JPH09145999A - レーザースリットランプのズーム光学系 - Google Patents
レーザースリットランプのズーム光学系Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中間実像を結像せずに射出平面を像平面に結
像し、且つこの中間実像の形成のために、最小倍率と最
大倍率との間のズーム係数が１０ｘを越えるようなズー
ム光学系を提供すること 【解決手段】 本発明ズーム光学系は可変屈折率を有す
る近位部分光学系（Ｔ1） と、屈折率が一定である遠位
部分光学系（Ｔ2） とから構成されている。近位部分光
学系自体は、それぞれ正の屈折率を有する遠位素子（１
０）及び近位素子（８）を含み、近位素子（８）の屈折
率は遠位素子（１０）の屈折率より著しく大きい。近位
部分光学系（Ｔ1） はコリメータとして作用する。同時
に、その後方焦点面は虚焦点面である。近位素子（８）
と遠位素子（１０）との間には、負の屈折率を有し、倍
率変化のために光軸に沿って摺動自在である２つの素子
（９ａ，９ｂ）がある。
像し、且つこの中間実像の形成のために、最小倍率と最
大倍率との間のズーム係数が１０ｘを越えるようなズー
ム光学系を提供すること 【解決手段】 本発明ズーム光学系は可変屈折率を有す
る近位部分光学系（Ｔ1） と、屈折率が一定である遠位
部分光学系（Ｔ2） とから構成されている。近位部分光
学系自体は、それぞれ正の屈折率を有する遠位素子（１
０）及び近位素子（８）を含み、近位素子（８）の屈折
率は遠位素子（１０）の屈折率より著しく大きい。近位
部分光学系（Ｔ1） はコリメータとして作用する。同時
に、その後方焦点面は虚焦点面である。近位素子（８）
と遠位素子（１０）との間には、負の屈折率を有し、倍
率変化のために光軸に沿って摺動自在である２つの素子
（９ａ，９ｂ）がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定された入射平
面からのレーザービームをターゲット平面に可変結像倍
率をもって結像するズーム光学系に関する。
面からのレーザービームをターゲット平面に可変結像倍
率をもって結像するズーム光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】光凝固のためのレーザースリットランプ
は、たとえば、出願人の印刷番号３０−３７４−Ｄ（Ｗ
−ＴＳ−Ｉ／９２ Ｔ ００）のパンフレットの中など
にも記載されている名称「ＶＩＳＵＡＬＳ Ａｒｇｏｎ
II」で提供されている。このシステムの場合、レーザ
ービームをガラス繊維を経てスリットランプ顕微鏡のス
リットランプへ導き、後続する光学系を介して照明光路
に入射させる。ガラス繊維の後に配置された光学系は、
ガラス繊維の射出面を処置すべき網膜の上に結像する。
このとき、繊維の端部から射出する光束はアルゴンレー
ザーのような治療用ビームと、レーザーダイオードのよ
うな弱い可視ターゲットビームとを含む。
は、たとえば、出願人の印刷番号３０−３７４−Ｄ（Ｗ
−ＴＳ−Ｉ／９２ Ｔ ００）のパンフレットの中など
にも記載されている名称「ＶＩＳＵＡＬＳ Ａｒｇｏｎ
II」で提供されている。このシステムの場合、レーザ
ービームをガラス繊維を経てスリットランプ顕微鏡のス
リットランプへ導き、後続する光学系を介して照明光路
に入射させる。ガラス繊維の後に配置された光学系は、
ガラス繊維の射出面を処置すべき網膜の上に結像する。
このとき、繊維の端部から射出する光束はアルゴンレー
ザーのような治療用ビームと、レーザーダイオードのよ
うな弱い可視ターゲットビームとを含む。
【０００３】ガラス繊維の射出面を結像するために、光
学系は、まず、ガラス繊維から射出する発散光束をコリ
メートするコリメータを含み、この目的のために、ガラ
ス繊維の射出面はコリメータの焦点面に配置されてい
る。その後に配置された、可変望遠鏡倍率を有する無限
焦点ガリレオパンクラートによって、コリメート光束は
拡散され、最終的には、対物レンズにより対物レンズの
焦点に集束される。従って、対物レンズの焦点にはガラ
ス繊維の射出面の像が形成される。この像の直径はガリ
レオパンクラートの設定に従って５０μｍから５００μ
ｍであり、ガラス繊維の射出面の直径は５０μｍである
ので、繊維端部は１ｘから１０ｘの倍率をもって結像さ
れることになる。繊維の射出面を網膜上に鮮鋭に結像す
るこの倍率範囲を同焦点範囲と呼ぶ。
学系は、まず、ガラス繊維から射出する発散光束をコリ
メートするコリメータを含み、この目的のために、ガラ
ス繊維の射出面はコリメータの焦点面に配置されてい
る。その後に配置された、可変望遠鏡倍率を有する無限
焦点ガリレオパンクラートによって、コリメート光束は
拡散され、最終的には、対物レンズにより対物レンズの
焦点に集束される。従って、対物レンズの焦点にはガラ
ス繊維の射出面の像が形成される。この像の直径はガリ
レオパンクラートの設定に従って５０μｍから５００μ
ｍであり、ガラス繊維の射出面の直径は５０μｍである
ので、繊維端部は１ｘから１０ｘの倍率をもって結像さ
れることになる。繊維の射出面を網膜上に鮮鋭に結像す
るこの倍率範囲を同焦点範囲と呼ぶ。
【０００４】いわゆるデフォーカス領域では、無限焦点
ガリレオパンクラートの所期の調整によって繊維端部の
像はデフォーカスされるので、すなわち、繊維の射出面
の像は網膜の後に位置することになるので、網膜上のス
ポット直径はさらに拡大する。このデフォーカス領域に
おいては、同焦点領域とは逆に、同焦点領域の方形の輝
度プロファイルではなく、ガウスの釣り鐘形曲線に対応
する輝度分布を示す。ところが、そのようなガウスの輝
度分布は医療用として適用するには不都合である。さら
に、このデフォーカス領域には非常に長く、非常に細い
レーザービームのビームウェストが存在しているので、
角膜の領域の中に、不都合な状況の下では、所定の設定
限界を同時に注意していないと、レーザー出力が角膜の
損傷を招きかねないほどのビーム輝度が現れる。
ガリレオパンクラートの所期の調整によって繊維端部の
像はデフォーカスされるので、すなわち、繊維の射出面
の像は網膜の後に位置することになるので、網膜上のス
ポット直径はさらに拡大する。このデフォーカス領域に
おいては、同焦点領域とは逆に、同焦点領域の方形の輝
度プロファイルではなく、ガウスの釣り鐘形曲線に対応
する輝度分布を示す。ところが、そのようなガウスの輝
度分布は医療用として適用するには不都合である。さら
に、このデフォーカス領域には非常に長く、非常に細い
レーザービームのビームウェストが存在しているので、
角膜の領域の中に、不都合な状況の下では、所定の設定
限界を同時に注意していないと、レーザー出力が角膜の
損傷を招きかねないほどのビーム輝度が現れる。
【０００５】米国特許第５，３３６，２１６号からは、
焦点距離の短い二分割光学系によって、まず、繊維端部
の中間実像を形成するレーザースリットランプの光学系
が知られている。２つの焦点距離の短い素子の間隔を変
化させることにより、中間像の大きさは可変である。と
ころが、中間像の大きさを変化させると、中間像の軸方
向の摺動も起こる。この後に続く２つの素子から成る焦
点距離の長い光学系によって、中間実像は１：１の結像
倍率で網膜上に結像される。それら２つの素子のうち第
１の素子は焦点距離の短い光学系の動きと結合してい
る。
焦点距離の短い二分割光学系によって、まず、繊維端部
の中間実像を形成するレーザースリットランプの光学系
が知られている。２つの焦点距離の短い素子の間隔を変
化させることにより、中間像の大きさは可変である。と
ころが、中間像の大きさを変化させると、中間像の軸方
向の摺動も起こる。この後に続く２つの素子から成る焦
点距離の長い光学系によって、中間実像は１：１の結像
倍率で網膜上に結像される。それら２つの素子のうち第
１の素子は焦点距離の短い光学系の動きと結合してい
る。
【０００６】この光学系により、網膜上のスポットが５
０μｍから１２００μｍのどのような直径を有するとき
でも、光束は角膜の平面ではそれより大きい横断面を有
し、その分、輝度が低くなることになる。いずれにして
も、この光学系も５００μｍから１２００μｍのスポッ
ト直径では、いわゆるデフォーカスモードで稼動されな
ければならない。すなわち、この大きさのスポット直径
に対しては、ガラス繊維の射出面は網膜の後に結像され
る。さらに、この周知の方法においては、構造全体が非
常に長く、そのため、光学系をスリットランプにコンパ
クトに組込めないという欠点がある。また、必要とされ
るズーム光学系の摺動経路が非常に長いので、それを機
械的に実現するにはコストがかかる。しかしながら、こ
の方法の第１の問題は、デフォーカスモードのとき、焦
点距離の短い素子の１つが繊維端部の中間像の平面へ移
動され、その場所で出力密度が高くなって問題を生じさ
せるおそれがあるという点である。
０μｍから１２００μｍのどのような直径を有するとき
でも、光束は角膜の平面ではそれより大きい横断面を有
し、その分、輝度が低くなることになる。いずれにして
も、この光学系も５００μｍから１２００μｍのスポッ
ト直径では、いわゆるデフォーカスモードで稼動されな
ければならない。すなわち、この大きさのスポット直径
に対しては、ガラス繊維の射出面は網膜の後に結像され
る。さらに、この周知の方法においては、構造全体が非
常に長く、そのため、光学系をスリットランプにコンパ
クトに組込めないという欠点がある。また、必要とされ
るズーム光学系の摺動経路が非常に長いので、それを機
械的に実現するにはコストがかかる。しかしながら、こ
の方法の第１の問題は、デフォーカスモードのとき、焦
点距離の短い素子の１つが繊維端部の中間像の平面へ移
動され、その場所で出力密度が高くなって問題を生じさ
せるおそれがあるという点である。
【０００７】さらに、米国特許第４，５７６，４４５号
から知られているカメラのズーム対物レンズは、総じて
正の屈折率を有する２つのレンズ群と、負の屈折率を有
する２つの中間レンズ群とを含み、結像倍率を変化させ
るために、負の屈折率を有する素子は摺動自在である。
ところが、そのような写真対物レンズは光学的構造の関
係上、また、通常はズーム係数がわずか３から４である
ために、レーザースリットランプに適用するのには適し
ていない。
から知られているカメラのズーム対物レンズは、総じて
正の屈折率を有する２つのレンズ群と、負の屈折率を有
する２つの中間レンズ群とを含み、結像倍率を変化させ
るために、負の屈折率を有する素子は摺動自在である。
ところが、そのような写真対物レンズは光学的構造の関
係上、また、通常はズーム係数がわずか３から４である
ために、レーザースリットランプに適用するのには適し
ていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中間
実像を結像せずに射出平面を像平面に結像し、且つこの
中間実像の形成のために、最小倍率と最大倍率との間の
ズーム係数が１０ｘを越えるようなズーム光学系を提供
することである。
実像を結像せずに射出平面を像平面に結像し、且つこの
中間実像の形成のために、最小倍率と最大倍率との間の
ズーム係数が１０ｘを越えるようなズーム光学系を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、請求項１の特徴を有するズーム光学系によって解
決される。本発明の有利な構成は、請求項２から１１項
で明らかである。すなわち、ズーム光学系は可変屈折率
を有する近位部分光学系と、屈折率が一定である遠位部
分光学系とを有し、且つ近位部分光学系の後方焦点は虚
焦点であり、その焦点距離より著しく長い焦点間隔を有
することを特徴とする。
的は、請求項１の特徴を有するズーム光学系によって解
決される。本発明の有利な構成は、請求項２から１１項
で明らかである。すなわち、ズーム光学系は可変屈折率
を有する近位部分光学系と、屈折率が一定である遠位部
分光学系とを有し、且つ近位部分光学系の後方焦点は虚
焦点であり、その焦点距離より著しく長い焦点間隔を有
することを特徴とする。
【００１０】本発明によるズーム光学系は、冒頭で説明
した「ＶＩＳＵＡＬＳ ＡｒｇｏｎII」の光学系と同様
に、空間的に固定して位置する近位焦点面に可変屈折率
を有する近位部分光学系を含むと共に、一定の屈折率を
有する遠位部分光学系を含む。従来より知られている光
学系とは異なり、近位部分光学系は正の屈折率を有する
素子を３つではなく、近位素子と遠位素子の２つしかも
たない。周知の光学系とのもう１つの相違点は、近位素
子の屈折率が遠位素子の屈折率より著しく大きく且つ近
位部分光学系全体がコリメータとして構成されているこ
とである。同時に、近位部分光学系の射出側（後方）焦
点間隔はその焦点距離より著しく大きく、後方焦点は虚
焦点である。
した「ＶＩＳＵＡＬＳ ＡｒｇｏｎII」の光学系と同様
に、空間的に固定して位置する近位焦点面に可変屈折率
を有する近位部分光学系を含むと共に、一定の屈折率を
有する遠位部分光学系を含む。従来より知られている光
学系とは異なり、近位部分光学系は正の屈折率を有する
素子を３つではなく、近位素子と遠位素子の２つしかも
たない。周知の光学系とのもう１つの相違点は、近位素
子の屈折率が遠位素子の屈折率より著しく大きく且つ近
位部分光学系全体がコリメータとして構成されているこ
とである。同時に、近位部分光学系の射出側（後方）焦
点間隔はその焦点距離より著しく大きく、後方焦点は虚
焦点である。
【００１１】ガラス繊維の端面として実現可能であるレ
ーザービームの射出平面は、同時に近位部分光学系の前
方焦点面でもあるズーム光学系の入射面に位置している
べきであろう。この入射面から発散しつつ射出する光束
はコリメート光束として近位部分光学系から射出し、遠
位部分光学系によりその後方焦点面に集束される。この
後方焦点面には処置すべき網膜があるので、ガラス繊維
の端面は網膜上に結像される。
ーザービームの射出平面は、同時に近位部分光学系の前
方焦点面でもあるズーム光学系の入射面に位置している
べきであろう。この入射面から発散しつつ射出する光束
はコリメート光束として近位部分光学系から射出し、遠
位部分光学系によりその後方焦点面に集束される。この
後方焦点面には処置すべき網膜があるので、ガラス繊維
の端面は網膜上に結像される。
【００１２】近位部分光学系の可変焦点距離をｆ1 と
し、遠位部分光学系の一定の焦点距離をｆ2 とすると、
ズーム光学系の結像倍率βはβ＝ｆ2／ｆ1である。倍率
をβ＝１からβ＝２０まで変化させる（ズーム係数）と
き、近位部分光学系の焦点距離ｆ1 はｆ2 からｆ2 ／２
０まで変化する。
し、遠位部分光学系の一定の焦点距離をｆ2 とすると、
ズーム光学系の結像倍率βはβ＝ｆ2／ｆ1である。倍率
をβ＝１からβ＝２０まで変化させる（ズーム係数）と
き、近位部分光学系の焦点距離ｆ1 はｆ2 からｆ2 ／２
０まで変化する。
【００１３】レーザービームの場合、繊維端面の結像を
近距離視野の結像と表現し、レーザビームのビームウェ
スト（ｂｅａｍｗａｉｓｔ）の結像を遠距離視野の結像
と表現することもある。レーザービームのビームウェス
トの結像を、ズーム光学系に平行に入射して来る光束に
より近似して説明することができる。
近距離視野の結像と表現し、レーザビームのビームウェ
スト（ｂｅａｍｗａｉｓｔ）の結像を遠距離視野の結像
と表現することもある。レーザービームのビームウェス
トの結像を、ズーム光学系に平行に入射して来る光束に
より近似して説明することができる。
【００１４】近位素子と遠位素子は、あらゆるズーム係
数において、近位部分光学系の後方焦点間隔が近位部分
光学系の焦点距離より著しく大きく、少なくともその１
０倍から５０倍の大きさであるように配置されている。
近位素子の焦点距離が短いため、光軸と平行に入射する
光束は近位素子の中で大きく拡散し、後方焦点の位置が
虚であるので、近位部分光学系から再びほぼ平行で、わ
ずかに発散する光束として射出する。近位素子の屈折率
が大きいためにこの光束は大きく拡散するので、光束は
ビームウェストに到達する前に激しく収束し、その結
果、ビームウェストから離れるにつれ、輝度は相応して
大きく低下して行く。
数において、近位部分光学系の後方焦点間隔が近位部分
光学系の焦点距離より著しく大きく、少なくともその１
０倍から５０倍の大きさであるように配置されている。
近位素子の焦点距離が短いため、光軸と平行に入射する
光束は近位素子の中で大きく拡散し、後方焦点の位置が
虚であるので、近位部分光学系から再びほぼ平行で、わ
ずかに発散する光束として射出する。近位素子の屈折率
が大きいためにこの光束は大きく拡散するので、光束は
ビームウェストに到達する前に激しく収束し、その結
果、ビームウェストから離れるにつれ、輝度は相応して
大きく低下して行く。
【００１５】ズーム光学系の焦点距離を変化させるため
に、近位素子は正の屈折率を有するレンズ又はレンズ部
分と、負の屈折率を有し、光軸と平行に摺動自在である
２つのレンズ又はレンズ部分とを有する。この場合、正
の屈折率を有するレンズ又はレンズ部分の後ろでは光路
が発散して進み且つ負の屈折率を有するレンズ又はレン
ズ部分の摺動によって、所望の倍率に対応する必要な発
散を発生できるように、入射面は正の屈折率を有するレ
ンズ又はレンズ部分からそのレンズ又はレンズ部分の焦
点距離よりやや長い距離だけ離間しているのが好まし
い。冒頭で挙げた米国特許第５，３３６，２１６号とは
異なり、あらゆるズーム位置で、ビームはズーム光学系
の中で入射平面の中間実像を形成することなく導かれ
る。
に、近位素子は正の屈折率を有するレンズ又はレンズ部
分と、負の屈折率を有し、光軸と平行に摺動自在である
２つのレンズ又はレンズ部分とを有する。この場合、正
の屈折率を有するレンズ又はレンズ部分の後ろでは光路
が発散して進み且つ負の屈折率を有するレンズ又はレン
ズ部分の摺動によって、所望の倍率に対応する必要な発
散を発生できるように、入射面は正の屈折率を有するレ
ンズ又はレンズ部分からそのレンズ又はレンズ部分の焦
点距離よりやや長い距離だけ離間しているのが好まし
い。冒頭で挙げた米国特許第５，３３６，２１６号とは
異なり、あらゆるズーム位置で、ビームはズーム光学系
の中で入射平面の中間実像を形成することなく導かれ
る。
【００１６】近位素子の屈折率は遠位素子の屈折率の５
倍を越えるのが好ましく、１０倍を越えているのが特に
好ましい。また、近位素子の正の屈折率を有するレンズ
又はレンズ部分と、負の屈折率を有するレンズ又はレン
ズ部分とは共に１０mm未満の焦点距離を有するのが好ま
しい。結像倍率を変化させるために、負の屈折率を有す
るレンズ又はレンズ部分のみ、従って、相応して焦点距
離の短いレンズのみを摺動させれば良いので、短い摺動
経路であっても、結像倍率は大きく変化する。要する
に、コンパクトな構造で、同時に大きなズーム係数が得
られるのである。
倍を越えるのが好ましく、１０倍を越えているのが特に
好ましい。また、近位素子の正の屈折率を有するレンズ
又はレンズ部分と、負の屈折率を有するレンズ又はレン
ズ部分とは共に１０mm未満の焦点距離を有するのが好ま
しい。結像倍率を変化させるために、負の屈折率を有す
るレンズ又はレンズ部分のみ、従って、相応して焦点距
離の短いレンズのみを摺動させれば良いので、短い摺動
経路であっても、結像倍率は大きく変化する。要する
に、コンパクトな構造で、同時に大きなズーム係数が得
られるのである。
【００１７】本発明によるズーム光学系をスリットラン
プ顕微鏡に適用する場合、ズーム光学系の遠位部分光学
系は同時にスリット照明部の対物レンズでもあるのが好
ましく、５０mmから２００mmの焦点距離を有しているの
で、相応して大きな作業距離が保証される。次に、図面
に示す実施例に基づいて本発明の個々の点を詳細に説明
する。
プ顕微鏡に適用する場合、ズーム光学系の遠位部分光学
系は同時にスリット照明部の対物レンズでもあるのが好
ましく、５０mmから２００mmの焦点距離を有しているの
で、相応して大きな作業距離が保証される。次に、図面
に示す実施例に基づいて本発明の個々の点を詳細に説明
する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１のスリットランプ顕微鏡は周
知のように装置土台１を有し、この土台に顕微鏡本体２
とスリット照明部３とが互いに独立して、垂直軸４に関
して回転自在であるように受け入れられている。詳細に
は図示されていないスリット照明部は、検査又は処置す
べき目の周辺を照明するために利用され、顕微鏡２によ
り目を観察する。５は、治療のためのレーザービームを
スリット照明部の光路に入射させるためのアダプタであ
る。治療用レーザービーム自体はレーザー、たとえば、
アルゴンレーザー（図示せず）からガラス繊維７を介し
てアダプタ５へ導かれ、ガラス繊維７の端面７ａから射
出する。
知のように装置土台１を有し、この土台に顕微鏡本体２
とスリット照明部３とが互いに独立して、垂直軸４に関
して回転自在であるように受け入れられている。詳細に
は図示されていないスリット照明部は、検査又は処置す
べき目の周辺を照明するために利用され、顕微鏡２によ
り目を観察する。５は、治療のためのレーザービームを
スリット照明部の光路に入射させるためのアダプタであ
る。治療用レーザービーム自体はレーザー、たとえば、
アルゴンレーザー（図示せず）からガラス繊維７を介し
てアダプタ５へ導かれ、ガラス繊維７の端面７ａから射
出する。
【００１９】本発明によるズーム光学系の近位部分光学
系はアダプタ５の中に配置されており、焦点距離が短
く、正の屈折率を有する固定配置された素子８と、その
後に続く２つの、軸方向に摺動自在である負の屈折率を
有する素子９ａ、９ｂと、正の屈折率を有する焦点距離
の短い素子８及び負の屈折率を有する２つの焦点距離の
短い素子９ａ、９ｂの個々の屈折率の値より著しく小さ
い正の屈折率を有する固定された素子１０とから構成さ
れている。９は、近位部分光学系８、９ａ、９ｂ、１０
の焦点距離を変化させるための調整リングを示し、この
リングを回すと、周知のように、２つの負素子９ａ、９
ｂが光軸に沿って摺動する。摺動自在の素子を含むズー
ムレンズ又は顕微鏡対物レンズの同様に摺動自在のマウ
ントは基本的に知られているので、このマウントの具体
的な構造についてここでは詳細には説明しない。そのよ
うなマウントの構造に関しては、たとえば、出願人の米
国特許第４，９５３，９６２号を参照。
系はアダプタ５の中に配置されており、焦点距離が短
く、正の屈折率を有する固定配置された素子８と、その
後に続く２つの、軸方向に摺動自在である負の屈折率を
有する素子９ａ、９ｂと、正の屈折率を有する焦点距離
の短い素子８及び負の屈折率を有する２つの焦点距離の
短い素子９ａ、９ｂの個々の屈折率の値より著しく小さ
い正の屈折率を有する固定された素子１０とから構成さ
れている。９は、近位部分光学系８、９ａ、９ｂ、１０
の焦点距離を変化させるための調整リングを示し、この
リングを回すと、周知のように、２つの負素子９ａ、９
ｂが光軸に沿って摺動する。摺動自在の素子を含むズー
ムレンズ又は顕微鏡対物レンズの同様に摺動自在のマウ
ントは基本的に知られているので、このマウントの具体
的な構造についてここでは詳細には説明しない。そのよ
うなマウントの構造に関しては、たとえば、出願人の米
国特許第４，９５３，９６２号を参照。
【００２０】近位部分光学系から射出したレーザービー
ムはコリメートされているが、その光束の直径は負の屈
折率を有する素子９ａ、９ｂの摺動によって可変であ
る。コリメートされたこの治療用レーザービームはミラ
ー１１を介して同軸にスリット照明部の光路（図示せ
ず）に入射する。正の屈折率を有する対物レンズである
ズーム光学系の遠位部分光学系１２は、治療用レーザー
ビームとスリット照明部の統合された光路に配置されて
おり、治療用レーザービームを焦点に集束させると共
に、スリット照明部の照明スリットを処置又は検査すべ
き目に結像する働きをする。ビームの方向に見て遠位部
分光学系１２の後では、それまでほぼ垂直に進んで来た
光路はプリズム６により、実体顕微鏡２の光軸が位置し
ている水平の平面へと偏向される。
ムはコリメートされているが、その光束の直径は負の屈
折率を有する素子９ａ、９ｂの摺動によって可変であ
る。コリメートされたこの治療用レーザービームはミラ
ー１１を介して同軸にスリット照明部の光路（図示せ
ず）に入射する。正の屈折率を有する対物レンズである
ズーム光学系の遠位部分光学系１２は、治療用レーザー
ビームとスリット照明部の統合された光路に配置されて
おり、治療用レーザービームを焦点に集束させると共
に、スリット照明部の照明スリットを処置又は検査すべ
き目に結像する働きをする。ビームの方向に見て遠位部
分光学系１２の後では、それまでほぼ垂直に進んで来た
光路はプリズム６により、実体顕微鏡２の光軸が位置し
ている水平の平面へと偏向される。
【００２１】治療用レーザービームをスリット照明部の
光路に入射させるためには、ズーム光学系を非常にコン
パクトな構造にする必要があるが、これは、ズーム光学
系を収納するために利用できるスペースの長さがスリッ
ト照明部の高さより短いためである。
光路に入射させるためには、ズーム光学系を非常にコン
パクトな構造にする必要があるが、これは、ズーム光学
系を収納するために利用できるスペースの長さがスリッ
ト照明部の高さより短いためである。
【００２２】図２のＡ、Ｂには、ズーム光学系の光学的
構造を詳細に示す。正の屈折率を有する焦点距離の短い
素子８は２つのレンズから成る接合素子で、６．２mmの
焦点距離をもつ。その後に続く、１点鎖線で示した光軸
に沿って摺動自在である、負の屈折率を有する２つの素
子９ａ、９ｂは、−６．６mmの焦点距離をもつ２つの全
く同形の平凹個別レンズであり、さらにその後に続く、
正の屈折率を有し、焦点距離の長い素子１０は、８１．
８mmの焦点距離を有する。遠位ズーム光学系（Ｔ2）
は、２素子接合素子１２から形成され、９６．３mmの焦
点距離を有する。処置すべき目に至る十分に長い作業距
離を保証するために、この遠位部分光学系（Ｔ2） は５
０mmから２００mmの値範囲の相対的に長い焦点距離を有
する。図２においては、処置すべき目は光軸に対し垂直
な平面により表わされており、その平面で光軸は角膜
（平面１４）又は網膜（平面１５）と交わる。
構造を詳細に示す。正の屈折率を有する焦点距離の短い
素子８は２つのレンズから成る接合素子で、６．２mmの
焦点距離をもつ。その後に続く、１点鎖線で示した光軸
に沿って摺動自在である、負の屈折率を有する２つの素
子９ａ、９ｂは、−６．６mmの焦点距離をもつ２つの全
く同形の平凹個別レンズであり、さらにその後に続く、
正の屈折率を有し、焦点距離の長い素子１０は、８１．
８mmの焦点距離を有する。遠位ズーム光学系（Ｔ2）
は、２素子接合素子１２から形成され、９６．３mmの焦
点距離を有する。処置すべき目に至る十分に長い作業距
離を保証するために、この遠位部分光学系（Ｔ2） は５
０mmから２００mmの値範囲の相対的に長い焦点距離を有
する。図２においては、処置すべき目は光軸に対し垂直
な平面により表わされており、その平面で光軸は角膜
（平面１４）又は網膜（平面１５）と交わる。
【００２３】ズーム光学系は、あらゆるズーム位置で、
空間の中で固定した位置にある入射平面１６を同様に空
間の中で固定した位置にあり、同時に網膜の平面でもあ
るターゲット平面１５に結像する。このとき、結像倍率
は２つの平凹個別レンズ９ａ、９ｂの位置に応じて１ｘ
から２ｘの範囲で可変であり、その結果、ズーム倍率は
総じて２０ｘとなる。
空間の中で固定した位置にある入射平面１６を同様に空
間の中で固定した位置にあり、同時に網膜の平面でもあ
るターゲット平面１５に結像する。このとき、結像倍率
は２つの平凹個別レンズ９ａ、９ｂの位置に応じて１ｘ
から２ｘの範囲で可変であり、その結果、ズーム倍率は
総じて２０ｘとなる。
【００２４】入射平面１６には、ガラス繊維７の端面７
ａが位置決めされている。焦点距離の短い素子８からこ
の入射平面１６までの距離は焦点距離の短い素子８の焦
点距離よりやや長いので、図２Ａに示す結像光路は焦点
距離の短い素子８から射出した後は収束しつつ進む。負
の屈折率を有する２つの個別レンズ９ａ、９ｂは、収束
する光路を発散させる。負の屈折率を有する２つのレン
ズ９ａ、９ｂの相互移動経路は、近位部分光学系
（Ｔ1） の遠位素子１０から射出した後の結像光路が常
にコリメートされており、その結果、遠位部分光学系
（Ｔ2） によって、空間の中に固定して位置しているタ
ーゲット平面１５に結像されるように定められている。
鮮鋭な結像により、ターゲット平面１５には、光軸に対
し垂直なほぼ方形の輝度プロファイルを有するレーザー
スポットが形成される。図示した構造の場合、入射平面
１６は近位部分光学系（Ｔ1） の前方焦点面と一致す
る。
ａが位置決めされている。焦点距離の短い素子８からこ
の入射平面１６までの距離は焦点距離の短い素子８の焦
点距離よりやや長いので、図２Ａに示す結像光路は焦点
距離の短い素子８から射出した後は収束しつつ進む。負
の屈折率を有する２つの個別レンズ９ａ、９ｂは、収束
する光路を発散させる。負の屈折率を有する２つのレン
ズ９ａ、９ｂの相互移動経路は、近位部分光学系
（Ｔ1） の遠位素子１０から射出した後の結像光路が常
にコリメートされており、その結果、遠位部分光学系
（Ｔ2） によって、空間の中に固定して位置しているタ
ーゲット平面１５に結像されるように定められている。
鮮鋭な結像により、ターゲット平面１５には、光軸に対
し垂直なほぼ方形の輝度プロファイルを有するレーザー
スポットが形成される。図示した構造の場合、入射平面
１６は近位部分光学系（Ｔ1） の前方焦点面と一致す
る。
【００２５】図２Ｂには、光軸と平行にズーム光学系に
入射する光束の光路を示し、これは遠距離視野の結像を
近似して表わしている。近位部分光学系の近位素子８、
９ａ、９ｂの焦点距離が非常に短いため又はその屈折率
が大きいために、この光束は近位部分光学系においては
大きく拡散する。
入射する光束の光路を示し、これは遠距離視野の結像を
近似して表わしている。近位部分光学系の近位素子８、
９ａ、９ｂの焦点距離が非常に短いため又はその屈折率
が大きいために、この光束は近位部分光学系においては
大きく拡散する。
【００２６】射出側焦点１７（図３を参照）は虚焦点で
ある、すなわち、光の方向に見て近位部分光学系
（Ｔ1）の前方に位置し、近位部分光学系（Ｔ1）から、
近位部分光学系自体の焦点距離より著しく長い焦点間隔
（ＢＡ）を有しているので、ズーム光学系に平行に入射
した光路は近位部分光学系から射出した後はわずかに発
散し、その後、ズーム領域全体で遠位部分光学系
（Ｔ2） によってターゲット平面１５から後方へある距
離をおいた位置で集束される。ズーム光学系の後方焦点
面に対応するこの焦点面に、レーザービームのビームウ
ェスト（遠距離視野像）が位置している。近位部分光学
系でビームが大きく発散し、ビームウェストがターゲッ
ト平面１５の後方に離間しているので、角膜と交わる平
面１４における光路は、あらゆるズーム位置で１mmを越
える十分に大きい直径を有し、そのため、その局所輝度
は低い。従って、規定の安全基準に注意を払わなくと
も、角膜の損傷はほぼ排除される。
ある、すなわち、光の方向に見て近位部分光学系
（Ｔ1）の前方に位置し、近位部分光学系（Ｔ1）から、
近位部分光学系自体の焦点距離より著しく長い焦点間隔
（ＢＡ）を有しているので、ズーム光学系に平行に入射
した光路は近位部分光学系から射出した後はわずかに発
散し、その後、ズーム領域全体で遠位部分光学系
（Ｔ2） によってターゲット平面１５から後方へある距
離をおいた位置で集束される。ズーム光学系の後方焦点
面に対応するこの焦点面に、レーザービームのビームウ
ェスト（遠距離視野像）が位置している。近位部分光学
系でビームが大きく発散し、ビームウェストがターゲッ
ト平面１５の後方に離間しているので、角膜と交わる平
面１４における光路は、あらゆるズーム位置で１mmを越
える十分に大きい直径を有し、そのため、その局所輝度
は低い。従って、規定の安全基準に注意を払わなくと
も、角膜の損傷はほぼ排除される。
【００２７】図４Ａ〜Ｃには、ミラー１１や方向転換プ
リズム６のような、結像特性に影響を及ぼさない素子を
除いたズーム光学系を３つの異なるズーム位置で示す。
さらに、レーザービームの２ｗプロファイルも記入され
ている。すなわち、輝度が光軸上の輝度の１／ｅ2 に落
ちるビームを端ビームとして記入してある。ここで、図
４Ａの場合の結像倍率はβ＝１ｘ、図４Ｂではβ＝１０
ｘ、図４Ｃではβ＝２０ｘとする。そこで、図４Ａに示
す設定状態においては、ガラス繊維の射出面の直径を５
０μｍとしたとき、網膜の平面１５のレーザースポット
の直径は５０μｍであり、図４Ｂの場合は５００μｍで
あり、図４Ｃの場合には１０００μｍである。倍率がβ
＝５ｘであるとき、すなわち、スポットの大きさが２５
０μｍであるとき、導かれるビームは最も細くなり、そ
のため、角膜の平面１４における輝度は最も高くなる。
倍率がβ＝５ｘからβ＝２０ｘまでの間にさらに高くな
ると、ビームは再び拡張するので、角膜の平面１４の最
大輝度は再び低くなる。
リズム６のような、結像特性に影響を及ぼさない素子を
除いたズーム光学系を３つの異なるズーム位置で示す。
さらに、レーザービームの２ｗプロファイルも記入され
ている。すなわち、輝度が光軸上の輝度の１／ｅ2 に落
ちるビームを端ビームとして記入してある。ここで、図
４Ａの場合の結像倍率はβ＝１ｘ、図４Ｂではβ＝１０
ｘ、図４Ｃではβ＝２０ｘとする。そこで、図４Ａに示
す設定状態においては、ガラス繊維の射出面の直径を５
０μｍとしたとき、網膜の平面１５のレーザースポット
の直径は５０μｍであり、図４Ｂの場合は５００μｍで
あり、図４Ｃの場合には１０００μｍである。倍率がβ
＝５ｘであるとき、すなわち、スポットの大きさが２５
０μｍであるとき、導かれるビームは最も細くなり、そ
のため、角膜の平面１４における輝度は最も高くなる。
倍率がβ＝５ｘからβ＝２０ｘまでの間にさらに高くな
ると、ビームは再び拡張するので、角膜の平面１４の最
大輝度は再び低くなる。
【００２８】１０ｘ及び２０ｘの倍率の場合にも、繊維
端面又は入射平面はズーム光学系の中では中間結像され
ない。すなわち、図４Ｂ及び図４Ｃでも、負レンズ９
ａ、９ｂの間で光路は焦点を通過することなく、収束か
ら発散の状態へと進む。
端面又は入射平面はズーム光学系の中では中間結像され
ない。すなわち、図４Ｂ及び図４Ｃでも、負レンズ９
ａ、９ｂの間で光路は焦点を通過することなく、収束か
ら発散の状態へと進む。
【００２９】近位部分光学系（Ｔ1） の遠位端面（最も
後方の面）（ｒ10）から近位部分光学系の後方焦点面１
７までの距離は、図３には短縮して示されている。縮尺
に合わせて図示すると、この後方焦点面は、図４Ａ〜図
４Ｃの図面の左端からはるかに先の位置にあり、結像倍
率が１ｘのとき、近位部分光学系（Ｔ1） の遠位端面
（ｒ10）から−４７５６mmの距離にあり、結像倍率が２
０ｘのときには−４７１mmの距離にある。従って、最大
倍率のとき、入射平面の前方で近位素子の約３．５倍、
最小倍率のときには約３５倍となる。
後方の面）（ｒ10）から近位部分光学系の後方焦点面１
７までの距離は、図３には短縮して示されている。縮尺
に合わせて図示すると、この後方焦点面は、図４Ａ〜図
４Ｃの図面の左端からはるかに先の位置にあり、結像倍
率が１ｘのとき、近位部分光学系（Ｔ1） の遠位端面
（ｒ10）から−４７５６mmの距離にあり、結像倍率が２
０ｘのときには−４７１mmの距離にある。従って、最大
倍率のとき、入射平面の前方で近位素子の約３．５倍、
最小倍率のときには約３５倍となる。
【００３０】ズーム光学系の一実施例の具体的な構造デ
ータを次の表Ｉに示す。表の中で、ｒi （ｉ＝１...１
３） は近位部分光学系の焦点距離の短い素子から始め
て、面の曲率半径を示し、ｄi （ｉ＝２...１３） は光
軸と各々の面との交点の間の厚さ又は間隔を示す。ｄ1
は、近位部分光学系の正の屈折率を有する、焦点距離の
短い素子８の第１の交差面から入射平面までの距離を表
わし、ｄ14は、遠位部分光学系（Ｔ2） の射出面の交点
と角膜の平面１４との間隔を表わし、ｄ15は、角膜の平
面１４と網膜の平面１５との間隔を表わし、それらはそ
れぞれ光軸に沿って測定された値である。ガラス材料に
関しては、マインツのＳｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋ
ｅ社が提供している適切なガラスの名称を明示した。
ータを次の表Ｉに示す。表の中で、ｒi （ｉ＝１...１
３） は近位部分光学系の焦点距離の短い素子から始め
て、面の曲率半径を示し、ｄi （ｉ＝２...１３） は光
軸と各々の面との交点の間の厚さ又は間隔を示す。ｄ1
は、近位部分光学系の正の屈折率を有する、焦点距離の
短い素子８の第１の交差面から入射平面までの距離を表
わし、ｄ14は、遠位部分光学系（Ｔ2） の射出面の交点
と角膜の平面１４との間隔を表わし、ｄ15は、角膜の平
面１４と網膜の平面１５との間隔を表わし、それらはそ
れぞれ光軸に沿って測定された値である。ガラス材料に
関しては、マインツのＳｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋ
ｅ社が提供している適切なガラスの名称を明示した。
【００３１】さらに、表IIには、図４Ａ〜Ｃに示す３つ
の倍率における近位部分光学系（Ｔ1） の焦点距離と、
近位部分光学系の最も後方の面（ｒ10）からの近位部分
光学系の後方焦点間隔（ＢＡ）とをそれぞれ示す。
の倍率における近位部分光学系（Ｔ1） の焦点距離と、
近位部分光学系の最も後方の面（ｒ10）からの近位部分
光学系の後方焦点間隔（ＢＡ）とをそれぞれ示す。
【００３２】 表Ｉ 倍率ｖ＝１...２０ 半 径 厚さ又は間隔 自由直径．媒体 ｒi／mm ｄi／mm ｄF／mm ──────────────────────────────────── ｄ1 ＝6.8 空気 ｒ1 ＝7.9433 3.0 ｄ2 ＝1.5 SF 10 ｒ2 ＝2.2712 3.0 ｄ3 ＝2.0 BALF 4 ｒ3 ＝-3.9242 3.0 ｄ4 ＝9.81...16.75 空気 ｒ4 ＝平坦 3.0 ｄ5 ＝1.0 F 2 ｒ5 ＝4.1567 3.0 ｄ6 ＝4.89...9.59 空気 ｒ6 ＝-4.1567 3.0 ｄ7 ＝1.0 F 2 ｒ7 ＝平坦 3.0 ｄ8 ＝73.55...61.91 空気 ｒ8 ＝131.45 18.0 ｄ9 ＝2.0 SF 4 ｒ9 ＝38.404 18.0 ｄ10＝4.0 SSKN 8 ｒ10＝-60.866 18.0 ｄ11＝62.0 空気 ｒ11＝66.552 32.0 ｄ12＝8.3 BALF 4 ｒ12＝-46.33 32.0 ｄ13＝2.5 SF 53 ｒ13＝-145.913 32.0 ｄ14＝74.13 空気 角膜(14) ｄ15＝17.0 網膜(15)
【００３３】 表II 結像倍率 近位部分光学系 総焦点距離 後方焦点間隔 の焦点距離 ／mm ／mm ／mm ─────────────────────────────────── 1 96,335 -1,965 -4755,87 10 9,634 -1,273 - 761,569 20 4,817 -1,058 - 471,245
【図１】 本発明によるズーム光学系を有するスリット
ランプ顕微鏡の断面図。
ランプ顕微鏡の断面図。
【図２】 近距離視野結像時の光路を記入した本発明に
よるズーム光学系のレンズ断面図（Ａ）と、遠距離視野
結像時の光路を記入したＡのレンズ断面図（Ｂ）。
よるズーム光学系のレンズ断面図（Ａ）と、遠距離視野
結像時の光路を記入したＡのレンズ断面図（Ｂ）。
【図３】 近位部分光学系の後方にある虚焦点を含む図
２Ｂのレンズ断面の一部を示す図。
２Ｂのレンズ断面の一部を示す図。
【図４】 倍率が１ｘのとき（Ａ）、１０ｘのとき
（Ｂ）および２０ｘのとき（Ｃ）のそれぞれの本発明に
よるズーム光学系のレンズ断面図。
（Ｂ）および２０ｘのとき（Ｃ）のそれぞれの本発明に
よるズーム光学系のレンズ断面図。
２…顕微鏡本体、３…スリット照明部、７…ガラス繊
維、７ａ…ガラス繊維の端面、８…正の屈折率を有する
素子、９ａ、９ｂ…負の屈折率を有する素子、１０…正
の屈折率を有する素子、１２…遠位部分光学系、１４…
角膜の平面、１５…ターゲット平面（網膜）、１６…入
射平面、１７…射出側焦点、Ｔ1 …近位部分光学系、Ｔ
2 …遠位部分光学系。
維、７ａ…ガラス繊維の端面、８…正の屈折率を有する
素子、９ａ、９ｂ…負の屈折率を有する素子、１０…正
の屈折率を有する素子、１２…遠位部分光学系、１４…
角膜の平面、１５…ターゲット平面（網膜）、１６…入
射平面、１７…射出側焦点、Ｔ1 …近位部分光学系、Ｔ
2 …遠位部分光学系。
Claims (12)
- 【請求項１】 固定された入射平面（１６）からのレー
ザービームをターゲット平面（１５）に可変結像倍率を
もって結像するズーム光学系において、ズーム光学系は
可変屈折率を有する近位部分光学系（Ｔ1） と、屈折率
が一定である遠位部分光学系（Ｔ2，１２）とを有し、
且つ近位部分光学系（Ｔ1）の後方焦点（１７）は、虚
焦点であり、その焦点距離より著しく長い焦点間隔（Ｂ
Ａ）を有するズーム光学系。 - 【請求項２】 近位部分光学系（Ｔ1） の前方焦点は入
射平面（１６）に位置している請求項１記載のズーム光
学系。 - 【請求項３】 近位部分光学系（Ｔ1）は、それぞれが
正の屈折率をもつ遠位素子（１０）及び近位素子（８）
を有し、近位素子（８）の屈折率は遠位素子（１０）の
屈折率より著しく大きい請求項１又は２記載のズーム光
学系。 - 【請求項４】 入射平面（１６）からターゲット平面
（１５）への結像は中間実像の形成なしに行われる請求
項１から３のいずれか１項に記載のズーム光学系。 - 【請求項５】 レーザービームの射出平面（７ａ）は近
位部分光学系（Ｔ1）の近位焦点面（１６）に位置して
いる請求項１から４のいずれか１項に記載のズーム光学
系。 - 【請求項６】 近位部分光学系（Ｔ1）は、負の屈折率
を有する２つの光軸と平行に摺動自在であるレンズ又は
レンズ部分（９ａ、９ｂ）を有する請求項１から５のい
ずれか１項に記載のズーム光学系。 - 【請求項７】 正の屈折率を有する近位素子（８）の屈
折率は遠位素子（１０）の屈折率の５倍、好ましくは１
０倍を越える請求項３から６のいずれか１項に記載のズ
ーム光学系。 - 【請求項８】 近位部分光学系（Ｔ1） の後方焦点面は
近位部分光学系から近位部分光学系（Ｔ1） のその都度
の焦点距離の５倍、好ましくは１０倍を越える距離だけ
離間している請求項１から７のいずれか１項に記載のズ
ーム光学系。 - 【請求項９】 遠位部分光学系（Ｔ2 、１２）は同時に
スリット照明部（３）の対物レンズでもあり、５０mmか
ら２００mmの焦点距離を有する請求項１から８のいずれ
か１項に記載のズーム光学系。 - 【請求項１０】 近位部分光学系のレンズ又はレンズ部
分（８、９ａ、９ｂ）は、数値として１０mmより小さい
焦点距離をそれぞれ有する請求項１から９のいずれか１
項に記載のズーム光学系。 - 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項に記
載のレーザー照明のためのレーザー照明部およびズーム
光学系を有するスリットランプ顕微鏡であって、入射平
面（１６）に光ファイバ（７）の端面（７ａ）が配置さ
れ、且つ光ファイバ（７）の端面（７ａ）はあらゆるズ
ーム位置でズーム光学系の近位部分光学系（Ｔ1） によ
り中間実像の形成なしに無限遠へ結像されるスリットラ
ンプ顕微鏡。 - 【請求項１２】 遠位部分光学系（Ｔ2） はスリット照
明部（３）の対物レンズ（１２）であり且つ近位部分光
学系（Ｔ1） の焦点距離は、光ファイバ（７）の端面
（７ａ）を対物レンズ（１２）の遠位焦点面に結像する
ときに１ｘから２０ｘのズーム範囲が得られるように選
択されている請求項１１記載のスリットランプ顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19538412.1 | 1995-10-16 | ||
| DE19538412 | 1995-10-16 |
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