JPH0243502B2 - - Google Patents

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JPH0243502B2
JPH0243502B2 JP57123398A JP12339882A JPH0243502B2 JP H0243502 B2 JPH0243502 B2 JP H0243502B2 JP 57123398 A JP57123398 A JP 57123398A JP 12339882 A JP12339882 A JP 12339882A JP H0243502 B2 JPH0243502 B2 JP H0243502B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザメス、レーザコアギユレータ
等の光治療装置に関する。
以下本発明の説明は、眼科で使用されるレーザ
コアキユレータ装置を例にして説明するが、本発
明はこれに限定されるものでなく、クセノン光凝
固装置やレーザメ装置等広く光治療装置に共通し
て利用できる技術である。
従来のコアギユレータ装置は、光源としてアル
ゴンレーザを使用し、該光源からの光束がコンデ
ンサーレンズ、オプテイカルフアイバー、照射光
学系、光線スキヤン用の可動ミラー、及び角膜部
の屈折力を消去するために患者眼に装着するコン
タクトレンズを介して、患者眼の治療部位、例え
ば網膜や虹彩に照射される。一方、治療部位附近
は照射光学系を通して観察用光源により照明さ
れ、観察光学系を介して術者に観察される。この
様な構成におけるコアギユレータ装置の凝固面積
（以下、スポツトサイズという）の調節は、上記
照射光学系によつてなされるが、その方式として
スポツトサイズのある範囲のみについてはズーム
レンズを利用して寸法調節を行い、他の範囲につ
いてはデフオーカスを利用した方式や、照射光学
系をターレツト型変倍型式としたものが実用化さ
れている。
ところで、コアギユレータ装置の照射光学系の
スポツトサイズ調節機構として望まれる特性とし
ては以下の４点をあげることが出来る。
(i) 角膜を通過する照射光束の直径は、スポツト
サイズよりも常に大きく、最小でも１mm程度大
きく、最大時はいかなる使用状態例えば斜め照
射する場合でも虹彩によつてけられないこと。
(ii) 治療部位のエネルギー密度が最大となつてい
ること。例えば、網膜を凝固する場合、照射光
束が通過する角膜、水晶体、硝子体等の透過体
や網膜より後方の脈〓膜や強膜等に比較して、
網膜のエネルギー密度が最大となつているこ
と。
(iii) スポツトサイズの調節範囲は50μ〜1000μ又
はそれ以上の広い範囲を持ち、かつその調節が
連続的に行えること。また、連続調節ができな
い場合は、治療操作上問題にならない程度に多
段階に調節が可能であること。
(iv) 治療及び観察の際、術者の動作の妨げになら
ないように充分コンパクトであること。
上記のうち、特性(i)(ii)は被治療者の安全上の立
場から要求されるものであり、特性(iii)(iv)は治療操
作上の立場から要求されるものである。
上記従来のズーム・デフオーカス併用型のスポ
ツトサイズ変換機構は、上記特性のうち(i)と(iii)の
みを満足するものであつた。
第１図は、上記従来のズーム・デフオーカス併
用型のスポツトサイズ機構の原理を模式的に示す
ための光学図であり、第１Ａ図から第１図Ｂ図ま
ではズーム区間である。フアイバーOFの出射端
からの光束は、写像光学系Ｌにより治療部位、例
えば網膜Ｒに結像されるものとする。第１Ａ図は
写像光学系Ｌの倍率がβ1のときを示し、第１Ｂ図
は写像光学系Ｌの倍率がβ2のときをそれぞれ示し
ている。写像光学系Ｌに入射角θで入射したとき
の射出角θ′のズーム区間内における変化は、写像
光学系Ｌのズーム比をＭとするとθ1′／θ2′＝Ｍと
なり、角膜Ｃ上を通過する照射光束直径とズーム
比Ｍとは関数係数を有する。
ここで、上記従来のスポツトサイズ調節機構を
上記特性(ii)を満足するようにしようとすると、コ
ア直径φFのフアイバー端像が網膜Ｒ上に直径φ
の大きさで結像され、かつ写像光学系Ｌの焦点距
離をＦ、照射光束の写像光学系Ｌへの最大入射傾
角をθとする時 ２｜Ｆ・tanθ｜＜｜φ｜ φ＝｜βφF｜ ………(1) の条件を満足しなければならない。
今、例えば第１Ｂ図に示すように、φが最大の
時に出射側で主光線が平行となるような光学配置
がとられていると、この時の角膜通過光束径φC
｜φmaxは φc｜φmax＝φmax＋2D・tanθ2′ （θ2′＝θ′｜φmax） ここでＤは人眼の水晶体の焦点距離（角膜Ｃか
ら網膜Ｒまでの光学長としてもよい）。
次に、第１Ａ図に示すように、φが最小の時に
は主光線の進路は写像光学系の内容によつて左右
されるので、便宜上、軸上光線の角膜通過光束径
φc｜φmaxについてのみ考える。
φc｜φmin＝2D・tanθ1′ ＝2D・tanMθ2 〔ここでθ1′＝θ′｜φmin、Ｍ：ズーム比〕 以上の関係から、角膜通過光束径φcが上記特
性(i)内を満足させるようにすると、フアイバーの
NAで定まる出射角θが限定されることからズー
ム比Ｍはあまり大きな値をとることができない。
また、ズーム比Ｍを大きくすると、写像光学系Ｌ
も大きくなり上記特性(iv)を満足し難くなる。以上
の理由から、上記従来のコアギユレータ装置に、
おいてはズーム比Ｍを特性(i)以内におさめ、それ
以上のスポツトサイズの調節は、第１Ｃ図に示す
ように、デフオーカスさせることにより特性(iii)の
調節範囲をカバーするように構成されていた。
しかしながら、この方式では、第１Ｂ図と第１
Ｃ図との間のデフオーカス区間において、治療部
位例えば網膜Ｒ以外の場所（第１Ｃ図ではＰの位
置）にフアイバー射出端像が結像されており、従
つてその部位のエネルギー密度は治療部位のそれ
より高い値を示し、特性(ii)を満足しない。さら
に、照射光束の高エネルギー部位は、非治療部位
があやまつて凝固損傷を受ける危険性があつた。
すなわち、水晶体や硝子体等の眼の透光体や虹彩
の凝固治療を行う時に、照射光束の高エネルギー
部位が、網膜や脈〓膜に位置すると非常に危険で
あり、従つて透光体や虹彩等の凝固治療が不可能
となることもあつた。
また、従来のスポツトサイズ調節機構の他の例
であるターレツト変倍方式は上記非治療部の損傷
という危険性はないが、変倍光学系自身が大型化
する。そのため、通常スリツトランプ装置と組合
せて構成されるコアギユレータ装置においては、
スリツトランプへの収納スペースの問題があり、
変倍光学系をより小型化するためスポツトサイズ
の調節ステツプ数を少なくせざるを得ない。その
結果、スポツトサイズの調節範囲がより狭くな
り、上記特性(i)を満足しえなくなり、ひいては特
性(iii)、(iv)をも満足しえなくなつていた。
本発明の目的は、係る従来の光治療装置の欠点
を解決し、上記特性(i)ないし(iv)を満足しうる新規
な光治療装置を提供しうることにある。
係る目的を達成するための本発明は、治療用光
源と、コア径の異なる複数のフアイバー光学素子
の内のいずれか１つを選択してそれに上記治療用
光源からの光束を入射させる手段と、前記選択さ
れたフアイバー光学素子の出射光束を治療部位へ
投影する光学系とを有し、前記投影光学系の焦点
距離をＦ、前記選択されたフアイバー光学素子の
出射端の治療部位への写像倍率をβ、前記選択さ
れたフアイバー光学素子のコア直径をφi、その
NAをNAFiとするとき、いずれのフアイバー光
学素子に対しても、 ２｜Ｆ・tan（sin -1NAFi）｜＞｜β・φi｜ の関係を満足することを特徴とする光治療装置で
ある。この構成により、フアイバー光学素子の出
射端を治療光源の二次光源と成し、かつフアイバ
ー光学素子の各々のコア径を相異させ自由に選択
できるように構成することによりスポツトサイズ
を調節できるようにしたため、構造が極めて簡単
になる長所をもつ。
さらに、より限定的な実施態様における本願発
明の構成上の特徴は、フアイバー光学素子の出射
端を治療部位に投影する投影光学系の焦点距離を
Ｆ、写像倍率をβ、選択されたフアイバー光学素
子のコア径をφi、そのNAをNAFiとするときい
ずれのフアイバー光学素子に対しても ２｜Ｆ・tan（sin-1（NAFi））｜＞｜βφi｜ の関係を満足させることにより治療部位へのエネ
ルギー密度が光路中の他の部位のどこよりも高エ
ネルギー密度をもたせることができ、治療、手術
上もつとも安全な光治療装置を提供することがで
きる。
さらに、複数のフアイバー光学素子のコア径
φFiは互いに φFi＝MφFi−１（ｉ＝１、２、３…ｎ） の等比級枚的関係をもたせ、かつ投影光学系のズ
ーム比をＭとすることにより、大まかなスポツト
サイズの調節はフアイバー光学素子の選択による
コア径に依存させたステツプリーな調節とし、ス
テツプ間を投影光学系のズーム変倍により連続的
なスポツトサイズ調節に依存させることにより全
体として非常に広範囲の連続的スポツトサイズの
調節ができ、しかも投影光学系のズーム比は小さ
いものが利用できるためフアイバー光学素子選択
手段も含めたスポツトサイズ調節機構は極めて簡
単な構成でかつ小型にできるという長所をもつ。
以下、本発明の実施例を図をもとに説明する。
第２図は、本発明に係るコアギユレータ装置の光
学図である。治療用光源であるレーザ管１からの
照射光束は、コリデンサーレンズ２により導光用
オプテイカルフアイバー３に入射する。オプテイ
カルフアイバー３からの射出光束は、コリメータ
ーレンズ４により平行光束とされて治療用レーザ
光束光学系を兼ねたスポツトサイズ調節機構５に
入射する。スポツトサイズ調節機構５は、コリメ
ーターレンズ４からの平行光束路内にその内の一
つが選択的に挿入される複数の焦光レンズ６−
１，…６−ｉ…６−ｎと、この焦光レンズ６の焦
点位置に入射端をもち焦光レンズ６の各々に対応
して照射光路内に選択的にその１つが挿入される
互いにコア径の異なる複数のフアイバー光学素子
７−１，…７−ｉ，…７−ｎと、ズーム比Ｍをも
つ投影光学系８とから構成されている。第２図
は、焦光レンズ６ｉとフアイバー光学素子７ｉが
照射光路内に選択挿入された状態を示す。この状
態において、フアイバー光学素子７ｉ出射端は投
影光学系８により例えば網膜Ｒ上の治療部位９へ
倍率β（mo＜β＜Ｍ・mo、mo：初期倍率、Ｍ：
投影光学系８のズーム比）で結像される。
すなわち、フアイバー光学素子のニア・フイー
ルド・パターン（Near Field Patlern）が治療
部位へ投影される。その時のスポツトサイズφ′は
φ′＝βφi（φiは選択されたフアイバー光学素子の
コア径、第２図ではフアイバー光学素子７ｉのコ
ア径）である。また、この時角膜Ｃ上を通過する
光束はフアイバー光学素子７ｉのフア・フイール
ド・パターン（Far Field Pattern）である。
今任意のフアイバー光学素子（そのコア径を
φF、NAをNAF＝sinθF、フアイバー長をＬとす
る）、にNAi＝sinθi（NAF≧NAi）、スポツト径
ωiで光束を入射すると、ニア・フイールド・パ
ターンはほぼ一様になる。一方、フア・フイール
ド・パターンはフアイバー長Ｌ、入射光軸とフア
イバー入射端面の角度ずれに依存するが、フアイ
バー長Ｌが数10cmのオーダーで角度ずれがない場
合は、入射光束のNAiを核としてフアイバーの
NAFいつぱいに裾を引くことが知られている。
本発明は、このフアイバー光学系の固有の特性を
利用し、単一光源からの光束をフアイバー光学素
子７ｉに導光し、その出射端面を二次光源とする
ことによつて、この二次光源の大きさすなわちフ
アイバー光学素子７ｉのコア径と、出射光束の広
がり角とを任意に選ぶことによりスポツトサイズ
の調節を行うものである。
出射光の広がり角の重要性と、通常の光学系の
写像倍率βと、角倍率γの関係β＝１／γとの矛盾 がコアギユレータ装置において大きな問題となる
ことは前述したが、本発明の構成をとればこの問
題点は解消することができる。
フアイバー光学素子７ｉの後方に配置されたズ
ーム投影光学系８は、二次光源の大きさすなわち
フアイバー光学素子７ｉのコア径の不連続な変化
の間を補完するための補助手段であり、フアイバ
ー光学素子７を複数本用意することにより、ズー
ム投影光学系のズーム比Ｍは小さくすることがで
き、その構成も簡単でかつ小型化できる。なお、
フアイバー光学素子の本数は、装置の操作性、光
学系の大きさ等を考慮すると、４本以上であるこ
とが望ましい。また、フアイバー光学素子７の本
数が充分多く、そのコア径の不連続性に伴なうス
ポツトサイズの不連続性が手術手技上問題を生じ
ない程度であれば、投影光学系８は必ずしもズー
ム光学系である必要はない。ただ、この場合も上
記(1)式を満足する必要がある。また、本実施例に
おける導光用オプテイカルフアイバー３は、ズー
ム光源１とスポツトサイズ変換機構５を結ぶため
のものであつて、必ずしもこのオプテイカルフア
イバーを介する必要はない。ただ、コアギユレー
タ装置のレーザ光源は、その出力が大きいため大
型である点と、スポツト照射光学系は照射部位の
自由度を大きくするため通常スリツトランプ装置
に組込まれる点とを考慮し、さらに操作性も配慮
してオプテイカルフアイバー３を採用したもので
ある。
スポツトサイズ調節機構５とオプテイカルフア
イバー３との間をコリメーターレンズ４を使つて
平行光束で結んだ光学系は、製作時のアライメン
トやスポツトサイズ切換時のアライメント誤差に
よる出力ロスを減少されるために有効である。
第３図は上述スポツトサイズ調節機構部の具体
的構成を示す針視図である。公知の屈折率分布型
ロツドレンズからなるコリメーターレンズ４から
の平行光束を受ける焦光レンズ６は、同じく屈折
率分布型ロツドレンズで構成され、円型もしくは
扇形のプレート１０に形成された複数の開口に嵌
挿保持されている。フアイバー光学素子７の各々
もプレート１１上に焦光レンズ６と対応するよう
に取付けられている。これら２枚のプレート１
０，１１は軸１２により連結され、この軸１２は
図示しない軸受けにより回動可能に軸支され、軸
１２を回転することにより任意のフアイバー光学
素子を選択できるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
第１ＡないしＣ図は従来のコアギユレータ装置
のスポツトサイズ調節機構の原理を示す光学図、
第２図は本発明のコアギユレータ装置を示す光学
図、第３図は第２図のスポツトサイズ調節機構斜
視図である。 １……レーザ光源、３……オプテイカルフアイ
バー、４……コリメーターレンズ、６……焦光レ
ンズ、７……フアイバー光学素子、８……ズーム
投影光学系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 治療用光源と、コア径の異なる複数のフアイ
    バー光学素子の内のいずれか１つを選択してそれ
    に上記治療用光源からの光束を入射させる手段
    と、前記選択されたフアイバー光学素子の出射光
    束を治療部位へ投影する光学系とを有し、前記投
    影光学系の焦点距離をＦ、前記選択されたフアイ
    バー光学素子の出射端の治療部位への写像倍率を
    β、前記選択されたフアイバー光学素子のコア直
    径をφi、そのNAをNAFiとするとき、いずれの
    フアイバー光学素子に対しても、 ２｜Ｆ・tan（sin -1NAFi）｜＞｜β・φi｜ の関係を満足することを特徴とする光治療装置。 ２ 上記複数のフアイバー光学素子は、互いに、
    そのコア径φFiが φFi＝MφFi−１（Ｍは定数） で表わされる等比級数関係をもち、かつ上記光学
    系がズーム比Ｍを持つことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の光治療装置。 ３ 上記治療用光源からの光束は、オブテイカル
    フアイバーを介して前記選択されたフアイバー光
    学素子に入射することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項または第２項記載の光治療装置。 ４ 前記治療用光源と前記フアイバー光学素子と
    の間には前記治療用光源からの光束を平行光束と
    するためのコリメータレンズと、該コリメータレ
    ンズからの平行光束を前記フアイバー光学素子の
    入射端に焦光させるための前記複数のフアイバー
    光学素子のそれぞれに対応して配置された焦光レ
    ンズとを配置してなることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項ないし第３項いずれかに記載の光治
    療装置。 ５ 上記コリメータレンズおよび／または焦光レ
    ンズは屈折率分布型ロツドレンズであることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項記載の光治療装
    置。
JP57123398A 1982-07-15 1982-07-15 光治療装置 Granted JPS5914848A (ja)

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