JP2019513518A - ヒトまたは動物の組織を切り出す装置用のスイーピング光学スキャナ - Google Patents

Abstract

本発明は、フェムト秒レーザーの下流に配置され、フェムト秒レーザー（１）が生成したレーザービームを処置するための装置を備える切り出し装置であって、前記処置装置が、・前記ビームの軌道上に配置されてなり、レーザービームのエネルギーを、その焦点面においてパターンを形成する少なくとも２つの衝撃点に分配するように計算された調節設定値に応じて、レーザービームの波面の位相を調節するための成形システム（３）と、・前記成形システムの下流に設けられてなり、位相調節されたレーザービームを、焦点を合わせる面に合焦させるための集光器モジュールと、前記焦点を合わせる面を複数の切り出し面に変位させるための深さ方向配置モジュールとを備えてなる、光学合焦システム（５）と、・集光器モジュールと、深さ方向配置モジュールとの間に配置されてなり、前記切り出し面におけるパターンを複数の位置に変位させるための、スイーピング光学スキャナ（４）と、を備える装置に関する。【代表図】 図１

Description

本発明は、フェムト秒レーザーを用いた外科手術の技術分野に関し、さらに詳細には、特に角膜または水晶体を切り出すために適用される眼科手術の技術分野に関する。

本発明は、フェムト秒レーザーを用いて、ヒトまたは動物の組織、例えば角膜または水晶体を切り出すための装置に関する。

フェムト秒レーザーとは、レーザービームを超短パルスとして放射可能な光源を意味し、その持続時間は１フェムト秒〜１００ピコ秒、好ましくは１〜１，０００フェムト秒、特に約１００フェムト秒である。

現在の技術水準において、眼の外科手術、例えば角膜または水晶体を切り出すための手術を、フェムト秒レーザーを用いて行うことが知られている。

フェムト秒レーザーは、例えば角膜実質にレーザービームの焦点を合わせ、隣接する小さなキャビテーション気泡を連続的に発生させて、切り出しラインを形成することによって、角膜組織を切り出し可能にする装置である。

さらに具体的には、角膜にレーザービームの焦点を合わせている間、レーザーの強度が光学破壊閾値と呼ばれる閾値を超えると、非線形イオン化によってプラズマが発生する。次にキャビテーション気泡が形成され、非常に限局化された周囲組織の破壊が起こる。したがって、レーザーによって実際に切除される体積は、分離された領域に比べて非常に小さい。

レーザーの各パルスで切り出される領域は非常に小さく、ビームの出力および焦点合わせに応じて、約１ミクロンまたは１０ミクロンのオーダーとなる。したがって、角膜ラメラを切り出すには、切り出すべき領域の表面全体にわたり、衝撃を連続して与える必要があり得る。

また、制御可能なガルバノメトリックミラーおよび／またはミラーもしくはレンズのような光学素子の変位を可能にするプレートから構成されるスイーピング装置を用いた、ビーム変位が行われてよい。このスイーピング装置は、ビームの変位経路を形成する連続したセグメントに沿った、往復軌道に沿って、ビームを変位可能とする。

１ｍｍ^２の表面で角膜を切り出すのに、約２０，０００回の互いに非常に近接した衝撃を与える必要がある。現状、このような衝撃は、平均毎秒３００，０００回のレートで一回ずつ衝撃を与えることで実現されている。あるセグメントの最後に、次のセグメントに鏡を合わせるために、レーザーがパルスの生成を停止する時間を考慮すると、６５ｍｍ^２の表面の角膜を切り出すには、平均１５秒を要する。これでは、外科的切り出し手術に時間がかかってしまう。

切り出し時間を最適化するため、レーザー周波数を上げることが知られている。しかしながら、周波数が高くなることは、適切なプレートまたはスキャナを用いて、ビームの変位速度を上げることになる。また、切り出す組織におけるレーザーの衝撃間の間隔を増す方法も知られているが、一般に切り出しの質が低下してしまう。

したがって、角膜切り出しのためのフェムト秒レーザーの多くは、スキャナおよび変位プレートを組み合わせた、ビームを変位させるためのシステムを備え、一般には１００ｋＨｚを超える高い動作周波数を使用しているが、これは設備全体のコストの負担となり、外科手術の費用を請求される側にも負担となる。

レーザーによる切り出しの迅速性の問題を改善するため、ガルバノメトリックミラーを使用して、レーザービームのレート、速度、および偏向軌道を増大させる方法も知られている。

しかしながら、この技術によって得られる結果でも、十分とは言い難い。

切り出しの時間を短縮するためのさらなる手段として、いくつかのキャビテーション気泡を同時に発生させることが考えられる。

ＵＳ２０１０／０１３３２４６、ＥＰ１７９０３８３、およびＵＳ２０１６／０６７０９５は、単一の一次レーザービームを複数の二次レーザービームにする細分化技術に基づいた切り出し装置について記載する。これらの装置は、一般に１つ（またはそれ以上の）ビームスプリッターのような光学系を含み、それぞれがキャビテーション気泡を発生させる二次レーザービームを生じる。

「ｎ」個のキャビテーション気泡を同時に発生させるということは、「ｎ」の要素を切り出すための合計時間を短縮する可能性がある。

ビームを複数のビームにして、処置の迅速化を測ることは、既に提案されているが、すべて純粋に光学的手段（回析または多重反射による）によるものである。主に異なるビーム間で均一なサイズがとれないという理由で、クリニックで利用されるような製品への展開にはいたっていない。

また、細分化技術を用いると、フェムト秒レーザーによって発生した単一の一次レーザービームの直径に対し、複数の二次レーザービームの直径は大きくなる。事実、各二次レーザービームは、単一の一次レーザービームの、「一部」であり、それらビーム同士は空間的に離間している。異なる二次レーザービーム間の距離はゼロではないため、複数の二次レーザービームの集合の直径は、一次レーザービームの直径よりも大きくなる。

このような直径の増大は、特に、切り出し面において複数の二次レーザービームを変位させるための光学スキャナのようなスイーピングシステムが切り出し装置に含まれる場合には、問題となり得る。事実、スイーピングシステムの入力直径は、一般に単一の一次レーザービームの直径と略等しいため、スイーピングシステムに入射できない二次ビームが存在する。

本発明の目的は、少なくとも前述の課題の１つに対する改善策を見出すことが出来る切り出し装置を提案することである。特に、本発明の目的は、既存のシステムよりも迅速に切り出し面を生成し、かつ切り出し品質を向上可能な切り出し装置を提案するものである。

このため、本発明は、角膜または水晶体のようなヒトまたは動物の組織を切り出すための装置であって、当該装置が、レーザービームをパルスとして放射可能なフェムト秒レーザーと、フェムト秒レーザーの下流に配置されてなり、フェムト秒レーザーが生成するレーザービームを処置するための装置とを備えてなり、前記処置装置が、前記ビームの軌道上に配置されてなり、レーザービームのエネルギーをその焦点面においてパターンを形成し、それぞれ切り出しを実現する少なくとも２つの衝撃点に分配するように計算された調節設定値に応じて位相調節されたレーザービームを得るように、レーザービームの波面の位相を調節するための成形システムと、この成形システムの下流に設けられてなり、位相調節されたレーザービームを、焦点を合わせる面に合焦させるための集光器モジュールと、前記焦点を合わせる面を複数の切り出し面に変位させるための深さ方向配置モジュールとを備えてなる、光学合焦システムと、前記集光器モジュールと、前記深さ方向配置モジュールとの間に配置されてなり、切り出し面におけるパターンを複数の位置に変位させるためのスイーピング光学スキャナとを備えてなるものであることを特徴とする、装置を提案する。

本発明において、「衝撃点」とは、レーザービームの焦点面に含まれるレーザービームの領域を意味し、このレーザービームは、組織内にキャビテーション気泡を発生させるために十分な強度を有するものである。

本発明において、「隣接衝撃点」とは、別の衝撃点を間に挟まずに、互いに対向する位置に存在する２個の衝撃点を意味し、「近接衝撃点」とは、最小距離を空けた隣接点群における２点を意味する。

本発明において、「パターン」は、成形されたレーザービームの焦点を合わせる面に同時に発生した複数のレーザー衝撃点を意味する。ここで、レーザービームは位相が調節されることで、そのエネルギーが、装置の切り出し面に相当する焦点を合わせる面において、いくつかの異なる点に分配される。

このように本発明は、切り出し面におけるレーザービームの強度プロファイルを改変可能とする。これにより、選択したプロファイルに応じて、切り出しの品質または速度が向上可能となる。このような強度プロファイルの改変は、レーザービームの位相調節によって実現される。

光学位相の調節は、位相マスクを用いて行われる。入射レーザービームのエネルギーは調節後に維持され、ビームの成形はその波面での作用によって行われる。電磁波の位相は、電磁波の振幅の瞬間的な状況を表す。位相は、時間と空間の両方に関連する。レーザービームの空間成形の場合には、位相空間における変動のみが考慮される。

波面は、位相が同一であるビームの点の表面として定義される（すなわち放射されたビームの源からの移動時間が同じ点から構成される表面）。したがって、ビームの空間位相の改変には、その波面の改変が必要となる。

この技術は、制御されたプロファイルに従ってそれぞれが切り出しを実現するいくつかのレーザー点に適用されることから、さらに迅速かつ効率的な方法で切り出し手術を行うことができる。

本発明では、波面の位相調節により、切り出し面のみにおいて、いくつかの衝撃点を形成する、調節された単一のレーザービームが生成される。調節されたレーザービームは、伝播経路全体を通じて単一性が保たれる。波面の位相調節により、元の波面に対して、ビームの表面における異なる様々な点の位相が遅れるか、進む。これにより、上記各点により、レンズの焦点面における、個別のＮ個の点で、強め合う干渉が生じる。このように、エネルギーを複数の衝撃点に再分配することは、単一面（即ち、焦点を合わせる面（合焦面））でのみ生じ、調節されたレーザービームの伝播路全体で生じるわけではない。

一方、文献、ＵＳ２０１０／０１３３２４６では、位相に基づき、一次ビームを、異なる伝播角度を有する複数の二次ビームに細分化する光学系の使用が提案されている。

本発明に係る調節技術は（調節された特異なレーザービームの生成により）、切り出し表面の品質劣化のリスクを抑える。実際、単一の調節されたレーザービームの一部がビーム伝播路中で消失したならば、パターンの全ての衝撃点の強度が同時に下がる（即ち、パターンの異なる複数の衝撃点間での均一性は維持される）が、切り出し面で衝撃点が消滅することはない。一方、ＵＳ２０１０／０１３３２４６で提案されているような、ビーム細分化技術の場合、複数の二次ビームの一部が伝播経路内で消失すると、切り出し面で、パターンの衝撃点の内のいくつか（消失した二次ビームで生成されるはずであった衝撃点）が欠けてしまう。したがって、実施される切り出しの品質が大幅に低下してしまう。

切り出し装置の好ましい非限定的態様を、以下に列挙する。
・装置はさらに、前記切り出し面において少なくとも１つのセグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するための、前記光学スキャナの制御部をさらに備えていてもよい。
・前記制御部は、前記変位経路のセグメントに沿った、前記パターンの隣接する２つの位置間の距離が、前記パターンの衝撃点の直径以上となるように、前記フェムト秒レーザーの作動を制御するようにプログラムされていてもよい。
・前記制御部は、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するように構成され、そして、前記変位経路の２つの隣接セグメント間の距離は、前記パターンの変位方向に直交する方向に沿った前記パターンの寸法より大であってもよい。
・前記制御部は、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するようにプログラムされ、そして、前記変位経路の２つの近接セグメント間の距離は、一定かつ衝撃点の直径の３Ｎ倍以下であってもよい（ここで、Ｎは前記パターンの衝撃点の数に対応する）。
・前記制御部は、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するようにプログラムされ、そして、少なくとも２つの近接セグメント間の距離が、少なくとも２つの別の近接セグメント間の距離と異なっていてもよい。
・前記制御部は、前記切り出し面における切り欠き形状の変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御可能であってもよい。
・前記制御部は、前記切り出し面における螺旋形状の変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御可能であってもよい。
・前記スイーピング光学スキャナは、少なくとも２個の軸の周りを枢動する、少なくとも１つの光学ミラーを有し、前記光学スキャナの前記制御部は、前記変位経路に沿って、前記パターンが変位するように、前記ミラーの枢動を制御してもよい。
・前記装置は、前記成形システムと前記スイーピング光学スキャナとの間に配置されてなる、少なくとも１つのダブプリズムをさらに備えていてもよい。
・前記制御部は、前記光学スキャナのスイーピングレートが閾値を超えると、前記フェムト秒レーザーが作動するように、前記フェムト秒レーザーの作動を制御するようにプログラムされていてもよい。
・前記装置は、前記成形システムの下流に配置され、前記成形システムの中心に生じた寄生エネルギーをブロックするためのフィルタをさらに備えていてもよい。
・前記フィルタは、前記プレートの中心に配置された、レーザー放射に対して不透過性の領域と、前記不透過性の領域の周囲まで延在する、レーザー放射に対して透過性の領域とを含むプレートを備えていてもよい。
・前記成形システムは、位相マスクのセットからなり、各位相マスクが、前記レーザービームの位相に作用し、もって前記レーザービームのエネルギーを、個別のパターンに応じた位相調節によって分配し、前記マスクが変位装置に固定されてなり、前記制御部は、
○前記マスクが前記レーザービームの光路を横切る動作位置と、
○前記マスクが前記レーザービームの光路を超えて延在しない非動作位置と
の間で、前記マスクが遷移するように、（１または複数の制御信号を送信することで）前記変位装置を制御するようにプログラムされていてもよい。
・前記成形システムは、空間光変調器から構成され、前記制御部は、調節設定値を形成する各位相マスクを、空間光変調器に表示させる、少なくとも１つの制御信号を発することにより、前記空間光変調器を制御するようにプログラムされていてもよい。
・前記制御部は、前記成形システムを制御するようにプログラムされ、前記制御部は少なくとも第１および第２制御信号を（２個の個別の切り出し面の間で、または同一の切り出し面内で）送信するように構成され、
○前記第１制御信号は、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、第１パターンを形成する複数の第１衝撃点に分配するように計算された第１調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相の調節を生じさせるものであり、
○前記第２制御信号は、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、前記第１パターンと異なる第２パターンを形成する複数の第２衝撃点に分配するように計算された第２調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相の調節を生じさせるものであってもよい。

本発明はさらに、角膜または水晶体のようなヒトまたは動物の組織を切り出すための装置を制御する方法に関し、前記装置が、レーザービームをパルスとして放射可能なフェムト秒レーザーと、フェムト秒レーザーの下流に配置されてなり、フェムト秒レーザーが生成するレーザービームを処置するための装置とを備えてなり、前記処置装置が、
・レーザービームを成形し、もって、レーザービームのエネルギーを、その焦点面においてパターンを形成する少なくとも２つの衝撃点に分配するように計算された調節設定値に応じて位相調節された単一のレーザービームを得るように、レーザービームの波面の位相を調節し、
・前記位相調節されたレーザービームを焦点面に合焦させ、
・前記切り出し面におけるパターンを、複数の位置に変位させることを特徴とする。

切り出し装置の好ましい非限定的態様を、以下に列挙する。
・変位させるステップは、前記切り出し面において少なくとも１つのセグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンを変位させることから成ってもよい。
・前記ステップはさらに、前記変位経路のセグメントに沿った、前記パターンの隣接する２つの位置間の距離が、前記パターンの衝撃点以上となるように、前記フェムト秒レーザーを作動させるステップを含んでいてもよい。
・前記変位ステップはさらに、複数のセグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンを変位させることから構成され、前記変位経路の２つの隣接セグメント間の距離は、前記パターンの変位方向に直交する方向に沿った前記パターンの寸法より大であってもよい。
・前記変位ステップはさらに、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンを変位させることから構成され、前記変位経路の２つの隣接セグメント間の距離は、一定かつ衝撃点の直径の３Ｎ倍以下であってもよい（ここで、Ｎは前記パターンの衝撃点の数に対応する）。
・前記変位ステップは、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンを変位させることから構成され、少なくとも２つの隣接セグメント間の距離が、少なくとも２つの別の隣接セグメント間の距離と異なっていてもよい。
・前記変位ステップは、前記切り出し面におけるスロット形状の変位経路に応じて、前記パターンを変位させることから成っていてもよい。
・前記変位ステップは、前記切り出し面における螺旋形状の変位経路に応じて、前記パターンを変位させることから成っていてもよい。
・前記方法はさらに、前記光学スキャナのスキャニングレートが閾値を超えると、前記フェムト秒レーザーが作動するように、前記制御部が前記フェムト秒レーザーを作動させる、作動ステップを含んでいてもよい。
・前記方法はさらに、前記成形システムの中心に生じた寄生エネルギーをブロックするために、レーザービームのフィルタリングステップを含んでいてもよい。
・前記調節された成形ステップは、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、第１パターンを形成する複数の第１衝撃点に分配するように計算された第１調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相を調節すること、および、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、前記第１パターンと異なる第２パターンを形成する複数の第２衝撃点に分配するように計算された第２調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相を調節することから構成されるサブステップから成っていてもよい。
・前記調節設定値は、フーリエ変換に基づく反復アルゴリズムにより計算される位相マスクであってもよい。

本発明のその他の特徴および利点は、添付された図面を参照すると共に、限定されない開示として、本明細書の以下の記載から明らかになるであろう。

は、本発明に係る切り出し装置を含む回路の概略図である。 は、焦点面におけるレーザービームの強度の分布を示す。 は、切り出しパターンの変位経路を示す。 は、破壊対象となる組織の一部を切り出すための複数の平面を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、キャビテーション気泡のマトリクスを示す。 は、切り出しパターンの別例を示す。

本発明は、フェムト秒レーザーを用いて、ヒト組織を切り出すための装置に関する。以下、ヒトまたは動物の眼の角膜の切り出しを一例として、本発明を説明する。

１． 切り出し装置
図１は、本発明の切り出し装置の実施形態を示す。当該装置は、フェムト秒レーザー１と、処置対象２との間に配置されてもよい。

フェムト秒レーザー１は、レーザービームをパルスとして放射できる。一例として、レーザー１は、波長１，０３０ｎｍの光を、４００フェムト秒のパルスとして放射する。レーザー１の出力は２０Ｗで、周波数は５００ｋＨｚである。

例えば対象２は、角膜または水晶体等の、ヒトまたは動物の切り出し対象組織である。

切り出し装置は、
・フェムト秒レーザー１から生じるレーザービーム１１の軌道上に配置された成形システム３と、
・成形システム３の下流に設けられたスイーピング光学スキャナ４と、
・スイーピング光学スキャナ４の下流に設けられた光学合焦システム５と
を備える。

切り出し装置はさらに、成形システム３、スイーピング光学スキャナ４、及び光学合焦システム５の制御を可能とする制御部６を備える。

成形システム３は、フェムト秒レーザー１から生じたレーザービーム１１の位相を調節可能とする。これにより、レーザービームのエネルギーが、その焦点面における複数の衝撃点に分配される。このように同時発生した複数の衝撃点は、パターンを画定する。

スイーピング光学スキャナ４は、成形システム３から生じた位相が調節されたレーザービーム３１を配向可能とし、これにより、ユーザーが合焦面２１において、予め設定した変位経路に沿って切り出しパターンが変位する。

光学合焦システム５は、変位させた調節レーザービーム４１の合焦面２１（切り出し面に対応）の変位を可能とする。

したがって、成形システム３はパターンを画定するいくつかの衝撃点の同時発生を可能とし、スイーピング光学スキャナ４は合焦面２１におけるこのパターンの変位を可能とする。光学合焦システム５は、合焦面２１の深さ方向の変位を可能とする。これにより、ある体積を画定する連続した複数の平面において切り出しが実現される。

切り出し装置を構成する様々な要素を、図面を参照して以下により詳細に説明する。

２． 切り出し装置の要素
２．１ 成形システム
レーザービーム用の空間成形システム３は、レーザービームの波面を変更可能とする。これにより、焦点面において、互いに離間した衝撃点が得られる。より具体的には、成形システム３は、フェムト秒レーザー１から生じたレーザービーム１１の位相を調節可能とする。これにより、計算された調節設定値に応じた位相が調節された単一のレーザービームが得られ、ビームの焦点面に複数の強度ピークが形成される。各強度ピークは、切り出し面に対応する焦点面において、各衝撃点を生成する。

調節された単一のレーザービームが得られることにより、切り出し面における複数の二次レーザービームを変位させるためのスイーピングシステム（光学スキャナ等）を容易に組み込むことが可能になる。実際、スイーピングシステムに対する入力直径は、元のレーザービームの直径に略等しいため、調節された単一のレーザービーム（元のレーザービームの直径とほぼ同一の直径を有する）を使用すれば、ＵＳ２０１０／０１３３２４６等に記載のビーム細分化技術で生じ得る入力に対するずれのリスクが抑えられる。

図示した実施形態における成形システム３は、液晶を備えた空間光変調器である。空間光変調器は、一般には“Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”の頭字語のＳＬＭとして知られている。先行技術の基本的考え方として、当業者に使用を避けるように推奨されているＳＬＭであるが（具体的には、ＵＳ２０１５／０１６４６８９の［００２４］を参照されたい）、発明者らはその使用が有効であることを実際に確認している。

ＳＬＭは、特に組織２の切り出し面に対応する焦点面２１におけるレーザービームのエネルギーの最終的な分配の調節を可能とする。より具体的には、ＳＬＭはフェムト秒レーザー１から生じる一次レーザービーム１１の波面の空間的プロファイルを改変するように適用され、それによりレーザービームのエネルギーが合焦面における異なる様々な焦点に分配される。

この装置によると、波面の位相調節に関するコストが抑えられ、上に提案された手段の工業化に伴う諸問題が解決される。波面の位相調節は、二次元干渉現象として捉えられ得る。レーザー源から生じた元のレーザービームの各部分は最初の波面に対して遅延するかまたは前進することで、レンズの焦点面におけるＮ個の異なる点に互いに強め合う干渉が起こるように、方向変換される。複数の衝撃点におけるこのようなエネルギーの再分配は、単一の面（すなわち、合焦面）にのみ起こり、調節されたレーザービームの伝播経路すべてに起こるものではない。したがって、互いに強め合う干渉に相当すると捉えられるこの現象（単一の面のみにおいて起こり、元のレーザービームを複数の二次レーザービームへ分離する場合のように、伝播経路すべてに起こるものではない）により、調節されたレーザービームを、合焦面よりも前または後で観察しても、エネルギーの複数の異なる衝撃点への再分配は認められ得ない。

波面の位相調節現象をより良く理解できるよう、異なる光学回路の三つの例に対して得た強度プロファイル３２ａ〜３２ｅを、図２に模式的に示す。図２に示すように、レーザー源１によって放射されたレーザービーム１１は、焦点面２１の衝撃点３３ａにおいて、ガウス形状を有する強度ピーク３２ａを生成する。レーザー源１と合焦面２１との間にビームスプリッター７を挿入することにより、複数の二次レーザービーム７１の生成を誘導する。それぞれの二次レーザービーム７１は、二次レーザービーム７１の合焦面２１において個別の衝撃点３３ｂ、３３ｃを発生させる。最後に、レーザー源１と合焦面２１との間に、調節設定値を形成する位相マスクを用いてプログラムされたＳＬＭ３を挿入することにより、レーザー源１から生じたレーザービーム１１の波面の位相が調節される。波面の位相が調節されたレーザービーム３１は、レーザービームの合焦面２１において空間的に離れたいくつかの強度ピーク３３ｄ、３３ｅの生成を誘導する。各衝撃点３３ｄ、３３ｅに対応するピーク３２ｄ、３２ｅによって切り出しが行われる。波面の位相を調節する技術により、フェムト秒レーザー１が生成する元のレーザービームを細分化することなく、複数のキャビテーション気泡を同時に発生させることが可能となる。

ＳＬＭは、波面、すなわちレーザービームの位相を動的に形成することを可能とする配向制御された液晶の層を含む装置である。ＳＬＭの液晶の層は、画素のグリッド（またはマトリクス）のように組織化されてなる。各画素の光学的厚さは、画素に相当する表面に属する液晶分子を配向させることによって、電気的に制御される。ＳＬＭ（９）は、液晶の空間配向に応じた異方性原理、すなわち液晶の屈折率の改変を利用する。液晶の配向は、電場を用いて実現されてもよい。このように、液晶の屈折率の改変によって、レーザービーム（４）の波面が改変される。

公知の方法において、ＳＬＭは、位相マスク、すなわち合焦面において所定の振幅の分布を得るため、ビームの位相を如何に改変すべきかを定めたマップを利用する。位相マスクは二次元イメージであり、その各点は、ＳＬＭのそれぞれの画素に関連付けられる。この位相マスクは、マスクの各点に関連付けられた値（０ないし２５５に含まれるグレーレベル（したがって黒から白）によって表現される）を、０ないし２πに含まれる位相によって表される制御値へ変換することにより、ＳＬＭの各液晶の屈折率を制御することを可能にする。したがって、位相マスクは、ＳＬＭに示される調節設定値であり、これの適用で、ＳＬＭに照射されるレーザービーム（４）の不均一な空間位相のシフトが実現される。もちろん当業者は、グレーレベルの範囲が、使用するＳＬＭのバージョンによって異なり得ることを理解するであろう。例えばある事例では、グレーレベルの範囲は０ないし２２０となり得る。一般的に、位相マスクは、
・フーリエ変換に基づいた「ＩＦＴＡ（反復フーリエ変換：Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｆｏｕｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍの略）」型反復アルゴリズム、または
・遺伝的アルゴリズム、もしくは焼きなまし法のような、様々な最適化アルゴリズムによって算出される。

これにより、切り出し面において生成される様々な衝撃点の均一性、強度、品質、形状が制御可能になる。

レーザービームの焦点面において求められる衝撃点の数および位置に応じて、異なる様々な位相マスクがＳＬＭに適用されてもよい。いずれの場合でも、焦点面における異なる様々な焦点にレーザービームのエネルギーを分配させるために、位相マスクの各点で値を計算する方法は、当業者に公知である。

したがって、ＳＬＭによると、単一の衝撃点を発生させるガウシアンレーザービームおよび位相マスクを使用して、位相調節により成形された単一のレーザービーム（ＳＬＭの上流、下流の単一のビーム）から、その合焦面におけるいくつかの衝撃点を同時に形成するように位相を調節することで、そのエネルギーを分配することが可能となる。

本発明に係るレーザービームの位相調節技術によると、角膜の切り出しにかかる時間を短縮することに加えて、切り出し後の表面品質向上や内皮破壊の抑制のようなさらなる効果が得られる。パターンを形成する様々な衝撃点は、例えばレーザービームの二次元の焦点面において、一定間隔であってもよい。これにより、レーザー点によるグリッド形状が形成される。

したがって、成形システム３は外科的切り出し手術を、迅速かつ効率的に実行可能とする。ＳＬＭはデジタル設定が可能であるため、レーザービームの波面を動的に形成することができる。この調節は、動的かつ再設定可能な方法でのレーザービームの成形を可能にする。

ＳＬＭは、レーザービームの波面を、その他如何なる方法で成形するように構成されていてもよい。例えば、各衝撃点は、円形以外の如何なる幾何学的形状（例えば楕円等）を有してもよい。これにより、想定され得る利用状況において、切り出しの速度および／または品質向上等の利点を得ることができる。

２．２ スイーピング光学スキャナ
スイーピング光学スキャナ４は、切り出し面に対応する合焦面２１において、パターン８が複数の位置４３ａ〜４３ｃに変位するように、位相調節レーザービーム３１の変位を可能とする。

スイーピング光学スキャナ４は、
・成形部３から生じる位相調節レーザービーム３１を受ける入力オリフィスと、
・位相調節レーザービーム３１を変位させるよう、少なくとも２個の軸に対して枢動する１つ（またはいくつかの）光学ミラーと、
・変位させた調節レーザービーム４１を光学合焦システム５に向けて送る出力オリフィスと
を備える。

使用される光学スキャナ４は、例えばＳＣＡＮＬＡＢ ＡＧのスイーピングヘッドＩｎｔｅｌｌｉＳｃａｎＩＩＩである。

このような光学スキャナ４の入力および出力オリフィスの直径は、約１０から２０ミリであり、実現可能なスイーピングレートは、約１ｍ／ｓから１０ｍ／ｓである。

（１または複数の）ミラーは、（１または複数の）モーターに接続され、枢動可能とされる。（１または複数の）ミラーを枢動させる（１または複数の）モーターは、以下に詳述する制御部６によって制御されることが有利である。

制御部６は、合焦面２１内の変位経路４２に沿ってパターン８を変位するように、スイーピング光学スキャナ４を制御するようにプログラムされる。ある実施形態では、変位経路４２は複数の切り出しセグメント４２ａ〜４２ｃを含む。変位経路４２は隘路形状を有することが有利であり得る。この場合、光学スキャナ４が左側の第１切り出しセグメント４２ａから始動するのであれば、右側の第２切り出しセグメント４２ｂから始まって、左側の第３切り出しセグメント４２ｃに移り、その後右側の次のセグメントに移るというような挙動をパターン８の変位経路４２全体で実施してもよい。これにより、連続した切り出しセグメント４２ａ〜４２ｃそれぞれの始めに、光学スキャナ４によってパターン８を再配置する必要がなくなり、組織の切り出しの迅速化が可能となる。

合焦面２１における切り出し動作のさらなる迅速化のため、変位経路４２は有利には螺旋形状であってもよい。これにより、切り出し面全体において、光学スキャナ４のスイーピングレートを一定に保つことが可能になる。実際、変位経路４２が隘路形状である場合、光学スキャナ４は各切り出しセグメント４２ａの終わりで、次の切り出しセグメント４２ｂに移動するために停止する必要があり、時間を要する。

ビームのスイーピングは、切り出しの結果に影響を及ぼす。実際、利用されるスイーピングレートやスイーピング間隔は、切り出しの品質に影響を与えるパラメータである。

好ましくは、スイーピング間隔（変位経路４２のセグメントに沿ったパターン８の２個の隣接位置４３ａ、４３ｂの間の距離「ｄｉｓｔ」に対応する）は、パターン８の衝撃点８１の直径以上になるよう選択される。これにより、レーザーの連続照射の間に、衝撃点が重なるリスクが抑えられ得る。

また、変位経路４２が隘路形状の場合、変位経路４２の２個の隣接セグメント４２ａ、４２ｂ間の距離「ｅｃ」は、その変位方向に対して直交する方向における、パターン８の寸法よりも大きくなるように選択されることが好ましい。これも、連続照射の間に、衝撃点８１が重なるリスクが抑えられ得る。

最後に、特定の切り出し品質を保証した上で、切り出し面における切り出し動作時間を抑えるため、変位経路４２の２個の隣接セグメント４２ａ、４２ｂの間の距離は、衝撃点８１の直径の３Ｎ倍以下（好ましくは未満）となるように選択されることが好ましい。Ｎは、パターン８の衝撃点の数である。

ある実施形態において、切り出し装置はさらにダブプリズムを備える。これは、成形システム３と、スイーピング光学スキャナ４との間に配置されることが有利である。ダブプリズムは、パターン８の回転を実現可能とするものであり、用途によっては、各切り出しセグメント４２ａ〜４２ｃの開始領域のサイズ抑制に有益であり得る。

制御部６は、光学スキャナ４のスイーピングレートが閾値を超える場合に、フェムト秒レーザー１を作動するようにプログラムされることが有利であり得る。

これにより、レーザービーム１１の放射と、スイーピング光学スキャナ４によるスイーピングの同期が可能となる。より具体的には、光学スキャナ４の（１または複数の）ミラーの枢動速度が一定であれば、制御部６はフェムト秒レーザー１を作動する。これにより、切り出し品質を向上して、切り出し面の均一化を図ることが可能となる。

２．３ 光学合焦システム
光学合焦システム５は、ユーザーの求める組織２を切り出す平面において、調節かつ変位されたレーザービーム４１の合焦面２１を変位可能とする。

光学合焦システム５は、
・スイーピング光学スキャナからの、位相が調節かつ変位されたレーザービームを受ける入力オリフィスと、
・位相が調節かつ変位されたレーザービームの光路に沿って、並進するように変位可能な、１つ（またはいくつかの）モーター駆動レンズと、
・焦点を合わせたレーザービームを処置対象の組織に向けて送る出力オリフィスと
を備える。

光学合焦システム５で使用されるレンズは、Ｆシータレンズまたはテレセントリックレズであってもよい。Ｆシータレンズおよびテレセントリックレンズを使用すると、湾曲した標準的なレンズと異なり、ＸＹフィールド全体で合焦面が得られる。これにより、フィールド全体で、焦点を合わせたビームのサイズが一定となることが保証される。Ｆシータレンズの場合、ビームの位置はスキャナにより適用される角度に正比例する。一方、テレセントリックレンズの場合、ビームは試料に常に直交する。

制御部６は、合焦面２１が少なくとも３個の各切り出し面２２ａ〜２２ｅで変位するように、光学合焦システム５の（１つまたは複数の）レンズの、レーザービームの光路に沿った変位を制御するようにプログラムされる。これにより、組織２の切り出し面のスタックが形成される。したがって、例えば屈折矯正手術の範囲内で、ある体積２３での切り出しが可能となる。

制御部６は、合焦面２１を第１端位置２２ａから第２端位置２２ｅへ変位させるように、光学合焦システム５の変位を制御可能である。第２端位置２２ｅが、第１端位置２２ａよりもフェムト秒レーザー１に近いことが有利である。

したがって、組織における最深切り出し面２２ａから始まって、組織２における最も表面側の切り出し面２２ｅまで連続して切り出し面がスタックされるようにして、切り出し面２２ａ〜２２ｅが形成される。したがって、レーザービームが組織２を貫通してしまうことに伴う問題が避けられる。実際、キャビテーション気泡の場合、気泡による透明なバリア（いわゆるＯＢＬ（不透過性気泡層；Ｏｐａｑｕｅ Ｂｕｂｂｌｅ Ｌａｙｅｒの略）が形成され、レーザービームからのエネルギーがその先に伝播しなくなる。したがって、切り出し装置の効率を上げるよう、まずは最深のキャビテーション気泡を優先して生成することが好ましい。

成形システム３と、光学合焦システム５との間の光路の長さは、好ましくは２ｍ未満、より好ましくは１ｍ未満である。これにより、光路中でのエネルギー分散によるパワーロスを抑えることが可能となる。実際、成形システム３と光学合焦システム５との距離が長いほど、光路中でのパワーロスが増加する。

制御部６は、２個の連続した切り出し面２２ａ〜２２ｂ（２２ｂ〜２２ｃ、２２ｃ〜２２ｄ、または２２ｄ〜２２ｅ）間でパターン８の形状を変えるようにプログラムされてもよいことが有利である。実際、ある体積２３での切り出しの際、端部切り出し面２２ａ、２２ｅで切り出しの精度を上げて、端部切り出し面２２ａ、２２ｅ間に位置する中間切り出し面２２ｂ、２２ｃ、２２ｄでは切り出しレートを上げることが好ましくあり得る。例えば、５つの切り出し面２２ａ〜２２ｅのスタックを含む体積２３で切り出しを行う場合、制御部６は、
・合焦面が第１および第２切り出し面２２ａおよび２２ｅに対応する場合、切り出し精度の向上を可能とする第１パターンに対応する第１位相マスク、
・合焦面が第２、第３、第４切り出し面２２ｂ〜２２ｄに対応する場合、第２位相マスク
を送信することにより、成形システム３を制御してもよい。

さらに、制御部６は、２個の個別の切り出し面の間でスイーピング光学スキャナ４のピッチ「ｄｉｓｔ」および／または切り出し領域の形状を（パターンの変位経路を改変することにより）異ならせるようにプログラムされてもよい。これにより、各切り出し面における切り出しの精度または切り出しレートをさらに向上させることが可能となる。

最後に、制御部６は、２個の連続した切り出し面２２ｄ、２２ｅの間で、合焦面２１における切り出し領域を異ならせるように、スイーピング光学スキャナ４を制御するようにプログラムされてもよい。これにより、対象の用途に合わせて、最終的な切り出し体積２３の形状を変えることができる。

好ましくは、２個の連続した切り出し面の間の距離は、２μｍ〜５００μｍであり、具体的には
・例えば屈折矯正手術のように高精度が求められる体積を治療する場合、間隔を好ましくは５〜１０μｍとして、２〜２０μｍの間の距離であり、
・例えば水晶体コアの中心部の破壊のような、高精度が求められない体積を治療する場合、間隔を好ましくは５０〜２００μｍとして、２０〜５００μｍの距離である。

もちろん、切り出し面２２ａ〜２２ｅのスタックにより画定される体積２３において、この距離は変わってもよい。

２．４ フィルタ
切り出し装置は、成形システム３の下流に配置されたフィルタをさらに備えてもよい。

フィルタの１つ役割として、成形システム３の中心で生成される「寄生」エネルギー（いわゆる「ゼロ次（ｚｅｒｏ−ｏｒｄｅｒ）」という現象）をブロックする。実際、成形システムによりレーザービームの位相を調節している間、レーザー源１から生じたレーザービームの一部は（ＳＬＭの液晶の画素間に存在する空間により）調節されない。このレーザービームの非調節部分により、ＳＬＭの中心でエネルギーピークが生じる可能性がある。

フィルタはさらに、成形システム３の故障の際に、患者に予期しないレーザーによる損傷が発生するリスクを抑える。実際、成形システム３が故障すると、レーザービームが調節されず、成形システム３の中心で高エネルギーピークが生じる。この高エネルギーピークをブロックすることで、フィルタはキャビテーション気泡の予期しない発生を防止する。

フィルタは、成形システム３の下流に設けられた２個の収束レンズの間に配置されてもよい。実際、ビーム成形が生じるフーリエ平面（即ち、レンズの焦点）のみでゼロ次が除去される。

フィルタは、例えば、中心部はレーザー放射を透過しないが、それ以外の表面全体はレーザー放射を透過するプレートから構成される。プレートの中心部をレーザー放射が透過しないようにするために、フィルタは表面の中心に不透性菱形部を含んでいてもよい。菱形部の直径はレーザービームの直径以上であってもよい。

このフィルタは、成形システム３に直交し、当該成形システム３の中心を通る直線が、レーザー放射を透過しない中心領域も通るように配置される。

２．５ 制御部
上述したように、制御部６は、切り出し装置を構成する異なる様々な要素（即ち、フェムト秒レーザー１、成形システム３、スイーピング光学スキャナ４、及び光学合焦システム５）を制御可能とする。

制御部６は、これら様々な要素に１つ（またはいくつかの）通信バスにより接続され、
− 以下のような、制御信号の送信
・成形システムへの位相マスク、
・フェムト秒レーザーへの作動信号、
・スイーピング光学スキャナへのスイーピングレート、
・変位経路に沿ったスイーピング光学スキャナの位置、
・光学合焦システムへの切り出し深さ、
− 以下のような、システムの異なる様々な要素からの測定データの受信
・光学スキャナにより得られたスイーピングレート、または
・光学合焦システムの位置等
を可能とする。

制御部６は、１つ（またはいくつかの）ワークステーション、および／または１つ（またはいくつかの）コンピュータから成ってもよいし、当業者が知り得るその他任意の形態であってもよい。例えば、制御部６は携帯電話、電子タブレット（ＩＰＡＤ（登録商標）等）、携帯情報端末（または、「Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ」の略語であるＰＤＡ）等を含んでもよい。いずれも場合でも、制御部６は、フェムト秒レーザー１、成形システム３、スイーピング光学スキャナ４、光学合焦システム５等の制御を可能とするようにプログラムされたプロセッサを備える。

２．６ パターン
レーザービームの波面を再構成可能に調節することで、それぞれが合焦面２１にサイズ及び制御位置を有する複数の衝撃点８１を同時に生成可能とする。

これら異なる複数の衝撃点８１により、変調されたレーザービームの焦点面２１におけるパターン８が形成される。

求められる外科的切り出し手術の回数に応じて、パターン８における衝撃点８１の数は少なくなる。

ただし、パターン８のサイズ、パターンが含む衝撃点８１の数、およびそれらの変位方向に対する衝撃点それぞれの位置は、組織の切り出しに関する技術的要件を満たすように慎重に選択される技術的特徴である。これを以下に説明する。

２．６．１． 要件および選択される手段
２．６．１．１． パターン毎の衝撃点の最大数
組織２切り出しの迅速化のため、パターン８が最大数の衝撃点８１を含むことが好ましい。現行の眼科用レーザーシステムでは、角膜切り出しに求められるパルス毎およびスポット毎のエネルギーは、約１μＪである。したがって、出力２０Ｗ、レート５００ｋＨｚ、即ち最大エネルギーが４０μＪ／パルスのフェムト秒レーザー（Ｓａｔｓｕｍａ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｙｓｔｅｍｅにより市販）のようなレーザー源）であれば、理論上、４０個の同一の衝撃点８１から構成されるパターンを形成できる

しかし、如何なるレーザーシステムでも、光学的軌道における損失が伴う。即ち、本出願人がテストした試作機では、角膜に到達した出力は最大でも１２Ｗで、サイズの大きい（３０μｍ＊２２μｍ）６つの衝撃点８１が形成された。焦点を合わせたビームの直径は、現行の眼科用レーザーではせいぜい約４μｍであるところ、８μｍであった。本出願人の試作機では、現行の眼科用レーザーの４倍超のエネルギー、即ち４μＪがスポット毎に必要とされた。したがって、この試作機では、（最大）６つの衝撃点８１から構成されるパターンが選択され、使用された。当然、フェムト秒レーザー１の出力が上がれば、パターン８は６つよりも多い衝撃点８１を含むことができる。

２．６．１．２． パターンにおける衝撃点の分布
パターン８の６個の衝撃点８１は、異なる様々な構成に応じて分布されてもよい。

例えば、６つの衝撃点８１が、単一の線に沿って配置されてもよい。この場合、パターン８の全長は、衝撃点８１の直径と、パターン８の各端部衝撃点８１の中心間距離との和に等しくなり、パターン８の幅は、衝撃点８１の直径と等しくなる。

上述のように、レーザービームの成形には、光路を通じてエネルギーが分散してしまうことによるパワーロスが伴う。このエネルギーロスに影響を及ぼす要素の１つとして、成形後の全体的サイズ（即ちパターン８のサイズ）が挙げられる。

パターン８のサイズ（長さまたは幅）が大きくなると、パワーロスも増大する。したがって、６個の衝撃点８１を単一線上に配置することは多大なパワーロスを伴う。

参考までに、
６個の衝撃点８１を含む、３０μｍ＊２２μｍのサイズのパターン８は、約１０％のパワーロスを生じ、
５個の衝撃点８１を含む、８４μｍ＊２０μｍのサイズのパターン８は、約２５％のパワーロスを生じる。

したがって、所定の数の衝撃点８１で、「コンパクト」な（長さと幅のサイズ比率が１に近い）パターンであるほど、エネルギーロスが抑えられる。

このため、パターン８を形成する衝撃点８１は、長さと幅の比率が１から４、好ましくは１から２、より好ましくは１から１．５の表面に含まれることが好ましい。

例えば、パターンを形成する６個の衝撃点８１ａ〜８１ｆは、第１および第２平行線８２、８３上に配置されてもよい。
・第１線８２は、第１トリプレットを形成する三個の衝撃点８１ａ〜８１ｃを通過し、
・第２戦８３は、第１トリプレットとは異なる第２トリプレットを形成する他の三個の衝撃点８１ｄ〜８１ｆを通過する。

図５に、この配置に対応するパターンを示す。パターンが有する衝撃点８１ａ〜８１ｆは、変位方向Ｄに沿って、互いに線間でずれていることが有利である。より具体的には、第１トリプレットの衝撃点８１ａ〜８１ｃは、それぞれ第２トリプレットの衝撃点８１ｄ〜８１ｆに対して、（変位方向Ｄに沿った）ゼロ超の距離ずれてもよい。これにより、スイーピング光学スキャナ４がパターン８を変位させる間に、切り出し面におけるキャビテーション気泡の重複が避けられる。

２．６．１．３． パターンの衝撃点間の最小距離
パターン８の衝撃点８１の分布とは異なる、パターンのパラメータとして、隣接する衝撃点間の距離が挙げられる。

この距離は、成形システムに関する要件により定義される。

フェムト秒レーザーから生じるレーザービームの成形動作の際、レーザー源の空間的コヒーレンスにより、互いに「近すぎる」衝撃点は、互いに干渉する。このような干渉が生じると、衝撃点の形状が崩れ、各衝撃点でのレーザー強度レベルが制御不能となる。したがって、パターンの隣接衝撃点間の距離を十分にとって、このような近すぎる衝撃点間の干渉現象を抑えることが好ましい。

この「十分な距離」は、ビームの合焦度により変わる。ビームの合焦度が上がるほど、この距離は短くなり、逆にビームの合焦度が下がるほど、この距離は大きくなる。

眼の前嚢に対する手術に関する作業距離、成形の再現性、ビームの空間的コヒーレンスを劣化させる光学系のずれの要件を考慮すると、２点間の離間限界は、約１０μｍである。

したがって、２個の隣接衝撃点間の「十分な距離」は、５μｍ超、好ましくは１０μｍ超、より好ましくは１０μｍ〜２０μｍ、特に１０μｍ〜１５μｍである。

２．６．１．４． 変位方向に対するパターンの配向
図５に示す基本形態は、グリッド内で様々に配向されてもよい。

図６は、この基本形態の当業者にとって最も親しみ易い配向を示す。この配向は、パターンを、第１および第２トリプレットである衝撃点８１ａ〜８１ｃおよび８１ｄ〜８１ｆにより定められた両線８２、８３に直交する変位方向Ｄに沿って変位させることで実現される。

しかしながら、成形システム及びパターンの変位方向に関するいくつかの制限により、このような配向の実現が阻害される。

上述のように、パターンの２個の隣接衝撃点８１ａ、８１ｂ間の距離は１０μｍ超であることが好ましい。第１および第２トリプレットである衝撃点８１ａ〜８１ｃおよび８１ｄ〜８１ｆにより定められた両線８２、８３に直交する変位方向に沿ってパターンを変位させることにより、パターンの変位方向に平行な隣接セグメント４２ａ、４２ｂで生じるキャビテーション気泡間の距離が１５μｍ程度となる。

一方、角膜の切り出しにおける、隣接キャビテーション気泡間の「従来の」距離は、約２μｍ〜７μｍ、特に５μｍである。

したがって、パターン８の変位方向Ｄに平行な、隣接セグメント４２ａ、４２ｂで生じる近接キャビテーション気泡間の距離が、変位方向で実質的に５μｍとなるように、パターン８を「傾斜」させる必要がある。

なお、同セグメント４２ａ上で、２個の隣接キャビテーション気泡間の５μｍの距離は、スイーピング光学スキャナ４の変位ピッチ調整により実現され得る。

２．６．２． 可能なパターンの例
図７〜９に、本発明に係る切り出し装置で使用され得るパターンの別例を示す。

図７に示す実施形態では、パターンは、パターン８の線８２に沿って延在する３個の衝撃点８１ａ〜８１ｃを含む。衝撃点は、変位方向Ｄに沿って、距離「ｄ」の間隔が空けられている。パターンの線は、スイーピング光学スキャナ４の変位方向Ｄに対して角度「α」傾斜している。そのため、変位方向Ｄに直交する直線に沿ったキャビテーション気泡は、切り出し面において、距離「ｅ」の間隔が空けられている。互いに異なる距離「ｄ」および「ｅ」と、傾斜角度「α」との間に、以下の関係が成立する。

パターンの傾斜角度「α」は、１０°〜８０°であることが好ましい。

図８に示す実施形態では、パターンは、パターン８の２本の平行線８２、８３に沿って延在する４つの衝撃点８１ａ〜８１ｄを含む。
・第１組の衝撃点８１ａ、８１ｂは、パターンの第１線８２に沿って延在する。
・第２組の衝撃点８１ｃ、８１ｄは、パターンの第２線８３に沿って延在する。

このパターンは、スイーピング光学スキャナの変位方向に対して、傾斜角度「α」傾斜した、正方形状であり、以下の関係が成立する。

式中、
「α」は、変位方向に対する、パターンの各線の傾斜角度であり、
「ｄ」は、２個の隣接する衝撃点間の距離であり、
「ｅ」は、パターンの変位方向に直交する方向に沿った２個の隣接する衝撃点間の距離である。

図９に示す実施形態では、パターンは、パターン８の２本の平行線に沿って延在する６つの衝撃点８１ａ〜８１ｆを含む：
− 衝撃点の第１トリプレットは、パターンの第１線に沿って延在する。
− 衝撃点の第２トリプレットは、パターンの第２線に沿って延在する。

このパターンは、スイーピング光学スキャナの変位方向に対して、傾斜角度「α」傾斜した、長方形状であり、以下の関係が成立する。

「α」は、変位方向に対する、パターンの各線の傾斜角度であり、
「ｄ」は、２個の隣接する衝撃点間の距離であり、
「ｅ」は、パターンの変位方向に直交する方向に沿った２個の隣接する衝撃点間の距離である。

２．６．３． パターンの決定に関する原理
衝撃点のパターンの取り得る形状を決定するために、出願人が採用したアプローチを以下に説明する。形状の決定は、反復する規則的マトリクスから構成されるキャビテーション気泡を最終的に実現可能とするものである。マトリクスは、
・正方形マトリクス、または
・正三角形マトリクスである。
さらに、上述の干渉現象を抑えるために、隣接する衝撃点間の最小間隔も確認される。

多様なパターンにより、治療対象表面全体で、互いに５μｍの間隔を空けたキャビテーション気泡の均一かつ反復したマトリクスが、当該パターンの変位中の投影により実現可能である。その中でも、「理想的」なマトリクスが存在する。即ち、衝撃点同士が干渉を避けるように十分離間しながらも、パターンの総表面が大きくならず、限定されたフィールド内にとどまる程度には近接している状態である。これは、レーザービームの光路上に存在する光学系およびミラーのサイズが限定されるという点で好ましい。

単純に、正方形マトリクスと正三角形マトリクスとの場合におけるスポットの配置を確認し、スイーピング光学スキャナによりパターンが動かされると、その配置を実現するためのパターンを決定した。

２．６．３．１． 正三角形マトリクスとなるキャビテーション気泡の配置を実現するパターンの探索
図１０は、複数のキャビテーション気泡１００を含む切り出し平面を示す。図において、正三角形となるように配置された気泡で形成されたマトリクス１０１が確認される。

これを確認できたことで、図１１ａ〜１１ｃに示すような、当該マトリクスに含まれる、いくつかのパターン候補が特定される。

図示する３個のマトリクスは、いずれも実際に使用されなくてもよい。実際、干渉を避けるように、切り出し表面における２個の気泡間の距離をＤ、または５μｍとすると、パターンの２個の衝撃点間の最小距離も、１０μｍ、即ち最低でも２Ｄでなければならない。

ここで、図１１ａ〜１１ｃに示すパターンの３例において、パターンの少なくとも２個の衝撃点同士の距離は常にが近すぎる。（距離＝Ｄ＊（Ｃｏｓ（３０°）＊２）＝１．７３＊Ｄ。Ｄ＝５μｍとすると、距離は８．６５μｍとなる（図１２参照）。

このことから、全ての衝撃点が互いに最低でも２＊Ｄ離間し、正三角形パターンとなる配置を実現可能なパターンを定義することにした。

図１３〜１５に、第１のパターン例を示す。ここでは、全ての点が互いに最低でも２＊Ｄ離間している。即ち、Ｄ＝５μｍとすると、距離ＡおよびＢが以下のとおりになる。

一方、マトリクスにおける最も離間した２点間の距離は以下のとおりである。

最後に、このマトリクスにおいて、正確に角度を設定すれば（例えば、図１５参照）、正三角形パターンとしての規則的パターンが再現可能となる。水平、垂直に対する角度として、以下の角度が挙げられる。

図１６〜１８に、第２のパターン例を示す。ここでは、全ての点が互いに最低でも２＊Ｄ離間している。即ち、Ｄ＝５μｍとすると、距離Ａが以下のとおりになる。

一方、マトリクスにおける最も離間した２点間の距離は以下のとおりである。

最後に、このパターンにおいて、正確に角度を設定すれば、正三角形パターンとしての規則的パターンが再現可能となる。水平、垂直に対する角度として、以下の角度が挙げられる。

上述のように、２個の異なるパターンを使用して、動作後に、正三角形としてのマトリクスに応じて規則的に配置された気泡の配列を実現することが可能であることが示された。

第１または第２パターンのいずれかを選ぶとすれば、第１の方が好ましい。最も離間した２点間の最大間隔が、３５μｍよりも小さい３１．２２μｍとなり、よりコンパクトな形状が実現されるためである。

これらのパターンのさらなる利点は、点の数を６（２Ｘ３点）よりも多くできることである。即ち、同一の距離および角度を確認した上で、新たな点列を追加することで、９点（３Ｘ３）、１２点（３Ｘ４）、或いはそれ以上のパターンを実現できる。

２．６．３．２． 正方形マトリクスとなるキャビテーション気泡の配置を実現するパターンの探索
図１９は、複数のキャビテーション気泡１００を含む切り出し平面を示す。図において、正方形となるように配置された気泡で形成されたマトリクス１０１が確認される。

これを確認できたことで、当該マトリクスに含まれる、いくつかのパターン候補が特定される。当該候補では、２点間の最小間隔が距離Ｄの２倍となっている。

一方、パターンにおける最も離間した２点間の距離は以下のとおりである。

最後に、このパターンにおいて、正確に角度を設定すれば、正方形パターンとしての規則的パターンが再現可能となる。水平に対する角度として、次の角度が挙げられる。α＝２６．５６。

２．６．３．３． インタレースパターンの具体例
治療組織において、キャビテーション気泡の均一配置を実現するために、レーザー点のパターンを使用する原理について説明した。これらパターンは、レーザー点の特徴的な配置によるものである。当該特徴としては、互いの相対的位置や、互いの離間距離が挙げられる。これにより、上述したような要件を満たすことができる。要件としては特に、干渉を避けるための各点同士の最短距離と、組織の十分な切り出し品質を実現するための、各衝撃点同士の最長距離が挙げられる。前段までに示したパターンは全て、スキャナによる印刷スイーピングにより動作が付与されることで、未治療領域を残さずに、等間隔配置されたキャビテーション気泡の表面を均一且つ規則的に網羅可能にする特徴を持つ。衝撃点が規則的に配置されたセグメントの最後には、図２３に示す様に、スキャナが、マトリクスがピッチ１０６で変位するように制御を行う。ピッチ１０６は、最も離間した衝撃１０４の列間の距離と、２個の連続した線１０５間の距離の和である。

図２４に別のパターンを示す。これは、図２５に示すような、未治療領域ＺＮＴが残っていることが分かりやすくなっているものである。衝撃点のインタレース配置により、このＺＮＴ領域は、次のスイーピングで治療され得る。したがって、２個の連続したセグメント間の、スキャナによる印刷のピッチは、一定ではなく、２度に一度は一連の衝撃の２列間の距離１０７の２倍となり、２度に一度は最も離間した衝撃列間の距離１０８と、２本の連続した線の間の距離１０５の和となる。

２．６．３．４ 中央衝撃点を有するパターンの具体例
図２８に、組織の切り出しに使用され得る別のパターンの例を示す。このパターンは、複数（具体的には３個以上）の末端衝撃点８１Ｐと、パターンの重心に配置された中心衝撃点８１Ｂとを含む。特に図２８に示す例では、中心衝撃点８１Ｂは対向する末端衝撃点を通過する対角軸同士の交差部分に配置されている。

この中心衝撃点が存在することで、パターンの中心にエネルギーが生成される現象（いわゆる「セロ次」という現象）を利用可能となる。実際、成形システム３によりレーザービーム１１の位相調節を実施中、フェムト秒レーザーから生じたレーザービームの一部は（ＳＬＭの液晶の画素間に存在する空間により）調節されない。このレーザービームの非調節部分により、ＳＬＭの中心でエネルギーピークの発生が誘導され得る。

重心に衝撃点が一切存在しないパターンの場合、セロ次エネルギーピークを抑制することで、切り出し面におけるパターンの変位中に、キャビテーション気泡が不意に生成されることを防止する必要がある。

２．６．３．５ 注釈
組織の切り出し表面上で生成される気泡が均一且つ規則的に配置されるように、如何にして多点レーザービームの衝撃点を配置するかについて説明した。不規則な配置は無限に存在するが（そして場合によっては利用できる）、正三角形の規則的配置を実現するために、２種類の好ましいパターンが存在し、正方形の規則的配置を実現するために、１つ好ましいパターンが存在することを示した。これらすべての好ましいマトリクスにおける各点間の間隔や角度を計算した。

当然、本発明は、干渉を避けるように衝撃点が互いに十分に離間したパターンであって、そのパターンの動きに伴い、幾何学的マトリクスを規則的に反復させずに、投射により比較的均一に切り出される表面が網羅できる、あらゆる種類のパターンに対応可能である。ただし、図示のマトリクスの方がよりよい結果が得られ得る。

この種のパターン形状の課題として、規則的領域１０３の周辺に「開始領域」１０２が導入されてしまう。図２２に示すように、この開始領域１０２では、切り出しは不十分である。この開始領域１０２のサイズは、全体的な切り出しサイズに対して極僅かである（図示する例では、角膜頂点直径８ｍｍに対して０．５％未満）が、開始領域１０２は可能な限り短くする必要がある。

２．６．４ パターンに関連する切り出し装置および関連する処置
パターンに関する異なる様々な特徴についての上記段落を要約すると、本発明者らは、角膜または水晶体のようなヒトまたは動物の組織を切り出すための装置であって、レーザービームをパルスとして放射可能なフェムト秒レーザーと、フェムト秒レーザーの下流に配置され、フェムト秒レーザーが生成するレーザービームを処置するための装置とを備える装置を提供する。処置装置は、
前記ビームの軌道上に配置され、レーザービームのエネルギーを、切り出し面に対応するその合焦面２１において、パターン８を形成し、それぞれが切り出しを実現する、少なくとも２個の衝撃点８１に分配するように計算された調節設定値に応じて位相調節されたレーザービームを得るように、レーザービームの波面の位相を調節するための成形システム３と、
成形システムの下流に配置され、切り出し面におけるパターンを、変位方向Ｄに応じて、複数の位置４３に変位させる、スイーピング光学スキャナ４と、
パターンの少なくとも２個の衝撃点が、
・ある状況では変位方向に平行な第１軸に対応する非ゼロ距離の間隔を空け、
・別の状況では、変位方向に直交する第２軸に対応する非ゼロ距離の間隔を空けるように、変位方向に対してパターンを傾斜するように、フェムト秒レーザー、成形システム、スイーピング光学スキャナを制御可能とするようにプログラムされたプロセッサを備える制御部と
を備える。

パターンは、当該パターンの線に沿って延在する、少なくとも２個の（特に３個の）隣接衝撃点を含んでもよいことが有利であり、パターンの前記線と変位方向との間の角度は、１０〜８０°、好ましくは１５°〜４０°、より好ましくは１９°〜３０°である。また、パターンは
・当該パターンの第１線に沿って配置される、少なくとも２個（特に３個）の衝撃点の第１セットと、
・第１線に平行な、第２線に沿って配置される、少なくとも２個（特に３個）の別の衝撃点の第２セットと
を含んでもよい。

パターンはさらに、第１および第２線に対して平行な、パターンの少なくとも一本の別の線に沿って配置された、少なくとも１つのさらなる衝撃点のセットを含んでもよい。第２セットの衝撃点は、第１セットの衝撃点に対して、非ゼロ距離ずれていてもよい。変形例として、第２セットの各衝撃点は、変位方向に対して直交する直線に応じて、第１セットの衝撃点のそれぞれに対して、揃っていてもよい。パターンの２個の隣接衝撃点間の距離が、５μｍ超、好ましくは１０μｍ超、より好ましくは１０μｍ〜１５μｍであってもよいことが有利である。パターンは、表面において、長さと幅の比率が１〜４、好ましくは１〜２、より好ましくは１〜１．５となるように配列されてもよい。最後に、パターンは、当該パターンの重心に配置された中心衝撃点を含んでもよい。

本発明者らはさらに、角膜または水晶体のようなヒトまたは動物の組織を切り出すための装置を制御する方法であって、当該装置は、レーザービームをパルスとして放射可能なフェムト秒レーザーと、フェムト秒レーザーの下流に配置され、成形システムと、スイーピング光学スキャナとを有し、フェムト秒レーザーが生成したレーザービームを処置するための装置とを備え、前記方法が、
・成形システムを使用して、レーザービームのエネルギーを、切り出し面に対応するその焦点面において、パターンを形成し、それぞれが切り出しを実現する、少なくとも２個の衝撃点８１に分配するように計算された調節設定値に応じて位相調節されたレーザービームを得るように、レーザービームの波面の位相を調節する工程と、
・スイーピング光学スキャナを使用して、切り出し面におけるパターンを、変位方向Ｄに応じて、複数の位置に変位させる工程と、
・パターンの少なくとも２個の衝撃点が、
ある状況では変位方向に平行な第１軸に対応する非ゼロ距離の間隔を空け、
別の状況では、変位方向に直交する第２軸に対応する非ゼロ距離の間隔を空けるように、変位方向に対してパターンを傾斜させる工程と
を含む方法を提供する。

調節することを含む工程は、パターンであって、当該パターンの線に沿って延在する、少なくとも２個の（特に３個の）隣接衝撃点を含むパターンを形成することを含んでもよいことが有利となり、パターンの前記線と、変位方向との間の角度は、１０〜８０°、好ましくは１５°〜４０°、より好ましくは１９°〜３０°である。さらに、調節することを含むステップは、パターンであって
・当該パターンの第１線に沿って配置される、少なくとも２個（特に３個）の衝撃点の第１セットと、
・第１線に平行な、第２線に沿って配置される、少なくとも２個（特に３個）の別の衝撃点の第２セットと
を有するパターンを形成することを含んでもよい。

調節することを含む工程は、さらに、第１および第２線に対して平行な、パターンの少なくとも一本の別の線に沿って配置された、少なくとも１つのさらなる衝撃点のセットを含むパターンを形成することを含んでもよい。調節することを含む工程はさらに、第２セットの衝撃点が、第１セットの衝撃点に対して、非ゼロ距離ずれたパターンを形成することを含んでもよい。変形例として、調節することを含む工程は、第２セットの各衝撃点が、変位方向に対して直交する直線に応じて、第１セットの衝撃点のそれぞれに対して、揃っているパターンを形成することを含んでもよい。

調節することを含む工程は、２個の隣接衝撃点の間の距離が、５μｍ超、好ましくは１０μｍ超、より好ましくは１０μｍ〜１５μｍであってもよいパターンを形成することを含んでもよいことが有利である。

調節することを含む工程は、表面において、長さと幅の比率が１〜４、好ましくは１〜２、より好ましくは１〜１．５となるように配列されたパターンを形成することを含んでもよい。最後に、調節することを含む工程は、当該パターンの重心に配置された中心衝撃点を含むパターンを形成することを含んでもよい。

３． 動作原理
白内障の手術の範囲において、水晶体の破壊について、図１に示す切り出し装置の動作の原理を以下に説明する。本発明が、白内障の手術に限られないことは明白である。

第１ステップにおいて、制御部６は、
・第１処置パターンに関連する第１位相マスクを、成形システム３に送信し、
・眼内の、第１深さ切り出し面で、合焦面を変位させるために、光学合焦システム５に制御信号を発し、
・初期切り出し位置までのスイーピング光学スキャナ４の変位を作動する。スイーピングは、Ｘ，Ｙ方向に実行され、スキャナは、パターンの変位経路の各セグメントに沿ったスイーピングを可能とするミラーＸと、１つのセグメントが完了すると、セグメントを変更可能とする別のミラーＹとを有する。したがって、ミラーＸ、Ｙは、交互に動作する。

合焦システム５と光学スキャナ４とが配置され、成形システム３に位相マスクが搭載されると、制御部６はフェムト秒レーザー１を作動させる。フェムト秒レーザー１は、成形システム３を通過するレーザービーム１１を発生させる。成形システム３は、レーザービームの位相を調節する。成形システム３から出た位相調節レーザービーム３１は、光学スキャナ４に入射する。光学スキャナ４は、調節されたレーザービーム３１を変位させる。調節かつ変位されたレーザービーム４１は光学合焦システム５に入射する。光学合焦システム５は、当該ビームを第１切り出し面に合焦させる。

パターン８の各衝撃点８１は、キャビテーション気泡を発生させる。フェムト秒レーザー１は、所定の頻度で、レーザービームとしての別のパルスを発し続ける。各パルス間で、ミラーＸは所定の角度、枢動される。これにより、パターン８が変位され、線が形成されるまで、以前に形成された気泡に対してずれた、新たなキャビテーション気泡が発生する。したがって、切り出し面において、線を形成する第１の複数のキャビテーション気泡が形成される。これら気泡は、切り出しパターン８に応じて配される。ミラーの変位速度、および／またはパルスの発生率を、フェムト秒レーザーにより調節することで、２個の連続したパターン間の距離を調節可能となる。

これら複数の気泡により線が形成されると、制御部６はレーザー源１を停止して、ミラーＸの枢動停止を制御し、光学スキャナ４のスイーピングピッチに応じて光学スキャナ４のミラーＹの、次の切り出し位置までの枢動を制御し、ミラーＸを、逆方向に再度枢動し始めるように制御する。光学スキャナ４が定位置に配置され、ミラーＸが一定の速度設定値を取得すると、制御部６は再度フェムト秒レーザー１を作動する。レーザービーム１１は成形システム３、光学スキャナ４、及び光学合焦システム５を通過する。すでに形成された線に対して平行且つ並列な新たな線を形成する、第２の一連の複数のキャビテーション気泡が、第１切り出し面に形成される。

これら動作を、第１切り出し面全体で繰り返す。

光学スキャナ４が、第１切り出し面の表面全体をスイーピングすると、第１切り出し領域（制御部６によりその形状、寸法が制御される）が生成される。

制御部６は、フェムト秒レーザー１を停止して、以下を制御する。
− 第２切り出し面において合焦面２１を変位させるための、光学合焦システム５の（１または複数の）レンズの並進変位
− 第２切り出し面の初期切り出し位置への、光学スキャナ４の（１または複数の）ミラーの回転変位
− パターンの衝撃点の配置および／またはサイズの改変のための、別の位相マスクの、任意での成形システム３への搭載

制御部６は、フェムト秒レーザー１、成形システム３、スイーピング光学スキャナ４、及び合焦システム５の制御動作を第２切り出し面、通常は連続する複数の切り出し面で繰り返す。

これら異なる様々なステップの最後に、破壊されるもの２３に対応する切り出し面のスタックが得られる。

４． 結び
このように本発明は、パターンの衝撃点の寸法が実質的に同一（各スポットの形状、位置、直径は、計算された位相マスクにより動的に制御され、ＳＬＭに示され、不均一性が修正され得る）となり、キャビテーション気泡によって切り出される生体組織の大きさは実質的に同じになるため、効率的な切り出しツールが得られる。これにより、残りの組織ブリッジの大きさが実質的に同じとなり、例えばこれが角膜の場合には、切り出された組織の表面状態の質の重要性を考慮した、医師による許容可能な質の切開が可能になる均質な切り出し面によって、得られる結果の質を改善可能となる。

本発明を、眼科手術の分野における角膜の切り出し手術について記載してきたが、本発明は、その範囲から逸脱することなく、別のタイプの眼科手術において用いられてよいことは明らかである。例えば本発明は、角膜屈折の外科手術、例えば屈折異常、特に近視、遠視、非点収差の治療、適応不良、特に遠視の治療へ適用されることが見出される。

本発明はまた、角膜の切り出し、前水晶体嚢の切り出し、および水晶体の断片化による白内障の治療にも適用されることは明らかである。最後に、さらに一般的な方法として、本発明は、ヒトまたは動物の眼の角膜もしくは水晶体における、すべての臨床的または実験的応用に関する。

さらになお一般的には、本発明は広範なレーザー外科手術の分野に関し、目的が切り出し、さらに詳細には水分量の多いヒトまたは動物の軟部組織の蒸発である場合に、有利に適用されることも明らかである。

本明細書に記載の新規な教示や利点から、大幅に逸脱することなく、上述の発明に多様な変更が加えられてもよいことが理解されよう。

例えば、上述の様々な実施形態では、スイーピング光学スキャナの下流に配置された光学合焦システムが、
・調節かつ変位されたレーザービームを合焦させる、
・さらに異なる様々な切り出し面で、合焦面を変位させる
ことを可能とする単一のモジュールを有するように記載されている。

これ以外に、光学合焦システムは、これら上述の機能の一方を保証する２個の個別のモジュールから成ってもよい。即ち、
・スイーピング光学スキャナの上流に配置され、異なる様々な切り出し面で合焦面の変位を可能とする第１モジュール（いわゆる「深さ方向配置モジュール」）と、
・スイーピング光学スキャナの下流に配置され、調節かつ変位されたレーザービームの合焦を可能とする第２モジュール（いわゆる「集光器モジュール」）とである。

上述の様々な実施形態同様、成形システムはＳＬＭである。変形例として、成形システムは、複数の位相マスクを含んでもよい。各位相マスクが、レーザービームの位相に作用することで、明確なパターンに応じて、レーザービームのエネルギーが位相調節により分配される。例えば、各位相マスクは、エッチングにより得られた、厚みが変化するプレート（レーザービームを透過させる）から成ってもよい。

この場合、位相マスクは、
・位相マスクがレーザービームの光路を横切る動作位置と、
・位相マスクがレーザービームの光路に延在しない非動作位置と
の間で遷移するように、変位装置に固定されてもよい。

例えば、変位装置は、レーザービームの光路に平行な回転軸周りの回転に関する移動支援部から成ってもよい。移動支援部は、レーザービームの位相が調節されるように、レーザービームの光路に、各位相マスクが配置できるように設けられる。しかし、この手段では、装置（変位装置）に機械的要素を導入する必要があるため、好ましい手段ではない。

さらに上記説明では、制御部は、成形システムに制御信号（成形システムが空間光変調器である場合は位相マスク等）を送信していた。これにより、レーザービームのエネルギーが、その焦点面においてパターンを形成する少なくとも２個の衝撃点に（位相調節を介して）分配される。変形例として、制御部は互いに異なる複数のパターンを生成するために、いくつかの個別の制御信号を送信するようにプログラムされてもよい。これにより、切り出し平面における異なる複数のパターンに応じて、レーザービームの強度プロファイルが改変される。これにより、例えば切り出し面における切り出し表面の輪郭領域での切り出し品質が向上する。

したがって、この種の変形例は全て添付された特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (17)

1. 角膜または水晶体のようなヒトまたは動物の組織を切り出すための装置であって、
   当該装置が、
   レーザービームをパルスとして放射可能なフェムト秒レーザー（１）と、
   前記フェムト秒レーザーの下流に配置されてなり、前記フェムト秒レーザー（１）が生成するレーザービームを処置するための装置と
   を備えてなり、
   前記処置装置が、
   ・前記ビームの軌道上に配置されてなり、レーザービームのエネルギーをその焦点面（２１）においてパターン（８）を形成する少なくとも２つの衝撃点（８１）に分配するように計算された調節設定値に応じて位相調節された単一のレーザービームを得るように、前記レーザービームの波面の位相を調節するための成形システム（３）と、
   ・前記成形システムの下流に設けられてなり、前記位相調節されたレーザービームを、焦点を合わせる面に合焦させるための集光器モジュールと、前記焦点を合わせる面を複数の切り出し面に変位させるための深さ方向配置モジュールとを備えてなる、光学合焦システム（５）と、
   ・前記集光器モジュールと、前記深さ方向配置モジュールとの間に配置されてなり、前記切り出し面におけるパターンを複数の位置に変位させるためのスイーピング光学スキャナ（４）とを備えてなるものである
   ことを特徴とする、装置。
2. 前記切り出し面において少なくとも１つのセグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するための、前記光学スキャナの制御部をさらに備えてなる、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御部は、前記変位経路のセグメントに沿った、前記パターンの隣接する２つの位置間の距離が、前記パターンの衝撃点の直径以上となるように、前記フェムト秒レーザーの作動を制御するようにプログラムされてなる、請求項２に記載の装置。
4. 前記制御部が、複数のセグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するように構成されてなり、そして、前記変位経路の２つの隣接セグメント間の距離が、前記パターンの変位方向に直交する方向に沿った前記パターンの寸法より大である、請求項２または３に記載の装置。
5. 前記制御部が、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するようにプログラムされてなり、そして、前記変位経路の２つの近接セグメント間の距離が、一定かつ衝撃点の直径の３Ｎ倍以下であり、ここで、Ｎは前記パターンの衝撃点の数に対応する、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記制御部が、複数の平行セグメントを含む変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御するようにプログラムされてなり、そして、少なくとも２つの近接セグメント間の距離が、少なくとも２つの別の近接セグメント間の距離と異なる、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記制御部が、前記切り出し面における切り欠き形状の変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御可能である、請求項２から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記制御部が、前記切り出し面における螺旋形状の変位経路に沿って、前記パターンの変位を制御可能である、請求項２または３に記載の装置。
9. 前記スイーピング光学スキャナが、少なくとも２個の軸の周りを枢動する、少なくとも１つの光学ミラーを有し、前記光学スキャナの前記制御部が、前記変位経路に沿って、前記パターンが変位するように、前記ミラーの枢動を制御する、請求項２から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記成形システムと前記スイーピング光学スキャナとの間に配置されてなる、少なくとも１つのダブプリズムをさらに備えてなる、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記制御部は、前記光学スキャナのスイーピングレートが閾値を超えると、前記フェムト秒レーザーが作動するように、前記フェムト秒レーザーの作動を制御するようにプログラムされてなる、請求項２から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記成形システム（３）の下流に配置されてなり、前記成形システム（３）の中心に生じた寄生エネルギーをブロックするためのフィルタをさらに備えてなる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記フィルタが、
    ・前記プレートの中心に配置された、レーザー放射に対して不透過性の領域と、
    ・前記不透過性の領域の周囲まで延在する、レーザー放射に対して透過性の領域と
    を含んでなるプレートを備えてなる、請求項１２に記載の装置。
14. 前記成形システム（３）が、位相マスクのセットからなり、
    各位相マスクは、前記レーザービームの位相に作用し、もって前記レーザービームのエネルギーを、個別のパターンに応じた位相調節によって分配し、
    前記マスクは、変位装置に固定されてなり、
    前記制御部は、
    ・前記マスクが前記レーザービームの光路を横切る動作位置と、
    ・前記マスクが前記レーザービームの光路を超えて延在しない非動作位置と
    の間で、前記マスクが遷移するように、前記変位装置を制御するようにプログラムされてなる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記成形システム（３）が、空間光変調器から構成され、
    前記制御部が、調節設定値を形成する各位相マスクを、前記空間光変調器に表示させる、少なくとも１つの制御信号を発することにより、前記空間光変調器を制御するようにプログラムされてなる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記制御部が、前記成形システム（３）を制御するようにプログラムされ、前記制御部（６）は少なくとも第１および第２制御信号を送信するように構成され、
    ・前記第１制御信号が、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、第１パターンを形成する複数の第１衝撃点に分配するように計算された第１調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相の調節を生じさせるものであり、
    ・前記第２制御信号が、前記レーザービームのエネルギーを、前記成形システムの前記焦点面における、前記第１パターンと異なる第２パターンを形成する複数の第２衝撃点に分配するように計算された第２調節設定値に応じて、前記レーザービームの波面の位相の調節を生じさせるものである、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記調節設定値が、フーリエ変換に基づく反復アルゴリズムにより計算される位相マスクである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
    

Images