JP3223320B2

JP3223320B2 - 光学装置、および眼科装置

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Publication number: JP3223320B2
Application number: JP50942391A
Authority: JP
Inventors: ヤコブレツニチェンコ; マイケルティー．ミルボッカー
Original assignee: アイリサーチインスティチュートオブレティナファウンデイション
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-05-09
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: DE69126874T2; WO1991017695A1; EP0530274B1; US5094523A; EP0530274A1; EP0530274A4; DE69126874D1; JPH06501166A; DK0530274T3; GR3025034T3; ES2103812T3; ATE155330T1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、光を配向、あるいは、再配向させるための
光学装置に関する。この装置により、光は、ステアリン
グ装置を介して、前進方向及び逆方向の２つの方向に進
む。このような装置の一例として、走査型眼科顕微鏡が
挙げられる。走査型眼科顕微鏡において、光は、入射経
路に沿って、ｘ軸走査ミラーとｙ軸走査ミラーの方向に
進み、眼の中にある目標で焦点を結ぶ。その後、目標か
ら反射された光は、ほとんど同じ入射経路に沿って、ｘ
軸走査ミラーとｙ軸走査ミラーまで戻って像を形成し、
そこで分割されて光検出器あるいは結像装置に向かう。

一般的に、臨床システムでは、同じ方向に進む、一本
あるいは複数本の入射光ビームと、一本あるいは複数本
の観察ビームが必要となる。このようなシステムにおい
て、入射光とは、例えば、走査経路に沿って進む、レー
ザードップラー装置から出射される赤外線ビームのよう
な診断照射ビームであり、あるいは、細線あるいは一点
焦点式外科レーザービームのような治療ビームである。
また、ミラーとは独立に、結像光を直接照射することも
できる。例えば、眼に充分な光を当てて、外科的治療部
位を観察することもできる。観察ビームは、例えば、反
射光であり、この反射光は、視覚的画像として焦点を結
ぶ、あるいは、電気的に変換された局部的なトラッキン
グ画像信号に変換される、あるいは、レーザー強度を制
御するための組織反射率値に変換される、またあるい
は、それ以外の方法で処理される。このような装置にお
いては、治療光と集められた反射光の両方が走査ミラー
を通って進み、それぞれ、治療あるいは観察部位を変え
るように構成されていることが望ましい。

このような型の装置は、例えば、本発明の特許出願譲
受人が所有する米国特許第4,856,891号に詳述されてい
る。この特許では、狭帯診断あるいは治療光ビームを所
定の方向に向かせて、周知のステアリングシステムを介
して反射画像を受像する眼科装置が開示されている。こ
のような２方向性ステアリングシステムの利点は、反射
画像の位置を安定させるようにステアリングミラーを動
かすことによって、診断あるいは治療ビームが通る入射
光経路が、自動的に、眼底上の安定な位置に保持され、
更に、この安定な位置が、結像領域に対して、所定の空
間的配置を保つことである。しかし、このようなシステ
ムを眼底上の目標物に適用した場合、ステアリング装置
内のかなり強い入射光の散乱が、非常に弱い反射信号に
対して、実質的にノイズを増加させる原因となる。更
に、ステアリングミラー及び一つあるいは複数の絞り
を、観察部位あるいは眼の瞳孔と焦点を共有する位置に
保持することが望ましい場合には、これらの光学素子に
対してビームの位置、配列を正確に決める必要が生じ
る。その結果、異なった光システムを明確に区別するこ
とが難しくなり、また、ノイズあるいは混線の問題も生
じる。ミラーの一つが走査型多角形体であり、その面が
平行移動及び回転移動する場合には、光路長を変更し、
ミラーの位置を移動させ、ミラーの入射角度を変える際
に、高質画像の形成や、互いに調節された複数の光路保
持のために面倒な操作が必要になる。

このようなことから、上記の問題点のいくつかを解決
するような２方向性光学ステアリングシステムを提供す
ることが望まれていた。

発明の概要従来技術の有する上記及びその他の問題点を克服する
本発明の２方向性ステアリングシステムは、それぞれ第
一面と第二面とを有する、一対の可動光配向素子を有す
る。ある一つの方向に進む光は、前記一対の素子の第一
面により配向され、もう一つの方向に進む光は、両方の
素子の第二面により配向される。好ましくは、前記素子
は、２つの直角軸の何れか一方を中心として光を配向さ
せる、かなり薄型の平面ミラーである。前記第一面及び
第二面は、それぞれ、自由に平行移動可能な、ほとんど
同一の回動走査を行い、システムの瞳孔によって塞がれ
ることのない広い範囲の走査を可能にする。前記第一方
向及び第二方向は、共通の対物レンズ系を通る出射光と
結像光の光路として用いられる。その結果、眼底の治療
と結像を同時に行うというような難しい状況において、
入射ビームと出射ビームを効果的に分離する一方、振動
のない像を効率よく結像させることができる。

テレセントリックなリレーシステムにより、一つの光
路を、一方の素子の第２面から他方の素子の第２面に向
かわせるように構成することが望ましい。前記２つの素
子は、その内側面が一つの光路を決定し、外側面がもう
一つの光路を決定するように、隣接して配置される。多
角形走査ドラムや一つあるいは複数の音響光学変調器配
列を用いて光路を再配向するように構成してもよい。ス
テアリング素子の面の間に配置されるテレセントリック
なリレーは、望ましくは、湾曲ミラーである。本発明
は、例えば、眼底トラッキング装置や、顕微鏡、ドップ
ラー測定装置、及びレーザー外科治療装置等に適用でき
る。また、低レベルの観察光を用いる２方向ステアリン
グ装置は、調査装置、監視装置、あるいは、光学通信装
置に適用可能である。

図面の簡単な説明本発明の上記及びその他の特徴は、以下の実施例の図
面を参照することにより理解できるであろう。

図１は、２方向性ステアリングシステムを有する眼科
装置のブロック図である。

図２は、本発明の改良型ステアリングシステムの図で
ある。

図３は、結像装置における本発明の別の実施例を示
す。

図４は、結像装置における本発明の更に別の実施例を
示す。

図５は、可動ビームスプリッターを採用した、図３の
立体映像装置の実施例を示す。

図5aは、図５の装置に好適に用いられるビームスプリ
ッターを示す。

図6a及び6bは、図３及び図５の部分に対応する他の構
成の詳細を示す。

図７は、本発明を体現化した２次元トラッカー装置を
示す。

詳細な説明本発明及び発明が解決しようとする問題点をよりよく
理解するために、まず最初に、図１に示すように、２方
向性光路ステアリングシステムを採用した、異なった光
信号経路を有する従来装置を説明する。図１は、眼底を
照射して観察するための装置１の概略を示すものであ
る。装置１は、照射を行い、集められた反射光を解析、
表示するための主要計装手段を有する計装部200と、検
査される対象物に光を向かわせるためのステアリング部
100と、を備える。計装部200では、一つあるいは複数の
光源、例えば、異なった波長を有する複数のレーザー光
源S1、S2及び広帯域の光源S3から光が照射される。ま
た、全ての光源からの光を共通の入射光路７に沿ってス
テアリング機構100まで進ませ、また、同じ共通光路に
沿って反対の方向に進む反射光を、ふるい分けられた複
数の出力ビーム17a、17b、17cに分割するように、複数
のビームスプリッターBS1及びダイクロイックビームス
プリッターBS2、BS3が、配置されている。分割された複
数の出力ビーム17a、17b、17cは、ビューアーサブシス
テム、電気的画像形成あるいは解析サブシステム、及
び、眼球運動画像トラッキングサブシステム等に出力さ
れる。

一方、ステアリングシステム100では、それぞれ、一
つの直角軸の回りに回動され、トラッキングシステムか
らフィードバックされた信号により制御される、検流計
に制御されたｘ及びｙステアリングミラー素子21、22の
表面からの反射により、光路７が偏向光路８に変更され
る。のような装置の詳細は、前述の米国特許に開示され
ている。

光路８は、オプションの画像回転子50及び対物光学素
子23、24を介して、対象となる眼の底部Ｆに向かう。眼
底に共役するIP2及びIP3で示される中間平面に眼底の像
が形成され、その一方、眼の回転中心19が、各ミラー2
1、22の回転軸を含む平面に共役して、各ミラーの回動
軸に中心をおくように、対物光学素子23、24、並びに、
様々なリレーレンズ25、26、27、及び、28の配置が決定
される。

上述の装置において、全ての入射光及び出射光は、２
つのミラー21、22の面により反射される。また、かなり
強い照射光あるいは外科用レーザー光を様々な観察、治
療あるいは解析ビームから分割する際には、主に、スペ
クトル的及び空間的光分割技法が用いられる。この装置
では、異なったビームによる複数の、例えば、隣接した
瞳孔を、例えば、２ビームドップラー解析装置で解析す
ることが可能である。しかし、同じミラー表面を２つの
異なった方向に光を進ませるために使用した場合、有意
な量の後反射と散乱ノイズが生じ、低いレベルの信号の
質を落とす原因となる。

このような問題を解決するために、本発明の２方向性
ステアリングシステムでは、２つの方向の光路を一本に
することなく、同一面内において平行に形成する。本発
明に従うこのようなステアリングシステム100aの基本的
な実施例を図２に示す。このシステムを図１のステアリ
ングシステム100と置き換えることにより、上述のよう
な問題点を解決することができる。システム100aにおい
て、レーザービームから出射された光の第一光路7aは、
ｘ及びｙステアリング素子60、70によって、対物光学装
置30に向かう出力光路8aに偏向される。また、集められ
た反射光は、対物光学装置30から光路8bに沿って、第一
及び第２ステアリング素子60、70に向かい、入射ビーム
の光路7a及び8aに対応するように、角度変換される。ス
テアリング素子は、それぞれ、回動軸に中心をおいた２
つの面を有する。反対方向の光路に沿って素子に入射す
る光は、素子の反対面で反射される。ステアリング素子
としては、例えば、0.2mmの厚さのシートの少なくとも
片面、好ましくは両面を銀メッキした薄い平面ミラー、
あるいは、特別製の音響光学変調器セルが用いられる。

説明を簡単にするために、２つの反対面の何れか片方
から素子に入射した光の方向を返るために用いられるこ
れらの素子を、以下、単に、「ミラー」あるいは「２面
ミラー」と称する。通常のミラー、即ち、金属メッキさ
れた反射面を有するガラスシートを用いる場合には、そ
のガラスシートが充分薄く、反射エラーを生じさせない
ようなものであれば、必ずしも、２つの反対面が両方と
も金属メッキされていなくてもよい。しかし、散乱を減
少させることができるため、２面反射コーティングが望
ましい。また、ステアリング装置を介して低レベルの信
号を集めるために用いる場合には、両方の面を金属コー
ティングする必要がある。

図示されている実施例において、光路7aに沿って進む
入射ビームは、ミラー60の回動中心軸上にある光路7aを
ミラー70の回動中心軸上にある光路8aに移動させる光学
リレーとして作用する固定ミラー群M1、M2、M3により、
ミラー60の外側面61aからミラー70の外側面71aにリレー
される。図示されるように、ミラーM1、M2は、それぞ
れ、その前面に、ミラー60、70の回動軸に対してテレセ
ントリックで、そのため、ミラーの外側に共役的に置か
れる、レンズ素子63、64を備える。適当な計装装置と関
連させて、以下で詳しく説明するように、平面ミラーの
間に配置される独立湾曲ミラーあるいはレンズを、レン
ズ63、64に置き換えることにより、散乱を減少させ、上
記の様々な光学部品の配置に、更に融通性を与えること
もできる。光学リレーシステムは、好ましくは、１倍の
倍率を有し、この特性は、以下で説明するような所定の
立体映像装置で必要となる。

図２に基づいて、光路の説明を続ける。眼で反射され
た光は、前記対物光学装置30を介して、光路8bに沿って
戻り、ミラー60の内側面61bに当り、反射されてミラー7
0の内側面71bに向かう。即ち、逆のxy変換が行われ、ス
テアリングミラーが移動しても動かない出力光路7bに沿
ってビームを出力させる。

ｘ及びｙステアリングミラーの内側面61bと71bとは、
わずかな距離だけ離して配置される。例えば、１平方セ
ンチメートルの検流計駆動ミラーの場合には、内側面間
の距離は、0.5センチメートル以下である。このように
配置することにより、光学リレーを各ステアリングミラ
ーの内側面の共役位置に独立に配置する時に非常に高い
精度を必要とすることなく、ステアリングによって生じ
る偏向ビームの歪みを最小限に抑えることができる。図
２のステアリング装置を、例えば、図１に示す眼底結像
システムで用いた場合、共役瞳孔面を、ミラーの間に配
置することができる。この場合には、内側面61b、71bの
間に置かれた単一の人工瞳孔72によって、集められた光
を空間的にふるい分けて、画像の質を高め、更に、集め
られた信号レベルを増大させることができる。特に、瞳
孔の中心位置とミラーの回転軸の中心とが異なるという
問題を解決することができ、結像した画像の焦点移動や
光学収差を大幅に減少させることができる。

図２において、入射光路8aが通る眼の虹彩の一部であ
る入射瞳孔36と、反射光が集められる出力あるいは観察
瞳孔37は、それぞれ、対物光学装置30の光学軸からほん
の少しずつずれており、装置30を介して、各々のミラー
面71a、61bの回動中心軸に共役する。即ち、各光路の第
二ミラーのみが物理的な走査歪みの原因となる。反射結
像光路8bの場合には、ミラーの内側面61b、71bを近接し
て配置し、内側面の間に回折素子を置かないことによ
り、この歪みを最小限に抑えることができる。

図３は、図２のシステムの光学素子63、64を、独立に
取り付けられるレンズ107、110に置き換えたものであ
る。この図では、説明を分かりやすくするために、入射
光路が右側に配置されている。レーザー101から出射さ
れたレーザービームは、光学素子102、103、回転ミラー
104によって、一方のステアリングミラー105の外側面に
向けられ、次に、ミラー106、108、109及びレンズ107、
110によって、もう一つのステアリングミラー111にリレ
ーされる。対物光学装置30は、独立のレンズ素子12、14
から構成される。前方のレンズ14は、眼底の画像を平面
13上に形成し、後方のレンズ12は、形成された画像をス
テアリングミラーにリレーする。この結果、眼の瞳孔面
が、ステアリングミラーの間に配置された人工瞳孔118a
の平面内に存在する。両方のステアリングミラーの内側
面の回転軸は、人工瞳孔118aと同様に、眼の瞳孔の像が
形成される面に位置する。レンズ107、110を調節してス
テアリングミラー105、111の外側面を互いに共役させる
ことにより、物理的走査歪み及び画像の中心からのずれ
を大幅に減少させることができる。

光路7b上の画像光は、結像光学素子119、120により、
受像ユニット122に入力される。受像ユニットは、先に
述べたように、光検出器、CCDアレー、カメラ、反射率
計、ドップラー解析装置等の結像あるいは光解析装置で
あればよい。眼底面に共役する共焦点絞り（ダイアフラ
ム）115が、眼の他の部位からの光をふるい分けて遮蔽
する。仮想瞳孔118aを形成する第二絞り118は、光学素
子を介して、仮想瞳孔118a及び眼の虹彩に共役する。

図４は、図３の装置とほとんど同様の構成を有する別
の実施例であり、図４の装置では、図３のミラー105の
代わりに多角形体105aが用いられている。入射光ビーム
は、多角形体の一つの面Ａにぶつかって、ここで反射さ
れ、ミラー111の内側面に向かう。また、反射光は、多
角形体の共回転面Ｂにぶつかる。この共回転面Ｂは、ミ
ラー108、109及びレンズ107、110を介して、ミラー111
の外側面に共役する。このような多角形体を用いた場
合、並進動作成分が大きいため物理的走査歪みの原因と
なり、また、その結果、設計の制約が大きくなり、角度
領域が小さなものにしたが好適に適用できなくなる。し
かし、一方では、周期的走査速度を高めることができ
る。この実施例に置いて、画像解析装置122とレーザー1
01の位置を取り替えることもできる。

回転ビームスプリッターのような光学トリガあるいは
交番シャッターを、照射及び結像ビームが通る光路を交
互に入れ換えるために適した位置に置くことにより、本
質的に対称で、且つ、一定の距離を保って配置される入
射光路と出射光路を、一つの装置の中で実現することが
できる。

図５は、このような装置の一例を示す。図５におい
て、図３の素子に対応するものは、同一の番号で示され
ている。回転ビームスプリッター123が、光路7aに沿っ
て進む照射光を、まっすぐレンズ103に通して、ミラー1
05の外側面に偏向させるように、あるいは、光路7aから
の照射光を、レンズ119により、ミラー111の内側面に反
射させるように、レーザー及び結像装置の光路7a、7bの
方向が決められている。ビームスプリッターを回転させ
ることにより、内側面と外側面を、交互に、光路7aから
の照射ビームの方向を変えるために用いることができ
る。一方、反射光は、照射光路内に存在しない方の一組
のミラー面によって、結像ユニット122の方向に向けら
れる。図中の矢印は、回転ビームスプリッターの反射セ
クターが光路7a、7bの交点に位置する場合の光路を示し
ている。また、レーザーと結像装置に一番近い矢印を除
いて、各矢印の方向を逆にすることにより、回転ビーム
スプリッター123の透過セクターが光路の交点に位置す
る場合の光路を示すことができる。

図5aに、代表的の回転ビームスプリッター123を示
す。透明の材料から作られている薄いディスク123が、
中心軸Ｃの回りに回転するように取り付けられている。
ディスクの一つのセクター123aは、銀メッキを施されて
いるか、あるいは、他の方法によって、所定の波長で反
射するように形成されており、また、別のセクター123b
は、反射しないように、構成されている。ディスクは、
望ましいサンプリングあるいはフレーム率に応じて、２
つあるいはそれ以上のセクターを備える。ディスクが回
転したときに、光路7a、7bが両方ともビームスプリッタ
ーを透過して進むか、あるいは、両方ともビームスプリ
ッターで反射されて、方向が変わるように、２つの光路
7a、7bに対して所定の角度で、ディスクを配置する。

本発明に従うステアリングシステムを利用した眼科装
置において、ノイズレベルを更に減少させるために、図
３及び図５の独立平面ミラー106、108、109及びレンズ1
07、110の代わりに一対の焦点ミラー素子を用い、更
に、一つのステアリングミラー面をもう一つのステアリ
ングミラー面に共役する位置に移動するための手段を備
えるように構成することが望ましい。

図6aに、この点を考慮した、本発明に従うステアリン
グシステム300を示す。このシステムでは、２つの湾曲
ミラー306、309が、３つのミラー106、108、109及び２
つのレンズ107、110の代わりに、互いに共役関係にある
ミラー105、111の外側面の回転中心領域に配置される。
これによって、共役関係にある光学素子の面の数は、７
つから２つに減り、散乱を減少させることができる。２
つの反射素子を、互いに共役位置にあるステアリングミ
ラーの外側面に対して、このように配置することによ
り、光路のノイズを低く抑えることができる。このシス
テムは、眼の後側の微細な特徴を追跡する等、光の強度
が弱い場合に、特に、適している。

それ以外の点では、図6aの実施例は図５の実施例と同
様のものである。但し、図6aの実施例において、回転ビ
ームスプリッター123は、レーザー101からの光を反射さ
せることなく透過させる位置に置かれている。この結
果、照射光及び観察光の光路は、ビームスプリッター12
3と眼との間の全ての光路において、図５の光路と逆に
なる。更に、眼の瞳孔内の照射ウインドウと観察ウィン
ドウが入れ替わり、各ステアリングミラーの関係面が逆
になる。

図6bは、図３と同様の装置を示す。但し、図6bの実施
例の装置は、平面ミラー106と協働して、回転中心軸
を、共役関係にあるステアリングミラーの外側面に配置
させる、湾曲ミラー109a、108aを備える。図中、Ｐは、
両方のステアリングミラー105、111の回転軸を含む瞳孔
の共役面を示す。眼の瞳孔と共役する平面Ｐ内には、ア
パーチャ118aも配置される。リレーミラー108a、109a
は、ミラー106とミラー111との間を進むビームに単一の
倍率を与える湾曲面を有し、入射角と集光角を同一に保
つ。共役共焦点絞り（ダイアフラム）115が網膜面に由
来しない光をふるい分けて遮蔽するため、CCD、反射率
計、電気的トラッキングあるいは解析装置を絞り115の
下流の任意の位置に置くことができる。あるいは、絞り
115を取り付けない場合には、115が示す面の位置に、あ
るいは、その面と共役する位置にCCD等を配置させるこ
とができる。

対眼レンズ12、14は、約2Xの倍率を有する。また、ス
テアリングミラー106、111が、眼の瞳孔に位置する「仮
想」ミラーあるいはアパーチャとして有効に作用する。
これら２つのミラーの間の狭い間隔に絞りを配置しなく
てもすむように、仮想アパーチャ118aを、アパーチャ11
8aの下流側で118aと共役する物理的アパーチャ118によ
って形成することが望ましい。

このように構成することにより、図においてレンズ11
9と12との間に配置される反射素子を、ユニットとし
て、その機能を阻害することなく、前記レンズの軸の回
りに回転させることができる。この結果、画像回転子を
用いて視野を配列する、図１に示すような型の結像装置
を用いた場合に、ステアリング光学素子より前方の空間
に画像回転子50を配置させる必要がなく、これらの光学
素子のハウジング内に取り付けることができる。

図７は、眼底上で診断ビームを安定させるための装置
700を示す。装置700は、診断／結像素子に向かう対物ス
テアリングシステムを介して、眼底上の微細な組織の２
つの特性位置をトラッキングするものである。この実施
例の装置は、前述の米国特許代4,856,891号に説明され
ている装置と主要部分は同一である。即ち、この装置に
おいて、独立に配列された複数のトラッキングビーム
が、装置な主要ビームと共通のステアリングシステムを
通って進む。但し、図７の装置では、３つの二重光路ス
テアリングミラーシステムが、分離プリズムトラッキン
グビーム素子と共に備えられ、多くの光路を正確に配列
すると共に、ノイズを低く抑える。

装置700は、対眼ステアリング系750を備える。第１レ
ーザー701から出射された診断レーザービームは、回転
ミラー702及びレンズ703から、レーザー701の波長で反
射させるダイクロイックミラー704を介して、ステアリ
ング系750に入る。ステアリング系750を通って戻ってく
る可視反射画像を、ダイクロイックミラー715を介し
て、光学素子716、717によって見ることができる。トラ
ッキング系760は、一対のトラッキングビームを、ダイ
クロイックミラー715、704をそれぞれ通る光路771、772
に沿って進ませる。この結果、２本のトラッキングビー
ムの方向も、ステアリング系750により決められる。

トラッキング系760において、第２レーザー725は、ミ
ラー726、728によって規定される光路に沿って進む、異
なって波長のトラッキング照射ビームを出射する。50％
反射ミラー727により、照射光の半分が第１ステアリン
グ部721に向けられ、残りの光が、第２ステアリング部7
22を通過する。ステアリング部721、722は、それぞれ、
大きさを除いて、図6aのステアリングシステム300と同
一の構成であり、一対の２面ステアンリングミラー素子
と、ステアリングミラー素子の外側面を互いに共役させ
て配置する一対の湾曲リレーミラーとを備える。

２つのステアリング部721、722は、入射トラッキング
ビームの方向を決めて、水平トラッキングビームa_hある
いは鉛直トラッキングビームa_vとして、眼底部を照射す
る。また、ステアリング部は、それぞれ、トラッキング
ビームにより照射された眼底部から反射された、対応す
る反射画像ビームb_h（あるいはb_v）を受けとる。画像ビ
ームは、その後、各々の検出器723、724に向かう。この
検出器は、例えば、前記の米国特許に記載されているよ
うな高解像度CCDアレーである。

４本のトラッキングシステムビームa_h、b_h、a_v、b
_vは、すべて、オフセット面731、732を有するプリズム7
20を通過する。オフセット面731、732により、照射ビー
ムは、光学素子718、719及びステアリング系750と同軸
上に配向される光束に重ねられ、また、結像ビームは、
前記光束から分割される。一方、４本のビームの４つの
独立瞳孔は、主要軸の上下及び左右に保持される。この
プリズムは、異なったビームの間の所定の間隔を規定す
る単一の光学素子である。前記米国特許に詳しく記載さ
れているように、各トラッキングビームは、まず、ステ
アリング部を制御する操縦用ジョイスティックによっ
て、眼底上で直角に配向された極微細な血管等の目標物
を照射して、画像を形成するように、配列される。その
後、検出器の出力を処理して発生させた制御信号に基づ
き、検出器723、724上に、２つの選択された目標物の画
像をそのまま保持するように、ステアリング系750の２
つの主要ステアリングミラー705、709が動かされる。更
に、自動的に、剥離あるいは凝固ビーム等の診断レーザ
ー701のビームを、網膜上の所定のスポットに保持す
る。

図７の装置は、独立したｘ及びｙトラッキング部を備
え、各トラッキング部が、眼底上の別々の血管あるいは
その他の目標物に向かい、Ｘ及びＹ変更ミラー705、709
にステアリング制御信号を出力する。診断あるいは結像
光を、スペクトル的にトラッキング光から分離し、ま
た、入力照射光路を、より低い強度の観察光路から分離
することにより、画像ノイズの主要発生源を取り除くこ
とができる。プリズム720は、４本のトラッキングビー
ム光路を正確に互いに分離させて保持し、レーザー701
と観察光学素子716、717の光路を眼の瞳孔内の離れた部
分を通すことにより、信号を更に鮮明にすることができ
る。

このような構成の変更例として、50％反射ミラー727
を回転ビームスプリッターに置き換えて、ｘ及びｙトラ
ッキング補正を、同時ではなく、連続的に行うように、
構成することもできる。ビームスプリッターは、１秒間
に数百あるいはそれ以上のステアリング補正を行うよう
な速度で回転させることが望ましい。例えば、レーザー
外科治療用の５ミクロンのビームを安定に保持するため
には、１秒当り1000フレームの結像速度が必要となる。

以上、本発明に従う２方向性ステアリング装置及びこ
の装置を用いた眼の結像装置を詳述した。当業者には自
明のことであるが、上記の実施例は、発明の要旨を変更
することなく、様々な態様、形態に変更や変形すること
が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ミルボッカーマイケルティー. アメリカ合衆国 02144 マサチューセッツ州サマービル，ヘラルドストリート 27 (56)参考文献特開昭62−117524（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−288133（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面と第２面とを備えた第１ミラー素子
であって、前記第１面及び第２面のそれぞれが反射性を
備えた、第１ミラー素子と、第１面と第２面とを備えた第２ミラー素子であって、前
記第１面及び第２面のそれぞれ反射性を備え、前記第２
面が前記第１ミラー素子の前記第２面と光学的に連通し
ている、第２ミラー素子と、前記第１ミラー素子の前記第１面に受け取られた光を第
１光路に沿って前記第２ミラー素子の前記第１面に向
け、そこから物体に向けると共に、前記物体から受け取
った光を前記第１ミラー素子の前記第２面に向け、そこ
から第２光路に沿って前記第２ミラー素子の前記第２面
に向ける光学リレー系とを包含し、よって、前記第１及
び第２光路に沿って移動する光の分離が維持される、こ
とを特徴とする光学装置。
【請求項２】前記第１ミラー素子の前記第２面と前記第
２ミラー素子の前記第１面とに光学的に連通した対眼系
を更に包含し、前記第１ミラー素子及び前記第２ミラー素子が、それぞ
れ、回転中心軸のまわりを移動し、前記第１ミラー素子
及び前記第２ミラー素子が眼の瞳孔に共役する平面上に
存在する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学装
置。
【請求項３】前記第１ミラー素子及び前記第２ミラー素
子の内の一つが、薄いミラー素子である、ことを特徴と
する請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】前記第１ミラー素子及び前記第２ミラー素
子の内の一つが、多角形体である、ことを特徴とする請
求項１に記載の光学装置。
【請求項５】照射光が前記第１光路に沿って通り、前記
第２光路に沿って通る観察光が受け取られる、とい第１
状態と、照射光が前記第２光路に沿って通り、前記第１
光路に沿って通る観察光を受け取られる、という第２状
態とを交互に行う手段を更に包含する、ことを特徴とす
る請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】前記第１光路と前記第２光路とから受け取
った観察光から、交互に、フレーム画像を形成する結像
手段を更に包含する、ことを特徴とする請求項５に記載
の光学装置。
【請求項７】前記光学リレー系が、複数の固定ミラー素
子を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光学装
置。
【請求項８】前記固定ミラー素子が、湾曲ミラーを備え
る、ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】前記光学リレー系が、第１位置と第２位置
との間で移動可能な素子を含み、前記第１位置では、前
記リレー系が前記第１ミラー素子の前記第１面を、前記
第２ミラー素子の前記第１面と共役関係に配置し、前記
第２位置では、前記リレー系が前記第１ミラー素子の前
記第２面を、前記第２ミラー素子の前記第２面と共役関
係に配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学
装置。
【請求項１０】前記物体から受け取った光を画像面で焦
点を結ばせる対物系を更に包含し、前記第１ミラー素子
及び前記第２ミラー素子のそれぞれが、眼の瞳孔に共役
する共通面に存在する回転中心軸を備えているととも
に、前記共通面内で、前記第１ミラー素子と前記第２ミ
ラー素子との間に人工瞳孔を有する、ことを特徴とする
請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】前記人工瞳孔が、仮想瞳孔である、こと
を特徴とする請求項10に記載の光学装置。
【請求項１２】前記物体から受け取った光を画像面で焦
点を結ばせる対物系と、前記画像面と共役に配置される
二次元光センサーとを更に包含する、ことを特徴とする
請求項１に記載の光学装置。
【請求項１３】一対の両面ミラー素子であって、それぞ
れが、入射光路を配向するための第１面と、反射結像光
路を配向するための第２面とを有する、一対の両面ミラ
ー素子と、前記第１面の両方、あるいは前記第２面の両方を共役関
係に配置させる手段と、前記一対の両面ミラー素子のそれぞれを回転させて、前
記一対の両面ミラー素子の内の片方の光路方向を、他方
の素子の光路方向に対して直行した方向にする手段と、
を包含する眼科装置であって、前記入射光路が配向される患者の目の部位を結像するた
めに、前記眼科装置が対眼系の前に位置決めされる際
は、前記対眼系に集められ且つ前記反射結像光路に沿っ
て配向される反射光が、前記ミラー素子による前記入射
光路のステアリング補正に対応するステアリング補正を
前記ミラー素子により受ける、ことを特徴とする眼科装
置。
【請求項１４】前記第１面の両方、あるいは前記第２面
の両方を共役関係に配置させる前記手段が、一対の湾曲
ミラーを備える、ことを特徴とする請求項13に記載の眼
科装置。
【請求項１５】前記第１面に向かうトラッキングビーム
を発生させ、位置決めする手段と、前記第２面を介して、前記トラッキングビームにより生
成された２つの独立画像を受像し、前記画像を解析し
て、そこから制御信号を出力するための手段とを更に包
含し、前記制御信号が前記一対の両面ミラー素子を回転
させる手段に印加され、前記画像をそのままの位置に保
持する、ことを特徴とする請求項13に記載の眼科装置。
【請求項１６】トラッキングビームを発生させ、位置決
めする前記手段が、二対の両面ミラーを備え、一対のそ
れぞれのミラーが、光学リレー系によって、前記一対の
他方のミラーの面と光学的に連通する一つの面を有す
る、ことを特徴とする請求項15に記載の眼科装置。
【請求項１７】眼の瞳孔の独立した２つの部位を通して
交互に画像が形成されるように前記照射ビーム路と前記
観察ビーム光路とを入れ換えることにより、立体画像を
形成する立体カメラ手段を、更に包含する、ことを特徴
とする請求項15に記載の眼科装置。
【請求項１８】光を、画像領域に向かう、また、画像領
域から戻る前進及び逆進光路に沿って配向させるための
光学装置で、第１ミラー軸のまわりを移動するように設置された第１
ミラー素子と、前記第１ミラー軸に直角な第２ミラー軸
のまわりを移動するように設置された第２ミラー素子で
あって、それぞれが、内側面と外側面とを有し、各々の
内側面が向かい合うように配置される第１及び第２ミラ
ー素子と、前記外側面を互いに光学的に連通させる光学リレー手段
と、を包含し、前記第１ミラー素子の前記内側面及び前記第２ミラー素
子の前記外側面が共通の方向に面するように、前記第１
ミラー素子及び前記第２ミラー素子が位置決めされてお
り、それによって、前記第１素子の前記外側面に当たる照射
ビームが、前記光学リレー手段によって前記第２ミラー
素子の前記外側面上の共役位置にリレーされ且つ物体に
配向されるとともに、前記物体から受け取られる反射光
が、前記第１素子の前記内側面に反射され、前記第２ミ
ラー素子の前記内側面に向かうことにより、前記第１ミ
ラー素子或いは前記第２ミラー素子の回転が、前記照射
ビームの方向の変化に対応した前記反射光の方向の変化
に影響を与える、光学装置。
【請求項１９】前記第１ミラー素子の前記内側面と前記
第２ミラー素子の前記内側面との中間面又はこの中間面
と共役する位置に絞りダイアフラムを更に包含する、こ
とを特徴とする請求項18に記載の光学装置。
【請求項２０】前記光学リレー手段の倍率が１倍であ
る、ことを特徴とする請求項18に記載の光学装置。