(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェムト秒レーザパルスによって眼組織（８）を処理するための眼科用装置（１）であって、
前記フェムト秒レーザパルスを前記眼組織（８）に集光して投射するための投射光学ユニット（２）と、
前記投射光学ユニット（２）の上流側に配置された第１のビーム偏向スキャナ系（３）であって、前記フェムト秒レーザパルスによって処理線（ｓ）に沿って前記眼組織（８）を走査するための第１のビーム偏向スキャナシステム（３）と、
前記第１のスキャナシステム（３）の上流側に配置された第２のビーム偏向スキャナシステム（５）であって、前記フェムト秒レーザパルスによって、前記処理線（ｓ）に重ね合わされ、偏向平面（ＦＦ）内を進む走査移動（ｆ）で前記眼組織（８）を走査するための第２のビーム偏向スキャナシステム（５）と、
投射光軸（ｚ）を中心として前記偏向平面（ＦＦ）に所定の回転を加えることにより前記偏向平面（ＦＦ）を位置合わせするための回転モジュール（９,９’，９’’）を備える回転システムと、
を備え、
前記回転システムは回転制御モジュール（９０）をさらに備え、該回転制御モジュール（９０）は、前記処理線（ｓ）の方向の推移に基づいて前記偏向平面（ＦＦ）の前記回転を規定し、前記偏向平面（ＦＦ）が前記処理線（ｓ）に対して所定の角度に位置合わせされるように前記回転モジュール（９,９’，９’’）を制御するように構成されている、眼科用装置（１）。
【請求項２】
前記第１のスキャナシステム（３）は、前記フェムト秒レーザパルスを偏向するために、相互に直交するように位置合わせされた２つの走査軸（３１，３２）を有し、前記第２のスキャナシステム（５）は、最高速度が前記第１のスキャナシステム（３）の走査速度の最高速度の倍数となる走査速度で前記フェムト秒レーザパルスを偏向するように構成されており、前記回転システムは、前記第１のスキャナシステム（３）の上流側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記回転モジュール（９、９’、９’’）は、ミラーから構成された回転エレメント、プリズムから構成された回転エレメント、および、前記第２のスキャナシステム（５）に結合されるとともに前記投射光軸（ｚ）を中心として前記第２のスキャナシステム（５）を回転させるように構成された駆動モジュールのうちいずれか１つを備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記第２のスキャナシステム（５）は、前記フェムト秒レーザパルスを偏向するために、相互に直交するように位置合わせされた２つの走査軸（５１，５２）を有し、前記回転制御モジュール（９０）は、前記第１の走査軸（５１）を中心とする偏向（ｂ）の偏倚振幅（Ｂ）と前記第２の走査軸（５２）を中心とする偏向（ａ）の偏倚振幅（Ａ）を、連携させて制御することによって、前記偏向平面（ＦＦ）内を進む前記走査移動（ｆ）の、前記処理線（ｓ）に対する位置を決めるように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記処理線（ｓ）の方向の推移および前記第１のスキャナシステム（３）の現在の走査速度のうちの少なくとも１つに応じて、前記第２のスキャナシステム（５）の前記走査移動（ｆ）の幅（Ｆ）を制御するように構成された走査制御モジュール（７０）を特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項６】
前記第１のスキャナシステム（３）と前記第２のスキャナシステム（５）との間に配置され、上流側の前記第２のスキャナシステム（５）によって所定の伝送領域（Ｅ）の外側の領域（Ｒ１）へと偏向されたフェムト秒レーザパルスを遮光する働きをする絞り（４１）を特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項７】
連続する２つのフェムト秒レーザパルス間の距離および前記伝送領域（Ｅ）内のフェムト秒レーザパルスの数が可変となるように、前記第２のスキャナシステム（５）の前記走査移動（ｆ）の幅（Ｆ）を制御するように構成された走査制御モジュール（７０）を特徴とする、請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記絞り（４１）は、制御可能な可変の絞り領域または伝送領域を有することを特徴とする、請求項６または７に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記第１のスキャナシステム（３）の走査速度に応じて前記可変の絞り領域または伝送領域の大きさを制御するように構成された絞り制御モジュール（４０）を特徴とする、請求項８に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記絞り（４１）は視野絞りとして構成されていることを特徴とする、請求項６から９のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項１１】
前記第１のスキャナシステム（３）は、前記第２のスキャナシステム（５）に比べて偏倚が著しく大きいことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項１２】
相互に直交するように位置合わせされた前記第１のスキャナシステム（３）の２つの走査軸（３１，３２）が、共通の偏向ミラーに結合されていることを特徴とする、請求項２から１１のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記第２のスキャナシステム（５）は、振動するように走査移動（ｆ）をしている前記フェムト秒レーザパルスで前記眼組織（８）を走査するように構成されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記走査移動（ｆ）を前記処理線（ｓ）に重ね合わせることによって得られる走査軌跡（ｔ）の所定領域（Ｒ２）のフェムト秒レーザパルスを選択的に排除するための、制御可能なフィルタモジュール（４）を特徴とする、請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェムト秒レーザパルスによって眼組織を処理するための眼科用装置に関し、特に、フェムト秒レーザパルスを眼組織に集光して投射するための投射光学ユニットを備えた眼科用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームによって眼組織を処理するには、適切なスキャナシステム（偏向装置）によってパルス状のレーザビームを１つまたは２つの走査方向に偏向することにより、レーザパルスで像領域または作業領域を走査する。光ビームの偏向またはフェムト秒レーザパルスのようなレーザパルスの偏向は普通、１つまたは２つの走査軸を中心とする揺動が可能な可動ミラーによって、例えばガルバノスキャナ、ピエゾスキャナ、またはポリゴンスキャナによって実施される。
【０００３】
特許文献１は、眼組織を処理するための装置であって、レーザパルスを発生するためのレーザ源を備えた基台と、その基台の中に配置された、そのレーザパルスを走査方向に偏向するための可動偏向ミラーを備えたスキャナと、を有する装置について記載している。偏向されたレーザパルスは、伝送光学系を介して、基台からアプリケーションヘッドまで伝送される。このヘッドは、機械的手段で移動させられる投光機による走査パターンに従って、作業領域上を移動する。機械運動よりもはるかに速い走査方向の偏向は、アプリケーションヘッドにおいて、投光動作の機械運動に、したがってその走査パターンに重ね合わされる。基台のスキャナシステムが高速であれば、レーザパルスの微細な移動が可能になる（微小走査）。この微細移動は、目全体といった広い作業領域を対象として含む可動投光機の走査パターンに重ね合わされる。
【０００４】
例えば１００万パルス／秒（ＭＨｚ）を超える、一層速いパルス速度を実現する高速レーザパルスが利用可能であるため、既知のスキャナシステムでは、複数のパルスを離して位置させる能力に物理的な限界が生じ、レーザのパルス速度をわざと低下させなければならなくなっている。詳細には、大きな方向転換は回避されなければならないという意味、および折り返し点等で最小走査速度に満たないときにはパルス速度を積極的に低下させなければならない（複雑な態様で）またはレーザを止めなければならないという意味で、作業領域を走査するための投光機またはレンズの機械運動、さらには自由な高速化を妨げているガルバノメーターのスキャナシステムの質量慣性も、走査パターンおよび走査軌跡に対する制約となっている。結果として、既知のスキャナシステムは、実現可能な切断誘導にかなりの制約を課している。しかし、臨床上の観点からは、組織の生体力学的挙動には従うが、スキャナシステムの速度および帯域には、既知のスキャナシステムで行われているようには必ずしも従わない切断形状を計画することが望まれている。眼組織のような柔軟な組織を切断する場合、表面処理とは対照的に、線状またはらせん状のパターンのような単純なパルス走査パターンを用いることが常に可能であるとは限らない。というのは、ガスの内部放出または応力の解放によって組織の変形が生じる可能性があるからである。しかも、組織の変形は、予期される組織の生体力学的挙動を考慮した、適度により複雑化した走査パターンによって回避する必要がある。組織を、縁の形状が単純な大面積のセグメントとなるフラップ状に切断するような単純な走査パターンの処理を行うことは、既知のスキャナシステムで行うことができる。しかしながら、例えば屈折補正に対して要求される、縁の形状が複雑な分離された処理領域の場合、または他の生体力学的に支配されたより複雑な走査パターンの場合、処理は、そのような単純なやり方では、もはや不可能である。例として、その場合、１つの大面積走査パターンをマスクで覆う（電子的にまたは光学的に）必要があり、または、複数の小さな領域で、走査等の処理が個々に行われ、それによって、スキャナシステムは、走査対象のセクションに対して非常に頻繁に減速と加速を行わなければならないので、相当分だけ処理速度が落ちることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，６２１，６３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フェムト秒レーザパルスによって眼組織を処理するための眼科用装置であって、既知のシステムが持つ不都合の少なくともいくつかを無くした装置を提案することである。特に、本発明の目的は、フェムト秒レーザパルスによって眼組織を処理するための眼科用装置であって、レンズを機械運動させなくても処理領域を走査することができ、処理時間を短縮するために、パルス周波数が高いレーザ光源、詳細には１秒当たりのパルス数が１００万を超えるＭＨｚ領域の周波数のレーザ光源を使用すること、およびより柔軟性の高い切断誘導を使用することを可能にする眼科用装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、これらの目標は、独立請求項の特徴によって達成される。加えて、その他の有利な態様が、従属請求項および明細書から得られる。
【０００８】
上記の目標は、本発明によって達成される。詳細には、フェムト秒レーザパルスによって、特に目全体にわたって眼組織を処理するための眼科用装置には、フェムト秒レーザパルスを眼組織に集光して投射するための投射光学ユニットが備わっているが、他にも、投射光学ユニットの上流側に配置された第１のビーム偏向スキャナシステムであって、フェムト秒レーザパルスによって、処理線に沿って眼組織を走査するための第１のビーム偏向スキャナシステムと、第１のスキャナシステムの上流側に配置された第２のビーム偏向スキャナシステムであって、フェムト秒レーザパルスによって、処理線に重ね合わされ、偏向平面内を進む走査移動で眼組織を走査するための第２のビーム偏向スキャナシステムと、投射光軸を中心として偏向平面に所定の回転を加えることにより偏向平面を位置合わせするための回転モジュールを備える回転システムと、が設けられ、回転システムは回転制御モジュールをさらに備え、該回転制御モジュールは、処理線の方向の推移に基づいて偏向平面の回転を規定し、偏向平面（ＦＦ）が処理線（ｓ）に対して所定の角度に位置合わせされるように回転モジュール（９,９’，９’’）を制御するように構成されているという事実によって達成される。
【０００９】
機器の実用上の理由およびコスト上の理由で、概して、９０度よりもかなり小さい偏倚角度または走査角度を都合よく実現できるように、投射光学ユニットおよび伝送光学ユニットの大きさ（例えば直径）を制限する必要がある。レーザパルスの集光点（スポット）が、組織を保護するために、および正確に処理するために要求されるように、例えばスポットの直径が５μｍ未満、特に３μｍ未満、好ましくは１μｍ未満のような微小な集光点の場合に、像領域（処理領域）が大きいと、そのために大きなビーム直径を走査させなければならず、それによって大きく重いミラーが必要になり、したがって、機械運動するレンズについての方策の場合と同様に、低走査周波数が必要になる。換言すると、基本的な物理的理由で、小さな（すなわち、高速に偏向可能）ミラーで、同時に上記の処理品質を得るのに望ましい小ささの直径を有するスポットで、大きな像領域を走査することはできない。
【００１０】
可動偏向ミラーを有する２つのビーム偏向スキャナシステムを多段状にすれば、柔軟な構成および制御可能な態様で眼組織を処理することが可能になる。この場合、第１のスキャナシステムが、目全体といった広大な処理領域を受け持ち、上流側に配置された第２のスキャナシステムが、高速で微細な走査移動を重ね合わせる。その形態、大きさ、および向きは柔軟に調節することができ、過度に大きな投射光学ユニットおよび伝送光学系を使用する必要はなく、走査に必要なレンズまたは投射対物レンズの機械運動は不要であり、結果として、高走査周波数または高走査速度を実現することができる。レーザ光源と、「高速主スキャナシステム」である第１のスキャナシステムとの間に、より速い「超高速スキャナシステム」である第２のスキャナシステムを配置することで、小さなビーム開口部、例えばミラーを使用することが可能になり、したがって、眼組織の高速、高周波数走査が可能になる。この場合、比較的小さな偏倚で、眼組織の高周波数での走査および処理、すなわち切断を行えるように、速い方の第２のスキャナシステムを最適化することができ、広大な処理領域（像領域）で任意のアドレス可能点に迅速に移動できるように、第１のスキャナシステムを最適化することができる。偏向平面が、したがって、超高速スキャナシステムの微細な走査移動が、例えば垂直にまたは何か他の所定の角度で、主スキャナシステムの処理線に対して自動的に位置合わせされることによって、ラスター型の走査パターンに限定されない複雑な切断が可能になる。
【００１１】
好ましくは、第１のスキャナシステムは、フェムト秒レーザパルスを偏向するように相互に直交するように位置合わせされた２つの走査軸を有し、第２のスキャナシステムは、最高速度が第１のスキャナシステムの走査速度の最高速度の倍数となる走査速度でフェムト秒レーザパルスを偏向するように構成され、回転システムは、第１のスキャナシステムの上流側に配置される。
【００１２】
ミラーを利用したスキャナシステムの場合、走査軸なる用語はミラー軸と等価であると理解されるべきであり、したがって、走査軸を中心としてミラーを偏向させると、偏向平面内を延伸する走査方向にレーザビームが偏向される。ミラー軸を持たない他のスキャナシステムの場合、走査軸なる用語は、相応な走査方向にレーザビームを偏向するためにミラーをそれを中心として回転させることになる仮想的な軸として理解されるべきである。
【００１４】
変形態様によっては、回転モジュールは、ミラーで構成された回転エレメント、プリズムで構成された回転エレメント、および／または第２のスキャナシステムに結合されるとともに投射光軸を中心として第２のスキャナシステムを回転させるように構成された駆動モジュールを備えている。
【００１５】
一変形態様では、第２のスキャナシステムは、フェムト秒レーザパルスを偏向するように相互に直交するように位置合わせされた２つの走査軸を有し、回転制御モジュールは、第１の走査軸を中心とする偏向の偏倚振幅と第２の走査軸を中心とする偏向の偏倚振幅を、連携させて制御することによって、偏向平面内を進む走査移動の処理線に対する位置を決めるように構成される。偏倚振幅に基づく走査移動の位置合わせの制御が単純である結果として、全面的に電子的手段および／またはプログラミング手段によってその制御がなされるため、高価で低速な機械的および／または光学的像回転が無用になる。
【００１６】
一変形態様では、装置は、走査制御モジュールを備えている。この走査制御モジュールは、処理線の方向の推移および／または第１のスキャナシステムの現在の走査速度に応じて、第２のスキャナシステムの走査移動の幅を制御するように構成される。例として紹介すると、処理線の方向に進む速度が遅い場合、個々の投射フェムト秒レーザパルス間の距離をそれによって広げるために、または所定の走査幅内のフェムト秒レーザパルスの数量をそれによって減らすために、走査移動の幅は広げられる。したがって、走査制御モジュールは、連続する２つのフェムト秒レーザパルス間の距離、および所定の伝送領域内のフェムト秒レーザパルスの数が可変となるように、第２のスキャナシステムの走査移動の幅を制御するように構成される。
【００１７】
さらに別の変形態様では、第１のスキャナシステムと第２のスキャナシステムとの間に絞りを配置して、上流側の第２のスキャナシステムによって所定の伝送領域または所定の走査幅の外側の領域へと偏向されたフェムト秒レーザパルスを遮光するのに役立てている。
【００１８】
さらに別の変形態様では、絞りは、制御可能な可変の絞り領域または伝送領域を有する。
【００１９】
一変形態様では、装置は、第１のスキャナシステムの走査速度に応じて可変の絞り領域または伝送領域の大きさを制御するように構成された絞り制御モジュールを備えている。
【００２０】
上記の絞りは、視野絞りとして構成されることが好ましい。
【００２１】
第１のスキャナシステムは、第２のスキャナシステムに比べて偏倚が著しく大きいことが好ましい。
【００２２】
一変形態様では、相互に直交するように位置合わせされた第１のスキャナシステムの２つの走査軸は、共通の偏向ミラーに結合される。
【００２３】
一変形態様では、第２のスキャナシステムは、振動するように走査移動しているフェムト秒レーザパルスで眼組織を走査するように構成される。
【００２４】
一変形態様では、装置は、走査移動を処理線に重ね合わせることによって得られる走査軌跡の所定領域のフェムト秒レーザパルスを選択的に排除するための、制御可能なフィルタモジュールを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】縦続接続された２つのスキャナシステムと、回転システムと、を備えた、フェムト秒レーザパルスによって眼組織を処理するための眼科用装置を模式的に示したブロック図であり、図１（ａ）は、相互に直交して配置された２つのミラー軸または走査軸を中心とする各走査移動であって、位相のずれしない態様で振動している各走査移動を重ね合わせる様子を投射平面に示した模式図であり、図１（ｂ）は、キャナシステムを縦続接続して得られる走査軌跡を付した処理平面の模式図である。
【図２】１つのスキャナシステムの走査移動を別のスキャナシステムの処理線に重ね合わせる際に、処理線の方向が変わった場合でも処理線に対するその走査移動の位置合わせが自動的になされる場合の、その重ね合わせを示す説明図である。
【図３】相互に直交するように位置合わせされた２つのミラー軸または走査軸を中心とする偏向の偏倚振幅を連続的に増減させて、走査移動の位置合わせを処理線の方向の変化に動的に適合させたときの、一連の中間段階を示す説明図である。
【図４】走査移動が処理線に対して規定通りに位置合わせされ、結果として得られた走査軌跡の振動のピーク部を遮光するように、スキャナシステムの走査移動を処理線に重ね合わせる様子を示す説明図である。
【図５】１つのスキャナシステムの走査曲線を別のスキャナシステムの処理線に重ね合わせる際に、直線的な走査パターンを作製する目的で、その走査曲線の各立ち上がりエッジが、いずれの場合も遮光される場合の、その重ね合わせを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
例に基づき、以下で本発明の一実施形態について説明する。下記の添付図面を使って、その実施形態を示す。
【００２７】
図１において、参照符号１は、フェムト秒レーザパルスを有するパルス状のレーザビームＬ１によって眼組織８を処理するための眼科用装置を示している。好ましくは１秒当たりのパルス数が１００万を超えるＭＨｚ領域のパルス周波数を有するパルス状のレーザビームＬ１は、ビーム源６によって供給され、伝送光学系１０によって、パルス状の処理ビームＬ５として、走査軌跡ｔに沿って眼組織８上、または眼組織８中に集光されて投射される。実施形態によっては、ビーム源６は、伝送光学系１０の一部であり、または、光ファイバー線および／またはミラー／レンズ系といった光伝送システムを介して伝送光学系１０に接続される独立したユニットとして構成されている。
【００２８】
図１に模式的に例示しているように、眼科用装置１または伝送光学系１０は、２つのビーム偏向スキャナシステム３，５と、ビーム源６から投射光学ユニット２までのビーム経路（Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３−Ｌ３＊−Ｌ４）中に配置された任意構成のフィルタモジュール４と、を備えている。
【００２９】
ビーム偏向スキャナシステム５の走査速度は、スキャナシステム３の走査速度の倍数である。したがって、以下の説明では、スキャナシステム５を高速スキャナシステム５と呼び、スキャナシステム３を低速スキャナシステム３と呼ぶ。結果として、高速スキャナシステム５は、低速スキャナシステム３で実現可能なものに対して、整数倍だけ速い偏向速度、および振動スキャナシステムの場合は整数倍だけ高い振動周波数（ωｘ、ωｙ）を有している。特に、高速スキャナシステム５は、投射目標（切断目標）の像領域、すなわち投射光学ユニット２の像領域で高い走査速度を有し、および／または、高い走査周波数を有している。一方、低速スキャナシステム３は、投射光学ユニットの像領域で、高速スキャナシステム５に比べてはるかに大きな可動域を有している。結果として、フェムト秒レーザパルスで、眼組織８を、目全体にわたって完全に走査し処理することができるように、低速スキャナシステム３によって、高速スキャナシステム５に比べてはるかに広い像領域および処理領域をカバーし、扱うことが可能になる。
【００３０】
高速スキャナシステム５は、ビーム源６と低速スキャナシステム３との間に配置されていることが好ましい。高速スキャナシステム５は、例えばビーム経路中でビーム源６の直ぐ下流側に配置されている。
【００３１】
低速スキャナシステム３は、高速スキャナシステム５と投射光学ユニット２との間に配置されていることが好ましい。低速スキャナシステム３は、例えばビーム経路中で投射光学ユニット２の直ぐ上流側に配置されている。
【００３２】
高速スキャナシステム５は、変形実施形態によっては、１本、または、相互に直交するように向けられているのが好ましい２つの走査軸（ミラー軸）５１，５２を有している。変形実施形態によっては、走査軸とも呼ぶ走査軸５１，５２は、傾斜可能な（チップ−チルトモード）共通の偏向ミラー、または、多段状に配置されたそれぞれに専用の別個の偏向ミラーに結合されている。２つの走査軸５１，５２および傾斜可能な共通の偏向ミラーを有するスキャナシステムを使用することには、高価な中間光学ユニットを省くことができ、装置１の全体の構成が比較的コンパクトになるという利点がある。高速スキャナシステム５は、図１（ａ）の図面の平面に対応する投射平面Ｐｘｙに垂直に向けられた偏向平面ＦＦ内で所定の走査移動ｆを生じるように、ビーム源６からのパルス状のレーザビームＬ１またはそのフェムト秒レーザパルスを偏向する。図１（ａ）に模式的に示した高速スキャナシステム５の投射平面Ｐｘｙでは、走査軸５１はｘ軸に沿って向けられ、走査軸５２はｙ軸に沿って向けられている。移動ベクトルａは、偏倚振幅がｘ方向にＡである、走査軸５２（ｙ軸）を中心とした偏向ミラーの偏倚を指し、移動ベクトルｂは、偏倚振幅がｙ方向にＢである、走査軸５１（ｘ軸）を中心とした偏向ミラーの偏倚を示している。２つの走査軸５１，５２を中心とした偏倚が同期している場合、すなわち周波数が同一（ωｘ＝ωｙ）で位相のずれが無い（φ＝０）場合、フェムト秒レーザパルスは走査移動ｆを生じるように偏向され、図１（ａ）ではこれを、対応する移動ベクトルによって表している。したがって、偏倚振幅Ａ，Ｂによって、投射平面Ｐｘｙに垂直な偏向平面ＦＦにおける、スキャナシステム５の、結果として得られる走査移動ｆの向きθおよび偏倚振幅Ｆが決まる。
【００３３】
低速スキャナシステム３は、相互に直交するように向けられ、傾斜可能な共通の偏向ミラーまたは別個の２つの偏向ミラーに結合された、２つの走査軸（ミラー軸）を有することが好ましい。
【００３４】
低速スキャナシステム３は、２つのガルバノメータースキャナの形態で、または（例えばピエゾ素子で管理される）チップ−チルトモードで傾斜可能な２軸偏向ミラーで、自由にアドレス可能なように実現することが好ましい。高速スキャナシステム５は、動作モードまたは構成に応じて、共振スキャナ、振動スキャナ、または自由にアドレス可能なスキャナとして実現される。正弦波動作モードは、特に振動ミラーを有する機械式共振スキャナ（ＭＥＭ（マイクロエレクトロメカニカル）スキャナとも呼ばれる、またはピエゾ駆動装置を有する）の場合に、ガルバノメータースキャナで実現できる周波数および偏向速度よりも高い周波数および偏向速度を可能にする。したがって、共振動作モードでは振動する高速スキャナシステム５を使用することが好ましい。というのは、その高い走査周波数を考慮すると、その具体的な用途に、それが特に有利だからである。幾つかの例でさらに高い周波数が可能な他のスキャナのタイプが、文献から知られている（例えば、ＡＯＭ（音響光学変調器）スキャナまたはＥＯＭ（電子光学変調器））。高速スキャナシステム５および低速スキャナシステム３は、直交する複数の走査軸（ミラー軸）を有するように実現し動作させることが好ましい。
【００３５】
任意構成のフィルタモジュール４が、ビーム経路中に、好ましくは高速スキャナシステム５と低速スキャナシステム３との間に配置される。変形実施形態によっては、フィルタモジュール４は、固定され、および／または制御可能な絞り４１を備えている。この絞り４１は、シャッタとして実現することも可能であり、この場合、そのシャッタは、レーザの所に配置されるとともに、ビーム源６の直ぐ下流側に配置されることが好ましい。一変形実施形態では、絞り４１は、視野絞りとして実現され、すなわち、中間像平面に配置され、この場合、変形実施形態によっては、その視野絞りは、さらに、可変に、および／または非対称に構成されている。
【００３６】
低速スキャナシステム３は、処理線ｓに沿って拡張された処理領域において、フェムト秒レーザパルスで眼組織８を走査するように構成されている。この場合、低速スキャナシステム３は、高速スキャナシステム５によって偏向されたフェムト秒レーザパルスＬ２、またはフィルタモジュール４でフィルタリングされて遮光されなかったフェムト秒レーザパルスＬ３、Ｌ３＊を偏向する。処理線ｓの方向および形状は、図１（ａ）を参照して高速スキャナシステム５について上述したように、低速スキャナシステム３のスキャナ軸（ミラー軸）３１，３２を中心とした偏倚の偏倚振幅によって決まる。したがって、高速スキャナシステム５によって生じさせられた走査移動ｆが、低速スキャナシステム３によって連続的に走査される処理線ｓに重ねあわされ、それによって、図１（ｂ）に示すように、結果として得られる走査軌跡ｔが処理平面Ｔｘｙ内に形成され、この軌跡によって、眼組織８が実際に処理される。図２、図４、および図５は、眼組織８を処理するために処理平面Ｔｘｙ上に生じさせられる様々な走査軌跡ｔの例を示しており、これについては、後で詳細に述べる。
【００３７】
眼科用装置１は、他にも、処理線ｓに対して所定の位置合わせ角度に、例えば垂直（π／２）にまたは他の所定の角度に、偏向平面ＦＦを位置合わせするための回転システムを備えている。したがって、その回転システムによって、処理の方向が変わった場合でも、走査移動ｆが、処理線ｓに対して所定のように揃うことを保証される。この回転システムは、伝送光学系１０においてビーム源６から投射光学ユニット２までのビーム経路（Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３−Ｌ３＊−Ｌ４）中に配置され、投射光軸ｚを中心として、偏向平面ＦＦ、および偏向平面ＦＦ内での走査移動ｆに所定の回転を加える働きをする回転モジュール９、９’、９’’を備えている。種々の変形実施形態において、回転モジュール９が、投射光軸ｚを中心として高速スキャナシステム５を、したがって、偏向平面ＦＦを回転させるために高速スキャナシステム５に結合された機械式駆動モジュールとして実現される。あるいは、回転モジュール９’が、プリズム、またはミラー、例えば、回転可能なＫ−ミラーから構成された回転エレメントと、その回転エレメントに結合され、投射光軸ｚを中心としてその回転エレメントを、したがって、偏向平面ＦＦを回転させる駆動モジュールと、を備える。あるいは、回転モジュール９’’の機能が、高速スキャナシステム５または２つの走査軸５１，５２を中心として回転可能な高速スキャナシステム５の１つまたは複数の偏向ミラーによって実現される。回転モジュール９，９’が機械式の駆動モジュールを備えている変形実施形態では、処理線ｓに対する偏向平面Ｆの所定の位置合わせ以外の機能を得るのに、例えば、後でさらに詳細に説明するように、様々な向きθ、振幅Ｆ、および、もし適切なら、形状によって規定される走査移動ｆを発生させるのに、高速スキャナシステム５を使用することができる。
【００３８】
フィルタモジュール４は、高速スキャナシステム５によって偏向されたフェムト秒レーザパルスＬ２のうち一定のものを、所定のフィルタ基準に従って遮光するように構成されている。絞り４１は、例えば、高速スキャナシステム５によって所定の走査幅Ｅの外側の領域へと偏向されたフェムト秒レーザパルスＬ２を、固定された、または制御可能なやり方で遮光するように、または偏向されたフェムト秒レーザパルスＬ２を完全に、または走査曲線ｆの所定の領域Ｒ１，Ｒ２で遮蔽するように構成されている。図４の例では、フィルタモジュール４は、領域Ｒ１において、例えば偏倚振幅がＦの場合に、所定の振幅値または走査幅Ｅを超える、走査移動ｆのピーク部を遮蔽するように構成されている。図５の例では、実質的に平行な走査部分を有する走査パターンが生じさせられるように、フィルタモジュール４は、領域Ｒ２内の走査軌跡ｔの立ち上がりエッジをいずれの場合にも遮光するように構成されている。遮光領域Ｒ１，Ｒ２は、例えば走査軸５１，５２を中心とした偏倚ａ，ｂに応じて、および／または処理線ｓの方向に応じて、例えば動的におよび自由に規定することができおよび変更することができる。
【００３９】
投射光学ユニット２は、低速スキャナシステム３によって偏向されたフェムト秒レーザパルスＬ４を、眼組織８上または眼組織８中に焦点を合わせて投射するように構成されている。この場合、眼組織８は、処理線ｓの方向への走査速度または進行速度に応じて、個々のフェムト秒レーザパルスによって、または重なるように続けて投射された複数のフェムト秒レーザパルスによって、いずれの場合も、焦点Ｑの所で分解される。一変形実施形態では、投射光学ユニット２は、さらに、集光され、偏向されたパルス状のレーザビームＬ５の焦点Ｑを、例えば上下の変位によって、投射方向に設定するように構成されている。そうでなければ、投射光学ユニット２は、処置時に静止しており、すなわち、投射光学ユニット２のレンズは、予定された処置に備えて投射光学ユニット２を患者の目に位置合わせした後は、眼組織８を走査し処理するのに、いかなる横方向の機械運動（ｘ方向および／またはｙ方向）も不要である。目に対する固定は、例えば真空によって制御される吸引リングによって行われる。
【００４０】
図１で見て取れるように、眼科用装置１は、制御モジュール７を備えており、この制御モジュール７は、実施形態に応じて、伝送光学系１０の一部として構成され、または、制御する目的で、制御線、または１つまたは複数のデータ通信接続、例えば、複数の信号線および／またはデータ線および／またはデータバスを介して伝送光学系１０に接続されている独立したユニットとして構成されている。実施形態によっては、制御モジュール７は、ビーム源６、高速スキャナシステム５、フィルタモジュール４、回転モジュール９、９’、９’’、低速スキャナシステム３、および／または投射光学ユニット２に接続されている。図１に模式的に示すように、制御モジュール７は、複数の機能モジュール、すなわち回転制御モジュール９０と、走査制御モジュール７０と、絞り制御モジュール４０と、を備えている。制御モジュール７は、１つまたは複数のプロセッサと、そのプロセッサに固定されて、または着脱可能に接続され、そのプロセッサを制御するためのコンピュータプログラムコードを含むプログラムされたソフトウェアモジュールが少なくとも１つ格納されている、アクセス可能なコンピュータ読み取り可能なデータキャリア（コンピュータプログラム製品）と、を備えていることが好ましい。様々な変形実施形態で制御モジュール７またはそれの機能モジュールは、プログラムされたソフトウェアモジュールとして、さもなければ完全にまたは少なくとも部分的にハードウェアコンポーネントによって、実現されることが、当業者には理解できる。
【００４１】
以下の段落では、図２、図３、図４、および図５を参照して、制御モジュール７またはそれの機能モジュールの機能、およびそれによって行われるプロセッサの、したがって、眼科用装置１の制御について説明する。
【００４２】
変形実施形態によっては、制御モジュール７は、ビーム源６および／または投射光学ユニット２を、例えばパルスエネルギー、パルス周波数、または焦点深度について制御するように構成されているが、これについては、以降の段落では、より詳細には説明しない。
【００４３】
走査制御モジュール７０は、特に、高速スキャナシステム５を制御するための高速スキャナ制御部を備えている。この高速走査制御部は、高速スキャナシステム５の走査移動ｆの振幅Ｆまたは走査幅を制御するように構成されている。それにより、走査制御モジュール７０によって、投射平面Ｐｘｙ内の、続いて偏向される２つのフェムト秒レーザパルス間の距離、または所定の走査幅Ｅ内のフェムト秒レーザパルスの数が決められる。高速走査制御部は、処理線ｓの方向の推移に応じて、および／または低速スキャナシステム３の現在の走査速度（または処理線ｓの方向の進行速度）に応じて、走査移動ｆの振幅Ｆまたは幅を、したがって、走査幅内のパルスの数を制御するように構成されることが好ましい。２つの走査軸５１，５２を有する高速スキャナシステム５の実施形態では、高速走査制御部は、走査軸５１，５２を中心とするフェムト秒レーザパルスの偏向ａ，ｂを表１に示すように制御して、様々な向きθ、振幅Ｆ、および、もし適切なら、形状（直線的な走査移動に加えて、楕円形、リサジュ形状、正弦波、のこぎり歯形状、台形、または長方形の振動またはフーリエ合成によって生成可能な他の形状）によって規定される所定の走査移動ｆを実施するように構成されている。所定の走査移動ｆに従ってフェムト秒レーザパルスを偏向するために、制御モジュール７は、識別子によって示される当該走査移動ｆに割り当てられた、高速スキャナシステム５を制御するための相応の制御パラメータを使用する。走査軸５１，５２を中心とする偏倚は、特に、偏倚振幅Ａ，Ｂ、偏倚周波数ωｘ，ωｙ、および／または走査軸５１，５２を中心とする偏倚ａ，ｂ（振動）の間の相対的な位相φ（位相のずれ）のそれぞれを制御するためのパラメータによって決められる。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
図１（ａ）は、走査軸５１，５２を中心とする偏倚振幅Ａ，Ｂを制御することによって、投射平面Ｐｘｙ上での、結果として得られる走査移動ｆの向きθおよび偏倚Ｆを、２つの走査軸５１，５２を中心とする偏向ａ，ｂが、同一の周波数ωｘ＝ωｙおよび偏倚振動間の位相のずれを伴わないφ＝０の状態で行われるように、残りの制御パラメータが設定された場合に、走査制御モジュール７０がどのように設定できるのか、その例を示している（後で、図３を参照して、より詳細に説明する）。
【００４６】
走査制御モジュール７０は、他にも、低速スキャナシステム３の走査軸３１，３２を中心とするフェムト秒レーザパルスの偏向を制御するための低速スキャナ制御部を備えている。この低速スキャナ制御部は、様々な処理パターンによって規定され、例えば割り当てられた特有のパターン識別子または線識別子を有する所定の処理線に従って、例えば走査軸３１，３２を中心とする偏向を制御するように構成されている。例えば格納された処理パターンまたは時間関数によって規定される処理線ｓ上にフェムト秒レーザパルスを偏向するために、制御モジュール７は、低速スキャナシステム３を制御するのに、当該処理線ｓに割り当てられた相応の制御パラメータを用いる。
【００４７】
回転制御モジュール９０は回転システムの一部であり、処理線ｓの方向の推移に基づいて、回転モジュール９、９’、９’’による偏向平面ＦＦまたは走査移動ｆの回転の規定と制御を行うように構成されている。すなわち、回転制御モジュール９０および走査制御モジュール７０、特に、低速スキャナ制御部は、処理線ｓの規定と制御を行うとともに、それに依存する形で、偏向平面ＦＦの、したがって走査移動ｆの向きθの決定と制御を行うために、低速スキャナシステム３と回転モジュール９、９’、９’’の、連携させた制御を実施する。回転モジュール９、９’、９’’の変形実施形態によっては、回転制御モジュール９０は、偏向平面ＦＦを、処理線ｓに対して所定の位置合わせ角度、例えばπ／２または他の所定の角度を有するように投射光軸ｚを中心として回転させるために、回転モジュール９、９’、９’’用の（処理線ｓの現在の方向に依存する）制御信号を駆動モジュール、回転エレメント、および／または高速スキャナシステム５（または高速スキャナ制御部）に供給する。
【００４８】
高速スキャナシステム５または２つの走査軸５１，５２を中心として回転可能な高速スキャナシステム５の１つまたは複数の偏向ミラーによって回転モジュール９’’の機能が実現される変形実施形態は、追加の駆動エレメントおよび／または回転エレメントを装置１に含める必要がないという利点を有する。この場合、回転制御モジュール９０を高速スキャナ制御部に一体化することができ、または、回転制御モジュール９０が、高速スキャナ制御部の機能を呼び出すことによって、高速スキャナシステム５を制御することができる。
【００４９】
図２は、重ね合わされた走査移動ｆが、処理線ｓｘ、ｓｙの、例えばｘ方向からｙ方向への方向の変化に適合されている走査軌跡ｔの例を示している。図２に模式的に示されているように、高速スキャナシステム５が、処理線ｓｘ，ｓｙの方向に応じて、走査軸５１を中心とするｙ方向の偏倚ｂの偏倚振幅Ｂおよび走査軸５２を中心とするｘ方向の偏倚ａの偏倚振幅Ａを設定するように、例えば、低速スキャナシステム３による処理がｘ方向の処理線ｓｘに沿って行われている間、高速スキャナシステム５の偏倚振幅Ｂが所定の走査幅Ｅに設定され、高速スキャナシステム５の偏倚振幅Ａがゼロに設定され、逆に低速スキャナシステム３による処理がｙ方向の処理線ｓｙに沿って行われている間、高速スキャナシステム５の偏倚振幅Ａが所定の走査幅Ｆに設定され、偏倚振幅Ｂがゼロに設定されるように、回転制御モジュール９０は高速スキャナシステム５を制御するように構成されている。ｘ方向の処理からｙ方向の処理に移行する遷移領域Ｕでは、例えば、高速スキャナシステム５の偏倚ａの偏倚振幅Ａは、連続的に増加させられ、偏倚ｂの偏倚振幅Ｂは、連続的に減少させられる。
【００５０】
図３は、θ＝π／２からθ＝πへの走査移動ｆの向きθを、（相対的な位相φ=πの動作モードにおける）ｘ方向からｙ方向への遷移領域Ｕにおける、処理線ｓｘ，ｓｙのπ／２の方向の変化に適合させるように、走査軸５１，５２を中心とする偏倚ａ，ｂを制御する際の、一連の複数の中間段階を示している。図３に見られるように、この場合、走査軸５２（ｙ軸）を中心とする（ｘ方向の）偏倚ａの偏倚振幅Ａは、Ａ＝０からＡ＜Ｂ、Ａ＝Ｂ、およびＡ＞Ｂを経由してＡ＝Ｆまで連続的に増加させられる。一方、走査軸５１（ｘ軸）を中心とする（ｙ方向の）偏倚ｂの偏倚振幅Ｂは、Ｂ＝ＦからＢ＞Ａ、Ｂ＝Ａ、およびＢ＜Ａを経由してＢ＝０まで連続的に減少させられる。
【００５１】
図２、図４、図５において、いずれの場合も、円は、パルス状のレーザビーム（処理ビームＬ５）またはフェムト秒レーザパルスの、焦点Ｑでの焦点の中心点を模式的に表している。図４２に示されている走査軌跡ｔでは、レーザパルスの分布が特定の領域で不均一になっている。その対策として、変形実施形態および／または用途によっては、レーザビームまたはレーザパルスは、フィルタモジュール４によって、例えばシャッタおよび／または絞り４１によって、所定の伝送領域の外側でまたは特定の遮光領域で遮光され、その結果として、走査軌跡ｔの、選択的に定められた領域が選択される。
【００５２】
絞り制御モジュール４０は、フィルタモジュール４における絞り４１の制御可能な可変の絞り領域または伝送領域を制御するように構成されている。絞り制御モジュール４０は、例えば、低速スキャナシステム３の走査速度に応じて可変の絞り領域または伝送領域の大きさを制御するように構成されている。
【００５３】
図４の例では、例として、任意構成として、連続するレーザパルスが比較的密集している振動のピーク部が、所定の走査幅Ｅの外側にある領域Ｒ１において、フィルタモジュール４によって、好ましくは絞り４１、特に、視野絞りによって遮光されている。
【００５４】
図５の例では、走査軌跡ｔの立ち下がり枝部だけが選択的に処理に使用されるように、領域Ｒ２において走査軌跡ｔの各立ち上がりエッジが、いずれの場合も、遮光されている。この場合、例として、図４におけるようなのに加えて、領域Ｒ１において振動のピーク部も切り取られる。走査軌跡中の領域Ｒ２を遮光するために、相当するフェムト秒レーザパルスが、重ね合わされる走査移動ｆにおける領域Ｒ２において、いずれの場合も立ち上がりエッジの間、遮光され、立ち下がりエッジの間は、元通り伝送されるようなに、絞り制御モジュール４０によって絞り４１の可変の絞り領域が制御される。すなわち、絞り領域Ｒ２は、走査移動ｆの振動と同期するようにして、遮光モードと伝送モードとの間を変化する。領域Ｒ２は、レーザの所に配置されるとともにビーム源６の下流側に配置され、領域Ｒ２を遮光するときは閉じられ、通常は開いているシャッタによって遮光することが好ましい。
【００５５】
さらに別の変形実施形態では、枝部またはエッジ内にパルスの分離を整合させるように、制御モジュール７によって、走査軌跡ｔにおける位置に応じてパルス周波数を適合させ（例えばパルスピッカーによって）、または、高速スキャナシステム５の偏倚振幅Ａ，Ｂを動的に変化させている。高速走査制御部７０は、例えば、高速スキャナシステム５の走査移動ｆの振幅Ｆを、処理線ｓの方向の推移に応じて、および／または低速スキャナシステム３の現在の走査速度に応じて制御するように構成されている。結果として生じる、走査曲線ｆの偏倚振幅Ｆにおける動的な増大（拡張）または減少（圧縮）のために、走査移動ｆまたは走査軌跡ｔ上の連続する個々のフェムト秒レーザパルス間の距離を拡大し、または短縮することができ、それによって、遮光されない走査幅Ｅ内の伝送領域内のレーザパルスの数を、可変に制御することができる。
【００５６】
最後に、上記の説明では、コンピュータプログラムコードを特定の機能モジュールに割り当てていたが、保護される主題から逸脱することなく、コンピュータプログラムコードを種々の構造的形態に変更できることが、当業者には理解でできるということを述べておきたい。
【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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