(57)【要約】【課題】本発明は、角膜除去装置を小型化し得る。【解決手段】本発明の角膜除去装置１１は、半導体レーザ３から出射したレーザ光ＬＬを集光して角膜ＣＮに対して照射する。角膜除去装置１１は、所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加する。このとき角膜除去装置１１は、特異電圧値β以上のレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加することにより、パルス状の特異ピークＡＰＫと当該特異ピークＡＰＫと比して出射光強度の小さい特異スロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐをレーザ光ＬＬとして出射させる。【選択図】図３
2010099423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を集光して角膜に対して照射する集光レンズと、
所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加するレーザ制御部と
を有する角膜除去装置。
【請求項２】
上記レーザ制御部は、
特異電圧値以上のレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる
請求項１に記載の角膜除去装置。
【請求項３】
上記レーザ制御部は、
振動電圧値以上のレーザ駆動電圧を記半導体レーザに対して印加することにより、上記半導体から緩和振動による振動出力光を上記レーザ光として出射させる
請求項１に記載の角膜除去装置。
【請求項４】
上記半導体レーザによって出射された上記レーザ光の波長を変換する波長変換部
を有する請求項２に記載の角膜除去装置。
【請求項５】
上記半導体レーザは、
上記角膜のうち、露出された角膜実質に対して上記レーザ光を照射する
請求項４に記載の角膜除去装置。
【請求項６】
上記半導体レーザは、
上記角膜に内在する角膜実質に対して上記レーザ光を照射することにより、当該角膜実質に２光子吸収反応を生じさせる
請求項１に記載の角膜除去装置。
【請求項７】
上記半導体レーザは、
３５０［ｎｍ］以上の波長でなる上記レーザ光を出射する
請求項６に記載の角膜除去装置。
【請求項８】
上記半導体レーザは、
４１０［ｎｍ］以上の波長でなる上記レーザ光を出射する
請求項７に記載の角膜除去装置。
【請求項９】
上記半導体レーザは、
５００［ｎｍ］以下の波長でなる上記レーザ光を出射する
請求項７に記載の角膜除去装置。
【請求項１０】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を集光して角膜に対して照射する集光レンズと、
所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加するレーザ制御部と、
上記角膜の状態を表示する表示部と
を有する角膜手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角膜除去装置及び角膜手術装置に関し、例えばレーシックやイントラレーシックなどの近視矯正手術に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、近視矯正手術としては、レーシック（Laser  in  Situ  Keratomileusis）、イントラ（Intra）レーシック等が広く行われている。かかる近視矯正手術では、角膜除去装置からレーザ光を発生し、当該レーザ光によるアブレーションにより角膜を除去するようになされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１２９２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこのアブレーションは、角膜の主成分であるコラーゲン分子の共有結合を直接的に切断することによって生じる現象である。このため角膜除去装置としては、アブレーションを生じさせるのに十分な光強度を有し、約１９２［ｎｍ］の波長のレーザ光を発生させるいわゆるエキシマレーザなどが一般的に用いられている。
【０００４】
ところがこのエキシマレーザは、希ガスやハロゲンなどの混合ガスを用いてレーザ光を発生させるいわゆるガスレーザを光発生器として使用している。このためエキシマレーザは、一般的にサイズが大きく、大型化してしまう問題があった。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化し得る角膜除去装置及び角膜手術装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため本発明の角膜除去装置においては、レーザ光を出射する半導体レーザと、レーザ光を集光して角膜に対して照射する集光レンズと、所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加するレーザ制御部とを設けるようにした。
【０００７】
これにより角膜除去装置では、光発生器として小型の半導体レーザを用いることができる。
【０００８】
また本発明の角膜手術装置においては、レーザ光を出射する半導体レーザと、レーザ光を集光して角膜に対して照射する集光レンズと、所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加するレーザ制御部と、角膜の状態を表示する表示部とを設けるようにした。
【０００９】
これにより角膜手術装置では、光発生器として小型の半導体レーザを用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光発生器として小型の半導体レーザを用いることができ、かくして小型化し得る角膜除去装置及び角膜手術装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を次の順序で詳述する。
１．第１の実施の形態（イントラレーシックに使用される角膜除去装置）
２．第２の実施の形態（２光子吸収角膜除去方法に使用される角膜除去装置）
【００１２】
（１）第１の実施の形態
（１−１）角膜除去方法の概要
図１に、近視矯正のための角膜除去手術として、レーザを用いてフラップＦＰを形成する、いわゆるイントラレーシックの概要を示している。
【００１３】
図１（Ａ）に示すように、イントラレーシックでは、角膜ＣＮ上に平面ガラスＡＴｇを吸引固定することにより、イントラレーザＩＬのアタッチメントＡＴを固定する。このイントラレーザＩＬはフェムト秒レーザでなり、フェムト秒のパルス幅でなる赤外線（波長λ＝７００［ｎｍ］〜１［μｍ］）のイントラレーザ光をパルス出力するようになされている。
【００１４】
イントラレーザＩＬは、角膜ＣＮの表面から約１００［μｍ］の位置に、当該角膜ＣＮの表面のカーブに沿ってイントラレーザ光を照射することにより、図１（Ｂ）に示すように、約１００［μｍ］厚でなるフラップＦＰを形成する。この結果角膜ＣＮの内側部分である角膜実質が露出することになる。
【００１５】
イントラレーシックでは、図１（Ｃ）に示すように、角膜除去装置１１からレーザ光ＬＬを走査しながら照射することにより、除去対象の領域の角膜実質をアブレーションにより気化させ、角膜実質の一部を除去する。そしてイントラレーシックでは、フラップＦＰを角膜実質上に戻すようになされている。
【００１６】
この後、フラップＦＰはその一部が除去された角膜実質に対して自然に密着することになるが、このとき除去された角膜実質の分だけ角膜表面のカーブが変化する。これによりイントラレーシックでは、角膜ＣＮによる屈折度合いが変化し、近視を矯正することができる。
【００１７】
このようにイントラレーシックでは、角膜除去装置１１からレーザ光ＬＬを照射してアブレーションにより角膜実質を気化させることにより、角膜実質の一部を除去するようになされている。
【００１８】
（１−２）角膜手術装置の構成
次に、この角膜除去手術に使用される角膜手術装置１０の構成について説明する。
【００１９】
図２に示すように、角膜手術装置１０は、角膜除去装置１１によって眼球ＥＹにおける角膜ＣＮに対してレーザ光ＬＬを照射する。レーザ光ＬＬの一部は角膜ＣＮによって反射され、凹面ミラー１３の凹面１３ａによって反射されて集光レンズ１４へ入射される。
【００２０】
集光レンズ１４は、入射されたレーザ光ＬＬを集光して光検出器１５に照射する。この結果モニタ１７には、例えば角膜表面の湿潤度合いに応じた角膜実質の除去具合が表示されるようになされている。なお、このモニタ１７の具体的な構成は、特許文献２に記載されている。
【特許文献２】特開平１０−１１８１０８号公報
【００２１】
図３に示すように、角膜除去装置１１は、短パルス光源１から出射され、波長約３９８［ｎｍ］のレーザ光ＬＬを波長変換素子２２に供給する。
【００２２】
波長変換素子２２は例えばＳＨＧ（Second  Harmonic  Generation）素子でなり、レーザ光ＬＬの波長を１／２（すなわち約１９９［ｎｍ］）に変換し、ミラー２３を介してガリレイ式望遠鏡２４に入射する。なお１９９［ｎｍ］は、角膜ＣＮの主成分であるコラーゲン分子の共有結合を切断するのに十分なエネルギー量を有している。
【００２３】
ガリレイ式望遠鏡２４は、複数のレンズによって構成されており、レーザ光ＬＬの光束径を調整し、当該レーザ光ＬＬをマスタシャッタ２５に入射する。マスタシャッタ２５は、安全装置として設けられており、角膜除去装置１１からレーザ光ＬＬを出射するときのみレーザ光ＬＬを透過させ、当該レーザ光ＬＬを走査ユニット２６へ供給する。
【００２４】
走査ユニット２６は、複数の光学部品と駆動部品とによって構成されており、レーザ光ＬＬを当該レーザ光ＬＬの光軸と垂直な垂直方向に移動させ、ガリレイ式望遠鏡２７に入射する。
【００２５】
ガリレイ式望遠鏡２７は、複数のレンズによって構成されており、一部のレンズをレーザ光ＬＬの光軸方向に移動させることにより、レーザ光ＬＬの収束又は発散の状態を変化させ、ミラー２８を介して当該レーザ光ＬＬをカッティングレンズ２９に入射する。
【００２６】
カッティングレンズ２９は、レーザ光ＬＬを集光して角膜ＣＮの角膜実質に照射する。
【００２７】
なおレーザ光ＬＬの焦点は、カッティングレンズ２９に入射されたときのレーザ光ＬＬの収束又は発散の状態によって決定される。すなわちガリレイ式望遠鏡２７は、レーザ光ＬＬの収束又は発散の状態を変化させることにより、レーザ光ＬＬの焦点位置を当該レーザ光ＬＬの光軸方向に移動させるようになされている。
【００２８】
このとき角膜除去装置１１は、短パルス光源１から出射光強度の非常に大きいレーザ光ＬＬを出射することにより、アブレーションによって角膜実質を気化させ、当該角膜実質を除去する。
【００２９】
すなわち角膜除去装置１１は、出射光強度の非常に大きいレーザ光ＬＬを用いて角膜実質をアブレーションさせることにより、レーザ光ＬＬの照射された周囲の角膜ＣＮに殆どダメージを与えることなく角膜実質を除去し得るようになされている。
【００３０】
（１−３）短パルス光源
（１−３−１）短パルス光源の構成
次に、かかる出射光強度の非常に大きいレーザ光ＬＬを出射する短パルス光源１の構成について説明する。
【００３１】
短パルス光源１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。半導体レーザ３は、半導体発光を用いる一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３４）でなる。半導体レーザ３は、レーザ制御部２による駆動電圧制御処理（詳しくは後述する）により、レーザ光ＬＬをパルス出力するようになされている。
【００３２】
レーザ制御部２は、パルス生成器４及びＬＤ（Laser  Diode）ドライバ５とから構成されている。図４（Ａ）に示すように、パルス生成器４は、離散的にパルス状の生成信号パルスＳＬｗを発生するパルス信号ＳＬを生成し、ＬＤドライバ５に供給する。このときパルス生成器４は、例えば外部機器の制御に応じて、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルを制御する。
【００３３】
図４（Ｂ）に示すように、ＬＤドライバ５は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することにより、生成信号パルスＳＬｗに対応して駆動電圧パルスＤＪｗを発生するレーザ駆動電圧ＤＪを生成し、半導体レーザ３に供給する。このとき駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値は、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルに応じて決定されることになる。
【００３４】
そして半導体レーザ３は、レーザ駆動電圧ＤＪに応じてレーザ光ＬＬをパルス出力する。
【００３５】
このように短パルス光源１は、レーザ制御部２の制御により、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
【００３６】
（１−３−２）緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力
次式にレーザの特性を表すいわゆるレート方程式を示している。なお、Γは閉込め係数、τｐｈは光子寿命、τｓはキャリア寿命、Ｃｓは自然放出結合係数、ｄは活性層厚、ｑは電荷素量、ｇmaxは最大利得、Ｎはキャリア密度、Ｓは光子密度、Ｊは注入キャリア密度、ｃは光速、Ｎ０は透明化キャリア密度、ｎｇは群屈折率を示している。
【００３７】
【数１】
2010099423.tif 000003
【００３８】
図５及び図６に、（１）式から導かれるキャリア密度Ｎと注入キャリア密度Ｊと、光子密度Ｓとの関係を示している。なお図５及び図６では、Γ＝０．３、Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］、τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、Ｃｓ＝０．０３、ｄ＝０．１［μｍ］、ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］として計算を行った。
【００３９】
図６に示すように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動電圧ＤＪ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。そして図５に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち出射光強度）を増大させる。また図５と対応する図７に示すように、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓはさらに増大することがわかる。
【００４０】
図７、図８及び図９では、図７に示されたポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３においてレーザ駆動電圧ＤＪ（すなわち注入キャリア密度Ｊ）を印加し始めてからの時間を横軸として、光子密度Ｓを縦軸として示している。
【００４１】
図８に示すように、最も大きなレーザ駆動電圧ＤＪを印加した場合を表すポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定する。
【００４２】
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
【００４３】
ここで（１）式に示したレート方程式から、レーザ駆動電圧ＤＪを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄを算出することができる。すなわち発振以前のため光子密度Ｓ＝０とすると、（１）式における上段の式を次式のように表すことができる。
【００４４】
【数２】
2010099423.tif 000004
【００４５】
ここでキャリア密度Ｎをスレショールド値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次式のように表すことができる。
【００４６】
【数３】
2010099423.tif 000005
【００４７】
すなわち発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
【００４８】
図８に示したポイントＰＴ１では、（３）式から当該発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加しているため、発光開始時間τｄも短くなっている。
【００４９】
図９に示すように、ポイントＰＴ１よりも印加したレーザ駆動電圧ＤＪの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、かつ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。またポイントＰＴ２では、発光開始時間τｄも約４００［ｐｓ］とポイントＰＴ１と比較して大きくなった。このポイントＰＴ２の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５と、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
【００５０】
図１０に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動電圧ＤＪの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられず、また発光開始時間τｄが約１［ｎｓ］と比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値はほぼ安定値と同一であり、約１．２×１０１５であった。
【００５１】
一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない条件（電圧値）となる比較的小さいレーザ駆動電圧ＤＪを印加することにより、敢えて出射開始直後の出射光強度の差異を小さくし、レーザ光ＬＬの出力を安定させている。以下、半導体レーザ３が緩和振動を生じさせない低電圧によるレーザ光ＬＬを出力するモードを、通常モードと呼び、当該通常モードにおいて出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮｐと呼ぶ。
【００５２】
しかしながら本実施の形態による短パルス光源１では、ポイントＰＴ１及びＰＴ２のように緩和振動を生じさせることにより、レーザ光の瞬間的な出射光強度の最大値を安定値よりも増大（例えば１．５倍以上）させるようになされている。また、緩和振動を生じさせるための電圧値（以下、これを振動電圧値αと呼ぶ）として、大きな値を選択することができるため、大きな振動電圧値αに応じた大きな出射光強度でなるレーザ光を出射させ得るようになされている。
【００５３】
すなわち同一の半導体レーザに対して振動電圧値αでなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加することにより、従来と比してレーザ光の出射光強度を大幅に増大させることが可能となる。例えばポイントＰＴ１では、緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、従来の電圧値を印加した場合を示すポイントＰＴ３（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の出射光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
【００５４】
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的大きなレーザ駆動電圧ＤＪを印加した時に測定された出射光強度を、図１１に示している。図から、図８及び図９で光子密度Ｓにみられた緩和振動が出射光強度にそのまま表われ、同様の緩和振動が出射光強度として実際に生じていることが確認された。なお図１１では、レーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザに対して矩形のパルス状に供給した場合に得られたレーザ光ＬＬの波形を示している。なお以下、レーザ駆動電圧ＤＪのうち、パルス状に供給される部分を駆動電圧パルスＤＪｗと呼ぶ。  
【００５５】
図１２（Ａ）は、図９に対応する図である。例えば図１２（Ｂ）に示すように、短パルス光源１のレーザ制御部２は、半導体レーザ３に対し、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧値α１でなるレーザ駆動電圧ＤＪを駆動電圧パルスＤＪｗとして供給する。このときレーザ制御部２は、駆動電圧パルスＤＪｗとして、発光開始時間τｄと振動周期ｔａとを加算（τｄ＋ｔａ）した時間（以下、これを電流波供給時間βと呼ぶ）に亘り、矩形状のパルスでなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加する。
【００５６】
これによりレーザ制御部２は、図１２（Ｃ）に示すように、半導体レーザ３に緩和振動による第１波のみを出射させ、当該半導体レーザ３に出射光強度の大きいパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＭｐと呼ぶ）を出射させることができる。
【００５７】
またレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動電圧パルスＤＪｗを供給することにより、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加する時間を短縮することができ、半導体レーザ３の過発熱などにより生じる当該半導体レーザ３の不具合を抑制するようになされている。
【００５８】
一方レーザ制御部２は、図１２（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせるのに十分でかつ振動電圧値α１よりも小さい振動電圧値α２でなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給することにより、半導体レーザ３に出射光強度の比較的小さい振動出力光ＬＭｐを出射させることができる。なお以下、半導体レーザ３が緩和振動を生じさせてレーザ光ＬＬをパルス出力するモードを緩和振動モードと呼び、緩和振動を生じない通常モードと区別する。
【００５９】
このように短パルス光源１は、レーザ光ＬＬに緩和振動を生じさせるよう駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値を制御することにより、振動緩和モードによってレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
【００６０】
（１−３−３）特異モードによるレーザ光のパルス出力
本願発明人らは、レーザ光ＬＬに緩和振動を生じさせる振動電圧値αよりもさらに大きな特異電圧値βでなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給することにより、半導体レーザ３から振動出力光ＬＭｐよりもさらに大きな出射光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得ることを見出した。
【００６１】
次に、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値を変化させた場合のレーザ光ＬＬの変化を測定した実験の結果について説明する。
【００６２】
図１３に、短パルス光源１から出射されたレーザ光ＬＬを分析する光測定装置５１の構成を示している。
【００６３】
光測定装置５１における短パルス光源１において、半導体レーザ３から出射されたレーザ光ＬＬは、コリメータレンズ５２に供給された。
【００６４】
レーザ光ＬＬは、コリメータレンズ５２によって発散光から平行光に変換され、ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）５３を介して集光レンズ５５へ入射された。なおＢＰＦ５３は、必要に応じて設置又は除去された。レーザ光ＬＬは、集光レンズ５５によって集光された後、光サンプルオシロスコープ５６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）及び光スペクトルアナザイザ５７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）により測定及び分析された。
【００６５】
またコリメータレンズ５２及び集光レンズ５５間にパワーメータ５４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置され、レーザ光ＬＬの出射光強度が測定された。
【００６６】
図１４（Ａ）に示すように、パルス生成器４に対してパルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＳＬｓを設定した場合において、実際にパルス生成器４から出力されたパルス信号ＳＬの波形を図１４（Ｂ）に示している。このパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＳＬｓに対応して出現するパルス（以下、これを生成信号パルスＳＬｗと呼ぶ）の半値幅である信号パルス半値幅ＳＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
【００６７】
図１４（Ｂ）に示したパルス信号ＳＬを入力した場合において、実際にＬＤドライバ５から出力されたレーザ駆動電圧ＤＪの波形を図１４（Ｃ）に示している。このレーザ駆動電圧ＤＪにおいて、生成信号パルスＳＬｗに対応して出現するパルス（すなわち駆動電圧パルスＤＪｗ）の半値幅である電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆは、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルに応じて約１．５［ｎｍ］〜約１．７［ｎｍ］の範囲で変化した。
【００６８】
このときの生成信号パルス信号ＳＬｗの信号レベル（最大電圧値）と駆動電圧パルスＤＪｗにおける電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆとの関係、及び生成信号パルス信号ＳＬｗの信号レベルと駆動電圧パルスＤＪｗにおける最大電圧値Ｖｍａｘとの関係を図１５に示している。
【００６９】
図１５からわかるように、ＬＤドライバ５に入力される生成信号パルスＳＬｗの電圧値が大きくなるに従って、当該ＬＤドライバ５から出力される駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘも上昇する。またパルス信号ＳＬの電圧値が大きくなるに従って、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆも徐々に大きくなることがわかる。
【００７０】
言い換えると、同一パルス幅でなる設定パルスＳＬｓをパルス生成器４に設定した場合であっても、ＬＤドライバ５に対して供給される生成信号パルスＳＬｗの最大電圧値が変化することにより、ＬＤドライバ５から出力される駆動電圧パルスＤＪｗのパルス幅及び電圧値が変化することがわかる。
【００７１】
このような駆動電圧パルスＤＪｗに応じて出力されたレーザ光ＬＬについて、光サンプルオシロスコープ５６によって測定した結果を図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示している。なおこの図１６において、時間を示す横軸は相対値であり、波形の形状を見易くするために各波形をずらして示している。またこの測定において、ＢＰＦ５３は設置されていない。
【００７２】
図１６（Ａ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動が見られなかった。すなわちこの波形ＬＴ１では、短パルス光源１が通常モードにおいて通常出力光ＬＮｐを出力していることを表している。
【００７３】
図１６（Ａ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわちこの波形ＬＴ２では、短パルス光源１が緩和振動モードにおける振動出力光ＬＭｐを出力していることを表している。
【００７４】
図１６（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ３、ＬＴ４、ＬＴ５及びＬＴ６には、時間軸方向に先頭部分となるピークと、細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
【００７５】
レーザ光ＬＬの波形ＬＴ３、ＬＴ４、ＬＴ５及びＬＴ６は、先頭のピークの後に大きなピークがなく、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる波形ＬＴ２（図１６（Ａ））とは、その形状が明らかに異なっている。
【００７６】
なお測定に使用された光サンプルオシロスコープ５６の解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため、各図には表われていないが、ストリークカメラを用いた実験により、先頭のピークのピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。またこれに伴って、当該先頭のピークの最大出射光強度も実際より低く表われている。
【００７７】
ここで、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに分析する。
【００７８】
同様にして駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに得られたレーザ光ＬＬの出射光強度について、光スペクトルアナライザ１７によって測定した結果を図１７〜図２１に示している。なお図１７（Ａ）〜図２１（Ａ）では、レーザ光ＬＬを波長ごとに分解した結果を表しており、図１７（Ｂ）〜図２１（Ｂ）では、レーザ光ＬＬを図１６と同様時間軸方向に分解した結果を示している。またこの測定において、ＢＰＦ５３は設置されていない。
【００７９】
図１７（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１１にはピークが１つのみ見られていることから、当該レーザ光ＬＬは通常モードによる通常出力光ＬＮｐといえる。また図１７（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１１では、約４０４［ｎｍ］に１つのピークのみが確認された。このことから図１７（Ｂ）に示す波形ＬＴ１１が約４０４［ｎｍ］の波長でなるレーザ光ＬＬに基づくものであることがわかる。
【００８０】
図１８（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１２には大きなピークが複数見られることから、当該レーザ光は緩和振動モードによる振動出力光ＬＭｐといえる。また図１８（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１２では、約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２つのピークが確認された。このことから図１８（Ｂ）に示す波形ＬＴ２が約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］の波長でなるレーザ光ＬＬに基づくものであることがわかる。
【００８１】
図１９（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１３には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。このとき図１９（Ａ）に示すように、スペクトラムＳＴ１３では、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２つのピークが確認された。スペクトラムＳＴ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動している。さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
【００８２】
図２０（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１４には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。また図２０（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２つの大きなピークが確認された。スペクトラムＳＴ１４では、スペクトラムＳＴ１３（図１９（Ｂ））と比較して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなり、その代りに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが確認された。
【００８３】
図２１（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１５には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。また図２１（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２つのピークが確認された。スペクトラムＳＴ１５は、スペクトラムＳＴ１４（図２０（Ｂ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失し、約３９８［ｎｍ］に明確なピークが確認された。
【００８４】
これらのことから、短パルス光源１では、振動電圧値αよりも大きな特異電圧値β（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＭｐとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力することが確認された。また発光開始時間τｄも上述したレート方程式から導かれる（３）式とは一致しなかった。
【００８５】
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが大きくなるにつれて通常出力光ＬＮｐ（図１７）、振動出力光ＬＭｐ（図１８）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＭｐからその波長を変化させる。
【００８６】
具体的に、図１８に示したように、振動出力光ＬＭｐは、通常出力光ＬＮｐとほぼ同じ波長（通常出力光ＬＮｐの波長±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮｐよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
【００８７】
これに対して図２１に示したレーザ光ＬＬは、通常出力光ＬＮｐとほぼ同じ波長（（通常出力光ＬＮｐの波長±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮｐよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。以下、このレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＡｐと呼び、当該特異出力光ＬＡｐを出力する半導体レーザ３のモードを特異モードと呼ぶ。
【００８８】
ここで最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１９（Ａ））と１７．８［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図２０（Ａ））とを比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。つまり最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＭｐから特異出力光ＬＡｐへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減衰し、代りに短波長側のピークが増大していくといえる。
【００８９】
以下、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを、特異出力光ＬＡｐとし、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＭｐとする。なお図２０のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮｐの波長及び通常出力光ＬＮｐの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長をそれぞれのピークの中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
【００９０】
従って、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１９）は振動出力光ＬＭｐとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図２０）は特異出力光ＬＡｐとなる。
【００９１】
図２２に示すように、ＢＰＦ５３を設置したときと設置しなかったときの特異モードにおけるレーザ光ＬＬの波形ＬＴ１６及びＬＴ１７をそれぞれ示している。なおこのＢＰＦ５３は、４０６±５［ｎｍ］の光の透過率を低下させるようになされている。
【００９２】
図２２から、ＢＰＦ５３の設置された波形ＬＴ１７では、波形ＬＴ１６と比較して特異ピークＡＰＫの出射光強度に殆ど変化が見られなかったのに対し、特異スロープＡＳＰの出射光強度が大きく減少した。すなわち特異モードにおいて、特異スロープＡＳＰは通常モードとほぼ同じ約４０４［ｎｍ］の波長でなるため、ＢＰＦ５３によって減少したのに対し、特異ピークＡＰＫは約３９８［ｎｍ］の波長でなるため、ＢＰＦ５３によって減少しなかったことが確認された。
【００９３】
図２３に、波形ＬＴ１６及び波形ＬＴ１７に対応するスペクトラムＳＴ１６及びＳＴ１７を示している。なおスペクトラムＳＴ１６及びＳＴ１７は、最大の出射光強度に応じて正規化されており、縦軸の出射光強度は相対値を表している。
【００９４】
スペクトラムＳＴ１６では、波形ＬＴ１６において大きな面積を有する特異スロープＡＳＰに対応して４０４［ｎｍ］の光強度が３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。一方スペクトラムＳＴ１７では、特異スロープＡＳＰの減少に伴い、４０４［ｎｍ］の光強度と３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
【００９５】
このことからも、特異モードにおけるレーザ光ＬＬにおいて、特異スロープＡＳＰの波長が約４０４［ｎｍ］であり、特異ピークＡＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわち特異ピークＡＰＫの波長が特異スロープＡＳＰと比して短波長であることが確認された。
【００９６】
以上を踏まえて、特異モードにおけるレーザ光ＬＬについてまとめる。
【００９７】
半導体レーザ３は、緩和振動を生じさせる電圧値よりもさらに大きい特異電圧値でβなるレーザ駆動電圧ＤＪが印加されると、特異モードに遷移し、図２４に示すように、最初に出現する特異ピークＡＰＫと、続いて出現するスロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐを出射する。
【００９８】
特異ピークＡＰＫは、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と比して、約６［ｎｍ］短波長側にシフトする。なお他の実験において、通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長が異なる半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られている。
【００９９】
パワーメータ５４による測定（半導体レーザ３としてソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３を使用）の結果、この特異ピークＡＰＫの出射光強度は、約１２［Ｗ］と緩和振動モードにおけるレーザ光ＬＬの最大の出射光強度（約１〜２［Ｗ］）と比して、非常に大きいことが確認された。なお光サンプルオシロスコープ５６の解像度が低いためこの出射光強度は図面には表われていない。
【０１００】
またストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異ピークＡＰＫは、ピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、緩和振動モードにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比して、小さくなることが確認された。なお光サンプルオシロスコープ５６の解像度が低いためこのピーク幅は図面には表われていない。
【０１０１】
また特異スロープＡＳＰは、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の出射光強度は約１〜２［Ｗ］程度であった。
【０１０２】
実際上、短パルス光源１のレーザ制御部２は、半導体レーザ３に対し、振動電圧値αよりもさらに大きい特異電圧値βでなるレーザ駆動電圧ＤＪを駆動電圧パルスＤＪｗとして印加する。
【０１０３】
これによりレーザ制御部２は、図２４に示したように、半導体レーザ３を特異モードに遷移させ、レーザ光ＬＬとして、当該半導体レーザ３から非常に大きい特異ピークＡＰＫを有する特異出力光ＬＡｐを出射させることができる。
【０１０４】
すなわち短パルス光源１は、半導体レーザ３を特異モードへ遷移させるのに十分な電圧値でなる駆動電圧パルスＤＪｗを印加するようパルス発生器４を制御することにより、半導体レーザ３から特異出力光ＬＡｐを出力し得るようになされている。
【０１０５】
（１−３−４）イントラレーシックにおけるレーザ光の出射
イントラレーシックにおいて、角膜除去装置１１は、特異電圧値βでなる駆動電圧パルスＤＪｗを有するレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して供給する。
【０１０６】
これにより角膜除去装置１１は、レーザ光ＬＬとして、特異出力光ＬＡｐを角膜実質に照射することができる。
【０１０７】
このように角膜除去装置１１では、半導体レーザ３を用いた短パルス光源１を光源として使用することにより、光源としてのサイズを大幅に小型化し得るようになされている。
【０１０８】
（１−４）動作及び効果
以上の構成において角膜除去装置１１は、半導体レーザ３から出射したレーザ光ＬＬを集光して角膜ＣＮに対して照射する。角膜除去装置１１は、所定以上の電圧値でなり、パルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加する。
【０１０９】
このとき角膜除去装置１１は、特異電圧値β以上のレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加することにより、パルス状の特異ピークＡＰＫと当該特異ピークＡＰＫと比して出射光強度の小さい特異スロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐをレーザ光ＬＬとして出射させる。
【０１１０】
これにより角膜除去装置１１は、光発生器として小型の半導体レーザ３を用いることができるため、角膜除去装置１１全体を小型化することが可能となる。
【０１１１】
また角膜除去装置３１は、半導体レーザ３によって出射されたレーザ光ＬＬの波長を変換する。これにより角膜除去装置１１は、非常に大きな光強度でなる約３９８［ｎｍ］の特異出力光ＬＡｐを、アブレーションを生じさせる約１９９［ｎｍ］の波長に変換して角膜ＣＮに照射することができるため、アブレーションにより角膜実質を除去することができる。
【０１１２】
かくして本発明は、小型化し得る角膜除去装置及び角膜手術装置を実現できる。
【０１１３】
（２）第２の実施の形態
図２５及び図２６に示す第２の実施の形態では、図１〜図２４に示した第１の実施の形態と対応する箇所に同一符号を附して示している。第２の実施の形態では、フラップＦＰを形成することなく角膜の除去を実行する点が第１の実施の形態と異なっている。
【０１１４】
（２−１）本発明の２光子吸収角膜除去方法
第２の実施の形態では、２つの光子を同時に吸収したときにのみ生じるいわゆる２光子吸収反応を用いて角膜除去を実行する。この２光子吸収反応では、物質に対して本来吸収が生じる波長の２倍の波長でなるレーザ光ＬＬが非常に大きい光強度で照射された場合、本来吸収が生じる波長と同等のエネルギーを得て当該物質が励起され、２光子吸収反応を生じさせる現象である。
【０１１５】
すなわち角膜ＣＮは、その主成分であるコラーゲン分子が本来吸収を生じさせる波長の約２倍の波長でなるレーザ光ＬＬが非常に大きい光強度で照射されることにより、２光子吸収反応を生じ、アブレーションにより気化する。このとき角膜ＣＮでは、レーザ光ＬＬの光強度が非常に大きくなる焦点ＦＢ近傍でのみ２光子吸収反応によるアブレーションを生じることになる。
【０１１６】
一方、角膜ＣＮでは、コラーゲン分子が本来吸収しない波長のレーザ光ＬＬが照射されることになる。このとき角膜ＣＮでは、焦点ＦＢ近傍以外の領域において当該レーザ光ＬＬの光強度がさほど大きくなく、２光子吸収及び１光子吸収のいずれも生じないため、レーザ光ＬＬに対する作用が殆ど生じない。この結果角膜ＣＮでは、焦点ＦＢ近傍以外の領域において、レーザ光ＬＬが照射されたことによる損傷が殆ど生じない。
【０１１７】
このため本実施の形態では、フラップＦＰを形成して角膜実質を露出させなくても当該角膜実質に対してレーザ光ＬＬを直接照射することができるようになされている。
【０１１８】
ここで角膜ＣＮのコラーゲン分子の共有結合を切断する（すなわちアブレーションを生じさせる）のに必要な光エネルギーについて検討する。
【０１１９】
コラーゲン分子の結合エネルギーは、Ｃ−Ｃ結合で３．５［ｅＶ］、Ｃ−Ｎ結合で３．０［ｅＶ］である。光の波長で換算すると前者は約３５０［ｎｍ］、後者は約４１０［ｎｍ］となる。アブレーションさせるためにこの結合エネルギーを投入すれば１００［％］結合が切断される訳ではなく、ある程度の余剰エネルギーが必要となる。
【０１２０】
そこでコラーゲン分子をアブレーションさせるのに必要となる光エネルギーの下限を５．０［ｅＶ］とする。２光子吸収では、２つの光子のエネルギーによって反応が生じるため、１光子当たりに必要となる光エネルギーは５．０［ｅＶ］の半分の２．５［ｅＶ］となり、このときの波長は約５００［ｎｍ］となる。
【０１２１】
さらに角膜ＣＮに対する影響について検討する。
【０１２２】
角膜ＣＮは、除去対象となる領域以外の角膜ＣＮに対する影響を極力抑制するため、照射するレーザ光ＬＬをコラーゲン分子が殆ど吸収しないことが望ましい。照射するレーザ光ＬＬをコラーゲン分子が吸収することにより発熱が生じ、角膜ＣＮを損傷させる可能性があるからである。
【０１２３】
コラーゲン分子において結合の大部分をなすＣ−Ｃ結合の結合エネルギーから、角膜ＣＮは、３５０［ｎｍ］未満の波長でなる光の殆どを吸収すると算出される。したがって照射するレーザの波長としては３５０［ｎｍ］以上、安全を考えてＣ−Ｎ結合を考慮に入れると、４１０［ｎｍ］以上の波長でなる光をレーザ光ＬＬとして使用することが望ましいといえる。
【０１２４】
そこで本実施の形態による角膜除去方法では、３５０［ｎｍ］以上、より好ましくは４１０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下の波長でなるレーザ光ＬＬを照射するようになされている。以下、本実施の形態による角膜除去方法を、２光子吸収角膜除去方法と呼ぶ。
【０１２５】
具体的に図２５（Ａ）に示すように、２光子吸収角膜除去方法では、３５０［ｎｍ］以上、より好ましくは４１０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下の波長でなるレーザ光ＬＬを集光して角膜ＣＮ内部の角膜実質に照射する。
【０１２６】
このとき図２５（Ｂ）に示すように、レーザ光ＬＬの焦点ＦＢ近傍では２光子吸収が生じ、アブレーションにより角膜実質が気化する。このとき発生する気化生成物は、生体組織により吸収されて角膜ＣＮの外部に自然に排出される。また例えばマイクロピペットなどによりスルーホールを形成し、外部に排出されるようにすることもできる。
【０１２７】
そして２光子吸収角膜除去方法では、イントラレーシックと同様にしてレーザ光ＬＬを走査させることにより除去対象となる領域ＩＪの角膜実質を除去する。２光子吸収角膜除去方法では、その後放置することにより、角膜ＣＮにおける領域ＩＪの内面同士が互いに密着し、角膜ＣＮ表面のカーブが変化する。この結果２光子吸収角膜除去方法では、近視を矯正し得るようになされている。
【０１２８】
このように２光子吸収角膜除去方法は、２光子吸収反応を用いることにより、レーザ光ＬＬを除去対象となる領域ＩＪの角膜実質に対して直接照射して、当該角膜実質を直接的に除去することができる。
【０１２９】
これにより２光子吸収角膜除去方法は、フラップＦＰを形成する必要がないため、工程を簡素にし得る。また２光子吸収角膜除去方法は、角膜ＣＮに対して与える損傷を最小限に抑制し得、手術の安全性を向上させ得ると共に、角膜の早期の治癒を達成し得るようになされている。
【０１３０】
（２−２）角膜除去装置の構成
図２６に示すように、角膜除去装置３１は、波長変換素子２２を有さない点が第１の実施の形態の角膜除去装置１１（図３）と異なっている。
【０１３１】
すなわち角膜除去装置３１は、短パルス光源１から出射したレーザ光ＬＬを、波長を変換することなくそのまま角膜ＣＮに照射する。
【０１３２】
短パルス光源１の半導体レーザ３は、特異電圧値βでなる駆動電圧パルスＤＪｗを有するレーザ駆動電圧ＤＪｗが印加されることにより、３５０［ｎｍ］以上、より好ましくは波長４１０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下でなるレーザ光ＬＬを出射する。
【０１３３】
この結果角膜ＣＮには、非常に光強度が大きく、３５０［ｎｍ］以上、より好ましくは波長４１０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下でなるレーザ光ＬＬが照射されることになる。
【０１３４】
このように角膜除去装置３１は、角膜ＣＮに２光子吸収反応を生じさせる光強度及び波長でなるレーザ光ＬＬを角膜ＣＮに対して照射し得るようになされている。
【０１３５】
（２−３）動作及び効果
以上の構成において、角膜除去装置３１は、角膜ＣＮに内在する角膜実質に対してレーザ光ＬＬを照射することにより、当該角膜実質に２光子吸収反応を生じさせる。
【０１３６】
これにより角膜除去装置３１は、２光子吸収反応の生じない部分の角膜ＣＮに対して殆ど損傷を与えずに済むため、フラップＦＰを形成しなくても角膜実質を除去することが可能となる。この結果角膜除去装置３１は、２光子吸収角膜除去手術の工程を簡略化することができる。
【０１３７】
角膜除去装置３１は、半導体レーザから３５０［ｎｍ］以上、より好ましくは４１０［ｎｍ］以上の波長でなるレーザ光ＬＬを出射する。これにより角膜除去装置３１は、コラーゲン分子がレーザ光ＬＬを殆ど吸収することなく当該コラーゲン分子の発熱を抑制することができるため、除去対象とならない部分の角膜ＣＮの損傷を極力抑制することができる。
【０１３８】
角膜除去装置３１は、５００［ｎｍ］以下の波長でなるレーザ光ＬＬを出射する。これにより角膜除去装置３１は、除去対象となる角膜実質において２光子吸収が生じた際に、レーザ光ＬＬによってコラーゲン分子の共有結合を確実に切除させ、アブレーションを生じさせることができる。
【０１３９】
以上の構成によれば、角膜除去装置３１は、角膜ＣＮに内在する角膜実質に直接レーザ光ＬＬを照射して２光子吸収を生じさせることにより、フラップＦＰを形成することなく角膜実質を除去することができる。
【０１４０】
（３）他の実施の形態
なお上述した第１及び第２の実施の形態においては、レーザ光ＬＬとして特異出力光ＬＡｐを出射するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、振動電圧値α以上のレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加することにより、半導体レーザ３から緩和振動による振動出力光ＬＭｐをレーザ光ＬＬとして出射させるようにしても良い。また本発明は、特異出力光ＬＡｐと振動出力光ＬＭｐとを適宜切り替えても良い。また、通常出力光ＬＮｐと切り替えることも可能である。
【０１４１】
また上述した第１及び第２の実施の形態においては、特許文献２の記載のように、角膜の湿潤具合によって角膜実質の切除具合を検出するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば顕微鏡によって角膜ＣＮの切除対象部分を拡大して表示するようにしても良い。
【０１４２】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、設定パルスＳＬｓの高さＨｓの設定により駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを調整するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばＬＤドライバ５における増幅率を変化させることにより最大電圧値Ｖｍａｘを調整しても良い。
【０１４３】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、矩形状の設定パルスＳＬｓに基づく駆動電圧パルスＤＪｗを供給するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は短時間に亘って大きな振動電圧値αでなるパルス電流を供給すれば良く、例えば正弦波状でなる設定パルスＳＬｓに基づく駆動電圧パルスＤＪｗを供給するようにしても良い。
【０１４４】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３として一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３など）を用いるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は、ｐ型とｎ型の半導体を用いてレーザ発振を行ういわゆる半導体レーザであれば良い。また敢えて緩和振動を大きく生じさせやすくした半導体レーザを用いることがさらに好ましい。
【０１４５】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬの波長を波長３９８［ｎｍ］とするようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬの波長を波長３９８［ｎｍ］とする以外にも、他の波長とするようにしても良く、要は角膜実質をアブレーションにより適切に除去できれば良い。また本発明では、半導体レーザ３から直接１９０［ｎｍ］〜２５０［ｎｍ］のレーザ光ＬＬを出射しても良く、この場合波長変換素子２２は不要となる。
【０１４６】
さらに上述した第１の実施の形態においては、角膜除去装置１１をアブレーションによる角膜除去に使用するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、フラップＦＰの形成時に使用しても良い。
【０１４７】
さらに上述した第１の実施の形態においては、角膜除去装置１１をイントラレーシックに適用するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば機械的なフラップＦＰ形成を行うレーシックや、フラップ内部にレンズを入れて角膜表面のカーブを変化させる近視矯正手術や病気に伴う角膜切除手術にも適用することができる。
【０１４８】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レーザ制御部としてのレーザ制御部２と、集光レンズとしてのカッティングレンズ２９とによって角膜除去装置としての角膜除去装置１１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による半導体レーザと、レーザ制御部と、集光レンズとによって本発明の角膜除去装置を構成するようにしても良い。
【０１４９】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、集光レンズとしてのカッティングレンズ２９と、レーザ制御部としてのレーザ制御部２と表示部としてのモニタ１７によって角膜手術装置としての角膜手術装置１０を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による半導体レーザと、集光レンズと、レーザ制御部と、表示部とによって本発明の角膜除去装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、例えば近視矯正手術などに使用される角膜手術装置でも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】角膜除去手術の概要を示す略線図である。
【図２】角膜手術装置の構成を示す略線図である。
【図３】第1の実施の形態による角膜除去装置の構成を示す略線図である。
【図４】パルス信号とレーザ駆動電圧を示す略線図である。
【図５】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図６】注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。
【図７】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図８】ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。
【図９】ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。
【図１０】ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。
【図１１】実際の発光波形を示す略線図である。
【図１２】駆動電流と出射光強度（１）の説明に供する略線図である。
【図１３】光測定装置の構成を示す略線図である。
【図１４】パルス信号と駆動電圧パルスとの関係を示す略線図である。
【図１５】各パルスの形状を示す略線図である。
【図１６】電圧とレーザ光の波形を示す略線図である。
【図１７】８．８［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１８】１３．２［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１９】１５．６［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図２０】１７．８［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図２１】３８．４［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図２２】ＢＰＦの効果（１）の説明に供する略線図である。
【図２３】ＢＰＦの効果（２）の説明に供する略線図である。
【図２４】特異出力光の波形を示す略線図である。
【図２５】第２の実施の形態による角膜除去方法
【図２６】第２の実施の形態による角膜除去装置の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１……短パルス光源、２……レーザ制御部、３……半導体レーザ、４……パルス生成器、５……ＬＤドライバ、１１……角膜除去装置、１７……モニタ、２９……カッティングレンズ、ＣＮ……角膜、ＥＹ……眼球、τｄ……発光開始時間、ＤＪ……レーザ駆動電圧、ＤＪｗ……駆動電圧パルス、ＬＬ……レーザ光、ＳＬ……パルス信号、ＳＬｗ……生成信号パルス、ＬＭｐ……振動出力光、ＬＡｐ……特異出力光、ＡＰＫ……特異ピーク、ＡＳＰ……特異スロープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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