(57)【要約】　　　（修正有）【課題】規則的な形状の断面を有する導波路を利用することにより、走査連続波レーザ源を用いて網膜上に均一な照明を与える装置および方法を提供する。【解決手段】選択したスポットおよび／またはターゲット走査全体に対して照明の均一性を与えることができ、走査ビームのあらゆる点に一定の滞留時間を与えることができる。更に、走査の開始および停止に起因する非均一性は、例えば、硬質アパーチャによって走査の開始点および終点双方を切り落とすことによってなくすることができる。変調器を設けると、選択したターゲットの区域に均一な照射を行うことが可能となる。【選択図】　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに均一照明を照射する方法であって、
規則的な形状の断面を有する導波路を通じて一定波光ビームを供給するステップと、
均一照明パターンが得られるように、前記光ビームを適合するステップと、
前記ターゲットの少なくとも選択した部分において、前記均一照明パターンを走査するステップと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、更に、少なくとも１つの均一アパーチャ、少なくとも１つのウィンドウ・アパーチャ、および／または少なくとも１つのレンズから成る群から選択した１つ以上の要素を設けるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、更に、前記走査の縁を平滑化すること、前記走査の終点を除去すること、少なくとも１つの面を共役させること、転心が虹彩を通過するように網膜に照射すること、および／または時定数を用いて前記均一照明パターンを設けることから成る群から選択した少なくとも１つの機能を実施することを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記走査は、少なくとも、
少なくとも１本の光ビームを第１の方向に第１の速度で移動させ、
少なくとも１本の光ビームを第２の方向に第２の速度で与え、
前記第１の方向と前記第２の方向との間でビームの走査を交互に行うこと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、更に、前記ターゲットを均一に照明すること、および／または前記ビームの出力を変調し選択区域のみを照明することから成る群から選択した少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記均一照明は、前記ターゲット面上で選択した点の直接均一照明、前記ターゲット面上で選択した点に対する均一停留時間、および／または前記ターゲット面上で選択した点に対する均一線量計測から選択した少なくとも１つの特色によって特徴付けられることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、光凝固処置、微小光凝固処置、光動的治療、および／または撮像用照明から成る群から選択した処置を実行するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
均一な照明でターゲットを照射する装置であって、
一定波レーザ源と、
規則的な形状の断面を有し、前記レーザ源からの光ビームを均一照明パターンで伝達するように構成された少なくとも１つの光導波路と、
少なくとも１つの選択した方向で前記ビームを前記ターゲットに対して走査する少なくとも１つの走査デバイスと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置であって、更に、均一アパーチャ、前記均一照明パターンの縁を平滑化する手段、少なくとも１枚のレンズ、ウィンドウ・アパーチャ、前記均一照明パターンの終点を除去する手段、変調器、および／または前記ターゲットの選択区域に走査を制限する手段から成る群から選択した少なくとも１つの要素を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、前記少なくとも１つのスキャナが、回転ポリゴン・ミラーを含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項８記載の装置において、前記ターゲットが網膜であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、前記網膜に対して発射されるビームが、虹彩を通る転心を有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項８記載の装置を用い、光凝固処置、微小光凝固処置、光動的治療、および／または撮像用照明から成る群から選択した少なくとも１つの処置を実施することを特徴とする方法。
【請求項１４】
直接均一照明でターゲットを照射する装置であって、
一定波レーザ源と、
幾何学的形状の断面を有し、前記一定波レーザ源からの光ビームを均一照明パターンで伝達するように構成された少なくとも１つの光導波路と、
少なくとも１つの選択した方向で前記ビームを前記ターゲットに対して走査して、実質的に全てのターゲット面要素に前記ビームを実質的に等しい滞留時間だけ照射するようにした、少なくとも１つの走査デバイスと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置であって、更に、前記均一照明パターンの縁を平滑化する手段、前記均一照明パターンの終点を除去する手段、および前記ターゲットの選択区域に走査を制限する手段から成る群から選択した少なくとも１つの要素を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
ターゲット上に瞬時均質照明を与える方法であって、
一定波レーザ・ビームを、規則的な形状の断面を有する光導波路に結合するステップと、
均一照明パターンを有するように前記光ビームを適合するステップと、
前記ターゲットにおける選択点の瞬時均一照明を生成するように、前記光ビームを走査するステップと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、均一照明パターンを有するように前記光ビームを適合する前記ステップは、前記光ビームの縁を平滑化するステップおよび前記光ビームの縁を除去するステップから成る群から選択した１つ以上のステップから成ることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の方法において、前記走査は、ラスタ走査手段の実施を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ手術および診断技術に有用な方法およびデバイスに関する。具体的には、本発明の実施形態は、網膜に対して均一な照明を与えるシステム、方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願は、”ＭＥＴＨＯＤ　ＡＮＤ　ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ　ＦＯＲ　ＭＩＣＲＯＰＨＯＴＯＣＯＡＧＵＬＡＴＩＯＮ”（微小光凝固方法および装置）と題し２００２年４月８日に出願された米国仮特許出願第６０／３７０，２１７号の優先権を主張する。その内容は、この言及により、全体が本願にも含まれることとする。
【０００３】
レーザを用いた器具は、糖尿病、緑内障、および老化に伴う合併症のように、多数の眼球状態を処置し診断する際の標準となっている。また、レーザは、とりわけ、網膜孔や剥離を封止するためにも用いられており、その際これらを溶接して元に戻す。これらの種類のレーザ外科手術の一要素は、網膜色素上皮（ＲＰＥ：Ｒｅｔｉｎａｌ　Ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ　Ｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ）をレーザ・エネルギを吸収するターゲットとして用いることである。ＲＰＥは、単一のセル状層であり、光受容体を脈絡叢におけるそれらの血液供給から分離する。網膜レーザ外科手術は、２つの異なる種類の処置に分類することができる。ある処置は、網膜神経叢に対する熱的損傷（網膜溶接のような）を伴うが、他の処置は網膜神経に対する損傷を極力抑えようとする（微小光凝固、または選択的ＲＰＥ治療（ＳＲＴ）のように）。しかしながら、これらの種類の処置は双方とも、単に「光凝固」（ＰＣ：ｐｈｏｔｏｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれることが多い。
【０００４】
光凝固（ＰＣ）は、例えば、増殖性糖尿病性網膜症として知られている状態において、広範囲に渡る網膜疾患を処置するための標準として確立されている。この状態では、異常な新たな血管が光神経域または網膜内のいずれかの部分から発生し、出血やその他の合併症から厳しい失明に至ることが頻繁にある。ＰＣは、通例では、光受容体の密度が最も高い中央黄斑領域を保護しつつ、視神経縁の近くから網膜の周辺まで広く適用され、詳細を見るためには機能的に重要である。
【０００５】
従来のＰＣでは、光凝固を実施するために用いられる光パルスは、大抵の場合、５０ないし１００ｍｓ程度であり、流速量は約４Ｊ／ｍｍ２までである。これらのパラメータによって、照射の間メラニン胞（ＲＰＥのメラニンを含有する着色細胞器官である）からのかなりの熱流に対処する。この熱流は、光受容体のような、周辺構造を損傷する可能性が高い場合が多い。これは、とりわけ、「暗点」として知られている盲点ができてしまい、視力を低下させることがあるので、望ましくない。
【０００６】
最近になって、ＰＣ治療に対する新たな手法が出現した。これは「微小光凝固」（ＭＰＣ：ＭｉｃｒｏＰｈｏｔｏＣｏａｇｕｌａｔｉｏｎ）または「選択的ＲＰＥ処置」（ＳＲＴ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ＲＰＥ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）と多くの場合呼ばれている。初期のＳＲＴ技法とＰＣとの間の主要な相違は、ＳＲＴは通例では短い期間（例えば、１０−６ｓ）のレーザ・パルスを用いて、ＲＰＥにおけるそれらの吸収によって発生する熱がメラニン胞のみにおいて高い温度を発生しつつ、網膜損傷治癒応答の適用範囲拡大（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｗｏｕｎｄ　ｈｅａｌｉｎｇ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を促進する（ｉｎｓｔｉｇａｔｅ）ようにしていることである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本来の微小光凝固の研究は、パルス状レーザを用いて比較的大きなスポットを搬送する、ドイツ国ＬｕｂｅｃｋにおけるＢｉｒｇｒｕｂｅｒ，　Ｒｏｉｄｅｒ　ｅｔ　ａｌ．による研究を含む。これらのパルスは、しかしながら、製造に費用がかかるのが通例である。
【０００８】
微小光凝固に関する別の研究が、Ｌｉｎ　ｅｔａ　ａｌ．によって、ボストンのＷｅｌｌｍａｎ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｍｅｄｉｃｉｎｅにおいて行われ、流速量が０．３Ｊ／ｃｍ２までの、ファイバ結合走査型連続波（ＣＷ）５３２ｎｍレーザを用い、ミリ秒の滞留時間で搬送される。しかしながら、この方法は、丸いスポットを搬送するので、ビーム全体における滞留時間の差によってターゲット組織の走査が不均一となってしまう虞れがある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態によれば、網膜のようなターゲット組織内の全点または選択した点に対して均一な照明を行う装置、システム、および方法を提供する。このような照明を行うことによって、例えば、ＲＰＥセルのような組織上において、処置線量測定および均一な滞留時間が可能となる。本発明のある実施形態によれば、走査連続波（ＣＷ）レーザを用いて、累積および即時均一流速量分布を得ることができる。
【００１０】
本発明のある実施形態によれば、適切な時定数を用いて均一流速分布を走査して、あらゆるターゲット点即ちスポットに、特定の時間だけ移動ビームを照明することができる。本発明のある実施形態によれば、ラスタ走査を実施すると、ターゲット・セルまたは選択したターゲット・セルにビームを発射することができる。
【００１１】
本発明のある実施形態によれば、規則的な形状の断面を有する導波路を用い、規則的な形状の光ビームを生成することによって、ターゲット点即ちスポットの均一線量計測を可能とすることができる。
【００１２】
本発明のある実施形態によれば、規則的な形状の導波路を用い、縁を平滑化するかまたは切り落とすことによって、ターゲット点即ちスポットの均一線量計測を可能とすることができる。
【００１３】
本発明のある実施形態によれば、連続波（ＣＷ）レーザ走査を用い、規則的な形状の断面を有する導波路を通過させることにより、瞬時均一照明を実現することができる。導波路からのビームは、ターゲット面を正確にカバーするように互いに合わせることができる。本発明のある実施形態によれば、変調器を設けることもでき、その場合、ターゲット区域を選択して照射することが可能となる。
【００１４】
本発明によるシステム、装置および方法の原理および動作は、図面および以下の説明を参照にすることによって、一層良く理解することができよう。尚、これらの図面は例示の目的で提示するだけであり、限定を意味するのではない。
【００１５】
尚、図の簡略化および明確化のために、図に示す要素は、必ずしも同じ縮尺で描かれている訳ではないことは認められよう。例えば、要素の一部は、明確化のために、その寸法が他の要素に対して誇張されている場合もある。更に、適切と見なされた場合には、一連の図面全体を通じて対応する要素または類似の要素を示すために、図面間で参照番号を繰り返し用いる場合もある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明を提示するのは、当業者が、特定の用途およびその要件の文脈で提供する発明を行い使用することを可能にするためである。記載する実施形態に対する種々の変更は、当業者には明白であり、ここに既定する全体的な原理は他の実施形態にも適用可能である。したがって、本発明は、ここに示し説明する特定的な実施形態に限定されることを意図するのではなく、ここに記載する原理および新規な特徴と一致する、最も広い範囲に従うことを意図している。その他の場合、公知の方法、手順、および構成部品については、本発明を曖昧にしないために、詳細には説明していない。
【００１７】
以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細を明記して、本発明の完全な理解が得られるようにしている。しかしながら、本発明は、これら具体的な詳細がなくても実施可能であることは、当業者には理解されよう。
【００１８】
以下で用いる場合、「導波路」という言葉は、光ファイバ、ガラス、プラスチック、または光エネルギを伝達（ｃｈａｎｎｅｌ）するその他のあらゆる要素を包含することとする。「規則的形状」、「幾何学形状」等の表現は、以下で用いる場合、走査方向によって既定される等距離縁を有する断面幾何学形状の光導波路のことを意味することとする。このような導波路を走査すると、これらは走査におけるあらゆる点で公称上等しい放射照度が得られる。これらの導波路は、種々の規則的、対称的、左右対称形状、および例えば、正方形、矩形等のようなその他の形状を包含することとする。
【００１９】
本発明の実施形態は、連続波（ＣＷ）レーザ源を用いて均一照明を提供可能にする。本発明のある実施形態による装置および方法は、走査方向によって規定される等距離縁を有する断面幾何学形状の光導波路を用いることができる。この方法は、効率的に搬送光（ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ　ｌｉｇｈｔ）を用いることができ、走査対象画像におけるあらゆる点に、同一の停留時間を得ることができる。この方法は、標準的光凝固（ＰＣ）、微小光凝固（ＭＰＣ）、光動的治療（ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ　ｔｈｅｒａｐｙ）および撮像用照明等を含む種々の技法において、均一光照明の実施を可能にする。
【００２０】
本発明のある実施形態によれば、遠視野レーザ・ビーム強度プロファイルは、例えば、三次元ガウス分布によって既定することができ、その正規化した例は以下の式で与えられる。
【００２１】
【数１】
2004121814.tif 000003
ここで、ｗは分布の特性ｅ−２幅、ｒはビーム中心からの距離である。
【００２２】
また、ガウス分布を、ｗ＝１／２について図１に示す。図１に見られるように、ガウス・ビームは、非均一な光分布を与えるのが通例である。
【００２３】
このようなガウス・ビームまたは同様の特性を有するビームを走査して得られる結果は、図２を参照すると見ることができる。図２におけるプロットは、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）の面全体にビームを走査し、積算強度を記録することによって作成した。図２では、このような走査は、比較的滑らかであるが、均一なエネルギ分布ではないことが確かであるとわかる。
【００２４】
本発明のある実施形態によれば、このような走査を複数回共にネスト状にすれば、より良い結果を得ることができる。このような累積均一性の手法を図３に示す。ここでは、５回の走査を離れた位置で行っている。
【００２５】
図４は、図３の５回の走査をｗ／２だけ離した位置で行った状態を示す。しかしながら、このようにして累積均一性を得ることができるが、このような均一性は瞬時的均一ではないことは明らかである。
【００２６】
レーザ・ビーム強度プロファイルを規定するためのガウス分布の使用は、殆どの形態のＰＤＴのように、滞留時間が重要でない場合には、容認することができる。しかしながら、滞留時間が重要な場合、本発明の実施形態は、瞬時的均一照射を提供することができる。これらの「滞留時間に敏感な」手順では、照射される組織上の点の殆どまたは各々が、ほぼ同じ時間量だけ光ビームを「見る」ことができる。したがって、ビームは、ほぼ同じ持続時間だけ、照射される組織全体で滞留することができる。このような均一滞留時間の効果は、処置の非均質性を最少に抑え、治療の成果を高めることであろう。
【００２７】
次に、図５Ａないし図５Ｅを参照すると、本発明のある実施形態による、導波路の一連の断面形状が示されている。本発明のある実施形態にしたがって用いられる導波路は、規則的な形状の断面を有することができ、この場合、規則的な形状の光ビームを発生することができる。これらの光ビームは、当該ビームの断面全域で比較的均一なエネルギを発生することができる。ビームを結合すれば、選択したターゲット面を精度高く覆い、照射表面全体内で選択したほぼ全てのスポット即ち点、あるいは表面の選択部分を、実質的に等しく、供給されるエネルギに露出することができる。代わりにまたは加えて、照射ターゲット表面全体内において選択した全てのスポット即ち点、あるいはターゲット表面の選択部分は、実質的に同じ時間量（均一な滞留時間）だけ光ビーム（複数の光ビーム）を受けることができる。このような形状の非限定的な例には、正方形、矩形、菱形等が含まれる。このような光導波路によってビームをある方向に伝送することの効果は、ターゲット組織（例えば、ビームを受ける組織）（内部のあらゆる点または選択した点）によって、走査方向（ｖ）に均一な幅を有するものとして、体感することができる。これは、図５Ａないし図５Ｅにおいて見ることができる。
【００２８】
このような導波路形状を用いると、得られるビームは、走査方向（ｖ）によって規定される、ビームのスポットまたは形状の等距離縁（ｄ）と一致する断面幾何学形状を有するのが通例である。例えば、正方形のスポットをその対角線に沿って走査すると、均一な照明は得られないが、縁に沿ってそれを走査すると、均一な照明が得られる。規則的な形状の導波路を用いると、光の効率的な使用が可能となる。何故なら、光の殆どが走査の目的で利用することができ、利用してはならない光は比較的小量であるからである。均一な照明を提供する目的で利用することができる規則的な形状は、正方形やその他の基本的幾何学形状に限定される訳ではない。走査方向に対して測定して、等距離またはほぼ等距離縁（ｄ）を有する物体または形状であれば、いずれでも、これを得ることができる。例えば、均一な照明は、図５Ｅに示すような導波路を通じて伝達することができるビーム形状によってでさえも得ることができる。
【００２９】
例えば、正方形や矩形のような幾何学的形状は、作成が最も単純であると言うことができる。例えば、ＭＰＣのような治療は、組織上での滞留時間が重要なパラメータである場合、前述のような導波路形状を用いて走査を行い、均一な処置を行うことによって、うまく対応することができる。この方法は、光の殆どまたは全てを利用し、光表面においてフレネル損失（異なる屈折率の界面における反射）を別にして、あるとしても比較的少ない光だけが捨てられるだけであるという点で、効率的であると言うことができる。これらの損失は、導波路および空気間の屈折率の不一致を中和するように機能する反射防止被膜のような、適当な被膜を用いることによって、抑制したりまたは最少に止めることができる。これは、光の波動性質を利用し、複数の反射を弱め合う干渉によって名目上消去させることによって得ることができる。このような方法は、当技術分野では周知である。
【００３０】
次に図６を参照すると、本発明のある実施形態にしたがって、規則的幾何学形状の導波路を用いてレーザ・ビームを放射したときのエネルギ分布が示されている。規則的な幾何学的形状、例えば、矩形または正方形を用いると、図６に示すような、即座に均一の強度分布を得ることができる。
【００３１】
図７Ａに見られるように、走査すると、先に示したエネルギ分布は、スキャナが加速する場合に、ある走査端効果（ｓｃａｎ　ｅｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ）を生ずることがある。しかしながら、並列対の硬質縁（例えば、開放窓のような）を横切って走査して、走査の端部を平滑化するかまたは切り落とすことによって、これらの効果を大幅に低減することができ、走査は比較的一定かつ均一に行うことができる。この平滑化および／または切り落としプロセスは、走査ビームの照明密度が高い区域または低い区域を除去することと等価であると言える。滑らかな縁または切り落とした縁を有する光導波路を用いた走査の一例または結果は、図７Ｂを参照すれば見ることができる。図７Ｂに見られるように、走査画像の縁効果は最少にすることができ、このような走査によって得られる照明ではかなりの均一度を得ることができる。
【００３２】
本発明のある実施形態によれば、「均一アパーチャ」を導波路の出口面の前に配置すれば、丸まるビームの縁（ｒｏｌｌｉｎｇ　ｅｄｇｅ）を切り落とすことによって、均一性を高めることができる。このような結果を利用できるのは、線量計測が重要なときであり、例えば、ＰＣおよびＳＲＴにおける場合に可能なように、ほぼ均一な滞留時間を与えることができる。ＰＤＴは光化学を伴うのが通例であるので、滞留時間に対する要求を緩和することができるが、精度高い線量計測はなおも要求される。このことは、診断撮像にも言えることであり、この場合、画像を形成するのは、主にセンサにおける積算放射照度（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）である。
【００３３】
本発明のある実施形態によれば、幾何学的形状の導波路を用いて放射された光ビームは、時定数によって制限され、ターゲット組織が特定の（典型的に累積）時間だけビームに露出されるようにしている。ビームは、例えば、連続波（ＣＷ）レーザ源から射出すると、ターゲットに到達するまで、ターゲット面、またはターゲット面の選択部分の辺りを連続的に移動することによって、決定された時間量に応じて正確に、セルのような、ターゲットの全てまたは選択した点に対して均一な滞留時間を可能にする。
【００３４】
本発明のある実施形態によれば、例えば、目の網膜におけるセルのような、ターゲット点に均一な露出を行うことを可能にする装置および方法を提供する。したがって、光ファイバ・ケーブル内の光は、例えば、規則的な断面を有する導光路または導波路内に結合することができる。導波路から射出したビームは、規則的な形状を有することができ、これによってターゲット組織の均一照明を可能とし、ターゲット組織の各点に対して均一な滞留時間を得ることができる。次に、ビームは、所望のアスペクトおよび倍率を有するレーザ走査装置によって、例えば、ビームの転心が虹採を貫通するように網膜上で走査することができる。このような光ビームを網膜上で走査する装置および方法を、図８Ａを参照しながら示すが、他の装置および方法を用いてもよい。
【００３５】
図８Ａに見られるように、光学システム２０は、目５０の後部５２に、少なくとも１本の光ビーム６０を与えることができる。ビーム６０の方向は、例えば、ビームを方向ＸおよびＹに動かすことによって、変更することができる。ビーム６０を制御すれば、例えば、方向Ｘに迅速に走査し、次いでＹ方向に段階的にまたはもっと遅く走査することが可能になる。例えば、高速および低速走査モードを交互に行うことによって、必要であれば、過剰な照射を回避しつつ、目の後部全体を露出することができる。このような走査方法は、例えば、ラスタ走査またはその他のいずれかの適当な走査方法を含むことができ、例えば、遅い方の走査を行うときには、組織に照射しない。このような撮像方法によって、目の瞳周囲で走査を旋回させることでき、網膜を完全にカバーすることができる。本発明のある実施形態によれば、走査光の出力を変調すれば（例えば、音光スキャナによって）、ＳＲＴの場合のように、ある区域または領域のみを照明することもできる。ＳＲＴでは、処置する区域の間に未処置区域を残し、損傷治癒過程で役立てるようにすることが有効である。露出の均一性を達成する方法を以下に説明する。あらゆる数の方向および／またはあらゆる数の走査速度等を用いて、他の走査パターンまたは方法も用いることができる。
【００３６】
光学システム２０は、光ファイバ・ケーブル２２を通じて光を受信することができる。光ファイバ・ケーブル２２は、例えば、円形の断面を有することができるが、他の断面を用いてもよい。光ファイバ・ケーブル２２内の光は、１つ以上の導光路即ち導波路２４に結合することができる。導波路２４は、例えば、矩形断面のような、規則的な断面を有することができる。この例では、例えば、２つの導波路２４を突き合わせて結合することができる。あるいは、少なくとも１本の「規則的なファイバ」、および／または少なくとも１つのレンズを用いて、光を規則的なファイバ内に導入することにより、突き合わせ結合を回避してもよい。本発明の一実施形態によれば、円形ファイバ２２の直径は約３６５μｍであり、導光路２４の矩形寸法は、Ｙ寸法が約２ｍｍ、Ｘ方向が０．４ｍｍである。勿論、これは一例に過ぎず、具体的な必要性に応じて、これらよりも小さいファイバや導波路も、大きいファイバや導波路も使用可能である。ＸおよびＹ方向は、図８における表示ＸおよびＹで示すように方向付けるとよい。効率的な突き合わせ結合のためには、導波路２４の矩形寸法が円形ファイバの直径を上回るのが通例であるが、他の構成や方法も実施可能である。尚、導波路間の結合は、レンズの使用というような、他の手段によっても行えることは理解されよう。
【００３７】
導波路２４を用いて、光ファイバ２２の出力面２３において起こり得る非均一な照射パターンを、矩形導光路２４の出力面２５において、所望のアスペクト比を有するほぼ均一な照射パターンに変換することができる。例えば、出力面２５全域において２０％未満の照射変動というような適当な度合いの照射均一性を得るためには、矩形導波路２４の長さが出力面２５の最大寸法よりも大きければよい。必要な導波路２４の具体的な長さは、光が射出するファイバ面２３の開口数、および出力面２５において望ましい均一度によって異なる。一般に、長さが、例えば、矩形導波路の最も大きい断面寸法の少なくとも５ないし１０倍の間の場合、最も均一であると考えられる。必要な導波路長を決定する少なくとも１つの方法が、同一発明者によるＰＣＴ特許出願第ＷＯ０２／０７６３１８Ａ１を参照すると、見ることができる。その内容は、この言及により、全体が本願にも含まれることとする。
【００３８】
均一なアパーチャ２６は、例えば、適当なサイズおよび形状等の可調節物体または孔とすることができ、通例では、出力面２５の直後に配置するとよい。このアパーチャ２６の寸法は、導光路２４の出力面２５よりも多少小さいので、アパーチャ２６では、出力面２５から射出する光が多少溢れることになる。アパーチャ２６は、出力面２５から射出する光ビームの縁を滑らかにし、ビームを整形（ｃｌｅａｎ　ｕｐ）することによって、アパーチャ２６直後の面Ａにおける光の照射分布の均一性を高めることができる。
【００３９】
アパーチャ２６の形状は、出力面２５における照射分布に応じて変化させることもできる。例えば、出力面２５における照射分布が、例えば、縁付近の放射照度減衰箇所　（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ　ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）を除いて、導波路２４によって規定される矩形座標内ではほぼ均一である場合、アパーチャ２６を縮小した矩形とし、不要な縁を切り落とすことができる。更に複雑度が高いレベルでは、アパーチャの形状は、図５Ａないし図５Ｅに概要を示したような、より複雑な形状を取ることもできる。形状は、高速走査方向Ｘに沿って積算されるアパーチャの放射照度が、直交方向Ｙの関数として一定であるという要件によって決定することができるが、このような制約に従わなくてもよく、他の制約を用いてもよい。このアパーチャ２６の辺は区分的に調節可能とするとよいことも注記するのは重要である。このように、任意の照射分布を測定し、続いてアパーチャの調節を行い、所望の均一性レベルを得ることができる。均一なアパーチャは、直線状の縁を有するのが通例であるが、他の外形形状でもよい。
【００４０】
アパーチャ２６の後ろに、少なくともレンズ２８および３４を配置することができる。レンズ２８および３４の機能は、アパーチャ２６（面Ａ）から射出するビームを共役面Ｂに撮像することである。面Ｂに、ウィンドウ・アパーチャ３６を位置付けることができる。このアパーチャ３６は、通例では非均一なこともある走査の終点を除去することによって、走査を整形するように作用することができる。瞳面（Ｄ）は、レンズ２８および３４の間に位置する。回転多角形３２のような高速走査デバイスをこの面内に配置することができる。
【００４１】
図８Ａの場合、例えば、高速走査デバイス２２は、回転ポリゴン・ミラーまたはその他のいずれかの適当な走査デバイスとすることができ、Ｘ１方向に回転して、例えば、Ｘ方向にＣ面内で高速走査を行うことができる。例えば、走査デバイス３２の回転ミラー３０は、スキャナ３２に当たる前に、光を折り曲げ、Ｌ字状光路のような、適当なビーム通路を回転ポリゴン３２まで設けることができる。固定ウィンドウ・アパーチャ３６によって、Ｃ面における高速走査の開始時および終了時双方において、走査ビームのオン／オフ切換を円滑に行うことが可能となる。これを行うには、例えば、回転ポリゴン３２のファセットの数およびファセット寸法を選択する際に、開始時および終了時に、面Ｂにおける均一アパーチャ２６の画像が、静止アパーチャ３６に入り切らなくなる　（ｏｖｅｒ−ｓｃａｎ）ようにする。共役瞳面は、開口形成（ａｐｅｒｔｕｒｉｎｇ）にとって重要である。画像面は、走査にとって重要である。
【００４２】
均一走査を行う際、ビームが走査対象形状に対して均一に移動できるようにするのが通例である。これには、Ｘ−軸のみに沿って走査し、ついでＹ−方向に移動させた後に、更にＸ−軸方向に走査するか、またはその逆を行えばよい。尚、ここで用いる場合、ＸおよびＹ方向は互いに交換可能であることを注記しておく。さらに、他の走査パターン並びに走査パターンを発生するための他の方法およびシステムも使用することができる。加えてまたは代わりに、導波路がその軸を中心に回転し、スキャナが、回転する導波路の画像を、その方位に応じて移動させる方式も実施することができる。
【００４３】
ウィンドウ・アパーチャ３６の後に、レンズ３８、４０、４２、４４、および４６を配置することができる。他の数または種類のレンズも使用可能である。これらのレンズの全体的な役割の１つは、面Ｂの所望の倍率の画像共役を面Ｃに与えることである。面Ｃは、目５０の背後５２に位置付けることができる。これらのレンズの追加の役割または別の役割は、面ＥおよびＦにおいて、瞳共役（ｐｕｐｉｌｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ）、例えば、瞳面Ｄの画像を適切な倍率で与えることである。レンズ４０は、方向Ｙ１に平行移動させることができ、例えば、面Ｅに配置することができる。このレンズの移動Ｙ１によって、Ｃ面においてＹ方向の走査を行うことができる。これは、段階的または低速走査方向と見なすことができ、検流計、音光転向器、回転くさび、および／またはホロゴンなどのような、異なる走査機構を用いて、容易に行うことができる。レンズ３４、３８、４０、４２、４４、および４６を含む光学サブシステムは、瞳面Ｄ、Ｅ、Ｆの共役画像を作成することができる。面Ｆは、例えば、目５０の虹彩４８と一致させることができる。面ＤおよびＥを面Ｆに撮像し、走査機構３２および４０をこれらの面内に配置することによって、走査ビームの転心を虹彩４８に位置付けることができる。これによって、ビームを走査する際に、目の虹彩によるビームの切り落とし（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）を極力少なくすることができ、更に目のレンズによって生ずる光出力（ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｏｗｅｒ）に対する影響を最少に抑えることができる。レンズ４６は、例えば、角膜接触レンズとすることができ、角膜の光出力を効果的に中和することができる。代替の実施形態では、２つの走査方向の速度を異ならせる必要はなく、例えば、２つの指向性デバイスを用いない別の走査パターンも使用可能である。
【００４４】
光学システム２０は、例えば、走査をターゲットの少なくとも１つの選択した区域に制限する変調器を含むことができる。このような変調器は、光ファイバ２４の入力側、または例えば時間的にビームをゲートするのに適切な他の場所であればどこにでも配置することができる。また、変調器は、更に構造化した固定アパーチャ（例えば、櫛状構造のような）を用い、例えば、ウィンドウ・アパーチャに配置し、走査ビームを空間的にゲートすることによっても、実施することができる。このような実現例は、図８Ｂを参照すると見ることができ、例えば、画像面の選択部分に照射を与えるように機能することができる。これは、未処置区域によって取り囲まれる処置済み区域を有するように用いることができ、ＳＲＴのような治療には重要である。また、これは、例えば、液晶光位相アレイ、または再プログラムすれば種々の異なるアパーチャの幾何学的形状を得ることができるその他のアドレス可能なデバイスを用いても、行うことができる。変調器の使用は、走査結果において、ある照射区域が欠落するような場合に、指示することができる。
【００４５】
図８Ａにおいて記載した実施形態では、レンズ２８、３４、３８、４０、４２、４４、４６は、目５０と共に、均一アパーチャ２６からウィンドウ・アパーチャ３６に射出し、目５２の後部の少なくとも一部に達する光ビームの画像を生成することができる。これらの画像面を、図では面Ａ、Ｂ、およびＣと呼ぶ。また、これらのレンズは、面Ｄ、Ｅ、およびＦにおいて共役瞳を与えることもできる。これら瞳面の内の２つＥ、Ｆに、走査デバイスを配置すれば、例えば、高速および低速走査方向のように、多数の走査パラメータを設けることができる。面Ｆは、目５０の虹彩４８とすればよい。高速走査デバイスは、回転ポリゴン・ミラー３２、またはその他のいずれかの適当なデバイスとすればよく、低速走査デバイスは、平行移動レンズ４０、またはその他のいずれかの適当なデバイスとすればよい。均一性およびビーム整形は、ファイバ入力２２、規則的導波路２４、および均一アパーチャ２６の使用によって得ることができる。高速および低速走査デバイスは、逆にすることもでき、あるいは別の構成部品または構成部品の組を用いることもできる。
【００４６】
目が存在せず、均一照射分布の走査が要求される場合、本発明のある実施形態による簡略化光学システムを用いることもできる。図９を参照するとわかるように、光学サブシステムは、レンズ８２および８４をオプションとして含み、図８のレンズ３８、４０、４２、４４、４６および目５０と置換することができる。このレンズ系は、図８に示すものよりも単純である。何故なら、虹彩を中心として走査ビームを回転させる必要がないからである。図９では、高速走査は、回転ポリゴン・ミラー８４またはその他のいずれかの適当な走査構成部品を用いて行うことができ、低速走査は、レンズ８２の横方向変位（即ち、平行移動）Ｙ１によって行うことができる。しかしながら、これらの走査は、検流計、音光転向器、移動レンズおよび／またはくさび、ならびにホロゴン等を用いても行うことができる。均一アパーチャは、面Ａ１内に位置付けるとよい。面Ａ１、Ｂ１、およびＣ１は、適切な倍率を有する画像共役とすることができる。面Ｃ１は、図示のように、静止ビーム８６による均一走査面とすることができる。瞳面または走査面Ｄ１およびＥ１を一致させて撮像する必要はない。また、一般に、走査ビームをテレセントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）にする必要もないが、適切な光学設計によってこれを得ることもできる。
【００４７】
本発明のある実施形態にしたがって、均一照明を実施する方法は、図１０を参照すると見ることができる。図１０に見られるように、ステップ１０２において、例えば、光ファイバ・ケーブルを通じて、光を伝達させる。ステップ１０４において、光を規則的形状の導波路内に結合する。ステップ１０５において、次に、所望のアスペクト／倍率を有する均一照射パターンが得られるように、導波路を構成する（前述の通り）。このような均一照射を設ける場合、出力面１０６の後ろに均一アパーチャを配置して、走査縁を滑らかにすることを含むステップが必要となる。これに続いて、少なくとも１枚のレンズを設けて、共役面１０７にアパーチャ通過画像（ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｆｉｌｔｅｒｅｄ　ｉｍａｇｅ）を撮像する。加えて、ウィンドウ・アパーチャを設けて、走査の終点を除去することもできる（ステップ１０８）。ステップ１０９において、少なくとも１つの走査デバイスを設け、少なくとも１つの方向に少なくとも１本のビームを生成する。ステップ１１０において、ビームの転心が虹彩またはその他のいずれかの選択区域を貫通するようにして、ビームによって走査を実施する。別の実施形態では、別のステップ、および別の一連のステップも使用可能である。
【００４８】
本発明のある実施形態にしたがって均一照明を実施する方法は、図１１を参照すると見ることができる。図１１に見られるように、ステップ２０２において、例えば、光ファイバ・ケーブルを通じて、光を伝達する。ステップ２０４において、光を幾何学的形状の導波路に結合する。次に、ステップ２０５において、均一な照射パターン（オプションとして所望のアスペクト／倍率を有する）が得られるように、導波路を構成する。このような均一照射が得られるようにするには、出力面１０６の後ろに均一アパーチャを配置し、走査縁を滑らかにすることを含むステップが必要となる。これに続いて、少なくとも１枚のレンズを設けて、共役面２０７にアパーチャ通過画像を撮像する。加えて、ウィンドウ・アパーチャを設けて走査の終点を除去する（２０８）。ステップ２０９において、少なくとも１つの走査デバイスを設けて、少なくとも１本のビームを生成し、ターゲットに向けて伝達する。別の実施形態では、別のステップ、および別の一連のステップも使用可能である。
【００４９】
本発明のある実施形態によれば、光動的治療（ＰＤＴ：Ｐｈｏｔｏ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｔｈｅｒａｐｙ）を行うことができる。ＰＣとは異なり、ＰＤＴは、例えば、外因性発色団を伴うことがある。これは、適切な波長の光に露出すると、酸化性状態を変化させる薬物である。この薬物の形態は、ターゲット組織によって選択的に保持することができ、化学療法と同様、健康な部分を保護しながら、罹患組織（ｏｆｆｅｎｄｉｎｇ　ｔｉｓｓｕｅ）を破壊しようとする。多くの場合、ＰＤＴでは線量計測はあまり知られていない。本発明のある実施形態は、明確な均一照射区域を形成することができ、したがって、ＰＤＴの調整に非常に適したものとすることができる。
【００５０】
本発明のある実施形態によれば、診断の用途に実施することができる。均一照明で撮像することによって、非均一照明を用いた撮像よりも良い結果を得ることができる。
【００５１】
尚、パルス状レーザ源を用いれば、本発明の更に別の実施形態も実施可能であることは認められよう。また、種々のターゲット物質、組織等に対しても、本発明の更に別の実施形態を実施することができ、眼球処置、美容整形処置、外科手術的処置、歯科的処置、および代替人的または工業的処置等を含み、これらに限定されない処置と統合することも可能である。
【００５２】
本発明の実施形態に関する前述の説明は、例示および説明の目的のために提示した。これで全てであること、即ち、本発明を正確に開示した形態に限定することを意図するのではない。前述の教示から、多くの修正、変形、代替、変更、および等価が可能であることは当業者には認められよう。したがって、添付した特許請求の範囲は、このような修正や変更が全て本発明の真の精神に該当するものとして包含することを意図したのである点は理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のある実施形態による典型的な三次元ガウス分布を示す。
【図２】図２は、本発明のある実施形態による、図１のようなガウス・ビームの走査を示す。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による、共にネスト状にした一連のガウス走査を示す。
【図４】図４は、本発明のある実施形態による、共に密接に詰め込んだ、図３の一連のガウス走査を示す。
【図５】図５Ａ〜図５Ｅは、本発明のある実施形態による、等距離縁によって特徴付けられる断面幾何学的形状を有する、一連の光導波路を示す。
【図６】図６は、本発明のある実施形態による、正方形のような規則的幾何学形状を用いて走査したときの瞬時均一強度分布を示す。
【図７】図７Ａは、本発明のある実施形態による、縁が滑らかでない光学設計を用いて走査を実施したときに生じ得る縁効果を示す。図７Ｂは、本発明のある実施形態による、縁が滑らかな光学設計を用いて走査を実施したときに生じ得る縁効果を示す。
【図８】図８Ａは、本発明のある実施形態による、均一照明を生成する装置を示す。図８Ｂは、本発明の一実施形態による、標準的ウィンドウ・アパーチャと比較した「ゲート」ウィンドウ・アパーチャの一例を示す。
【図９】図９は、本発明のある実施形態による、均一照明を生成する別の装置を示す。
【図１０】図１０は、本発明のある実施形態による、均一照明方法を示すフロー・チャートである。
【図１１】図１１は、本発明のある実施形態による、均一照明方法を示すフロー・チャートである。
【符号の説明】
２０　　光学システム
２２　　光ファイバ・ケーブル
２４　　導波路
２６　　アパーチャ
２８、３４　　レンズ
３０　　回転ミラー
３２　　走査デバイス
３６　　ウィンドウ・アパーチャ
３８、４０、４２、４４、４６　　レンズ
４８　　虹彩
５０　　目
６０　　光ビーム
８２　　レンズ
８４　　回転ポリゴン・ミラー
８６　　静止ビーム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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