(57)【要約】【課題】パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる眼科用レーザ手術装置を提供する。【解決手段】眼科用レーザ手術装置１は、ＸＹ走査部２５、導光光学素子３１、対物レンズ３５、およびＺ走査部４４を備える。ＸＹ走査部２５は、パルスレーザ光を偏向させる偏向デバイス２６，２７を少なくとも１つ有し、パルスレーザ光を光軸に交差する方向に走査する。導光光学素子３１は、偏向デバイス２６，２７の少なくともいずれかよりもパルスレーザ光の光路の下流側に設けられ、屈折力を有し、光路の下流側にパルスレーザ光を導光させる。対物レンズ３５は、ＸＹ走査部２５および導光光学素子３１を経たパルスレーザ光を患者眼Ｅの組織内に集光させる。Ｚ走査部４４は、対物レンズ３５の位置が固定された状態で、導光光学素子３１と対物レンズ３５の間の光路長を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光を患者眼の組織内に集光させることで前記患者眼を処置する眼科用レーザ手術装置であって、
レーザ光源から出射されたパルスレーザ光を偏向させる偏向デバイスを少なくとも１つ有し、前記偏向デバイスによってパルスレーザ光を光軸に交差する方向に走査するＸＹ走査部と、
前記ＸＹ走査部の前記偏向デバイスの少なくともいずれかよりもパルスレーザ光の光路の下流側に設けられ、屈折力を有し、前記光路の下流側にパルスレーザ光を導光させる導光光学素子と、
前記ＸＹ走査部および前記導光光学素子を経たパルスレーザ光を前記組織内に集光させる対物レンズと、
前記光路における前記対物レンズの位置が固定された状態で、前記導光光学素子と前記対物レンズの間の光路長を変化させることで、前記パルスレーザ光の集光位置を、前記光軸に沿うＺ方向に走査させるＺ走査部と
を備えたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項２】
請求項１に記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記Ｚ走査部よりも前記光路の下流側に配置される光学素子の前記光路上の位置が、前記Ｚ走査部の駆動に関わらず一定であり、
前記導光光学素子の物側焦点が、前記導光光学素子よりも上流側の前記偏向デバイスによって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が通過する点であるピボット点に一致することを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項３】
請求項２に記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記ＸＹ走査部によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、前記対物レンズの物側焦点を通過することを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記光路において前記対物レンズよりも上流側に位置する光学素子のうち、前記対物レンズに最も近く且つ屈折力を有する光学素子の主平面と、前記対物レンズの主平面との距離が、互いの焦点距離の和に等しいことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記ＸＹ走査部よりも下流側に位置する上流側リレー光学素子、および、前記上流側リレー光学素子と前記対物レンズとの間に位置する下流側リレー光学素子を有するリレー部をさらに備え、
前記Ｚ走査部は、
前記ＸＹ走査部と、前記導光光学素子である前記上流側リレー光学素子とを含む光学ユニットを前記光軸に沿って移動させることで、前記上流側リレー光学素子と前記対物レンズとの間の光路長を変化させることを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記ＸＹ走査部は、
前記光軸に交差するＸ方向にパルスレーザ光を偏向させるＸ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスによって走査されたパルスレーザ光を、前記光軸および前記Ｘ方向に共に交差するＹ方向に偏向させるＹ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスと前記Ｙ偏向デバイスの間の前記光路に配置されると共に、上流側ＸＹリレー光学素子と、前記上流側ＸＹリレー光学素子よりも下流側に位置する下流側ＸＹリレー光学素子とによって、前記Ｘ偏向デバイスを前記Ｙ偏向デバイスにリレーするＸＹリレー部と
を備え、
前記Ｚ走査部は、
前記Ｘ偏向デバイスと、前記導光光学素子である前記上流側ＸＹリレー光学素子とを含む光学ユニットを前記光軸に沿って移動させることで、前記上流側リレー光学素子と前記対物レンズとの間の光路長を変化させることを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記Ｚ走査部は、
前記光路上に配置され、前記パルスレーザ光を反射させる反射部と、
前記反射部を移動させることで前記光路長を変化させるＺ走査駆動部と
を備えたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項８】
請求項７に記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記ＸＹ走査部よりも下流側に位置する上流側リレー光学素子、および、前記上流側リレー光学素子と前記対物レンズとの間に位置する下流側リレー光学素子を有するリレー部をさらに備え、
前記反射部は、前記上流側リレー光学素子と前記下流側リレー光学素子の間の前記光路に設けられていることを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項９】
請求項７に記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記ＸＹ走査部は、
前記光軸に交差するＸ方向にパルスレーザ光を偏向させるＸ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスによって走査されたパルスレーザ光を、前記光軸および前記Ｘ方向に共に交差するＹ方向に偏向させるＹ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスと前記Ｙ偏向デバイスの間の前記光路に配置されると共に、上流側ＸＹリレー光学素子と、前記上流側ＸＹリレー光学素子よりも下流側に位置する下流側ＸＹリレー光学素子とによって、前記Ｘ偏向デバイスを前記Ｙ偏向デバイスにリレーするＸＹリレー部と
を備え、
前記反射部は、前記上流側ＸＹリレー光学素子と前記下流側リレー光学素子の間の前記光路に設けられていることを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記光路における前記レーザ光源と前記ＸＹ走査部との間に配置され、前記パルスレーザ光の集光位置をＺ方向に走査させるＺ走査部をさらに備えたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の眼科用レーザ手術装置であって、
前記光路における前記レーザ光源と前記ＸＹ走査部との間に配置され、パルスレーザ光のビーム径を変更するビーム径変更部をさらに備えたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【請求項１２】
パルスレーザ光を患者眼の組織内に集光させることで前記患者眼を処置する眼科用レーザ手術装置であって、
レーザ光源から出射されたパルスレーザ光を光軸に交差する方向に走査するＸＹ走査部と、
前記パルスレーザ光の集光位置を、前記光軸に沿うＺ方向に走査させるＺ走査部と、
を備え、
前記ＸＹ走査部は、
前記光軸に交差するＸ方向にパルスレーザ光を偏向させるＸ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスによって走査されたパルスレーザ光を、前記光軸および前記Ｘ方向に共に交差するＹ方向に偏向させるＹ偏向デバイスと、
前記Ｘ偏向デバイスと前記Ｙ偏向デバイスの間の光路に配置されると共に、上流側ＸＹリレー光学素子と、前記上流側ＸＹリレー光学素子よりも下流側に位置する下流側ＸＹリレー光学素子とによって、前記Ｘ偏向デバイスを前記Ｙ偏向デバイスにリレーするＸＹリレー部と
を備え、
前記Ｚ走査部は、
前記上流側ＸＹリレー光学素子と前記下流側リレー光学素子の間の前記光路上に配置され、前記パルスレーザ光を反射させる反射部と、
前記反射部を移動させることで前記集光位置をＺ方向に走査させるＺ走査駆動部と
を備えたことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザ光を患者眼の組織に集光させて患者眼を処置する眼科用レーザ手術装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者眼における三次元上のターゲット位置にパルスレーザ光を集光させるために、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１が開示する眼科用レーザ手術装置は、ＸＹ走査部（光スキャナ）と光路長変更手段を備える。ＸＹ走査部は、パルスレーザ光をＸＹ平面上で走査する。光路長変更手段は、ＸＹ走査部よりもパルスレーザ光の光路の上流側に設けられている。光路長変更手段は、光学部材（反射ユニット）を移動させることで、レンズユニットと対物レンズの間の光路長を変化させる。その結果、パルスレーザ光の集光位置がＺ方向に走査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学部材を移動させることで、集光位置をＺ方向に走査させる場合、光学部材の移動量に対する集光位置のＺ方向の走査量は、移動させる光学部材よりも下流側に配置された光学系の影響を受ける。従って、ＸＹ走査部よりも上流側で光学部材を光軸方向に移動させる場合には、光学部材を大きく移動させなければ、集光位置のＺ方向の走査量を十分に確保することができない場合があった。
【０００５】
本発明は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる眼科用レーザ手術装置を提供することを典型的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の眼科用レーザ手術装置は、パルスレーザ光を患者眼の組織内に集光させることで前記患者眼を処置する眼科用レーザ手術装置であって、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光を偏向させる偏向デバイスを少なくとも１つ有し、前記偏向デバイスによってパルスレーザ光を光軸に交差する方向に走査するＸＹ走査部と、前記ＸＹ走査部の前記偏向デバイスの少なくともいずれかよりもパルスレーザ光の光路の下流側に設けられ、屈折力を有し、前記光路の下流側にパルスレーザ光を導光させる導光光学素子と、前記ＸＹ走査部および前記導光光学素子を経たパルスレーザ光を前記組織内に集光させる対物レンズと、前記光路における前記対物レンズの位置が固定された状態で、前記導光光学素子と前記対物レンズの間の光路長を変化させることで、前記パルスレーザ光の集光位置を、前記光軸に沿うＺ方向に走査させるＺ走査部とを備える。
【０００７】
本発明の眼科用レーザ手術装置は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１の構成を示す図である。
【図２】第一実施形態におけるＸＹ走査部２５の構成を示す図である。
【図３】第一実施形態におけるＹ走査部２７と上流側リレー光学素子３１の構成を説明するための説明図である。
【図４】第二実施形態の眼科用レーザ手術装置２の構成を示す図である。
【図５】第三実施形態の眼科用レーザ手術装置３の構成を示す図である。
【図６】第四実施形態の眼科用レーザ手術装置４の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の典型的な実施形態の１つである第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。本実施形態では、患者眼Ｅの角膜および水晶体を共に処置することが可能な眼科用レーザ手術装置１を例示する。なお、「処置」とは、患者眼Ｅの組織の切断、破砕等を行うことを示す。以下、第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１の各構成について、レーザ光源１０側（つまり、パルスレーザ光の光路の上流側）から、患者眼Ｅ側（つまり、パルスレーザ光の光路の下流側）に順に説明する。
【００１０】
レーザ光源１０は、パルスレーザ光を出射する。本実施形態では、レーザ光源１０によって出射されたパルスレーザ光が、患者眼Ｅの組織内で集光されると、集光位置でプラズマが発生し、組織の切断・破砕等が行われる。以上の現象は、光破壊（ｐｈｏｔｏｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）と言われる場合もある。レーザ光源１０には、例えば、フェムト秒からピコ秒オーダーのパルス幅のパルスレーザ光を出射するデバイスを使用することができる。以下では、レーザ光源１０によって出射されるパルスレーザ光の光軸に沿う方向をＺ方向とする。Ｚ方向に交差（本実施形態では垂直に交差）する方向のうちの１つをＸ方向とする。Ｚ方向およびＸ方向に共に交差（本実施形態では垂直に交差）する方向をＹ方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は適宜設定すればよい。例えば、患者の上下左右に基づいて方向を規定する場合、Ｘ方向を患者の左右方向、Ｙ方向を患者の上下方向としてもよいし、Ｘ方向を患者の上下方向、Ｙ方向を患者の左右方向としてもよい。
【００１１】
エイミング光源１１は、パルスレーザ光が照射される位置を示すエイミング光を出射する。本実施形態では、可視のレーザ光を出射する光源が、エイミング光源１１として用いられる。なお、エイミング光源１１は省略してもよい。
【００１２】
ダイクロイックミラー１２は、パルスレーザ光の光路（以下、単に「光路」という場合もある）のうち、レーザ光源１０とズームエキスパンダ１３（後述する）の間に設けられている。ダイクロイックミラー１２は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光と、エイミング光源１１から出射されるエイミング光を合波する。詳細には、本実施形態のダイクロイックミラー１２は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の大部分を透過し、且つ、エイミング光源１１から出射されるエイミング光の大部分を反射させることで、２つの光を合波する。
【００１３】
ズームエキスパンダ１３は、光路におけるレーザ光源１０とＸＹ走査部２５（後述する）の間に設けられている。詳細には、本実施形態では、レーザ光源１０と高速Ｚ走査部１５（後述する）の間にビームエキスパンダ１３が設けられている。ズームエキスパンダ１３は、レーザ光源１０から出射されたパルスレーザ光のビーム径を変更することができる。眼科用レーザ手術装置１の制御部（図示せず）は、ズームエキスパンダ１３を駆動してパルスレーザ光のビーム径を変更することで、対物レンズ３５（後述する）から患者眼Ｅに向けて出射されるパルスレーザ光の開口数ＮＡを調整することができる。ビーム径が大きくなると開口数ＮＡは大きくなり、ビーム径が小さくなると開口数ＮＡは小さくなる。
【００１４】
眼科用レーザ手術装置１は、開口数ＮＡを調整することで、患者眼Ｅを処理する際の処置能力を向上させることができる。例えば、開口数ＮＡが大きくなる程、パルスレーザ光の集光位置におけるスポットサイズは小さくなる。角膜手術では、パルスレーザ光の集光位置の精度を高くして精密な処置を行うことが求められ易い。一方で、水晶体手術では、スポットサイズを大きくして手術時間を短縮することが求められる場合がある。従って、本実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、角膜手術を行うモードでは、水晶体手術を行うモードに比べて開口数ＮＡを大きくし、スポットサイズを小さくしてもよい。水晶体手術を行うモードでは、開口数ＮＡを小さくしてスポットサイズを大きくしてもよい。この場合、眼科用レーザ手術装置１は、患者眼Ｅの部位に応じて、より適切な処置を行うことができる。なお、開口数ＮＡの調整方法は適宜変更できる。例えば、眼科用レーザ手術装置１は、集光位置のＺ方向の走査に応じて、開口数ＮＡを連続的または断続的に変更してもよい。この場合、眼科用レーザ手術装置１は、集光位置のＺ方向の深度に応じて適切な光破壊を組織に生じさせることができる。
【００１５】
高速Ｚ走査部１５（第二Ｚ走査部：本実施形態ではエキスパンダ）は、光路におけるレーザ光源１０とＸＹ走査部２５の間（詳細には、第一実施形態ではズームエキスパンダ１３とＸＹ走査部２５の間）に設けられている。本実施形態の高速Ｚ走査部１５は、負の屈折力を有する光学素子１６と、光学素子１６を光軸に沿って移動させる高速Ｚ走査駆動部１７とを備える。光学素子１６とＸＹ走査部２５の間には、レンズ２１が設けられている。レンズ２１は、高速Ｚ走査部１５を経たレーザ光をＸＹ走査部２５に導光させる。
【００１６】
光路上に配置された光学素子１６が光軸に沿って移動すると、パルスレーザ光の集光位置がＺ方向に移動する。従って、眼科用レーザ手術装置１の制御部は、高速Ｚ走査駆動部１７を駆動制御して光学素子１６を移動させることで、集光位置をＺ方向に走査させることができる。また、本実施形態の高速Ｚ走査部１５は、Ｚ走査部４４（後述する）よりも高速で集光位置をＺ方向に走査させることができる。従って、制御部は、高速Ｚ走査部１５を用いることで、Ｚ方向の集光位置を細かく調整することができる。例えば、制御部は、患者眼Ｅの傾きに応じて高速Ｚ制御部１５を駆動させることで、集光の精度を向上させてもよい。また、ＸＹ走査部２５によるＸＹ方向への走査に応じて高速Ｚ制御部１５を駆動させることで、ＸＹ方向への走査に起因して生じるＺ方向の集光位置の誤差を低減させてもよい。
【００１７】
ＸＹ走査部２５は、光軸に交差するＸＹ平面上でパルスレーザ光を走査する。本実施形態では、ＸＹ走査部２５は、Ｘ偏向デバイス２６およびＹ偏向デバイス２７を備える。Ｘ偏向デバイス２６は、レーザ光源１０から出射されたパルスレーザ光をＸ方向に走査する。Ｙ偏向デバイス２７は、Ｘ偏向デバイス２６によってＸ方向に走査されたパルスレーザ光を、さらにＹ方向に走査する。本実施形態では、Ｘ偏向デバイス２６およびＹ偏向デバイス２７には共にガルバノミラーが採用されている。しかし、光を走査する他のデバイス（例えば、ポリゴンミラー、音響光学素子（ＡＯＭ）等のスキャナ）を、Ｘ偏向デバイス２６およびＹ偏向デバイス２７の少なくともいずれかに採用してもよい。
【００１８】
図２を参照して、第一実施形態におけるＸＹ走査部２５の構成について詳細に説明する。第一実施形態では、一例として、３つのガルバノミラーを用いたＸＹ走査部２５が採用されている。詳細には、第一実施形態のＸ偏向デバイス２６は、第一Ｘ偏向デバイス２８および第二Ｘ偏向デバイス２９を備える。第一Ｘ偏向デバイス２８は、光路の上流側（本実施形態ではレンズ２１）から入射したパルスレーザ光を、Ｘ方向に走査する。第二Ｘ偏向デバイス２９の回転軸線は、第一Ｘ偏向デバイス２８の回転軸線と平行である。第二Ｘ偏向デバイス２９は、第一Ｘ偏向デバイス２８によってＸ方向に走査されたパルスレーザ光を、さらにＸ方向に走査する。図２に示すように、制御部は、第一Ｘ偏向デバイス２８による走査量に応じて第二Ｘ偏向デバイス２９の走査量を制御することで、Ｙ偏向デバイス２７の所定箇所（本実施形態ではミラーの走査面の中心）にパルスレーザ光を入射させる。つまり、パルスレーザ光の主光線は、Ｘ方向の走査量に関わらず、Ｙ偏向デバイス２７の所定箇所に入射する。従って、眼科用レーザ手術装置１は、Ｙ偏向デバイス２７におけるパルスレーザ光の入射位置の変化に起因する各種の影響を排除することができる。なお、第一実施形態では、Ｙ偏向デバイス２７の走査面の中心は、ＸＹ走査部２５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が通過するピボット点となる。
【００１９】
リレー部３０は、図１に示すように、ＸＹ走査部２５と対物レンズ３５の間に設けられている。本実施形態のリレー部３０は、ケプラー式のリレー光学系である。ケプラー式のリレー光学系は、３つ以上の光学部材によって構成されている場合でも、その機能を２つのレンズによって表現することができる。よって、図１では、２つのレンズによってリレー部３０を示す。なお、以下で説明するケプラー式のリレー光学系についても同様に２つのレンズで図示する。リレー部３０は、上流側リレー光学素子３１と下流側リレー光学素子３２によって、ＸＹ走査部２５におけるピボット点（第一実施形態では、Ｙ偏向デバイス２７における走査面の中心のピボット点Ｐ）と、対物レンズ３５（後述する）の物側焦点とを共役関係に結ぶ。
【００２０】
また、図３に示すように、上流側リレー光学素子３１の物側焦点が、ＸＹ走査部２５におけるピボット点Ｐに一致するように、上流側リレー光学素子３１とＸＹ走査部２５との位置関係が保たれている。つまり、上流側リレー光学素子３１とピボット点Ｐの間の距離が、上流側リレー光学素子３１の焦点距離ｆ３１と一致する。従って、上流側リレー光学素子３１から出射されるパルスレーザ光のテレセントリックの性能が保たれる。
【００２１】
対物レンズ３５は、リレー部３０の下流側リレー光学素子３２よりも光路の下流側に配置されている。換言すると、対物レンズ３５の主平面は、下流側リレー光学素子３２の主平面よりも光路の下流側に位置する。対物レンズ３５を通過したパルスレーザ光は、眼球固定インターフェース３７を経て患者眼Ｅの組織に集光される。詳細は図示しないが、眼球固定インターフェース３７は、吸着リングおよびカップを有する。吸着リングには、吸引ポンプ等によって負圧が加えられる。その結果、患者眼Ｅの前眼部が吸着リングによって吸引固定される。カップは前眼部の周囲を覆う。手術時には、角膜の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が、カップ内に満たされる。よって、角膜等によるパルスレーザ光の屈折が弱まり、集光位置の精度が向上する。なお、眼球固定インターフェース３７の構成を適宜変更してもよいことは言うまでもない。コンタクトレンズ等を患者眼Ｅに装着してもよい。眼球固定インターフェース３７等を使わずに、眼科用レーザ手術装置１による手術を行うことも可能である。
【００２２】
光路における対物レンズ３５と下流側リレー光学素子３２との間には、ダイクロイックミラー３８が設けられている。本実施形態では、ダイクロイックミラー３８は、レーザ光源１０からのパルスレーザ光、およびエイミング光源１２からのエイミング光の大部分を反射し、且つ、後述する観察ユニット４０およびＯＣＴユニット４１からの光の大部分を透過する。その結果、これらの複数の光の光軸が同軸とされる。なお、観察ユニット４０およびＯＣＴユニット４１の光の光軸を、パルスレーザ光の光軸と同軸にする場合、同軸にする位置を変更することも可能である。
【００２３】
第一実施形態では、光路において対物レンズ３５よりも上流側に位置する光学素子のうち、対物レンズ３５に最も近く、且つ屈折力を有する光学素子（以下、「対物レンズ３５の上流側素子」という）は、リレー部３０の下流側リレー光学素子３２である。第一実施形態では、対物レンズ３５の上流側素子における主平面と、対物レンズ３５における主平面との間の距離が、対物レンズ３５の上流側素子の焦点距離と、対物レンズ３５の焦点距離との和に等しい。つまり、下流側リレー光学素子３２の像側焦点が、対物レンズ３５の物側焦点に一致している。本実施形態では、下流側リレー光学素子３２および対物レンズ３５の光路上における位置は固定されている。
【００２４】
また、前述したように、第一実施形態では、ＸＹ走査部２５におけるピボット点Ｐと、対物レンズ３５の物側焦点とが、リレー部３０によって共役関係となっている。従って、ＸＹ走査部２５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、対物レンズ３５の物側焦点を通過する。なお、本実施形態では、ダイクロイックミラー３８は、対物レンズ３５の物側焦点の位置（つまり、下流側リレー光学素子３２の像側焦点の位置）に設けられている。
【００２５】
なお、対物レンズ３５の物側焦点等を規定するための焦点距離は、対物レンズ３５のみの焦点距離であってもよいし、対物レンズ３５と眼球固定インターフェース３７とを含めた光学素子の焦点距離であってもよい。対物レンズ３５の主平面を考える場合も同様である。つまり、本発明における「対物レンズ」という表現は、眼球固定インターフェース３７を含む光学素子を指す場合もある。
【００２６】
観察ユニット４０は、患者眼Ｅの正面画像を取得する。本実施形態の観察ユニット４０は、可視光または赤外光によって照明された患者眼Ｅを撮影し、モニタ（図示せず）に表示させることができる。術者等は、モニタを見ることで患者眼Ｅを正面から観察することができる。
【００２７】
ＯＣＴユニット４１は、患者眼Ｅの組織の断層画像を取得する。一例として、本実施形態のＯＣＴユニット４１は、光源、光分割器、参照光学系、走査部、および検出器を備える。光源は、断層画像を取得するための光を出射する。光分割器は、光源によって出射された光を、参照光と測定光に分割する。参照光は参照光学系に入射し、測定光は走査部に入射する。参照光学系は、測定光と参照光の光路長差を変更する構成を有する。走査部は、測定光を組織上で二次元方向に走査させる。検出器は、組織によって反射された測定光と、参照光学系を経た参照光との干渉状態を検出する。眼科用レーザ手術装置１は、測定光を走査し、反射測定光と干渉光の干渉状態を検出することで、組織の深さ方向の情報を取得する。取得した深さ方向の情報に基づいて、組織の断層画像を取得する。本実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、パルスレーザ光を集光させるターゲット位置を、患者眼Ｅの断層画像に対応付ける。その結果、眼科用レーザ手術装置１は、パルスレーザ光を照射・走査させる動作を制御するためのデータを、断層画像を用いて作成することができる。ＯＣＴユニット４１には種々の構成を用いることができる。例えば、ＳＳ−ＯＣＴ、ＳＤ−ＯＣＴ、ＴＤ−ＯＣＴ等のいずれをＯＣＴユニット４１として採用してもよい。また、眼科用レーザ手術装置１は、光干渉以外の技術を用いて断層画像を撮影してもよい。断層画像を用いずにターゲット位置を決定することが可能な場合（例えば、圧平した角膜のみを処置する場合）には、ＯＣＴユニット４１を省略してもよい。
【００２８】
ダイクロイックミラー４２は、観察ユニット４０の光軸とＯＣＴユニット４１の光軸を同軸とする。ダイクロイックミラー４２を経た光は、前述したダイクロイックミラー３８によって、レーザ光源１０からのパルスレーザ光と同軸とされる。
【００２９】
Ｚ走査部４４は、パルスレーザ光の集光位置をＺ方向に走査させる。第一実施形態では、上流側リレー光学素子３１は、ＸＹ走査部２５のＸ偏向デバイス２６およびＹ偏向デバイス２７よりも光路の下流側に設けられ、屈折力を有し、光路の下流側にパルスレーザ光を導光させる導光光学素子である。眼科用レーザ手術装置１は、光路における対物レンズ３５の位置を固定した状態で、導光光学素子である上流側リレー光学素子３１と、対物レンズ３５との間の光路長を変化させることで、集光位置をＺ方向に走査させる。換言すると、眼科用レーザ手術装置１は、上流側リレー光学素子３１の主平面と、対物レンズ３５の主平面との光路上の距離を変化させることで、集光位置をＺ方向に走査させる。
【００３０】
詳細には、第一実施形態におけるＺ走査部４４は、ＸＹ走査部２５と上流側リレー光学素子３１とを含む光学ユニットを光軸に沿って移動させることで、上流側リレー光学素子３１と対物レンズ３５との間の光路長を変化させる。より詳細には、第一実施形態のＺ走査部４４は、高速Ｚ走査部１５およびレンズ２１を、ＸＹ走査部２５および上流側リレー光学素子３１と共に、光軸に沿って移動させる。
【００３１】
以上説明したように、第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、偏向デバイス２６，２７の少なくともいずれか（第一実施形態では偏向デバイス２６，２７の全て）よりも光路の下流側に設けられた導光光学素子と、対物レンズ３５との間の光路長を、対物レンズ３５の光路上の位置を固定した状態で変化させる。換言すると、眼科用レーザ手術装置１は、導光光学素子の主平面と、対物レンズ３５の主平面との間の光路長を変化させる。これにより、眼科用レーザ手術装置１は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。以下、本実施形態における眼科用レーザ手術装置１の光学系を採用した場合の利点の詳細について、数点の例を挙げて説明する。
【００３２】
例えば、第一実施形態におけるＺ走査部４４を用いる代わりに、ＸＹ走査部２５の上流側の光学部材を光軸方向に移動させることで、集光位置をＺ方向に走査させることも考えられる。具体的には、ＸＹ走査部２５の上流側のエキスパンダを移動させる方法が考えられる。また、ＸＹ走査部２５よりも上流側の光路に、パルスレーザ光を反射するミラー（光路長変更手段）を設け、このミラーを移動させてＺ方向の走査を行うことも考えられる。この場合、光学部材の移動量に対する集光位置のＺ方向の移動量は、移動させる光学部材よりも下流側に配置された光学系の影響を受ける。その結果、光学部材を大きく移動させないと、集光位置の移動量を十分に確保できない場合も生じ得る。
【００３３】
上記の問題を、図１を変形させた例に基づいて説明する。図１に示す第一実施形態において、Ｚ走査部４４を用いずに、高速Ｚ走査部１５のみによって全てのＺ方向の走査を実行する場合を仮定する。まず、上流側リレー光学素子３１の焦点距離をｆ３１、下流側リレー光学素子３２の焦点距離をｆ３２とすると、ＸＹ走査部２５よりも下流側のリレー部３０の横倍率は「ｆ３２／ｆ３１」で表される。ここで、一般的には、対物レンズ３５から出射させるパルスレーザ光の開口数ＮＡを適切な値とし、且つ、対物レンズ３５と患者眼Ｅの距離を適切な距離に保つには、対物レンズ３５の焦点距離をある程度大きくする必要がある。一方で、ＸＹ走査部２５は高速で駆動する必要があるので、ＸＹ走査部２５に用いられるガルバノミラーのミラー径は、対物レンズ３５の入射瞳径と比べると非常に小さくなる場合が多い。その結果、リレー部３０の横倍率「ｆ３２／ｆ３１」は大きい値になり易い。高速Ｚ走査部１５のみによって全てのＺ方向の走査を実行する場合、焦点位置を単位距離だけＺ方向に移動させるために必要な高速Ｚ走査部１５の移動量は、リレー部３０の縦倍率（横倍率の二乗）に比例する。従って、高速Ｚ走査部１５の移動量を小さくすることが、リレー部３０の制約によって困難になり得る。同様に、高速Ｚ走査部１５の移動量の削減には、ＸＹ走査部２５よりも上流側の光学素子の制約も影響を与え得る。また、ＸＹ走査部２５よりも上流側でＺ方向の走査を行う場合、ＸＹ走査部２５は、高速Ｚ走査部１５を経たパルスレーザ光をＸＹ方向に走査する必要がある。従って、ＸＹ走査部２５の大きさを小さくするのが難しい。以上の問題は、ミラーを移動させてＺ方向の走査を実行する場合にも生じ得る。
【００３４】
また、対物レンズ３５を光軸に沿って移動させることで、光学部材の移動量を削減することも考えられる。しかし、この場合、Ｚ方向の走査に伴って収差が増加し易い。その結果、光学系の設計が複雑になる等の問題が生じ得る。さらに、対物レンズ３５を移動させる場合には、対物レンズ３５を移動できるように眼球固定インターフェース３７を設計する必要も生じる。
【００３５】
これに対し、第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、偏向デバイス２６，２７の少なくともいずれかよりも光路の下流側に設けられた導光光学素子と、対物レンズ３５との間の光路長を、対物レンズ３５の光路上の位置を固定した状態で変化させる。従って、ＸＹ走査部２５よりも上流側でＺ方向の走査を行う場合に比べて、Ｚ走査部４４よりも下流側に位置する光学系の影響が低減される。ＸＹ走査部２５の大きさを小さくすることも容易である。また、対物レンズ３５を移動させる場合の影響を考慮する必要も無い。よって、眼科用レーザ手術装置１は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。
【００３６】
第一実施形態では、Ｚ走査部４４よりも光路の下流側に配置される光学素子（詳細には、下流側リレー光学素子３２、ダイクロイックミラー３８、および対物レンズ３５）の光路上の位置が、Ｚ走査部４４の駆動に関わらず一定である。また、第一実施形態では、少なくともパルスレーザ光を組織に照射している間には、Ｚ方向の走査を行う場合でも、ＸＹ走査部２５と上流側リレー光学素子３１の間の位置関係は固定されている。さらに、導光光学素子である上流側リレー光学素子３１の物側焦点が、ＸＹ走査部２５におけるピボット点に一致する。この場合、Ｚ走査部４４によって焦点位置がＺ方向に走査されても、導光光学素子から出射されるパルスレーザ光のテレセントリック性能が維持される。その結果、対物レンズ３５からのパルスレーザ光の出射角度を、Ｚ方向の走査に関わらず一定にすることができる。換言すると、偏向デバイス２６，２７よりも下流側でＺ方向の走査を行うと、Ｚ方向の走査に伴って共役関係が変化し、パルスレーザ光の出射角度が変動する可能性がある。これに対し、第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、共役関係を維持してパルスレーザ光の出射角度を固定しつつ、偏向デバイス２６，２７よりも下流側で適切に集光位置をＺ方向に走査させることができる。よって、集光位置の走査制御が容易になる。例えば、パルスレーザ光を軸外に走査させる場合の制御が容易になる。ＯＣＴ画像に基づくパルスレーザ光の照射位置の制御（例えば、ＸＹ走査部２５およびＺ走査部４４を制御するための制御データの作成）も容易になる。
【００３７】
さらに、第一実施形態では、ＸＹ走査部２５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、対物レンズ３５の物側焦点を通過する。この場合、集光位置がＺ方向に走査されても、対物レンズ３５の像側テレセントリックの性能が維持される。換言すると、対物レンズ３５から患者眼Ｅに向けて出射されるパルスレーザ光の出射角度が平行に保たれる。従って、集光位置の走査制御がさらに容易になる。
【００３８】
第一実施形態では、リレー部３０における下流側リレー光学素子３２の主平面と、対物レンズ３５の主平面との光路上の距離が、互いの焦点距離の和に等しい。この場合、対物レンズ３５から出射されるパルスレーザ光の開口数ＮＡが、Ｚ走査部４４によるＺ方向の走査に関わらず維持される。従って、集光位置の走査制御がさらに容易になる。例えば、収差の影響を無視すると、開口数ＮＡを一定とすることで、Ｚ方向の走査量に関わらずスポットサイズが一定となる。
【００３９】
第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１は、ＸＹ走査部２５と、リレー部３０における上流側リレー光学素子３１とを含む光学ユニットを光軸に沿って移動させる。この場合、Ｘ偏向デバイス２６とＹ偏向デバイス２７の間にリレー部を設けずにＸＹ走査部２５を実現することも可能である。仮に、Ｘ偏向デバイス２６とＹ偏向デバイス２７の間にリレー部を設けなければ、リレー部を設ける場合に比べて構成が簡素化され、収差の影響も低下する。また、ＸＹ方向に走査されたレーザをさらにＺ方向に適切に走査させるための設計を行う必要も無い。
【００４０】
第一実施形態では、ＸＹ走査部２５は、第一Ｘ偏向デバイス２８、第二Ｘ偏向デバイス２９、およびＹ偏向デバイス２７を備える。第一Ｘ偏向デバイス２８および第二Ｘ偏向デバイス２９によってＸ方向に走査されたパルスレーザ光は、Ｙ偏向デバイス２７の所定箇所に入射する。この場合、Ｘ方向の走査量に関わらず、Ｙ偏向デバイス２７の所定箇所でＹ方向の走査が行われる。従って、集光位置の走査精度がさらに向上する。
【００４１】
第一実施形態では、光路におけるレーザ光源１０とＸＹ走査部２５の間に高速Ｚ走査部（第二Ｚ走査部）１５が設けられている。Ｚ走査部を複数設けることで、処置の精度が向上する。一例として、本実施形態の高速Ｚ走査部１５は、パルスレーザ光の集光位置を、Ｚ走査部４４よりも高速でＺ方向に走査させる。この場合、眼科用レーザ手術装置１は、パルスレーザ光による処置が行われている間に、種々の要素（例えば、眼球の傾き、ＸＹ方向の走査に起因した像面湾曲等の少なくともいずれか）に応じて、集光位置をＺ方向に高速で走査させることができる。
【００４２】
第一実施形態では、光路におけるレーザ光源１０とＸＹ走査部２５の間にズームエキスパンダ１３が設けられている。ズームエキスパンダ１３は、パルスレーザ光のビーム径を変更する。この場合、眼科用レーザ手術装置１は、ズームエキスパンダ１３によってビーム径を変えることで、対物レンズ３５から出射されるパルスレーザ光の開口数ＮＡを調整することができる。なお、本実施形態のズームエキスパンダ１３は、ＸＹ走査部２５よりも上流側に配置されているので、軸外に走査されたパルスレーザ光に対応する必要は無い。
【００４３】
＜第二実施形態＞
第一実施形態とは異なる典型的な実施形態の１つである第二実施形態について、図４を参照して説明する。第二実施形態では、ＸＹ走査部５５およびＺ走査部６６の構成等が第一実施形態と異なるが、第一実施形態と共通する構成もある。従って、以下では、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ番号を付し、その説明を省略または簡略化する。第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、患者眼Ｅの角膜および水晶体を共に処置することが可能な眼科用レーザ手術装置２を例示する。
【００４４】
第二実施形態の眼科用レーザ手術装置２は、レーザ光源１０、エイミング光源１１、ダイクロイックミラー１２、ズームエキスパンダ１３、高速Ｚ走査部１５、およびレンズ２１を備える。以上のレーザ光源１０からレンズ２１までの構成には、第一実施形態で例示した構成を採用することが可能である。
【００４５】
第二実施形態のＸＹ走査部５５は、Ｘ偏向デバイス５６と、Ｙ偏向デバイス５７と、ＸＹリレー部６０とを備える。Ｘ偏向デバイス５６は、レンズ２１から入射したパルスレーザ光をＸ方向に走査させる。Ｙ偏向デバイス５７は、Ｘ偏向デバイス５６から入射したパルスレーザ光をＹ方向に走査させる。一例として、第二実施形態では、Ｘ偏向デバイス５６およびＹ偏向デバイス５７の各々は、共に１つのガルバノミラーである。しかし、光を走査する他のデバイスを採用してもよい。複数のデバイス（例えば、２つのガルバノミラー）を、Ｘ偏向デバイス５６およびＹ偏向デバイス５７の少なくともいずれかに採用してもよい。
【００４６】
ＸＹリレー部６０は、Ｘ偏向デバイス５６とＹ偏向デバイス５７の間に設けられている。ＸＹリレー部６０は、上流側ＸＹリレー光学素子６１と、上流側ＸＹリレー光学素子６１よりも下流側に設けられた下流側ＸＹリレー光学素子６２とを備える。ＸＹリレー部６０は、ケプラー式のリレー光学系であり、Ｘ偏向デバイス５６をＹ偏向デバイス５７にリレーする。つまり、Ｘ偏向デバイス５６の走査中心と、Ｙ偏向デバイス５７の走査中心とは、ＸＹリレー部６０によって共役関係となる。上流側ＸＹリレー光学素子６１の物側（前側）焦点が、Ｘ偏向デバイス５６における走査中心に一致するように、上流側ＸＹリレー光学素子６１とＸ偏向デバイス５６との位置関係が保たれている。従って、上流側ＸＹリレー光学素子６１から出射されるパルスレーザ光のテレセントリックの性能が保たれる。また、第二実施形態では、下流側ＸＹリレー光学素子６２とＹ偏向デバイス５７の位置関係が固定されている。詳細には、下流側ＸＹリレー光学素子６２の像側（後側）焦点が、Ｙ偏向デバイス５７における走査中心に一致するように、下流側ＸＹリレー光学素子６２とＹ偏向デバイス５７との位置関係が保たれている。
【００４７】
ＸＹ走査部５５よりも光路の下流側には、リレー部３０、ダイクロイックミラー３８、および対物レンズ３５が順に設けられている。リレー部３０、ダイクロイックミラー３８、および対物レンズ３５には、第一実施形態で例示した構成と同様の構成を採用できる。詳細には、第二実施形態でも、上流側リレー光学素子３１の物側焦点が、Ｙ偏向デバイス５７におけるピボット点に一致するように、上流側リレー光学素子３１とＹ偏向デバイス５７との位置関係が保たれている。また、対物レンズ３５の上流側素子（第二実施形態では下流側リレー光学素子３２）における主平面と、対物レンズ３５における主平面との間の光路上の距離が、対物レンズ３５の上流側素子の焦点距離と、対物レンズ３５の焦点距離の和に等しい。さらに、ＸＹ走査部５５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、対物レンズ３５の物側焦点を通過する。ただし、第二実施形態では、第一実施形態とは異なり、リレー部３０における上流側リレー光学系３１は光軸に沿って移動することは無い（詳細は後述する）。
【００４８】
なお、第二実施形態では、リレー部３０における上流側リレー光学素子３１の主平面と、下流側リレー光学素子３２の主平面との光路上の距離は、上流側リレー光学素子３１の焦点距離と、下流側リレー光学素子３２の焦点距離との和と等しい。また、上流側リレー光学素子３１の主平面と、下流側ＸＹリレー光学素子６２の主平面との間の光路上の距離は、上流側リレー光学素子３１の焦点距離と、下流側ＸＹリレー光学素子６２の焦点距離との和と等しい。この場合、後述するＺ走査部６６による走査が行われても、対物レンズ３５から出射されるパルスレーザ光の開口数ＮＡは維持される。
【００４９】
また、第二実施形態でも、観察ユニット４０およびＯＣＴユニット４１を搭載してもよい。観察ユニット４０、ＯＣＴユニット４１、ダイクロイックミラー３８，４２等の構成は、第一実施形態と同様の構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。
【００５０】
Ｚ走査部６６は、第一実施形態と同様に、光路における対物レンズ３５の位置を固定した状態で、導光光学素子と対物レンズ３５との間の光路長を変化させることで、集光位置をＺ方向に走査させる。ただし、第二実施形態では、上流側ＸＹリレー光学素子６１が導光光学素子となる。第二実施形態のＺ走査部６６は、Ｘ偏向デバイス５６と、ＸＹリレー部６０の上流側ＸＹリレー光学素子６１とを含む光学ユニットを、光軸に沿って移動させることで、光路長を変化させる。下流側ＸＹリレー光学素子６２、Ｙ偏向デバイス５７、リレー部３０、および対物レンズ３５は、Ｚ走査部６６によって移動されることは無い。なお、第二実施形態のＺ走査部６６は、高速Ｚ走査部１５およびレンズ２１を、Ｘ偏向デバイス５６および上流側ＸＹリレー光学素子６１と共に、光軸に沿って移動させる。
【００５１】
以上説明したように、第二実施形態の眼科用レーザ手術装置２は、第一実施形態の眼科用レーザ手術装置１と同様に、偏向デバイス５６，５７の少なくともいずれか（第二実施形態ではＸ偏向デバイス５６）よりも光路の下流側に設けられた導光光学素子と、対物レンズ３５との間の光路長を、対物レンズ３５の光路上の位置を固定した状態で変化させる。従って、ＸＹ走査部５５よりも上流側でＺ方向の走査を行う場合に比べて、Ｚ走査部６６よりも下流側に位置する光学系の影響が低減される。ＸＹ走査部５５の大きさを小さくすることも容易である。また、対物レンズ３５を移動させる場合の影響を考慮する必要も無い。よって、眼科用レーザ手術装置２は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。
【００５２】
詳細には、第二実施形態のＺ走査部６６は、Ｘ偏向デバイス５６と、導光光学素子である上流側ＸＹリレー光学素子６１とを含む光学ユニットを光軸に沿って移動させることで、上流側ＸＹリレー光学素子６１と対物レンズ３５との間の光路長を変化させる。この場合、眼科用レーザ手術装置２は、Ｙ偏向デバイス５７を移動させずにＺ方向の走査を行うことができる。また、Ｘ偏向デバイス５６の直前のレンズ２１の焦点距離は、Ｘ偏向デバイス５６までの距離で良い。よって、レンズ２１の焦点距離を短くすることも容易である。
【００５３】
第二実施形態では、Ｚ走査部６６よりも光路の下流側に配置される光学素子（詳細には、下流側ＸＹリレー光学素子６２、Ｙ偏向デバイス５７、リレー部３０、および対物レンズ３５）の光路上の位置が、Ｚ走査部６６の駆動に関わらず一定である。また、第二実施形態でも第一実施形態と同様に、Ｚ方向の走査を行う場合でも、Ｘ偏向デバイス５６と上流側ＸＹリレー光学素子６１の間の位置関係は固定されている。さらに、導光光学素子である上流側ＸＹリレー光学素子６１の物側焦点が、Ｘ偏向デバイス５６におけるピボット点に一致する。この場合、導光光学素子から出射されるパルスレーザ光のテレセントリックの性能が維持される。また、Ｚ方向の走査に関わらず、Ｚ走査部６６よりも下流側における共役関係が維持され、対物レンズ３５からのパルスレーザ光の出射角度が固定される。よって、集光位置の走査制御が容易になる。さらに、第二実施形態における眼科用レーザ手術装置２の構成の一部は、第一実施形態における眼科用レーザ手術装置１の構成の一部と共通する。従って、前述した第一実施形態における効果の少なくとも一部は、第二実施形態でも同様に奏し得る。
【００５４】
＜第三実施形態＞
本発明の第三実施形態について、図５を参照して説明する。第三実施形態では、反射部７１を移動させてＺ方向の走査を行う点が第一実施形態と異なるが、第一実施形態と共通する構成もある。従って、以下では、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ番号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５５】
第三実施形態の眼科用レーザ手術装置３は、レーザ光源１０、エイミング光源１１、ダイクロイックミラー１２、ズームエキスパンダ１３、高速Ｚ走査部１５、レンズ２１、およびＸＹ走査部２５を備える。以上のレーザ光源１０からＸＹ走査部２５までの構成には、第一実施形態で例示した構成を採用することが可能である。
【００５６】
ＸＹ走査部２５よりも光路の下流側には、ケプラー式のリレー部３０が設けられている。リレー部３０は、上流側リレー光学素子３１と、下流側リレー光学素子３２とを備える。上流側リレー光学素子３１の物側焦点は、ＸＹ走査部２５におけるピボット点に一致する。従って、上流側リレー光学素子３１から出射されるパルスレーザ光のテレセントリックの性能が保たれる。また、下流側リレー光学素子３２よりも光路の下流側には対物レンズ３５が配置されている。ＸＹ走査部２５におけるピボット点と、対物レンズ３５の物側焦点とは、リレー部３０によって共役関係となっている。従って、ＸＹ走査部２５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、対物レンズ３５の物側焦点を通過する。また、下流側リレー光学素子３２の主平面と、対物レンズ３５の主平面との間の距離が、互いの焦点距離の和に等しい。なお、図５では図示を省略したが、第三実施形態でも、観察ユニット４０およびＯＣＴユニット４１を搭載してもよい。観察ユニット４０、ＯＣＴユニット４１、ダイクロイックミラー３８，４２等の構成は、第一実施形態と同様の構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。
【００５７】
第三実施形態では、リレー部３０の上流側リレー光学素子３１と下流側リレー光学素子３２の間にＺ走査部７０が設けられている。第三実施形態のＺ走査部７０は、反射部７１とＺ走査駆動部７４とを備える。
【００５８】
反射部７１は、上流側リレー光学素子３１と下流側リレー光学素子３２の間の光路に設けられている。第三実施形態の反射部７１には、一例として、上流側リレー光学素子３１を経たパルスレーザ光を反射させて下流側リレー光学素子３２に導光させるミラーが採用されている。より詳細には、本実施形態の反射部７１は、２つの反射部材７２，７３を備える。反射部材７２は、上流側リレー光学素子３１から入射するパルスレーザ光を反射部材７３に向けて反射させる。反射部材７３は、反射部材７２から入射するパルスレーザ光を下流側リレー光学素子３２に向けて反射させる。従って、上流側リレー光学素子３１を経たパルスレーザ光は、進行方向を１８０度変えられた状態で下流側リレー光学素子３２に入射する。この場合、反射部７１が有する反射部材の数を極力少なくすることができる。
【００５９】
Ｚ走査駆動部７４は、反射部７１を移動させることで、導光光学素子（第三実施形態では上流側リレー光学素子３１）と対物レンズ３５の間の光路長を変化させる。その結果、パルスレーザ光の集光位置がＺ方向に走査される。詳細には、第三実施形態のＺ走査駆動部７４は、上流側リレー光学素子３１から出射されるパルスレーザ光の光軸と平行な方向（図５の紙面上下方向）に反射部７１を移動させる。
【００６０】
以上説明したように、第三実施形態の眼科用レーザ手術装置３は、第一・第二実施形態と同様に、偏向デバイス２６，２７の少なくともいずれかよりも光路の下流側に設けられた導光光学素子（第三実施形態では上流側リレー光学素子３１）と、対物レンズ３５との間の光路長を、対物レンズ３５の光路上の位置を固定した状態で変化させる。よって、眼科用レーザ手術装置３は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。
【００６１】
詳細には、第三実施形態におけるＺ走査部７０は、反射部７１とＺ走査駆動部７４を備える。反射部７１は、光路上に配置され、且つ、パルスレーザ光を反射させる。Ｚ走査駆動部７４は、反射部７１を移動させることで光路長を変化させる。この場合、ＸＹ走査部２５自体を移動させてＺ方向の走査を行う場合に比べて、移動させる部材が減少する。従って、Ｚ方向の走査を行うための機構等を簡素化することが容易である。より詳細には、第三実施形態では、上流側リレー光学素子３１と下流側リレー光学素子３２の間の光路に反射部７１が設けられている。この場合、反射部７１を用いた集光位置のＺ方向の走査を適切に実行できる。なお、第三実施形態における眼科用レーザ手術装置３の構成の一部は、第一実施形態における眼科用レーザ手術装置１の構成の一部と共通する。従って、前述した第一実施形態における効果の少なくとも一部は、第三実施形態でも同様に奏し得る。
【００６２】
＜第四実施形態＞
本発明の第四実施形態について、図６を参照して説明する。第四実施形態では、反射部８１を移動させてＺ方向の走査を行う点が第二実施形態と異なるが、第二実施形態と共通する構成もある。従って、以下では、第二実施形態と同様の構成については第二実施形態と同じ番号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００６３】
第四実施形態の眼科用レーザ手術装置４は、レーザ光源１０、エイミング光源１１、ダイクロイックミラー１２、ズームエキスパンダ１３、高速Ｚ走査部１５、レンズ２１、およびＸ偏向デバイス５６を備える。以上のレーザ光源１０からＸ偏向デバイス５６までの構成には、第二実施形態で例示した構成を採用することが可能である。また、眼科用レーザ手術装置４は、Ｙ偏向デバイス５７、リレー部３０、ダイクロイックミラー３８、および対物レンズ３５を備える。以上のＹ偏向デバイス５７から対物レンズ３５までの構成も、第二実施形態で例示した構成を採用することが可能である。なお、観察ユニット４０およびＯＣＴユニット４１の図示は省略している。また、第二実施形態の構成と異なる構成を第四実施形態で採用してもよいことは言うまでもない。
【００６４】
Ｘ偏向デバイス５６とＹ偏向デバイス５７の間には、ＸＹリレー部６０が設けられている。第四実施形態では、ＸＹリレー部６０は、上流側ＸＹリレー光学素子６１と、上流側リレー光学素子６１よりも下流側に位置する下流側ＸＹリレー光学素子６２とを備える。上流側ＸＹリレー光学素子６の物側焦点は、Ｘ偏向デバイス５６における走査中心に一致する。従って、上流側ＸＹリレー光学素子６１から出射されるパルスレーザ光のテレセントリックの性能が保たれる。また、第四実施形態では、下流側ＸＹリレー光学素子６２の像側焦点が、Ｙ偏向デバイス５７における走査中心（ピボット点）に一致する。
【００６５】
なお、第四実施形態でも、第二実施形態と同様に、上流側リレー光学素子３１の物側焦点が、Ｙ変更デバイス５７におけるピボット点に一致する。また、下流側リレー光学素子３２における主平面と、対物レンズ３５における主平面との間の光路上の距離が、下流側リレー光学素子３２の焦点距離と、対物レンズ３５の焦点距離の和に等しい。さらに、ＸＹ走査部５５によって走査される全てのパルスレーザ光の主光線が、対物レンズ３５の物側焦点を通過する。
【００６６】
第四実施形態では、ＸＹリレー部６０の上流側ＸＹリレー光学素子６１と下流側ＸＹリレー光学素子６２の間にＺ走査部８０が設けられている。第四実施形態のＺ走査部８０は、反射部８１とＺ走査駆動部８４を備える。
【００６７】
反射部８１は、上流側ＸＹリレー光学素子６１と下流側ＸＹリレー光学素子６２の間の光路に設けられている。第四実施形態の反射部８１には、一例として、第三実施形態の反射部７１と同様の構成のミラーが採用されている。つまり、第四実施形態の反射部８１は、２つの反射部材８２，８３によって、上流側ＸＹリレー光学素子６１を経たパルスレーザ光の進行方向を１８０度変化させる。反射部８１を経たパルスレーザ光は、下流側ＸＹリレー光学素子６２に入射する。
【００６８】
Ｚ走査駆動部８４は、反射部８１を移動させることで、導光光学素子（第四実施形態では上流側ＸＹリレー光学素子６１）と対物レンズ３５の間の光路長を変化させる。その結果、パルスレーザ光の集光位置がＺ方向に走査される。詳細には、第四実施形態のＺ走査駆動部８４は、上流側ＸＹリレー光学素子６１から出射されるパルスレーザ光の光軸と平行な方向に反射部８１を移動させる。
【００６９】
以上説明したように、第四実施形態の眼科用レーザ手術装置４は、第一〜第三実施形態と同様に、偏向デバイス５６，５７の少なくともいずれかよりも光路の下流側に設けられた導光光学素子（第三実施形態では上流側ＸＹリレー光学素子６１）と、対物レンズ３５との間の光路長を変化させる。よって、眼科用レーザ手術装置４は、パルスレーザ光の集光位置を適切に走査させることができる。
【００７０】
詳細には、第四実施形態におけるＺ走査部８０は、反射部８１とＺ走査駆動部８４を備える。反射部８１は、光路上に配置され、且つ、パルスレーザ光を反射させる。Ｚ走査駆動部８４は、反射部８１を移動させることで光路長を変化させる。この場合、ＸＹ走査部５５自体を移動させてＺ方向の走査を行う場合に比べて、移動させる部材が減少する。
【００７１】
より詳細には、第四実施形態では、上流側ＸＹリレー光学素子６１と下流側リレー光学素子６２の間の光路に反射部８１が設けられている。この場合、上流側ＸＹリレー光学素子６１の焦点距離と、下流側ＸＹリレー光学素子６２の焦点距離とを規定することで、Ｘ偏向デバイス５６よりも下流側に位置する光学系の縦倍率を調整することができる。従って、焦点位置を単位距離だけ移動させるために要する反射部８１の移動量を、縦倍率を調整することで減少させることも可能である。また、Ｙ方向に走査される前のパルスレーザ光が反射部８１を通過するため、Ｘ偏向デバイス５６およびＹ偏向デバイス５７の下流側に反射部８１を設ける場合に比べて、反射部８１を小型化することが容易である。
【００７２】
なお、第四実施形態における眼科用レーザ手術装置４の構成の一部は、第一〜第三実施形態における眼科用レーザ手術装置１〜３の構成の一部と共通する。従って、前述した第一〜第三実施形態における効果の少なくとも一部は、第四実施形態でも同様に奏し得る。
【００７３】
本発明は上記実施形態に限定されることは無く、様々な変形が可能であることは勿論である。まず、図１〜図６では、それぞれの光学素子（例えば、１６、２１、３１、３２、３５、６１、６２）１つの光学部材（例えば、レンズ等）によって図示されている。しかし、当然ながら、それぞれの光学素子は、１つの光学部材によって構成されてもよいし複数の光学部材によって構成されてもよい。また、上記実施形態の説明では、「光学素子Ａが光学素子Ｂの下流側に位置する」との表現は、光学素子Ａの主平面が光学素子Ｂの主平面よりも下流側に位置することを示す。従って、上記の例では、光学素子Ａを構成する光学部材の一部が、光学素子Ｂを構成する光学部材の少なくとも一部よりも上流側に位置していてもよい。
【００７４】
また、図１〜図６では、説明を簡略化するために、実際の構成よりも簡略化した構成が示されている。従って、図示しない光学部材（例えば、光路を曲折させるための光学部材等）が構成に含まれていてもよい。また、光学素子には、凸レンズ、凹レンズ、凹面鏡、平面ミラー等の種々の光学部材およびこれらの組合せを採用できる。
【００７５】
リレー部３０等の構成を変更することも可能である。例えば、図４に示す第二実施形態、および、図６に示す第四実施形態では、Ｙ偏向デバイス５７と対物レンズ３５の間に、上流側リレー光学素子３１と下流側リレー光学素子３２が設けられている。しかし、第二・第四実施形態において、例えば下流側ＸＹリレー光学素子６２等の焦点距離を調整することで、Ｙ偏向デバイス５７から出射されるパルスレーザ光を平行でない光とし、リレー部３０の上流側リレー光学素子３１を省略することも可能である。この場合、具体的には、上流側ＸＹリレー光学素子６１の物側焦点を、Ｘ偏向デバイス５６の走査中心に一致させる。下流側ＸＹリレー光学素子６２の像側焦点を、Ｙ偏向デバイス５７の走査中心に一致させる。また、Ｙ偏向デバイス５７の走査中心と、対物レンズ３５の物側焦点とを共役とする。この場合でも、上記第二・第四実施形態と同様に集光位置が定まる。また、同様に、第一・第三実施形態における上流側リレー光学素子３１、および、第二・第四実施形態における上流側ＸＹリレー光学素子６１を省略することも可能である。下流側リレー光学素子３２、および下流側ＸＹリレー光学素子６２を省略することも可能である。
【００７６】
上記第一〜第四実施形態では、レーザ光源１０と、レーザを患者眼Ｅに照射するための光学系とを含む種々の構成が、眼科用レーザ手術装置１〜４に一体的に組み込まれている場合を例示した。しかし、光学系を含む構成をモジュール化して眼科用レーザ手術装置１〜４に組み込むことも可能である。この場合、モジュール化された光学系は、例えば、以下のように表すことも可能である。パルスレーザ光を患者眼の組織内に集光させることで前記患者眼を処置する眼科用レーザ手術装置で使用される光学系であって、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光を偏向させる偏向デバイスを少なくとも１つ有し、前記偏向デバイスによってパルスレーザ光を光軸に交差する方向に走査するＸＹ走査部と、前記ＸＹ走査部の前記偏向デバイスの少なくともいずれかよりもパルスレーザ光の光路の下流側に設けられ、屈折力を有し、前記光路の下流側にパルスレーザ光を導光させる導光光学素子と、前記ＸＹ走査部および前記導光光学素子を経たパルスレーザ光を前記組織内に集光させる対物レンズと、前記光路における前記対物レンズの位置が固定された状態で、前記導光光学素子と前記対物レンズの間の光路長を変化させることで、前記パルスレーザ光の集光位置を、前記光軸に沿うＺ方向に走査させるＺ走査部とを備えたことを特徴とする光学系。
【００７７】
上記第一〜第四実施形態では、角膜および水晶体を共に処置することが可能な眼科用レーザ手術装置１〜４を例示した。しかし、患者眼Ｅの特定の部位（例えば、角膜のみ、または水晶体のみ）を処置する眼科用レーザ手術装置にも、上記実施形態で例示した構成を適用できる。なお、角膜のみを処置する場合に比べて、水晶体を処置する場合の方が、Ｚ方向の走査量を大きくする必要がある。さらに、水晶体のみを処置する場合に比べて、角膜と水晶体を共に処置する場合の方が、Ｚ方向の走査量を大きくする必要がある。簡易な構成で適切なＺ方向の走査を行うことは、Ｚ方向の走査量が大きい程困難になる。しかし、上記第一〜第四実施形態で例示した技術を用いることで、Ｚ方向の走査を適切に行うことができる。従って、上記第一〜第四実施形態で例示した技術は、水晶体を処置する場合、および、水晶体と角膜を共に処置する場合に、より大きな優位性を発揮する。眼科用レーザ手術装置１〜４では、水晶体と角膜を共に処置する場合でも、角膜処置用の光路と水晶体処置用の光路とを切り換える構成等も必須では無い。
【００７８】
上記第一実施形態では、Ｚ走査部４４は、高速Ｚ走査部１５、レンズ２１、ＸＹ走査部２５、および上流側リレー光学素子３１を光軸方向に移動させる。また、上記第二実施形態では、Ｚ走査部６６は、高速Ｚ走査部１５、レンズ２１、Ｘ偏向デバイス５６、および上流側ＸＹリレー光学素子６１を光軸方向に移動させる。しかし、Ｚ走査部４４，６６によって移動される構成を変更することも可能である。例えば、上記第一・第二実施形態において、高速Ｚ走査部１５およびレンズ２１を、Ｚ走査部４４，４６によって移動される構成から除外することも可能である。また、Ｚ走査部４４，４６は、ズームエキスパンダ１３等の他の部材も併せてＺ方向に移動させてもよい。
【００７９】
上記第一〜第四実施形態の眼科用レーザ手術装置１〜４は、高速Ｚ走査部１５によって、種々の要素に応じて集光位置を高速でＺ方向に走査させることができる。しかし、高速Ｚ走査部１５を省略することも可能である。また、上記第一〜第四実施形態とは逆に、Ｚ走査部１５による走査速度よりも、Ｚ走査部４４，６６，７０，８０による走査速度を高速とすることも可能である。この場合でも、１つのＺ走査部を用いる場合に比べて処置の精度を容易に向上させることができる。また、上記第一〜第四実施形態の眼科用レーザ手術装置１〜４は、ズームエキスパンダ１３によってビーム径を変更することで、パルスレーザ光の開口数ＮＡを調整することができる。しかし、ズームエキスパンダ１３を省略することも可能である。また、高速Ｚ走査部１５とズームエキスパンダ１３の位置を入れ替えてもよい。
【００８０】
上記第一〜第四実施形態では、対物レンズ３５からのパルスレーザ光の出射角度が固定されている（詳細にはテレセントリックの性能が維持される）。従って、眼科用レーザ手術装置１〜４は、集光位置の高精度な走査を容易に行うことができる。しかし、出射角度が変動する構成としてもよい。この場合、ＸＹ走査部２５，５５の駆動制御等によって集光位置を高精度に走査してもよい。
【００８１】
上記第一〜第四実施形態では、Ｚ方向の走査に関わらず、対物レンズ３５から出射されるパルスレーザ光の開口数ＮＡが維持される。しかし、Ｚ方向の走査に応じて開口数ＮＡが変化してもよい。また、各種パラメータ（例えば、Ｚ方向におけるパルスレーザ光の集光位置）に応じてビームエキスパンダ１３等を駆動させることで、開口数ＮＡを変化させてもよい。
【００８２】
上記実施形態の構成に加え、パルスレーザ光の走査に起因して発生する収差を補正するための構成を設けることも可能である。例えば、ＸＹ走査部２５，５５よりも上流側に、パルスレーザ光の波面を変化させるためのデバイスを設けることで、収差を補正してもよい。また、パルスレーザ光をＸ方向に走査させるための偏向デバイスと、Ｙ方向に走査させるための偏向デバイスとを別で設ける必要は無い。つまり、眼科用レーザ手術装置は、１つの偏向デバイスでパルスレーザ光をＸＹ方向に走査させてもよい。
【００８３】
上記第三・第四実施形態では、２つの反射部材を備えた反射部７１，８１によって、パルスレーザ光の進行方向が１８０度変えられる。この反射部７１，８１が移動することで、集光位置がＺ方向に走査される。しかし、反射部７１，８１の構成を変更することも可能である。例えば、反射部７１，８１が備える反射部材は２つに限られない。プリズム等を反射部７１，８１として用いてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１〜４    眼科用レーザ手術装置
１０    レーザ光源
１３    ズームエキスパンダ
１５    高速Ｚ走査部
２５，５５    ＸＹ走査部
２６，５６    Ｘ偏向デバイス
２７，５７    Ｙ偏向デバイス
３０    リレー部
３１    上流側リレー光学素子
３２    下流側リレー光学素子
３５    対物レンズ
４４，６６，７０，８０    Ｚ走査部
６０    ＸＹリレー部
６１    上流側ＸＹリレー光学素子
６２    下流側ＸＹリレー光学素子
７１，８１    反射部
７４，８４    Ｚ走査駆動部
【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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