JP2003507081A - 光学トラッキング装置 - Google Patents

光学トラッキング装置

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Abstract

(57)【要約】 対象物の横方向の動きをトラッキングするために、光学的トラッキング方法および装置が開示される。走査プローブビームと、時間で分解された検出とが、開示された技法に実装される。特定の用途は、レーザー手術中の目の動きのトラッキング用途である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【優先権の主張】
本出願は、１９９８年４月２７日に出願された米国仮特許出願第６０／０８３
，２４８号の特権を請求する。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、光学的手段による対象物（物体）のトラッキングに関し、より特定
的には、眼のような移動可能な対象物の自動モニター兼自動トラッキングに関す
る。
【０００３】
【背景】
横断方向に移動可能な対象物をモニターしてトラッキングすることは、多くの
用途で重要である。用途によっては、トラッキング装置に、対象物の変位を監視
させるだけでなく、有意に遅れることなく対象物の動きに追従させることが望ま
しい。レーザによる眼の手術中に眼の動きをトラッキングして、これに追従する
ことは、そのような用途の一例である。
【０００４】 レーザーによる眼の手術、とりわけレーザー屈折角膜手術用に、これまで多く
のアイ−トラッキング装置が開発されてきた。典型的なレーザー屈折角膜手術で
は、角膜上にＵＶレーザービームを走査して、一度に一層づつ角膜外側面のプロ
ファイルを彫る（スカルプチャー）（sculpture）。この手順は、近視、遠視、
および乱視を含め、眼の様々な屈折障害を矯正できる。
【０００５】 手術中のどのような眼の動きも、屈折矯正の結果に悪影響を及ぼす可能性があ
る。手術中に眼を動かさないようにすることは、実際には困難であることが分か
っている。眼の動きを自動的にトラッキングして補償する装置は魅力的なアプロ
ーチである。レーザー屈折角膜手術の性質に関し、トラッキング装置に必要なこ
とは、速くて、正確で、かつ信頼性があることである。
【０００６】 米国特許第５６２０４３６号は、眼の動きをモニターして、眼に照準を当てた
ビームの位置を決めるためのビデオカメラの使用を開示している。米国特許第５
６３２７４２号は、眼に４個のレーザースポットを投射し、一組のピーク・アン
ド・ホールド回路を使用して眼の位置を決定することを開示している。これらの
設計では、眼の位置を決定するためにリング形標準が使用され、その標準を照ら
すために、空間的に静止した赤外線ビームが当てられる。高度な画像システムお
よび電子装置、例えば、ＣＣＤカメラまたは４個のピーク・アンド・ホールド回
路が実装されて、標準の位置を決定する。リング形標準は、実際には眼の角膜輪
部または虹彩であり、眼の位置を決定するためにリング全体が標準として必要に
なる。
【０００７】
【発明の概要】
一般に、対象物へ貼りつけた、光学的に識別可能な基準マークまたはインジケ
ータを使用して、対象物の位置と動きを示すことができる。ここで開示される装
置と方法は、このような基準マーク上を繰り返し高速に走査する光学プローブビ
ームに適用する。そして、基準マークの位置の変化は、予め決められた基準時間
と、光学プローブビームが基準マークをさえぎったときの検知時間との間の遅れ
の変化を測定することにより決められる。基準マークは、対象物上へ人為的に形
成してもよく、あるいは対象物上の生来のマークであってもよい。
【０００８】 アイ−トラッキング用途では、基準マークは眼の角膜輪部であってもよく、こ
の角膜輪部は、透明な角膜と白色強膜との間の生来の境界である。光学的散乱は
、角膜輪部一方側から他方側まで有意に変化する。したがって、角膜輪部の位置
は、プローブビームが角膜輪部を横断して走査するときに、プローブビームの散
乱光の変化のタイミングを測定することにより、検出され得る。本開示の装置と
方法は、基準マークとして角膜輪部の一区画を使用するアイ−トラッキングの実
施例により、以下説明される。
【０００９】 ひとつの実施の形態において、基準マークとして角膜輪部の一区画が使用され
、そして角膜輪部のｘ−ｙ位置が、２セットのリニア位置決め装置により決定さ
れる。この２つのリニア位置決め装置は、二つの直交軸に沿って、測定のために
セットされる。
【００１０】 各リニア位置決め装置は、走査ビーム発生器、検出アセンブリ、および処理用
電子装置から構成される。走査ビーム発生器は、赤外線プローブビームを眼の上
へ投射し、角膜輪部の一区画を横断してプローブビームを反復走査させる。検出
アセンブリは、眼からの散乱赤外線を検出する。検出された散乱赤外線信号は、
時間で分解された信号であり、角膜輪部を繰返し横断するプローブビームに対応
する一連の鋭い段差を持つ。それぞれの鋭い段差のタイミングは、対応する走査
時の角膜位置に依存する。処理用電子装置は、鋭い段差のタイミングを眼の位置
を示す位置信号に変換する。
【００１１】 この位置信号を用いて、システムコンピュータは、眼の動きに追従するよう手
術用レーザービームを操縦するために、制御信号を発生する。それゆえ、手術中
に眼が動く可能性がある場合であっても、正確なレーザー手術が行なえる。
【００１２】 この実施の形態において、眼のｘとｙの位置を決定するために、角膜輪部の約
１／４が使用される。これは、手術中に角膜輪部の一部が遮られる、ＬＡＳＩＫ
と呼ばれる新しいタイプのレーザー屈折角膜手術にとっては特に重要である。こ
の実施の形態は、塞がれない角膜輪部の区画を使用することができるので、その
角膜輪部を、ＬＡＳＩＫ用の信頼性のある基準マークとして使用できる。
【００１３】
【詳細な説明】
図１は、眼１０に対する光学的モニター兼トラッキング装置１００のひとつの
実施の形態の概略図を示す。システム１００は、位置検出モジュール１０１、シ
ステムコンピュータ８０、およびビーム操縦モジュール６０（例えば、ｘ−ｙス
キャナ）、を含むオープンループ構成を実装している。位置検出モジュール１０
１は走査プローブビーム４を投射し、眼１０の位置をモニターする。システムコ
ンピュータ８０は、ビーム操縦モジュール６０を制御して、手術用レーザビーム
６２を眼１０の所望位置まで案内する。オープンループ構成としては、走査プロ
ーブビーム４は眼１０の動きに追従せず、１個だけのビーム操縦モジュール６０
が必要とされる。
【００１４】 説明のために、図１に示す位置検出モジュール１０１は単なるリニア型位置装
置であり、一次元（例えば、ｘ−方向）の眼の動きだけをモニターするためのも
のである。眼の動きを二次元で捉えるには、眼１０の動きを第２の別の方向、例
えば、ｘ−方向に直角なｙ−方向に沿って眼１０の動きをモニター監視するよう
第２のリニア型位置装置のセットが必要である。
【００１５】 位置検出モジュール１０１は、走査ビーム発生器３０、集光レンズ６、光検出
器７、および処理用電子装置５０を備えている。眼１０の角膜輪部１１が基準マ
ーク２０として使用される。走査ビーム発生器３０は、基準マーク２０を横断し
て走査プローブビーム４を投射する。走査プローブビーム４は、ある固定点を始
点として一定速度で、予め設定されたトラッキング範囲にわたって繰り返し走査
される。走査ビーム発生器３０は、走査の基準点を示すために基準信号３１の生
成も行う。
【００１６】 レンズ６は、散乱光５を集光するために、眼１０に対して適切な位置に配設さ
れる。光検出器７は散乱光５を受けて、電気信号すなわち散乱光信号８に変換す
る。眼１０の強膜側１３からの散乱は、透明な角膜側１４よりも略２０倍強い。
したがって、散乱光５の強度は、プローブビーム４が角膜輪部１１を横断して走
査する時に、有意な変化を示す。そして、散乱光５のこの強度変化は、散乱光信
号８に鋭い段差を発生させる。この鋭い段差のタイミングは、眼１０の位置に依
存する。
【００１７】 一実施例において、約１００μＷの赤外レーザービーム（８３０ｎｍ）を走査
プローブビーム４として用い、口径約１８ｍｍの集光レンズ６を、眼１０から約
３０ｃｍ離して配置した。検出器７は、プローブビーム４が強膜側にある場合、
約２０ｎＷの散乱光強度を受光した。
【００１８】 図１ａは散乱光信号８と基準信号３１のタイミング図を示す。散乱光信号８は
一連の鋭い段差を有し、鋭い各段差９は、プローブビーム４による角膜輪部１１
の横断走査に対応する。鋭い段差９は、走査の基準点３１ｓに対して時間遅れＴ
ｄを持つ。この時間遅れＴｄは角膜輪部１１の位置に依存し、眼１０が動くにつ
れて変化する。処理用電子装置５０は、マイクロプロセッサを含んでもよく、基
準信号３１と散乱光信号８を処理して、各走査毎にこの時間遅れＴｄを決定する
。次いで、この時間遅れＴｄは、角膜輪部１１の位置を決定をするために用いら
れる。線Ｖｔｈは、トリガのための電圧しきい値を表す。
【００１９】 トラッキング装置１００を操作するために、初期時間遅れＴｄ０、すなわち眼
の位置を先ず登録して、システムコンピュータ８０に格納する。その後の走査に
おける時間遅れＴｄは、初期時間遅れＴｄ０と比較されて、眼１０の変位が計算
される。システムコンピュータ８０は、算出されたこの変位を用いて、手術用レ
ーザビーム６２を眼１０の動きに追従させて操縦するために、ビーム操縦モジュ
ール６０を駆動するための制御信号８１を発生できる。
【００２０】 オープンループ装置としては、走査プローブビーム４は眼１０の動きとともに
移動することはない。ビーム操縦モジュール６０は、眼の動きを補償すると同時
に、眼１０上へ手術用レーザビーム６２を走査するために用いられる。この場合
、制御信号８１は、走査信号とオフセット信号の要素から構成されてもよい。走
査信号は、手術用レーザビーム６２を予め定めたパターンで走査する一方、オフ
セット信号は、眼の動きを補償するために走査を相殺する。このオープンループ
装置は比較的単純であり、眼１０の小さな動きのトラッキングにも良好である。
【００２１】 図２はクローズループトラッキング装置２００を示す概略図である。クローズ
ループ構成において、走査ビーム４と手術用ビーム６２は両方とも、共通の操縦
モジュール６０により眼１０に対して操縦される。その結果、走査プローブビー
ム４と手術用レーザビーム６２は両方とも眼１０の動きに追従する。
【００２２】 実施例において、走査プローブビーム４はビーム操縦モジュール６０内へ向け
られて、基準マーク２０（すなわち角膜輪部１１）上へ反射される。２色性ミラ
ー７０が走査プローブビーム４の経路に置かれ、手術用レーザビーム６２をビー
ム操縦モジュール６０に結合する。２色性ミラー７０は、手術用レーザビーム６
２の波長の光を反射するが、走査プローブビーム４の波長の光を透過させる。手
術用レーザビーム６２は、ビーム操縦モジュール６０から反射されて、眼１０上
へ投射される。
【００２３】 基準マーク２０からの散乱光は、レンズ６によって再び集光され、光検出器７
により検出されて、光検出器７が、出力である散乱光信号８を生成する。オープ
ンループ装置１００と同様に、散乱光信号８は、基準マーク２０の境界を横断す
るプローブビーム４の各走査に対応する鋭い段差９を有する。この鋭い段差９は
、対応する走査の基準点３１ｓに対して時間遅れＴｄを持つ。処理用電子装置５
０は、この時間遅れＴｄを各走査毎に決定する。
【００２４】 トラッキング装置２００を操作するためには、初期時間遅れＴｄ０、すなわち
眼の位置を先ず登録し、システムコンピュータ８０に格納する。次いで、その後
の走査における時間遅れＴｄが、初期時間遅れＴｄ０と比較される。Ｔｄの、Ｔ
ｄ０からの差分をエラー信号として用いて、ビーム操縦モジュール６０を駆動す
ることにより、エラー信号をゼロに収束させる。このプロセス中、ビーム操縦モ
ジュール６０は、眼１０の動きに追従するよう走査プローブビーム４を偏向する
。このように、手術用レーザービーム６２は、走査プローブビーム４と同じ偏向
を観測することによって、あたかも眼が静止したままであるかのように、眼１０
の予め定められたどのような位置にも投射することができる。
【００２５】 クローズループ装置としては、走査プローブビーム４の軌跡と基準マーク２０
との相対位置は、動作中は一定に保たれる。ビーム操縦モジュール６０は、この
ようにして眼の動きを補償するだけのために用いられる。第２のビーム操縦モジ
ュール９０は、手術目的で、手術用レーザービーム６２を眼１０上に走査させる
ために必要である。この場合、ビーム操縦モジュール６０への制御信号８１は、
単に眼の動きを補償するための駆動信号である。ビーム操縦モジュール９０への
制御信号８２は、単に手術用レーザービーム６２を走査するためのプログラマブ
ル信号である。クローズループ装置２００は、相対的により複雑であるが、眼１
０の比較的大きな変位をトラッキング可能である。
【００２６】 図３ａは、走査プローブビーム４ａを生成する走査ビーム発生器３０ａのひと
つの実施の形態である。この発生器３０ａは赤外線光源３２ａを含み、これは回
転ブレード３５ａ上へ投射される赤外線ビーム３３ａを生成する。回転ブレード
３５ａは、円の上に均等に並んだ一組のピンホール３６ａを有する。モーター３
４ａは回転ブレード３５ａを一定の回転速度で駆動する。ピンホール３６ａは、
こうして一定速度で赤外線ビーム３３ａを横断して走査される。
【００２７】 レンズ３７ａは、ピンホール３６ａを透過した赤外線ビーム３８ａに、基準リ
ング２０（すなわち基準マーク）上へ焦点を結ばせる。ピンホール３６ａは赤外
線ビーム３３ａを横断して走査されるので、ピンホール３６ａの像は基準リング
２０を横断して走査される。このように、透過赤外線ビーム３８ａは、図１の走
査プローブビーム４として役に立つことができる。
【００２８】 ビームスプリッタ３９ａは、ビーム３８ａの少量である一部を、基準用光検出
器４０ａに向ける。この基準用光検出器４０ａは小さな感光領域を有し、そのた
め検出された信号は、スプリットビームが基準用検出器を繰り返し横断して走査
するので、スパイクの連続となる。光検出器４０ａからの出力信号は、走査の基
準点を定義し、図１の基準信号３１として役に立つ。
【００２９】 この実施の形態において、赤外線の光源３２ａは単なる発光ダイオードであれ
ばよい。走査プローブビーム４の繰り返し周期は、キロヘルツレンジまでとする
とよい。例えば、モーター３４ａの回転数は毎秒１００回転とするとよく、回転
ブレード３５ａのピンホール３６ａの個数は１０個とするとよい。
【００３０】 図３ｂは、走査プローブビーム４を生成する走査ビーム発生器３０ｂの別の実
施の形態を示す。発生器３０ｂは赤外線の光源３２ｂを含み、それはディスク３
５ｂ上へ向けられる赤外線ビーム３３ｂを生成する。ディスク３５ｂは、円の上
に均等に並んだ一組の同一レンズを保持している。モーター３４ｂがディスク３
５ｂを回転し、レンズ３６ｂは一定速度で赤外線ビーム３３ｂを横断して走査さ
れる。
【００３１】 レンズ３６ｂを透過した赤外線ビーム３８ｂは、基準リング２０上に焦点を結
ぶ。レンズ３６ｂが赤外線ビーム３３ｂを横断して走査されるので、焦点を結ん
だビーム３８ｂは基準リング２０を横断して走査される。このように、焦点を結
んだ赤外線ビーム３８ｂは、図１の走査プローブビーム４として役立てることが
できる。
【００３２】 ビームスプリッタ３９ｂは再び、ビーム３８ｂの少量である一部を、基準用光
検出器４０ｂ上に向ける。光検出器４０ｂからの出力信号は、走査の基準点を定
義し、図１の基準信号３１として役に立つ。この実施の形態において、赤外線の
光源３２ｂは予め焦点を結んだビームあるいは点光源であることが好ましい。
【００３３】 図３ｃは走査プローブビーム４を生成する走査ビーム発生器３０ｃの第３の実
施の形態を示す概略図である。発生器３０ｃは赤外線光源３２ｃを含み、それは
レンズ３７ｃに向けられる赤外線ビーム３３ｃを生成する。透過赤外線ビーム３
８ｃは、ミラー３６ｃによって反射され、基準リング２０上に焦点を結ぶ。ミラ
ー３６ｃはスキャナヘッド３４ｃによって駆動され、赤外線ビーム３８ｃを、基
準リング２０を横断して走査させる。このように、透過赤外線ビーム３８ｃは、
図１の走査赤外線ビーム４として役立てることができる。
【００３４】 同様にして、ビームスプリッタ３９ｃはビーム３８ｃの少量である一部を、基
準用光検出器４０ｃ上に向ける。光検出器４０ｃからの出力信号は、走査の基準
点を定義し、図１の基準信号３１として役立つ。スキャナ３４ｃはビーム３８ｃ
を前後に走査する。スキャナ３４ｃからの同期化信号は、走査の基準点として使
用される。この実施の形態において、赤外線光源３２ｃは、コリメートされたビ
ームあるいは点光源のどちらであってもよい。
【００３５】 図４は、処理用電子装置５０のひとつの実施の形態を示すブロック図である。
処理用電子装置５０は、第１のトリガ回路５２、第２のトリガ回路５４、および
マイクロプロセッサ５８を含む。走査ビーム発生器３０からの基準信号３１は第
１のトリガ回路５２に送られて、基準信号３１のタイミングを搬送するＴＴＬ出
力信号５３を形成する。光検出器７からの散乱光信号８は第２のトリガ回路５４
へ送られて、散乱光信号８のタイミングを搬送するＴＴＬ出力信号５５を生成す
る。
【００３６】 マイクロプロセッサ５８は、信号５３と信号５５を読み込み、２つの信号間の
時間遅れＴｄを計算する。この時間遅れＴｄは、走査プローブビーム４に対する
基準マーク２０の相対位置を示す。この時間遅れＴｄは、トラッキングをまさに
開始しようとする時に、システムコンピュータ８０に登録し格納されている初期
時間遅れＴｄ０と比較される。
【００３７】 オープンループ装置１００に関して、初期値Ｔｄ０からの遅延Ｔｄの変化は、
眼１０の最初の位置からの変位を確定するために用いられる。この確定された変
位は、眼の動きに追従させるために、手術用レーザービーム６２を偏向させるよ
う制御信号８１と組み合わされるオフセット信号に変換される。
【００３８】 クローズループ装置２００に関して、初期値Ｔｄ０からの遅延Ｔｄのいずれの
偏差もエラー信号として、ビーム操縦モジュール６０を駆動することによりエラ
ー信号をゼロに収束させるために使用される。ビーム操縦モジュール６０は、こ
のようにして走査プローブビーム４および手術用レーザービーム６２の両方を、
眼１０の動きに追従するように偏向させる。
【００３９】 先に記載の処理用電子装置５０の動作は、プローブビーム４の毎回の走査毎に
反復して行われる。第１のトリガ回路５２と第２のトリガ回路５４は、信号５３
と信号５５がマイクロプロセッサ５８によって読み込まれた後は、自動的にリセ
ットされなければならない。
【００４０】 図４に示す処理用電子装置５０は、１軸トラッキング用である。眼１０の二次
元の動きをトラッキングするためには、もう１対のトリガ回路を使用する必要が
ある。
【００４１】 図５ａは、二次元の位置検出用の基準リング２０（角膜輪部１１）上に投射さ
れた２本の走査プローブビーム４ｘと４ｙを概略的に示す。２本の走査プローブ
ビーム４ｘと４ｙは、２つのほぼ直交する方向に沿うようにセットされ、角膜輪
部１１の約４分の１を占有する。
【００４２】 図５ｂは、ＬＡＳＩＫのために、どのようにしてトラッキング装置がフル性能
を維持するかを示す。ＬＡＳＩＫ手術においては、ディスク状フラップが角膜に
重ねられるが、その全周の約４分の１はカットされないで、フラップを角膜に付
けたままにしておく。そのフラップは、角膜ベッド上でのレーザー切開ができる
ように手術中は折り返されている。折り返されたフラップ１５は角膜輪部１１の
約３分の１を覆っており、角膜輪部全体を基準として依存するアイ−トラッキン
グ装置を使用不能にするかもしれない。フラップ折返し後の角膜ベッドは滑らか
さが減少し、角膜ベッドからの散乱光は、瞳孔を基準とするトラッキング装置の
障害となるかもしれない。
【００４３】 図５ｂに示すように、２本の走査ビーム４ｘと４ｙは、角膜フラップ１５で覆
われない角膜輪部だけを使用する。したがって、角膜輪部１１は、本発明のトラ
ッキング装置に対しては良好な基準のままである。
【００４４】 これまでの全ての記載では、トラッキング装置は、手術用レーザービーム６２
を眼の動きに追従させて操縦するためのものである。眼の動きに追従させるため
に、別のどのような光線や単に光路を用いても同じトラッキングメカニズムで誘
導できることは明白である。したがって、上記手法は、眼の動きの補償が望まし
い他の手術あるいは診断用途にも用いることができる。
【００４５】 以上の実施例は、眼のトラッキングに関する特定の分野について述べられてい
るが、本手法は一般に、光学的基準点を有するその他の対象物（物体）の横方向
の動きをトラッキングするために使用できる。また、付帯する請求項の範囲から
逸脱することなく、種々の修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 オープンループの光学的モニター兼トラッキングシステムのひとつの
実施の形態を示す概略図である。
【図１ａ】 眼からの散乱光信号と、走査ビーム発生器により発生した基準信号
とを示すタイミング図である。
【図２】 クローズループの光学的モニター兼トラッキングシステムのひとつの
実施の形態を示す概略図である。
【図３ａ】 走査ビーム発生器のひとつの実施の形態を示す概略図である。
【図３ｂ】 走査ビーム発生器の別の実施の形態を示す概略図である。
【図３ｃ】 走査ビーム発生器の第３の実施の形態を示す概略図である。
【図４】 図１および図２の光学的モニター兼トラッキング装置の処理用電子装
置を示すブロック図である。
【図５ａ】 角膜輪部上に投射された、２本の走査プローブビームによる、眼の
２つの異なった方向の同時トラッキングを示す概略図である。
【図５ｂ】 ＬＡＳＩＫ手術において、眼の２つの異なった方向への動きをトラ
ッキングするために、部分的に混濁した角膜輪部上に投射された２本の走査プロ
ーブビームを示す概略図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月１６日（２００１．１１．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｂ 3/10 Ｂ Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA07 AA20 BB07 BB27 CC16 DD06 FF23 FF28 FF31 FF41 GG04 GG07 HH04 HH13 JJ01 JJ09 LL12 LL13 LL30 LL37 LL62 MM16 PP13 QQ31 4C026 AA01 AA02 AA06 FF11 FF33 FF34 FF58 FF59 HH02 HH03 HH06 HH24 【要約の続き】

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象物の横方向の動きをトラッキングするために採用される光学装置であって
    ： 予め定めた空間パターンで基準マークを含む対象物の一部を横断するようにプ
    ローブビームを発生及び走査する走査ビーム発生器；ここで、前記対象物からの
    散乱光は、前記プローブビームが前記基準マークの境界を横断して走査するとき
    に鋭い変化を持ち； 前記対象物からの前記散乱光を集光する光学アセンブリ； 前記散乱光を受光して、前記基準マークにより生じた前記変化を示す散乱光信
    号を生成する光検出器；および 前記走査ビーム発生器と前記光検出器とに接続され、前記対象物の動きをトラ
    ッキングするために、前記散乱光信号を処理して基準位置に対する前記基準マー
    クの位置変化を決める処理電子装置； を備える光学装置。
  2. 【請求項２】 前記請求項１の装置において、 前記走査ビーム発生器は： 光ビームを生成する光源； 円内に均等に配置された複数のピンホールを有し、回転軸回りに回転するとき
    各ピンホールが前記光ビームをさえぎるように前記光ビームに対して位置するホ
    イール；および 前記ピンホールが回転されて前記光ビームの光路内に入るとき、前記各ピンホ
    ールの走査像を前記対象物上へ投射するように前記ホイールに対して位置決めさ
    れたレンズ； を備える。
  3. 【請求項３】 前記請求項１の装置において、 前記走査ビーム発生器は： プローブビームを生成する光源； 円内に均等に配置された複数の口径（アパーチャ）を有し、回転軸回りに回転
    するとき各口径が前記プローブビームをさえぎるように前記プローブビームに対
    して位置するホイールであって、前記各口径は、前記プローブビームを前記対象
    物へ投射するためのレンズを含み、ここで前記プローブビームは、前記レンズが
    前記ホイールとともに回転する際に、前記対象物を横断して繰返し走査する。
  4. 【請求項４】 前記請求項１の装置において、 前記走査ビーム発生器は： 光ビームを生成する光源；および 前記プローブビームを、前記対象物を横断して繰返し走査させるために移動す
    るミラー； を備える。
  5. 【請求項５】 前記請求項１の装置において、 前記対象物は眼であり、前記基準マークは角膜輪部の一部である。
  6. 【請求項６】 前記請求項１の装置において、さらに、 レーザービームを前記対象物上へ向けるためのビーム操縦モジュール；および 前記処理用電子装置に接続されて、前記ビーム操縦モジュールを駆動するため
    に制御信号を発生するものであって、コンピュータを含み、前記制御信号は、前
    記対象物の位置変化を補償するためのオフセット信号から構成されている制御ユ
    ニットを備え； 前記ビーム操縦モジュールは、前記対象物の動きとは係わりなく、前記レーザ
    ービームを前記対象物上の所望位置へ向ける。
  7. 【請求項７】 前記請求項１の装置において、 前記プローブビームの経路内に配設されて、前記プローブビームを前記対象物
    上へ向けるビーム操縦モジュール；および 前記処理用電子装置に接続されて、前記ビーム操縦モジュールを駆動するため
    の制御信号を発生するものであって、コンピュータを含み、前記制御信号が、前
    記基準位置に対する前記基準マークの位置変化も最小化するためのものであるコ
    ントロールユニットを備え、 ここで、クローズループ制御が、前記対象物上の前記基準マークに対し前記プ
    ローブビームの軌跡を実質的に静止したままに保つ。
  8. 【請求項８】 対象物の横方向の動きを光学的にトラッキングするための方法であって： 前記対象物上にて基準マークを選択するステップ； 予め定めた空間パターンで前記基準マークを横断してプローブビームを走査す
    るステップ； 前記予め定めた空間パターン内の基準位置を表すために前記プローブビームか
    ら基準信号を生成するステップ； 散乱光信号を生成するために前記対象物からの前記プローブビームの散乱光を
    検出するステップ；前記散乱光信号は前記基準マークの位置に依存したタイミン
    グの一連の鋭い段差を有し、；そして 前記散乱光信号と前記基準信号とを比較して、前記対象物をトラッキングする
    ように、前記基準位置に対する前記基準マークの相対位置を決めるステップ； を含む方法。
  9. 【請求項９】 前記請求項８の方法において、さらに、 ビーム操縦モジュールを使用して、前記レーザービームを前記対象物へ向ける
    ステップ；および 前記レーザービームの方向が前記対象物の動きを補償するように、前記基準位
    置に対する前記基準マークの前記相対位置によって、前記ビーム操縦モジュール
    を制御するステップを含む。
  10. 【請求項１０】 前記請求項８の方法において、さらに、 ビーム操縦モジュールを使用して、前記プローブビームを前記対象物へ向ける
    ステップ；および 前記ビーム操縦モジュールをクローズループ方式で制御して、前記基準位置に
    対する前記基準マークの前記相対位置を、実質的に静止したままに維持するステ
    ップを含む。
  11. 【請求項１１】 眼の動きをトラッキングするための装置であって： 走査プローブビームを、対象の眼にある基準マークを横断して繰返し投射する
    とともに、前記走査プローブビームに同期し基準信号を生成する走査ビーム発生
    器； 前記対象の眼からの前記走査プローブビームの散乱光を集光する光学アセンブ
    リ； 前記散乱光を受光して、前記基準マークの位置に依存したタイミングの一連の
    鋭い段差を有する散乱光信号を生成する光検出器； 前記基準信号と前記散乱光信号とを読み込んで、前記基準マークの位置変化を
    決定する処理用電子装置を備え、 前記処理用電子装置に接続された制御ユニットが、光路を操縦して前記対象の
    眼の動きに追従させるための制御信号を発生する装置。
  12. 【請求項１２】 前記請求項１１の装置において、 前記基準対象物が、前記眼の角膜輪部である。
  13. 【請求項１３】 前記請求項１１の装置において、 前記走査ビーム発生器は、一組の回転ピンホールから構成される。
  14. 【請求項１４】 前記請求項１１の装置において、 前記走査ビーム発生器は、一組の回転レンズから構成される。
  15. 【請求項１５】 前記請求項１１の装置において、 前記走査ビーム発生器は、一つのスキャナから構成される。
  16. 【請求項１６】 前記請求項１１の装置において、 前記光学アセンブリは、一つのレンズまたは一組のレンズから構成される。
  17. 【請求項１７】 前記請求項１１の装置において、 前記処理用電子装置は、一組のトリガ回路から構成される。
  18. 【請求項１８】 前記請求項１１の装置において、 前記光路は、手術用レーザービームを表す。
  19. 【請求項１９】 前記請求項１１の装置において、 前記光路は、診断光ビームまたは観察路を表す。
  20. 【請求項２０】 前記請求項１１の装置において、 ２次元での眼の動きをトラッキングするために、第２の組の前記走査ビーム発
    生器と前記光検出器とを使用して、第１軸と直交する第２軸での眼の動きを決定
    する。
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