(57)【要約】  第１のスペクトル範囲を有する第１の光ビームを放出するように形成された第１のレーザと、第１のレーザに光学的に接続可能な照明プローブと、を備えた例示的な手術用照明システムが開示される。第１のレーザはスーパーコンティニュームレーザとして形成されうる。手術用照明システムは、第２のスペクトル範囲を有する第２の光ビームを放出するように形成された第２のレーザと、第１及び第２のレーザビームを結合することによって第１及び第２のレーザのスペクトル範囲を有する第３のレーザビームを形成するビーム結合器と、を備えうる。照明プローブは、第１の光ビームの少なくとも一部を手術部位に送達する光ファイバケーブルを備える。光ファイバケーブルは１００ミクロン以下の直径を有する光ファイバコアを備える。
2014512851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスペクトル範囲を有する第１の光ビームを放出する第１のレーザと、
前記第１の光ビームの少なくとも一部を手術部位に送達する光ファイバケーブルを備えていて前記第１のレーザに光学的に接続可能である照明プローブと、を備える手術用照明システム。
【請求項２】
前記手術用照明システムは、第２のスペクトル範囲を有する第２の光ビームを放出するように形成される第２のレーザをさらに備える、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項３】
前記手術用照明システムは、前記第１及び第２のレーザの少なくともいずれか一方と前記照明プローブとの間の光学経路に配列されたビーム結合器をさらに有しており、
前記ビーム結合器は、前記第１及び第２の光ビームを結合するように作動可能であるとともに、前記第１のスペクトル範囲及び前記第２のスペクトル範囲を含む第３のスペクトル範囲を有する第３の光ビームを放出するように動作可能である、請求項２に記載の手術用照明システム。
【請求項４】
前記第１及び第２のスペクトル範囲が少なくとも部分的に重なり合っている、請求項２に記載の手術用照明システム。
【請求項５】
前記光ファイバケーブルが１００ミクロン以下の直径を有する光ファイバコアを備える、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項６】
前記光ファイバコアが前記第１の光ビームを放出するように輪郭形成された端部を有する、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項７】
前記第１のスペクトル範囲が可視スペクトルの少なくとも一部に及ぶ、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項８】
前記第１のスペクトル範囲が可視スペクトルの全体に概ね及ぶ、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項９】
前記第１のレーザがスーパーコンティニュームレーザである、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項１０】
前記手術用照明システムは、前記第１のレーザを前記照明プローブに光学的に接続する光カプラをさらに備える、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項１１】
前記手術用照明システムは、前記第１のレーザと前記照明プローブとの間の光学経路に配列されていて前記第１の光ビームの時間領域を選択的に調節する分散素子をさらに備える、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項１２】
前記手術用照明システムが前記照明プローブと一体化された手術用プローブをさらに備える、請求項１に記載の手術用照明システム。
【請求項１３】
第１のスペクトル範囲を有する第１の光ビームを発生させるように形成されたレーザと、
１００ミクロン以下の直径を有する光ファイバコアを備える照明プローブと、
前記照明プローブの前記光ファイバコアを前記レーザに光学的に連結する光カプラと、を備える、手術用照明システム。
【請求項１４】
前記レーザは、前記第１のスペクトル範囲を有する前記第１の光ビームを放出するように形成された第１のレーザと、第２のスペクトル範囲を有する第２の光ビームを放出するように形成された第２のレーザと、を備える、請求項１３に記載の手術用照明システム。
【請求項１５】
前記第１のスペクトル範囲が前記第２のスペクトル範囲と重なり合っている、請求項１４に記載の手術用照明システム。
【請求項１６】
前記手術用照明システムは、前記第１及び第２のレーザの少なくともいずれか一方と前記光カプラとの間の光学経路に配列されたビーム結合器をさらに備える、請求項１４に記載の手術用照明システム。
【請求項１７】
前記ビーム結合器は、前記第１の光ビームの前記第１のスペクトル範囲と、前記第２の光ビームの前記第２のスペクトル範囲と、を含む第３のスペクトル範囲を有する第３の光ビームを放出するように形成される、請求項１６に記載の手術用照明システム。
【請求項１８】
前記レーザがスーパーコンティニュームレーザとして形成される、請求項１３に記載の手術用照明システム。
【請求項１９】
前記手術用照明システムは、前記レーザと前記照明プローブとの間の光学経路に配列されている分散素子、及びスペックル防止素子の少なくともいずれか一方をさらに備える、請求項１３に記載の手術用照明システム。
【請求項２０】
前記第１のスペクトル範囲が可視スペクトル範囲の全体を概ね含む、請求項１３に記載の手術用照明システム。
【請求項２１】
前記第１の光ビームの強度分布が所望の出力パターンを達成する形状を有する、請求項１３に記載の手術用照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手術用照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
解剖学的に、眼球は２つの別個の部位、すなわち、前眼部と後眼部とに分類されうる。前眼部は水晶体を有するとともに、角膜（角膜内皮）の最外側の層から水晶体嚢の後部まで延在する。後眼部は水晶体嚢の後方の眼球の一部を有する。後眼部は前方のヒアロイド面（硝子体の一部）から網膜まで延在しており、網膜には後方のヒアロイド面が直接的に接触している。後眼部は前眼部よりもはるかに大型である。
【０００３】
後眼部は、無色透明のゲル状物質である硝子体を有する。硝子体は眼球の体積の３分の２を概ね占めており、眼球の形態及び形状を出生前に付与している。硝子体は、１％のコラーゲン及びヒアルロン酸ナトリウムと、９９％の水分と、から構成されている。硝子体の前方の境界が前方のヒアロイド面であり、前方のヒアロイド面は水晶体の後嚢に接触する。他方、後方のヒアロイド面は後方の境界を形成するとともに網膜に接触する。硝子体は、房水のような自由流動性を有しておらず、通常の解剖学的な付着部位を有する。それら部位の１つは硝子体基部であり、硝子体基部は、鋸状縁を覆っている概ね３〜４ｍｍ幅の帯状部である。視神経乳頭、黄斑、及び血管アーケードもまた付着部位である。硝子体の主要な機能は、網膜を所定位置に保持すること、眼球の完全性及び形状を維持すること、運動による衝撃を吸収すること、及び水晶体を後方から支持することである。房水とは対照的に、硝子体は継続的に置換されることはない。シネレシスとして知られる過程において、硝子体の流動性は加齢に伴い増大する。シネレシスの結果として生じる硝子体の収縮によって、圧力又は牽引力が硝子体の通常の付着部位に作用しうる。十分な牽引力が作用すると、硝子体は、網膜における付着箇所から引き離されて網膜裂孔又は網膜円孔を形成しうる。
【０００４】
硝子体網膜手術（ｖｉｔｒｅｏ−ｒｅｔｉｎａｌ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）と称される種々の外科手術は、一般に、眼球の後眼部において実施される。硝子体網膜手術は、前眼部の多くの重篤な疾患を治療するのに適している。硝子体網膜手術によって、複数の疾患、例えば、加齢性黄斑変性症（ＡＭＤ）、糖尿病性網膜症及び糖尿病性硝子体出血、黄斑円孔、網膜剥離、網膜上膜、ＣＭＶ網膜炎、並びに他の多くの眼疾患が治療される。
【０００５】
外科医は、顕微鏡と、後眼部の鮮明な像を提供するように形成される特殊レンズと、を用いて硝子体網膜手術を実施する。長さが僅か１ミリメートル程度である幾つかの微小な切開部が毛様体扁平部における強膜に形成される。顕微手術器具、例えば、眼球内部を照らす光ファイバ光源、手術中に眼球の形状を維持する注入ライン、及び硝子体を切除する器具が、外科医によって切開部を通して挿入される。多数の器具が同時に使用される場合には、各々の顕微手術器具用の別個の切開部が付与されうる。
【０００６】
そのような外科手術の間に眼球内部を適切に照らすことが重要である。典型的に、細径の光ファイバが眼球に挿入されることによって照明が提供される。光源、例えば、ハロゲンタングステン電球又は高圧アーク灯（メタルハライド、キセノン）が、光ファイバによって眼球に届けられる光を発生させる目的で使用されうる。光は、幾つかの光学要素（典型的にはレンズ、反射鏡、及び減衰器）を通過して光ファイバに伝達されるとともに、光ファイバによって眼球に伝えられる。
【０００７】
ほとんどの外科手術と同様に、硝子体網膜手術を実施するのに必要な切開部の個数及び寸法を最小化することが有益である。典型的に、切開部は眼球の内部に挿入される顕微手術器具の寸法を収容するのに十分な大きさのみを有するように形成される。通常、切開部の寸法を最小化する取り組みには、顕微手術器具の寸法を縮小することが含まれる。切開部の個数を削減することは、種々の顕微手術器具を一体化することによって達成されうる。例えば、光ファイバが顕微手術器具の作業端に組み入れられうる。これにより、照明用の別個の切開部が不要になりうるし、光ビームが強膜における共通の開口部を通って微小手術器具と一緒に標的部位に導かれるという利点がもたらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７７８３３４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
残念ながら、複数の顕微手術器具を一体化しようとする従来の試みの少なくとも一部の結果として、眼球の内部空間への挿入の目的のために大型の切開部を必要とする大型の器具が形成されてしまったか、又はそれら試みの少なくとも一部に伴って、一体化された手術器具の一方若しくは両方の性能が付随的に低下してしまった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図面は可能性のある幾つかの方策を表すものの、それら図面は必ずしも縮尺通りではない。また、一部の特徴は本発明がより良好に解説され説明されるように誇張されうるし、除外されうるし、又は部分的に切断されうる。さらに、本明細書に記載される説明が網羅的であるように意図されることはないし、そうでなくても、特許請求の範囲が、図示されるとともに以下の詳細な説明に記載される正確な形状及び構成に限定され又は制限されるように意図されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】眼球の内部構造を示す眼球の断面図である。
【図２】図１の眼球の内部領域を照らすように示される例示的な照明プローブの概略図である。
【図３】選択的に照明プローブに光学的に接続されうる概ね広帯域のレーザ光源を採用する例示的な眼内照明システムの概略図である。
【図４】眼球の強膜における切開部を通って突出するように示される照明プローブの端部を概略的に示す部分断面図である。
【図５】図３及び図６の眼内照明システムとともに採用されうる例示的な一体化された注入カニューレ及び照明プローブを概略的に示す部分断面図である。
【図６】複数の狭帯域レーザを光源として採用する例示的な眼内照明システムを示す概略図である。
【図７】放出される光の分布を選択的に調整するように形成された端部を有するナノスケールの光ファイバを備えていて、図３及び図６の眼内照明システムとともに採用されうる例示的な照明プローブを概略的に示す部分断面図である。
【図８】大きい開口数を有する例示的な照明プローブと、図３及び図６の眼内照明システムとともに採用されうる光照射ファイバと、を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、以下の記載及び図面を参照して、開示されたシステム及び方法に対する事例的な取り組みについて詳細に説明する。
【００１３】
図１は眼球２０の生体構造を示しており、眼球２０は、角膜２２と、虹彩２４と、瞳孔２６と、水晶体２８と、水晶体嚢３０と、毛様小帯３２と、毛様体３４と、強膜３６と、硝子体領域３８と、網膜４０と、黄斑４２と、視神経４４と、を有している。角膜２２は眼球２０の表面におけるドーム形状の透明な構造部であり、窓のように機能して光を眼球に取り入れる。眼球の着色部に相当する虹彩２４は、瞳孔２６を包囲する筋肉であり、弛緩し収縮することによって眼球２０に進入する光量を制御する。瞳孔２６は虹彩２４の中心における円形の開口部である。水晶体２８は眼球２０の内部の構造部であり、光の焦点を網膜４０に合わせるのを補助する。水晶体嚢３０は弾性を有する袋状部であり、水晶体３０を内包することによって、眼球が距離の異なる物体に焦点を合わせる際に水晶体２８の形状が制御されるのを補助する。毛様小帯３２は細長い靭帯であり、水晶体嚢３０を眼球２０の内側に取り付けることによって水晶体２８を所定位置に保持する。毛様体３４は水晶体２８に取り付けられた筋肉領域であり、収縮し弛緩することによって水晶体の寸法を焦点合わせの目的で制御する。強膜３６は眼球２０の最外側の強靭な層であり、眼球の形状を維持する。硝子体領域３８は、眼球２０の後部に向かって配置されていてゲルで満たされている大型の部分であり、眼球の曲率が維持されるのを補助する。網膜４０は眼球２０の後部における感光性の神経層であり、光を受信するとともに光を信号に変換して脳に送信する。黄斑４２は眼球２０の後部における領域であり、視界内の像の細部を感知する受容体を有する。視神経４４は信号を眼球２０から脳に伝達する。
【００１４】
図２を参照すると、硝子体網膜手術を実施することに関連して、種々の顕微手術器具が（通常は毛様体扁平部において）強膜３６を通って硝子体領域３８に挿入されうる。それら器具は、限定されないものの、硝子体切除プローブ４６、注入カニューレ４８、及び眼球２０の内部を照らす照明プローブ５０を含みうる。照明プローブ５０は、種々の術中処置、例えば硝子体網膜手術の間に、眼球２０の硝子体領域３８の内側が照らされるように、光を光源から伝送する光ファイバケーブル５２を備えうる。
【００１５】
図３を参照すると、例示的な内部照明器（ｅｎｄｏｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ）５１は、照明器５２及び照明プローブ５０を備えうる。照明器５２は、光を特定の光束及び色度で発生させる光エンジン５４を備えうる。照明器５２によって生成された光は、照明プローブ５０を通って眼球の内部領域に伝達されうる。光エンジン５４は、光を発生させるレーザ５６を採用しうる。気体レーザ、色素レーザ、金属蒸気レーザ、固体レーザ、半導体レーザ、ファイバレーザ、及びスーパーコンティニュームレーザを含むもののそれらに限定されない種々のタイプ及び構成のレーザが採用されうる。採用されるレーザのタイプに応じて、光が比較的広いか狭いスペクトル範囲にわたってレーザ５６から放出されうる。通常、レーザは、他の光源、例えば、ＬＥＤ及びランプ系の照明器と比較して、相対的に高度な空間コヒーレンスを有する光を発生させることが可能である。高い空間コヒーレンスによると、光ファイバケーブルへの効率的な伝達の目的のために、放出された光をより小型のスポット寸法に集束させることが可能になる。放出された光を小型のスポット寸法に集束させることが可能になると、小型の光ファイバ、例えば、ナノスケールの光ファイバを使用できるようになりうるし、それにより、転じて照明プローブ５０を眼球２０に挿入させる外科的切開部をさらに小型化できるようになりうる。硝子体網膜手術を含む多くの外科手術の場合と同様に、通常は、外科的切開部を可能な限り小型の寸法に制限することが望ましい。通常、光ファイバが小型になるのに従って、眼球への挿入に必要な外科的切開部が小型になる。採用される光ファイバの寸法に応じて、切開部は結果的に生じる外傷に概ね自己回復作用を持たせるほど小型になりうるので、切開部を閉塞する追加の処置、例えば、縫合を採用することが不要になる。
【００１６】
レーザ５６は、眼球２０の内部領域を照らす概ね広帯域の白色光を発生させるように形成されうる。例えば、レーザ５６は、概ね広帯域の白色光を比較的広範なスペクトル範囲にわたって発生させることが可能なスーパーコンティニュームレーザとして形成されうる。スーパーコンティニュームレーザは、例えば、概ね狭い帯域幅のパルスからなるポンプビームを非線形の分散媒体、例えば、フォトニック結晶ファイバに通過させることによって作動する。ポンプビームが非線形の媒体を通って伝播する際に、一連の非線形過程がポンプビームに作用することによって初期のポンプビームのスペクトルの拡幅が引き起こされる。その結果として、可視スペクトルの少なくとも一部に及ぶ連続スペクトルが生じる。レーザ５６は、可視スペクトルの全体にわたるとともに不可視スペクトルの一部に及ぶ光を放出するように形成されてもよい。
【００１７】
引き続き図３を参照すると、照明器５２はレーザ５６の動作を制御しモニタする種々のデバイスを備えうる。種々のデバイスは、駆動電子装置５８、パワーモニタ６０、及び制御装置６２を含むもののそれらに限定されない。パワーモニタ６０はレーザ５６から放出される光ビーム６４のパワーをモニタするように形成されうる。ビームスプリッタ６６又は別の適切な光学デバイスが、光ビーム６４の一部６８をパワーモニタ６０まで導く目的で使用されうる。パワーモニタ６０は、レーザ５６から放出される光のパワーを示す電子信号を発生させるように形成されうる。パワーモニタ６０は有線又は無線によって制御装置６２に電子的に接続されうる。
【００１８】
制御装置６２は、駆動電子装置５８の動作を少なくとも部分的に制御しうる。種々の情報入力値が制御装置６２によって受信されうるし、次いで、ヒューリスティックス、すなわち、論理的な規則又は過程が入力値に適用されうる。種々の情報入力値は、種々のユーザ入力値、及びパワーモニタ６０から伝達されるパワーの信号を含むもののそれらに限定されない。次いで、照明器５２の全体的な動作との関係において駆動電子装置５８に動作に影響を及ぼしうる出力値が発生されうる。
【００１９】
スーパーコンティニュームレーザが採用される場合のような照明の特定の適用例では、レーザ５６から放出されたビームパルスを時間領域においてさらに伸長させることが有益でありうる。このことは、分散素子７０を非線形の分散媒体の下流の光学経路に配列することによって達成されうる。非線形の分散媒体はレーザ５６から放出される概ね広帯域の白色光を発生させるのに使用される。分散素子７０は、分散作用を有する光ファイバの長さ部として形成されうる。非線形素子７０は、選択的に照明プローブ５０を照明器５２と光学的に連結する光カプラ７１を備えうる。或いは、分散素子は照明プローブ５０の一部として一体化されうる。
【００２０】
引き続き図３を参照すると、照明器５２は、レーザ５６から放出される光ビーム６４を捕捉して集束させるとともに光を分散素子７０への送達の目的で集束させる光カプラ７２を備えうる。光カプラ７２は、種々の光学素子、例えば、レーザ５６から放出された概ね発散性を有する光ビーム６４を受光するコリメーティングレンズ７４、及び光学的にコリメーティングレンズ７４の下流に配列される集光レンズ７６を備えうる。コリメーティングレンズ７４はレーザ５６から放出された光ビーム６４を受光するとともに、光を屈折させることによって概ねコリメートされた光ビーム７７を形成する。コリメートされた光ビーム７７は集光レンズ７６を通過する。集光レンズ７６は、コリメートされた光ビームを分散素子７０に送達する目的で集束させるように作用する。光カプラ７２は、レーザ５６を分散素子７０と光学的に連結する球状レンズを代替的に採用しうる。これらは、レーザ５６を光ファイバケーブル５２に光学的に結合する目的で採用されうる種々の光学連結システムの２つの例にすぎない。他の光学連結システムが利用されてもよい。
【００２１】
引き続き図３を参照すると、照明プローブ５０は、レーザ５６から放出される光を眼球２０の内部まで伝達する光ファイバケーブル７８を備えうる。光ファイバケーブル７８は、光ファイバケーブル７８を分散素子７０と光学的に接続する光ファイバコネクタ８０を備えうる。光ファイバコネクタ８０は、対応する形態を有する光カプラ７１に解放可能に接続しており、光カプラ７１は照明器５２に作動可能に関連付けられている。光コネクタ７１及び８０によって、光ファイバケーブル７８を照明器５２に選択的に着脱できるようになる。図３に示される内部照明器５１の例示的な構成において、光ファイバケーブル７８は分散素子７０に直接的に接続されるように示されている。実際は、種々の追加の光学素子が照明器５２と光ファイバケーブル７８との間の光学経路に配置されうる。例えば、照明器５２は手術用コンソール内に収納されうる。コネクタに光学的に接続する光ファイバケーブル７８へのアクセスが付与されるように、光カプラ７１と同様に形成された光コネクタが手術用コンソールにおける容易にアクセス可能な位置に配列されうる。照明器５２を手術用コンソールの外側に配列された光コネクタに光学的に接続させる目的のために、一連の光学素子、例えば、光ファイバの追加の長さ部（常設式又は使い捨てでありうる）が採用されうる。光ファイバケーブル７２を照明器５２に光学的に接続させる目的のために、他の光学素子が採用されてもよい。
【００２２】
同様に図４を参照すると、光ファイバケーブル７８は様々な形態のうちの任意のものを備えうる。照明プローブ５０が概ね妨害されることなく操作されうるように、光ファイバケーブル７８は可撓性を有する形態を備えうる。光ファイバケーブル７８は光透過性を有する光ファイバコア８２を備えうる。光ファイバコア８２は、光ファイバコア８２と比較して小さい屈折率を概ね有する被覆材料部８４によって包囲されている。光ファイバコア８２は、ガラス及びプラスチックを含むもののそれらに限定されない種々の材料から形成されうる。光ファイバケーブル７８は、特定の適用例の要求事項に応じた追加の層を備えていてもよい。例えば、光ファイバケーブル７８は、被覆材料部８４を包み込む緩衝材料部、及びケーブルの内装部品を損傷から保護する外側の保護ジャケット（例えば、プラスチック管又は金属管）を備えうる。
【００２３】
スーパーコンティニュームレーザがレーザ５６として採用される場合、ビーム６４から放出される光は高度な空間コヒーレンスを通常は有する。典型的に、高い空間コヒーレンスによると、光ファイバ配線への送達の目的のために、ビームを小型のスポット寸法に集束させることが可能になる。スーパーコンティニュームレーザから放出される光を小型のスポット寸法に集束させることが可能になると、レーザ５６から放出される光を眼球２０の内部に伝達する目的のために、ナノスケールの光ファイバを使用できるようになりうる。通常、ナノスケールの光ファイバは１００ミクロン未満の直径（又は他の最大断面寸法）を有する。照明プローブ５０の光ファイバコア８２として採用される場合、ナノスケールの光ファイバの小さい直径によってプローブの断面積が減少しうるし、それにより、プローブが挿通される眼球２０の強膜３６における外科的切開部（図１及び図２を参照）の寸法が同様に減少しうる。
【００２４】
ナノスケールの光ファイバの小型寸法によると、照明プローブ５０を、別の手術器具と一体化することが可能になるので、硝子体網膜手術の間に手術器具を挿入させるのに必要な外科的切開部の個数が削減される。別の手術器具は注入カニューレ４８（図２参照）を含むもののそれに限定されない。一体化された照明用の光ファイバを採用する注入カニューレの幾つかの例示的な構成が、２０１０年８月２４日付で付与されたスミスらによる特許文献１に開示されている。特許文献１の内容は参照することによって本明細書の記載に代える。図５を参照すると、一体化されて形成された例示的な照明プローブ兼注入カニューレ８６は、レーザ５６から放出された光を眼球２０の内部に伝達するナノスケールの光ファイバケーブル８８を備えうる。ホース９０は、液体又は気体を眼球２０の内部に送達する目的で輸送するように形成されうる。ハブ９２はナノスケールの光ファイバケーブル８８をホース９０に相互接続させる。カニューレ９４はハブ９２に取り付けられうる。ナノスケールの光ファイバケーブル８８の端部９６を受容するとともに流体又は気体を眼球２０の内部に送達する通路がカニューレ９４によって付与される。ナノスケールの光ファイバケーブル８８及びホース９０は保護シース９８によって取り囲まれうる。一体化された照明プローブ兼注入カニューレ８６の例示的な構成によると、２つの手術器具を単一の外科的切開部に通して眼球２０の内部領域に同時にアクセスさせることが可能になる。ナノスケールの光ファイバケーブル８８は同様に他の顕微手術器具と一体化されうる。
【００２５】
図６を参照すると、内部照明器１００は、光を特定の光束及び色度で発生させる目的で代わりに形成される光エンジン１０２を備えうる。光エンジン１０２は、光エンジン５４（図３参照）と同様に形成されうるものの、眼球２０の内部を照らす概ね広域帯の白色光を発生させる複数のレーザを備える点で相違する。光エンジン１０２を除いて、内部照明器１００は図３に示される内部照明器５２と同様に形成される。内部照明器１００の光エンジン１０２は、概ね広域帯の白色光を発生させる単一のレーザ、例えば、レーザ光源５６（図３参照）と一緒に採用されるスーパーコンティニュームレーザを採用する代わりに、選択されたスペクトル特性を有する光を発生させる目的で２つ又は３つ以上のレーザを利用する。図６に示される内部照明器１００の例示的な構成において、光エンジン１０２は４つのレーザ１０４、１０６、１０８、及び１１０を備えている。各々のレーザは所望のスペクトル範囲の異なる部分にわたって光を発生させるように形成されうる。ビーム結合器１１２は、個別のレーザから放出される光ビームを結合して所望のスペクトル範囲を有する単一の光ビーム６４にする目的で付与されうる。光ビーム６４は、複数のレーザ１０４、１０６、１０８、及び１１０から放出される光ビームのスペクトル範囲を含むスペクトル範囲を有することになる。図３に示される内部照明器１００の例示的な構成には４つのレーザが示されているものの、実際には増減された個数のレーザが採用されうる。採用される層の実際の個数は、個別のレーザの波長範囲に少なくとも部分的に応じて定まる。通常、スペクトル範囲が広くなるのに従って、光を所望のスペクトル範囲を超えて発生させる目的のために採用される必要のあるレーザの個数が減少することになる。個々のレーザは異なるスペクトル範囲にわたって光を発生させるものの、放出される光の均一なスペクトル分布が保証されることを補助する目的のためには、スペクトル範囲どうしが少なくとも或る程度は重なり合っていることが有益でありうる。
【００２６】
複数存在する個別の光ビームを、それら個別の光ビームのスペクトル範囲を有する単一の光ビームを発生させる目的で結合することによって発生される光ビーム、例えば、光エンジン１０２を用いて実装される光ビームは、スペックルと称される現象の影響を受けうる。スペックルは異なる位相を有する複数の光波が相互に干渉する際に発生する。干渉作用が足し合わせられると、不規則に変化する強度を有する光波がそれら干渉作用によって発生される。スペックルの低減を目的とする選択肢には、例えば、放出されるレーザ光の空間コヒーレンスが破壊されるように、光ビーム６４の光学経路に配列された回転式の拡散器又はレンズを使用することが含まれる。他の選択肢には、均一な照明が発生されるように、合成された光ビームを光ファイバの振動するコイル又は伸長されたコイル、例えば、第２の分散素子７０に通過させることが含まれる。
【００２７】
通常、照明プローブ５０から放出される光は比較的広範な角度分布を有することが好ましい。それにより、対応する広範な術野を眼球２０内で照らすことが可能になる。光ファイバケーブル７８とともに採用されうるナノスケールの光ファイバから放出される光は、ファイバの開口数が小さいこと又はファイバ内のビームの開口数が小さいことが原因で比較的狭い角度分布を有しうる。図７を参照すると、放出される光のより広範な角度分布を達成することを目的とする１つの選択肢は、光ファイバコア８２の端部１１４を選択的にテーパ形状にすることである。特定の適用例の設計パラメータ及び所望の角度分布に応じて、種々のテーパ部、例えば、放物線状の複合的な集光器が採用されうる。代替的な方法、例えば、拡散剤を光ファイバの端部に付加する方法が、より大きい照射角度を形成する目的のために使用されうる。
【００２８】
図８を参照すると、光ファイバケーブル７８から放出される光の角度分布は、大きい開口数を有する光ファイバケーブルを採用することによっても増大されうる。大きい開口数は、光ファイバコア８２と被覆部８４との間の屈折率の差が大きいことを意味する。通常、大きい開口数を有する光ファイバケーブルは、小さい開口数を有する光ファイバケーブルと比較して、より広範な入射角にわたって光を受け入れることができる。通常、光ファイバケーブル７８への光の進入箇所における入射角１１６が増大される結果として、光ファイバケーブルから放出される光の角度分布が増大される。光ファイバケーブル７８の開口数を増大させることが、光ファイバケーブルに送達される光の入射角を増大させることと併せて採用されると、照明プローブ５０から放出される光の角度分布が改善されうる。
【００２９】
特定の状況において、光黒化（ｐｈｏｔｏｄａｒｋｅｎｉｎｇ）又はカラーセンタリング（ｃｏｌｏｒ  ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）が発生しうる。光黒化は多光子過程であり、その発生確率はパルスのピークパワーに比例する。従って、特定の実施形態において、この状態は、光学列においてパルスを伸長させるパルス伸長要素によって緩和されうる。例えば、パルス伸長要素は、１００〜２００ピコ秒（ｐｓ）のパルスを１ナノ秒（ｎｓ）まで伸長させうる。特定の実施形態において、このことは時間的な分散素子によっても達成されうる。
【００３０】
本明細書に記載される例示的な手術用照明システムは幅広い適用例を有することが認識されるであろう。前述した構成は、方法及び装置の原理を幾つかの実際の適用例とともに説明する目的で選択され記載されている。上記説明によって、当該技術分野における当業者は方法及び装置を種々の形態で利用できるし、考慮される特定の用途に適した種々の変更を加えて利用できる。特許法の規定に従って、開示された手術用照明システムの原理及び作動形態は、例示的な構成において説明され解説されている。
【００３１】
本発明の方法及び装置の範囲は以下の特許請求の範囲によって定義されることが意図されている。しかしながら、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、開示された手術用照明システムを、具体的に説明され解説されたのとは別の手法で実施しうることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲に記載される精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された構成の種々の代替案を、特許請求の範囲を実施する際に採用しうることが当該技術分野における当業者によって理解されるべきである。開示された手術用照明システムの範囲は、上記説明を参照して決定されるべきではなく、その代わりに、添付の特許請求の範囲を、その特許請求の範囲の権利が付与される均等物の全範囲とともに参照することによって決定されるべきである。本明細書に記載された技術分野において将来的な発展がもたらされるであろうこと、並びに開示されたシステム及び方法がそのような将来的な実施例に組み入れられるであろうことが予想されるとともに意図される。さらに、特許請求の範囲において使用される全ての用語は、別段の明示が本明細書において与えられていない限り、当該技術分野における当業者によって理解される最も広範な合理的解釈及び通常の意味を付与されるように意図されている。特に、単数形の冠詞、例えば、「１つの（ａ）」、「その（ｔｈｅ）」、及び「前記（ｓａｉｄ）」等の使用は、特許請求の範囲に別段の明示的な限定事項が記載されていない限り、１つ又は２つ以上の説明された要素を記載するものと解釈されるべきである。以下の特許請求の範囲はデバイスの範囲を定義するように意図されており、また、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内の方法及び装置は、上記デバイスの範囲に含まれるように意図されている。要約すると、上記デバイスは変更及び変形が可能であること、並びに上記デバイスは以下の特許請求の範囲のみによって限定されることが理解されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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