JP2002261354A - レーザビームの照射強度評価方法及びこれを利用した照射強度評価装置、並びにレーザビーム照射装置 - Google Patents
レーザビームの照射強度評価方法及びこれを利用した照射強度評価装置、並びにレーザビーム照射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡易な構成で、レーザビームの照射強
度の状態を精度良く知る。 【解決手段】 所定の照明光を投光したときにその透過
光の光量がレーザビームの照射エネルギー密度に応じて
変化する基材に、レーザビームを照射する照射段階と、
レーザビームが照射された前記基材に対して前記照明光
を投光し，その透過光の光量変化により形成される濃淡
画像を得る画像形成段階と、該得られた濃淡画像に基づ
いて前記基材の変化状態を解析する段階とを備え、前記
基材の変化状態の解析結果からレーザビームの照射強度
分布を評価する。
度の状態を精度良く知る。 【解決手段】 所定の照明光を投光したときにその透過
光の光量がレーザビームの照射エネルギー密度に応じて
変化する基材に、レーザビームを照射する照射段階と、
レーザビームが照射された前記基材に対して前記照明光
を投光し，その透過光の光量変化により形成される濃淡
画像を得る画像形成段階と、該得られた濃淡画像に基づ
いて前記基材の変化状態を解析する段階とを備え、前記
基材の変化状態の解析結果からレーザビームの照射強度
分布を評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照射対象物に導光
するレーザビームの照射強度を評価する方法、これを利
用した照射強度評価装置、並びにレーザビーム照射装置
に関する。
するレーザビームの照射強度を評価する方法、これを利
用した照射強度評価装置、並びにレーザビーム照射装置
に関する。
【０００２】
【従来技術】レーザビームは治療や加工用として様々な
分野で用いられている。例えば、眼科分野では、エキシ
マレーザ光により患者眼角膜の上皮や実質を切除（アブ
レーション）することにより、角膜の曲率を変化させて
近視等の屈折異常を矯正したり、角膜表層の病変部を切
除するレーザ装置が知られている。この種のレーザ装置
では、レーザ照射対象物上で略均一な深度の切除を行え
るように制御することが重要とされる。本出願人も略均
一な切除を可能にするために、切除領域内のレーザ照射
密度を変化させるように構成したレーザ装置を特開平２
０００−２７９４４０号公報において提案している。
分野で用いられている。例えば、眼科分野では、エキシ
マレーザ光により患者眼角膜の上皮や実質を切除（アブ
レーション）することにより、角膜の曲率を変化させて
近視等の屈折異常を矯正したり、角膜表層の病変部を切
除するレーザ装置が知られている。この種のレーザ装置
では、レーザ照射対象物上で略均一な深度の切除を行え
るように制御することが重要とされる。本出願人も略均
一な切除を可能にするために、切除領域内のレーザ照射
密度を変化させるように構成したレーザ装置を特開平２
０００−２７９４４０号公報において提案している。
【０００３】ところで、レーザ装置を製造時に略均一な
切除が可能なように調整したとしても、レーザ装置の設
置現場で各光学素子の取付け作業を行うと、光軸の微妙
なアライメント調整の影響を受け、切除深度形状が変動
する。また、導光光学系に配置される光学素子の経年変
化による劣化によっても、照射対象物上での切除深度形
状が変動する。このため、レーザ装置の設置現場におい
ても、実際に加工対象物にレーザ照射する前に、評価用
の基準物にレーザ照射し、その切除深度形状を評価して
レーザビームの照射強度を調整することが必要になる。
切除が可能なように調整したとしても、レーザ装置の設
置現場で各光学素子の取付け作業を行うと、光軸の微妙
なアライメント調整の影響を受け、切除深度形状が変動
する。また、導光光学系に配置される光学素子の経年変
化による劣化によっても、照射対象物上での切除深度形
状が変動する。このため、レーザ装置の設置現場におい
ても、実際に加工対象物にレーザ照射する前に、評価用
の基準物にレーザ照射し、その切除深度形状を評価して
レーザビームの照射強度を調整することが必要になる。
【０００４】従来、切除深度形状を検査する方法として
は、簡易的には、透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリ
レート）板にある条件でレーザ照射した後に、そのＰＭ
ＭＡ板の屈折変化をレンズメータで読みとることで行わ
れていた。また、切除したＰＭＭＡ板を三次元形状解析
装置で解析することで切除深度形状の詳細でデータを得
ていた。
は、簡易的には、透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリ
レート）板にある条件でレーザ照射した後に、そのＰＭ
ＭＡ板の屈折変化をレンズメータで読みとることで行わ
れていた。また、切除したＰＭＭＡ板を三次元形状解析
装置で解析することで切除深度形状の詳細でデータを得
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
メータを用いた検査は、レーザ装置を設置した現場にお
いても比較的簡単に測定ができるが、切除深度形状の概
略を知るに過ぎず、詳細な形状を得ることはできなかっ
た。
メータを用いた検査は、レーザ装置を設置した現場にお
いても比較的簡単に測定ができるが、切除深度形状の概
略を知るに過ぎず、詳細な形状を得ることはできなかっ
た。
【０００６】一方、三次元形状解析装置を用いる場合、
その解析装置は大掛かりで高価であり、可搬性も低いた
め、レーザ装置の設置現場での使用が困難なこともあ
る。
その解析装置は大掛かりで高価であり、可搬性も低いた
め、レーザ装置の設置現場での使用が困難なこともあ
る。
【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
比較的簡易な構成で、レーザビームの照射強度の状態を
精度良く知ることができる照射強度評価法、これを利用
した装置を提供することを技術課題とする。
比較的簡易な構成で、レーザビームの照射強度の状態を
精度良く知ることができる照射強度評価法、これを利用
した装置を提供することを技術課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
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） 照射対象物に照射するレーザビー
ムの照射強度評価方法において、所定の照明光を投光し
たときにその透過光の光量がレーザビームの照射エネル
ギー密度に応じて変化する基材に，レーザビームを照射
する照射段階と、レーザビームが照射された前記基材に
対して前記照明光を投光し，その透過光の光量変化によ
り形成される濃淡画像を得る画像形成段階と、該得られ
た濃淡画像に基づいて前記基材の変化状態を解析する段
階とを備え、前記基材の変化状態の解析結果からレーザ
ビームの照射強度分布を評価することを特徴とする。
ムの照射強度評価方法において、所定の照明光を投光し
たときにその透過光の光量がレーザビームの照射エネル
ギー密度に応じて変化する基材に，レーザビームを照射
する照射段階と、レーザビームが照射された前記基材に
対して前記照明光を投光し，その透過光の光量変化によ
り形成される濃淡画像を得る画像形成段階と、該得られ
た濃淡画像に基づいて前記基材の変化状態を解析する段
階とを備え、前記基材の変化状態の解析結果からレーザ
ビームの照射強度分布を評価することを特徴とする。
【００１０】（２） （１）のレーザビームの照射強度
評価方法において、前記基材はフィルムであり、前記照
射段階は前記フィルムに異なった照射条件で複数個の照
射サンプルを作成するようにレーザ照射する段階であ
り、前記解析段階は複数個の照射サンプルが形成された
濃淡画像の輝度分布データに基づき各照射サンプルの輝
度傾斜情報を求めた後、該輝度傾斜情報と各照射サンプ
ルを作成したときの照射条件との関係に基づいて変化状
態を解析することを特徴とする。
評価方法において、前記基材はフィルムであり、前記照
射段階は前記フィルムに異なった照射条件で複数個の照
射サンプルを作成するようにレーザ照射する段階であ
り、前記解析段階は複数個の照射サンプルが形成された
濃淡画像の輝度分布データに基づき各照射サンプルの輝
度傾斜情報を求めた後、該輝度傾斜情報と各照射サンプ
ルを作成したときの照射条件との関係に基づいて変化状
態を解析することを特徴とする。
【００１１】（３） （１）のレーザビームの照射強度
評価方法において、前記画像形成段階はイメージスキャ
ナを使用したことを特徴とする。
評価方法において、前記画像形成段階はイメージスキャ
ナを使用したことを特徴とする。
【００１２】（４） （１）のレーザビームの照射強度
評価方法において、前記基材はレーザビームの照射によ
り切除を引き起こすと共に前記照明光の透過光が切除深
度に応じ変化する基材であり、前記解析段階は前記基材
の切除形状を解析する段階であることを特徴とする。
評価方法において、前記基材はレーザビームの照射によ
り切除を引き起こすと共に前記照明光の透過光が切除深
度に応じ変化する基材であり、前記解析段階は前記基材
の切除形状を解析する段階であることを特徴とする。
【００１３】（５） レーザ光源からのレーザビームを
切除対象物に導光して照射するレーザビームの照射強度
評価装置において、、所定の照明光を投光したときにそ
の透過光の光量がレーザビームの照射エネルギー密度に
応じて変化する基材と、レーザビームが照射された前記
基材に対して前記照明光を投光し，その透過光の光量変
化により形成される濃淡画像を得るイメージスキャナ
と、該イメージスキャナにより得られた濃淡画像に基づ
いて前記基材の状態変化を解析する解析手段とを備え、
その解析結果からレーザビームの照射強度分布を評価す
ることを特徴とする。
切除対象物に導光して照射するレーザビームの照射強度
評価装置において、、所定の照明光を投光したときにそ
の透過光の光量がレーザビームの照射エネルギー密度に
応じて変化する基材と、レーザビームが照射された前記
基材に対して前記照明光を投光し，その透過光の光量変
化により形成される濃淡画像を得るイメージスキャナ
と、該イメージスキャナにより得られた濃淡画像に基づ
いて前記基材の状態変化を解析する解析手段とを備え、
その解析結果からレーザビームの照射強度分布を評価す
ることを特徴とする。
【００１４】（６） レーザビームを照射象物に導光す
る導光光学系を持つレーザビーム照射装置において、前
記導光光学系に配置されレーザビームを照射対象物上で
走査するレーザ走査手段と、レーザビームの照射により
状態変化を引き起こすと共に所定の照明光を投光したと
きにその透過光の光量が照射エネルギー密度に応じて変
化する基材と、レーザビームが照射された前記基材に対
して前記照明光を投光し，その透過光の光量変化により
形成される濃淡画像を得るイメージスキャナと、該イメ
ージスキャナにより得られた濃淡画像に基づいて前記基
材の変化状態を解析する解析手段と、該解析結果に基づ
いて照射対象物を所期する変化状態にするように装置の
制御データを求める制御データ決定手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
る導光光学系を持つレーザビーム照射装置において、前
記導光光学系に配置されレーザビームを照射対象物上で
走査するレーザ走査手段と、レーザビームの照射により
状態変化を引き起こすと共に所定の照明光を投光したと
きにその透過光の光量が照射エネルギー密度に応じて変
化する基材と、レーザビームが照射された前記基材に対
して前記照明光を投光し，その透過光の光量変化により
形成される濃淡画像を得るイメージスキャナと、該イメ
ージスキャナにより得られた濃淡画像に基づいて前記基
材の変化状態を解析する解析手段と、該解析結果に基づ
いて照射対象物を所期する変化状態にするように装置の
制御データを求める制御データ決定手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
【００１５】（７） （６）のレーザビーム照射装置に
おいて、前記導光光学系にはレーザビームを照射対象物
上で走査するレーザ走査手段が配置され、前記制御デー
タは前記レーザ走査手段の制御データとしたことを特徴
とする。
おいて、前記導光光学系にはレーザビームを照射対象物
上で走査するレーザ走査手段が配置され、前記制御デー
タは前記レーザ走査手段の制御データとしたことを特徴
とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係るレーザ照射装
置システムの概略構成を示す図である。
基づいて説明する。図１は、本発明に係るレーザ照射装
置システムの概略構成を示す図である。
【００１７】１はレーザ装置であり、エキシマレーザ光
により角膜を切除する角膜切除用レーザ装置である。１
０はレーザ照射強度を評価する基材としての現像済み未
感光ポジフィルムである。エキシマレーザ光の照射強度
評価用の基材としては、エキシマレーザ光により切除を
引き起こし、照射されるレーザビームのエネルギー密度
分布状態の相違により濃淡変化を起こすものを使用す
る。すなわち、所定の照明光を投光したときにその透過
光の光量がレーザビームの照射エネルギ密度に応じて変
化する基材を使用し、それはフィルム状のものが好まし
い。本実施形態では、レーザ装置１が設置される医療施
設でも容易に入手できるように、写真用に市販されてい
るポジフィルム１０を基材として使用しており、これは
切除深度に応じて濃淡変化を起こす。１１はポジフィル
ム１０を載置する固定台であり、レーザ照射中にポジフ
ィルム１０を安定して保持できれば、その構成は特に問
わない。ポジフィルム１０は適当なサイズにカットした
後、写真スライドに用いるマウント１２に取付け、固定
台１１に載置すると良い。
により角膜を切除する角膜切除用レーザ装置である。１
０はレーザ照射強度を評価する基材としての現像済み未
感光ポジフィルムである。エキシマレーザ光の照射強度
評価用の基材としては、エキシマレーザ光により切除を
引き起こし、照射されるレーザビームのエネルギー密度
分布状態の相違により濃淡変化を起こすものを使用す
る。すなわち、所定の照明光を投光したときにその透過
光の光量がレーザビームの照射エネルギ密度に応じて変
化する基材を使用し、それはフィルム状のものが好まし
い。本実施形態では、レーザ装置１が設置される医療施
設でも容易に入手できるように、写真用に市販されてい
るポジフィルム１０を基材として使用しており、これは
切除深度に応じて濃淡変化を起こす。１１はポジフィル
ム１０を載置する固定台であり、レーザ照射中にポジフ
ィルム１０を安定して保持できれば、その構成は特に問
わない。ポジフィルム１０は適当なサイズにカットした
後、写真スライドに用いるマウント１２に取付け、固定
台１１に載置すると良い。
【００１８】２０はポジフィルム１０の濃淡変化を読み
取るイメージスキャナである。イメージスキャナ２０
は、所定位置に配置されたポジフィルム１０を照明する
光源２１と、ポジフィルム１０を透過した光をレンズ２
２を介して撮像するＣＣＤ（撮像素子）２３と、撮像し
た濃淡画像を記憶する画像メモリ２５、イメージスキャ
ナ２０の作動を制御する制御部２６を備える。このイメ
ージスキャナ２０も、ポジフィルム１０の撮影像を読み
取るために市販されているものを使用できる。
取るイメージスキャナである。イメージスキャナ２０
は、所定位置に配置されたポジフィルム１０を照明する
光源２１と、ポジフィルム１０を透過した光をレンズ２
２を介して撮像するＣＣＤ（撮像素子）２３と、撮像し
た濃淡画像を記憶する画像メモリ２５、イメージスキャ
ナ２０の作動を制御する制御部２６を備える。このイメ
ージスキャナ２０も、ポジフィルム１０の撮影像を読み
取るために市販されているものを使用できる。
【００１９】３０はイメージスキャナ２０と接続された
解析装置であり、市販のパーソナルコンピュータを使用
できる。解析装置２０はイメージスキャナ２０側で得ら
れたポジフィルム１０の画像を基にその濃淡変化を解析
するプログラムを持つ。また、解析装置２０はレーザ装
置１側の制御部１２０と接続されており、制御部１２０
は解析装置２０からの解析結果を基にレーザ照射の制御
データを得る。
解析装置であり、市販のパーソナルコンピュータを使用
できる。解析装置２０はイメージスキャナ２０側で得ら
れたポジフィルム１０の画像を基にその濃淡変化を解析
するプログラムを持つ。また、解析装置２０はレーザ装
置１側の制御部１２０と接続されており、制御部１２０
は解析装置２０からの解析結果を基にレーザ照射の制御
データを得る。
【００２０】図２は、レーザ装置１の光学系及び制御系
概略図である。１０１はレーザ光を患者眼角膜へ導光し
て照射するための導光光学系である。１０２は波長１９
３ｎｍのエキシマレーザ（ＡｒＦレーザ）光をパルス発
振によって出射するレーザ光源である。レーザ光源１０
２から出射されるレーザ光のビーム垂直断面は矩形形状
であり、そのエネルギ強度分布は断面長手方向（Ｘ軸方
向）では略均一な分布Ｆ（Ｗ）であり、それに直交する
方向（Ｙ軸方向）ではガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となって
いる（図３参照）。
概略図である。１０１はレーザ光を患者眼角膜へ導光し
て照射するための導光光学系である。１０２は波長１９
３ｎｍのエキシマレーザ（ＡｒＦレーザ）光をパルス発
振によって出射するレーザ光源である。レーザ光源１０
２から出射されるレーザ光のビーム垂直断面は矩形形状
であり、そのエネルギ強度分布は断面長手方向（Ｘ軸方
向）では略均一な分布Ｆ（Ｗ）であり、それに直交する
方向（Ｙ軸方向）ではガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となって
いる（図３参照）。
【００２１】１０３，１０４は平面ミラーであり、光源
１０２から水平に出射されたレーザ光はミラー１０３に
よって上方に９０°偏向され、ミラー１０４によって再
び水平に９０°偏向される。また、ミラー１０４は移動
装置１２１によって図２中の矢印方向に平行移動され、
レーザ光をガウシアン分布方向へ走査する。
１０２から水平に出射されたレーザ光はミラー１０３に
よって上方に９０°偏向され、ミラー１０４によって再
び水平に９０°偏向される。また、ミラー１０４は移動
装置１２１によって図２中の矢印方向に平行移動され、
レーザ光をガウシアン分布方向へ走査する。
【００２２】１０５は導光光学系１０１の主光軸Ｌ１を
中心にミラー１０４によるレーザ光の走査方向を回転さ
せるイメージローテータであり、イメージローテータ１
０５は回転装置１２２によって一定速度で一定方向に回
転される。
中心にミラー１０４によるレーザ光の走査方向を回転さ
せるイメージローテータであり、イメージローテータ１
０５は回転装置１２２によって一定速度で一定方向に回
転される。
【００２３】１０６はレーザ光による照射領域を限定す
るためのアパーチャであり、その開口径は可変装置１２
３によって変化される。１０８は導光光学系１０１の主
光軸Ｌ１と観察光学系１１０が持つ対物レンズ１１１の
光軸Ｌ２とを同軸にするダイクロイックミラーであり、
ダイクロイックミラー１０８はエキシマレーザ光を反射
し可視光を透過する。観察光学系１１０は対物レンズ１
１１，双眼の顕微鏡部１１３等によって構成されてお
り、これによって術者が患者眼Ｅや検査基準物１０を観
察することができる。また、観察光学系１１０には光軸
Ｌ２の軸方向（Ｚ軸方向）のアライメントを行うための
２本のスリット指標を投影する指標投影光学系が配置さ
れている（図示を略す）。
るためのアパーチャであり、その開口径は可変装置１２
３によって変化される。１０８は導光光学系１０１の主
光軸Ｌ１と観察光学系１１０が持つ対物レンズ１１１の
光軸Ｌ２とを同軸にするダイクロイックミラーであり、
ダイクロイックミラー１０８はエキシマレーザ光を反射
し可視光を透過する。観察光学系１１０は対物レンズ１
１１，双眼の顕微鏡部１１３等によって構成されてお
り、これによって術者が患者眼Ｅや検査基準物１０を観
察することができる。また、観察光学系１１０には光軸
Ｌ２の軸方向（Ｚ軸方向）のアライメントを行うための
２本のスリット指標を投影する指標投影光学系が配置さ
れている（図示を略す）。
【００２４】１２０は光源２，移動装置１２１，回転装
置１２２，可変装置１２３等を制御するＣＰＵ等の制御
装置である。１２５は照射径（照射領域）や切除深度
（照射量）などの手術条件を入力するための入力装置で
ある。１２６はレーザ照射のためのトリガ信号を発信す
るフットスイッチである。
置１２２，可変装置１２３等を制御するＣＰＵ等の制御
装置である。１２５は照射径（照射領域）や切除深度
（照射量）などの手術条件を入力するための入力装置で
ある。１２６はレーザ照射のためのトリガ信号を発信す
るフットスイッチである。
【００２５】このレーザ装置１において、照射対象物を
略均一な深度で切除する場合の方法を説明する。
略均一な深度で切除する場合の方法を説明する。
【００２６】ミラー１０４を図２中の矢印方向に平行移
動させ、レーザ光源１０２からのレーザパルスの繰返し
周波数を踏まえた速度で、レーザ光をガウシアン分布方
向へ走査する。ミラー１０４はレーザパルスに同期させ
て移動する。ある移動位置で１パルス又は数パルス照射
後に平面ミラーを次の位置に移動させ、再び１パルス又
は数パルス照射後にミラー１０４を移動する。この動作
をアパーチャ１０６で制限される照射領域の一端から他
端まで繰り返し、レーザパルスを重ね合わせる。そし
て、１スキャン毎に所定角度ずつ走査方向を変える。こ
の重ね合わせの走査方向は、放射状に分散するようにす
ることが好ましい。
動させ、レーザ光源１０２からのレーザパルスの繰返し
周波数を踏まえた速度で、レーザ光をガウシアン分布方
向へ走査する。ミラー１０４はレーザパルスに同期させ
て移動する。ある移動位置で１パルス又は数パルス照射
後に平面ミラーを次の位置に移動させ、再び１パルス又
は数パルス照射後にミラー１０４を移動する。この動作
をアパーチャ１０６で制限される照射領域の一端から他
端まで繰り返し、レーザパルスを重ね合わせる。そし
て、１スキャン毎に所定角度ずつ走査方向を変える。こ
の重ね合わせの走査方向は、放射状に分散するようにす
ることが好ましい。
【００２７】このようなレーザ照射において、各スキャ
ンにおけるミラー１０４の移動速度（移動量）を適切に
制御することにより、照射対象物上での重ね合わせの照
射強度を変化させることができる。このため、照射対象
物へのレーザ導光の途中でレーザの照射強度を変化させ
る要因がある場合にも、照射対象物を略均一な深度で切
除することが可能となる（このレーザ照射の方法の詳細
については、本出願人による特開平２０００−２７９４
４０号公報を参照されたい）。
ンにおけるミラー１０４の移動速度（移動量）を適切に
制御することにより、照射対象物上での重ね合わせの照
射強度を変化させることができる。このため、照射対象
物へのレーザ導光の途中でレーザの照射強度を変化させ
る要因がある場合にも、照射対象物を略均一な深度で切
除することが可能となる（このレーザ照射の方法の詳細
については、本出願人による特開平２０００−２７９４
４０号公報を参照されたい）。
【００２８】ところで、レーザ装置１を製造時に上記の
ように略均一な切除が可能なように調整したとしても、
レーザ装置１の設置現場で各光学素子の取付け作業を行
ったり、光学素子の経年変化による劣化（特に光学系の
反射ミラーは中心部での劣化が早い）、等の要因により
照射対象物上での切除深度が変動する。このため、レー
ザ装置１での設置現場においても、実際に加工対象であ
る角膜を切除する前に、予めレーザ照射強度を評価し、
その結果に基づいてミラー１０４の移動速度の制御デー
タを定めるようにする。
ように略均一な切除が可能なように調整したとしても、
レーザ装置１の設置現場で各光学素子の取付け作業を行
ったり、光学素子の経年変化による劣化（特に光学系の
反射ミラーは中心部での劣化が早い）、等の要因により
照射対象物上での切除深度が変動する。このため、レー
ザ装置１での設置現場においても、実際に加工対象であ
る角膜を切除する前に、予めレーザ照射強度を評価し、
その結果に基づいてミラー１０４の移動速度の制御デー
タを定めるようにする。
【００２９】次に、上記のような構成のシステムにおい
て、レーザビームの照射強度分布の評価方法を、以下に
説明する（図４参照）。
て、レーザビームの照射強度分布の評価方法を、以下に
説明する（図４参照）。
【００３０】まず、レーザ装置１により、予め用意した
ポジフィルム１０を所定の条件でレーザ照射を行い、照
射サンプルを作成する。なお、ポジフィルム１０はレー
ザ照射量の変化に対して、濃淡変化が比例関係にない部
分があるので、評価用の基材としてポジフィルム１０を
使用する場合には、異なった照射量の複数の評価サンプ
ルを作成する。
ポジフィルム１０を所定の条件でレーザ照射を行い、照
射サンプルを作成する。なお、ポジフィルム１０はレー
ザ照射量の変化に対して、濃淡変化が比例関係にない部
分があるので、評価用の基材としてポジフィルム１０を
使用する場合には、異なった照射量の複数の評価サンプ
ルを作成する。
【００３１】照射サンプルの作成に当たり、レーザ照射
条件を入力装置２５によって入力する。本実施形態で
は、前述したスキャン方向を順次変えていくミラー１０
４の総スキャン数を２８〜３５スキャンまで１スキャン
ずつ変化させることで、１つのポジフィルム１０に照射
量の異なるサンプルを８個作成する。
条件を入力装置２５によって入力する。本実施形態で
は、前述したスキャン方向を順次変えていくミラー１０
４の総スキャン数を２８〜３５スキャンまで１スキャン
ずつ変化させることで、１つのポジフィルム１０に照射
量の異なるサンプルを８個作成する。
【００３２】固定台１１に載置したポジフィルム１０を
観察光学系１１０で観察してアライメントを行った後に
レーザ光を照射し、図５に示すように、１つ目のサンプ
ル２０１を作成する。次のサンプルに対するレーザ照射
条件を入力後、ポジフィルム１０又はレーザ装置１の光
学系を移動して、ポジフィルム１０上の異なる場所に２
つ目のサンプル２０２を作成する。以後、同様にしてサ
ンプル２０３〜２０８をポジフィルム１０に作成する。
観察光学系１１０で観察してアライメントを行った後に
レーザ光を照射し、図５に示すように、１つ目のサンプ
ル２０１を作成する。次のサンプルに対するレーザ照射
条件を入力後、ポジフィルム１０又はレーザ装置１の光
学系を移動して、ポジフィルム１０上の異なる場所に２
つ目のサンプル２０２を作成する。以後、同様にしてサ
ンプル２０３〜２０８をポジフィルム１０に作成する。
【００３３】目視により各サンプル２０１〜２０８の切
除状態を確認する。目視の確認で照射部分の重なりや均
一度等の異常がなければ、ポジフィルム１０をイメージ
スキャナ２０の図示なき挿入口から挿入し、８個のサン
プル２０１〜２０８の画像を一括してイメージスキャナ
２０で取り込む。ＣＣＤ２３に撮像された画像はメモリ
２５に記憶される。次に、解析装置３０を操作してメモ
リ２５に記憶された画像を解析装置３０側に読み出し、
解析プログラムによりポジフィルム１０の変化状態、す
なわち、ここでは切除深度分布を解析する。
除状態を確認する。目視の確認で照射部分の重なりや均
一度等の異常がなければ、ポジフィルム１０をイメージ
スキャナ２０の図示なき挿入口から挿入し、８個のサン
プル２０１〜２０８の画像を一括してイメージスキャナ
２０で取り込む。ＣＣＤ２３に撮像された画像はメモリ
２５に記憶される。次に、解析装置３０を操作してメモ
リ２５に記憶された画像を解析装置３０側に読み出し、
解析プログラムによりポジフィルム１０の変化状態、す
なわち、ここでは切除深度分布を解析する。
【００３４】切除深度分布の解析について説明する（図
６参照）。
６参照）。
【００３５】＜ステップ１＞ まず、８個のサンプル２
０１〜２０８を一括して取り込んだ画像全体の輝度分布
データを得る。サンプル２０１〜２０８は個々に取り込
んでも良いが、輝度分布データを一括して解析するため
と、各サンプルを同じ基準で解析するため、一括で取り
込む方が好ましい。図７は輝度分布データを輝度ヒスト
グラムで示した図であり、横軸が輝度を示し、縦軸が画
素数を示す。イメージスキャナ２０で取り込む画像はＲ
ＧＢの３色カラー画像であるので、輝度は２５６階調×
３としている。
０１〜２０８を一括して取り込んだ画像全体の輝度分布
データを得る。サンプル２０１〜２０８は個々に取り込
んでも良いが、輝度分布データを一括して解析するため
と、各サンプルを同じ基準で解析するため、一括で取り
込む方が好ましい。図７は輝度分布データを輝度ヒスト
グラムで示した図であり、横軸が輝度を示し、縦軸が画
素数を示す。イメージスキャナ２０で取り込む画像はＲ
ＧＢの３色カラー画像であるので、輝度は２５６階調×
３としている。
【００３６】＜ステップ２＞ 輝度分布データにおい
て、レーザ照射量増加に対して輝度の変化しない部分
（不感帯）はサンプル数が多くなる。そこで輝度分布極
大となる輝度部分Ｐを不感帯とし、この不感帯より高輝
度側又は低輝度側で、適当な範囲の輝度領域を解析対象
とする。図７に示した輝度ヒストグラムにおいては、不
感帯より高輝度側の５４階調分を解析対象としている。
写真用のポジフィルム１０は各感色層やフィルタ層が存
在する層状構造となっており、照射量の変化に対して輝
度が変化しない不感帯層が存在する。この不感帯部分を
解析対象から外し、照射量の変化に対して輝度が変化す
る部分をできるだけ抽出する。なお、ゼロ輝度の近傍で
輝度分布が極端に多いのは、非照射領域のデータである
ので、これも解析から外す。
て、レーザ照射量増加に対して輝度の変化しない部分
（不感帯）はサンプル数が多くなる。そこで輝度分布極
大となる輝度部分Ｐを不感帯とし、この不感帯より高輝
度側又は低輝度側で、適当な範囲の輝度領域を解析対象
とする。図７に示した輝度ヒストグラムにおいては、不
感帯より高輝度側の５４階調分を解析対象としている。
写真用のポジフィルム１０は各感色層やフィルタ層が存
在する層状構造となっており、照射量の変化に対して輝
度が変化しない不感帯層が存在する。この不感帯部分を
解析対象から外し、照射量の変化に対して輝度が変化す
る部分をできるだけ抽出する。なお、ゼロ輝度の近傍で
輝度分布が極端に多いのは、非照射領域のデータである
ので、これも解析から外す。
【００３７】＜ステップ３＞ また、取り込んだ画像全
体から個々のサンプル２０１〜２０８の解析対象領域を
切り分ける。個々のサンプルの切り分けは、図７の輝度
ヒストグラムにおいて、低輝度の近傍側で適当なスレッ
ショホールドレベルＳを設けて二値化することにより行
う。その後、各サンプルでの輝度重心を求め、これを個
々のサンプルの中心位置とする。
体から個々のサンプル２０１〜２０８の解析対象領域を
切り分ける。個々のサンプルの切り分けは、図７の輝度
ヒストグラムにおいて、低輝度の近傍側で適当なスレッ
ショホールドレベルＳを設けて二値化することにより行
う。その後、各サンプルでの輝度重心を求め、これを個
々のサンプルの中心位置とする。
【００３８】＜ステップ４＞ 各サンプルについて、そ
れぞれ中心位置からの距離と輝度との相関関係を取り出
し（図８参照）、ある単位距離（画像のドット数）に対
する輝度傾斜を求める。このとき、各サンプルにおい
て、距離に対する輝度は平均値で計算する。この際、同
一距離での輝度の偏差値が大きい場合には、装置コンデ
ィション不良と判断してメンテナンスの実施を指示す
る。また、切除深度分布の解析に当たっては、ある照射
量、例えば、３０スキャン数で標準化するものとし、各
サンプル毎の輝度傾斜は、[３０スキャン数／そのサン
プルのスキャン数]の係数を乗じて補正する。
れぞれ中心位置からの距離と輝度との相関関係を取り出
し（図８参照）、ある単位距離（画像のドット数）に対
する輝度傾斜を求める。このとき、各サンプルにおい
て、距離に対する輝度は平均値で計算する。この際、同
一距離での輝度の偏差値が大きい場合には、装置コンデ
ィション不良と判断してメンテナンスの実施を指示す
る。また、切除深度分布の解析に当たっては、ある照射
量、例えば、３０スキャン数で標準化するものとし、各
サンプル毎の輝度傾斜は、[３０スキャン数／そのサン
プルのスキャン数]の係数を乗じて補正する。
【００３９】＜ステップ５＞ ステップ２で定めた輝度
領域を解析対象とし、全サンプルから得られた輝度傾斜
情報を繋ぎ合わせる。このとき、重複した部分について
は、輝度傾斜の絶対値が大きい方を用いる。１つのサン
プルでは解析対象領域の全域の輝度傾斜情報を得ること
が難しいが、複数のサンプルで得られたものを繋ぎ合わ
せることにより、全解析領域をカバーした輝度傾斜情報
を得ることが可能となる。このためサンプル数は、解析
領域の大きさ、切除深度分布の変化の大きさ、及び解析
の輝度領域との関係で、その解析領域の輝度変化が得ら
れる数とする。
領域を解析対象とし、全サンプルから得られた輝度傾斜
情報を繋ぎ合わせる。このとき、重複した部分について
は、輝度傾斜の絶対値が大きい方を用いる。１つのサン
プルでは解析対象領域の全域の輝度傾斜情報を得ること
が難しいが、複数のサンプルで得られたものを繋ぎ合わ
せることにより、全解析領域をカバーした輝度傾斜情報
を得ることが可能となる。このためサンプル数は、解析
領域の大きさ、切除深度分布の変化の大きさ、及び解析
の輝度領域との関係で、その解析領域の輝度変化が得ら
れる数とする。
【００４０】＜ステップ６＞ 全解析領域の輝度傾斜情
報が得られたら、これを各距離で積分することにより、
中心位置からの距離に対する相対的な輝度変化を求め
る。
報が得られたら、これを各距離で積分することにより、
中心位置からの距離に対する相対的な輝度変化を求め
る。
【００４１】＜ステップ７＞ また、各サンプルから取
り出した中心位置からの距離と輝度との相関関係（図７
参照）から、照射量の変化（１スキャン）に対する輝度
変化の値Ｋを求める。これは次のように計算する。ま
ず、解析対象の輝度領域で距離毎に１スキャンの違いに
よる輝度変化を求める。例えば、図８において、ある距
離Ａで３０スキャンの輝度Ｉ１と３１スキャンの輝度Ｉ
２が得られるので、距離Ａでの１スキャンの違いによる
輝度変化＝Ｉ２−Ｉ１が求まる。そして、この計算を解
析対象全域の各距離毎に行い、その平均値に標準偏差を
加えた値を輝度変化の値Ｋとする。
り出した中心位置からの距離と輝度との相関関係（図７
参照）から、照射量の変化（１スキャン）に対する輝度
変化の値Ｋを求める。これは次のように計算する。ま
ず、解析対象の輝度領域で距離毎に１スキャンの違いに
よる輝度変化を求める。例えば、図８において、ある距
離Ａで３０スキャンの輝度Ｉ１と３１スキャンの輝度Ｉ
２が得られるので、距離Ａでの１スキャンの違いによる
輝度変化＝Ｉ２−Ｉ１が求まる。そして、この計算を解
析対象全域の各距離毎に行い、その平均値に標準偏差を
加えた値を輝度変化の値Ｋとする。
【００４２】＜ステップ８＞ 切除深度分布解析の標準
化を３０スキャンとしたので、輝度変化の値Ｋ×３０に
より３０スキャンにおける輝度変化を求め、この値をス
テップ６で得られた相対的な輝度変化のオフセット値と
する。これにより得られた値を切除深度分布データとし
て扱う。
化を３０スキャンとしたので、輝度変化の値Ｋ×３０に
より３０スキャンにおける輝度変化を求め、この値をス
テップ６で得られた相対的な輝度変化のオフセット値と
する。これにより得られた値を切除深度分布データとし
て扱う。
【００４３】なお、評価用の基材として照射量の変化に
対して濃淡変化が一定の関係を示す単一層の素材を用い
る場合には、１個の照射サンプルを解析することでも切
除深度分布データを得ることが可能できる。この場合に
は、切除深度に対する濃淡変化の関係の基準データを予
め得ておくことにより、切除深度の分布データが得られ
る。
対して濃淡変化が一定の関係を示す単一層の素材を用い
る場合には、１個の照射サンプルを解析することでも切
除深度分布データを得ることが可能できる。この場合に
は、切除深度に対する濃淡変化の関係の基準データを予
め得ておくことにより、切除深度の分布データが得られ
る。
【００４４】もちろん、評価用の基材として単一層の素
材を用いる場合においても、少なくとも照射量の異なる
２つの照射サンプルがあれば、上記と同じ考え方で切除
深度分布データを得ることができる。ただし、この場合
には輝度分解能の高い画像取り込み装置を用いることが
好ましいい。
材を用いる場合においても、少なくとも照射量の異なる
２つの照射サンプルがあれば、上記と同じ考え方で切除
深度分布データを得ることができる。ただし、この場合
には輝度分解能の高い画像取り込み装置を用いることが
好ましいい。
【００４５】以上のようにして得られた切除深度分布デ
ータが得られたたら、その均一性が許容範囲内にあるか
否かを確認する。これは解析装置３０で行っても良い。
切除深度分布データが均一でない場合は、解析した切除
深度分布データをレーザ装置１の制御装置１２０に直接
又は入力装置１２５を用いて入力する。制御装置１２０
はミラー１０４の移動速度の制御データを、入力された
データに基づいて算出する。すなわち、制御装置１２０
は照射サンプル作成時におけるミラー１０４の移動速度
の制御データに対し、照射中心位置からの距離に対する
切除深度の変化率からミラー１０４の移動速度の変更デ
ータを求める。
ータが得られたたら、その均一性が許容範囲内にあるか
否かを確認する。これは解析装置３０で行っても良い。
切除深度分布データが均一でない場合は、解析した切除
深度分布データをレーザ装置１の制御装置１２０に直接
又は入力装置１２５を用いて入力する。制御装置１２０
はミラー１０４の移動速度の制御データを、入力された
データに基づいて算出する。すなわち、制御装置１２０
は照射サンプル作成時におけるミラー１０４の移動速度
の制御データに対し、照射中心位置からの距離に対する
切除深度の変化率からミラー１０４の移動速度の変更デ
ータを求める。
【００４６】制御装置１２０で制御データの計算が終了
したら、再度、ポジフィルム１０にレーザ光を照射して
切除深度分布を評価し、照射エネルギーの均一性を確認
する。
したら、再度、ポジフィルム１０にレーザ光を照射して
切除深度分布を評価し、照射エネルギーの均一性を確認
する。
【００４７】以上ではレーザ装置１の制御データをミラ
ー１０４の移動速度としたが、これはレーザ光源１０２
の出力自体を制御する方法、レーザ照射時間を制御する
方法でも良い。また、以上のレーザ照射強度の評価は、
照射対象物を略均一に切除する場合に限らず、他の形状
についても行えることは言うまでもない。
ー１０４の移動速度としたが、これはレーザ光源１０２
の出力自体を制御する方法、レーザ照射時間を制御する
方法でも良い。また、以上のレーザ照射強度の評価は、
照射対象物を略均一に切除する場合に限らず、他の形状
についても行えることは言うまでもない。
【００４８】また、以上の実施形態では照射対象物の切
除を引き起こすレーザビームを例にとって説明したが、
レーザビームの熱作用により凝固を引き起こすレーザビ
ーム等、種々のレーザビームについても適用可能であ
る。眼底凝固を行う波長のレーザビームの場合、凝固作
用によって照明光の透過光量が変化する基材を用いて、
その変化状態を解析すれば良い。
除を引き起こすレーザビームを例にとって説明したが、
レーザビームの熱作用により凝固を引き起こすレーザビ
ーム等、種々のレーザビームについても適用可能であ
る。眼底凝固を行う波長のレーザビームの場合、凝固作
用によって照明光の透過光量が変化する基材を用いて、
その変化状態を解析すれば良い。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的簡易な構成で、レーザビームによる照射強度の状
態を精度良く知ることができる。これにより、レーザ装
置毎に生じる照射エネルギー密度分布のバラツキを抑え
ることができる。
比較的簡易な構成で、レーザビームによる照射強度の状
態を精度良く知ることができる。これにより、レーザ装
置毎に生じる照射エネルギー密度分布のバラツキを抑え
ることができる。
【図１】実施形態のレーザ照射装置システムの概略構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】実施形態のレーザ装置の光学系及び制御系概略
図である。
図である。
【図３】エキシマレーザ光源から出射されるレーザビー
ムのエネルギ強度分布を説明する図である。
ムのエネルギ強度分布を説明する図である。
【図４】照射強度分布の評価方法を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
【図５】ポジフィルムに作成した照射サンプルを示す図
である。
である。
【図６】切除深度分布の解析のステップを説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】輝度分布データを輝度ヒストグラムで示した図
である。
である。
【図８】各照射サンプルについて、中心位置からの距離
と輝度との相関関係を示した図である。
と輝度との相関関係を示した図である。
１ レーザ装置 １０ ポジフィルム ２０ イメージスキャナ ３０ 解析装置 １０１ 導光光学系 １０２ レーザ光源 １０４ ミラー １０５ イメージローテータ １０６ アパーチャ １２０ 制御装置 １２１ 移動装置 １２２ 回転装置
Claims (7)
- 【請求項１】 照射対象物に照射するレーザビームの照
射強度評価方法において、所定の照明光を投光したとき
にその透過光の光量がレーザビームの照射エネルギー密
度に応じて変化する基材に，レーザビームを照射する照
射段階と、レーザビームが照射された前記基材に対して
前記照明光を投光し，その透過光の光量変化により形成
される濃淡画像を得る画像形成段階と、該得られた濃淡
画像に基づいて前記基材の変化状態を解析する段階とを
備え、前記基材の変化状態の解析結果からレーザビーム
の照射強度分布を評価することを特徴とするレーザビー
ムの照射強度評価方法。 - 【請求項２】 請求項１のレーザビームの照射強度評価
方法において、前記基材はフィルムであり、前記照射段
階は前記フィルムに異なった照射条件で複数個の照射サ
ンプルを作成するようにレーザ照射する段階であり、前
記解析段階は複数個の照射サンプルが形成された濃淡画
像の輝度分布データに基づき各照射サンプルの輝度傾斜
情報を求めた後、該輝度傾斜情報と各照射サンプルを作
成したときの照射条件との関係に基づいて変化状態を解
析することを特徴とするレーザビームの照射強度評価方
法。 - 【請求項３】 請求項１のレーザビームの照射強度評価
方法において、前記画像形成段階はイメージスキャナを
使用したことを特徴とするレーザビームの照射強度評価
方法。 - 【請求項４】 請求項１のレーザビームの照射強度評価
方法において、前記基材はレーザビームの照射により切
除を引き起こすと共に前記照明光の透過光が切除深度に
応じ変化する基材であり、前記解析段階は前記基材の切
除形状を解析する段階であることを特徴とするレーザビ
ームの照射強度評価方法。 - 【請求項５】 レーザ光源からのレーザビームを切除対
象物に導光して照射するレーザビームの照射強度評価装
置において、、所定の照明光を投光したときにその透過
光の光量がレーザビームの照射エネルギー密度に応じて
変化する基材と、レーザビームが照射された前記基材に
対して前記照明光を投光し，その透過光の光量変化によ
り形成される濃淡画像を得るイメージスキャナと、該イ
メージスキャナにより得られた濃淡画像に基づいて前記
基材の状態変化を解析する解析手段とを備え、その解析
結果からレーザビームの照射強度分布を評価することを
特徴とするレーザビームの照射強度評価装置。 - 【請求項６】 レーザビームを照射象物に導光する導光
光学系を持つレーザビーム照射装置において、前記導光
光学系に配置されレーザビームを照射対象物上で走査す
るレーザ走査手段と、レーザビームの照射により状態変
化を引き起こすと共に所定の照明光を投光したときにそ
の透過光の光量が照射エネルギー密度に応じて変化する
基材と、レーザビームが照射された前記基材に対して前
記照明光を投光し，その透過光の光量変化により形成さ
れる濃淡画像を得るイメージスキャナと、該イメージス
キャナにより得られた濃淡画像に基づいて前記基材の変
化状態を解析する解析手段と、該解析結果に基づいて照
射対象物を所期する変化状態にするように装置の制御デ
ータを求める制御データ決定手段と、を備えることを特
徴とするレーザビーム照射装置。 - 【請求項７】 請求項６のレーザビーム照射装置におい
て、前記導光光学系にはレーザビームを照射対象物上で
走査するレーザ走査手段が配置され、前記制御データは
前記レーザ走査手段の制御データとしたことを特徴とす
るレーザビーム照射装置。
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