JPH06294939A - 横断面のエッジがシャープなデフォーカスレーザービームを送出する装置 - Google Patents
横断面のエッジがシャープなデフォーカスレーザービームを送出する装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】デフォーカスレーザービームをターゲット面内
のシャープエッジスポット（可変サイズの）に伝搬させ
るための装置を提供する。 【構成】入力レーザービーム60は、光ファイバー50から
送出され、第1 レンズ（短焦点距離の）Ｌ1 は、入力ビ
ームを受け取ってトランスフォームするために光ファイ
バーの出力端の隣に配置される。第2レンズ（短焦点距
離の）Ｌ2 は、ファイバーコアのイメージを拡大できる
ように、第1 レンズと治療部位の間に可変的に配置され
る。ファイバーコアの拡大されたイメージをターゲット
面にリレーできるように、長焦点距離のレンズシステム
（長焦点距離レンズの組など）Ｌ3 ，Ｌ4 を、第2 レン
ズとターゲット面の間にマウントすることが望ましい。
第2 レンズ及びリレーレンズシステムの位置を変化させ
ることによって、治療部位に伝搬されるビームの特性を
制御することができる。
のシャープエッジスポット（可変サイズの）に伝搬させ
るための装置を提供する。 【構成】入力レーザービーム60は、光ファイバー50から
送出され、第1 レンズ（短焦点距離の）Ｌ1 は、入力ビ
ームを受け取ってトランスフォームするために光ファイ
バーの出力端の隣に配置される。第2レンズ（短焦点距
離の）Ｌ2 は、ファイバーコアのイメージを拡大できる
ように、第1 レンズと治療部位の間に可変的に配置され
る。ファイバーコアの拡大されたイメージをターゲット
面にリレーできるように、長焦点距離のレンズシステム
（長焦点距離レンズの組など）Ｌ3 ，Ｌ4 を、第2 レン
ズとターゲット面の間にマウントすることが望ましい。
第2 レンズ及びリレーレンズシステムの位置を変化させ
ることによって、治療部位に伝搬されるビームの特性を
制御することができる。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、眼科手術などの目的でデフォ
ーカスレーザービームをシャープエッジスポットに送り
出す装置に関する。より詳細には、本発明は、デフォー
カスレーザービームをターゲット面上のシャープエッジ
スポット（可変サイズの）に送り出す装置に関する。そ
の場合のデフォーカスビームプロファイルは、ビームに
よってデリバリー装置とターゲット面との間の当該平面
に低いエネルギーが送出されるようにするためのもので
ある。
ーカスレーザービームをシャープエッジスポットに送り
出す装置に関する。より詳細には、本発明は、デフォー
カスレーザービームをターゲット面上のシャープエッジ
スポット（可変サイズの）に送り出す装置に関する。そ
の場合のデフォーカスビームプロファイルは、ビームに
よってデリバリー装置とターゲット面との間の当該平面
に低いエネルギーが送出されるようにするためのもので
ある。
【０００２】
【発明の背景】本明細書（this specification）で
は、”トップハット”横断面という用語は、ターゲット
面においてシャープなエッジを有するレーザービーム横
断面を指すために使用する。ターゲット面内の線に沿っ
た位置に対してトップハット横断面を有するビームの強
さのようすは、シャープなエッジを持つものとして図1
(a)に示されている。また、ターゲット面の線に沿った
位置に対してガウス横断面を有するビームの強さは、ベ
ル型（ガウスの曲線）として図1(b)に示されている。
は、”トップハット”横断面という用語は、ターゲット
面においてシャープなエッジを有するレーザービーム横
断面を指すために使用する。ターゲット面内の線に沿っ
た位置に対してトップハット横断面を有するビームの強
さのようすは、シャープなエッジを持つものとして図1
(a)に示されている。また、ターゲット面の線に沿った
位置に対してガウス横断面を有するビームの強さは、ベ
ル型（ガウスの曲線）として図1(b)に示されている。
【０００３】本明細書では、”デフォーカス”ビームプ
ロファイルという用語は、ビームのくびれ（ビームプロ
ファイルに沿ったビームの横断面の面積が最小になる場
所）がターゲット面に一致しないビームプロファイルを
指すために使用する。
ロファイルという用語は、ビームのくびれ（ビームプロ
ファイルに沿ったビームの横断面の面積が最小になる場
所）がターゲット面に一致しないビームプロファイルを
指すために使用する。
【０００４】眼科用のレーザービームデリバリーシステ
ムは、レーザービームを患者の目における治療部位（た
とえば、光凝固治療を施す網膜上の目的位置）に送り出
すために設計される。通常の場合、可視放射線（visibl
e radiation ）は治療部位をも照らし出し、その結果、
医師は治療部位の拡大イメージを見ることができる。広
く使用されている眼科用レーザービームデリバリーシス
テムの1 クラスでは、治療用ビームと別途照射ビーム
（separate illuminating beam）が、顕微鏡アセンブリ
ー内の共通経路（”スリットランプ”）に沿って、患者
の目に照射される。
ムは、レーザービームを患者の目における治療部位（た
とえば、光凝固治療を施す網膜上の目的位置）に送り出
すために設計される。通常の場合、可視放射線（visibl
e radiation ）は治療部位をも照らし出し、その結果、
医師は治療部位の拡大イメージを見ることができる。広
く使用されている眼科用レーザービームデリバリーシス
テムの1 クラスでは、治療用ビームと別途照射ビーム
（separate illuminating beam）が、顕微鏡アセンブリ
ー内の共通経路（”スリットランプ”）に沿って、患者
の目に照射される。
【０００５】本明細書では、眼科手術に関してのターゲ
ット面という用語は、患者の目の治療部位における面を
指す。
ット面という用語は、患者の目の治療部位における面を
指す。
【０００６】スリットランプを通して光ファイバーから
レーザービームを患者の網膜に送出する従来の眼科用ビ
ームデリバリーシステムには”パーフォーカル”システ
ムと”デフォーカス”システムという2 種類がある。パ
ーフォーカルシステムには、ファイバーコア（ファイバ
ーニアフィールド）のシャープなイメージを患者の網膜
上のスポット（スポットサイズの範囲から選択できる）
にフォーカスさせる光学的構成部分が含まれる。パーフ
ォーカルシステムによって目（角膜を含む）を通して網
膜上に映し出されるビームには、ガウス横断面を有する
ファイバーファーフィールド放射線も含まれている。パ
ーフォーカルシステムが生成するビームは、大きくてエ
ッジがシャープなフィアバーコアイメージの焦点を網膜
上に合わせるときに、角膜上のビーム出力密度が不必要
なほどに大きくなるという欠点を有している。これは、
ファイバーコアイメージが大きいときに、ビーム分散が
低くなり、目のトランシット全体を通して、ほぼ同じ直
径のビームが与えられるためである（下記の図11に示す
通り）。
レーザービームを患者の網膜に送出する従来の眼科用ビ
ームデリバリーシステムには”パーフォーカル”システ
ムと”デフォーカス”システムという2 種類がある。パ
ーフォーカルシステムには、ファイバーコア（ファイバ
ーニアフィールド）のシャープなイメージを患者の網膜
上のスポット（スポットサイズの範囲から選択できる）
にフォーカスさせる光学的構成部分が含まれる。パーフ
ォーカルシステムによって目（角膜を含む）を通して網
膜上に映し出されるビームには、ガウス横断面を有する
ファイバーファーフィールド放射線も含まれている。パ
ーフォーカルシステムが生成するビームは、大きくてエ
ッジがシャープなフィアバーコアイメージの焦点を網膜
上に合わせるときに、角膜上のビーム出力密度が不必要
なほどに大きくなるという欠点を有している。これは、
ファイバーコアイメージが大きいときに、ビーム分散が
低くなり、目のトランシット全体を通して、ほぼ同じ直
径のビームが与えられるためである（下記の図11に示す
通り）。
【０００７】このように、網膜上に集束するエッジのシ
ャープなファイバーコアイメージが大きなサイズを持つ
ときは、一般に、小さいビーム直径の問題とそれに関連
した角膜における高い出力密度の問題が生じる。レーザ
ー治療に使用される基底部レンズのタイプによっては、
角膜における出力密度が、大きなパーフォーカルスポッ
トサイズを伴う網膜での出力密度を越える場合がある。
ャープなファイバーコアイメージが大きなサイズを持つ
ときは、一般に、小さいビーム直径の問題とそれに関連
した角膜における高い出力密度の問題が生じる。レーザ
ー治療に使用される基底部レンズのタイプによっては、
角膜における出力密度が、大きなパーフォーカルスポッ
トサイズを伴う網膜での出力密度を越える場合がある。
【０００８】”デフォーカス”タイプの眼科用ビームデ
リバリーシステムでは、一般に、ビームのくびれが患者
の網膜の後ろに位置するビームが生成される。ファイバ
ーコアのイメージも患者の網膜の後ろの面内で集束す
る。そのようなビームは、角膜上で比較的低い出力密度
を有することになるが、網膜上では、不必要なガウス横
断面を伴う（光ファイバーファーフィールド放射線の出
力特性により）。
リバリーシステムでは、一般に、ビームのくびれが患者
の網膜の後ろに位置するビームが生成される。ファイバ
ーコアのイメージも患者の網膜の後ろの面内で集束す
る。そのようなビームは、角膜上で比較的低い出力密度
を有することになるが、網膜上では、不必要なガウス横
断面を伴う（光ファイバーファーフィールド放射線の出
力特性により）。
【０００９】1990年10月26日に提出された（及び、本申
請の指定代理人に割り当てられた）米国特許第07/604、
585 号の中で説明されているビームデリバリーシステム
は、パーフォーカルシステム又は、デフォーカスシステ
ムとして操作できるように調整することができる。しか
し、このシステムでは、従来のパーフォーカルシステム
及びデフォーカスシステムに伴う上記の欠点を取り除く
ことはできない。
請の指定代理人に割り当てられた）米国特許第07/604、
585 号の中で説明されているビームデリバリーシステム
は、パーフォーカルシステム又は、デフォーカスシステ
ムとして操作できるように調整することができる。しか
し、このシステムでは、従来のパーフォーカルシステム
及びデフォーカスシステムに伴う上記の欠点を取り除く
ことはできない。
【００１０】本発明に至るまでは、パーフォーカルタイ
プ又はデフォーカスタイプの従来の眼科用ビームデリバ
リー装置の上記の欠点及び限界を解決する方法は知られ
ていなかった。
プ又はデフォーカスタイプの従来の眼科用ビームデリバ
リー装置の上記の欠点及び限界を解決する方法は知られ
ていなかった。
【００１１】
【発明の要約】本発明は、デフォーカスレーザービーム
をターゲット面内のシャープエッジスポット（可変サイ
ズの）に送出するための装置である。デフォーカスビー
ムプロファイルは、ビームによってデリバリー装置とタ
ーゲット面との間の当該平面に低いエネルギーが送出さ
れるようにするためのものである。好ましい実施態様に
おいて、ターゲット面は、患者の目の網膜であり、デフ
ォーカスビームプロファイルは、ビームによって低い出
力密度が角膜に送出されるように制御される。
をターゲット面内のシャープエッジスポット（可変サイ
ズの）に送出するための装置である。デフォーカスビー
ムプロファイルは、ビームによってデリバリー装置とタ
ーゲット面との間の当該平面に低いエネルギーが送出さ
れるようにするためのものである。好ましい実施態様に
おいて、ターゲット面は、患者の目の網膜であり、デフ
ォーカスビームプロファイルは、ビームによって低い出
力密度が角膜に送出されるように制御される。
【００１２】本発明の装置によって生成されるビーム
は、眼科手術（網膜上にレーザー光凝固を施す）だけで
はなく、工業レーザー熱処理、切断アプリケーションな
どに有効である。後者においては、ターゲット面で、ビ
ームのシャープエッジ（トップハット）横断面が要求さ
れる（特に、非ターゲット構造において出力密度の低い
ビームの送出が必要とされる）。
は、眼科手術（網膜上にレーザー光凝固を施す）だけで
はなく、工業レーザー熱処理、切断アプリケーションな
どに有効である。後者においては、ターゲット面で、ビ
ームのシャープエッジ（トップハット）横断面が要求さ
れる（特に、非ターゲット構造において出力密度の低い
ビームの送出が必要とされる）。
【００１３】本発明の好ましい実施態様において、レー
ザービームは、光ファイバーから送出され、第1 レンズ
（短焦点距離）は、ビームを受け取ってトランスフォー
ムするために、光ファイバーの出力端の隣にマウントさ
れる。第2 レンズは（短焦点距離）は、ファイバーコア
のイメージを拡大できるよう、第1 レンズとターゲット
面との間に可変的に位置付けられる。ファイバーコアの
拡大イメージをターゲット面にリレーできるように、長
焦点距離のレンズシステム（長焦点距離レンズの組み合
せなど）を、第2 レンズとターゲット面との間にマウン
トすることが望ましい。第2 レンズの位置を変化させる
ことによって、以下のカテゴリーのいずれかに収まるよ
う、ターゲット面に送出されるビームの特性を制御する
ことができる。パーフォーカル （ターゲット面におい
て小さいファイバーコアイメージとビームのくびれが集
束し、比較的大きなガウスファイバーファーフィールド
イメージが、ターゲット面とデリバリー装置との間で集
束する）；デフォーカス（ターゲット面において、比較
的大きいファイバーコアイメージが集束し、比較的小さ
いガウスファイバーファーフィールドイメージがターゲ
ット面を越えた状態で集束する。ターゲット面における
大きなファイバーコアイメージにより、本発明によるデ
リバリー装置とターゲット面との間の当該面において低
い出力密度が与えられる）。
ザービームは、光ファイバーから送出され、第1 レンズ
（短焦点距離）は、ビームを受け取ってトランスフォー
ムするために、光ファイバーの出力端の隣にマウントさ
れる。第2 レンズは（短焦点距離）は、ファイバーコア
のイメージを拡大できるよう、第1 レンズとターゲット
面との間に可変的に位置付けられる。ファイバーコアの
拡大イメージをターゲット面にリレーできるように、長
焦点距離のレンズシステム（長焦点距離レンズの組み合
せなど）を、第2 レンズとターゲット面との間にマウン
トすることが望ましい。第2 レンズの位置を変化させる
ことによって、以下のカテゴリーのいずれかに収まるよ
う、ターゲット面に送出されるビームの特性を制御する
ことができる。パーフォーカル （ターゲット面におい
て小さいファイバーコアイメージとビームのくびれが集
束し、比較的大きなガウスファイバーファーフィールド
イメージが、ターゲット面とデリバリー装置との間で集
束する）；デフォーカス（ターゲット面において、比較
的大きいファイバーコアイメージが集束し、比較的小さ
いガウスファイバーファーフィールドイメージがターゲ
ット面を越えた状態で集束する。ターゲット面における
大きなファイバーコアイメージにより、本発明によるデ
リバリー装置とターゲット面との間の当該面において低
い出力密度が与えられる）。
【００１４】
【好ましい実施態様の詳細な説明】本発明は、図2 に示
されている網膜光凝固レーザーシステム10において実施
することができる。レーザーシステム10には、目的の治
療手順に適した波長及び強度を持つレーザー放射線ビー
ムを生成するためのレーザー装置12が含まれる。レーザ
ー装置12は、適切なレーザー14及びレーザー制御装置16
によって構成される。レーザー制御装置16は、適切な外
付けエネルギー源（outside energy source）からパワ
ーを受け取って、それを制御しながらレーザー14に送り
込む。眼科治療に適しているレーザー装置及び特に網膜
治療に適しているレーザー装置には、Coherent Inc. の
レーザーコンソールが含まれる。これらは、Novus2000
、アルゴンレーザーコンソールモデルno.920 A、アル
ゴンクリプトンレーザーコンソールモデルno.920 A/K、
色素レーザーコンソールモデルno.920 A/DYEなどのレー
ザー及びレーザー制御装置を提供するものである。
されている網膜光凝固レーザーシステム10において実施
することができる。レーザーシステム10には、目的の治
療手順に適した波長及び強度を持つレーザー放射線ビー
ムを生成するためのレーザー装置12が含まれる。レーザ
ー装置12は、適切なレーザー14及びレーザー制御装置16
によって構成される。レーザー制御装置16は、適切な外
付けエネルギー源（outside energy source）からパワ
ーを受け取って、それを制御しながらレーザー14に送り
込む。眼科治療に適しているレーザー装置及び特に網膜
治療に適しているレーザー装置には、Coherent Inc. の
レーザーコンソールが含まれる。これらは、Novus2000
、アルゴンレーザーコンソールモデルno.920 A、アル
ゴンクリプトンレーザーコンソールモデルno.920 A/K、
色素レーザーコンソールモデルno.920 A/DYEなどのレー
ザー及びレーザー制御装置を提供するものである。
【００１５】レーザー装置12は、レーザー伝達装置18に
よって、レーザー焦点調節装置20に連接される。レーザ
ー伝達装置は通常は光ファイバーである。ただし、目的
の波長でレーザー放射線を効果的に伝達できる導波管が
望ましい場合もある。
よって、レーザー焦点調節装置20に連接される。レーザ
ー伝達装置は通常は光ファイバーである。ただし、目的
の波長でレーザー放射線を効果的に伝達できる導波管が
望ましい場合もある。
【００１６】レーザー焦点調節装置20は、レーザー装置
12によって生成されるレーザー放射線のスポットサイズ
及びフォーカスモードを制御する。レーザー焦点調節装
置20は、レンズ、ミラーまたは他のレーザー放射線焦点
調節構造のシステムによって構成することができる。レ
ーザー焦点調節装置20は、焦点距離を調節できるレンズ
システムの形式で構成して、ターゲットにおけるレーザ
ー放射線のスポットサイズを変化させられるようにし、
さらにスポットサイズの目的の範囲に合わせて、スポッ
トをパーフォーカルまたはデフォーカスモードで送出で
きるようにすることが望ましい。
12によって生成されるレーザー放射線のスポットサイズ
及びフォーカスモードを制御する。レーザー焦点調節装
置20は、レンズ、ミラーまたは他のレーザー放射線焦点
調節構造のシステムによって構成することができる。レ
ーザー焦点調節装置20は、焦点距離を調節できるレンズ
システムの形式で構成して、ターゲットにおけるレーザ
ー放射線のスポットサイズを変化させられるようにし、
さらにスポットサイズの目的の範囲に合わせて、スポッ
トをパーフォーカルまたはデフォーカスモードで送出で
きるようにすることが望ましい。
【００１７】レーザー放射線を受け取って網膜に送り込
むための光学装置24は、レーザー焦点調節装置20に連接
される。図2 に示されている実施態様では、レーザー焦
点調節装置20からレーザー放射線を受け取って、網膜に
送り込むための第1 ミラー26が光学装置24に含まれてい
る。光学装置24には、可視光を発生させる光源28も含ま
れている。光源28から発生する光は、ミラー30及び32に
よって受け取られる。これらのミラーは、可視光を網膜
に反映させるので、医師がレーザー放射線を位置付ける
場合の照明が提供される。
むための光学装置24は、レーザー焦点調節装置20に連接
される。図2 に示されている実施態様では、レーザー焦
点調節装置20からレーザー放射線を受け取って、網膜に
送り込むための第1 ミラー26が光学装置24に含まれてい
る。光学装置24には、可視光を発生させる光源28も含ま
れている。光源28から発生する光は、ミラー30及び32に
よって受け取られる。これらのミラーは、可視光を網膜
に反映させるので、医師がレーザー放射線を位置付ける
場合の照明が提供される。
【００１８】網膜に対して位置付けられる倍率装置40
は、医師が治療中にレーザー放射線を適切に位置付ける
ときに網膜を視認できるようにするためのものである。
適切な倍率装置には、網膜の拡大像を提供できる顕微鏡
が使用される場合がある。倍率装置40と光学装置24の組
み合せは、当業者によって”スリットランプ”と総称さ
れる場合が多い。本発明に適したスリットランプには、
Haag-Streit 900 、Coherent Inc用に日本のKowa Inc.
によって製造されるLDS 10a 、及びドイツのCarlZeiss
社によって製造されるZeiss 30sLが含まれる。
は、医師が治療中にレーザー放射線を適切に位置付ける
ときに網膜を視認できるようにするためのものである。
適切な倍率装置には、網膜の拡大像を提供できる顕微鏡
が使用される場合がある。倍率装置40と光学装置24の組
み合せは、当業者によって”スリットランプ”と総称さ
れる場合が多い。本発明に適したスリットランプには、
Haag-Streit 900 、Coherent Inc用に日本のKowa Inc.
によって製造されるLDS 10a 、及びドイツのCarlZeiss
社によって製造されるZeiss 30sLが含まれる。
【００１９】前記の装置の他に、コンタクトレンズ41の
ような形式のレンズが、患者の目の近くに位置付けられ
る。これは、医師が網膜のイメージの焦点を合わせられ
るようにするためのものである。通常の場合、目の構
造、特に目のレンズ及び角膜によるアクションは、網膜
上に置かれているイメージを見ようとする医師の妨げに
なる。したがって、医師は、顕微鏡でアクセスできるポ
イントでイメージを作成するためのさまざまなレンズシ
ステムの1 つを使用する。コンタクトレンズ41は、光学
装置24と網膜との間に配置される。コンタクトレンズ41
は、あらかじめ医師がコンタクトレンズに塗布したゲル
を通じて角膜に接触できるように位置付けられる。網膜
光凝固レーザーシステムと共に使用される典型的なコン
タクトレンズシステムの例には、Goldmann 3 Mirror 、
Krieger 、Panfundoscope 及びMainsterによるシステム
が含まれる。
ような形式のレンズが、患者の目の近くに位置付けられ
る。これは、医師が網膜のイメージの焦点を合わせられ
るようにするためのものである。通常の場合、目の構
造、特に目のレンズ及び角膜によるアクションは、網膜
上に置かれているイメージを見ようとする医師の妨げに
なる。したがって、医師は、顕微鏡でアクセスできるポ
イントでイメージを作成するためのさまざまなレンズシ
ステムの1 つを使用する。コンタクトレンズ41は、光学
装置24と網膜との間に配置される。コンタクトレンズ41
は、あらかじめ医師がコンタクトレンズに塗布したゲル
を通じて角膜に接触できるように位置付けられる。網膜
光凝固レーザーシステムと共に使用される典型的なコン
タクトレンズシステムの例には、Goldmann 3 Mirror 、
Krieger 、Panfundoscope 及びMainsterによるシステム
が含まれる。
【００２０】ここで図3 に関して、本発明を実施するレ
ーザー焦点調節装置20のバージョンを説明する。図3 に
おいて、入力レーザービーム60は、光ファイバー50の出
力端からレーザー焦点調節装置20内に導入される。ビー
ム60は、短焦点距離レンズL1（マウント装置63によって
レーザー焦点調節装置20内に固定される）内を伝搬し、
レンズL1によってビーム62にトランスフォームされる。
ーザー焦点調節装置20のバージョンを説明する。図3 に
おいて、入力レーザービーム60は、光ファイバー50の出
力端からレーザー焦点調節装置20内に導入される。ビー
ム60は、短焦点距離レンズL1（マウント装置63によって
レーザー焦点調節装置20内に固定される）内を伝搬し、
レンズL1によってビーム62にトランスフォームされる。
【００２１】ビーム62のプロファイルは、図4 に示され
ている（レンズL2、L3、L4が使用されていない状態
で）。図3 及び4 に示されている通り、ファイバーファ
ーフィールドパターン（ガウス横断面を持つ）のイメー
ジは、レンズL1の近くに位置している面F1において作成
される。レンズL1は、このイメージのサイズを網膜にお
ける目的のスポットサイズとほぼ同等にできるよう、十
分に短い焦点距離を持っていることが望ましい。レンズ
L1は、ファイバーコアのイメージ（トップハット横断面
を持つファイバーニアフィールドのイメージ）が面F2に
おいて作成されるよう（図4 に示されている）、ファイ
バー50との相対的な位置を保っていなければならない。
面F2は、面F1におけるファイバーファーフィールドのイ
メージとほぼ同じ大きさを持つものとする。レンズL1を
そのように配置した場合、ビーム62のくびれは、面F1と
F2の間の面W の所に来る（図3 及び4 に示されてい
る）。
ている（レンズL2、L3、L4が使用されていない状態
で）。図3 及び4 に示されている通り、ファイバーファ
ーフィールドパターン（ガウス横断面を持つ）のイメー
ジは、レンズL1の近くに位置している面F1において作成
される。レンズL1は、このイメージのサイズを網膜にお
ける目的のスポットサイズとほぼ同等にできるよう、十
分に短い焦点距離を持っていることが望ましい。レンズ
L1は、ファイバーコアのイメージ（トップハット横断面
を持つファイバーニアフィールドのイメージ）が面F2に
おいて作成されるよう（図4 に示されている）、ファイ
バー50との相対的な位置を保っていなければならない。
面F2は、面F1におけるファイバーファーフィールドのイ
メージとほぼ同じ大きさを持つものとする。レンズL1を
そのように配置した場合、ビーム62のくびれは、面F1と
F2の間の面W の所に来る（図3 及び4 に示されてい
る）。
【００２２】図3 に示されている好ましい実施態様にお
いて、短焦点距離レンズL2及び長焦点距離コリメーティ
ングレンズL3は、移動できるようにレーザー焦点調節装
置20内にマウントされる。レンズL2は、移動可能マウン
ト装置64上にマウントされ、レンズL3は、移動可能マウ
ント装置65上にマウントされる。レンズL2は、ファイバ
ーニアフィールド（ファイバーコア）イメージの拡大装
置として機能する。長焦点距離レンズL3は、レンズL2に
よって拡大されたファイバーコアイメージの”コリメー
ター”として機能する。4 番目のレンズL4（長焦点距離
を持つ）は、レンズL4の焦点面において、ファイバーコ
アの可変サイズイメージを形成する。したがって、レン
ズL1、L2、L3、及びL4が並行して機能することにより、
可変サイズのファイバーコアイメージを伴うビームが、
ターゲット面において作成される。ただし、それらのく
びれは、小さなファイバーコアイメージに対応したパー
フォーカルロケーションから、大きなファイバーコアイ
メージに対応したデフォーカスロケーションへと徐々に
変化する。
いて、短焦点距離レンズL2及び長焦点距離コリメーティ
ングレンズL3は、移動できるようにレーザー焦点調節装
置20内にマウントされる。レンズL2は、移動可能マウン
ト装置64上にマウントされ、レンズL3は、移動可能マウ
ント装置65上にマウントされる。レンズL2は、ファイバ
ーニアフィールド（ファイバーコア）イメージの拡大装
置として機能する。長焦点距離レンズL3は、レンズL2に
よって拡大されたファイバーコアイメージの”コリメー
ター”として機能する。4 番目のレンズL4（長焦点距離
を持つ）は、レンズL4の焦点面において、ファイバーコ
アの可変サイズイメージを形成する。したがって、レン
ズL1、L2、L3、及びL4が並行して機能することにより、
可変サイズのファイバーコアイメージを伴うビームが、
ターゲット面において作成される。ただし、それらのく
びれは、小さなファイバーコアイメージに対応したパー
フォーカルロケーションから、大きなファイバーコアイ
メージに対応したデフォーカスロケーションへと徐々に
変化する。
【００２３】レンズL3及びL4は、ファイバーコアの拡大
イメージをターゲット面にリレーするためのリレーレン
ズシステムとして機能する。図3 の装置のバリエーショ
ンには、そのようなリレーシステムの代替的実施態様を
含めることができる。その場合のバリエーションは、1
つの長焦点距離レンズ又は3 つ以上の長焦点距離レンズ
で構成することができる。
イメージをターゲット面にリレーするためのリレーレン
ズシステムとして機能する。図3 の装置のバリエーショ
ンには、そのようなリレーシステムの代替的実施態様を
含めることができる。その場合のバリエーションは、1
つの長焦点距離レンズ又は3 つ以上の長焦点距離レンズ
で構成することができる。
【００２４】図5 〜8 に関して言うと、ファイバーコア
イメージのサイズが大きくなるにしたがって、ビームの
くびれがファイバーコアイメージから徐々に分離されて
いく場合のレンズL1及びL2（図3 の）アクションに関し
て詳細な説明が提供される。図5 〜8 では、明解さを重
視してレンズL3及びL4が省略されている。図5 、6 、7
及び8 では、それぞれレンズL2とレンズL1の相対的な距
離が異なっている。
イメージのサイズが大きくなるにしたがって、ビームの
くびれがファイバーコアイメージから徐々に分離されて
いく場合のレンズL1及びL2（図3 の）アクションに関し
て詳細な説明が提供される。図5 〜8 では、明解さを重
視してレンズL3及びL4が省略されている。図5 、6 、7
及び8 では、それぞれレンズL2とレンズL1の相対的な距
離が異なっている。
【００２５】レンズL2が面F1内に位置付けられている場
合（図5 〜8 ではそのような構成は示されていない）、
ファイバーコアイメージは小さくなるが（非常に小さな
サイズまで）、面F2におけるファイバーファーフィール
ドの（ガウスの）イメージのサイズはそれほど影響を受
けない（図4 の構成で後者のイメージが占めているサイ
ズと比較して）。
合（図5 〜8 ではそのような構成は示されていない）、
ファイバーコアイメージは小さくなるが（非常に小さな
サイズまで）、面F2におけるファイバーファーフィール
ドの（ガウスの）イメージのサイズはそれほど影響を受
けない（図4 の構成で後者のイメージが占めているサイ
ズと比較して）。
【００２６】レンズL2が面F1から遠ざかると（図5 に示
されているようにF1からL2の焦点距離1 つ分程度離れ
る）、ファイバーコアイメージが、レンズL2が面F1内に
位置付けられていたときよりもやや大きい面F2内で集束
する。また、ファイバーファーフィールド放射線もL2か
ら大きく離れた面F3において大きなガウスファーフィー
ルドイメージに集束する。ファーフィールドイメージ
は、面F2内でのファイバーコアイメージよりも横断面が
大きくなる（面F3において）。ビームのくびれは、ファ
イバーコアイメージとほぼ同じ位置に来る。
されているようにF1からL2の焦点距離1 つ分程度離れ
る）、ファイバーコアイメージが、レンズL2が面F1内に
位置付けられていたときよりもやや大きい面F2内で集束
する。また、ファイバーファーフィールド放射線もL2か
ら大きく離れた面F3において大きなガウスファーフィー
ルドイメージに集束する。ファーフィールドイメージ
は、面F2内でのファイバーコアイメージよりも横断面が
大きくなる（面F3において）。ビームのくびれは、ファ
イバーコアイメージとほぼ同じ位置に来る。
【００２７】レンズL2が面F1からさらに遠ざかって（レ
ンズL2の焦点距離1 つ分よりも離れる）、図6 に示され
ている位置に来ると、ファイバーコアイメージのサイズ
（面F3における）が大きくなって、ファーフィールドイ
メージのサイズが小さくなる。また、面F3（ファーフィ
ールドイメージの面）はL2に近づき、ビームのくびれ
は、面F2から面F3に向かって、やや移動する。
ンズL2の焦点距離1 つ分よりも離れる）、図6 に示され
ている位置に来ると、ファイバーコアイメージのサイズ
（面F3における）が大きくなって、ファーフィールドイ
メージのサイズが小さくなる。また、面F3（ファーフィ
ールドイメージの面）はL2に近づき、ビームのくびれ
は、面F2から面F3に向かって、やや移動する。
【００２８】レンズL2が面F1からより遠ざかって図7 に
示されている位置に来ると、面F2内で集束しているファ
イバーコアイメージのサイズが再び大きくなって、ファ
ーフィールドイメージのサイズが減少する。また、ファ
ーフィールドイメージ面（F3）は、L2に近づく。これに
よって2 つのイメージのサイズがほぼ等しくなり、ビー
ムのくびれがF2とF3のほぼ中間まで移動する。したがっ
て、図7 の構成では、デフォーカスビームが面F2に提供
される。ただし、このビームは、従来の”デフォーカ
ス”タイプの眼科用ビームデリバリーシステムによって
提供されるデフォーカスビームとは特性が異なる。F2に
おけるビームの横断面は、従来のデフォーカスタイプの
デリバリーシステムによって生成されるものよりも、相
当にシャープなのである（つまり、エッジがよりシャー
プである）。
示されている位置に来ると、面F2内で集束しているファ
イバーコアイメージのサイズが再び大きくなって、ファ
ーフィールドイメージのサイズが減少する。また、ファ
ーフィールドイメージ面（F3）は、L2に近づく。これに
よって2 つのイメージのサイズがほぼ等しくなり、ビー
ムのくびれがF2とF3のほぼ中間まで移動する。したがっ
て、図7 の構成では、デフォーカスビームが面F2に提供
される。ただし、このビームは、従来の”デフォーカ
ス”タイプの眼科用ビームデリバリーシステムによって
提供されるデフォーカスビームとは特性が異なる。F2に
おけるビームの横断面は、従来のデフォーカスタイプの
デリバリーシステムによって生成されるものよりも、相
当にシャープなのである（つまり、エッジがよりシャー
プである）。
【００２９】レンズL2がさらに移動して面F1から遠ざか
り、図8 に示されている位置まで来ると、面F2内で集束
しているファイバーコアイメージのサイズがより大きく
なって、ファーフィールドイメージのサイズが減少する
（面F3において）。また、ファーフィールドイメージ面
（F3）は、L2に近づく。これによって、ビームのくびれ
はファイバーファーフィールドの小さなイメージが位置
付けられる面F3に近づく。したがって、図8 の構成で
は、面F2に対して、従来の”デフォーカス”タイプの眼
科用ビームデリバリーシステムによって提供されるデフ
ォーカスビームとは特性が異なるデフォーカスビームが
提供される。ビームは、面F2においてトップハット横断
面を有する（図1 に示されているようなエッジがシャー
プな横断面が実現する）。
り、図8 に示されている位置まで来ると、面F2内で集束
しているファイバーコアイメージのサイズがより大きく
なって、ファーフィールドイメージのサイズが減少する
（面F3において）。また、ファーフィールドイメージ面
（F3）は、L2に近づく。これによって、ビームのくびれ
はファイバーファーフィールドの小さなイメージが位置
付けられる面F3に近づく。したがって、図8 の構成で
は、面F2に対して、従来の”デフォーカス”タイプの眼
科用ビームデリバリーシステムによって提供されるデフ
ォーカスビームとは特性が異なるデフォーカスビームが
提供される。ビームは、面F2においてトップハット横断
面を有する（図1 に示されているようなエッジがシャー
プな横断面が実現する）。
【００３０】図7 と図8 の中間の位置にあるようなレン
ズL2でも、ファイバーコアイメージの十分な拡大像（ma
gnification ）を生成して、ターゲット面F2においてシ
ャープエッジスポットサイズの有用な範囲を提供するこ
とができる。
ズL2でも、ファイバーコアイメージの十分な拡大像（ma
gnification ）を生成して、ターゲット面F2においてシ
ャープエッジスポットサイズの有用な範囲を提供するこ
とができる。
【００３１】説明を充実させるために、図5 〜8 の構成
におけるレンズL3及びL4の効果について述べる。本発明
の装置を操作する場合に、レンズL3は、ファイバーコア
イメージ（面F2における）の位置をフォローできるよう
に移動させ、ファイバーコアイメージから焦点距離1 つ
分だけ離れた位置に保持できるようにする。これによっ
て、レンズL3越しのファイバーコアのコリメートされた
イメージが図5 〜8 の各構成において維持される。固定
レンズL4は、L4から焦点距離1 つ分離れた固定位置にお
いてファイバーコアの可変サイズイメージ（レンズL2及
びL3の構成に応じて）を形成する（つまり、図12に示さ
れているような面F4において）。
におけるレンズL3及びL4の効果について述べる。本発明
の装置を操作する場合に、レンズL3は、ファイバーコア
イメージ（面F2における）の位置をフォローできるよう
に移動させ、ファイバーコアイメージから焦点距離1 つ
分だけ離れた位置に保持できるようにする。これによっ
て、レンズL3越しのファイバーコアのコリメートされた
イメージが図5 〜8 の各構成において維持される。固定
レンズL4は、L4から焦点距離1 つ分離れた固定位置にお
いてファイバーコアの可変サイズイメージ（レンズL2及
びL3の構成に応じて）を形成する（つまり、図12に示さ
れているような面F4において）。
【００３２】図5 に示されている構成では、大きな収束
角度を持つ小さなファイバーコアイメージがビームのく
びれの部分で、形成される。ファイバーイメージが患者
の網膜に位置付けられるときに、エッジがシャープなビ
ーム横断面を持った小さなスポットが生成され、角膜に
おけるビームサイズが大きくなる。したがって低い出力
密度が与えられる。レンズL2及びL3が図6 の構成になる
まで移動すると、ファイバーイメージが大きくなって、
ビームの収束が減少する。また、ビームのくびれは、フ
ァイバーコアイメージの位置からやや移動する。結果と
してのビームからは、依然として、網膜においてエッジ
がシャープなビーム横断面を有する十分に小さなスポッ
トが得られる。一方、角膜におけるビームサイズは減少
するが（まだ相当に大きい）、低い出力密度が与えられ
る。
角度を持つ小さなファイバーコアイメージがビームのく
びれの部分で、形成される。ファイバーイメージが患者
の網膜に位置付けられるときに、エッジがシャープなビ
ーム横断面を持った小さなスポットが生成され、角膜に
おけるビームサイズが大きくなる。したがって低い出力
密度が与えられる。レンズL2及びL3が図6 の構成になる
まで移動すると、ファイバーイメージが大きくなって、
ビームの収束が減少する。また、ビームのくびれは、フ
ァイバーコアイメージの位置からやや移動する。結果と
してのビームからは、依然として、網膜においてエッジ
がシャープなビーム横断面を有する十分に小さなスポッ
トが得られる。一方、角膜におけるビームサイズは減少
するが（まだ相当に大きい）、低い出力密度が与えられ
る。
【００３３】図5 及び6 の構成によって生成されるビー
ムは、真にパーフォーカルであり、従来のパーフォーカ
ルデリバリーシステムによるものと同等である。しか
し、レンズL2及びL3がレンズL1から遠ざかって図7 及び
8 の構成に近づくにつれて、システムはスムースかつ段
階的に新しいタイプの”デフォーカス”システムへと変
化していく。このシステムでは、網膜において、エッジ
がシャープなビーム横断面が継続的に維持され、角膜に
おいて大きなビーム直径が維持される（図9 に示されて
いる通りに）。これは、角膜において大きなビーム直径
を生成し、網膜において”ガウス”横断面を生成する
（図10に示されている通りに）従来のデフォーカスシス
テムとは対照的である。また、これは、角膜において小
さなビーム直径を生成し、網膜においてエッジがシャー
プなビーム横断面を生成する（図11に示されている通り
に）従来のパーフォーカルシステムとも対照的である。
ムは、真にパーフォーカルであり、従来のパーフォーカ
ルデリバリーシステムによるものと同等である。しか
し、レンズL2及びL3がレンズL1から遠ざかって図7 及び
8 の構成に近づくにつれて、システムはスムースかつ段
階的に新しいタイプの”デフォーカス”システムへと変
化していく。このシステムでは、網膜において、エッジ
がシャープなビーム横断面が継続的に維持され、角膜に
おいて大きなビーム直径が維持される（図9 に示されて
いる通りに）。これは、角膜において大きなビーム直径
を生成し、網膜において”ガウス”横断面を生成する
（図10に示されている通りに）従来のデフォーカスシス
テムとは対照的である。また、これは、角膜において小
さなビーム直径を生成し、網膜においてエッジがシャー
プなビーム横断面を生成する（図11に示されている通り
に）従来のパーフォーカルシステムとも対照的である。
【００３４】レンズL2及びL3を図7 の構成になるまで移
動させると、ファイバーコアイメージのサイズが大きく
なり、ビームのくびれがファイバーコアイメージからや
や遠ざかる。また、ビームの収束はより小さな範囲で減
少する。ビームは、エッジがシャープな横断面を持って
いる適度なサイズのスポットを網膜上に生成し、角膜上
に適度なサイズのスポットを生成する（低い出力密度を
提供できる）。
動させると、ファイバーコアイメージのサイズが大きく
なり、ビームのくびれがファイバーコアイメージからや
や遠ざかる。また、ビームの収束はより小さな範囲で減
少する。ビームは、エッジがシャープな横断面を持って
いる適度なサイズのスポットを網膜上に生成し、角膜上
に適度なサイズのスポットを生成する（低い出力密度を
提供できる）。
【００３５】レンズL2及びL3を図8 の構成に近づける
と、それにしたがって、ファイバーコアイメージのサイ
ズが大きくなり、ビームのくびれがファイバーコアイメ
ージからさらに遠ざかる。ただし、ビームの収束は、ほ
とんど変化しない（図7 の構成におけるビームの収束と
比較して）。ビームは、エッジがシャープな横断面を持
っている大きなサイズのスポット（500 ミクロンの直
径、又は本発明の実施態様によってはより大きな直径の
スポット）を網膜上に生成し、一方では低い出力密度を
保つために適度なサイズ（1 ミリを超えるサイズ）のス
ポットを角膜上に維持する。
と、それにしたがって、ファイバーコアイメージのサイ
ズが大きくなり、ビームのくびれがファイバーコアイメ
ージからさらに遠ざかる。ただし、ビームの収束は、ほ
とんど変化しない（図7 の構成におけるビームの収束と
比較して）。ビームは、エッジがシャープな横断面を持
っている大きなサイズのスポット（500 ミクロンの直
径、又は本発明の実施態様によってはより大きな直径の
スポット）を網膜上に生成し、一方では低い出力密度を
保つために適度なサイズ（1 ミリを超えるサイズ）のス
ポットを角膜上に維持する。
【００３６】図8 の構成においてレンズL1、L2、L3及び
L4によって生成されるビームの完全なプロファイルが、
図12に示されている。ここでは、従来のコンタクトレン
ズが患者の目70の直前に配置されている。
L4によって生成されるビームの完全なプロファイルが、
図12に示されている。ここでは、従来のコンタクトレン
ズが患者の目70の直前に配置されている。
【００３７】図8 の構成（及びレンズL2が、図7 と図8
に示されている位置の中間にあるような構成）におい
て、本発明は、ビームの”デフォーカスされた”部分に
おいて、有用なシャープエッジファイバーコアイメージ
を大きな被写界深度に渡って提供する。また、本発明
は、ガウス横断面を持っているビームの部分を、ビーム
のくびれに近い位置までシフトさせる（ターゲット面か
ら遠ざけて）。図9 は、本発明による装置のこれらの特
徴を示している。
に示されている位置の中間にあるような構成）におい
て、本発明は、ビームの”デフォーカスされた”部分に
おいて、有用なシャープエッジファイバーコアイメージ
を大きな被写界深度に渡って提供する。また、本発明
は、ガウス横断面を持っているビームの部分を、ビーム
のくびれに近い位置までシフトさせる（ターゲット面か
ら遠ざけて）。図9 は、本発明による装置のこれらの特
徴を示している。
【００３８】図9 は、500 ミクロンの直径のシャープエ
ッジスポットを網膜に送出するために設計された本発明
の実施態様（図8 に示されている構成を持つ）によって
患者の目70に送り込まれるビームのプロファイルを示し
ている。患者の目70の角膜74において、ビームの横断面
（図9 に対して垂直な面において）は、大きな直径（12
00ミクロン）及び低い出力密度を持っている。また、角
膜74におけるビームの横断面は、十分にエッジがシャー
プになっている。
ッジスポットを網膜に送出するために設計された本発明
の実施態様（図8 に示されている構成を持つ）によって
患者の目70に送り込まれるビームのプロファイルを示し
ている。患者の目70の角膜74において、ビームの横断面
（図9 に対して垂直な面において）は、大きな直径（12
00ミクロン）及び低い出力密度を持っている。また、角
膜74におけるビームの横断面は、十分にエッジがシャー
プになっている。
【００３９】ビームは、網膜72において集束し、500 ミ
クロンの横断面を持つシャープエッジ（トップハット）
ファイバーコアイメージとなる。このシャープエッジフ
ァイバーコアイメージは、被写界深度が大きい。したが
って、例えば、網膜72の両側の面71及び73において、そ
れぞれ500 ミクロンよりもわずかに大きいシャープエッ
ジイメージと、500 ミクロンよりもわずかに小さいシャ
ープエッジイメージが伝搬される。
クロンの横断面を持つシャープエッジ（トップハット）
ファイバーコアイメージとなる。このシャープエッジフ
ァイバーコアイメージは、被写界深度が大きい。したが
って、例えば、網膜72の両側の面71及び73において、そ
れぞれ500 ミクロンよりもわずかに大きいシャープエッ
ジイメージと、500 ミクロンよりもわずかに小さいシャ
ープエッジイメージが伝搬される。
【００４０】ビームのくびれは、網膜72を越えた位置に
おいて、200 ミクロンの直径のガウス横断面を有する
（図9 の網膜72の右側に位置する）。
おいて、200 ミクロンの直径のガウス横断面を有する
（図9 の網膜72の右側に位置する）。
【００４１】一般には、本発明の上記の実施態様におけ
るレンズL2（2 番目の短焦点距離レンズ）及びL3の位置
を変化させることによって、以下のカテゴリーのいずれ
かに収まるように、ターゲット面に送り込まれるビーム
の特性を制御することができる：パーフォーカル（小さ
なファイバーコアイメージがターゲット面においてフォ
ーカスされ、比較的大きなガウスファイバーファーフィ
ールドイメージが、ターゲット面とデリバリー装置との
間でフォーカスされる）；”デフォーカス”（比較的大
きなシャープエッジファイバーコアイメージがターゲッ
ト面にあって、比較的小さなガウスファイバーファーフ
ィールドイメージがターゲット面を越えてフォーカスさ
れる。ターゲット面内の大きなファイバーコアイメージ
に対応して、本発明の装置とターゲット面との間にある
当該表面において低い出力密度が与えられる）。本発明
の上記の実施態様によって生成されるシャープエッジデ
フォーカスビームは、特に眼科手術アプリケーションに
有用である。
るレンズL2（2 番目の短焦点距離レンズ）及びL3の位置
を変化させることによって、以下のカテゴリーのいずれ
かに収まるように、ターゲット面に送り込まれるビーム
の特性を制御することができる：パーフォーカル（小さ
なファイバーコアイメージがターゲット面においてフォ
ーカスされ、比較的大きなガウスファイバーファーフィ
ールドイメージが、ターゲット面とデリバリー装置との
間でフォーカスされる）；”デフォーカス”（比較的大
きなシャープエッジファイバーコアイメージがターゲッ
ト面にあって、比較的小さなガウスファイバーファーフ
ィールドイメージがターゲット面を越えてフォーカスさ
れる。ターゲット面内の大きなファイバーコアイメージ
に対応して、本発明の装置とターゲット面との間にある
当該表面において低い出力密度が与えられる）。本発明
の上記の実施態様によって生成されるシャープエッジデ
フォーカスビームは、特に眼科手術アプリケーションに
有用である。
【００４２】図9 〜11が、図中のビームの直径が目の直
径に比較して誇張されているという点で、スケールに忠
実に描かれていないということは理解されよう。図9 〜
11をスケールに基づいて描き直した場合、ビームの直径
は、目の直径に関連して大幅に縮小されることになる。
その場合は、ビームのプロファイル及び横断面に関して
本明細書で詳細を説明することが不可能になる。
径に比較して誇張されているという点で、スケールに忠
実に描かれていないということは理解されよう。図9 〜
11をスケールに基づいて描き直した場合、ビームの直径
は、目の直径に関連して大幅に縮小されることになる。
その場合は、ビームのプロファイル及び横断面に関して
本明細書で詳細を説明することが不可能になる。
【００４３】図13を参照しながらこれから説明する本発
明の別の実施態様では、眼科以外の手術に適したシャー
プエッジデフォーカスビームが生成される。図13の装置
は、図12に関連させて説明した上記の装置と同等であ
る。ただし、短焦点距離レンズL2はオミットされてい
る。図12及び13の装置において、長焦点距離レンズL3及
びL4は、ファイバーコアのイメージをターゲット面にリ
レーする。
明の別の実施態様では、眼科以外の手術に適したシャー
プエッジデフォーカスビームが生成される。図13の装置
は、図12に関連させて説明した上記の装置と同等であ
る。ただし、短焦点距離レンズL2はオミットされてい
る。図12及び13の装置において、長焦点距離レンズL3及
びL4は、ファイバーコアのイメージをターゲット面にリ
レーする。
【００４４】図12の装置と同様に、図13の装置は、エッ
ジがシャープな横断面を持っているビームを、ターゲッ
ト面（F4）まで伝搬させる。その場合のビームのくびれ
は、ターゲット面から離れた位置に来る。しかし、図13
のビームプロファイルの場合は、以下の点で、図12と異
なっている。図13において、レンズL3及びL4は、ビーム
のくびれを、レンズL4とターゲット面との間の位置まで
リレーし、ガウスファーフィールドイメージを、ビーム
のくびれとレンズL4との間に位置する面（F3）までリレ
ーする。図12において、レンズL3及びL4は、ビームのく
びれをターゲット面を越えた位置までリレーし、ガウス
ファーフィールドイメージを、ビームのくびれを越えた
面（F5）までリレーする。したがって、ターゲット面が
患者の網膜と一致するケースにおいては、図13の装置に
よって生成されるビームのくびれが、図12に示されてい
るような患者の目を越えた位置ではなく、患者の目の中
（網膜とレンズ14の間）に位置付けられてしまう場合が
ある。
ジがシャープな横断面を持っているビームを、ターゲッ
ト面（F4）まで伝搬させる。その場合のビームのくびれ
は、ターゲット面から離れた位置に来る。しかし、図13
のビームプロファイルの場合は、以下の点で、図12と異
なっている。図13において、レンズL3及びL4は、ビーム
のくびれを、レンズL4とターゲット面との間の位置まで
リレーし、ガウスファーフィールドイメージを、ビーム
のくびれとレンズL4との間に位置する面（F3）までリレ
ーする。図12において、レンズL3及びL4は、ビームのく
びれをターゲット面を越えた位置までリレーし、ガウス
ファーフィールドイメージを、ビームのくびれを越えた
面（F5）までリレーする。したがって、ターゲット面が
患者の網膜と一致するケースにおいては、図13の装置に
よって生成されるビームのくびれが、図12に示されてい
るような患者の目を越えた位置ではなく、患者の目の中
（網膜とレンズ14の間）に位置付けられてしまう場合が
ある。
【００４５】本発明の範囲及び精神にそむかずに本発明
の構造及び操作方法に対してさまざまな修正、変更を行
えることは、当業者にとって明らかであろう。本発明
は、特定の好ましい実施態様に関連させて説明してきた
が、請求されている本発明の範囲は、そのような特定の
実施態様に限定されるものではない。
の構造及び操作方法に対してさまざまな修正、変更を行
えることは、当業者にとって明らかであろう。本発明
は、特定の好ましい実施態様に関連させて説明してきた
が、請求されている本発明の範囲は、そのような特定の
実施態様に限定されるものではない。
【図１】図1(a)は、シャープエッジレーザービームの強
さと、ビームの横断面の線に沿った位置との関係を示し
たグラフである。図1(b)は、ガウスレーザービームの強
さと、ビームの横断面の線に沿った位置との関係を示し
たグラフである。
さと、ビームの横断面の線に沿った位置との関係を示し
たグラフである。図1(b)は、ガウスレーザービームの強
さと、ビームの横断面の線に沿った位置との関係を示し
たグラフである。
【図２】図2 は、本発明を実装できる眼科用レーザービ
ームデリバリーシステムの略線図である。
ームデリバリーシステムの略線図である。
【図３】図3 は、本発明装置の好ましい実施態様を側面
から見た横断面図である。.
から見た横断面図である。.
【図４】図4 は、光ファイバーの隣に単一の短焦点距離
レンズを位置付けることによって生成されるビームのプ
ロファイルを示している。
レンズを位置付けることによって生成されるビームのプ
ロファイルを示している。
【図５】図5 は、図3 に示した本発明の実施態様によっ
て生成されるビームのプロファイルを示している。
て生成されるビームのプロファイルを示している。
【図６】図6 は、図3 に示した本発明の実施態様によっ
て生成されるビームのプロファイルを示している。
て生成されるビームのプロファイルを示している。
【図７】図7 は、図3 に示した本発明の実施態様によっ
て生成されるビームのプロファイルを示している。
て生成されるビームのプロファイルを示している。
【図８】図8 は、図3 に示した本発明の実施態様によっ
て生成されるビームのプロファイルを示している。
て生成されるビームのプロファイルを示している。
【図９】図9 は、本発明の実施態様によって患者の目に
送出されるビームのプロファイル、ビームの3 つの異な
る横断面、及びビームのプロファイルに沿った異なる横
断面におけるビームの強さを示している。
送出されるビームのプロファイル、ビームの3 つの異な
る横断面、及びビームのプロファイルに沿った異なる横
断面におけるビームの強さを示している。
【図１０】図10は、従来のデフォーカスビーム装置によ
って患者の目に送出されるビームのプロファイル及びビ
ームのプロファイルに沿った異なる横断面におけるビー
ムの3 つの異なる横断面を示している。
って患者の目に送出されるビームのプロファイル及びビ
ームのプロファイルに沿った異なる横断面におけるビー
ムの3 つの異なる横断面を示している。
【図１１】図11は、従来のパーフォーカルビーム装置に
よって患者の目に送出されるビームのプロファイル及び
ビームのプロファイルに沿った異なる横断面におけるビ
ームの異なる3 つの横断面を示している。
よって患者の目に送出されるビームのプロファイル及び
ビームのプロファイルに沿った異なる横断面におけるビ
ームの異なる3 つの横断面を示している。
【図１２】図12は、本発明の第1 の好ましい実施態様に
よって患者の目に送出されるビームのプロファイルを示
している。
よって患者の目に送出されるビームのプロファイルを示
している。
【図１３】図13は、本発明の第2 の好ましい実施態様に
よって患者の目に送出されるビームのプロファイルを示
している。
よって患者の目に送出されるビームのプロファイルを示
している。
F1〜5 面 L1 短焦点距離レンズ L3〜4 固定レンズ 12 レーザー装置 20 レーザー焦点調節装置 64 移動可能マウント装置 72 網膜 74 角膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ａ 8934−4Ｍ
Claims (23)
- 【請求項１】 レーザービームをターゲット面に伝搬さ
せるための装置において、レーザービームは、ファーフ
ィールド強度パターン及びニアフィールドパターンを有
し、前記装置は、レーザービームを受け取って、ファー
フィールド強度パターンのイメージを第1焦点面にフォ
ーカスし、さらにニアフィールド強度パターンのイメー
ジを第2 焦点面にフォーカスするために配置される短焦
点距離レンズシステム、及びデフォーカスビームをター
ゲット面に反映させるために短焦点距離レンズシステム
とターゲット面との間に位置付けられるリレーレンズシ
ステムを含み、その場合の前記デフォーカスビームは、
ターゲット面において、エッジがシャープな横断面を有
することを特徴とする装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、短焦点距
離レンズシステムは、ファーフィールド強度パターンの
イメージを最初の焦点面にフォーカスするための第1 短
焦点距離レンズ、及びファーフィールド強度パターンの
イメージを第１焦点面にフォーカスして、第2焦点面に
おいてニアフィールド強度パターンの拡大イメージを生
成するために最初の焦点面とリレーレンズシステムとの
間に位置付けられる第2 短焦点距離レンズを有し、その
場合のリレーレンズシステムはニアフィールド強度パタ
ーンの拡大イメージをターゲット面にリレーすることを
特徴とする装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の装置において、装置は、
また第２短焦点距離レンズを可動式にマウントするため
の装置を含み、その場合のリレーレンズシステムには、
ニアフィールド強度パターンの拡大イメージをコリメー
トするために可動式にマウントされる第3 レンズ、及び
第3 レンズからの放射をターゲット面内のシャープエッ
ジスポットにフォーカスするために固定的にマウントさ
れる第4 レンズが含まれ、その場合のシャープエッジス
ポットの大きさは、第1 短焦点距離レンズに関連した第
2 短焦点距離レンズ及び第3 レンズの移動に応じて変化
することを特徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項2 記載の装置において、デフォー
カスビームはくびれを有し、その場合にターゲット面
は、くびれとリレーレンズシステムとの間に来ることを
特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項1 記載の装置において、短焦点距
離レンズシステムには単一の短焦点距離レンズが含ま
れ、その場合のデフォーカスビームは、ターゲット面と
リレーレンズシステムとの間にくびれを有することを特
徴とする装置。 - 【請求項６】 コアを持つ光ファイバーからターゲット
面へとレーザービームを伝搬させるための装置におい
て、レーザービームはファーフィールド強度パターンを
有し、前記装置には、レーザービームを受け取って、そ
こからフォーカスされたビームを生成するために配置さ
れる第1 短焦点距離レンズ、フォーカスされたビームを
受け取って、ファーフィールド強度パターンのイメージ
を第1 焦点面にフォーカスし、ファイバーコアの拡大イ
メージを、第1 焦点面と第2 短焦点距離レンズとの間に
ある第2 焦点面にフォーカスするために配置される第2
短焦点距離レンズ、及びデフォーカスビームをターゲッ
ト面に反映させるために第2 短焦点距離レンズとターゲ
ット面との間に配置されるリレーレンズシステムが含ま
れ、その場合のデフォーカスビームはターゲット面にお
いてシャープエッジ横断面を有し、さらにデフォーカス
ビームは、リレーレンズシステムとターゲット面の間に
ある第2 面において、ターゲット面における場合よりも
出力密度が低くなることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項6 記載の装置において、第1 短焦
点距離及び第2 短焦点距離レンズは、ターゲット面にお
けるシャープエッジ横断面の直径がほぼ500ミクロンに
等しくなるように配置されることを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項7 記載の装置において、デフォー
カスビームの横断面の直径は、第2 面において、ほぼ12
00ミクロンに等しくなることを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項6 記載の装置において、ターゲッ
ト面と第2 面の距離は、患者の目の網膜と角膜の距離に
応じたものとなり、その場合のターゲット面は網膜上の
治療部位に一致することを特徴とする装置。 - 【請求項１０】 請求項6 記載の装置において、装置に
は、また第1 短焦点距離レンズとターゲット面との間の
第2 短焦点距離レンズの位置を変化させることによっ
て、ターゲット面内のデフォーカスビームの特性を制御
できるように、第2 短焦点距離レンズを可動式にマウン
トするための装置が含まれることを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項6 記載の装置において、リレー
レンズシステムには、長焦点距離を持つコリメーティン
グレンズが含まれ、その場合のコリメーティングレンズ
は、ファイバーコアの拡大イメージをコリメートするた
めに、第2 短焦点距離レンズとターゲット面との間に配
置されることを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 請求項11記載の装置において、装置に
は、また第2 短焦点距離レンズを可動式にマウントする
ための装置、及びコリメーティングレンズを可動式にマ
ウントするための装置が含まれ、その場合のターゲット
面におけるデフォーカスビームの特性は、第1 レンズと
ターゲット面の間の第2 短焦点距離レンズ及び第2 短焦
点距離レンズとターゲット面の間のコリメーティングレ
ンズを移動させることによって制御できることを特徴と
する装置。 - 【請求項１３】 コアを持つ光ファイバーからターゲッ
ト面へとレーザービームを伝搬させるための装置におい
て、レーザービームはガウス横断面を伴うファーフィー
ルド強度パターンを有し、前記装置には、レーザービー
ムを受け取って、ファーフィールド強度パターンのイメ
ージを第1焦点面にフォーカスするために配置される第1
短焦点距離を有する第1 レンズ、及び第1 レンズを通
じて伝搬される放射を受け取るために第1 焦点面とター
ゲット面の間に可動式にマウントされる第2 レンズが含
まれ、その場合の第2 レンズは第2 短焦点距離を有して
いて、ファイバーコアの拡大イメージを第2 焦点面にフ
ォーカスし、なおかつ前記装置には、第2 レンズからの
ビーム放射線をターゲット面にリレーするための装置が
含まれ、その場合のビーム放射線は、最初のスペーシン
グが第1 レンズと第2 レンズを分離する際にパーフォー
カルビームとしてターゲット面に伝搬し、さらに2 番目
のスペーシングが第1 レンズと第2 レンズを分離する際
にシャープエッジスポットとしてのターゲット面におい
てデフォーカスビームとして伝搬することを特徴とする
装置。 - 【請求項１４】 請求項13記載の装置において、デフォ
ーカスビームは第2レンズとターゲット面の間の第2 面
及びターゲット面においてそれぞれ第1 出力密度及び第
2 出力密度を有し、その場合の第1 出力密度は第2 出力
密度よりも低いことを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 請求項14記載の装置において、ターゲ
ット面と第2 面の距離は、患者の目の網膜と角膜の距離
に応じたものとなり、その場合のターゲット面における
シャープエッジスポットは、網膜上の治療部位に一致す
ることを特徴とする装置。 - 【請求項１６】 請求項13記載の装置において、ターゲ
ット面におけるシャープエッジスポットの直径は、ほぼ
500 ミクロンに等しいことを特徴とする装置。 - 【請求項１７】 請求項16記載の装置において、デフォ
ーカスビームの横断面の直径は、第2 面において、1200
ミクロンにほぼ等しいことを特徴とする装置。 - 【請求項１８】 請求項13記載の装置において、パーフ
ォーカルビームは、ファーフィールド強度パターンの比
較的大きなイメージを反映させ、ターゲット面において
比較的小さなファイバーコアのイメージを反映させるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１９】 レーザービームを眼科治療部位へ伝搬
させるための装置において、装置には、レーザービーム
を生成するためのレーザー装置、レーザー装置からレー
ザービームを受け取って、前記レーザービームを遠隔位
置に伝搬させるための伝達装置、及びレーザービームを
伝達装置から受け取って、そこからフォーカスされたビ
ームを生成するために遠隔位置に配置されるレーザー焦
点調節装置が含まれ、その場合の伝達装置から受け取ら
れるレーザービームはファーフィールド強度パターン及
びニアフィールド強度パターンを有し、さらにそこでの
レーザー焦点調節装置には、伝達装置からレーザービー
ムを受け取って焦点調節するために配置される短焦点距
離レンズシステム、及びデフォーカスビームを第1 短焦
点距離レンズシステムから眼科治療部位に反映させるた
めの光学装置が含まれ、その場合の前記デフォーカスビ
ームは、前記眼科治療部位においてシャープエッジスポ
ットとして存在することを特徴とする装置。 - 【請求項２０】 請求項19記載の装置において、短焦点
距離レンズシステムには1 組の短焦点距離レンズが含ま
れ、その場合の眼科治療部位は患者の目の内部の網膜に
あって、その目には角膜が含まれ、さらにデフォーカス
ビームは、角膜において眼科治療部位における場合より
も低い出力密度を有することを特徴とする装置。 - 【請求項２１】 請求項20記載の装置において、ターゲ
ット面でのシャープエッジスポットの直径は、ほぼ500
ミクロンに等しいことを特徴とする装置。 - 【請求項２２】 コアを持つ光ファイバーからターゲッ
ト面へとレーザービームを伝搬させるための装置におい
て、レーザービームはガウス横断面を伴うファーフィー
ルド強度パターンを有し、前記装置には、レーザービー
ムを受け取って焦点調節するために配置される第1 短焦
点距離の第1 レンズ及び、ビーム放射線を第1 レンズか
らターゲット面にリレーするためのリレー装置が含ま
れ、その場合のビーム放射線は、シャープエッジスポッ
トとしてのターゲット面においてデフォーカスビームと
して伝搬し、シャープエッジスポットは、ファイバーコ
アのイメージであることを特徴とする装置。 - 【請求項２３】 請求項22記載の装置において、リレー
装置には、第1 レンズからのフォーカスされた放射線を
コリメートするために固定式にマウントされる長焦点距
離のコリメーティングレンズ、及びコリメーティングレ
ンズからの放射線をターゲット面における前記シャープ
エッジスポットにフォーカスするために固定的にマウン
トされる第2 長焦点距離レンズが含まれることを特徴と
する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77569691A | 1991-10-10 | 1991-10-10 | |
| US07/775,696 | 1991-10-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294939A true JPH06294939A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3540332B2 JP3540332B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=25105203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30030592A Expired - Fee Related JP3540332B2 (ja) | 1991-10-10 | 1992-10-12 | シャープエッジ断面を有するデフォーカスレーザービーム伝搬装置 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US5336216A (ja) |
| EP (1) | EP0536951B1 (ja) |
| JP (1) | JP3540332B2 (ja) |
| DE (1) | DE69221806T2 (ja) |
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