、レーザ光のビーム径（１０μｍ）より外側でのエネルギ強度は低いのもとなっている。
【００２７】
図５（ｂ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２（１０μｍ）の０．５倍（５μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ａ）に対して周辺のエネルギ強度がやや高くなっているものの、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルは現れず、中心部のエネルギ強度が高いものとなっている。
【００２８】
図５（ｃ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の１倍（１０μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルとなっている。
【００２９】
図５（ｄ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の１．５倍（１５μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ｃ）に対して、中心部の窪みが大きくなった凹状のビームプロファイルが現れてきている。また、ファイバ２のコア径の外周端でのエネルギ強度が急激に立ち上がるようになっている。
【００３０】
図５（ｅ）は、偏心量Ｄがビーム径Ｗ２の２倍（２０μｍ）であるときのビームプロファイルである。この場合、図５（ｄ）に対して、さらに中心部の窪みが大きくなった凹状のビームプロファイルとなっている。ファイバ２のコア径の外周端でのエネルギ強度は、図５（ｄ）よりもさらに急激に立ち上がっており、エッジが強調されるビームプロファイルとなっている。
【００３１】
図５に示されるように、偏心量Ｄが大きくなるに従って、ビームプロファイルの中心部の窪みも大きくなる。中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得るためには、図５（ｃ）、図５（ｄ）及び図５（ｅ）のように、偏心量Ｄは入射端面２ａに入射されるビーム径Ｗ２以上とされる。また、偏心量Ｄを大きくし、レーザ光のビーム径Ｗ２がファイバ２のコア径Ｗ１から外れてしまうとエネルギのロスとなる。このため、偏心量Ｄはビーム径Ｗ２がコア径Ｗ１内に入る範囲が好ましい。眼底上でのビームスポット径を１００μｍ以上とし、照射時間を２００ｍｓｅｃ程度とする一般的な照射条件での光凝固においては、レーザ光の偏心を位置Ｃ４にしたときの図５（ｅ）のビームプロファイルのときに、均一な凝固斑が得られ易くなる。
【００３２】
なお、レーザ光の偏心に関して図３の位置Ｃ４のように、ビーム径が光ファイバ２のコアから外れない範囲で最大の偏心量とする場合、ウェッジプリズム等の偏向光学部材の振れ角度θと、光ファイバ２のコアの半径ｗ１、集光レンズ２２により光ファイバ２に入射端面２ａに入射されるビームの半径ｗ２、集光レンズ２２の焦点距離ｆとの間には
ｗ１−ｗ２＝ｆ・tanθ
の関係がある。この関係を満たす振れ角度θを持つウェッジプリズム７１、７２が設計される。
【００３３】
次に、以上のような構成を備える装置において、手術時の動作を説明する。まず眼底の光凝固手術について説明する。術者は手術に先立ち、照明部６からの照明光によって照らされた眼底を、顕微鏡部４ａを通して観察する。この時、術者は眼底に照射されたエイミング光を観察しながら、スポット径調節つまみ５ｂを使用して、所望するスポット径に設定する。なお、レーザスポット径が小さいと、ビームプロファイルの中央部にエネルギ分布が集中する傾向があるため、光凝固手術の場合には、レーザスポット径は、２００〜５００μｍのように大きく設定される。
【００３４】
術者はコントロールパネル３の各種スイッチにて、レーザ照射時間、レーザ出力などのレーザ照射条件を設定する。また、術者はコントロールパネル３に設けられたスイッチ３ａ、３ｂ、３ｃにより、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。光凝固手術の場合、スイッチ３ａが選択されると、ファイバ２の中心に対してレーザ光の中心位置が図３の位置Ｃ４となるように設定される。すなわち、スイッチ３ａが選択されると、レーザ光のビームプロファイルは、図５（ｅ）のように、中心部の窪みが最も大きくなったものが設定される。スイッチ３ａからの入力信号が制御部５０に入力されると、制御部５０は回転ユニット７３、７４の駆動を制御し、図４（ｂ）に示されたように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角ｐ１、ｐ２が光軸Ｌ１に対して同じ位置（回転角度の差が０度）となるように配置する。
【００３５】
術者はジョイスティック７又は図示無きマニュピレータの操作によりエイミング光の患部への位置合わせを行う。術者はエイミング光が患部で一番小さくなるように結像位置を合わせた後、フットスイッチ８を押してレーザ照射を行う。レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、ウェッジプリズム７１、７２によって偏角され、入射端面２ａの中心から偏位された位置Ｃ４に入射される。その後、光ファイバ２によってレーザ照射部５へ導かれる。この時、光ファイバ２の出射端面２ｂでのビームプロファイルは、図５（ｅ）に示すように、照射面の中央部の強度が低く、周囲の強度が高くなる。このレーザ光が眼底に照射される。光凝固では、エネルギ強度が中央部で窪んだビームプロファイルにすると、中央部に熱が集まりにくくなり、均一な焼け具合の凝固斑が形成され易くなる。
【００３６】
術者はレーザ照射により眼底に形成された凝固斑を観察し、その焼け具合を確認する。ビームプロファイルの中央部の窪みを大きくしたことにより、凝固斑の中央部での焼けが少なくなりすぎた場合には、スイッチ３ｃによりファイバ２に入射させるレーザ光の偏心量を任意又は複数段階で変化させ、ビームプロファイルの中央部の窪みの程度を調整する。
【００３７】
例えば、光凝固のビームプロファイルのモードとして、「ハードモード」、「マイルドモード」、「ソフトモード」が設けられ、各モードはスイッチ３ｃにより選択される。入射端面２ａでのレーザ光の偏心量は、「ハードモード」では図３の位置Ｃ２に設定され、「マイルドモード」では図３の位置Ｃ３に設定され、「ソフトモード」では図３の位置Ｃ４に設定される。各モードが選択されると、制御部５０は、回転ユニット７３、７４の駆動を制御して、偏心量の各位置Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に対応させてウェッジプリズム７１及び７２を回転させる。これにより、ビームプロファイルの中央部の窪みの程度を使い分けできる。なお、コントロールパネル３に設けられたディスプレイにレーザ光の偏心量に応じて変化されるビームプロファイルがグラフィックで表示されることにより、術者は所望のビームプロファイルを設定しやすくなる。
【００３８】
以上のように、レーザ光のエネルギ損失を抑え、また、光ファイバ２の出射端側の構成を大型化することなく、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得ることができる。光ファイバ２の出射端側の照射光学系は、特別な変更を加えることなく、従来のものがそのまま使用可能にされる。経強膜光凝固手術では、光ファイバ２の出射端がプローブに接続されたエンドフォトプローブが使用され、光ファイバ２の先端が眼内に挿入されるが、上記のように中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを得るための偏心光学系７０が光ファイバ２の入射端側に設けられているので、そのままエンドフォトプローブを使用することができる。
【００３９】
次に、虹彩の切開手術について説明する。虹彩の切開手術は、光凝固とは異なり、均一な焼け具合を必要とせず、切開を目的としているため、中心部でのエネルギ密度が高い事が好ましいため、レーザスポット径は小さく設定される。例えば、術者は、スポット径調節ツマミ５ｂを操作して最小スポットの５０μｍに設定する。また、術者はコントロールパネル３のスイッチにより、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。虹彩の切開手術の場合、スイッチ３ｂが選択されると、ファイバ２に入射させるレーザ光の中心位置がファイバ２の中心位置Ｃ０に設定される。スイッチ３ｂからの入力信号が制御部５０に入力されると、制御部５０は回転ユニット７３、７４の駆動を制御し、図４（ａ）に示されたように、ウェッジプリズム７１、７２の頂角ｐ１、ｐ２を互いに反対側（回転角度の差が１８０度）となるように配置する。
【００４０】
術者は、エイミング光が虹彩の患部で一番小さくなるようにエイミングを行い、フットスイッチ８を押してレーザ照射を行う。ファイバ２から出射されるレーザ光のビームプロファイルは、図５（ａ）のように、中央部のエネルギ強度が高くされているので、虹彩を効率よく切開できる。また、光強度分布変更フィルタが用いられていないので、エネルギ損失が少なく、エネルギ効率のよいレーザ光を照射できる。
【００４１】
ところで、光ファイバ２としてマルチモードファイバが使用され、治療用レーザ光源１０からコヒーレンス性の高いレーザ光が出射される場合、光ファイバ２から出射されるレーザ光にスペックルノイズが発生し、不均一な凝固斑が生じる原因となる。この対応として、光ファイバ２の入射端面２ａに入射させるレーザ光を偏心させた状態で、光ファイバ２の中心軸（入射端面２ａの中心Ｃ０）の軸回りレーザ光を回転させると、眼底に照射されるレーザ光のスポットが重ね合わせられ、レーザ光のコヒーレンス性が低下した状態となり、スペックルノイズが低減される。
【００４２】
光ファイバ２の中心軸の軸回りにレーザ光を回転させる構成の概略を説明する。図６は、図２の２枚のウェッジプリズム７１及び７２を光ファイバ２の中心軸（集光レンズ２２の光軸Ｌ１）の軸回りに回転させる構成例である。
【００４３】
図６において、ウェッジプリズム７１及び７２の頂角ｐ１及びｐ２の位置には、それぞれスリット板１０１及び１０２が配置されている。また、装置には、各スリット板１０１及び１０２を検知するフォトセンサ等から構成される検出器１０３及び１０４が配置されている。
【００４４】
光凝固手術に際して、術者は、コントロールパネル３の各種スイッチにて、レーザ照射時間、レーザ出力などのレーザ照射条件を設定し、また、眼底に照射されるレーザ光のビームプロファイルを選択する。スイッチ３ａが選択されると、制御部５０により回転ユニット７３、７４の駆動が制御され、ウェッジプリズム７１、７２の頂角が同一方向にされ、図３に示したように、入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置は位置Ｃ４の位置とされる。検出器１０３及び１０４によるスリット板１０１及び１０２の検出信号からウェッジプリズム７１、７２の頂角の位置がセットされる。そして、レーザ光の偏心が位置Ｃ４の状態で、回転ユニット７３、７４が駆動され、エンコーダ７５及び７６の回転角検出信号に基づいてウェッジプリズム７１、７２が同期して、入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心に回転される。これにより、光ファイバ２の入射端面２ａに入射されるレーザ光は、位置Ｃ４の偏心量を維持したまま、中心位置Ｃ０を中心に回転されることになる。このとき、制御部５０は、設定されたレーザ照射時間に対して少なくとも１回転する速度でウェッジプリズム７１、７２を回転するように、回転ユニット７３、７４を制御する。これにより、設定されたレーザ照射時間で眼底に照射されるレーザ光のスポットが重ね合わせられ、スペックルノイズが軽減される。なお、ウェッジプリズム７１、７２の回転速度が速くされることにより、よりスペックルノイズが低減される。
【００４５】
また、スイッチ３ｃにより、入射端面２ａに入射されるレーザ光の偏心位置が位置Ｃ３、Ｃ２等に変更された場合も、同様に検出器１０３及び１０４、エンコーダ７５及び７６の回転角検出信号に基づいてウェッジプリズム７１、７２が同期して回転されることにより、眼底に照射されるレーザ光のスペックルノイズが低減される。
【００４６】
次に、中心部が窪んだビームプロファイルを得るための偏心光学系７０の変容例を説明する。図７は、偏心光学系７０の偏向光学部材として、ターレット板９０に異なる振れ角を有するウェッジプリズム９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｅと、開口９２を設けた例である。図２のウェッジプリズム７１及び７２に代え、ターレット板９０のウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅ、開口９２の何れかが光路に配置されるように、モータを持つ回転ユニット９５により、回転中心９３を中心にしてターレット板９０が回転される。ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅは、図３の偏心量Ｄが段階的に増加するように設定されている。光凝固手術のときは、スイッチ３ｃにより、ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅの何れかが光路に挿入され、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルが変えられる。虹彩切開手術では、開口９２が選択されることにより、すなわち、ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅが光路から外されことにより、中央部のエネルギ強度が高くされたビームプロファイルのレーザ光が得られる。
【００４７】
なお、上記のように中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルを複数のものに変更できることが好ましいが、中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルは少なくとも１つが選択できれば良い。この場合、例えば、図３の偏心量Ｄが位置Ｃ４となる一つのウェッジプリズムを図７のターレット板９０に設けておけば良い。このウェッジプリズムの光路への挿入及び脱出により、光凝固手術用に中心部が窪んだ凹状のビームプロファイルと、虹彩切開手術用に中央部のエネルギ強度が高くされたビームプロファイルを選択できる。
【００４８】
また、眼底に照射されるレーザ光のスポットのスペックルノイズを低減する場合には、各ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅをそれぞれ保持するプリズムホルダ９７ａ〜９７ｅが、入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心にして回転可能にターレット板９０に保持される構成とする。また、各ホルダ９７ａ〜９７ｅはターレット板９０とは別に中心９３を中心にして太陽ギヤ９６により回転される構成とする。そして、太陽ギヤ９６が回転ユニット９８により回転されることにより、各ウェッジプリズム９１ａ〜９１ｅがそれぞれ入射端面２ａの中心位置Ｃ０を中心にして回転される。これにより、スペックルノイズが低減される。
【００４９】
図８は、偏心光学系７０の他の変容例であり、図２におけるウェッジプリズム７１、７２に代えて、偏向光学部材として球面レンズ１１０を使用する例である。図８では、球面レンズ１１０及び集光レンズ２２により、レーザ光源１０からのレーザ光を光ファイバ２の入射端面２ａに集光して入射させる光学系を構成している。球面レンズ１１０は、モータ及びスライド機構から構成される移動ユニット１１２により、集光レンズ２２の光軸Ｌ１に垂直な方向に移動される。球面レンズ１１０の光軸Ｌ２が集光レンズ２２の光軸Ｌ１に対して偏心されると、レーザ光が球面レンズ１１０を通過するときに、光軸Ｌ１に対して偏心される（すなわち、光ファイバ２の入射端面２ａの中心位置Ｃ０に対して偏心される）。入射端面２ａの入射するレーザ光の偏心量Ｄは、球面レンズ１１０及び集光レンズ２２と、光軸Ｌ１に対する光軸Ｌ２の偏心量により決定される。この構成によっても、中心部が窪んだビームプロファイルを得ることができる。また、球面レンズ１１０を中心位置Ｃ０の軸を中心に回転させることにより、スペックルノイズを軽減することができる。
【００５０】
図９は、偏心光学系７０の更なる変容例であり、偏向光学部材としてミラー１２０を使用する例である。ミラー１２０は、レーザ光源１０からのレーザ光を反射させて集光レンズ２２に向かわせる。ミラー１２０が回転ユニット１２２により、矢印Ａ方向に回転されることにより、集光レンズ２２を通過するレーザ光が光軸Ｌ１から偏心される。また、ミラー１２０を中心位置Ｃ０の軸を中心に回転させることにより、スペックルノイズを軽減することができる。
【００５１】
以上のような変容例のほか、偏心光学系７０を構成する偏向光学部材としては、図２におけるウェッジプリズム７１、７２に代えて、光路に挿脱可能に配置された回折光学素子を使用することもできる。回折光学素子は、硝子や石英等の透光部材に所定方向の回折を起こすように微小な溝が形成されることにより構成され、ウェッジプリズム７１、７２と同様に通過するレーザ光の向きを変えることができる。このように、偏心光学系７０としては種々の変容が可能であり、これらも技術思想を同一とする範囲で本件発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】眼科用レーザ治療装置の外観略図である。
【図２】装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図３】光ファイバの入射端面に入射されるレーザ光の偏心位置の説明図である。
【図４】２枚のウェッジプリズムの頂角の向きを変えることにより、光ファイバ２に入射されるレーザ光が偏心される状態を説明する図である。
【図５】レーザ光の偏心量を変えたときのビームプロファイルのシミュレーション結果である。
【図６】２枚のウェッジプリズムを光ファイバの中心軸の回りに回転させる構成例である。
【図７】偏心光学系の変容例の説明図である。
【図８】偏心光学系の他の変容例を示す図である。
【図９】偏心光学系の更なる変容例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 装置本体
２ 光ファイバ
３ レーザ照射コントロールパネル
１０ 治療レーザ光源
５０ 制御部
７０ 偏心光学系
７１、７２ ウェッジプリズム
７３、７４ 回転ユニット
７５、７６ エンコーダ
９０ ターレット板
１０１、１０２ スリット板
１０３、１０４ 検出器
１１０ 球面レンズ
１２０ ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置において、
光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、該偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段と、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２】
請求項１の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系によるレーザ光の偏心位置は、光ファイバの入射端面の中心からレーザ光のビーム径以上に偏心した位置で、且つレーザ光のビーム径が光ファイバの入射端面に入る位置に設定されてい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１又は２の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系は、光ファイバに入射するレーザ光を偏向する偏向光学部材であって、互いの頂角の向きを相対的に変更可能な２枚のプリズムからなる偏向光学部材を持つか、光路に挿脱される偏向光学部材を持つか、反射角度を変更可能なミラーからなる偏向光学部材を持つか、又は光ファイバの中心軸に直交する方向に移動可能なレンズからなる偏向光学部材を持つ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、前記光ファイバはマルチモードファイバであり、患者眼に照射するレーザ光の照射時間を含む照射条件を設定する設定手段と、前記偏心光学系により偏心されるレーザ光を光ファイバの中心軸の軸回りに回転させる回転手段であって、設定された照射時間に対して少なくともレーザ光を１回転する速度で回転させる回転手段と、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１】
治療レーザ光源からのレーザ光を所定のビーム径に集光して光ファイバに入射させる導光光学系を備え、光ファイバから出射したレーザ光を患者眼の患部に照射する眼科用レーザ治療装置において、
光ファイバの入射側に配置され、光ファイバに入射するレーザ光を光ファイバの入射端面の中心に対して偏心させて入射させる偏心光学系と、該偏心光学系によるレーザ光の偏心位置を少なくとも光ファイバの入射端面の略中心の第１位置と所定量だけ偏心した第２位置とに変える偏心位置変更手段と、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２】
請求項１の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系によるレーザ光の偏心位置は、光ファイバの入射端面の中心からレーザ光のビーム径以上に偏心した位置で、且つレーザ光のビーム径が光ファイバの入射端面に入る位置に設定されてい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１又は２の眼科用レーザ治療装置において、前記偏心光学系は、光ファイバに入射するレーザ光を偏向する偏向光学部材であって、互いの頂角の向きを相対的に変更可能な２枚のプリズムからなる偏向光学部材を持つか、光路に挿脱される偏向光学部材を持つか、反射角度を変更可能なミラーからなる偏向光学部材を持つか、又は光ファイバの中心軸に直交する方向に移動可能なレンズからなる偏向光学部材を持つ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、前記光ファイバはマルチモードファイバであり、患者眼に照射するレーザ光の照射時間を含む照射条件を設定する設定手段と、前記偏心光学系により偏心されるレーザ光を光ファイバの中心軸の軸回りに回転させる回転手段であって、設定された照射時間に対して少なくともレーザ光を１回転する速度で回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする眼科用レーザ治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１５４９７８（Ｐ２０１０−１５４９７８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４０２（Ｐ２００８−３３５４０２）
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
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