(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を浸食するためのレーザビーム配送およびトラッキングシステムにおいて、
ビーム経路に沿って、前記表面から微小体積を浸食するのに適したエネルギーレベルでレーザ光を前記表面に向けて生成するためのレーザと、
前記表面についての形状変化をもたらす特定のパターンに従って前記ビーム経路を第１の経路からこの第１の経路に平行な第２の経路にシフトさせるために、前記ビーム経路上に配置された光学的トランスレータと、
所定の軸に対する前記第２の経路の角度を変化させるために、前記ビーム経路に沿って配置された光学的角度調節装置と、
前記表面の運動の測定可能な量を検出すると共に、前記表面の運動の測定可能な量を示す制御信号を生成するためのセンサと、
をそれぞれ具備し、
前記センサは、
（ａ）  前記表面に対して損傷を与えないような光エネルギーを生成する光源と、
（ｂ）  配送光路上の前記光エネルギーを前記第２の経路と平行関係をもって前記光学的角度調節装置に配送する光学的配送装置であって、前記配送光路の角度が、生成されるビーム経路の角度に対応して前記光学的角度調節装置により変化され、前記光エネルギーと前記レーザ光は平行関係をもって前記表面に入射し、前記光エネルギーの要部は前記光学的角度調節装置を通して反射光経路を逆に伝搬する反射エネルギーとして前記表面から反射されるようにした光学的配送装置と、
（ｃ）  前記光学的角度調節装置からの前記反射エネルギーを検出すると共にこの反射エネルギーに基づいて前記制御信号を生成する受光装置であって、前記光学的角度調節装置は前記制御信号に応じて前記第２のビーム経路の角度及び前記配送光路の角度を互いに対応させて変化させるようにした受光装置と、
を備えることを特徴とするレーザビーム配送およびトラッキングシステム。
【請求項２】
前記レーザは複数のレーザビームショットを生成するためのパルスレーザであり、前記複数のレーザビームショットの各々が本来のビーム経路上を移動するように構成し、
前記光学的トランスレータは所定のショットパターンに従って作動され、複数のレーザビームショットが前記表面に方向付けされるように構成し、
前記ショットパターンに従ってシフト制御コマンドを前記光学的角度調節装置に発する制御装置を備えており、前記ショットパターンは前記表面を所望の形状に浸食することができ、前記制御装置はシフト制御コマンドを発して前記複数のレーザビームショットを前記表面にこの表面の領域にわたって広がる空間的に分布されたパターンをなして印加し、これにより前記レーザビームショットは、前回のショットからの浸食された材料が次の隣接するショットがなされる前に散逸することを許容するのに十分な距離だけ前記表面上で互いに連続的に隔置され、累積的なショットがなされ、かつ、前記所定のショットパターンを完了して前記所望の形状を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム配送およびトラッキングシステム。
【請求項３】
前記光学的配送装置は、
光エネルギーを複数個の光スポットに変換するための光学的スプリッタと、
前記個別の調節機構を通して前記光スポットを焦点に集めるための集光光学系と、
を含み、
前記集光光学系は光学的角度調節装置であり、この光学的角度調節装置は、前記表面の運動と一致する運動をなす境界上に配置された対応する複数の位置に入射する前記複数個の光スポットを方向付けし、前記境界は、異なる反射係数を有する二つの可視的に隣接する表面により規定され、反射エネルギーの一部が前記複数の位置の各々から反射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム配送およびトラッキングシステム。
【請求項４】
前記レーザ光はほぼ193ナノメートルの波長のものであり、前記表面は眼球の角膜であることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム配送およびトラッキングシステム。
【請求項５】
前記光学的トランスレータは、互いに直交する二つの軸線に沿って前記第１の経路をシフトさせる独立した並進運動が可能な少なくとも二つのミラーを有し、前記光学的角度調節装置は、互いに直交する二つの軸線に沿って前記第２の経路の角度を変化させる独立した回転運動が可能な少なくとも二つのミラーを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム配送およびトラッキングシステム。
【発明の詳細な説明】
本願は、同日に出願され、従属の特許出願として共通の譲渡人により所有された「眼球運動検出方法およびシステム」および「レーザスカルプティングシステムおよび方法」と題した関連の特許出願と係属するものである。これらの出願の内容は引用によりここに取り込むものとする。
発明の分野
本発明は、一般にレーザシステムに係り、特に眼球の角膜組織などの運動表面を浸食するために用いられるレーザシステムに関する。
発明の背景
被加工体の表面の全てまたは要部を浸食するためのレーザの使用は、技術的に公知である。眼科医療の分野における光屈折性角膜切除術（PRK）は、角膜曲率の修正により眼球の集光欠陥のレーザ補正のための手法である。このPRKは、組織切断や熱的凝固などのよる従来的な眼科手順の目的のためのレーザベース装置を使用したものとは異なっている。PRKは一般に、波長193nmのエキシマレーザビームを用いて実施され、このレーザは、光分解過程において角膜組織を切除する。現時点までの殆どの臨床作業は、120−195mJ/cm2の作用レベルおよびほぼ５〜10Hzのパルス繰り返し速度で動作するレーザを用いてなされている。この手法は「角膜スカルプティング」と呼ばれている。
角膜のスカルプティングが行われる前に、角膜の上皮または外層が機械的に除去され、基質の前面にボウマン膜を露出させる。この時点で、ボウマン層におけるレーザ切除を開始できる。この施行にはエキシマレーザが好適である。レーザビームは切除時には可変的にマスクされ、角膜組織を前面基質の再輪郭づけに必要なものとして可変深さまで除去する。その後、上皮は急速に再成長し、輪郭領域を再表面化し、光学的に正しい（または十分に正しい）角膜をもたらす。ある場合には、角膜の表面フラップは側方に折り畳まれ、角膜の基質の露出面は所望の表面形状に切除され、表面フラップはそのとき置き換えられる。
光線療法角膜切除術（PTK）は、このPRKに必要な装置に機能的に同等な装置を含む処置である。このPTK処置は、PTKは、角膜を再形成するよりむしろ、エキシマレーザを用いて、さもなければ角膜の移植を必要とする病理学的な表面の角膜ジストロフィー処置するという点でPRKとは異なっている。
これらの両処置において、望ましくない眼球運動中の処置用のレーザの適用による手術エラーは、手術の結果を劣化させる。眼球の運動または眼球の位置決めは重要である。というのは、処置用レーザは、実際には患者の瞳孔のほぼ中心である患者の理論的視軸線に中心を置くからである。しかしながら、この視軸線は、一部は残留する眼球運動のために、また衝動性運動として知られる無意識の眼球運動のために決定するのが困難である。衝動性運動は、人の視覚に固有の高速運動であり（すなわち、10−20ミリ秒という非常に短い時間幅で、通常は最高１度の眼球回転）、網膜に対して動的な情景を与えるために用いられる。眼球がピクピク動く運動は、振幅は小さいが、心理学的な影響、ボデイ化学、外科的照明条件などのため患者によって大きく変化する。このようにして、外科医が或る眼球運動を認識することができ、また通常手動スイッチを動作させることによって処置用レーザを停止／再起動することができても、外科医の反応時間は眼球運動に対応して処置用レーザを運動させる程速くはない。
発明の要約
従って、本発明の目的は、表面を浸食することができるレーザシステムと共に用いられるレーザビーム配送および眼球トラッキング方法とシステムを提供することにある。
本発明の他の目的は、処置用レーザを表面に配送し、この処置用レーザを自動的に再方向付けして表面の運動を補償するシステムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、角膜切除レーザビームを眼球の光学中心の周りに特定のパターンをなして眼球の表面に配送し、かつ角膜切除レーザビームを自動的に再方向付けして、得られた切除パターンが眼球運動に関わらず同一であるように眼球運動を補償するシステムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、トラッキング動作が眼球運動を非侵襲的に検出する眼科処置用レーザと共に使用するレーザビーム配送および眼球トラッキングシステムを提供することにある。
本発明の他の目的は、眼球の瞳孔の幾何学的中心または眼球の瞳孔の中心からのドクターにより規定されたオフセット量に関して角膜切除用レーザビームを自動的に配送、維持するレーザビーム配送、眼球トラッキングシステムを提供することにある。本発明の特定の目的は、不連続な切除パターンをなして分布されて角膜切除用以外に鮮明な対象物を成形するレーザパルスを使用することにより与えられる。
本発明の他の目的と利点は以下の明細書と図面により更に明らかになるであろう。
本発明によれば、眼球処置用レーザビーム配送および眼球トラッキングシステムが提供される。処置用レーザおよびその投影光学系は、眼球処置に適したエネルギーレベルで本来のビーム経路（すなわち、システムの光学軸）に沿いレーザ光を発生させる。光学的トランスレータは、本来のビーム経路に対して平行に生じたビーム経路上に本来のビームがシフトされるように、特定の走査パターンに従って本来のビーム経路をシフトさせる。光学的角度調節装置は、レーザ光が眼球に入射するように、本来のビーム経路に対して生じたビーム経路の角度を変化させる。
眼球運動センサは、システムの光学軸線に対して眼球の運動の測定可能な量を検出し、眼球の運動を示すエラー制御信号を生成する。眼球運動センサは、（１）眼球に対して損傷を与えないような光エネルギーを発生する光源と、（２）処置用レーザにより生じたビーム経路と平行関係に配送光路上の光エネルギーを光学的角度調節装置に配送する光学的配送装置と、（３）受光装置とを備えている。眼球運動センサの配送経路と処置用レーザの生じたビーム経路の間の平行関係は光学的角度調節装置により維持される。このようにして、処置用レーザ光および眼球運動センサの光エネルギーは、それらの平行関係をなして眼球上に入射される。眼球運動センサの光エネルギーの要部は、光学的角度調節器を通して反射光路上を逆に伝搬する反射エネルギーとして眼球から反射される。受光装置は反射エネルギーを生成し、反射エネルギーに基づいてエラー制御信号を生成する。光学的角度調節装置は、エラー制御信号に応答して、処置用レーザの生じたビーム経路と眼球運動センサの配送光路を互いに対応するように変化させる。このようにして、処置用レーザから生じたビームと眼球運動センサから生じた光エネルギーは、眼球の運動に追随する。
この方法を実施する際に、パターンは重なりを構成するが、切除または浸食により材料の微小体積を除去する各々のパルスと共に生じる切除に対する共軸位置は構成しない。深さが異なる場合は、切除の増加が必要な領域にわたってパターンが反復される。レーザパルスは通常は或るパルス繰り返し速度を有している。シーケンスをなす引き続くパルスは、前のパルスから少なくとも一つのパルスビーム幅だけ隔置され、また切除した粒子が次のパルスと実質的に干渉しない距離をなして隔置される。切除の速度を最大にするためには、パルス繰り返しの時間内でビームが引き続く位置に移動されることを可能にする程十分に近接して隔置される。切除は、所望の特定の形状が得られるまで対象物に対して実施される。
本発明の方法は根本的に新しいものであり、角膜以外の対象に対して用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、眼科領域の治療用レーザと共に用いられたときの本発明によるレーザビーム配送および眼球トラッキングシステムを示すブロック図である。
図２は、眼科治療用レーザの実施例において用いられる本発明に係るレーザビーム配送部の投影光学系の断面図である。
図３は、一軸線に沿い光ビームの並進シフトを与えるために用いられるミラーの光学的配置を概略的に示した図である。
図４は、本発明の眼科治療レーザの実施例に用いられるサーボ制御装置／モータ駆動回路のブロック図である。
図５は、本発明の眼科治療レーザの実施例に用いられる好適な実施例の眼球運動センサのブロック図である。
発明の詳細な説明
ここで、図面、特に図１を参照すると、図中において符号５により示されるレーザビーム配送および眼球トラッキングシステムのブロック図が示される。このシステム５のレーザビーム配送部は、治療用レーザ光源500、投影光学系510、Ｘ−Ｙ並進ミラー光学系520、ビーム並進制御装置530、二色ビームスプリッタ200、およびビーム角度調節ミラー光学系300を備えている。例えば、治療用レーザ光源500は、移動自在な被加工体、例えば眼球10に対して実施される眼科PRK（または、PTK）手順で用いられる193ナノメートル波長エキシマレーザである。ただし、本発明の方法とシステムは、眼球以外の移動自在な被加工体に対しても同様に適用され、更に他の波長表面処理または表面浸食用レーザに対しても適用されることが理解される。レーザパルスは、被切除または被浸食領域にわたるショットとして、好適には分布シーケンスをなして分布される。切除をもたらすのに十分なパワーの単一レーザパルスは、切除粒子の微細な雲を生成し、この雲は同じ点または直ぐ側の点に配置されると、次のレーザパルスと干渉する。この干渉を回避するために、次のレーザパルスは、切除粒子の雲を回避するように十分な距離に配置された浸食または切除の次の点に空間的に分布される。雲が消散すると、他のレーザパルスが浸食前の領域に隣接して生成され、従ってパターンのショットが完了した後、累積的なショットが充填され、前記のパターンを完了し、これにより対象物または角膜の所望の形状が実現される。
システム５のビーム配送部の動作時には、レーザ光源500はレーザビーム502を生成し、このビーム502は投影光学系510に入射する。投影光学系510は、実施される特定の施行手順の要件に依存してビーム502の直径および焦点までの距離を調節する。PRKまたはPTK手順に用いるエキシマレーザを例示するものとして、投影光学系510は、図２の断面図に示したように、平面凹レンズ512、固定集光レンズ514、516を備えている。レンズ512、514は、ビーム502の直径を拡大するＡ−焦点望遠鏡を形成するように作用する。固定集光レンズ516は被加工体、すなわち眼球10に拡大ビーム502を集光し、レンズ516の焦点面内で、矢印518により示した十分な深さを与える。これは、被加工体の表面に対して投影光学系510の配置に柔軟性を与える。十分な柔軟性が要求されないときは、他の実施例としてレンズ514が排除される。
ビーム502は、投影光学系510を出た後、Ｘ−Ｙ並進ミラー光学系520に入射し、ここでビーム502は、ビーム並進制御装置530により制御されて２本の直交並進軸線の各々に沿い独立に並進またはシフトされる。制御装置530は、通常は、実施される特定の眼科手順に依存してビーム502の所定の組の二次元並進またはシフトによりプログラムされたプロセッサである。PRKまたはPTK手順に用いられるエキシマレーザを例示するものとして、制御装置530は、上記の「レーザスカルプティングシステムおよび方法」と題した同時係属の特許出願に従ってプログラムされる。ビーム502のプログラムされたシフト操作はＸ−Ｙ並進ミラー光学系520により実施される。
並進の各々のＸおよびＹ軸は並進ミラーにより制御される。図３に概略図示したように、Ｘ−Ｙ並進ミラー光学系520のＹ並進動作は並進ミラー522を用いて実施される。並進ミラー522は図示の位置とドット線526により示された位置の間で移動自在である。並進ミラー522の運動は、入射ビームに対する出射ビームの角度が一定のままであるようになされる。このような運動は、ビーム並進制御装置530から受信された入力により駆動される並進ミラーモータと制御装置528によりもたらされる。例えば、モータと制御装置525はトリロジー・システム・コーポレション製のモータ（例えば、モデルT050）およびデルタ・タウ・システムズ社製の制御ボード（例えば、モデル400−602276PMAC）により実現できる。
並進ミラー522が図示のように位置付けられると、ビーム502は実線528aにより示した経路を伝搬する。並進ミラー522がドット線526に沿い位置付けされると、ビーム502はドット線528bにより示された経路を伝搬する。Ｘ−並進動作に対しては同様の並進ミラー（図略）が用いられる。Ｘ−並進動作は同様にして実現されるが、Ｙ−並進動作に対して直交している。Ｘ−並進動作は、Ｙ並進動作の前にまたはそれに続いて実施される。
システム５の眼球トラッキング部は、眼球運動センサ100、二色ビームスプリッタ200、およびビーム角度調節ミラー光学系300を有している。センサ100は眼球運動の量を決定し、その量を用いてミラー310、320を調節してこのような眼球運動を追跡する。このため、センサ100は、先ず、二色ビームスプリッタ200を送出するように選択された光エネルギー101−Ｔを送出する。同時に、特定の治療手順に従って並進された後、ビーム502が、ビーム502（例えば、193ナノメートル波長レーザビーム）をビーム角度調節ミラー光学系300に反射するように選択されている二色ビームスプリッタ200に入射する。
光エネルギー101−Ｔは、これがビーム角度調節ミラー光学系300に入射したときこれがビーム502に平行になるように調整される。ここで用いる用語「平行」は、光エネルギー101−Ｔとビーム502が一致または共線になり得る可能性を含む。光エネルギー101−Ｔおよびビーム502は、光学系300により互いに対応して調節される。従って、光エネルギー101−Ｔおよびビーム502は、これらが眼球10に入射したとき平行関係を維持している。Ｘ−Ｙ並進ミラー光学系520は、光学系300とは独立にビーム502の位置を並進的にシフトさせるので、ビーム502と光エネルギー101−Ｔの間の並行関係は特定の眼科手順を通して維持される。
ビーム角度調節ミラー光学系300は、独立の回転ミラー310、320で構成される。ミラー310は矢印314により示されるように軸線312の周りに回転自在であり、ミラー320は矢印324により示されるように軸線322の周りに回転自在である。軸線312と322は互いに直交している。このようにして、ミラー310は第一平面内（例えば、平面に沿う面内）で光エネルギー101−Ｔとビーム502を掃引するこができ、一方ミラー320は、第一平面に垂直な第二平面内（例えば、方位角に沿う面内）で光エネルギー101−Ｔとビーム502を独立に掃引することができる。借りエネルギー101−Ｔとビーム502は、ビーム角度調節ミラー光学系300を出射すると、眼球10に入射する。
ミラー310と320の運動は、通常、サーボ制御装置／モータドライバ316によりそれぞれ実現される。図４は、例示としてのPRK/PTK処置に用いられる好適な実施例のサーボ制御装置／モータドライバ316のブロック図である。（同じ構造がサーボ制御装置／モータドライバ326に対して用いられる。）一般に、ドライバ316と326は、眼球運動センサ100からの測定エラーが大きいときは急速に反応可能でなければならず、更に低い周波数（DC）から秒当たり約100ラジアンまでの非常に高い利得を与えて定常状態とトランジエントエラーの両者を排除しなければならない。
更に詳細には、眼球運動センサ100は、瞳孔の中心（または、ドクターが選択した瞳孔の中心からのオフセット量）と、ミラー310の配設位置との間のエラーの測度を与える。位置センサ3166は、ガルバノメータモータ3164の駆動シャフト（図略）の位置を直接測定するために設けられる。位置センサ3166の出力は微分回路3168で微分されて、モータ3164のモータシャフトの速度を与える。この速度は、眼球運動センサ100からのエラーと加算される。この和は積分回路3160で積分され、電流増幅器3162に入力されてガルバノメータモータ3164を駆動する。モータ3164のモータシャフトがミラー310を回転させると、眼球運動センサ100が測定するエラーは省略できる量に減少する。位置センサ3166と微分回路3168を介した速度帰還は、サーボ制御装置／モータドライバ316に、測定されたセンサエラーが大きいとき迅速に反応する機能を与える。
参照符号101−Ｒにより示された眼球10から反射された光エネルギーは、光学系300とビームスプリッタ200を通して逆に伝搬し、センサ100における検出に供する。センサ100は、反射エネルギー101−Ｒの変化に基づいて眼球運動の量を決定する。眼球運動の量を示すエラー制御信号は、センサ100によりビーム角度調節ミラー光学系300に帰還される。エラー制御信号は、この信号をゼロにするようにミラー310、320の運動または再調整を統括する。これを行う際に、光エネルギー101−Ｔとビーム502は眼球運動と対応して移動され、一方瞳孔の中心に対するビーム502の実際の位置はＸ−Ｙ並進ミラー光学系520により制御される。
ビームスプリッタ200の性質の利点を得るために、光エネルギー101−Ｔは処置用レーザビーム502のものより異なる波長でなければならない。光エネルギーは、好適には眼球10の外科医の視野を干渉または妨害しないように可視スペクトルの外側にあるべきである。更に、本発明が眼科手術手順に用いられるときは、光エネルギー101−Ｔは米国安全規格協会（ANSI）により規定された「眼球の安全」に適合するものでなければならない。多くの光波長は上記の要件を満足するが、例えば、光エネルギー101−Ｔは900ナノメートル波長領域で赤外光エネルギーである。この領域の光は上記の基準を満足し、更に直ちに入手でき、経済的に余裕のある光源である。このような光源の一つは、50ナノ秒パルスで、10ナノジュールのANSI規定の眼球安全パルスを生成する4kHzで動作する高パルス繰り返し速度GaAs905ナノメートルレーザである。
眼球運動の量を決定する好適な実施例の方法並びにかかる方法を実施する眼球運動センサ100は、上記同時係属の特許出願に詳細に示されている。ただし、明瞭な説明のために、センサ100について図５に示したブロック図により簡単に説明する。センサ100は、配送部分と受光部分に分割される。実質的には、配送部分は眼球10の表面の境界（例えば、虹彩／瞳孔境界14）上に光スポット21、22、23及び24の形態をなして光エネルギー101−Ｔを投影する。受光部分は光スポット21、22、23および24によりもたらされる反射の形態をなす光エネルギー101−Ｒを監視する。
配送時には、図示のように、スポット21、23は軸線25上に集光され、位置決めされ、スポット22、24は軸線26上に集光され、位置決めされる。軸線25、26は互いに直交している。スポット21、22、23および24は虹彩／瞳孔境界14上に入射し、その周りに均等に隔置されるように集光される。４個のスポット21、22、23および24は等しいエネルギーを有し、虹彩／瞳孔境界14の周りに、またその上に均等に隔置される。この配置は次のように２軸運動検出を与える。各々の光スポット21、22、23および24は、虹彩／瞳孔境界14上のその位置にある量の反射をもたらす。境界14は眼球運動に従って運動するので、光スポット21、22、23および24からの反射量は、眼球運動に従って変化する。円形境界形状周りに４個のスポットを均等に隔置することにより、水平または垂直眼球運動は隣接スポット対からの反射量の変化により検出される。例えば、水平方向の眼球運動は、光スポット21、24からの結合された反射を光スポット22、23からの結合された反射と比較することにより監視される。同様にして、垂直方向の眼球運動は、光スポット21、22からの結合反射を光スポット23、24からの結合反射と比較することにより監視される。特に、配送部分は905ナノメートルパルスダイオードレーザ102を備え、このレーザは光ファイバ104を通して光を光ファイバアセンブリ105に送出し、ここで光ファイバアセンブリはレーザ102からの各々のパルスを好適には４個の等エネルギーパルスに分割し、遅延させる。アセンブリ105は１対４の光学的スプリッタ106を備え、このスプリッタは等しいエネルギーの４個のパルスを光ファイバ108、110、112、114に出力するものである。ファイバ108、110、112および114により送出された各々のパルスによりもたらされる反射を処理する単一プロセッサを用いるために、各々のパルスはそれぞれの光ファイバ遅延線路109、111、113および115により独自に遅延される。例えば、遅延線路109は遅延ゼロ、すなわち遅延＝0xをもたらし、ここでｘは遅延増分であり、遅延線路111は遅延x,すなわち遅延＝1xをもたらすなどである。
パルス繰り返し周波数と遅延増分ｘは、センサ100のデータ速度が対象物の運動の速度より大きくなるように選択される。衝動性運動の場合は、センサ100のデータ速度が少なくとも数100Hzのオーダでなければならない。例えば、（１）プロセッサ160がデータを処理することを（例えば、160ナノ秒）ｘが許容するのに小さいが十分な値を選択することにより、また（２）レーザ102からのパルス間の時間を250マイクロ秒であるように（すなわち、レーザ102は4kHzの速度でパルス化される。）選択することにより、ほぼ4kHzのセンサデータ速度が実現される。
４個の等しいエネルギーパルスは、光ファイバ束123として構成された光ファイバ116、118、120および122を介してアセンブリ105を出射する。光ファイバ束123は、各々のファイバの中心が正方形の角を形成するように光ファイバを配置する。アセンブリ105からの光が偏光器124を通過され、この偏光器は矢印126により示されたように水平偏光ビームを出力する。水平偏光ビーム126は集光光学系130に到り、ここでビーム126間の間隔は問題の境界に基づいて調節される。更に、スポット21、22、23および24により形成されたパターンの大きさの調節を許容するズーム機能（図示略）を設けることができる。この機能は、センサ100を異なる患者、境界などに適合させるものである。
偏光ビーム分割キューブ140は集光光学系130から水平偏光ビーム126を受光する。キューブ140は水平偏光を透過し、垂直偏光を反射するように構成される。従って、キューブ140は矢印142により示したように水平偏光ビーム126のみを透過する。かくして、眼球10にスポット21、22、23および24として入射するのは水平偏光のみである。光エネルギーは、眼球10からの反射に際して、交差矢印150に示されるように偏光解消される（すなわち、それは水平および垂直偏光成分を共に持つ。）。
受光部分は、先ず、矢印152により示されるように反射光の垂直成分を方向付けする。かくして、キューブ140は透過光エネルギーを反射光エネルギーから分離し正確な測定に供するように作用する。スポット21、22、23および24からの反射の垂直偏光部分は集光レンズ154を通過されて赤外線検出器156上への結像に供される。検出器156はその信号を多重化ピーク検出回路158に送出し、この回路は実質的に複数個のピーク・アンド・ホールド回路からなり、この回路の多くは技術的に熟知されている。回路158はレーザ102のパルス繰り返し周波数および遅延ｘに従って検出器156をサンプル（そして、それからのピーク値をホールドする。）するように構成される。例えば、レーザ102のパルス繰り返し周波数が4kHzのときは、回路158は250マイクロ秒毎にスポット21、22、23および24からの反射を収集する。
４個のスポットの各々のグループ（すなわち、レーザ102の各々のパルス）に対する反射エネルギーに関わる値はプロセッサに送出され、そこで眼球運動の水平および垂直成分が決定される。例えば、スポット21、22、23および24の一グループからの反射の検出量をそれぞれR21,R22,R23,R24と表すとする。水平運動の定量的な量は、規格化された関係
0003623233.tif 000002
から直接決定され、垂直運動の定量的な量は、規格化された関係
0003623233.tif 000003
から直接決定される。規格化（すなわち、R21＋R22＋R23＋R24で除算すること）は信号強度の変化の効果を逓減させる。眼球運動の測定量は、決定されると、ビーム角度調節ミラー光学系300に送出される。
本発明は多くの利点を有している。眼球運動は定量的に測定され、レーザ位置決め機構とは独立にシステムのレーザ配送および眼球トラッキング部分を自動的に再方向付けするために用いられる。このシステムは、特定の処置用レーザまたは眼球処置手順を実施する外科医と干渉することなしに動作する。
本発明はその特定の実施例に関して説明されたが、上記の教示の下で当業者には容易に明らかな多くの変更と変形が可能である。従って、添付したクレームの範囲内で、本発明は特に記述したもの以外に実施可能なことは理解されるべきである。
【図２】
0003623233.tif 000004
【図３】
0003623233.tif 000005
【図１】
0003623233.tif 000006
【図４】
0003623233.tif 000007
【図５】
0003623233.tif 000008