JP2014014486A

JP2014014486A - レーザ治療装置、レーザ治療装置の動作方法および治療方法

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Publication number: JP2014014486A
Application number: JP2012153554A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Akahane; 良啓赤羽; Takao Nakamura; 孝夫中村; Takashi Matsuura; 尚松浦; Takatoshi Ikegami; 隆俊池上; Kunio Awazu; 邦男粟津; Hisanao Hazama; 久直間
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】レーザ光を患部に照射して治療を行なうレーザ治療装置において、レーザ光の適切な照射量を決定するための技術を提供する。
【解決手段】レーザ治療装置１００は、治療レーザ光源１０と、モニタレーザ光源１１と、受光部１２と、制御部２と、光学系３と、入力部４と、出力部６とを有する。治療レーザ光源１０は、治療レーザ光を生成する。治療レーザ光は、光学系３を介して患者眼１の患部に照射される。モニタレーザ光源１１は、患者眼１の内部を照明するためのモニタレーザ光を発する。受光部１２は、患者眼１の眼底で反射したモニタレーザ光を光学系３を介して受光して、その反射光の強度を検出する。制御部２は、受光部により検出された反射光の強度を基準強度と比較する。検出された強度が基準強度に達した場合、制御部２は、治療が終了したと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ治療装置、レーザ治療装置の動作方法および治療方法に関する。

治療対象に応じて異なる波長の治療レーザ光を選択的に患者眼眼底に導光して、該患部を光凝固するレーザ治療装置が知られている。このようなレーザ治療装置では、患者眼の症例あるいは患者眼の状態に応じてレーザ波長が選択される。通常の治療では、緑〜黄色のレーザ光の照射が繰り返されて、凝固斑に基づいて治療効果が判断される。眼内の中間透光体に混濁がある場合には、治療レーザ光の透過率が低くなる。したがって、緑〜黄色のレーザ光のパワーを上げても所望する治療効果が現われなかった場合には、赤色レーザが選択される。この方法によれば、赤色のレーザ光が選択される前に、緑〜黄色のレーザ出力が過度に上げられてしまう可能性がある。

たとえば特開２００２−１３６５３９号公報（特許文献１）は、レーザ光の波長を適切に選択することを目的としたレーザ治療装置を開示する。このレーザ治療装置は、患者眼に導光するレーザ光の波長を選択する波長選択手段と、選択された波長のレーザ出力を可変設定するレーザ出力設定手段と、眼底から反射されるレーザ光を受光する受光素子を持ち該受光素子の出力に基づいてレーザ光の反射強度を検出する反射強度検出手段と、該検出されたレーザ光の反射強度と予め与えられた基準強度とを比較する比較手段と、該比較結果を術者に報知する報知手段とを備える。

特開２００２−１３６５３９号公報

レーザ光によって患部を凝固させる治療において、患部の周囲への影響を小さくするためには、凝固部はできるだけ浅く、かつできるだけ小さいことが好ましい。一方で、患部の状態は患者ごとに異なり得る。したがって、従来の方法によれば、レーザ光の適正な照射量を決定することが難しい。このため従来では、たとえば操作者が凝固斑を目視して、レーザ光の照射量を決定していた。しかしながら、従来の治療装置の場合には、操作者が適正な照射量を判断するためには、多くの治療例が必要とされる。

本発明の目的は、レーザ光を患部に照射して治療を行なうレーザ治療装置において、レーザ光の適切な照射量を決定するための技術を提供することである。

本発明のある局面において、レーザ治療装置は、患部の治療のための第１のレーザ光を発する第１のレーザ光源と、患部の照明のための第２のレーザ光を発する第２のレーザ光源と、第２のレーザ光の照射による患部の反射光を受光する受光部と、受光部で受光された反射光の強度と、所定の基準値との比較に基づいて、第１のレーザ光源を制御する制御部とを備える。

好ましくは、第２のレーザ光源は、緑色の波長領域内の発振波長を有する半導体レーザを含む。

好ましくは、半導体レーザは、半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、窒化ガリウム基板の主面に形成された発光素子とを有する。

好ましくは、半極性面は、極性面に対して６３度以上８０度以下の範囲内にある角度で傾斜した面である。

好ましくは、制御部は、反射光の強度が基準値に達すると、患部の治療が終了したと判断して、第１のレーザ光源からの第１のレーザ光の出力を停止させる。

好ましくは、患部は、眼底である。
本発明の他の局面において、第１のレーザ光源と、第２のレーザ光源と、受光部と、制御部とを備えるレーザ治療装置の動作方法が提供される。レーザ治療装置の動作方法は、第１のレーザ光源から、患部の治療のための第１のレーザ光を発するステップと、第２のレーザ光源から、患部の照明のための第２のレーザ光を発するステップと、受光部により、第２のレーザ光の照射による患部の反射光を受光するステップと、制御部により、受光部で受光された反射光の強度と、所定の基準値との比較に基づいて、第１のレーザ光を発するか否かを判断するステップとを備える。

本発明のさらに他の局面において、治療方法が提供される。治療方法は、第１のレーザ光源から、患部に照射するための第１のレーザ光を発するステップと、第２のレーザ光源から、患部を照明するための第２のレーザ光を発するステップと、受光部により、第２のレーザ光の照射による患部の反射光を受光するステップと、受光部で受光された反射光の強度が、所定の基準値に達した場合に、第１のレーザ光の患部への照射を停止するステップとを備える。

本発明によれば、レーザ光を患部に照射して治療を行なうレーザ治療装置において、レーザ光の適切な照射量を決定することができる。

本発明の一実施の形態に従うレーザ治療装置の構成を概略的に示した図である。本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００を用いた網膜裂孔の治療を説明するための図である。図２に示された患者眼１の患部１ｂを示した図である。本実施の形態に係る半導体レーザの構造を概略的に示す図である。本実施の形態に係るレーザ治療装置に適用可能な半導体レーザの構造の一例を示した図である。屈折率導波型半導体レーザの模式的な構造図である。本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００の動作方法の一例を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００の動作方法の他の例を説明するためのフローチャートである。患部に治療レーザ光とモニタレーザ光とを同時に照射する場合の例を説明した、患部の模式断面図である。患部の光凝固に伴う正反射光の強度の変化を測定するための測定系の概略を示した図である。図１０に示した測定系での実験に用いた光凝固サンプルを示した図である。図１０に示した測定系を用いて、反射率の変化を測定した結果を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の一実施の形態に従うレーザ治療装置の構成を概略的に示した図である。図１を参照して、本発明の一実施の形態に従うレーザ治療装置１００は、患者眼１の治療のための装置である。レーザ治療装置１００は、治療レーザ光源１０と、モニタレーザ光源１１と、受光部１２と、制御部２と、光学系３と、入力部４と、出力部６とを有する。

治療レーザ光源１０は、治療レーザ光を生成する。治療レーザ光は、光学系３を介して患者眼１の患部に照射される。治療レーザ光源１０の種類は特に限定されるものではない。

モニタレーザ光源１１は、患者眼１の内部を照明するためのモニタレーザ光を発する。モニタレーザ光は光学系３を介して患者眼１の内部に導入される。モニタレーザ光には、緑色レーザ光を用いるのが好ましい。なお、緑色とは、たとえば４８８ｎｍ〜５７７ｎｍの波長範囲であると定義される。より好ましくは、本実施の形態では、緑色レーザ光の波長は、４８８ｎｍ〜５７７ｎｍの波長範囲の中にある。モニタレーザ光源１１の強度は治療レーザ光の強度に比べて十分に小さい。

１つの実施の形態では、治療レーザ光の光軸とモニタレーザ光の光軸とが同一である。これにより、モニタレーザ光を、治療レーザ光の照射位置を決定するためのエーミング光として利用することもできる。ただし、レーザ治療装置１００は、モニタレーザ光源とは別にエーミング光源を備えてもよい。

受光部１２は、患者眼１の眼底で反射したモニタレーザ光を光学系３を介して受光して、その反射光の強度を検出する。受光部１２は、たとえばＣＣＤ(charge coupled device）イメージセンサあるいはＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子である。

制御部２は、レーザ治療装置１００の全体の動作を制御する。制御部２は、受光部により検出された反射光の強度を基準強度と比較する。検出された強度が基準強度に達していない場合、制御部２は、治療がまだ終わっていないと判断する。検出された強度が基準強度に達した場合、制御部２は、治療が終了したと判断する。「検出された強度が基準強度に達する」とは、検出された強度が増加して基準強度に達する場合、検出された強度が減少して基準強度に達する場合のいずれであってもよい。

１つの実施形態では、患者眼１の眼底での散乱反射光を受光部１２が受光するようにレーザ治療装置１００が構成される。この構成では、患部の光凝固が進むにつれて反射率が上昇する。つまり、散乱反射光の強度が増加する。散乱反射光の強度が増加して、ある基準強度に達した場合に、治療が終了したと判断される。一方、患者眼１の眼底での正反射光を観察するようにレーザ治療装置１００を構成することもできる。この構成によれば、患部の光凝固が進むにつれて反射率が上昇する場合と、反射率が低下する場合との両方が考えられる。反射率が上昇する場合には、上記のように、反射光の強度が増加してある基準強度に達したときに治療が終了したと判断される。一方、反射率が低下する場合には、反射光の強度が低下してある基準強度に達したときに治療が終了したと判断される。

入力部４は、操作者による各種の入力を受け付ける。たとえば入力部４は、操作者による各種の操作（治療レーザ光の照射、モニタレーザ光の照射など）を受け付ける。出力部６は、たとえば、入力部４に入力された情報あるいは指示、治療中あるいは治療を示す情報などを出力する。出力部６は、たとえば表示装置を含む。出力部６は、表示装置に加えて、あるいは表示装置に代えて、プリンタを含んでいてもよい。

図１に示された構成では、入力部４と出力部６とが独立に示されている。しかし、これらが一体化されていてもよい。たとえばタッチパネルディスプレイのような、入力部と表示部との機能を兼ね備えた装置をレーザ治療装置１００に適用することができる。制御部２と入力部４と出力部６とが一体化されていてもよい。

本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００は、レーザ光凝固治療に用いられる。レーザ光凝固治療は、たとえば糖尿病網膜症、網膜静脈閉塞症および網膜裂孔の治療に適用される。以下では、代表的に網膜裂孔の治療について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００を用いた網膜裂孔の治療を説明するための図である。図２を参照して、網膜裂孔とは、網膜１ａに穴あるいは裂け目ができる症状である。図２に示された患部１ｂは、網膜裂孔が生じている網膜１ａの部分である。網膜裂孔を放置した場合、硝子体１ｃの液状成分が網膜１ａの孔に入り込むことで網膜１ａが次第にはがれる可能性がある。網膜剥離を防ぐ観点からは、網膜裂孔の段階で眼の治療を行なうことが重要である。

図２に示されるように、レーザ光凝固治療では、治療レーザ光１０ａが患部１ｂに照射される。図３は、図２に示された患者眼１の患部１ｂを示した図である。図２および図３を参照して、裂孔部１ｄの周りに治療レーザ光が照射される。これにより裂孔部１ｄの周囲が焼き固められる。凝固斑２１は、治療レーザ光の照射痕に対応する。

この実施の形態では、治療レーザ光を患部１ｂに照射した後にモニタレーザ光を患部１ｂに照射する。モニタレーザ光は患部１ｂにおいて反射する。受光部１２はその反射光を受ける。裂孔部１ｄの周囲が焼き固められるにつれて反射光の強度が変化（増加あるいは減少）する。この実施の形態では、反射光の強度に基づいて、治療レーザ光の照射量が適切か否かが判断される。

上述のように、モニタレーザ光は緑色レーザ光である。生体組織には血管が張り巡らされているため、患部および正常部分のいずれであっても、血液中の赤血球により、生体組織は赤色をしている。そのため、赤色に照明された部分は見えにくいものの、緑色に照明された部分は、好適に際立たせることができる。このことから、モニタレーザ光として緑色レーザ光を使えば、その緑色レーザ光をエーミング光としても利用することができる。一方、光散乱は光の波長が短いほど大きい。したがって反射光を捉える観点からは、モニタレーザ光の波長が短いほうが好ましい。しかしながら青色の光は網膜１ａの表層で吸収されやすい。逆に、赤色のモニタレーザ光が使用される場合、レーザ光の波長が長いためにモニタレーザ光は網膜１ａの深い部分まで到達する。この場合にも、光の波長が短いほど光散乱が大きいため、網膜１ａの表層の散乱光の強度が減少する。これらの観点からも、モニタレーザ光として緑色のレーザ光を用いることが有効である。

この実施の形態では、モニタレーザ光源１１は、緑色半導体レーザである。図４は、本実施の形態に係る半導体レーザの構造を概略的に示す図である。なお、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。

図４を参照して、モニタレーザ光源（半導体レーザ）１１は、基板５１と、ＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体エピタキシャル領域５５と、活性層５７とを備える。

基板５１は、第１のＧａＮ系半導体からなり、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等であることができる。ＧａＮは、二元化合物であるＧａＮ系半導体であるので、良好な結晶品質と安定した基板主面とを提供できる。また、第１のＧａＮ系半導体は、例えばＡｌＮ等からなることができる。

基板５１のｃ面は、図４に示された平面Ｓｃに沿って延びている。平面Ｓｃ上には、座標系ＣＲ（ｃ軸、ａ軸、ｍ軸）が示されている。基板５１の主面５１ａは、半極性面であり、極性面すなわちＧａＮ結晶のｃ面に対して所定の角度だけ傾いた面である。この実施の形態では、基板５１の主面５１ａは、第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面から該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に６３度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜している。傾斜角αは、基板５１の主面５１ａの法線ベクトルＶＮと基準軸Ｃｘとの成す角度によって規定される。この角度は、本実施形態では、ベクトルＶＣ＋とベクトルＶＮとの成す角に等しい。

ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５は、主面５１ａ上に設けられている。活性層５７は、少なくとも一つの半導体エピタキシャル層５９を含む。半導体エピタキシャル層５９は、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５上に設けられている。半導体エピタキシャル層５９は第２のＧａＮ系半導体からなる。第２のＧａＮ系半導体は構成元素としてインジウム（Ｉｎ）を含む。半導体エピタキシャル層５９の膜厚方向は、基準軸Ｃｘに対して傾斜している。この基準軸Ｃｘは、第１のＧａＮ系半導体の［０００１］軸の方向、或いは［０００−１］軸の方向に向いていることができる。本実施形態では、基準軸Ｃｘは、ベクトルＶＣ＋で示される方向に向いている。この結果、ベクトルＶＣ−は、［０００−１］軸の方向に向いている。

基板５１では、その主面５１ａは、図４に示されるような幅の狭い複数のテラスを含む表面モフォロジＭ１からなる。また、基板５１上にはＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５が設けられている。ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５の結晶軸は、基板５１の結晶軸を引き継いでいる。これ故に、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５の主面５５ａも、基準軸Ｃｘに直交する面からｍ軸の方向に６３度以上８０度未満の範囲の角度で傾斜している。したがって、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５の主面５５ａも、幅の狭い複数のテラスを含む表面モフォロジＭ２を有する。これらのテラスの配列はマイクロステップを構成する。上記の角度範囲のテラスの幅が狭いので、複数のテラスにわたってＩｎ組成の不均一は生じにくい。故に、Ｉｎ偏析による発光特性の低下が抑制される。

１つの実施形態では、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５は、Ａｘ軸の方向（Ｚ方向）に配列されたｎ型クラッド層４１及び光ガイド層４３ａを含んでいる。ｎ型クラッド層４１は、例えばＡｌＧａＮまたはＧａＮからなることができる。また光ガイド層４３ａは、例えばアンドープＩｎＧａＮからなることができる。ｎ型クラッド層４１及び光ガイド層４３ａが、基板５１の主面５１ａにエピタキシャル成長されるので、ｎ型クラッド層４１の主面４１ａ及び光ガイド層４３ａの主面４３ｃ（本実施形態では、主面５５ａと等価）も、それぞれ、テラス構造を有する表面モフォロジを有する。上記の表面モフォロジは、ｃ軸の傾斜方向に配列された複数のマイクロステップを有しており、これらのマイクロステップは、傾斜方向に交差する方向に延びている。マイクロステップの主要な構成面は、少なくともｍ面、（２０−２１）面及び（１０−１１）面等を含む。上記の構成面及びステップ端においては、Ｉｎの取り込みが良好である。

ＧａＮ系半導体領域５６は、Ｚ方向に配列された光ガイド層４３ｂと、電子ブロック層４５と、クラッド層４７と、コンタクト層４９とを含む。光ガイド層４３ｂは、例えばアンドープＩｎＧａＮからなることができる。電子ブロック層４５は、例えばＡｌＧａＮからなることができる。クラッド層４７は、例えばｐ型ＡｌＧａＮまたはｐ型ＧａＮからなることができる。コンタクト層４９は、例えばｐ型ＧａＮまたはｐ型ＡｌＧａＮからなることができる。

モニタレーザ光源（半導体レーザ）１１は、コンタクト層４９上に設けられた第１の電極６１（例えば、アノード）を含むことができる。第１の電極６１は、コンタクト層４９を覆う絶縁膜６３のストライプ窓を介してコンタクト層４９に接続される。第１の電極６１としては、例えばＮｉ／Ａｕが用いられる。モニタレーザ光源（半導体レーザ）１１は、基板５１の裏面５１ｂ上に設けられた第２の電極６５（例えば、カソード）を含むことができる。第２の電極６５は、例えばＴｉ／Ａｌから成る。

活性層５７は、電極６１、６５の両端に印加された外部電圧に応答して光Ｌ１を生成する。本実施形態では、半導体レーザは端面発光素子である。この活性層５７において、ピエゾ電界のＺ成分（所定の軸Ａｘの方向に関する成分）は、ＧａＮ系半導体領域５６からＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５へ向かう方向と逆向きである。この半導体レーザによれば、ピエゾ電界のＺ成分が、電極６１、６５の両端に印加された外部電圧による電界の方向と逆向きであるので、発光波長のシフトが低減される。

図４には、オフ角Ａ_ＯＦＦが示されている。このオフ角Ａ_ＯＦＦはＸＺ面内における角度である。基板５１におけるａ軸方向のオフ角Ａ_ＯＦＦは有限の値であることが好ましい。ａ軸方向のオフ角Ａ_ＯＦＦは、エピタキシャル領域の表面モフォロジを良好にする。オフ角Ａ_ＯＦＦの範囲が、例えば−３度以上＋３度以下の範囲にあることができ、具体的には、オフ角Ａ_ＯＦＦの範囲は、例えば−３度以上−０．１度以下及び＋０．１度以上＋３度以下の範囲にあることが好ましい。オフ角Ａ_ＯＦＦの範囲が例えば−０．４度以上−０．１度以下及び＋０．１度以上＋０．４度以下の範囲にあるとき、表面モフォロジがさらに良好になる。

活性層５７は６００ｎｍ以下である発光波長を生成するように設けられていることが好ましい。６３度以上８０度未満の範囲の傾斜角は、４８０ｎｍ以上で６００ｎｍ以下の発光波長の範囲において有効である。このぐらいの波長になってくると、だいぶ井戸層のＩｎ組成が大きくなり、ｃ面やｍ面及び（１０−１１）面等のＩｎ偏析の大きな面では、発光強度が大きく低下する。一方、この角度範囲では、Ｉｎ偏析が小さいため、４８０ｎｍ以上の長波長領域でも発光強度の低下が小さい。また、井戸層の厚さの範囲は、例えば０．５ｎｍ〜１０ｎｍであることができる。Ｉｎ_ＸＧａ_１−ＸＮ井戸層のＩｎ組成Ｘの範囲は、例えば０．０１〜０．５０であることができる。

活性層５７は、量子井戸構造３１を有することができる。この量子井戸構造３１は、所定の軸Ａｘの方向に交互に配置された井戸層３３及び障壁層３５を含む。この実施の形態では、井戸層３３は半導体エピタキシャル層５９からなる。井戸層３３は例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。また、障壁層３５はＧａＮ系半導体からなる。ＧａＮ系半導体は、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等からなることができる。ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域５５と、活性層５７と、ＧａＮ系半導体領域５６とは、所定の軸Ａｘの方向に配列される。基準軸Ｃｘの方向は所定の軸Ａｘの方向と異なる。

図５は、本実施の形態に係るレーザ治療装置に適用可能な半導体レーザの構造の一例を示した図である。図５を参照して、半導体レーザ１１Ａは、（２０−２１）面を有するＧａＮ基板１２０と、エピタキシャル成長によってＧａＮ基板１２０の主面（（２０−２１）面）上に形成される半導体発光素子とを有する。この半導体発光素子は、以下の層を含む。

ｎ型バッファ層１２１ａ：ＳｉドープＧａＮ、成長温度１０５０℃、厚さ１．５μｍ；
ｎ型クラッド層１２１ｂ：ＳｉドープＡｌＧａＮ、成長温度１０５０℃、厚さ５００ｎｍ、Ａｌ組成０．０４；
光ガイド層１２２ａ：アンドープＧａＮ、成長温度８４０℃、厚さ５０ｎｍ；
光ガイド層１２２ｂ：アンドープＩｎＧａＮ、成長温度８４０℃、厚さ６５ｎｍ、Ｉｎ組成０．０３；
活性層１２３；
障壁層１２３ａ：アンドープＧａＮ、成長温度８７０℃、厚さ１５ｎｍ；
井戸層１２３ｂ：アンドープＩｎＧａＮ、成長温度７５０℃、厚さ３ｎｍ、Ｉｎ組成０．２２；
光ガイド層１２４ｂ：アンドープＩｎＧａＮ、成長温度８４０℃、厚さ６５ｎｍ、Ｉｎ組成０．０３；
光ガイド層１２４ａ：アンドープＧａＮ、成長温度８４０℃、厚さ５０ｎｍ；
電子ブロック層１２５：ＭｇドープＡｌＧａＮ、成長温度１０００℃、厚さ２０ｎｍ、Ａｌ組成０．１２；
ｐ型クラッド層１２６：ＭｇドープＡｌＧａＮ、成長温度１０００℃、厚さ４００ｎｍ、Ａｌ組成０．０６；
ｐ型コンタクト層１２７：ＭｇドープＧａＮ、成長温度１０００℃、厚さ５０ｎｍ。

ｐ型コンタクト層１２７上に、シリコン酸化膜といった絶縁膜１２８が堆積される。絶縁膜１２８にはストライプ窓が形成される。ｐ−電極（Ｎｉ／Ａｕ）１２９ａは、このストライプ窓を介してｐ型コンタクト層１２７に接触する。ＧａＮ基板１２０の裏面には、ｎ−電極（Ｎｉ／Ａｌ）１２９ｂが形成されるとともにパッド電極（Ｔｉ／Ａｕ）が蒸着される。

これらの工程によって作製された基板生産物は、たとえば８００μｍ間隔でａ面でへき開される。共振器のためのａ面へき開面にＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２多層膜からなる反射膜が形成される。これにより利得導波型レーザダイオードが作製される。たとえば前端面の反射率は８０％であり、後端面の反射率は９５％である。

上述の構成を有する半導体レーザすなわちレーザダイオードの発振波長は、たとえば５２０ｎｍである。ただし、井戸層１２３ｂにおけるＩｎとＧａとの組成比を変えることにより半導体レーザの発振波長を調整することができる。たとえば、レーザダイオードのしきい値電流は２０ｋＡ／ｃｍ^２であり、動作電圧（電流値：１６００ｍＡ）は７．２ボルトである。

なお、図５に示された利得導波型半導体レーザに限定されず、屈折率導波型半導体レーザも本実施の形態に適用することができる。図６は、屈折率導波型半導体レーザの模式的な構造図である。図６を参照して、半導体レーザ１１Ｂは、（２０−２１）面を有するＧａＮ基板１３０と、ｎ型クラッド層１３１と、障壁層および井戸層を含む活性層１３３と、リッジ導波路状に形成されたｐ型クラッド層１３６と、ｐ型コンタクト層１３７と、絶縁膜１３８と、ｐ−電極１３９ａと、ｎ−電極１３９ｂとを備える。

図７は、本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００の動作方法の一例を説明するためのフローチャートである。各ステップでの処理は制御部２によって制御される。レーザ治療装置１００の動作とは、レーザ治療装置１００を用いた治療と同義である。

図７を参照して、ステップＳ１において、治療レーザ光の照射位置が調整される。たとえばモニタレーザ光をエーミング光としても用いる場合、レーザ治療装置１００は、モニタレーザ光の光軸の方向を調整する。これにより治療レーザ光の光軸が患部１ｂに向けられる。ステップＳ２において、治療レーザ光源１０は、治療レーザ光を患部１ｂに照射する。操作者の操作によって治療レーザ光源１０から治療レーザ光が発せられる。

ステップＳ３において、操作者の操作によって、モニタレーザ光源１１は、モニタレーザ光を患者眼１の患部１ｂに照射する。ステップＳ４において受光部１２は、患部１ｂからの反射光を受光する。受光部１２は、受光した反射光の強度を示す信号を制御部２に出力する。

ステップＳ５において、制御部２は、反射光の強度を基準強度（所定の基準値）と比較する。基準強度は、固定されていてもよく、可変であってもよい。基準強度が可変である場合、たとえば操作者が基準強度を決定することができる。

ステップＳ６において、制御部２は、反射光の強度が基準強度に達したか否かを判断する。反射光の強度が基準強度に達した場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進む。ステップＳ７において、制御部２は治療が終了したと判断する。この場合、制御部２は治療が終了したことを示す情報（たとえばメッセージなど）を出力部６に出力してもよい。あるいは制御部２は、治療レーザ光が発せられないように操作者の操作を禁止してもよい。

一方、反射光の強度が基準強度に達していない場合（ステップＳ６においてＮＯ）、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８において、制御部２は治療が終了していないと判断する。この場合には、処理はステップＳ１に戻される。なお、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８の判断は、操作者によって実行されてもよい。

図７に示された動作方法では、治療レーザ光が患部に照射された後にモニタレーザ光が照射される。すなわち、モニタレーザ光は、治療レーザ光と同時には照射されない。しかしながら、本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００の動作方法は、このように限定されるものではない。

図８は、本発明の実施の形態に係るレーザ治療装置１００の動作方法の他の例を説明するためのフローチャートである。図７および図８を参照して、ステップＳ２，Ｓ３の処理に代えてステップＳ２Ａの処理が実行される。ステップＳ２Ａにおいて、モニタレーザ光が治療レーザ光と同時に患部に照射される。このように治療レーザ光を照射しながら、同時にモニタレーザ光の反射光によって、患部の凝固の度合いをモニタリングすることも可能である。なお、図８に示された他のステップの処理は、図７に示された、対応するステップの処理と同じであるので以後の説明は繰り返さない。

治療レーザ光とモニタレーザ光とを同時に照射する場合、治療レーザ光の光軸とモニタレーザ光の光軸とは同一であってもよく、互いにずれていてもよい。両方のレーザ光の光軸を同一にする場合には、たとえば治療レーザ光とモニタレーザ光とで波長を異ならせる。さらに、受光部１２がモニタレーザ光のみを受光するようにレーザ治療装置１００が構成される。たとえば受光部１２で分光してモニタレーザ光のみを受光してもよいし、受光部１２の手前に、モニタレーザ光を選択的に透過させる波長フィルターが設けられていてもよい。

図９は、患部に治療レーザ光とモニタレーザ光とを同時に照射する場合の例を説明した、患部の模式断面図である。治療レーザ光の光軸とモニタレーザ光の光軸とが互いにずれている場合には、たとえば図９に示されるように治療レーザ光とモニタレーザ光とを照射してもよい。患部の断面を説明するために、図９では、網膜１ａおよび脈絡膜１ｅの断面が模式的に示されている。治療レーザ光が患部に照射されることで凝固部１ｆが網膜１ａの内部に形成される。同時に、凝固部１ｆでのモニタレーザ光の正反射光によって、患部の凝固の度合いがモニタリングされる。

図９に示された構成の場合、凝固部１ｆでのモニタレーザ光の散乱によって、反射率が低下する場合がある。つまり、患部の光凝固が進むにつれて正反射光の強度が減少する場合がある。この場合には、正反射光の強度が減少して、ある基準強度に達した場合に、治療が終了したと判断することができる。

図１０は、患部の光凝固に伴う正反射光の強度の変化を測定するための測定系の概略を示した図である。図１０を参照して、測定系は、半導体レーザ２１０と、レンズ系２２０と、ハーフミラー２３０と、対物レンズ２４０と、光路切替用ミラー２５０と、ＣＣＤ２６０と、レンズ２７０とパワーメータ２８０とを備える。半導体レーザ２１０からのレーザ光は、レンズ系２２０を通り、ハーフミラー２３０によって対物レンズ２４０へと導かれる。対物レンズ２４０から出たレーザ光は、試料台３１０に載置された試料３００に照射される。試料３００からの正反射光は、対物レンズ２４０およびハーフミラー２３０を通り、光路切替用ミラー２５０によってＣＣＤ２６０、あるいはパワーメータ２８０へと送られる。図１０に示された構成では、ハーフミラー２３０と試料３００との間では、半導体レーザ２１０からのレーザ光の光軸と、試料３００からの反射光の光軸とが同じとなっている。すなわち、試料３００からの正反射光がＣＣＤ２６０あるいはパワーモニタ２８０で受光される。

実験では、半導体レーザ２１０に、発振波長５３０ｎｍ（緑色）の半導体レーザと、発振波長６５８ｎｍ（赤色）の半導体レーザとを用いた。また試料３００には、人の網膜を模擬した試料として、人の網膜および脈絡膜に吸収係数が近い鳥レバーを使用した。

図１１は、図１０に示した測定系での実験に用いた光凝固サンプルを示した図である。図１１を参照して、発振波長５３２ｎｍのＣＷレーザ光源からのレーザ光を用いた。照射時間を３０秒から１２０秒までの間で３０秒ずつ変化させながら、試料にレーザ光を照射した。ＣＷレーザ光源の出力は試料照射部で７０ｍＷになるように調整され、試料に照射されたレーザ光のビーム径（エネルギーが１／ｅ²になる部分）は２．５ｍｍであり、レーザ光のパワー密度は１．４３Ｗ／ｃｍ²であった。

図１２は、図１０に示した測定系を用いて、反射率の変化を測定した結果を示した図である。図１２を参照して、発振波長５３０ｎｍ（緑色）の半導体レーザを用いた場合には、１２０秒間レーザ光を照射した後の反射率が、元の反射率（照射時間０秒）に対して０．０１４低下した。一方、発振波長６５８ｎｍ（赤色）の半導体レーザを用いた場合には、１２０秒間レーザ光を照射した後の反射率は、元の反射率（照射時間０秒）に対して０．００５低下した。図１２は、患部の光凝固が進むにつれて正反射光の強度が低下する場合があることを示している。さらに図１２は、赤色レーザ光を試料に照射した場合に比べて、緑色レーザ光を試料に照射した場合のほうが反射率の低下量が大きくなることを示している。このことは、レーザ光の波長が短いほど光散乱が大きくなり、網膜の光凝固部からの正反射光の強度が減少するということを示している。

以上のように、この実施の形態によれば、モニタレーザ光の反射光強度に基づいて、治療を終了するかどうかが判断される。反射光強度は、患部が焼き固められるにつれて増大する。基準強度を適切に設定することによって、患部１ｂの近傍の浅く小さい領域だけ治療することができる。したがってこの実施の形態によれば、適切なレーザ照射量で患部を治療することができる。

なお、この実施の形態は、凝固斑の目視による判断を排除するものではない。ステップＳ７の処理の後に続けて、凝固斑の目視による、治療終了の判断が行なわれてもよい。

さらに、この実施の形態によれば、緑色レーザ光源がモニタレーザ光源として用いられる。これにより、緑色レーザ光をエーミング光としても利用できる上に、散乱光の強度が大きく感度が高いという点で有利である。

さらに、モニタレーザ光源（すなわち緑色レーザ光源）として半導体レーザを用いる。半導体レーザは、ＧａＮの単結晶上にエピタキシャル成長することで作製した半導体素子を含む。半導体レーザから緑色のレーザ光が発せられることにより、波長変換素子を利用しなくても緑色のレーザ光が生成できる。これにより治療装置のコストの増加を防ぐことができる。

なお、この実施の形態では、患部の一例として患者眼の眼底を例示した。しかし、治療レーザ光を患部に繰り返し照射することによって、その患部におけるモニタレーザ光の反射光強度が増大するという場面において、本発明に係るレーザ治療装置を利用することができる。したがって本発明に係るレーザ治療装置は、特定の患部（たとえば患者眼の眼底）の治療に限定されず、さまざまな患部の治療に適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１患者眼、１ａ網膜、１ｂ患部、１ｃ硝子体、１ｄ裂孔部、１ｅ脈絡膜、１ｆ凝固部、２制御部、３光学系、４入力部、６出力部、１０治療レーザ光源、１０ａ治療レーザ光、１１モニタレーザ光源、１１Ａ，１１Ｂ半導体レーザ、１２受光部、２１凝固斑、３１量子井戸構造、３３，１２３ｂ井戸層、３５，１２３ａ障壁層、４１，１２１ｂ，１３１ｎ型クラッド層、４１ａ，４３ｃ，５１ａ，５５ａ主面、４３ａ，４３ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１２４ｂ光ガイド層、４５，１２５電子ブロック層、４７クラッド層、４９コンタクト層、５１，１２０，１３０基板、５１ｂ裏面、５５ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域、５６ＧａＮ系半導体領域、５７，１２３，１３３活性層、５９半導体エピタキシャル層、６１第１の電極、６３，１２８，１３８絶縁膜、６５第２の電極、１００レーザ治療装置、１２１ａｎ型バッファ層、１２６，１３６ｐ型クラッド層、１２７，１３７ｐ型コンタクト層、２１０半導体レーザ、２２０レンズ系、２３０ハーフミラー、２４０対物レンズ、２５０光路切替用ミラー、２６０ＣＣＤ、２７０レンズ、２８０パワーメータ、３００試料、３１０試料台。

Claims

患部の治療のための第１のレーザ光を発する第１のレーザ光源と、
前記患部の照明のための第２のレーザ光を発する第２のレーザ光源と、
前記第２のレーザ光の照射による前記患部の反射光を受光する受光部と、
前記受光部で受光された前記反射光の強度と、所定の基準値との比較に基づいて、前記第１のレーザ光源を制御する制御部とを備える、レーザ治療装置。
前記第２のレーザ光源は、緑色の波長領域内の発振波長を有する半導体レーザを含む、請求項１に記載のレーザ治療装置。
前記半導体レーザは、
半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、
前記窒化ガリウム基板の前記主面に形成された発光素子とを有する、請求項２に記載のレーザ治療装置。
前記半極性面は、極性面に対して６３度以上８０度以下の範囲内にある角度で傾斜した面である、請求項３に記載のレーザ治療装置。
前記制御部は、前記反射光の強度が前記基準値に達すると、前記患部の治療が終了したと判断して、前記第１のレーザ光源からの前記第１のレーザ光の出力を停止させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ治療装置。
前記患部は、眼底である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ治療装置。
第１のレーザ光源と、第２のレーザ光源と、受光部と、制御部とを備えるレーザ治療装置の動作方法であって、
前記第１のレーザ光源から、患部の治療のための第１のレーザ光を発するステップと、
前記第２のレーザ光源から、前記患部の照明のための第２のレーザ光を発するステップと、
前記受光部により、前記第２のレーザ光の照射による前記患部の反射光を受光するステップと、
前記制御部により、前記受光部で受光された前記反射光の強度と、所定の基準値との比較に基づいて、前記第１のレーザ光を発するか否かを判断するステップとを備える、レーザ治療装置の動作方法。
第１のレーザ光源から、患部に照射するための第１のレーザ光を発するステップと、
第２のレーザ光源から、前記患部を照明するための第２のレーザ光を発するステップと、
受光部により、前記第２のレーザ光の照射による前記患部の反射光を受光するステップと、
前記受光部で受光された前記反射光の強度が、所定の基準値に達した場合に、第１のレーザ光の前記患部への照射を停止するステップとを備える、治療方法。