JP2002522191A - 表面切除用パルスレーザービームを走査する方法 - Google Patents
表面切除用パルスレーザービームを走査する方法Info
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Landscapes
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- Laser Surgery Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
速くて円滑な走査が、レーザーパルスと走査器ミラー位置との間の同期に依存することなく、均一な切除表面を達成するために記載されている。走査は一連の閉ループを取り、各ループ上の走査速度はループの周囲長に従い微調整される。各ループに沿って均一で密に詰めたパルス配列は、走査の連続パルスが十分に隔たれたまま、ループに沿う複数回の連続走査によって達成され得る。走査パターンは、層数が増えても、エネルギー分布が層毎に均一で、切除面の平滑度が実質的に変化しないままであるように設計される。
Description
【0001】 本出願は、1998年8月12日出願の米国特許仮出願第60/096,28
2号の特典を主張する。
2号の特典を主張する。
【0002】
本発明は、表面切除用パルスレーザービームを走査することに関する。詳細に
は、本発明は、高い繰り返しレートであって小スポットサイズのパルスレーザー
ビームを走査して、平滑で均一な切除を達成することに関する。
は、本発明は、高い繰り返しレートであって小スポットサイズのパルスレーザー
ビームを走査して、平滑で均一な切除を達成することに関する。
【0003】
高い繰り返しレートであって小スポットサイズのパルスレーザービームにより
平滑で均一な表面切除を達成するには、速くて滑らかな走査および適切な走査パ
ターンが極めて重要である。強いUVレーザーパルスが、例えば、角膜表面に衝
突すると、分解された組織の噴流が表面から放出される。この放出された物質は
、次のパルスのエネルギー配列に影響を及ぼすことがある。その上、パルスレー
ザービームが十分に速く走査されない場合には、切除プロセスで生成された応力
と熱が蓄積されることがある。各パルスは、普通は数分の1ミクロンの深さを有
する切除ピットを創成する。均一な切除プロフィール(ablation profile)は、
これらのピットが適切な配列パターンに編成された場合に限り期待できる。
平滑で均一な表面切除を達成するには、速くて滑らかな走査および適切な走査パ
ターンが極めて重要である。強いUVレーザーパルスが、例えば、角膜表面に衝
突すると、分解された組織の噴流が表面から放出される。この放出された物質は
、次のパルスのエネルギー配列に影響を及ぼすことがある。その上、パルスレー
ザービームが十分に速く走査されない場合には、切除プロセスで生成された応力
と熱が蓄積されることがある。各パルスは、普通は数分の1ミクロンの深さを有
する切除ピットを創成する。均一な切除プロフィール(ablation profile)は、
これらのピットが適切な配列パターンに編成された場合に限り期待できる。
【0004】 レーザービームの走査に関連して、およそ500件の米国特許がある。本発明
は、特には、表面切除用パルスレーザービームを走査することに関する。詳細に
は、本発明は、滑らかで均一な表面切除のために高い繰り返しレート(約1キロ
ヘルツ)と小スポットサイズ(数分の1ミリメートル)を伴うパルスレーザービ
ームを走査することに関する。本発明の直接の用途は、視力障害を矯正するため
に、角膜へ施すレーザー屈折矯正手術 (photo-refractive surgery) のためのパ
ルスレーザービームを走査することである。
は、特には、表面切除用パルスレーザービームを走査することに関する。詳細に
は、本発明は、滑らかで均一な表面切除のために高い繰り返しレート(約1キロ
ヘルツ)と小スポットサイズ(数分の1ミリメートル)を伴うパルスレーザービ
ームを走査することに関する。本発明の直接の用途は、視力障害を矯正するため
に、角膜へ施すレーザー屈折矯正手術 (photo-refractive surgery) のためのパ
ルスレーザービームを走査することである。
【0005】 レーザー屈折矯正手術のためにいくつかの走査方法が提案されてきた。米国特
許第4665913号および第4718418号で、L’Esperance Jr. は、正
方形断面にわたり均一なパワーを持つレーザーパルスを走査する方法を提示した
。この走査器はパルスに同期されて、パルスの正確な配列を達成する。Lin は、
米国特許第5520679号で、ビームのスポットサイズを精密に制御し、そし
て単一層にパルスを周到に重ねることによって平滑な切除を達成する方法を実証
してみせた。100HzのパルスUVレーザービームがリニア走査され、望まし
い結果が示された。Simon と Wuang は米国特許第5599340号で、プログ
ラムされたパターン上にランダムプロセスでレーザーパルスを配列させる方法を
開示した。低い繰り返しレートのパルスレーザーに関しては、このプログラムさ
れたランダムプロセスは、連続走査の結果と同様の結果を出すことができる。
許第4665913号および第4718418号で、L’Esperance Jr. は、正
方形断面にわたり均一なパワーを持つレーザーパルスを走査する方法を提示した
。この走査器はパルスに同期されて、パルスの正確な配列を達成する。Lin は、
米国特許第5520679号で、ビームのスポットサイズを精密に制御し、そし
て単一層にパルスを周到に重ねることによって平滑な切除を達成する方法を実証
してみせた。100HzのパルスUVレーザービームがリニア走査され、望まし
い結果が示された。Simon と Wuang は米国特許第5599340号で、プログ
ラムされたパターン上にランダムプロセスでレーザーパルスを配列させる方法を
開示した。低い繰り返しレートのパルスレーザーに関しては、このプログラムさ
れたランダムプロセスは、連続走査の結果と同様の結果を出すことができる。
【0006】 しかし、パルス繰り返しレートがキロヘルツレベルまで高められる場合、上記
走査方法は実際的でなくなる。キロヘルツの繰り返しレートでは、パルス間の時
間間隔は1ミリ秒に過ぎない。これは、今日の走査器にとっては速すぎて、走査
器ミラー位置をレーザーパルスと精確に同期させることができない。パルスの均
一配列は、直線走査では、ビームが転向する際に走査の速度が鈍るという理由で
不可能になる。先のパルスからの噴流が次のパルスのエネルギー配列に悪影響を
及ぼすので、パルス間での密な重ねは望ましくない。そのうえ、パルスエネルギ
ーが時間とともに変化する場合、ターゲット上の精確なスポットサイズは、これ
を画成して維持することが実際上不可能である。
走査方法は実際的でなくなる。キロヘルツの繰り返しレートでは、パルス間の時
間間隔は1ミリ秒に過ぎない。これは、今日の走査器にとっては速すぎて、走査
器ミラー位置をレーザーパルスと精確に同期させることができない。パルスの均
一配列は、直線走査では、ビームが転向する際に走査の速度が鈍るという理由で
不可能になる。先のパルスからの噴流が次のパルスのエネルギー配列に悪影響を
及ぼすので、パルス間での密な重ねは望ましくない。そのうえ、パルスエネルギ
ーが時間とともに変化する場合、ターゲット上の精確なスポットサイズは、これ
を画成して維持することが実際上不可能である。
【0007】
本発明は、走査の一回毎の通過における連続パルスが十分に隔てられ、かつ均
一に配列されるよう、速くて、しかも滑らかな走査を意図するものである。走査
は、レーザーパルスと走査ミラー位置との間のいずれの同期にも依存しない。そ
の代わりに、走査は一連の閉ループを取り、各ループ上の走査速度はループの周
囲長に従い微調整される。ループに沿う均一で密なパルス配列は、ループに沿う
複数回の連続走査によって達成される。走査パターンは、層数が増加しても、エ
ネルギー分布がいずれの層でも均一であるように、そして切除面の平滑度が容認
レベルに留まるように設計される。
一に配列されるよう、速くて、しかも滑らかな走査を意図するものである。走査
は、レーザーパルスと走査ミラー位置との間のいずれの同期にも依存しない。そ
の代わりに、走査は一連の閉ループを取り、各ループ上の走査速度はループの周
囲長に従い微調整される。ループに沿う均一で密なパルス配列は、ループに沿う
複数回の連続走査によって達成される。走査パターンは、層数が増加しても、エ
ネルギー分布がいずれの層でも均一であるように、そして切除面の平滑度が容認
レベルに留まるように設計される。
【0008】 好ましい実施の形態では、走査は各層において同心リングのパターンをとる。
レーザービームは、一つのリングから別のリングへ螺旋状に走査される。走査は
略一定速度であり、それは、パルス繰り返しレートと、連続パルス間の所定の配
列間隔とに従って設定される。走査速度は、次に、パルス配列が各リング毎に精
確に、均一に充たされることができるように、リングの周囲長に従い各個々のリ
ング毎に微調整される。各リング上のパルス配列は、そのリングに沿う一回以上
の連続走査で遂行できる。この走査はパルスを一つのリングに沿って一時に配置
してから、リングからリングへ、そして層から層へ滑らかに飛ぶ。
レーザービームは、一つのリングから別のリングへ螺旋状に走査される。走査は
略一定速度であり、それは、パルス繰り返しレートと、連続パルス間の所定の配
列間隔とに従って設定される。走査速度は、次に、パルス配列が各リング毎に精
確に、均一に充たされることができるように、リングの周囲長に従い各個々のリ
ング毎に微調整される。各リング上のパルス配列は、そのリングに沿う一回以上
の連続走査で遂行できる。この走査はパルスを一つのリングに沿って一時に配置
してから、リングからリングへ、そして層から層へ滑らかに飛ぶ。
【0009】 走査は、螺旋状に内向きと外向きとの交互に複数の層を生成する。リング直径
は、各層で均一に増やされるか、または減らされ、層から層へ僅かに変化する。
このようにして、層上には調節可能な平均化が得られ、層数が増加してもエネル
ギー配列の粗さが重畳することはない。UVレーザー屈折矯正手術の場合、各層
の切除深さは、普通には数分の1ミクロンであり、表面は、多層切除後も概して
平滑なままであることが期待される。
は、各層で均一に増やされるか、または減らされ、層から層へ僅かに変化する。
このようにして、層上には調節可能な平均化が得られ、層数が増加してもエネル
ギー配列の粗さが重畳することはない。UVレーザー屈折矯正手術の場合、各層
の切除深さは、普通には数分の1ミクロンであり、表面は、多層切除後も概して
平滑なままであることが期待される。
【0010】 したがって、本発明の目的は、高い繰り返しレートで小スポットサイズのパル
スレーザービームを走査して、滑らかな走査と均一な切除を達成するための新規
かつ改良された方法を提供することである。
スレーザービームを走査して、滑らかな走査と均一な切除を達成するための新規
かつ改良された方法を提供することである。
【0011】 本発明の他の目的は、高い繰り返しレートのパルスレーザービームのエネルギ
ー配列に及ぼす切除噴流の影響を排除するための新規かつ改良された方法を提供
することである。
ー配列に及ぼす切除噴流の影響を排除するための新規かつ改良された方法を提供
することである。
【0012】 本発明の更なる目的は、レーザーパルスと走査器ミラー位置との間の同期を用
いることなく、均一切除を達成するための新規かつ改良された方法を提供するこ
とである。
いることなく、均一切除を達成するための新規かつ改良された方法を提供するこ
とである。
【0013】 本発明の更なる他の目的は、高い繰り返しレートで小スポットサイズの深UV
レーザービームを用いてレーザー屈折矯正手術を行うための新規かつ改良された
方法を提供することである。
レーザービームを用いてレーザー屈折矯正手術を行うための新規かつ改良された
方法を提供することである。
【0014】 本発明のこれらの目的および他の目的と利点は、以下の図面、詳細な説明、お
よび先に記載の特許請求の範囲により、より明白になるであろう。
よび先に記載の特許請求の範囲により、より明白になるであろう。
【0015】
図1は、本発明の一つの実施の形態として、切除システム100を示す概略図
である。切除システム100は、レーザーソース10、ビーム成形光学系20、
走査器40、およびコンピュータ50で構成される。システム100は走査レー
ザービーム12を生成して、ターゲット30上に切除を施す。
である。切除システム100は、レーザーソース10、ビーム成形光学系20、
走査器40、およびコンピュータ50で構成される。システム100は走査レー
ザービーム12を生成して、ターゲット30上に切除を施す。
【0016】 レーザーソース10はパルスレーザービーム11を生成する。レーザービーム
11は、それぞれ所定の波長、パルスエネルギー、パルス持続時間およびパルス
繰り返しレートを持つ。波長は、紫外線から赤外線のスペクトル範囲内であり得
る。レーザー屈折矯正手術の場合、波長は220nmから180nmの範囲にわ
たる深UVスペクトル、または3ミクロン近傍の赤外線スペクトルであるのがよ
い。パルスエネルギーは10ujから1000ujである。パルス持続時間は0
.01nsから100nsの範囲である。繰り返しレートは、0.2kHzから
10kHzの範囲である。
11は、それぞれ所定の波長、パルスエネルギー、パルス持続時間およびパルス
繰り返しレートを持つ。波長は、紫外線から赤外線のスペクトル範囲内であり得
る。レーザー屈折矯正手術の場合、波長は220nmから180nmの範囲にわ
たる深UVスペクトル、または3ミクロン近傍の赤外線スペクトルであるのがよ
い。パルスエネルギーは10ujから1000ujである。パルス持続時間は0
.01nsから100nsの範囲である。繰り返しレートは、0.2kHzから
10kHzの範囲である。
【0017】 ビーム成形光学アセンブリ20は、ターゲット30上でのレーザービーム12
のスポットサイズを制御して、適切なエネルギー密度および所望の切除レートを
得る。スポットサイズはパルスエネルギーに依存するが、50〜1000ミクロ
ンの範囲にあるのがよい。
のスポットサイズを制御して、適切なエネルギー密度および所望の切除レートを
得る。スポットサイズはパルスエネルギーに依存するが、50〜1000ミクロ
ンの範囲にあるのがよい。
【0018】 2次元走査器40はパルスレーザービーム11を受取り、それをビーム12と
してターゲット30上へ投射する。走査器40は、入力信号51への1キロヘル
ツまでの早い応答性を有する。走査器40は一対のガルバノメータ(検流計)で
あり得る。
してターゲット30上へ投射する。走査器40は、入力信号51への1キロヘル
ツまでの早い応答性を有する。走査器40は一対のガルバノメータ(検流計)で
あり得る。
【0019】 走査器40と結合作動するコンピュータ50は、走査器40の走査を制御する
プログラム可能信号51を生成する。コンピュータ50は、レーザーソース10
とも結合作動し、レーザービーム11の繰り返しレートを読込むか、またはそれ
を制御する。コンピュータ50とレーザーソース10との間の通信は、ソース信
号13と制御信号52により遂行される。
プログラム可能信号51を生成する。コンピュータ50は、レーザーソース10
とも結合作動し、レーザービーム11の繰り返しレートを読込むか、またはそれ
を制御する。コンピュータ50とレーザーソース10との間の通信は、ソース信
号13と制御信号52により遂行される。
【0020】 パルスレーザービーム11の繰り返しレートが1キロヘルツまでである場合、
パルス間の時間間隔は1ミリ秒に過ぎない。この時間間隔は、今日の走査器にと
っては短すぎて、走査器ミラー位置をレーザーパルスに同期させることができな
い。レーザーパルスの均一配列を達成するには、連続していて、しかも滑らかな
走査が不可欠である。リニア走査は急停止と端部での転向を伴うので、もはや適
してはいない。好ましい実施の形態として、円形の螺旋状走査が以下の検討で提
示される。
パルス間の時間間隔は1ミリ秒に過ぎない。この時間間隔は、今日の走査器にと
っては短すぎて、走査器ミラー位置をレーザーパルスに同期させることができな
い。レーザーパルスの均一配列を達成するには、連続していて、しかも滑らかな
走査が不可欠である。リニア走査は急停止と端部での転向を伴うので、もはや適
してはいない。好ましい実施の形態として、円形の螺旋状走査が以下の検討で提
示される。
【0021】 図2は、同期が達成されないときに起こり得る従来技術の走査パターンを示し
ている。図2(A)では密に詰めた走査が用いられ、この走査はリングに沿って均
一なパルス配列を生成できるが、接合点で均一性を阻害することがある。図2(
A)に図解するように、最初のパルスのスポットは番号1で標識付けされ、最後
のパルスは番号35で標識付けされる。この種の走査は遅く、高い繰り返しレー
トでの表面切除にとっては好都合ではない。強いUVレーザーパルスが、例えば
、角膜表面に衝突すると、分解された組織の噴流が表面から放出される。この放
出物質は、次のパルスのエネルギー配列に悪影響を及ぼすことがある。切除面上
で連続パルスを隔てる速い走査は、均一で予測可能なエネルギー配列を達成する
ための重要な対策である。
ている。図2(A)では密に詰めた走査が用いられ、この走査はリングに沿って均
一なパルス配列を生成できるが、接合点で均一性を阻害することがある。図2(
A)に図解するように、最初のパルスのスポットは番号1で標識付けされ、最後
のパルスは番号35で標識付けされる。この種の走査は遅く、高い繰り返しレー
トでの表面切除にとっては好都合ではない。強いUVレーザーパルスが、例えば
、角膜表面に衝突すると、分解された組織の噴流が表面から放出される。この放
出物質は、次のパルスのエネルギー配列に悪影響を及ぼすことがある。切除面上
で連続パルスを隔てる速い走査は、均一で予測可能なエネルギー配列を達成する
ための重要な対策である。
【0022】 図2(B)は、連続パルス間に大きな隔たりをもち、リングに沿った2回通過走
査を示している。この走査では通常、図2(B)に示すように、均一配列のパルス
にはならない。1から18として標識付けされた第1走査のスポットには、19
から35として標識付けされた第2走査のスポットが部分的に重なる。多数回の
走査が結果としてランダム平均を与えるとはいえ、パルスはクラスタを形成する
可能性があり、粗い切除面を形成してしまうことがある。
査を示している。この走査では通常、図2(B)に示すように、均一配列のパルス
にはならない。1から18として標識付けされた第1走査のスポットには、19
から35として標識付けされた第2走査のスポットが部分的に重なる。多数回の
走査が結果としてランダム平均を与えるとはいえ、パルスはクラスタを形成する
可能性があり、粗い切除面を形成してしまうことがある。
【0023】 図3は、本発明による一つの実施の形態として、2回の連続走査によるリング
に沿ったレーザーパルスの均一配列を示す。ここで、走査速度は、リング周囲長
およびパルス繰り返しレートに従って微調整される。図3に示すように、連続パ
ルス間の隔たりはパルススポットサイズの約2倍であり、リング周囲長は2回の
連続走査で配列されるパルスで均一に、しかも精確に充たされる。接合点での均
一性阻害はない。
に沿ったレーザーパルスの均一配列を示す。ここで、走査速度は、リング周囲長
およびパルス繰り返しレートに従って微調整される。図3に示すように、連続パ
ルス間の隔たりはパルススポットサイズの約2倍であり、リング周囲長は2回の
連続走査で配列されるパルスで均一に、しかも精確に充たされる。接合点での均
一性阻害はない。
【0024】 図3と同様な結果を達成するためには、以下のことを実行するようにコンピュ
ータ50がプログラムされねばならない。第1に、ターゲット30上で走査され
るべきリングRの周囲長Pを計算する。第2に、ターゲット30上の連続パルス
間の予め決められたおおよその隔たりDでPを除算する。第3に、P/Dを概数
で表して(四捨五入して)整数nを得るが、この値は各単一走査でリング周囲長
に充たされ得るパルスの数に等しい。第4に、リングRに沿う連続パルス間の精
確な隔たりD'を次式で算出する。
ータ50がプログラムされねばならない。第1に、ターゲット30上で走査され
るべきリングRの周囲長Pを計算する。第2に、ターゲット30上の連続パルス
間の予め決められたおおよその隔たりDでPを除算する。第3に、P/Dを概数
で表して(四捨五入して)整数nを得るが、この値は各単一走査でリング周囲長
に充たされ得るパルスの数に等しい。第4に、リングRに沿う連続パルス間の精
確な隔たりD'を次式で算出する。
【0025】 D'=mP/(nm+1) (1)
【0026】 ここでmは、リングRを巡る走査の回数に等しい整数である。第5に、隔たり
D'と繰り返しレートKとを乗算することによって走査速度Vを決定する。すな
わち、次の通りである。
D'と繰り返しレートKとを乗算することによって走査速度Vを決定する。すな
わち、次の通りである。
【0027】 V=KD'=mPK/(nm+1) (2)
【0028】 次いで、コンピュータ50は駆動 (driven) 信号51を走査器40へ送って、
リングRに沿い速度Vでビーム12を走査できる。このような走査速度Vにより
隔たりD'が確保されるので、関係D'=mP/(nm+1)は満足される。この
方式で、多数のnm+1パルスが、m回の連続走査によってリングR上に均一か
つ精確に配列されることになる。
リングRに沿い速度Vでビーム12を走査できる。このような走査速度Vにより
隔たりD'が確保されるので、関係D'=mP/(nm+1)は満足される。この
方式で、多数のnm+1パルスが、m回の連続走査によってリングR上に均一か
つ精確に配列されることになる。
【0029】 図3の実施例については、m=2、n=17であり、パルスのスポットサイズ
は約D/2である。リング上には合計35のスポットがある。パルス配列は、1
回目の走査に対してスポット1から始まり、スポット2へ行き、スポット18で
終了する。走査が続いて2回目になると、スポット19がスポット1とスポット
2との間を充たし、以下同様となる。リングに沿うスポット1の厳密な位置は、
走査ミラー位置とパルスとの間の同期が欠如しているので調整できない。しかし
、パルス配列のパターンは、本発明の走査スキームによりプログラム可能である
とともに均一である。
は約D/2である。リング上には合計35のスポットがある。パルス配列は、1
回目の走査に対してスポット1から始まり、スポット2へ行き、スポット18で
終了する。走査が続いて2回目になると、スポット19がスポット1とスポット
2との間を充たし、以下同様となる。リングに沿うスポット1の厳密な位置は、
走査ミラー位置とパルスとの間の同期が欠如しているので調整できない。しかし
、パルス配列のパターンは、本発明の走査スキームによりプログラム可能である
とともに均一である。
【0030】 注目すべき重要な点は、走査速度Vだけが微調整され、走査器ミラー位置をレ
ーザーパルスに同期させる必要がないことである。また、連続パルス間の隔たり
D'がリングに沿い配列される実際のパルスよりm倍大きくできることも、注目
すべき重要な点である。
ーザーパルスに同期させる必要がないことである。また、連続パルス間の隔たり
D'がリングに沿い配列される実際のパルスよりm倍大きくできることも、注目
すべき重要な点である。
【0031】 実際に、D'はDから普通には微小量だけ異なるので、走査速度Vは、上記式
(2)を満足するようにリングからリングへほんの僅かだけ変化していく。例え
ば、おおよその隔たりD=1mm、一定のパルス繰り返しレートK=1kHzと
すると、おおよその走査速度は、ターゲット上で1m/秒である。更に、図3で
2R=5.5mmのリングを仮定すると、P=2πR=17.3mm、n=17
を得る。式(2)のm=2を用いて、D'=0.99mmおよびV=0.99m
/秒を得る。
(2)を満足するようにリングからリングへほんの僅かだけ変化していく。例え
ば、おおよその隔たりD=1mm、一定のパルス繰り返しレートK=1kHzと
すると、おおよその走査速度は、ターゲット上で1m/秒である。更に、図3で
2R=5.5mmのリングを仮定すると、P=2πR=17.3mm、n=17
を得る。式(2)のm=2を用いて、D'=0.99mmおよびV=0.99m
/秒を得る。
【0032】 式(2)に従うと、繰り返しレートKが微調整される場合、走査速度Vを一定
に保つことができる。同様な結果を得ることができる。しかし、ミリ秒単位の時
間間隔での繰り返しレートKの微調整よりも、走査速度Vの微調整は容易に成し
得るので、走査速度Vの微調整が好ましい。
に保つことができる。同様な結果を得ることができる。しかし、ミリ秒単位の時
間間隔での繰り返しレートKの微調整よりも、走査速度Vの微調整は容易に成し
得るので、走査速度Vの微調整が好ましい。
【0033】 図4は、同心リングの1層上でのレーザーパルスの均一配列を示しており、各
リングは2回の連続走査によって形成される。パルスレーザービームは、各リン
グに沿って2サイクル走査されてから、次のリングへ切替えられる。したがって
、走査は、内向きか外向きのいずれかの螺旋状に見える。
リングは2回の連続走査によって形成される。パルスレーザービームは、各リン
グに沿って2サイクル走査されてから、次のリングへ切替えられる。したがって
、走査は、内向きか外向きのいずれかの螺旋状に見える。
【0034】 図5は、同心リングの2つの重なった層上のレーザーパルスの均一配列を示し
ており、第2層上のリングは、第1層上のリングの上で、しかも第1層上のリン
グの間に配置されている。この配列を形成するために、図4の2つの層が走査さ
れ、一方は内向き螺旋状であり、他方は外向き螺旋状である。この編成において
、第2層の半径方向の谷と山とは、第1層の半径方向の山と谷とに一線上にそろ
えられている。したがって、この2層の切除の半径方向の平滑度は、1層の切除
の平滑度より向上する。
ており、第2層上のリングは、第1層上のリングの上で、しかも第1層上のリン
グの間に配置されている。この配列を形成するために、図4の2つの層が走査さ
れ、一方は内向き螺旋状であり、他方は外向き螺旋状である。この編成において
、第2層の半径方向の谷と山とは、第1層の半径方向の山と谷とに一線上にそろ
えられている。したがって、この2層の切除の半径方向の平滑度は、1層の切除
の平滑度より向上する。
【0035】 更に多くの層を相互に重ねるために、パルスレーザービームは、層毎に、内向
き螺旋状と外向き螺旋状とを交互に走査され得る。異なる層上のリングのサイズ
は、半径方向に沿う全層にわたって平均をとるように、調節され得る。したがっ
て、パルス配列は、各層上では均一であり、全層にわたる半径方向平均は調節可
能である。その結果、切除された表面の粗さは、層数が増えても、有意に蓄積さ
れることはないであろう。UVレーザー屈折矯正手術の場合、各層の切除深さは
、普通には数分の1ミクロンであり、表面は、多層切除後に、概して平滑のまま
であることが期待される。
き螺旋状と外向き螺旋状とを交互に走査され得る。異なる層上のリングのサイズ
は、半径方向に沿う全層にわたって平均をとるように、調節され得る。したがっ
て、パルス配列は、各層上では均一であり、全層にわたる半径方向平均は調節可
能である。その結果、切除された表面の粗さは、層数が増えても、有意に蓄積さ
れることはないであろう。UVレーザー屈折矯正手術の場合、各層の切除深さは
、普通には数分の1ミクロンであり、表面は、多層切除後に、概して平滑のまま
であることが期待される。
【0036】 全層にわたる良好な半径方向平均を達成するための一つのスキームは、図5に
示す2層毎にグループとして処理するとともに、グループからグループへリング
のサイズを変えることである。以下は一実施例である。
示す2層毎にグループとして処理するとともに、グループからグループへリング
のサイズを変えることである。以下は一実施例である。
【0037】 第1層上のリングの半径を、r1=r0+jδとする。ここで、r0は定数で
あり、δは2つの隣接するリング間の増分であり、jは整数である。そして、第
2層上のリングの半径は、r2=r1+δ/2で与えられる。したがって、漸進
層の半径の1セットは次のように選択され得る。
あり、δは2つの隣接するリング間の増分であり、jは整数である。そして、第
2層上のリングの半径は、r2=r1+δ/2で与えられる。したがって、漸進
層の半径の1セットは次のように選択され得る。
【0038】 r1=r0+jδ, r2=r1+δ/2; r3=r1+δ/4, r4=r2+δ/4; r5=r1+δ/8, r6=r2+δ/8; r7=r1+3δ/8, r8=r2+3δ/8; r9=r1+δ/16, r10=r2+δ/16; r11=r1+3δ/16, r12=r2+3δ/16; r13=r1+5δ/16, r14=r2+5δ/16; r15=r1+7δ/16, r16=r2+7δ/16; 以下同様、または上記サイクルの反復。
【0039】 この方法では、切除された表面の粗さは、どれほど多くの層が走査されようと
も有意に増大することはないであろう。
も有意に増大することはないであろう。
【0040】 レーザー屈折矯正手術用途において、切除された深さのプロフィールは一定の
曲線であるのがよい。この曲線は、異なる層に対して異なる走査面積と形状をも
たせることによって得られる。コンピュータ50は、この曲線を生成するように
プログラムされ得る。
曲線であるのがよい。この曲線は、異なる層に対して異なる走査面積と形状をも
たせることによって得られる。コンピュータ50は、この曲線を生成するように
プログラムされ得る。
【0041】 上記の図および説明は、本発明を例証することを意図するものである。種々の
変形が、付帯する請求項で定義される本発明の範囲から逸脱することなく成され
ることが理解される。
変形が、付帯する請求項で定義される本発明の範囲から逸脱することなく成され
ることが理解される。
【図1】 走査レーザービームによる表面切除のための典型的なレイアウトを示
す概略図である。
す概略図である。
【図2】 同期が達成できなかったときに起こる可能性のある従来技術の走査パ
ターンを示し、(A)は密に詰めた走査を示し、(B)は2回通過走査を示す。
ターンを示し、(A)は密に詰めた走査を示し、(B)は2回通過走査を示す。
【図3】 本発明に従った2回の連続走査によるリングに沿ったレーザーパルス
の均一配列を示す。
の均一配列を示す。
【図4】 各リングが2回連続走査によって形成され、同心リングの1層上のレ
ーザーパルスの均一配列を示す。
ーザーパルスの均一配列を示す。
【図5】 第2層上のリングが、第1層上のリングの上で、しかも第1層上のリ
ングの間に配置されているものであって、同心リングの2つの重なった層上のレ
ーザーパルスの均一配列を示す。
ングの間に配置されているものであって、同心リングの2つの重なった層上のレ
ーザーパルスの均一配列を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 26/10 A61F 9/00 510 104 511 512 A61B 17/36 350 Fターム(参考) 2H045 AB33 AB53 4C026 AA02 FF23 FF33 HH05 HH15 HH24 4C082 RA05 RA08 RE23 RL05 RL15 RL24 4E068 CA02 CA03 CA04 CA11 CB02 CE03
Claims (15)
- 【請求項1】 均一な表面切除のためにパルスレーザービームを走査する方法で
あって、 所定のレーザー波長、パルスエネルギー、パルス持続時間および高い繰り返し
レートを有するパルスレーザービームを生成するレーザーソースを提供し、 ターゲット面上に前記レーザービームの小スポットサイズを得て制御するため
に前記レーザービームの経路内へ光学アセンブリを挿入し、 前記レーザービームを受取って前記ターゲット上へ前記レーザービームを投射
する2次元走査器を提供し、 前記レーザービームをプログラム可能な態様で走査するために前記走査器と結
合動作されるコンピュータを提供し、 各層上で一連の閉ループから成りかつ層から層へ山と谷をシフトする走査パタ
ーンを選択し、 各閉ループに沿う前記レーザービームの走査速度を微調整して、連続レーザー
パルスが前記ターゲット上で十分に隔てられ、前記閉ループが一回以上の連続走
査によって前記レーザーパルスで均一に配列されるように、駆動信号をプログラ
ムし、 層数が増えても切除面の平滑度が実質的に変化しないように、前記走査パター
ンに従って、前記レーザービームをループからループへ、次いで層から層へ滑ら
かに走査する各ステップを含むパルスレーザービームを走査する方法。 - 【請求項2】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、0.2kHzから10kHzの範
囲の繰り返しレートで操作されるレーザーソースを提供することを含む。 - 【請求項3】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、紫外線、可視光線、および赤外線
のスペクトル範囲で操作されるレーザーソースを提供することを含む。 - 【請求項4】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、深UV(220nm〜180nm
)のスペクトルで操作されるレーザーソースを特に提供することを含む。 - 【請求項5】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、約3ミクロンの波長で操作される
レーザーソースを特に提供することを含む。 - 【請求項6】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、20uJから2000uJの範囲
、特には100uJ付近のパルスエネルギーで操作されるレーザーソースを提供
することを含む。 - 【請求項7】 請求項1の方法において、 前記レーザーソースを提供するステップは、0.1nsから100nsの範囲
、特には1ns付近のパルス持続時間で操作されるレーザーソースを提供するこ
とを含む。 - 【請求項8】 請求項1の方法において、 前記光学アセンブリを挿入するステップは、集光レンズを挿入することを含む
。 - 【請求項9】 請求項1の方法において、 前記2次元走査器を提供するステップは、一対のガルバノメータを提供するこ
とを含む。 - 【請求項10】 請求項1の方法において、 前記光学アセンブリを挿入するステップは、前記ターゲットの表面上に50か
ら1000ミクロンの範囲のスポットサイズを得て制御するために、前記レーザ
ービームの経路内に光学アセンブリを挿入することを含む。 - 【請求項11】 請求項1の方法において、 前記走査パターンを選択するステップは、各層上で一連の同心リングから成る
走査パターンを選択することを含む。 - 【請求項12】 請求項1の方法において、 前記駆動信号をプログラムするステップは、前記走査速度を微調整して、整数
の数のパルスが、整数の数の連続走査によって各閉ループに沿い均一かつ正確に
配列されるように、前記駆動信号をプログラムすることを含む。 - 【請求項13】 請求項1の方法において、 前記駆動信号をプログラムするステップは、前記レーザービームを、ループか
らループへ内向き螺旋状および外向き螺旋状に交互に走査するように、前記駆動
信号をプログラムすることを含む。 - 【請求項14】 請求項1の方法において、 前記駆動信号をプログラムするステップは、前記山と谷が層から層へ僅かに変
位された状態で、前記レーザービームを層毎に走査することにより、全層の半径
方向の平均が調整可能であるように、前記駆動信号をプログラムすることを含む
。 - 【請求項15】 均一な表面切除のためにパルスレーザービームを走査する装置
であって、 所定のレーザー波長、パルスエネルギー、パルス持続時間および高い繰り返し
レートを有するパルスレーザービームを生成するレーザーソースと、 前記レーザービームの経路内へ挿入されて、ターゲット面上に前記レーザービ
ームの小スポットサイズを得て制御する光学アセンブリと、 前記レーザービームを受取って前記ターゲット上へ前記レーザービームを投射
する2次元走査器と、 前記走査器と結合動作されて前記レーザービームをプログラム可能な態様で走
査するコンピュータとを備え、 前記コンピュータは駆動信号を生成して、各層上で一連の閉ループから成りか
つ層から層へ山と谷をシフトするパターンで前記レーザービームを走査し、 各閉ループに沿う前記レーザービームの走査速度を微調整して、連続レーザー
パルスが前記ターゲット上で十分に隔てられるとともに、前記閉ループが一回以
上の連続走査によって前記レーザーパルスで均一に配列され、 前記走査パターンに従ってループからループへ、次いで層から層へ滑らかに前
記レーザービームを走査して、前記全レーザーの半径方向の平均が調整可能であ
るようにした装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9628298P | 1998-08-12 | 1998-08-12 | |
US60/096,282 | 1998-08-12 | ||
PCT/US1999/018210 WO2000010037A2 (en) | 1998-08-12 | 1999-08-11 | Method for scanning a pulsed laser beam for surface ablation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002522191A true JP2002522191A (ja) | 2002-07-23 |
Family
ID=22256653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000565421A Pending JP2002522191A (ja) | 1998-08-12 | 1999-08-11 | 表面切除用パルスレーザービームを走査する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002522191A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007038287A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
JP2008517691A (ja) * | 2004-11-01 | 2008-05-29 | 20/10 パーフェクト ビジョン オプティシュ ゲラエテ ゲーエムベーハー | 実質の手術のための時間分解走査パターン |
JP2008213043A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-09-18 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像変換プレートの断裁方法及び断裁装置 |
JP2008302431A (ja) * | 2008-07-25 | 2008-12-18 | Panasonic Corp | レーザ加工装置 |
JP2011509162A (ja) * | 2008-01-09 | 2011-03-24 | アルコン レンゼックス, インコーポレーテッド | 組織の光破壊レーザ断片化 |
JP2012519552A (ja) * | 2009-03-04 | 2012-08-30 | アーレン サイエンティフィック インコーポレイテッド | レンズを形成および修正するためのシステムならびにそれによって形成されたレンズ |
JP2012527911A (ja) * | 2009-05-26 | 2012-11-12 | ウェイブライト ゲーエムベーハー | 眼科レーザ手術用システム |
KR101260752B1 (ko) * | 2006-11-27 | 2013-05-06 | 일렉트로 사이언티픽 인더스트리즈, 아이엔씨 | 레이저 가공 방법 |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP2000565421A patent/JP2002522191A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008517691A (ja) * | 2004-11-01 | 2008-05-29 | 20/10 パーフェクト ビジョン オプティシュ ゲラエテ ゲーエムベーハー | 実質の手術のための時間分解走査パターン |
JP4833992B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2011-12-07 | テクノラス パーフェクト ビジョン ゲーエムベーハー | 実質の手術のための時間分解走査パターン |
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KR101260752B1 (ko) * | 2006-11-27 | 2013-05-06 | 일렉트로 사이언티픽 인더스트리즈, 아이엔씨 | 레이저 가공 방법 |
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KR101443323B1 (ko) | 2009-05-26 | 2014-09-24 | 웨이브라이트 게엠베하 | 안구 레이저 수술을 위한 시스템 |
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