专利名称：眼科用激光手术装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于向动手术的眼睛照射激光从而通过切断组织等而去除组织的眼科用激光手术装置。此外本发明涉及用于眼科用激光手术装置的光学系统。
背景技术：
近年来，公开有一种通过照射飞秒脉冲激光束等超短脉冲激光束来切断患者眼睛(动手术的眼睛)的晶状体等组织(使患者眼睛的晶状体等组织破碎)的技术方案(例如参照日本特表2010 - 538699号公报)。为了治疗白内障，日本特表2010 — 538699号公报中公开的装置通过在晶状体的目标位置(激光光点位置)产生微小的等离子体，以机械的方式切断晶状体组织并使其破碎。通过去除所述的组织，并把眼内镜片等插入眼内，来治疗白内障。此外，公知的有向动手术的眼睛的角膜照射激光来切断角膜组织的装置(例如参照日本特表2011 - 507559号公报)。日本特表2011 — 507559号公报中公开的装置照射所述的脉冲激光，从而把角膜组织切断成与屈光矫正量对应的透镜状。通过从形成于角膜的切口抽出透镜状组织，改变角膜表面的形状，由此对屈光进行矫正。在想使用超短脉冲激光来切开角膜或晶状体、或者使角膜或晶状体破碎的情况下，要求与目的对应的高效的激光照射。例如在治疗白内障时，为了迅速处理晶状体，可以用比较大的光点直径进行激光照射。另一方面，在为了矫正角膜的屈光力而照射激光的情况下，要求更高的照射精度(用激光切开的精度)，因此优选的是使光点尺寸比较小。此外，从治疗效率和精度方面考虑，即使在以使晶状体破碎为目的而照射脉冲激光的情况下，也可以考虑在晶状体囊附近和晶状体核的中心附近，用不同的光点直径照射激光。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够简单地改变激光光点的光点尺寸、用于高效地进行手术的眼科用激光手术装置以及眼科用激光手术装置的光学系统。为了解决所述的问题，本发明提供一种眼科用激光手术装置，通过激光对患者眼睛的组织进行切断和破碎中的至少一种手术，所述眼科用激光手术装置包括激光光源，射出脉冲激光，所述脉冲激光在该脉冲激光聚光的光点处引起破断(7'' X々夕''々>);以及照射光学系统，把激光向目标位置照射，该照射光学系统包括移动光学系统，该移动光学系统使激光光点以三维的方式移动，所述照射光学系统包括物镜，该物镜用于在目标位置形成所述激光光点，所述移动光学系统包括光扫描器，配置在所述物镜的上游，使所述激光光点在与光轴垂直的XY平面上扫描；以及光束扩展器单元，配置在所述光扫描器的上游，改变激光的光束直径、并改变发散状态和会聚状态中的一个；所述光束扩展器单元包括第一透镜单元，能改变焦距，用于改变激光在目标位置的光点尺寸；第二透镜单元，由至少一个透镜构成；以及主平面间距离变更单元，改变所述第一透镜单元与所述第二透镜单元的主平面之间的距离，用于调整经过所述第一透镜单元后的激光的发散状态或会聚状态。按照本发明，能够简单地改变激光光点的光点尺寸，能够有效地进行手术。
图1是本实施方式的眼科用激光手术装置的结构图。图2是光束扩展器单元的结构图。图3A是说明改变激光光点的光点尺寸的图。图3B是说明改变激光光点的光点尺寸的图。图4A是说明改变激光光点在Z方向上的位置的图。图4B是说明改变激光光点在Z方向上的位置的图。图5是说明晶状体的激光照射区域的图。
具体实施例方式在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明实施方式的眼科用激光手术装置的简要结构图。本实施方式的眼科用激光手术装置是通过激光切断动手术的眼睛的晶状体并使其破碎的装置。 眼科用激光手术装置100包括激光单元(激光光源)10、激光照射光学系统(激光照射单元)20、观察光学系统(观察单元)30、眼球固定单元40、操作单元50、监测器60和控制部(控制装置)70。激光单元(激光光源)10射出具有在聚光点产生破断特性的脉冲激光。激光照射光学系统20引导激光向目标(眼球组织)照射。观察光学系统30用于观察动手术的眼睛。眼球固定单元40固定保持动手术的眼睛。操作单元50用于操作装置100。监测器60是对装置100进行设定、确认等的显示装置。控制部70总体管理并控制装置100。激光单元10是射出在激光的聚光点(激光光点)产生等离子体(引起破断)的超短脉冲激光的激光光源。作为激光单元10，使用射出从数飞秒到数皮秒脉冲宽度的脉冲激光的设备。在脉冲激光的聚光点产生等离子体，把目标组织切开并使目标组织破碎。在此，以作为眼球组织的晶状体、角膜等作为目标组织。在本实施方式的激光单元10中使用可以射出激光的激光光源。该激光具有激光光点的光点尺寸在I 15 μ m时产生破断的输出。激光的脉冲宽度采用I IOOOfs (飞秒)左右。优选的是采用500fs以下的脉冲宽度。照射光学系统20包括光束扩展器单元21 (以下简称为扩展器)、光扫描器(扫描装置)22、光束组合器23、物镜24和敷贴器(7 :/ U >—夕)25。扩展器21是使脉冲激光的激光光点沿动手术的眼睛E的进深方向(Z方向，激光光轴L的方向)移动的焦点移动装置。光扫描器22在目标面(与光轴垂直的面)上使激光光点以二维的方式(在XY方向上)扫描(移动)。光束组合器23使激光的光轴与观察光轴一致。物镜24是使激光在目标面上成像(在目标面上形成激光光点)的成像光学系统。敷贴器25与动手术的眼睛E接触。由扩展器21和光扫描器22构成使激光的光点在动手术的眼睛E的晶状体内三维移动的移动光学系统。此外，通过在上游配置扩展器21，可以减小光扫描器22的摆角，从而可以减小光扫描器22下游的光学元件的有效直径，由此可以抑制装置的大型化。扩展器21配置在光扫描器22的上游(激光单元10 —侧)。扩展器21具有以下的功能一个功能是通过使作为光学元件的多个透镜组(的一部分)沿光轴移动，使激光光点的位置沿Z方向移动(改变位置)；另一个功能是改变激光光点的光点尺寸和激光相对于目标面的入射角和焦点深度。扩展器21改变向光扫描器22、物镜24引导的激光的光束直径，并且改变激光束的发散角或会聚角(发散状态或会聚状态)(在后面详细叙述)。光扫描器22使用转动轴相互垂直的两个电流镜。由此，激光光点可以在规定的二维平面(XY平面)上扫描。此外，光扫描器22也可以使用共振镜、旋转棱镜、转镜和电流镜组合的扫描器等。光束组合器23采用具有以下特性的分色镜。该分色镜反射激光，而使照明光(也包括投影视标图像)和照明光的反射光透过。物镜24具有下述作用使脉冲激光作为从数微米到数十微米的微小的光点直径，在目标面上成像。敷贴器25具有覆盖前眼部的周围的杯。通过在杯内充满液体，降低角膜的屈光力。因此敷贴器25具有隐形眼镜的作用。 通过在激光的光点位置引起破断，在眼球组织上产生光点尺寸程度的机械式的破坏(龟裂等)。激光光点通过扩展器21在Z方向上移动，通过光扫描器22在XY方向上移动，由此以三维的方式移动(改变位置)。激光的光点在眼球组织中以三维的方式移动，各光点连续。由此，把眼球组织切断成三维形状(预先设定的激光照射的图案)。观察光学系统30包括具有二维摄像元件的摄像机31、光束组合器32、照明光源33和光学元件34。光学元件34是用于引导照明光、动手术的眼睛E上的反射光的导光光学系统。光束组合器32具有反射照明光、以及使来自动手术的眼睛E的反射光透过的特性。在此，光束组合器32采用半反射镜。照明光源33发出可见光等适合对动手术的眼睛照明的照明光。观察光学系统30共用物镜24。视标投影单元36通过光束组合器35投射与观察光轴一致的光。视标投影单元36具有把用于使装置100 (照射光学系统20)对准(对正位置)的视标像投射到动手术的眼睛E的前眼部的作用。装置100的调节(对准和聚焦的调节)通过图中没有表示的驱动装置，使激光照射光学系统20和观察光学系统30上下移动。摄像机31的二维摄像元件例如采用对照明光和投影的视标像的波长有灵敏度的成像器。照明光源33也可以是发出红外光的光源。眼球固定单元40具有吸附环41和敷贴器25。吸附环41是环形部件，成为抵接在前眼部的巩膜上的形状。吸附环41被省略了图示的泵等吸引。通过把眼球吸附在吸附环41上，固定保持动手术的眼睛E。此外，敷贴器25在眼球固定单元40共同使用。操作单元50包括输入装置51和脚踏开关52。输入装置51用于对装置100进行设定。脚踏开关52用于输入激光照射的触发信号。输入装置51是鼠标、键盘等。鼠标是定位设备，该定位设备在显示在监测器60上的设定画面上指定手术条件等。键盘用于输入手术条件等的数值和信息。监测器60包括正面图像显示部61、光点尺寸设定部62、手术模式设定部63和手术条件设定部64等。正面图像显示部61显示由摄像机31拍摄到的动手术的眼睛的正面图像。光点尺寸设定部62显不激光光点的光点尺寸，并且用于输入改变光点尺寸的信号。手术模式设定部63显示装置的手术模式是角膜手术模式和晶状体手术模式中的哪一个，并且用于输入选择手术模式的信号。手术条件设定部64设定激光的照射图案等手术条件。本实施方式的光点尺寸设定部62通过选择预先准备的5 μ m、10 μ m和15 μ m的光点尺寸中的任意一种，输入改变光点尺寸的信号。控制部70具有CPU (中央处理器)，并且连接有激光单元10、扩展器21、光扫描器22、摄像机31、照明光源33和视标投影单元36。此外，在控制部70上连接有存储器71，该存储器71中存储有控制程序、激光照射的图案、设定的手术条件、拍摄图像等。此外，在存储器71中也存储有通过另外的测量装置得到的测定数据等。此外，在存储器71中存储有激光单元10的激光射出条件(与光点尺寸对应的激光射出的控制条件)。控制部70根据来自光点尺寸设定部62的信号检测光点尺寸。控制部70根据设定的光点尺寸和激光射出条件，对激光单元10进行与光点尺寸对应的控制。具体地说，在光点尺寸是规定的小尺寸的情况下，进行降低激光单元10的输出(提高破断的阈值)的控制。该控制增大激光单元10的重复频率(例如每秒钟射出激光的数量)。相反，在光点尺寸是规定的大尺寸的情况下，进行提高激光单元10的输出(降低破断的阈值)的控制。通过该控制，使激光单元10的重复频率降低。这是用于调整集中在光点尺寸内的激光的能量，从而适合进行手术的控制。在光点尺寸小的情况下，能量集中在激光光点内。因此激光的输出即使低也可以。另一方面，在光点尺寸大的情况下，需要提高激光光点内的能量。此外，在光点尺寸小的情况下，考虑到XY的扫描，在激光光点之间容易空出光点间隔，需要提高激光射出的重复频率，减少在光点之间的空隙。因此，即使在改变激光射出的重复频率的情况下，扩展器21、光扫描器22的激光光点的移动速度(扫描速度)也可以不变更。在本实施方式中，在设定的光点尺寸是5μπι的情况下定为小光点尺寸，在设定的光点尺寸是10 μ m、15 μ m的情况下定为大光点尺寸。下面对扩展器(光束扩展器单元)21的结构和动作进行说明。图2是说明扩展器21结构的图。图4A和图4B是说明改变激光光点在Z方向上的位置的图。图3A和图3B是说明改变激光光点的光点尺寸的图。此外，在以下说明的透镜组中，即使是一个透镜，也称其为透镜组。此外，在图3A、图3B、图4A和图4B中，为了便于说明，省略了光扫描器22等部分光学系统的图示。扩展器21大体包括两个透镜组(第一透镜组和第二透镜组)。在本实施方式中，从上游向下游配置有第一透镜组(第一透镜单元)和第二透镜组(第二透镜单元)。第一透镜组可以改变焦距。此外，本实施方式的扩展器21包括焦距变更装置和主平面间距离变更装置(单元)。焦距变更装置改变第一透镜组具有的焦距。主平面间距离变更装置改变第一透镜组的主平面与第二透镜组的主平面之间的距离。通过在使第一透镜组的像一侧焦点与第二透镜组的物体一侧焦点一致的状态下，改变第一透镜组的焦距，来改变从扩展器21射出的激光的光束直径。由此，可以改变激光光点的光点尺寸。此外，通过改变第一透镜组的主平面与第二透镜组的主平面之间的距离，可以改变从扩展器21射出的激光的光束的发散角或会聚角(发散状态或会聚状态)。换句话说，在不改变第一透镜组的焦距和第二透镜组的焦距的状态下，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离。由此，可以改变激光光点在Z方向上的位置。因此，第一透镜组具有改变激光的光束直径的功能。第二透镜组具有调整经过了第一透镜组后的光束的会聚状态或发散状态的功能。扩展器21包括从上游向下游配置的三个透镜。透镜组包括使光束扩散的凹透镜81、使光束聚光的凸透镜82、使光束聚光的凸透镜83。扩展器21包括变焦单元84 86。变焦单元84使凹透镜81沿光轴L移动。变焦单元85使凸透镜82沿光轴L移动。变焦单元86使变焦单元84和变焦单元85与透镜81和透镜82 —起沿光轴L移动。变焦单元84 86包括步进式电动机等，该步进式电动机等成为根据控制部70的指令使透镜、变焦单元移动的驱动装置。
凹透镜81和凸透镜82具有不同的焦距。由透镜81和透镜82构成的、具有负屈光力的一个透镜组(第一透镜组LE1)，通过改变凹透镜81和凸透镜82的间隔，可以改变第一透镜组LEl的焦距。此外，第一透镜组LEl包括变焦单元84和变焦单元85而构成第一透镜单元。此外，第一透镜组LEl具有改变从激光单元10入射的激光的光束的放大倍数的功能。凸透镜83构成第二透镜组LE2 (第二透镜单元)，第二透镜组LE2 (第二透镜单元)成为具有正屈光力的一个透镜组。第一透镜组LEl具有用焦点Fl表不的像一侧焦点,第二透镜组LE2具有用焦点F2表示的物体一侧焦点。通过变焦单元84和变焦单元85改变焦点Fl的焦点位置(相对于第一透镜组LEl的主平面的焦点位置)(改变第一透镜组LEl的焦距)。具体地说，通过变焦单元84和变焦单元85改变凹透镜81和凸透镜82的相对位置关系(距离)。通过改变凹透镜81和凸透镜82的相对位置关系(距离)，可以改变第一透镜组LEl的焦距(从主平面到焦点Fl的距离)。第二透镜组LE2固定配置，具有固定的焦距。因此，焦点F2的位置不会改变。变焦单元84和变焦单元85分别与透镜81和透镜82 —起配置在变焦单元86上。因此，通过驱动变焦单元86，第一透镜组LEl相对于第二透镜组LE2移动，改变位置关系。因此，可以改变第一透镜组LEl的主平面Pl和第二透镜组的主平面P2之间的距离。在不改变第一透镜组LEl的焦距的状态下，可以改变焦点Fl和焦点F2的相对位置关系。由变焦单元84和变焦单元85构成第一焦距变更装置，由变焦单元86构成第二焦点位置变更装置，该第二焦点位置变更装置改变焦点Fl相对于焦点F2的位置。下面对改变激光光点的光点尺寸进行说明。如图3A和图3B所示，在使焦点Fl和焦点F2 —致的状态下，使第一透镜组LEl (透镜81和透镜82)的焦距改变。通过变焦单元84、85、86沿光轴L改变透镜81和透镜82的位置。在以下的说明中，以在目标面T上形成激光光点(S1、S2)(成像为激光光点(S1、S2))的情况为例进行说明。图3A表不光点尺寸小的激光光点SI的例子。与图3B相比,第一透镜组LEl的焦距相对较短。此外，凸透镜82和凸透镜83的距离相对较长。因此，作为平行光入射到凹透镜81的光束B的直径在到达凸透镜83为止扩展。由于光束B被认为是从焦点F2 (焦点Fl)射出的激光，所以通过凸透镜83变成平行光。光束B通过物镜24在目标面T上成像。此时，设激光光点的光点尺寸为激光光点SI。在物镜24上光束直径扩展的光束B在目标面T上聚光(成像)。因此，光 束向目标面T的入射角(NA) α I (相对于目标面的光轴的入射角)变大(相对于目标面T的光轴的入射角变大)。此外，激光光点SI的焦点深度变浅。图3Β表示光点尺寸大的激光光点S2的例子。在图3Β中，第一透镜组LEl的焦距与图3Α的相比相对较长。此外在图3Β中，凸透镜82和凸透镜83的距离与图3Α的相比相对较短。因此，作为平行光入射到凹透镜81的光束B的直径在到达凸透镜83为止，相对地没有被扩展。光束B被认为是从焦点F2 (焦点Fl)射出的激光，所以通过凸透镜83变成平行光。光束B通过物镜24在目标面T上成像。此时,激光光点的光点尺寸定为激光光点S2。在物镜24上光束直径窄小的光束B在目标面T上聚光(成像)。因此，相对于目标面T的入射角(NA) α 2变小(光束相对于目标面T的光轴的入射角)。此外，激光光点S2的焦点深度变深。光束的发散角相同(在此为平行光)、且光束直径不同的光束B入射到物镜24。物镜24的焦距是一定的。因此，光束B在距物镜24 —定的距离(在此为目标面Τ)上成像。这样，改变第一透镜组LEl的焦距，并且使第一透镜组的焦点Fl和第二透镜组的焦点F2 —致。由此，不改变激光光点在Z方向上的位置，就可以改变激光光点的光点尺寸和相对于目标面的入射角(NA)。此外，可以改变激光光点的焦点深度。下面对改变激光光点在Z方向上的位置进行说明。如图4A和图4B所示，改变第一透镜组LEl的主平面Pl和第二透镜组LE2的主平面P2之间的相对位置关系。改变第一透镜组LEl的主平面Pl和第二透镜组LE2的主平面P2之间的相对位置关系，可以改变从扩展器21射出的激光光束的发散角或会聚角。在以下的说明中，以在目标面T的进深一侧(后方)成像的激光光点S3和在目标面T的身前一侧(前方)成像的激光光点的光点S4为例。在此，使第一透镜组LEl的焦距固定。即，使凹透镜81和凸透镜82的距离固定。在该状态下，使第一透镜组LEl沿光轴L移动。此外，由于第一透镜组LEl的焦距固定，所以图4A和图4B的光点尺寸相同。在图4A中表示主平面Pl和主平面P2相对较远的情况。换句话说，与焦点F2相t匕，焦点Fl位于上游。主平面Pl和主平面P2的距离比第一透镜组LEl的焦距和第二透镜组LE2的焦距之和更长。如图所示，第一透镜组LEl的位置被变更。此外，在主平面Pl和主平面P2的距离与第一透镜组LEl的焦距和第二透镜组LE2的焦距之和一致的情况下，激光光点在目标面T上成像(图3A和图3B的状态)。从比焦点F2靠近凸透镜83 —侧射出的光束B到达凸透镜83，因此作为会聚光从凸透镜83射出。物镜24把成为会聚光的光束B作为激光光点S3成像在与目标面T(平行光入射到物镜24的情况下的成像位置(参照图3A和图3B))相比靠近身前一侧(上游)的位置。另一方面，在图4B中，主平面Pl和主平面P2的距离近。换句话说，与焦点F2相t匕，焦点Fl位于下游。如 图所示，第一透镜组LEl的位置被变更。从激光单元10射出的光束B受到第一透镜组LEl的屈光力，到达凸透镜83。光束B从凸透镜83作为发散光射出。物镜24把变成发散光的光束B作为激光光点S4成像在比目标面T更靠进深一侧(后方)的位置。这样，通过改变主平面Pl和主平面P2的距离，不改变激光光点的光点尺寸，就可以改变激光光点在Z方向上的位置。另外，在图3A、图3B、图4A和图4B的说明中，例举了独立地改变激光光点的光点尺寸和在Z方向上的位置的例子，但也可以复合改变激光光点的光点尺寸和在Z方向上的位置。下面对具有以上所述结构的装置的动作进行说明。在此，以进行晶状体手术的情况为例。在手术前，做手术的人要设定手术条件和图案。做手术的人操作手术模式设定部63，把手术模式设定为晶状体手术模式。控制部70根据来自手术模式设定部63的信号，确定激光光点在Z方向上的移动范围的上限和下限。然后，控制部70根据预先存储在存储器71中的动手术的眼睛的测定数据，确定在手术过程中，在动手术的眼睛E上，激光光点在Z方向上的移动范围(扫描范围)。作为动手术的眼睛的测定数据只要是能够得到动手术的眼睛的进深方向信息的测定数据即可，例如只要包括晶状体的前囊和后囊的位置(距角膜前面的相对距离)。晶状体的前囊和后囊的位置通过眼轴长测量装置的测定数据得到。此夕卜，也可以根据从光干涉断层图像摄影装置得到的图像、从超声波诊断装置等得到的测定数据，来得到与所述的相同的测定数据。作为激光光点在Z方向上的移动范围，采用从距晶状体的后囊规定范围(例如500 μ m)的前方一侧的位置到前囊的距离。
然后，做手术的人操作光点尺寸设定部62，确定光点尺寸。控制部70根据改变(设定)光点尺寸的信号，确定在手术中照射的激光光点的光点尺寸。在晶状体手术中不需要微细的加工精度。由于目的是使晶状体核破碎，所以优选的是以大光点尺寸进行激光照射。在此，把光点尺寸设定为15 μ m。控制部70根据激光光点在Z方向上的移动范围和激光光点的光点尺寸，对变焦单元84、85、86进行控制。具体地说，控制变焦单元84和变焦单元85，确定第一透镜组LEl的焦距，从而使光点尺寸成为15 μ m。此外，通过控制变焦单元86，确定第一透镜组LEl的移动范围。此外，控制部70根据设定的光点尺寸对激光单元10进行控制(设定激光射出条件)。在此，与光点尺寸大的情况相对应，控制部70以提高激光输出并降低重复频率的方式控制激光单元10。做手术的人操作手术条件设定部64，设定照射图案等。使患者躺在手术台等上，用眼球固定单元40把眼球固定。通过吸附环41保持动手术的眼睛。做手术的人在敷贴器25中充满液体。然后，做手术的人操作图中没有表示的开关，把视标从视标投影单元36投影到动手术的眼睛E上。做手术的人边确认在正面图像显示部61上显现出的动手术的眼睛E的前眼部图像和视标，边对装置100进行对准。如果做手术的人踩踏脚踏开关52，则控制部70就根据触发信号使激光照射开始。控制部70根据设定的手术条件和图案照射激光。控制部70根据图案控制激光单元10，并且控制扩展器21 (变焦单元86)和光扫描器22。此时，控制部70使激光光点从图案的后方向前方移动。把动手术的眼睛E的晶状体破碎。如果激光照射结束，则通过其他的灌注吸引装置去除破碎的晶状体。在动手术的眼睛E的囊中设置眼内镜片。然后手术结束。
此外，在以上说明中，以使动手术的眼睛的晶状体破碎的实施方式为例进行了说明，但不限于此，只要是向动手术的眼睛的眼球照射激光，切开组织并对其进行破碎的构成即可。只要在手术模式设定部63上设定角膜手术模式就可以。在该情况下，控制部70根据设定手术模式的信号，确定激光光点在Z方向上的移动范围的上限和下限。此外，在角膜手术中需要进行微细加工，因此优选的是激光光点的光点尺寸小的情况。如上所述，通过简单的结构就可以改变激光光点的光点尺寸，有效地进行手术。具体地说，在不需要微细的加工精度的晶状体手术中，增大光点尺寸使晶状体破碎，可以缩短手术时间。在该情况下，随着光点尺寸的扩大，激光光点的焦点深度变深。由此，可以有效地进行进深方向的晶状体核的破碎。在需要微细加工精度的角膜手术中，可以减小光点尺寸切开(切除)角膜。在该情况下，伴随光点尺寸减小，激光光点的焦点深度变浅。由此，可以减小在进深方向上的切开量，进行高精度的加工。此外，通过控制扩展器21，可以改变激光光点在Z方向上的位置。由此，在一个装置中，不用把物镜24、敷贴器25等更换成另外的部件(例如焦距不同的透镜)，就可以进行晶状体手术和角膜手术。此外，在扩展器21的光学配置中，通过使第一透镜组LEl的结构为凹透镜81和凸透镜82，在扩展器21内可以消除中间成像位置。由此，可以缩短扩展器21的长度(沿光轴L的长度)。由此，可以抑制装置100的大型化。此外，在以上的说明中，采用做手术的人从预先准备的光点尺寸中选择激光光点的光点尺寸的构成，但不限于此，只要是做手术的人可以设定(改变)光点尺寸的构成即可。也可以采用通过输入装置等设定光点尺寸(输入数值)的构成。下面，对本发明的第二实施方式进行说明。在所述的实施方式中，做手术的人确定激光光点的光点尺寸，并在手术过程中使光点尺寸成为固定的，但在第二实施方式中，采用控制部70根据动手术的眼睛E的进深信息可以设置光点尺寸的构成。此外，控制部70采用下述构成与激光照射的区域对应，在手术中改变光点尺寸。在此，在观察光学系统中装入光干涉断层图像摄影单元(以下简称为OCT单元)，用于拍摄晶状体的断层图像，该晶状体的断层图像作为输入晶状体的深度方向信息的深度信息输入单元。控制部70根据晶状体的断层图像信息(深度信息)，在Z方向的位置(区域)上改变激光光点的光点尺寸。图5是晶状体LE的断面示意图。控制部70从OCT单元得到断层图像，抽出如图5所示的晶状体LE的形状。控制部70检测晶状体LE的前面AC (身前一侧)和后面PC (进深一侧)的位置。控制部70从后面PC朝向前面AC把前面AC到后面PC之间分割成安全区域(第一区域)SA、小光点区域(第二区域)SSA、大光点区域(第三区域)BSA，从而确定出(求出)晶状体手术中的激光照射区域。安全区域SA是激光未照射区域，该激光未照射区域是预估因照射激光在后囊没有损伤的区域。设定为是从后囊(后面PC)到规定位置的区域。将安全区域SA例如设定为100 μ m 500 μ m。小光点区域SSA是靠近后面PC的区域。在该区域中，把激光光点设定为小光点尺寸，使得减少因照射激光而对后囊(后面PC)造成的损伤。通过减小激光光点的光点尺寸，可以进行微细加工，并且可以使焦点深度变浅，所以可以减少对后囊的损伤。此外，到达激光光点后方(后眼部)的激光束的直径变大。即使在激光光点处没有产生破断的情况下，也可以减少对视网膜的恶劣影响(因高能量造成的损伤)。此外，设小光点区域SSA例如为100 10000 μ m。在小光点区域SSA中，将光点尺寸设定为相对小的光点尺寸，例如优选的是将光点尺寸设定为 小于IOym,更优选的是将光点尺寸设定为在装置100中可以设定的最的小光点尺寸(在此为5 μ m)。大光点区域BSA是靠近前面AC (前囊)的区域。大光点区域BSA距后面PC相对较远。因此，即使激光光点的焦点深度深，对后面PC的损伤也小。此外，大光点区域BSA距后眼部相对较远。因此，即使激光光点的焦点深度深，对视网膜的恶劣影响也小。此外，激光光点的焦点深度越深，越可以有效地使晶状体LE破碎(通过一次发射就可以使焦点深度部分破碎)。因此，大光点区域BSA被设定为除了小光点区域SSA和安全区域SA以外的晶状体LE的厚度。在大光点区域BSA中设定大的光点尺寸，例如优选的是将光点尺寸设定为IOym以上，更优选的是将光点尺寸设定为装置100的最大光点尺寸(在此为15 μ m)。如上所述，控制部70对应于晶状体LE的深度位置确定激光光点的光点尺寸。控制部70兼具有光点尺寸决定装置和激光照射区域设定装置的功能。如果开始照射激光，则控制部70与激光光点在Z方向上的位置对应，控制扩展器21。此外，控制部70控制变焦单元84、85、86，使得形成与预先设定的区域对应的光点尺寸。在一系列手术中，不向安全区域SA照射激光。在小光点区域SSA中，以小的光点照射能抑制对后囊造成损伤的激光光点。在大光点区域BSA中，以大光点尺寸照射能有效地使晶状体破碎的激光光点。如上所述，在手术过程中，可以实时变更激光光点的光点尺寸，由此，可以有效地进行手术。
此外，无论是由做手术的人设定激光光点的光点尺寸还是由控制部70设定激光光点的光点尺寸，都可以采用以下所述的构成，控制部70根据输入的改变光点尺寸的信号以及存储在存储器71中的预先设定的规定的光点尺寸(例如IOym)的值，在光点尺寸是规定的光点尺寸以下的情况下，进行以下的控制，该控制降低激光单元10射出的激光的输
出，并且提高重复频率。此外，也可以采用通过手术模式确定光点尺寸的构成。控制部70根据预先存储在存储器71中的手术和光点尺寸的对应信息以及设定手术模式的信号，来设定光点尺寸。具体地说，在手术模式是角膜手术模式的情况下，将光点尺寸设定成相对小的光点尺寸(例如5μπΟ。另一方面，在手术模式是晶状体手术模式的情况下，将光点尺寸设定成相对大的光点尺寸(例如15 μ m)。此外，如上所述，在晶状体手术模式中，也可以采用在手术过程中改变光点尺寸的构成。 此外，深度信息输入单元不限于OCT单元，只要是可以获得晶状体的断层图像、深度方向的信息的构成就可以。例如可以是沙氏摄像机^ 〃 yuv力nScheimplug cammera)单元、眼科用超声波拍摄单元等。此外，深度信息输入单元不限于装在观察光学系统30中的构成。可以采用从与装置100连接的数据输入单元、测量单元得到(输入)晶状体深度方向的信息的构成。此外，在以上的说明中，采用了通过利用变焦单元84、85沿透镜81和透镜82的光轴移动，来改变第一透镜组LEl的焦距的结构，但不限于此。只要是能够改变第一透镜组(单元)的焦距的结构就可以，也可以以离散的方式改变焦距。例如，可以采用使透镜能够插入在第一透镜组的光轴上并能够从第一透镜组的光轴上取下，来改变焦距的结构。在该情况下，由能够插入并能够取下的透镜、以及驱动透镜动作的驱动单元构成焦距变更装置。此外，在以上的说明中，扩展器21采用了使用三个透镜的结构，但不限于此。只要是可以改变从扩展器21射出的光束的光束直径和入射角(NA)的结构就可以。在该结构中，可以使用任意的光学元件。具体地说，只要是下述结构即可，所述结构为在第一透镜组和第二透镜组中，可以改变至少一个透镜组的焦距。例如，也可以采用第一透镜组和第二透镜组中的任意一方都可以改变焦距的结构。在该结构中，第一透镜组具有两个以上的透镜，第二透镜组也具有两个以上的透镜。此外，在以上的说明中，采用第一透镜组(单元)配置在上游，第二透镜组(单元)配置在下游的结构，但不限于该配置。也可以使第一透镜组和第二透镜组的配置关系与上述的配置关系相反。此外，透镜组也可以是通过一个透镜改变焦距的结构。例如，在透镜的前面和后面之间装入流体。通过改变所述流体的容量来改变透镜的焦距。在该情况下，改变流体的容量的单元成为焦距变更装置。此外，也可以采用通过改变施加在液晶上的电压，来改变透镜的焦距的结构。在该情况下，电压驱动液晶的单元成为焦距变更装置。此外，在以上的说明中，作为与光点尺寸对应地改变激光单元10的射出条件的例子，采用了改变激光的输出以及重复频率这二者的结构，但不限于此。只要使伴随着改变光点尺寸而造成的光点间隔的空隙等变少就可以，并且只要是改变所述两个条件中的任何一个的结构就可以。此外，无需一定改变所述的照射条件。此外，除了改变激光的输出以及重复频率以外，也可以改变光扫描器22的驱动速度(扫描速度)。例如，通过改变电流镜的扫描速度，改变激光光点的扫描速度。在激光光点的光点尺寸小的情况下，通过改变光扫描器22的扫描速度而使光扫描器22的扫描速度降低。由此，激光光点的间隔(空隙)变小，可以实现与所述的情况相同的效果。在该情况下，控制部70根据光点尺寸的设定，控制光扫描器22的驱动速度。此外，根据光点尺寸的设定，只要至少改变激光的输出、激光的重复频率、光扫描器22的驱动速度中的一个即可。此外无需改变所有的条件。此外，在以上的说明中，采用通过装置100进行晶状体手术和角膜手术的构成，但是不限于此。只要是可以改变激光光点在Z方向上的位置和激光光点的光点尺寸的构成就可以。可以是能够进行任何一种手术的结构。此外，不限于晶状体手术、角膜手术，只要是切开眼球组织并使眼球组织破碎的构成就可以。此外，在以上的说明中，作为激光使用了飞秒脉冲激光，但不限于此。只要是能够产生具有以下特性的皮秒脉冲等超短脉冲的激光束的激光就可以，所述特性包括不伴随加热；不选择对象物的材质；可以进行微米级微细加工；可以进行透明对象物的内部加工；等等。此外，也可以采用发出YAG激光的激光光源的构成。此外，在以上的说明中，以具有脉冲激光的眼科用激光手术装置为例进行了说明，但不限于此，只要是能够改变激光光点的光点尺寸，并改变激光光点在Z方向上的位置，进行激光照射，对动手术的眼睛(患者眼睛)进行手术、治疗的构成就可以。例如也可以把所述的构成用于使用连续波的激光进行治疗的装置(光凝固装置)。如上所述，本发明不限于所述实施方式，可以进行各种变形。在与本发明的技术思想相同的范围内，本发明也包括所述的变形。出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为 实施权利要求书的示例进行了说明。
权利要求
1.一种眼科用激光手术装置，通过激光对患者眼睛的组织进行切断和破碎中的至少一种手术，其特征在于，所述眼科用激光手术装置包括激光光源，射出脉冲激光，所述脉冲激光在该脉冲激光聚光的光点处引起破断；以及照射光学系统，把激光向目标位置照射，该照射光学系统包括移动光学系统，该移动光学系统使激光光点以三维的方式移动，所述照射光学系统包括物镜，该物镜用于在目标位置形成所述激光光点，所述移动光学系统包括光扫描器，配置在所述物镜的上游，使所述激光光点在与光轴垂直的XY平面上扫描；以及光束扩展器单兀，配置在所述光扫描器的上游，改变激光的光束直径、并改变发散状态和会聚状态中的一个；所述光束扩展器单元包括第一透镜单元，能改变焦距，用于改变激光在目标位置的光点尺寸；第二透镜单元，由至少一个透镜构成；以及主平面间距离变更单元，改变所述第一透镜单元与所述第二透镜单元的主平面之间的距离，用于调整经过所述第一透镜单元后的激光的发散状态或会聚状态。
2.根据权利要求1所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述第一透镜单元包括变焦单元，所述变焦单元改变至少两个透镜的位置，所述至少两个透镜以能改变透镜间距离的方式设置，用于改变焦距，所述主平面间距离变更单元使所述第一透镜单元的主平面与所述第二透镜单元的主平面之间的距离沿所述光轴相对地改变。
3.根据权利要求2所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述第一透镜单元具有负屈光力，配置在所述第二透镜单元的上游，所述第二透镜单元具有正屈光力。
4.根据权利要求3所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述第二透镜单元固定配置，所述主平面间距离变更单元使所述第一透镜单元沿所述光轴移动。
5.根据权利要求1所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述眼科用激光手术装置还包括控制部，该控制部根据预先设定的照射图案，控制所述主平面间距离变更单元，使所述激光光点的位置在与所述XY平面垂直的Z方向上移动。
6.根据权利要求5所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述眼科用激光手术装置还包括焦距检测器，该焦距检测器检测所述第一透镜单元的所述焦距，所述控制部根据所述焦距检测器的检测结果，对应于由所述第一透镜单元改变的激光光点的光点尺寸，改变所述激光的输出、所述激光的重复频率以及所述光扫描器的驱动速度中的至少一个。
7.根据权利要求5所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述眼科用激光手术装置还包括手术模式设定部，该手术模式设定部设定角膜手术模式和晶状体手术模式，所述角膜手术模式通过激光切开角膜组织，所述晶状体手术模式通过激光切开晶状体组织并使晶状体组织破碎，当在手术模式设定部设定了所述角膜手术模式的情况下，所述控制部控制所述第一透镜单兀，使所述激光光点成为规定的小光点尺寸，当在所述手术模式设定部设定了所述晶状体手术模式的情况下，所述控制部控制所述第一透镜单兀，使所述激光光点成为比所述规定的小光点尺寸大的光点尺寸。
8.根据权利要求5所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述眼科用激光手术装置还包括深度信息输入单元，用于输入患者眼睛的晶状体深度方向的信息；以及光点尺寸决定部，根据所述深度信息输入单元的深度方向的信息，确定与深度位置对应的激光光点的光点尺寸，所述控制部根据所述光点尺寸决定部决定了的、与所述深度位置对应的光点尺寸，控制所述第一透镜单元，改变所述激光光点的光点尺寸，并且控制所述主平面间距离变更单元，使所述激光光点的位置沿Z方向移动，向所述晶状体照射所述激光。
9.根据权利要求8所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述眼科用激光手术装置还包括激光照射区域设定部，该激光照射区域设定部根据所述深度方向的信息确定规定的第一区域、第二区域以及第三区域，所述规定的第一区域是从晶状体的后囊朝向前囊不被照射激光的区域；所述第二区域位于比所述第一区域靠所述前囊侧，在该第二区域中使所述激光光点成为规定的小尺寸；所述第三区域位于比所述第二区域靠所述前囊侧，在该第三区域中使所述激光光点成为规定的大光点尺寸。
10.根据权利要求8或9所述的眼科用激光手术装置，其特征在于，所述深度信息输入单元包括光干涉断层图像摄影单元，该光干涉断层图像摄影单元拍摄包括所述晶状体的断层图像。
全文摘要
本发明是用激光切断或破碎患者眼睛组织的眼科用激光手术装置，包括激光光源，射出脉冲激光，在聚光的光点引起破断；照射光学系统，向目标位置照射激光，包括使激光的光点三维移动的移动光学系统。照射光学系统包括物镜，该物镜用于在目标位置形成激光的光点。移动光学系统包括光扫描器，配置在物镜的上游，使激光光点在与光轴垂直的XY平面上扫描；光束扩展器单元，配置在所述光扫描器的上游，改变激光的光束直径、及发散状态或会聚状态中的一个；光束扩展器单元包括第一透镜单元，能改变焦距，用于改变在激光的目标位置的光点尺寸；第二透镜单元，由至少一个透镜构成；主平面间距离变更单元，改变第一透镜单元和第二透镜单元的主平面间距离，用于调整经过第一透镜单元后的激光的发散状态或会聚状态。
文档编号A61F9/01GK103027786SQ20121037156
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年9月30日
发明者岩田真也, 村上菜穗 申请人:尼德克株式会社