(57)【要約】  レーザ・ビーム・システムを較正する装置は、ユニットのベース・データムから所定の位置のところに配置された表面を有する較正部材を含む。このシステムはさらに、ビームを焦点に集束させ、較正部材の表面に対して焦点を移動させる機構を含む。焦点が較正部材の表面に到達すると、レーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）が誘起される。レーザ・ビームを較正するため、その後に、ベース・データムに対するＬＩＯＢの位置を測定することができる。さらに、ビームの傾斜／偏心を較正するため、及びレーザ・ビームの焦点のエネルギー密度を決定し、エネルギー密度の均一性を判定するために、ＬＩＯＢを使用して較正部材にパターンを適用することができる。
2009524525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ・システムを較正する装置であって、
レーザ・ビームを発生させるレーザ・ユニットであって、ベース・データムを画定するレーザ・ユニットと、
前記レーザ・ユニットに取り付けられた較正ボディと、
それに対して実質的に垂直な中心軸を画定する表面を有する較正部材であって、前記較正部材の前記表面を、前記レーザ・ユニットの前記ベース・データムから所定の距離のところに配置するように前記較正ボディに付加された較正部材と、
予め選択された初期位置にある焦点に前記レーザ・ビームを集束させる光学手段と、
前記較正部材の前記表面上の最終位置でレーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）が誘起されるまで、前記焦点を、前記較正部材の前記表面に向かって距離「ｄ」にわたって移動させる手段と、
前記レーザ・システムを較正するために前記距離「ｄ」を所定の値と比較する手段と
を含む装置。
【請求項２】
前記レーザ・システムを較正するために、前記最終位置の前記中心軸からの半径方向距離「ｒ」を測定する手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記較正部材の前記表面が所定の曲率を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記表面が、約８から１２ミリメートルの範囲の曲率半径を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記較正部材が、ＬＩＯＢに対する所定のエネルギーしきい値を有する材料でできている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記レーザ・システムの「傾斜」及び「偏心」を較正するために、複数の最終位置が使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
複数の最終位置が試験パターンを生成する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
それぞれの試験パターンがそれぞれ、前記レーザ・ビームの異なるエネルギーを使用して生成され、前記レーザ・ビームの前記焦点のエネルギー密度を決定するために、前記それぞれの異なるエネルギーが、前記較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも低いエネルギー密度を前記焦点に与える低エネルギーと、前記較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも高い高エネルギー密度を前記焦点に与える高エネルギーとの間の範囲にある、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記レーザ・ビームの前記焦点におけるエネルギー密度の均一性を判定するために、複数の試験パターンが互いに比較される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
レーザ・システムを較正する装置であって、
レーザ・ビームを発生させる手段であって、ベース・データムを画定する手段と、
前記レーザ・ビームを較正する手段であって、前記発生手段に取り付けられており、較正部材表面を含み、前記表面が、それに対して実質的に垂直な中心軸を画定し、前記表面が、前記発生手段の前記ベース・データムから所定の距離のところに配置された手段と、
予め選択された初期位置にある焦点に前記レーザ・ビームを集束させる光学手段と、
前記表面上の最終位置でレーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）が誘起されるまで、前記焦点を、距離「ｄ」にわたって移動させる手段と、
前記レーザ・システムを較正するために前記距離「ｄ」を所定の値と比較する手段と
を含む装置。
【請求項１１】
前記レーザ・システムを較正するために、前記最終位置の前記中心軸からの半径方向距離「ｒ」を測定する手段をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記表面が所定の曲率を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記表面が、約８から１２ミリメートルの範囲の曲率半径を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記レーザ・ビームの「傾斜」及び「偏心」を較正するために、複数の最終位置が使用される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記較正部材表面が、ＬＩＯＢに対する所定のエネルギーしきい値を有する材料でできている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
レーザ・システムを較正する方法であって、
レーザ・ビームを発生させる手段であって、ベース・データムを画定する手段を供給するステップと、
前記レーザ・ビームを較正する手段を前記発生手段に取り付けるステップであって、前記較正手段が較正部材表面を含み、前記表面が、それに対して実質的に垂直な中心軸を画定し、前記表面が、前記発生手段の前記ベース・データムから所定の距離のところに配置されたステップと、
前記レーザ・ビームを前記較正部材表面に通すために、前記発生手段を用いて前記レーザ・ビームを発生させるステップと、
予め選択された初期位置にある焦点に前記レーザ・ビームを集束させるステップと、
前記較正部材の前記表面上の最終位置でレーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）が誘起されるまで、前記焦点を、距離「ｄ」にわたって移動させるステップと、
前記レーザ・システムを較正するために前記距離「ｄ」を所定の値と比較するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
前記レーザ・システムを較正するために、前記最終位置の前記中心軸からの半径方向距離「ｒ」を測定するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面から遠ざかる方向に前記焦点を誘導するステップと、
前記レーザ・ビームの「傾斜」及び「偏心」を較正するために、前記移動ステップ及び前記誘導ステップを繰り返して、前記表面上の複数の最終位置でＬＩＯＢを誘起させるステップと
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の最終位置が試験パターンを生成し、複数の試験パターンを生成させるために、前記移動ステップ及び前記誘導ステップが複数回実行され、それぞれの試験パターンがそれぞれ、前記レーザ・ビームの異なるエネルギーを使用して生成され、前記レーザ・ビームの前記焦点のエネルギー密度を決定するために、前記それぞれの異なるエネルギーが、前記較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも低いエネルギー密度を前記焦点に与える低エネルギーと、前記較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも高い高エネルギー密度を前記焦点に与える高エネルギーとの間の範囲にある、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザ・ビームの前記焦点におけるエネルギー密度の均一性を判定するために、前記複数の試験パターンを互いに比較するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にレーザ・システムの較正手順に関する。より詳細には、本発明は、レーザ・システムの較正を実行するシステム及び方法に関し、この較正では、レーザ・ビームが、基準物質内でレーザ誘起光学破壊（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：ＬＩＯＢ）を引き起こす。それだけに限定はされないが、本発明は特に、ＬＩＯＢが起こる基準物質内の位置を識別、測定することによってレーザ・システムを正確に較正するシステム及び方法として有用である。
【背景技術】
【０００２】
眼科手術で使用されるレーザ・システムでは、レーザ・ビームが適切に集束され、レーザ発生ユニットに対するビームの焦点の位置が既知であることが重要である。さらに、角膜の湾曲した性質のため、眼科手術で使用されるビームは、適切な深さを示さなければならず、且つ傾斜（ｔｉｌｔ）及び横変位（偏心（ｄｅｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ））を回避しなければならない。さらに、レーザ・ビームの焦点は、処理領域の全ての位置において実質的に一定のエネルギー密度を有していなければならない。この分野におけるレーザ・システムの適切な較正では、これらの全ての因子（すなわち焦点位置、エネルギー密度及び全体的なビームの方向）を総合的に考慮する必要がある。不正確に又は不適切に導かれたレーザ・ビームは、処理するつもりのない眼の領域に恒久的な損傷を生じさせる可能性があるため、このことは特に重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
適切に較正されたレーザ・システムは、眼科手術の結果を改善するのに不可欠だが、これまでに、レーザ・システムを所望の高い精度まで適切に較正することは困難であることが示されている。以上のことを考慮すれば、本発明の目的は、手術用レーザ・システムを較正する能率的な装置及び方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ビームの横変位が較正部材のｚ軸変位に変換される装置及び方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ｚ軸における焦点の位置を識別する装置及び方法を提供することにある。本発明の他の目的は、レーザ・ビームの傾斜及び偏心の識別を可能にするレーザ較正装置及び方法を提供することにある。本発明の他の目的は、レーザ・システムを較正する装置及び方法であって、容易に実行することができ、比較的に費用効果に優れた装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
手術用レーザ・システムを較正する装置は、フェムト秒レーザ・ビームを発生させるレーザ・ユニットを含む。本発明の文脈では、このレーザ・ユニットが、較正手順の空間基準として使用することができるベース・データムを画定するとみなされる。このシステムはさらに、レーザ・ユニットに取り付けられた較正ボディを含む。本発明の目的上、ＬＩＯＢに対する所定のエネルギーしきい値を有する材料でできた較正部材が、較正ボディに付加される。
【０００５】
構造上、この較正部材は、それに対して実質的に垂直な中心軸を画定する表面を含む。較正部材の表面は、曲率半径が約８から１２ミリメートルの範囲にある所定の曲率を有することが好ましい。較正部材が較正ボディに付加され、較正ボディがレーザ・ユニットに取り付けられているとき、較正部材の表面は、レーザ・ユニットのベース・データムから所定の距離のところに配置される。さらに、較正部材の中心軸は、レーザ・ビームの予想経路と実質的にアラインメントがとれており、較正部材の中心軸は較正部材の表面の頂点を通る。
【０００６】
本発明では、このシステムがさらに、予め選択された初期位置にある焦点にレーザ・ビームを集束させ、次いで予想される最終位置（予想最終位置）に向かってｚ方向にレーザ・ビームを移動させる機構を含む。この移動では、それぞれの焦点位置が、集束機構の特定の構成Ｃに対応する。したがって、予め選択された焦点の初期位置は、集束機構の最初の構成Ｃ０に対応する。Ｃ０が確立された後、焦点は次いで、予想最終位置に向かって移動される。重要には、レーザ・ビームが適切に較正された場合、焦点の予想最終位置は較正部材の表面にあり、集束機構は構成ＣＥを有する。一方、表面上でＬＩＯＢが早く出現し、又はＬＩＯＢが全く起こらないことは、レーザ・ユニットがｚ方向に較正されていないことを示す。ＬＩＯＢが起こらない場合には、ＬＩＯＢが実際に表面で起こるまで、（ＣＥに対応する）焦点の最終位置を、ｚ方向に（すなわち中心軸に沿って）さらに移動させる必要がある。ＬＩＯＢが予想よりも早く起こるか、又はｚ方向にさらに移動させた後に起こるかにかかわらず、表面上でＬＩＯＢを観察することができる最終位置を以後、実最終位置と呼び、これは集束機構の構成ＣＡに対応する。このプロセスでは、較正部材の上面がｚ較正のために使用されている場合、焦点は、較正部材に向かってレーザ・ユニットから遠ざかるように移動される。一方、較正部材の下面が使用される場合、焦点は、レーザ・ユニットに向かって移動される。いずれにせよ、予想最終位置（ＣＥに対応）と実最終位置（ＣＡに対応）との間の距離「ｄ」が決定される。したがって、距離「ｄ」は、集束機構の構成ＣＥとＣＡとの間の差によって表される。次いで、この距離「ｄ」が、レーザ・システムのｚ位置の較正で使用される。しかしこれで較正プロセスは終わりではない。レーザ・システムの実最終位置（すなわちＣＡに対応するｚ補正）が較正されても、傾斜及び偏心を較正する必要がある。
【０００７】
さらに、全ての較正評価のために、このシステムは、ＬＩＯＢが誘起されるかどうかを識別する撮像装置を備える。レーザ・ビームを較正するために、距離「ｄ」及び最終ＬＩＯＢ位置の中心軸からの半径方向距離「ｒ」を測定する測定装置も提供される。このようにして、レーザ・ビームの制御を較正することができる。
【０００８】
システムの動作中に、複数の最終ＬＩＯＢ位置を使用して、レーザ・ビームの「傾斜」及び「偏心」を較正することができる。さらに、複数の最終ＬＩＯＢ位置を使用して、異なるエネルギーを有するレーザ・ビームから試験パターンを生成することもできる。具体的には、レーザ・ビームの焦点のエネルギー密度を決定するため、較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも低いエネルギー密度を焦点に与える低エネルギーと、較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも高い高エネルギー密度を焦点に与える高エネルギーとの間の範囲のエネルギーが提供される。さらに、レーザ・ビームの焦点のエネルギー密度の均一性を判定するために、複数の試験パターンを互いに比較することができる。
【０００９】
構造と動作の両方に関する本発明の新規の特徴及び本発明自体は、添付の説明と関連させて描かれた添付図面から最もよく理解される。添付図面では、同様の参照符号が同様の部分を指す。
【実施例】
【００１０】
最初に図１を参照すると、レーザ・システム、好ましくはフェムト秒レーザ・システムを較正する本発明に基づくシステムが示されており、このシステムは全体が１０で示されている。示されているとおり、システム１０は、レーザ・ビーム１４を発生させるレーザ・ユニット１２を含む。さらに、レーザ・ユニット１２は、システム１０によって実行される較正手順の空間基準として使用されるベース・データム（ｂａｓｅ  ｄａｔｕｍ）１６を画定する。後に説明するように、システム１０は、較正部材１８に依存して、レーザ・ユニット１２を較正する。しかし、システム１０を適切に説明するため、最初に、レーザ・ビーム１４を集束させるために使用される一般的な構成要素を識別し、それらについて論じる。
【００１１】
構造上、レーザ・ユニット１２はハウジング２０に取り付けられている。レーザ・ユニット１２は、眼科レーザ・ビーム１４を発生させる能力を有する当技術分野でよく知られている任意のタイプのレーザ・ユニットとすることができる。さらに、システム１０を貫いてレーザ・ビーム１４を導くために使用することができる特定の光学配置が示されているが、知られている任意の光学配置を使用することができることを理解されたい。図１に示されているように、ハウジング２０は、レーザ・ビーム１４を集束させる機構２２に固定して取り付けられている。具体的には、ハウジング２０は、機構２２の実質的に円筒形のベース２４に接続されている。さらに、機構２２は、ベース２４が接続された実質的に円筒形のフレーム２６を含む。
【００１２】
図１をさらに参照すると、システム１０は、レーザ・ビーム１４を集束させる対物レンズ２８を有するように示されている。構造上、レンズ２８は、突起（図示せず）を有するブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）３０の中に保持されている。さらに、ベース２４は、突起を受け取り、突起と対合するトラック（ｔｒａｃｋ）３２を含む。この構造協同の結果、所望の較正手順を完了させるために、レンズ２８を、定められた経路に沿って、レーザ・ユニット１２に近づけ、又はレーザ・ユニット１２から遠ざけて、レーザ・ビーム１４を集束させることができる。或いは、レンズ２８を固定してもよく、レーザ・ビーム１４の広がりを変化させることによって焦点を移動させることができる。もちろん、ベース・データム１６に対するレーザ・ビーム１４の集束の制御を可能にする他の任意のタイプの機構を使用することも本発明の範囲に含まれる。この機構の特定の構成Ｃは、特定の焦点位置に対応することも理解されたい。
【００１３】
示されているように、フレーム２６は、実質的に円筒形のアラインメント装置３４に固定されている。さらに、アラインメント装置３４は、較正手順の間、実質的に円筒形の較正ボディ（ｂｏｄｙ）３６に対して保持される。図１に示されているように、較正ボディ３６は、選択的に互いに係合させ、又は互いから分離することができる上部３７及び下部３９を含むことが好ましい。したがって、上部３７と下部３９とが係合したときに、それらの間に較正部材１８を保持することができる。本発明に関して想像されるとおり、ねじ（図示せず）で留めるなど関連技術分野においてよく知られている任意の方法で、部品３７と３９とを係合させ、一体に保持することができる。これの意図するところは、手順が完了した後に、より正確な追加の評価のために、部分３７と３９を分離し、較正部材１８を取り外すことができることである。次いで、較正ボディ３６に新しい較正部材１８を組み込むことができ、その新しい較正部材１８を、後続の別の較正手順の試験及び評価に使用することができる。より具体的には、この後続の評価は、外部の顕微鏡を使用して、レーザ・ユニット１２の一部として含めることができる手術用顕微鏡だけを使用して得ることができる分解能よりも良好な分解能で実施することができる。図１にさらに示されているように、アラインメント装置３４はチャネル３８を備える。チャネル３８は、アラインメント装置３４の上部３７と較正ボディ３６との間の境界面４０に隣接して配置されている。チャネル３８の中に部分真空を生み出して、較正手順の間、アラインメント装置３４を較正ボディ３６に対して保持するために、チャネル３８を真空ポンプ（図示せず）に接続することができる。
【００１４】
図１をさらに参照すると、円筒形の較正ボディ３６が、レーザ・ビーム１４を通過させる穴４４を画定する内面４２を有することが分かる。較正部材１８が穴４４をまたいでおり、較正部材１８は、ＬＩＯＢに対する明確に定義された所定のエネルギーしきい値を有する材料でできている。先に開示したとおり、較正ボディ３６及び較正部材１８は、一体の又は別個の構成部品とすることができる。示されているように、較正部材１８は、中心軸４８を画定する表面４６を含み、中心軸４８は、表面４６の頂点を通り、表面４６に対して実質的に垂直である。本発明の一態様では、表面４６が、較正部材１８から見てレーザ・ユニット１２とは反対の側にある。別の言い方をすれば、較正部材１８はレーザ・ユニット１２と表面４６の間にある。しかし、表面４６が、レーザ・ユニット１２に面することもできることを理解されたい。この場合、表面４６は、較正部材１８とレーザ・ユニット１２の間にある。表面４６は湾曲しているように示されているが、どちらの場合も、表面４６は平らでもよい。一般に、表面４６は、手術中に使用される患者界面（角膜）と同様の形状を有する。ある実施例では、表面４６が、曲率半径が約８から１２ミリメートルの範囲にある所定の曲率を有する。組み立てられたとき、表面４６は、レーザ・ユニット１２のベース・データム１６から所定の距離のところに配置される。その結果、システム１０は、較正部材１８の表面４６に対するレーザ・ビーム１４の正確な較正を提供する。
【００１５】
さらに示されているとおり、システム１０は、較正部材１８内でＬＩＯＢが起こったかどうかを識別する、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、手術用顕微鏡／カメラ・アセンブリなどの撮像装置５０を備える。具体的には、撮像装置５０は、レーザ・ユニット１２に隣接してハウジング２０に取り付けられているように示されている。さらに、ベース・データム１６に対するレーザ・ビーム１４の焦点の位置（距離）及び中心軸４８に対するレーザ・ビーム１４の焦点の位置（半径方向距離）を測定するため、測定装置５２をハウジング２０に取り付けることができる。
【００１６】
次に、図２を参照して、較正部材１８の使用したレーザ・ビーム１４のｚ軸制御の較正を説明する。示されているように、レーザ・ビーム１４は、集束機構２２によって、予め選択された初期位置５６にある焦点５４まで導かれる。この初期の段階において、焦点５４におけるビームのエネルギー密度は、較正部材１８内の材料のＬＩＯＢを引き起こすのに十分だが、焦点５４の上流側で到達するビーム１４’の最大ビーム・エネルギー密度は、較正部材１８内でＬＩＯＢを引き起こすには不十分である。その後、焦点５４を、矢印５８の方向に、中心軸４８に沿って、又は中心軸４８と平行に、μｍ刻みで、ビーム１４’から１４’’、１４’’’まで移動させる。この較正部材１８に向かっての焦点５４の移動の終わりに、ビーム１４’’’の焦点５４が較正部材１８の表面４６に到達し、この最終位置６０でＬＩＯＢが起こる。本発明では、撮像装置５０（図１に示されている）が、較正部材１８内でのＬＩＯＢの発生に関連したプラズマ・スパークを識別する。ＬＩＯＢの発生は或いは、オペレータが識別してもよい。較正部材１８の下ではなく較正部材１８の上の初期位置５６’に焦点５４がある状況では、集束機構２２から遠ざかり、較正部材１８に近づく焦点５４の逆方向の移動が必要となる。結果は本質的に同じである。
【００１７】
ＬＩＯＢが識別されたら、矢印５８の方向の焦点５４の移動を終わらせる。その後、ベース・データム１６に対する最終位置６０のｚ位置を、測定装置５２（図１に示されている）によって測定し、又は集束機構２２の構成Ｃから導き出すことができ、レーザ・システム１０のｚ軸制御を較正することができる。
【００１８】
次に図３Ａ及び３Ｂを参照すると、レーザ・ユニット１２（図１に示されている）からのビーム１４の傾斜及び偏心を較正することができることが示されている。示されているように、表面４６の周縁の内側の円形経路６２上で、ビーム１４の焦点５４を移動させる。前述のとおり、焦点５４は最初、表面４６の下流側の初期位置５６に置かれており、次いで、矢印５８の方向に表面４６に向かって、好ましくは２ミクロン刻みで移動される。焦点５４は、円形経路６２’から、経路６２’’を経て、経路６２’’’まで移動し、そこで、焦点５４は、較正部材１８の表面４６と位置６４で接触する。本発明では、焦点５４を、円形経路６２に沿って移動させながら、較正部材１８内で完全な経路６２’’’が完成されるまで上方へ移動させる。次いで、複数の位置６４を使用して、レーザ・ビーム１４の「傾斜」及び「偏心」を較正する。具体的には、撮像装置５０（図１に示されている）が、焦点５４と表面４６との間の最初の接触のｚ軸位置と、完全に較正部材１８内にある最初の円形経路６２’’’のｚ軸位置の両方を記録する。図３Ａに示されたレーザ・ビーム１４は、較正表面４６と完全にアラインメントがとれているため、焦点５４と表面４６との間の最初の接触とほぼ同時に、円形経路６２’’’を一周してＬＩＯＢが起こる。分かりやすくするために図３Ａ及び３Ｂには４つの位置６４しか示されていないが、この実施例では、円形経路６２’’’全体に沿ってＬＩＯＢが起こることを理解されたい。
【００１９】
円形経路６２’’’が実際に、レーザ・ビーム１４の完全なアラインメントの結果であるかどうかの判定は容易に確認することができる。具体的には、この確認は、上で開示した手順の完了後に実行することができる。中心軸４８を中心に較正ボディ３６を所定の角度（例えば９０°又は１８０°）だけ回転させることによって、較正部材１８の中に、確認経路６５（図３Ｂでは破線の円として示されている）を引くことができる。確認経路６５が円形経路６２’’’と一致するとき、レーザ・ビーム１４と較正部材１８の完全なアラインメントが指示される。他方、確認経路６５が、（図３Ｂに示されているように）円形経路６２’’’に対して変位している場合、傾斜及び偏心の追加の評価が必要となる。
【００２０】
次に図４Ａ及び４Ｂを参照すると、左側へ横変位したビーム１４の較正プロセスが示されている。この偏心の結果、焦点５４と表面４６との間の接触による最初のＬＩＯＢ位置６４は、図３Ａ及び３Ｂに示された例から左にずれている。位置６４と中心軸４８との間の半径方向距離は「ｒ」によって表される。さらに、ＬＩＯＢは、図４Ｂに示されているように経路６２’’’上の位置６４でしか起こらない。理解することができるとおり、偏心を有するビーム１４では、位置６４のｚ軸位置と、完全に較正部材１８内にある最初の円形経路（図示せず）のｚ軸位置とでかなりの差がある。このｚ軸位置の差を測定し、これを使用して、ビーム１４を、較正表面４６の既知の曲率に基づいて較正することができる。
【００２１】
次に図５Ａ及び５Ｂを参照すると、傾斜を有するビーム１４の較正プロセスが示されている。図４Ａと同様に、中心軸４８から半径方向距離「ｒ」だけ離れた左側の位置６４で最初に起こったＬＩＯＢが示されている。完全に較正部材１８内のある最初の円形経路６２の中心は、中心軸４８とある角度をなす光軸６６上にある。最初のＬＩＯＢ位置６４と、完全に部材１８内にある最初の円形経路６２の両方が、撮像装置５０によって記録され、測定装置５２（ともに図１に示されている）によって測定されるので、傾斜を補正するためにビーム１４を較正することができる。
【００２２】
次に図６Ａ及び６Ｂを参照すると、集束機構２２のガルバノメトリック・スキャナ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｒｉｃ  ｓｃａｎｎｅｒ）（図示せず）の不適合によって生じる可能性があるものなどの楕円形経路６２’’’’を有するビーム１４の較正プロセスが示されている。この場合、ＬＩＯＢは最初、楕円形経路６２’’’’の長軸に沿った位置６４でしか起こらない。さらに、完全に較正部材１８内にある最初の経路６２も楕円形である。この場合も、レーザ・ビーム１４を較正するために、撮像装置５０及び測定装置５２（ともに図１に示されている）が、位置６４及び完全に較正部材１８内にある最初の経路６２を識別し、測定する。本発明では、表面４６の曲率が一般的な角膜の曲率と同等であり、すなわち曲率半径が約８〜１２ｍｍであり、半径約５ｍｍの経路６２が切られる場合、ビーム１４の横変位は、ｚ軸変位に対してほぼ同じ効果を有する。すなわち、１０μｍの横変位は、約１０μｍのｚ軸変位に帰着する。その結果、ビーム１４の経路６２を２μｍ刻みで方向５８に移動させる場合には、長軸に沿ったＬＩＯＢが起きた５刻み後に、経路６２全体に沿ったＬＩＯＢが起こるであろう。したがって、経路６２の楕円形の性質は容易に識別されるであろう。他方、レーザ・システム１０に取り付けられた標準手術用顕微鏡の分解能及び／又は倍率は一般に限られているため、楕円を測定することによって楕円の２軸間の１０ミクロンの差を検出することは不可能であろう。
【００２３】
図２〜６Ｂから理解されるように、システム１０を使用して、レーザ・ビーム１４のｚ軸位置、傾斜／偏心及び楕円率を決定し、較正することができる。較正が実行された後、レーザ・ビーム１４を使用して、較正部材１８内に複数の最終位置６０を含む試験パターンを適用することができる。具体的には、試験パターンは、焦点におけるエネルギー密度及び処理領域全体のエネルギー密度の均一性をチェックするために、ＬＩＯＢによって適用することができる。図７Ａ及び７Ｂに示されているように、焦点５４内のエネルギー密度は、較正部材１８内で、エネルギー・バンド６８、スポーク（ｓｐｏｋｅ）７０又は円７２によって画定された経路に沿って、焦点５４を、エネルギー・レベルを増大させて誘導することによって決定することができる。レーザ・ビーム１４の焦点内のエネルギー密度を決定するために、それぞれの試験パターンは、較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも低いエネルギー密度を焦点に与える低エネルギーと、較正部材のＬＩＯＢに対するエネルギー密度しきい値よりも高い高エネルギー密度を焦点に与える高エネルギーとの間の範囲の異なるエネルギーをそれぞれレーザ・ビーム１４に使用して生成されることが好ましい。ＬＩＯＢは一般にあるエネルギー・レベルで起こる。すなわち、ＬＩＯＢは、エネルギー・バンド６８内のある位置、あるスポーク７０又はある円７２で起こる。先に論じたとおり、ＬＩＯＢの発生は、オペレータが検出し、又は撮像装置５０（図１に示されている）によって検出することができる。
【００２４】
さらに、複数の試験パターンを互いに比較して、レーザ・ビーム１４の焦点におけるエネルギー密度の均一性を判定することができる。例えば、エネルギー密度の均一性は、異なるエネルギー・レベルを有する円７２を見ることによって判定することができる。ビーム１４の焦点におけるエネルギー密度に変動がない場合、それぞれの円７２は均一な強度を有する。強度は、異なるビーム・エネルギーを有するように形成された円７２と円７２の間でしか変化しない。変動がある場合に、円７２の一部がかすんで見え、或いは円７２の一部が見えなくなることもある。試験パターンは、較正部材１８の材料内に生成されることが好ましい。このことを考慮すると、その上面と下面との間の較正部材１８の厚さは一般に約０．５ミリメートルである。
【００２５】
図７Ｂに示されているように、ビーム１４を使用して、システム情報７４を保管目的で較正部材１８に記入することができる。図７Ａ及び７Ｂにさらに示されているように、異なる深さを有する円７６、十字線／目盛７８、及び所定の直径を有する基準円８０を、較正部材１８に記入することもできる。
【００２６】
本明細書に示され、詳細に開示された特定の「レーザ・システムを較正する装置及び方法」は、本明細書に記載された目的を完全に達成し、本明細書に記載された利点を完全に提供することができるが、この特定の装置及び方法は単に、現時点における本発明の好ましい実施例を例示するものであること、及び添付の特許請求の範囲に記載された事項を除き、本明細書に示された構造又は設計の詳細に限定しようとする意図は一切ないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】レーザ・システムを較正する本発明の装置の一実施例の断面図である。
【図２】本発明に従って図１の較正部材の表面と接触するように誘導されている、図１のシステムのレーザ・ビームの焦点の概略図である。ただし尺度は一律ではない。
【図３Ａ】本発明に従って、それぞれのレーザ・ビームの焦点が、円形経路上を誘導されながら、較正部材と接触するように誘導されている、図１のシステムの概略立面図である。ただし尺度は一律ではない。
【図３Ｂ】図３Ａに示されたレーザ・ビームの誘導に対応する較正部材の平面図である。
【図４Ａ】本発明に従って、それぞれのレーザ・ビームの焦点が、円形経路上を誘導されながら、較正部材と接触するように誘導されている、図１のシステムの概略立面図である。ただし尺度は一律ではない。
【図４Ｂ】図４Ａに示されたレーザ・ビームの誘導に対応する較正部材の平面図である。
【図５Ａ】本発明に従って、それぞれのレーザ・ビームの焦点が、円形経路上を誘導されながら、較正部材と接触するように誘導されている、図１のシステムの概略立面図である。ただし尺度は一律ではない。
【図５Ｂ】図５Ａに示されたレーザ・ビームの誘導に対応する較正部材の平面図である。
【図６Ａ】本発明に従って、それぞれのレーザ・ビームの焦点が、円形経路上を誘導されながら、較正部材と接触するように誘導されている、図１のシステムの概略立面図である。ただし尺度は一律ではない。
【図６Ｂ】図６Ａに示されたレーザ・ビームの誘導に対応する較正部材の平面図である。
【図７Ａ】本発明に従ってさまざまなレーザ・ビーム焦点パターンが適用された較正部材の平面図である。
【図７Ｂ】本発明に従ってさまざまなレーザ・ビーム焦点パターンが適用された較正部材の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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