JP6453885B2 - 複数の光源を有する走査光学システム - Google Patents

Description

本開示は、複数の光源を有する走査光学システムであって、各光源が光放射のそれぞれのビームを供給する、走査光学システムに関する。

ある実施形態において、複数の光源は、第１の光源と第２の光源を含んでいる。本開示は、２つの光源の合計に限定されることがないことは理解される。すなわち、この複数は２よりも大きい数の光源、例えば３または４を含んでいてもよい。

ここにおける使用として、光放射は、紫外線、可視光、及び赤外線の波長領域のいずれかにおける電磁放射を参照とする。異なる光源の１つによって供給される光放射は、異なる波長領域であってもよく、または同じ波長もしくは複数の波長を有してもよい。

走査光学システムは、光放射のビームがビームの伝達の方向に直行する平面を横切るように操舵されること（すなわち、横断走査）を要求する１つまたはそれよりも多くの応用を実行してもよい。このような操舵は、目標領域を超えてビームを移動させるために必要とされてよい。ビームの応用及び放射特性により、目標上のビーム入射は、目標を処理するように扱うか（例えばアブレートもしくはフォトデュスラプト）、または目標上の測定の実行を扱うかのいずれかでよい。本開示の範囲内での走査光学システムは、排他的処理アプリケーション、排他的な測定用途、または処理と測定アプリケーションを組み合わせて実施してもよい。ビーム走査のために、走査光学システムは、様々なスキャン角度で光放射のビームを受光し偏向するように配置された偏向装置を備える。

本開示による想定型の走査光学システムにおいて、異なる光源によって供給されるビームは偏向装置を横切る。処置モードにより、偏向装置は、この偏向装置を横断するビームの走査を実行してもよく、またはアイドル状態を維持してもよい。後者の場合、ビームはスキャンされることなく偏向デバイスを横断する。スキャンされたかどうかにかかわらず、システムのすべてのビームは、走査光学システムのビーム出力ポート（または「ウィンドウ」）に偏向装置から共通のビーム経路に沿って導かれてもよい。

システムによって供給されるビームが偏向装置の通過を確実にするために、ビームが共通の光軸に沿って伝播しこの軸上の偏向装置内に入ることができるように偏向装置の前に一緒にビームを導くことを想定してもよい。半透明ミラー、フリップミラー、偏向依存性結合器は、別個のビーム経路同士を共通の光軸上に結合する通常使用される結合要素の例である。残念ながら、結合要素のこの種の使用は、ある種の欠点を引き起こし得る。 例えば、半透明ミラーは、ミラーを通過して進行するビームのパワーの低下を引き起こし得る。フリップミラーの使用は、アクチュエータがフリップミラーをビーム経路の内に又は外に回転させるのに必要な時間のため、走査光学システム動作に望ましくない遅延を生じ得る。さらに、結合要素を設けることは、システムの複雑化の増加を意味し、システムの初期設定、及び設定の後の修正を、より厄介にし得る。

本開示は、複数の光源であって、各光源が光放射のビームを供給するように構成されている光源と、光源によって供給されるビームを受光して偏向するように配置されている偏向装置であって、偏向装置を横断する放射のビームの走査処理のために構成されている偏向装置と、を備える走査光学システムであって、光源によって供給されるビームは、第１の向きで偏向装置に入射する第１のビーム、及び第２の向きで偏向装置に入射する第２のビームを含み、第１の向きは第２の向きと異なっている、走査光学システムを提供する。ある実施形態において、複数の光源は２である。他の実施形態において、複数の光源は３である。さらに他の実施形態において、複数の光源は４またはそれよりも多い。

本開示に関する走査光学システムにおいて、偏向装置は、それぞれ異なる向きで第１と第２のビーム（そして、システムによって供給され得る可能性のある光学的放射の付加的なビーム）を受光するように構成されている。ここでの使用では、向きは偏向装置に到達する際のビームの伝播方向を意味する。ある実施形態では、第１の向きは、第２の向きに対して傾斜している。第２のビームに対する第１のビームの傾斜角は、例えば、７０、６０もしくは５０度より大きくなくてもよく、及び／または、１、２、３、４、５、７、１０、１５もしくは２０度より小さくなくてもよい。第１及び第２のビームは、偏向装置への入射の同じ位置または入射の異なる位置を有してもよい。

偏向装置は、偏向要素に対して異なる向きに到着する入射ビームをスキャンすることができる偏向要素の任意の適切なタイプを含んでいてもよい。ある実施形態に関して、偏向装置は、少なくとも１つの傾斜軸の回りの傾斜のために配置された第１の走査ミラーを含み、そして第１のビームは、第１の向きで第１の走査ミラーに入射し、第２のビームは、第２の向きで第１走査ミラーに入射する。第１の走査ミラーは、単軸ミラーあるいは二軸ミラーとしてもよい。単軸ミラーは、単一の軸の回りに傾斜することができ、二軸ミラーは、２つの互いに直交する軸の回りを独立して傾斜することができる。代わりの実施形態に関して、偏向装置は、ポリゴンスキャナや電気光学結晶スキャナを含み、ポリゴンスキャナあるいは電気光学結晶のスキャナは、スキャナに対して異なる向きに到着する入射ビームを走査することが可能である。

ある実施形態に関して、偏向装置は、第１の向きと第２の向きとの間のオフセット角度よりも大きい角度範囲を介して第１の走査ミラーを駆動するための電磁駆動ユニットを含む。オフセット角度は、第１の向きと第２の向きとの間に囲まれた角度の値を意味する。

ある実施形態に関して、偏向装置は、第１の傾斜軸の回りに傾斜するために配置された第１の走査ミラーと第２の傾斜軸の回りに傾斜するために配置された第２の走査ミラーを含み、そして第１の傾斜軸は、第２の傾斜軸に対して垂直に指向され、第１及び第２のビームは、それぞれ、第１及び第２の向きで第１の走査ミラーに入射し、第１の走査ミラーは、第１及び第２のビームが、共通の第３の向きで、第２の走査ミラーに向かうように配置される。

ある実施形態に関して、走査光学システムは、光学的にターゲットを分析するための干渉測定装置を備える。測定装置は、ターゲットから後方散乱された放射線と光源によって提供されるビームの少なくとも一方から得られた参照放射の間の干渉を確立するように配備されている。測定装置は、ＯＬＣＲベースの測定ユニットとＯＣＴベースの測定ユニットの少なくとも１つを含んでもよい。

ある実施形態は、添付の図面を参照しここにおいてより詳細に記述される。
実施例の構成に対応した走査光学システムの概略を示す図である。 実施例の構成に対応した図１のシステムでの偏向装置の詳細を示す図である。

図面を参照し、開示された装置及び方法の例示的な実施形態が詳細に示されている。以下の説明は、網羅的ではなく、他の方法で制限するか、または図面に示され、本明細書に開示された具体的な実施形態で添付の特許請求の範囲を限定するものではない。図面は可能な実施形態を表しているが、この図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、特定の機能は、実施形態をよりよく例示するために簡略化、誇張、除去、あるいは部分的に分割することができる。さらに、特定の図面は概略的な形態であってもよい。

図１は、一般的に１０を指定する走査光学システムを示す図である。走査光学システム１０は、人間の眼１２の診断測定を実行するために設計されている。このような測定は、眼１２のレーザ手術処理の前、間、及び／または、後で必要とされ得る。走査光学システム１０は、それぞれの測定ユニット内部の光源により提供された参照光と、眼１２から反射された後方散乱光に由来するサンプル光とを用いた低コヘレンス干渉法を実行するように構成された第１及び第２の干渉測定ユニット１４、１６を含む。図に示される実施例の実施形態において、２つの測定ユニット１４、１６が示されている。任意の複数の測定ユニットが走査光学システム１０に含まれてもよいことが理解される。さらに、走査光学システム１０は、測定ユニット１４、１６に加え、または、測定ユニット１４、１６の一方の代わりにレーザ光源モジュールを含んでもよい（図示せず）。レーザ光源モジュールを搭載した場合に、走査光学システム１０は、例えば、眼１２の屈折矯正のために、眼１２の診断測定と眼１２のレーザ治療との両方を可能とする、診断及び手術道具の組み合わせとして用いられてもよい。

第１の測定ユニット１４は、光放射の第１のビーム１８を放射し、そして第２の測定ユニット１６は、光放射の第２のビーム２０を放射する。ある実施形態において、第１のビーム１８と第２のビーム２０は、異なる波長を有する。他の実施形態において、第１のビーム１８と第２のビーム２０は、同じ波長を有する。第１の測定ユニット１４は、例えば、光低コヘレンス反射率測定（ＯＬＣＲ）に基づいて動作する光生物測定装置を実装する。第１の測定ユニット１４は、１またはそれよりも多くの非接触の一次元の生体認証機能を実現してもよい。一次元の生体認証機能は、以下に限定されないが、眼１２の軸方向の長さを測定するための機能、眼１２の角膜の中央の厚さを測定するための機能、眼１２の前房の軸方向の長さを測定する機能、眼１２の水晶体の中央の厚さを測定するための機能、眼１２の（すなわち、前方の角膜曲率を測定するために）角膜曲率測定を行う機能、眼１２の角膜径を測定する機能、眼１２の（すなわち、瞳孔径を測定するために）瞳孔測定を行う機能、眼１２の視軸の偏心量を測定する機能、及び眼１２の網膜の厚さを測定する機能を含む。

第１のビーム１８の照射は、赤色や赤外波長域であってもよく、例えば７５０ｎｍ及び９００ｎｍの間の任意の場所でもよい。純粋な図及び非限定的な例示として、第１のビーム１８は、約８２０ｎｍの波長を有してもよい。第２の測定ユニット１６は、光コヘレンストモグラフィ（ＯＣＴ）に基づいて動作する二次元または三次元撮像装置を実現してもよい。第２のビーム２０の照射は、赤色や赤外波長領域及び/またはＵＶ波長領域であってもよい。例えば、第２のビーム２０は、７５０ｎｍ及び９００ｎｍの間の任意の場所並びに/または７５０ｎｍ及び３００ｎｍの間の任意の場所に波長を有する放射線を含んでもよい。純粋に例示数値例として、第２のビーム２０は、約７９０ｎｍ及び/または約３５０ｎｍの波長を有してもよい。

ある実施形態において、第１の測定ユニット１４は、図示のように結合された第１の光源２２、第１のビームスプリッタ２４、第１の参照ミラー２６、第１の検出器２８と第１のソフトウェアベース分析器３０を含む。第１の検出器２８は、眼１２から反射され第１の測定ユニット１４に戻された後方散乱光（又は「サンプル光」）と、第１の参照ミラー２６から反射された参照光との干渉から生じる光を検出する。第１の分析器３０は、測定ユニット１４の所望の機能によって定義されるように第１の検出器２８からの検出信号を評価する。同様に、第２の測定ユニット１６は、第２の光源３２、第２のビームスプリッタ３４、第２の参照ミラー３６、第２の検出器３８及び第２のソフトウェアベース分析器４０を含む。

走査光学システム１０は、図示のように結合された偏向装置４２、集束対物レンズ４４、及び制御コンピュータ４６を含む。偏向装置４２は、制御コンピュータ４６によって実行されるスキャンプログラムの制御下でのスキャン角度の範囲を通して横断方向に入射ビーム（例えば、第１のビーム１８及び／または第２ビーム２０）を走査するように構成されている。横断走査は、ビームの伝搬方向に対して横断する走査動作を意味する。そのように走査することにより、ビームを、眼１２のターゲット領域にわたって一次元または二次元で移動させることができる。偏向装置４２から出力された走査ビームは、図１の点線４８によって示されている。

焦点対物レンズ４４は、眼１２の前面または眼１２内の点を入射ビームの焦点とする。焦点対物レンズ４４は、単一レンズ装置またはマルチレンズ装置であってもよい。ある実施形態では、焦点対物レンズ４４は省略されてもよい。

制御コンピュータ４６は、測定ユニット１４、１６の動作を制御する。特に、制御コンピュータ４６は、制御プログラム及び／または外科医のユーザ入力によって定義された診断の必要性に応じたビーム生成の開始と停止を測定ユニット１４、１６に指示する。一般に、測定ユニット１４、１６のうち１つのみが、一度にアクティブになり、そして第１及び第２のビーム１８、２０のうち１つのみが、一度に偏向装置４２に入射する。測定ユニット１４、１６の少なくとも１つは、偏向装置４２によるそのビームの走査を必要とする。例えば、ＯＣＴ測定ユニット１６は、眼１２の１またはそれよりも多くのスライス画像を生成するために、第２のビーム２０の走査を必要としてもよい。対照的に、ＯＬＣＲ測定ユニット１４は、第１のビーム１８の走査を必要としなくてもよい。したがって、ある実施形態では、制御コンピュータ４６が、偏向装置４２を、測定ユニット１４、１６の一方の動作中にビーム走査を実行するよう制御し、測定ユニット１４、１６の他方の動作中に、不活動または不動を維持するよう制御する。代わりの実施形態では、すべての測定ユニット１４、１６（又はより一般的には、走査光学システム１０のすべてのビーム発生装置）は、それらの動作のためのビーム走査を必要としてもよい。

図１から分かるように、第１のビーム１８及び第２のビーム２０は、異なる向きで偏向装置４２に入射される。言い換えれば、第１のビーム１８及び第２のビーム２０は、これらが偏向装置４２に到着したときに異なる軸に沿って伝搬する。より具体的には、第１のビームと第２のビーム１８、２０の伝搬軸は、ビーム１８、２０の偏向装置４２への入射の前に、９０度より小さい角度αだけ互いに傾斜している。偏向装置４２は、入力方向に関係なく異なる入力方向の入射ビームを受け入れて同じ出力方向にビームを出力するように適合されているタイプである。簡潔には、偏向装置４２は、マルチパススキャナとして参照されてもよい。

図２は、偏向装置４２の構成例のより詳細を示している。示すように、偏向装置４２は、第１及び第２の単軸走査ミラー５０、５２を含む。ある実施形態において、ミラー５０、５２は、偏向装置４２に入射するビームの二次元走査を可能にするために互いに垂直な傾きの軸に対して傾斜することができる。入射ビームは、第１のミラー５０から反射され、第２のミラー５２に向けられ、それから第２のミラー５２から反射される。制御コンピュータ４６によって制御されるガルバノメータドライブ（図示せず）が、ミラー５０と５２を回転駆動するために設けられてもよい。ガルバノメータ以外のドライブの他のタイプ及び／または偏向要素の他のタイプ（例えば適応ミラー）は、同等に考えられる。

ミラー５０、５２の少なくとも１つ（図示の例の場合では第１のミラー５０）は、異なる方向からの入射ビームを受け取り、第２のミラー５２上の同じ点に入射ビームを向けるために、その傾斜軸回りの駆動によって調整することができ、そして、ビームは同じ光軸上に偏向装置４２を出ることができる。図２は、実線で第１のビーム１８が偏向装置４２に入射される状況を示しており、そして破線で第２のビーム２０が偏向装置４２に入射される状況を示している。第１及び第２のビーム１８、２０は、αの値に等しいオフセットの相互角度で偏向装置４２に到着する。走査光学システム１０の処理モード（すなわち、第１の測定ユニット１４または第２の測定ユニット１６がアクティブであるか）に応じて、制御コンピュータ４６は、各動作モードに対応する異なる事前に定義された初期位置に第１のミラー５０を駆動することができ、そして異なる初期位置は、α／２の値によって互いに角変位される。第１の測定ユニット１４がアクティブのとき、制御コンピュータ４６は、図２の実線で示す位置に第１のミラー５０を駆動し、そして、第２の測定ユニット１６がアクティブのとき、制御コンピュータ４６は、図２の破線で示す位置（５０´における）に第１のミラー５０を駆動する。走査は、それから特定の動作モードでミラー５０によって仮定初期位置に対して第１のミラー５０を前後に傾斜することにより実行されてもよい。ビーム走査が、追加的に、または代替的に、第２のミラー５２を前後に傾けることを含んでもよいことは言うまでもない。

ある実施形態において、角度αの値は１度と１０度の間の任意の場所、例えば３度と７度の間である。角度αのためのこれらの数値は単なる例示であり、限定されることを意図するものではないことは言うまでもない。

代わりの実施形態において、第２のミラー５２は、偏向装置４２の入力ビームの異なる入射角度に適用して、入射角度にかかわらず同一の光軸上にビームを出力するように、異なる初期位置同士の間で調節可能なように構成されてもよい。

Claims (8)

1. 複数の光源であって、各光源が光放射のビームを供給するように構成されている光源と、
   前記光源によって供給される前記ビームを受光して偏向するように配置されている偏向装置であって、前記偏向装置は、ターゲットを走査するために、前記偏向装置を横断する放射のビームの走査処理のために構成されており、前記光源によって供給される前記ビームは、
   第１の向きで前記偏向装置に入射する第１のビームと、
   第２の向きで前記偏向装置に入射する第２のビームと、
   を含み、前記第１の向きは前記第２の向きと異なっている、前記偏向装置と、
   前記ターゲットから後方散乱された放射線と前記光源によって提供される前記ビームの少なくとも一つから得られた参照放射との間の干渉を確立することにより、前記ターゲットを光学的に分析するための複数の干渉測定装置と、
   制御コンピュータであって、
   第１の測定装置の作動中に前記走査処理を実行し、
   第２の測定装置の作動中に前記走査処理を実行しない、
   ように、前記偏向装置を制御するように構成された制御コンピュータと、
   を備える、走査光学システム。
2. 前記偏向装置は、少なくとも１つの傾斜軸回りに傾斜するために配置された第１の走査ミラーを含み、
   前記第１のビームは、前記第１の向きで前記第１の走査ミラーに入射し、前記第２のビームは、前記第２の向きで前記第１の走査ミラーに入射する、
   請求項１に記載の走査光学システム。
3. 前記偏向装置は、第１の傾斜軸回りに傾斜するために配置された第１の走査ミラー及び第２の傾斜軸回りに傾斜するために配置された第２の走査ミラーを含み、前記第１の傾斜軸は、前記第２の傾斜軸に対し垂直に指向され、
   前記第１及び第２のビームは、前記第１及び第２の向きで前記第１の走査ミラーに、それぞれ入射し、
   前記第１の走査ミラーは、前記第１及び第２のビームを前記第２の走査ミラーに、共通の第３の向きで向かわせるように配備されている、
   請求項１または２に記載の走査光学システム。
4. 前記第１の測定装置は、ＯＣＴベースの測定ユニットを備え、
   前記第２の測定装置は、ＯＬＣＲベースの測定ユニットを備える、
   請求項１から３のいずれか一つの請求項に記載の走査光学システム。
5. 前記測定装置は、眼の軸長を測定するための機能、角膜の中央の厚さを測定するための機能、眼の前房の軸方向の長さを測定するための機能、眼の水晶体の中央の厚さを測定するための機能、眼の角膜曲率測定を行う機能、眼の角膜径を測定する機能、眼の瞳孔測定を行う機能、眼の視軸の偏心量を測定するための機能、及び眼の網膜の厚さを測定する機能のうちの少なくとも１つを実行するように構成された測定ユニットを含む、請求項１から４のいずれか一つの請求項に記載の走査光学システム。
6. 前記測定装置は、眼の構造の二次元イメージング及び三次元イメージングのうちの少なくとも１つを実行するように構成される測定ユニットを含む、請求項１から５のいずれか一つの請求項に記載の走査光学システム。
7. 前記複数の光源は、２である、請求項１から６のいずれか一つの請求項に記載の走査光学システム。
8. 前記複数の光源は、３である、請求項１から６のいずれか一つの請求項に記載の走査光学システム。

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