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JPH0344534B2 - - Google Patents
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JPH0344534B2 - - Google Patents

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JPH0344534B2
JPH0344534B2 JP62303423A JP30342387A JPH0344534B2 JP H0344534 B2 JPH0344534 B2 JP H0344534B2 JP 62303423 A JP62303423 A JP 62303423A JP 30342387 A JP30342387 A JP 30342387A JP H0344534 B2 JPH0344534 B2 JP H0344534B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、角膜の外表面上のレーザ手術にかか
わり、そのような手術は基質への侵入及び角膜組
織の容積除去で角膜の制御された融除をもたら
し、それによつて、上記外表面が改善された光学
特性を持つ彫刻された新しい曲率によつて特徴づ
けられる眼科手術に関する。
〔従来の技術〕
幾つかの異つた技術と関連する装置は、第
748358号、第691923号、第8911696号、及び第
891285号を含む係属中のレスペランスの特許出願
に、角膜のそのような彫刻に対して述べられ、こ
れら特願出願に詳細に言及されている。これら技
術は、アルゴンフツ化物で動作するエキシマ・レ
ーザによつて供給されるような、望ましくは
200nｍ以下の波長の紫外放射を当てにしている
ことを言うだけで十分である。エキシマ・シーザ
の典型的ビーム寸法は矩形で、上記第891169号
は、レーザ・ビームを円形断面の円柱に縮少する
ためにマスク内の円形開口を開示し、その後、円
柱ビームは角膜に眼の軸で結合するように色々に
特徴づけられており、レーザ流れ密度の分布は角
膜曲率修正の対応的に分配されたパターンであ
る。
上記第891285号において、角膜曲率修正のため
の彫刻結果は、マスク開口部の、しかし関連のあ
る領域と異なる連続に角膜をさらすことによつて
達成され、これによつて累積する結果が結果が所
望の網曲率変化である他のものに関連して一層多
いある領域にさらされる。
上記出願第891169号及び第891285号の両方の技
術は、関連したレーザ・ビームの走査されない使
用法を伴ない、それらは十分に相同のビームが角
膜への彫刻送出のために同一であることを特徴づ
ける前に利用できることを仮定している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、そのようなビーム中の流れ密度分布が
必ずしも一様でなく、それは時とともに変化し、
従つて予想された曲率修正の損なう特性の可能性
があることが知られている。本発明はこの特別の
問題を処理する。
本発明の目的は、角膜のレーザ彫刻された曲率
矯正の特性を改善するための方法及び手段を提供
することにある。
特別の目的は、特別の異つた国立矯正のための
分布を特徴づける前にレーザ密度分布の均一を改
善することによつて上記目的を達成することにあ
る。
又、特別の目的は、角膜手術のために送出され
る特徴づけられたレーザ放射の特性を改善するこ
とにある。
他の特別の目的は、予定された手術目的のため
容認できるかどうかを決定するために流れ分布を
監視するための手段で上記目的を達成することに
ある。
もつと他の目的は、レーザ流れ分布の予め定め
られた規準がかなり満足しない場合の、眼へのレ
ーザ流れ送出の自動化された末端のための手段を
提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ビームを特別の彫刻手術手順のため
に特別に特徴づけるあらゆる試みの前に、レー
ザ・ビームをある整形均質動作に従えることによ
つて前述の目的を達成する。好ましい実施例にお
いて、整形均質化動作は、拡大された寸法のかな
りに相同ビームをもたらし、特性特徴づけが眼へ
の最後の手術送出の対応する寸法より大きい寸法
スケールで行なわれ、それによつて特性特徴づけ
の質の大きな制御を可能する。均一及び／又は特
性特徴づけられたビームの性質を選択的に監視す
るための準備がなされ、さらに、性質が予め定め
られた許容限度内でない場合に、眼へのレーザ・
ビーム送出の自動化された遮断のための準備がな
される。そして好ましくは、すべてのビーム整
形、均質化、及び特徴づけ動作は、オゾン発生を
排除する制御された環境で行なわれ、従つてオゾ
ン及び粒子や他の汚染物の、ビーム散逸効果を最
小にする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
第１図において、本発明は、光学行路に沿つた
紫外レーザ１１のビーム出力１０の送出のための
装置と共に示されており、光学行路は、患者の眼
１３への垂直に下方への固定軸流れのため１２で
折り曲げられるまで水平であり、患者が適当に拘
束され、上を向き、眼１３がまた衝突レーザ放射
の軸１４と視軸と一致するよう拘束されているこ
とが分かる。眼１３の前方の面上でのレーザ手術
のために備えられた、眼１３の前方の特徴を評価
するための角膜観察器械や他の手順の照明及び反
射コンポーネントは、特徴測定位置の中及び外を
選択的に揺らすことができる指示アーム上でその
ようなコンポーネントを据え付けるとによつて、
眼１４と一直線になるよう指示され、図におい
て、これら照明及び反射コンポーネントは、一ま
とめにして鏡１５−１６を折り曲げることによつ
て表わされ、そしてカメラ及び角膜観察器械の表
示コンポーネントは、表面診断手段１７の部分で
あると理解されたい。
本発明は、主として、出力ビーム１０を処理及
び監視するため、眼１３の手術のため１４で送出
される放射の安全及び性質を保証するための手段
にかかわる。そして、そのような処理及び監視の
ための光学手段は、好ましくは、密閉された包囲
１８内に含まれ、それによつて、適当な不活性ガ
ス環境が、空気環境内でオゾン発生から起こるよ
うなそのようなビーム散逸に対して保証し、バル
ブ１９のそれぞれの入口に加えられた説明文は、
不活性環境が、包囲１８からの空気の排気に続い
て、乾燥した窒素の供給によつて与えられる。
現存する市販用の紫外レーザの１つは、マサチ
ユーセツツ州、ビレリカ、クエステツク
（Questek）会社で製造され、たとえばアルゴン
フツ化物で動作するモデル2460エキシマ・レーザ
が、レーザ１１としての使用にちようどよい。こ
の製品に対して、パルス当たりのエネルギは275
ミリジユールの所まで選択的に調節でき、パルス
幅は８〜20ナノ秒の範囲で、パルス繰返し速度は
150Hzの所まで選択的に調節でき、現在述べられ
た目的のため典型的及び好ましくは５〜15Hzの範
囲で、最大定格パワーは本発明に必ずしも必要と
はしないが、このレーザはそれ自身レーザ出力パ
ワー、ガス充填、及びレーザシステム特徴を制御
するための作り付けのマイクロプロセツサを含
み、それによつて、予め定められた出力パワー
が、他のエキシマレーザと比較して、延長した有
用寿命のため自動的に維持される。
レーザ１１は典型的に大体22mm７mmの断面寸法
の平行なビーム１０を放出し、ここで、長い寸法
は水平で、Ｘ軸に沿つた幅寸法（Ｗ）と呼ばれ、
短い寸法は垂直で、Ｙ軸に沿つた高さ寸法(H)と呼
ばれる。これら寸法は、近似として示されてお
り、なぜなら、第３ａ図及び第３ｂ図の空間（断
面）及び幅分布図に示されているように、一般的
に矩形な放出されたビーム断面は、幅寸法の両端
で比較的大きい強さの横に広がつた異常なフリン
ジによつて特徴づけられるからである。これらフ
リンジは、スクレーパー２０（第２図）によつて
抜き取られ、トラツプ２１で消散され、スクレー
パー２０はその半面表面において細長い矩形開口
部を持ち、それによつて、平らにされたビームは
もつと規則正しい矩形断面領域のためわずかに縮
少した幅W′によつて特徴づけられ、ここで、幅
W′は、まだ高さ寸法Ｈをはるかに越えている。
第３ｂ図及び第３ｃ図に良く示されているよう
に、横断面強さプロフイールはＸ及びＹ方向で異
つている。Ｘ方向において、最も高い端ピークは
スクレーパーによつて捨てられており、プロフイ
ールは本質上“平たい頂上”であり、Ｙ方向にお
いて、強さ分布はＨ寸法の中心のまわりに実質上
正規分布である。第３ｃ図に付けられた寸法のあ
る説明文のため、スクレーパー２０は最大値の半
分を越えるＹ軸強さ分布の部分を選択されるべき
と思われる。
本発明の特徴によれば、スクレーパー２０は、
一般にビーム均質化及び整形手段として第１図に
示されている、第１のビーム処理手段２２の連続
した光学要素のほんの１つで、この機能は、円形
断面の許容できる相同の平行なビームを行路位置
１０′で前もつて調整することであり、ここで、
円形直径は、眼へ１４で最後に送出される最大５
〜７mm直径の特徴づけられたビームよりかなり大
きい（例えば、14mm）。
大きい相同な円形ビーム１０′は、それから輪
郭を描く目的のため、２３で更に処理される。こ
れは、上記出願第891169号の技術に従つて、ビー
ムに対し特徴づけられた反射率やフイルタ処理を
使用することを伴い、又は、それは、上記出願第
891285号の技術に従つて、与えられ手術中にビー
ム投射の特別の連続した取り囲まれた領域を制御
するため特徴づけられた連続するマスク開口部を
使用することを伴う。２３でこの第２のすなわち
輪郭を描く走査の後、位置１０″でのビームは、
（強さ（）の範囲分布かまたは互いに関連する
取り囲まれた範囲の時間分布に）完全に特徴づけ
られるが、そのスケールは、好ましくは１４での
眼の送出のために望まれるスケールの少なくとも
２倍のオーダである。“ビームコンデンサ”と明
示された第３のビーム処理手段２４は、しかしズ
ーム望遠鏡を含むと理解されるが、望ましく調節
可能を一定の率で制限すべく、特徴づけられたビ
ームを１４で手術送出のため望ましいスケールに
至らせる。
乱視の誤りが矯正的に改善されるべき状態のた
めに、２３での特徴づけは、レーザビームの円を
横切つた単一直径の軸の横の反対の側で特徴づけ
る対称を引き出すものと理解され、ビーム回転子
２５は、ビーム１４を通つての送出の前に光学行
路を与え、外科医に乱視の誤り矯正の方位軸を調
節するのを可能にし、特定の眼１３の手術前の診
断に基づいている。
コンピユータ３０は多数の記憶及び制御能力を
持つように示され、すなわち、記憶及び評価目的
のため、角膜スコープや他の地形器械17からの接
続３１；システムの異つたビーム処理及び走査コ
ンポーネントへの制御接続３２，３３，３４，３
５；レーザ１１への制御接続３６；及び１または
それ以上の安全シヤツターへの制御接続３７を持
ち、そのようなシヤツター３８は、環境包囲１８
からビーム１４の出力のすぐ前に示されている。
ビーム監視装置４０は、４１で抜き取られるビ
ームスプリツタ及び折り曲げ鏡４２−４３を介し
て、手術上の送出のため特徴づけられかつ縮小さ
れた全体のビームの小部分が供給されるように示
されている。この小部分は、ビームの全体の部分
であるが、抜き取られたエネルギ小部分は、分割
されないビームのエネルギ部分の比較的小部分
（例えば、５％またはそれ以下）である。監視装
置４０は、以下に更に述べられるが、ここでは、
送出されるビームの特徴を連続的に観察し、制御
及びフイードバツクバス４４を介してコンピユー
タと連絡することを述べるだけで十分である。監
視サンプルのビーム特性及び特質の１つ又はそれ
以上の規準はコンピユータで評価され、そしても
し予め定められた許容規準が満足されないなら、
コンピユータは安全シヤツタ３８へ制御線３７中
にシヤツタ開指令を出さない。最後に、コンピユ
ータ制御接続４５は、ビームサンプリングスプリ
ツタ４６を１０′で均質化された円形ビームの中
及び外に同時にそつくりそのまま変位するために
概略的に示され、と同時に、ビーム監視装置４０
に対するスプリツトサンプル行路４７に関する鏡
４２のそのままの変位を内及に外にし、それによ
つて、必要とされる時、１０′でのビームは、ビ
ーム特徴及び眼への送出を更にあらかじめ所望の
状態に置くように、許容限度への堅持を確実にさ
れる。
第２図を参照すると、ビーム均質化及び整形手
段２２は、ビーム拡張の一対のアナモルフイツク
要素５０−５１、任意の空間フイルタ５２、伝送
されてきたレーザビームを円形断面に縮めるため
に配置された開口を持つスクレーパー５３（ビー
ムの使われない残りをトラツプ５４に逸らされ
る）、及び光学フイルタ５５を含むように示され
ている。もつと詳細には、アナモルフイツクビー
ム拡張要素５０−５１は、円柱レンズ、又は（図
示のような）プリズムで、適当に直角三角形の断
面で、45゜の角角度を持つ。プリズム５０−５１
は、第３ａ図の矩形断面ビームを第４ａ図の正方
形断面ビームに変換する広さにＨ寸法を拡張する
ように置かれ、換言すれば、ここで、拡張された
Ｈ寸法はW′に等しく、Ｘ及びＹ方向の結果とし
て生ずるビーム強さプロフイールは、概略的に第
４ｂ図及び第４ｃ図に示されている。
正方形断面に拡張後、ビームはビームを小さい
開口すなわち小さな穴を通して焦点を合わせるこ
とによつて、それぞれの寸法強さプロフイール
（第４ｂ図及び第４ｃ図）の均一性を増大する空
間フイルタ５２を通過し、それによつて、高い空
間周波数強さ変動を除去する。この空間フイルタ
は、イメージ形成鏡又はレンズのいずれかからな
り、後者は概略簡単に示されている。空間フイル
タ５２からの出口で、ビームの断面寸法は、本質
的に、第４ａ図に示されるようである。
５３で円形端面に通り抜けられ、それは、好ま
しくは、実質上、正方形断面（第４ａ図）のそれ
ぞれの側面に接するが、ビームは、一般的に第５
ａ図、第５ｂ図、第５ｃ図に表示されているよう
であるが、ここで、寸法W″は、実質上、第４ａ
図の寸法W′である。ビームは、次に、光学フイ
ルタ５５を通過し、Ｘ軸と平行な方向で空間的に
一様に伝送し、第６図に示すように、直交する方
向Ｙで非一様であるが、軸方向に対称な伝送特性
を持つ。第６図の非一様伝送プロフイールは、第
５ｃ図に示された先を切られた擬似正規プロフイ
ールを相殺するために必要とされ、５５でのフイ
ルタ作用から結果として生じる円形ビーム１０′
は、第７ｂ図及び第７ｃ図に概略的に示されるよ
うに、フイルタ５５に入射されたのから変化しな
い断面寸法W″を持ち、すべての方向でおおよそ
一様な断面強さを持つ。ビーム１０′は、従つて、
その流れ密度（強さ）分布によつて、本質的に、
その全円形部分中にわたつて、均質化されること
が分かる。たとえ、強さの値が、中でも、手段５
５によつて減じた大きさ′に減衰されるとして
も。
ビーム１０′の断面のスケールは、眼１３〜１
４で送出するために規定される、例えば、約５mm
直径のサイズに比較して、例えば、13ないし14mm
径と大きいことを思い出してもらいたい。第２図
の下半分は、ビームを横切るエネルギ分布を特定
的に特徴づけるため、及びビーム部分領域を１４
でそのように送出するように縮小するための特定
の実例となるコンポーネントを扱つている。
第２図の実施例において、レーザ・ビーム部分
を横切るエネルギ分布の特徴づけは、ビーム行路
内に選択的に置かれるフイルタ手段によつて決定
され、特定の選択されたフイルタは、患者の眼の
屈折誤差を矯正するため眼科医によつて規定され
た角膜除去のために適切なものである。この技術
は、上記係属出願第891285号に大いに詳細に開示
されている。簡潔には、選択された特徴づけるフ
イルタＡは固定軸５７の回りにかどに指示可能な
円板すなわちタレツト５６上に等間隔に置かれて
保持された複数（Ａ〜Ｆ）の１つであり、位置Ａ
〜Ｆでのフイルタ開口部の直径は、１０′でのビ
ームのそれよりわずかに小さいのが望ましく、例
えばビーム直径を0.5mm縮小し、従つて、可能な
一例になつていないのに対する公差を与える。指
示する回転は、駆動手段５８によつて円板５６に
伝えられ、５９で示される手段と協働して、各可
能な指示位置の正確な位置を与え、第１図のバス
３３が駆動及び位置手段５８−５９を含む制御ル
ープにコンピユータを置くことが分かる。
フイルタＡは中心で最大のビーム強さを通し、
中心の回りの半径の増加関数として次第にビーム
強さを弱める伝送プロフイールによつて特徴づけ
られ、そのようなフイルタは、ビーム１４の中心
で最も大きい除去深さを可能にし、ビーム部分の
円周で除去を次第に零又は実質上零に減らす。Ａ
でそのような特徴づけるフイルタは、球状に角膜
を曲率半径を大きくするように彫るのに役立つこ
とが明らかであり、近視を矯正縮小する。
同様の方法で、Ｂでの特徴づけるフイルタは、
光学的に改善されるべき角膜の円形領域の最大半
径で最も強いビーム強さを通すことによつて、遠
視を球状に矯正縮小するのに効果のあるよう設計
され、この場合、ビームのフイルタ減衰は、半径
が減小するにつれて次第に増加し、それによつ
て、ビーム１４が角膜曲率半径を縮小するのを可
能にする。遠視縮小のこの特別な場合において、
Ｂでの開口は他のフイルタ位置でのそれよりも大
きいことが望ましく、すなわち、開口Ｂは、均質
化されたビームの直径を減少するように作用され
ず、従つて、光学的に協数された領域の外側で環
を規定し、この環内で、フイルタＢの減衰特性
は、望ましくは外側の直径で最大となるよう増加
し、これによつて、鋭い端の発達が彫られた表面
で回避され、上皮再生がもつと迅速に行なわれ
る。
さらに同様の方法で、Ｃでの特徴づけるフイル
タは、眼１３の乱視状態で矯正縮小するためのよ
うに、円柱状の曲率矯正に効果のあるよう設計さ
れる。Ｃでのフイルタは、従つて、フイルタの中
心を通して直径の直線に沿つて最も強い強さを持
ち、直径の直線から横へ外れると徐々にビーム減
衰する横で対称な分布を持つ円柱状のレーザビー
ムを伝送するように特徴づけられている。このよ
うに特徴づけられたビームの特定の配置は、“ド
ブ（Dove）”又は“デルタ（Delte）”プリズムの
ような、屈折プリズムであるが、しかし、いわゆ
る“Ｋ鏡（Ｋ−mirror）”のように示されてい
る、特徴づけられたビームの局所的な軸の回りの
回転のために据え付けられた、ビーム回転子２５
によつてもたらされ、第１図のバス３５は、６１
での角度位置検出に応じて、エツジ駆動装置６０
のコンピユータ制御を可能にすることが分かり、
その物は、眼１３の先の検査によつて必要とされ
る必要条件に従つて、与えられた手順で、選択及
び設定される。
移植を受ける角膜の準備において、他の開口位
置（例えば、Ｄ）は、２４で縮小された後、移植
を受けるのに適当な範囲に、角間組織の彫刻除去
を作り出すために予め決められた直径をもつ。
残りのタレツト位置Ｅ及びＦは、例えば、Ａ及
びＢのものとはとりわけ異なつたフイルタ密度分
布によつて、近視矯正又は遠視矯正を達成する、
他の異つたフイルタが備えつけられる。又、これ
ら位置は、長く使用中に、Ａ又はＢでフイルタが
劣化した場合に、フイルタの予備として備えつけ
られても良い。
安全シヤツタ３８は、フエイルセイフ動作のた
めに概略に示され、固定軸で枢軸旋回し、ビーム
１４を遮断するように、引張りばね６３によつて
その上げられた位置６２′の方へ連続的に片寄ら
されたブレード６２である。駆動ソレノイド６４
が、線３７の指令信号によつて、作動された時の
み、ブレード６２は実線で示された位置に、下方
へ置き換えられ、ビーム１４を眼１３へ送出させ
る。
第２ａ図に示す部分は、第２図の円板５６とと
もに述べられた特徴づけフイルタ技術の代わり
に、上記出願第891285号の指標マスク技術の代わ
りの使用を単に示している。第２ａ図の円板６６
は、６８での位置検出に従つて６７でコンピユー
タで調和的に駆動され、この目的のため、コンピ
ユータ制御されたビームパルスの連続が、円板６
６の１つの指標位置から次の指標位置へ、次第に
異つたサイズのマスク開口によつて制限される。
もしこれらのマスク開口が円形で次第に異つた半
径を持つなら、ビームパルスの指標された連続の
累積効果は、近視矯正の方面にある。もし、これ
らのマスク開口が細長い矩形で、幅が徐々に変動
し、すべての指標位置に対して対称に一様に置か
れた（例えば、厳密に半径に沿つた）中心の長さ
の軸を持つなら、ビームパルスの指標された連続
の累積効果は、乱視矯正の方面にあり、乱視矯正
軸は、手段２５によつて像方向の予め選択された
設定によつて決定される。さらに又、指標マスク
技術による遠視矯正は、(a)外側の直径が光学的矯
正の領域の直径の外側で環全体にわたつて変動し
（前方表面の治療されない半径に沿つた外側領域
の外へ滑らかな輪郭を与えるために）、(b)内側の
直径が光学的矯正の領域全体にわたつて変動す
る、連続する環マスク開口を使用することによつ
て達成される。
第１図中の４０で言及された、ビーム監視につ
いては、第８図とともに詳細に述べるが、ビーム
スプリツタ４６は、その通常の引つ込んだ位置
（実線）とその選択された伸張可能な位置４６′の
間を運動するため枢軸に据え付けられていること
がわかる。鏡４２は、また、その反射位置（示さ
れた）から固定ストツプ６９に対して引つ込んだ
位置へ制限された枢軸運動するため据え付けられ
ており、（ビームスプリツタ４６及び鏡４２に結
合されたクランクアーム間の）接続リンク７０
は、単一の駆動手段７１の遠隔制御励磁で、述べ
られた変位を調和的に働かせる。
スプリツタ４６の引込んだ位置において、均質
化されたビーム１０′は、ビームプロフイールや
ビーム１４送出のために選択された他の特徴づけ
のための手段２３，２４へ直接伝送され、特徴づ
けられたビームのサンプル７２は監視手段４０へ
４２で反射され、ビームスプリツタ４６の伸張し
た位置４６′において均質化されたビーム１０′の
サンプル７３が監視手段７２へ導かれ、特徴づけ
られたビームサンプル７２は鏡４２の開口部４
２′を通過し、消散トラツプ７４へ行く。従つて、
述べられた配置に対して、監視手段４０は、通
常、１４で射出又は射出可能な特徴づけられたビ
ームのサンプルを連続的に観察し、均質化された
ビーム１０′のサンプリングは、観察のためただ
選択的に利用される。
好ましい実施例において、監視手段４０は、レ
ーザによつて放出された紫外放射に感応するビデ
オ−カメラ手段を有し、実例として、これは、
RCA社製のウルトリコン（Ultricon）、紫外感応
光電陰極が備えられた、モデル（Model）TC−
2000であり、装置４０は、サンプルされたビーム
強さがウルトリコンの感応範囲に適応するために
必要とされるようなビーム減衰フイルタ手段を含
むことが分かる。７５でのデイジタル化の後、ウ
ルトリコンのビデオ信号の１フレームは、フレー
ムグラバ７６によつて格納され、デイジタル化さ
れた信号のみがバス４４によつてコンピユータ３
０へ運ばれる。コンピユータでの処理は、１つ又
はそれ以上の規準が満足されたか否かを決定する
だけでなく、処理されたデータの１つ又はそれ以
上の表示を可能にすることである。プリンタ７７
は、選択されたコンピユータ処理されたビーム強
度データを印字するために接続され、そして手段
７８は、７９で１つ又はそれ以上の表示型のため
のデータを処理し、例えば、７９での表示は、観
察されたビームサンプルの捕えられたフレーム
の、強度プロフイールの等角投射表示で、そのプ
ロフイールは、Ｘ軸ライン掃引に対して、組み合
わさつたＸ指示及びＹ指示オフセツトの連続する
増加で、１つのライン引から次のライン掃引へ行
なわれる。その代わりに、図の表示７９の同心円
によつて示唆されるように、強さ走査された変動
は表示を色変調し、ビーム特徴づけに対して遠視
矯正をもたらし、特定の異つた色のもつと相接し
た隣接の同心円は、ビームの最大半径で十分に強
い最大強度の必要な又は規定された状態を示し、
強度縮小のちようどよい連続は、監視されたビー
ムの中心で最小（すなわち、予め定められた除去
閾値最小値に対応）である。特定の色変調の与え
られた半径に対する標準規準からの逸脱は、７９
での表示を見ることによつて視覚的に監視され、
又は、３０での適当な処理によつて７７で逸脱デ
ータを印字することで評価され、そして、そのよ
うな逸脱が予め定められた許容閾値内である間
は、シヤツタ駆動信号は安全信号発生器８０によ
つてシヤツタ制御線３７へ供給される。
４０での表現ビデオ−カメラ手段は限定され
ず、他の知られた技術が代わりに従つて上記表現
の意味内で使用されても良いことが分かる。例え
ば、ビデオ−カメラ手段は、入射紫外放射に応答
し、紫外像を可視像に変換するルミネツセント板
と、可視像で焦点を合わされた可視光に応答する
ビデオカメラとを有しても良い。
第８図は、又、ビデオ−カメラ手段の出力の使
用を示し、強度変調された、又はTV表示装置８
１へ現在見えるビーム部分を発生し、例えば、異
つた観察時刻でのサンプルされたビームを格納す
るためのVCR８２が用意されている。点線接続
は、任意の与えられたフレームに対するVCR記
録されたデータを８３で表示するのを可能性を示
唆していることが分かり、そして、ライングラバ
８４の中間動作を通して、８５での独立のＸライ
ン選択及び８６での独立のＹライン選択が用意さ
れ、８３での表示は、観察されたビームを横切る
Ｘライン強度プロフイールか、Ｙライン強度プロ
フイールのどちらかである。そして、ビーム強度
プロフイールが観察されるべき直径を回転するこ
とが必要な場合には、Ｘライン調節装置８５のそ
の中央位置（Ｙ＝０）への単一の設定が、ただビ
ームの局所軸の回りのビーム回転子２５の制御さ
れた角度変位によつて、有用である。そのような
回転は、円柱状に特徴づけられた（乱視矯正）強
度プロフイールが観察されるべきとき、特別に有
用であることが分かり、この状態において、手段
２５は、強さの中央Ｘライン表示８３がそのＸ範
囲において平たくなるまで、回転され、するとＸ
位置の異つた値で表示するためのＹライン選択
は、“円柱状の”強度分布が８６で選択されたＹ
ラインのすべてのＸ値に対し、Ｙ＝０の点の回り
で十分対称であるかどうかを、早く目で観察する
ことができる。
第９図及び第１０図は、他のビーム折り曲げ均
質化技術の実例であつて、一般にはフイルタ装置
５５（第６図）と置換えられ、スクレーパー２０
の出力に対して第３ｃ図に描かれたＩ／２遮断よ
り小さいレーザビーム１０のＹ軸制限を必要とす
る。従つて、第９図及び第１０図を論じるため
に、第９図の折り曲げ装置に入る垂直に拡張した
レーザビーム１０″の全Ｈ寸法は、第５ａ図及び
第５ｃ図とともに述べられ示されたW″範囲より
実質上大きいことが分かり、これは、第９図の装
置がレーザ１１のビーム１０出力を特徴づける擬
似正規Ｙ軸分布のもつと大きな広さを受けるよう
設計されているのが理由の１つである。
もつと詳細には、第９図の折り曲げ装置は、中
央の三角形光学プリズム９２と２つの小さい外側
三角形プリズム９３−９４間の第１及び第２のビ
ームスプリツトインタフエース９０−９１と、そ
れぞれビーム１０の折り曲げられた成分を与え
る、間隔を置いた反射鏡の入口アセンブリ９５−
９６と外側の一対の反射鏡９７−９７′及び９８
−９８′を有する。反射鏡９５−９６は、それぞ
れ、拡張した高さ寸法Ｈの外側の1/3部分を選択
し、これら部分を鏡９７−９８によつて更に反射
して相対する方向へ送出し、残り中央の1/3部分
の長さ径路と平行であるが横にずれている。入力
ビーム１０の中央の1/3部分を妨害するビームス
プリツタ９０の作用部分の長さ位置で、鏡９７′
は、分割された上側1/3部分を中央の1/3部分と累
積によつて加法的関係に偏向させるよう動作し、
同様に、ビーム１０の累積によつて加えられた中
央及び上側の1/3部分を妨害するビームスプリツ
タ９１の作用部分の長さ位置で、鏡９８′は、分
割された下側1/3部分を中央の1/3及びすでに加え
られた上側の1/3部分と累積によつて加法的関係
に偏向させるよう動作する。
第１０図は、第９図とともに述べられた機能結
果を図で描いたもので、レーザビーム１０の利用
された高さ(H)は、ビーム１０の擬似正規強度プロ
フイールＰのほとんどを包含するように（第３ｃ
図とともに述べられたものより）実質上大きく、
プロフイールＰは太い点線で示されている。この
プロフイールＰの上側1/3は、中央の1/3と９０で
累積的に加算するため、鏡９５−９７−９７′に
よつて抜き取られ伝送され、このように置き換え
られた上側1/3は細い点線P′によつて示されてい
る。同様に、このプロフイールＰの下側1/3は、
すでに結合された上側及び中央の1/3と９１で累
積的に加算するため、鏡９６−９８−９８′によ
つて抜き取られ伝送される。正味の結果としての
ビーム出力は、中央の1/3のＨ／３寸法を持ち、
実線プロフイールPRによつて実質上示されるよ
うな、累積的に加算されたＹ軸強度分布を持つ。
この実質上平たいプロフイールの出力ビームが供
給されるアナモルフイツクレンズ又はプリズム処
理は、（要素５０−５１とともに述べられたよう
に）このＨ／３寸法を初めに通り抜けられたレー
ザビームの利用できるW′寸法と一致するよう拡
張するために使用されることが分かる。
述べられた発明は、すべての述べた目的をかな
え、外科医に角膜彫刻処置を高品質で安全な精密
な道具を提供することが分かる。例えば、アナモ
ルフイツクコンポーネント５０−５１及び空間フ
イルタコンポーネントを含み、光学システムコン
ポーネントは、メル・グリオ社（Melles Griot）
のような種々の部分製造者から手に入り、これら
は、関連するレーザビーム波長に対して適切なよ
うに、真空紫外程度で溶けるシリカで、好ましく
はコートされる。
コンピユータ３０で動作される手段７７−７８
−７９は最適安全及び監視保証に対して確かに好
ましいけれども、調節できる手段８５−８６の選
択的な操作と共に、さらに述べられた監視手段８
１−８２−８３−８４は比較的簡単でわかりやす
い彫刻手順として役立つ十分に確実な監視機能を
提供するだけであることが分かる。
簡単化のため、述べられた手術手順は、与えら
れた眼の光学矯正が角膜の地形に帰因する光学誤
差を除去又は削減のみに関連していることを仮定
していることが分かり、従つて、与えられた眼の
内部の水晶体によつて寄与されるような他の光学
誤差の論議を避けている。従つて、１７で探知さ
れた角膜地形データは、眼全部で行なわれる前の
試験からのデータ関係がとられていることが分か
る。そのような試験から、必要な矯正範囲が確認
され、角膜彫刻手順が開始点として測定された地
形データを開始し、角膜地形の彫刻された変形を
通して、眼の性能の望まれる全部の矯正をかなり
に達成するように、良く取り扱われるような球状
及び／又は円柱状の融除手順のそのように規定さ
れた組合わせに従わなければならない。
本発明を好ましい実施例及び技術によつて説明
したが、変形が本発明の範囲を逸脱しないでなさ
れることが分かる。例えば、もし第２図のフイル
タ５５が省略されるなら、第５ｃ図の擬似正規分
布が乱視の削減のための円柱状の平たくする結果
に役立つことができるものを擬似しているのが分
かり、第２図の装置でこの結果を達成するため
に、(a)タレツト５６の指標開口部の１つ（例え
ば、Ｆ）での特徴づけフイルタを省略し、それに
よつてビーム１０′を直接コンデンサ２４及びビ
ーム回転子２５へ中継し、そして(b)後者を、擬似
正規分布が矯正されるべき乱視へ適切な直径の配
置を横切る角度位置へ調節する、ことのみが必要
である。
他の例として、再びもし第２図のフイルタ５５
が省略されたら、近視矯正を必要とする場合の制
限された範囲のために、第５ｃ図の擬似正規分布
は必要な球状の平たくする結果に役立つことがで
きるものを近似しているのが分かり、第２図の装
置でこの結果を達成するために、(a)タレツト５６
の指標開口部の１つでの特徴づけフイルタを省略
し、それによつてビーム１０′を直接的にコンデ
ンサ２４及びビーム回転子２５へ中継し、そして
(b)後者を与えられた治療中に与えられたいくらか
の半回転連続的に回転する、ことのみが必要であ
る。この近視矯正状態において、流れ密度分布の
Ｈ分布の制御された拡張のために、第３ｃ図の際
立つた曲率から第４ｃ図の少し際立つた曲率への
ように、近視矯正の制限された範囲を拡張できる
ことが分かり、少し際立つた曲率（第４ｃ図）で
の与えられた治療中のビーム回転は、もつと際立
つた曲率（第３ｃ図）でのビーム回転より、より
小さいジオプトリー変化をもたらす。そして、特
定の曲率（例えば、第３ｃ図と第４ｃ図のそれら
の間又はそれ以外）の選択変動は、アナモルフイ
ツク手段５０−５１の、レーザビームと横切つた
横の回りの、かつこれらプリズムの長手方向の軸
と平行に、選択した適切な回転によつて得られる
ことが分かる。
更に他の例として、近視及び乱視の両矯正が成
されなければならない場合において、上述の擬似
正規分布は、各回転に対する包囲の関数としての
像回転速度を適当にプログラミングすることによ
つて、与えられた治療におけるこれらの両方の種
類の矯正をなしとげるために使うことができ、そ
のようなウログラミングの性質は、作り出してい
る間、最高点の必要とする乱視矯正に沿つて最も
大きく完成された露出を発生するようにされるこ
とが分かり、同じ治療に対して、全方位方向に対
する正規分布による十分に完成された露出で近視
矯正の必要な成分を達成する。換言すれば、正規
に特徴づけられたビームの回転の変化速度は、結
合された乱視と近視矯正を達成するために、乱視
軸と垂直な軸に沿つた短い時間に比較して、乱視
軸に沿つて長い時間かけるべきである。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、レーザ密度分布の均一を改善した後に特別の
異つた曲矯正のための分布を特徴づけることによ
つて、角膜のレーザ彫刻された曲率矯正の特性を
改善することができる。又、予定された手術目的
のため容易できるかどうかを決定するために流れ
分布を監視することによつて、角膜手術のために
送出される特徴づけられたレーザ放射の特性を改
善することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る装置の一般化された光学
的、機械的、及び電気的コンポーネントの機能上
の関係を示す簡易化したブロツク図、第２図は第
１図の光学的コンポーネントのいくらかの拡大概
略ブロツク図、第２ａ図は第２図のあるコンポー
ネントの代わりのものを示す断片的なブロツク
図、第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図はそれぞれ第
１図の装置における第１の状態に対するビーム断
面領域、及び水平及び垂直ビーム強度プロフイー
ルを示す図、第４ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図及び
第５ａ図、第５ｂ図、第５ｃ図は第２及び第３の
状態に対する第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図に対
応する図、第６図は光学フイルタの特性のグラ
フ、第７ａ図、第７ｂ図、第７ｃ図は第３図、第
４図、第５図のグループに対応する第４の状態を
示す図、第８図は本発明のビーム監視の要部を詳
細に概略的に示す断片的なブロツク図、第９図は
第２図のあるビーム均質化要素の代りのコンポー
ネント部品の光学的ブロツク図、第１０図は第９
図のコンポーネント部品の機能動作を示すグラフ
である。 １０……ビーム出力、１１……紫外レーザ、１
２……鏡、１３……患者の眼、１４……衝突レー
ザ放射の軸、１５，１６……鏡、１７……表面診
断手段、１８……密閉された包囲、１９……バル
ブ、２０……スクレーパー、２１……トラツプ、
２２……ビーム均質化及び整形手段、２３……ビ
ーム輪郭を描く手段、２４……ビームコンデン
サ、２５……ビーム回転子、３０……コンピユー
タ、３１……接続、３２，３３，３４，３５，３
６，３７……制御接続、３８……安全シヤツタ
ー、４０……ビーム監視装置、４１……ビームス
プリツタ、４２，４３……折り曲げ鏡、４４……
フイードバツクバス、４５……コンピユータ制御
接続、４６……ビームサプリングスプリツタ、４
７……スプリツトサンプル行路、５０，５１……
アナモルフイツク要素、５２……空間フイルタ、
５３……スクレーパー、５４……トラツプ、５５
……光学フイルタ、５６……タレツト（円板）、
５７……固定軸、５８……駆動手段、５９……位
置手段、６０……エツジ駆動装置、６１……角度
位置手段、６２……ブレード、６３……引張りば
ね、６４……駆動ソレノイド、６６……円板、６
７……コンピユータ調和的駆動手段、６８……位
置手段、６９……固定ストツプ、７０……接続リ
ンク、７１……駆動手段、７２……特徴づけられ
たビームサンプル、７３……均質化されたビーム
サンプル、７４……消散トラツプ、７５……デイ
ジタイザー、７６……フレームグラバ、７７……
プリンタ、７８……監視表示のための信号処理手
段、７９……表示、８０……安全信号発生器、８
１……TV表示装置、８２……VCR、８３……表
示、８４……ライングラバ、８５……Ｘライン選
択手段、８６……Ｙライン選択手段、９０，９１
……ビームスプリツトインタフエース、９２，９
３，９４……三角形プリズム、９５，９６，９
７，９７′，９８，９８′……反射鏡。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 眼の角膜の前方の表面の融除彫刻を行なうた
    めの装置であつて、強度分布が長い寸法方向で一
    般に一様で、短い寸法方向の中心の回りに一般的
    に正規分布の矩形断面のビームの紫外放射のパル
    ス放出のためのエキシマ・レーザと、眼へのビー
    ム伝送の行路内で、眼の検査軸上にビームを集中
    し、上記一般的な正規分布が円の直径の回りに対
    称で、円の直径が融除されるべき角膜の領域のそ
    れに一致するように、ビームを円に形づくるため
    の手段を含む光学要素とを有し、上記光学要素は
    ビーム回転手段を含み、それによつて正規分布の
    配置が眼に関して回転される彫刻装置。 ２ 上記ビーム回転手段が選択的に回転調節のた
    め及び正規分布の配置をセツトするための設備を
    含み、それによつて角膜曲率の乱視矯正変化が眼
    への与えられたレーザ・ビーム露光のためにもた
    らされる特許請求の範囲第１項に記載の彫刻装
    置。 ３ 上記ビーム回転手段が眼への与えられたレー
    ザ・ビーム露光中に連続的に駆動される回転のた
    めの設備を含み、それによつて、眼で少なくとも
    180゜のビーム回転のため及び眼への与えられたレ
    ーザ・ビーム露光の方向のため、角膜曲率の近視
    縮小変化がもたらされる特許請求の範囲第１項に
    記載の彫刻装置。 ４ 上記ビーム回転手段は眼に対する与えられた
    レーザ露光中にビーム回転のための設備を含み、
    回転速度は正規分布の角度方向の関数で、乱視軸
    と垂直な方向で費やされる少ない時間に比較し
    て、矯正されるべき乱視の同一方向で多くの時間
    が費やされる特許請求の範囲第１項に記載の彫刻
    装置。 ５ 前方の表面から基質を透過して角膜組織の容
    積融除によつて光学的に欠陥のある眼を紫外レー
    ザを使つて矯正する装置において、レーザ・ビー
    ムの放出が、光学行路上で、眼の軸に合わせられ
    た固定角膜衝突軸の端にあり、ビーム特徴づけ手
    段は、強度分布を、角膜へのレーザ放射露光の予
    め定められた円内で、予め定められた露光時間中
    に、除去の累積深さを分配することによつて、新
    しく改善された角膜曲率を達成するように特徴づ
    け、レーザはエキシマ・レーザであつて、流れ密
    度の比較的一様な断面分布をもたらすためのビー
    ム均質化手段が、上記行路上で、レーザから下流
    で、強度分布の特徴づけに関して上流にあり、上
    記ビーム均質化手段は、ビーム・マージンを(a)一
    方の寸法が細長く、該一方の寸法に沿つて実質上
    一様な強さプロフイールを持ち、(b)他方の寸法が
    比較的狭く、該他方の寸法に沿つて寸法強度プロ
    フイール変化が実質上２：１の範囲内にある、矩
    形の断面に制限するスクレーパ手段と、上記比較
    的狭い寸法を実質上上記一方の寸法の広さまで拡
    張するように配置された屈折アナモルフイツク・
    ビーム拡張手段とを有する彫刻装置。 ６ 前方の表面から基質を透過して角膜組織の容
    積融除によつて光学的に欠陥のある眼を紫外レー
    ザを使つて矯正する装置において、レーザ・ビー
    ムの放出が、光学行路上で、眼の軸に合わせられ
    た固定角膜衝突軸の端にあり、ビーム特徴づけ手
    段は、強度分布を、角膜へのレーザ放射露光の予
    め定められた円内で、予め定められた露光時間中
    に、除去の累積深さを分配することによつて、新
    しく改善された角膜曲率を達成するように特徴づ
    け、レーザは、強度分布が長手の第１の寸法に沿
    つて一般に一様で、上記第１の寸法を横断する第
    ２の寸法に沿つて正規分布によつて特徴づけられ
    た、一般に矩形の断面の出力ビームを発生するエ
    キシマ・レーザであつて、ビーム処理手段は、上
    記行路上に１つまたはそれ以上の光学要素を含
    み、該１つまたはそれ以上の光学要素は、(a)実質
    上ビーム断面の上記第２の寸法に沿つてのみ動作
    可能で、(b)上記第２の寸法を上記第１の寸法と実
    質上等しく拡張する彫刻装置。 ７ 上記１つまたはそれ以上の光学要素は、上記
    第２の寸法を上記第１の寸法に実質上等しく拡張
    するように配置された屈折アナモルフイツク・ビ
    ーム拡張手段を含む特許請求の範囲第６項に記載
    の彫刻装置。 ８ 上記ビーム処理手段は、ビームをビーム拡張
    に続いて円形の断面に制限するスクレーパ手段を
    含む特許請求の範囲第６項に記載の彫刻装置。 ９ 拡張されたビームの高さ及び幅寸法は、眼へ
    送出されるビーム断面寸法より実質上大きく、強
    度分布を上記大きい寸法のスケールに特徴づける
    手段と、この特徴づけられたビームを上記予め定
    められた円に縮小する働きをするビーム・コンデ
    ンサ手段を有する特許請求の範囲第６項に記載の
    彫刻装置。 １０ 上記ビーム・コンデンサ手段がズーム装置
    である特許請求の範囲第９項に記載の彫刻装置。 １１ 多数ステーシヨンタレツトは、ビーム拡張
    に続いて上記行路に個別に選択的に指示可能な連
    続するステーシヨンの各々で複数の異つた流れ分
    布フイルタを据え付け、上記タレツトから下流に
    ビーム・コンデンサを有する特許請求の範囲第６
    項に記載の彫刻装置。 １２ 指示可能なタレツトが予め定められた角度
    の間隔で連続する複数の開口部によつて特徴づけ
    られ、上記開口部は、各開口部が上記行路上の中
    央に置かれた位置に指示されたとき、上記行路の
    回りでビーム・スクラツピング半径を次第に変化
    することによつて特徴づけられている特許請求の
    範囲第６項に記載の彫刻装置。 １３ 上記ビーム処理手段は、レーザからビーム
    出口に隣接のビーム入力ポートと眼へビームを放
    出するよう特徴づけられた位置に隣接のビーム出
    口ポートを持つ包囲内に入つている特許請求の範
    囲第６項に記載の彫刻装置。 １４ 上記包囲が環境密閉包囲である特許請求の
    範囲第１３項に記載の彫刻装置。 １５ 上記包囲は、レーザ放射に不活性のガスの
    環境に満ちている特許請求の範囲第１３項に記載
    の彫刻装置。 １６ 上記ガスがかわいた窒素である特許請求の
    範囲第１５項に記載の彫刻装置。 １７ 上記第２の寸法に沿つた強さプロフイール
    変化が２：１またはそれ以下である特許請求の範
    囲第６項に記載の彫刻装置。 １８ コンピユータ手段は、強度分布の特徴づけ
    の前に、ビームを横切る一様に分布されたレー
    ザ・ビーム強度分布の予め定められたレベルをも
    たらすデイジタル的に格納された許容データを含
    み、上記コンピユータ手段に結合されたビーム監
    視手段は、強度分布の特徴づけの前に、上記行路
    内に置かれたビーム−サンプリング・スプリツタ
    を含み、上記ビーム監視手段は、電気的にサンプ
    リング・ビームを横切る強度分布に応答して、そ
    のような分布を示すデイジタル出力を発生し、上
    記コンピユータ手段は、デイジタル的に格納され
    た許容データに関連するビーム−サンプルされた
    分布を示す特許請求の範囲第６項に記載の彫刻装
    置。 １９ 上記行路上の上記スプリツタから下流のシ
    ヤツタ手段は、通常、眼へのレーザ放射の放出を
    排除するために閉じており、上記シヤツタ手段
    は、上記コンピユータ手段から作動接続され、監
    視された分布データがデイジタル的に格納された
    許容データに一致する場合にのみ開状態にされる
    特許請求の範囲第１８項に記載の彫刻装置。
JP62303423A 1986-12-05 1987-12-02 角膜の曲率を矯正するための彫刻装置 Granted JPS63150069A (ja)

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