JP6819773B2 - 反射屈折等倍アフォーカル瞳孔リレー及びこれを採用した光学撮影系 - Google Patents

Description

本発明は、技術的に、２０１６年９月６日に出願された米国特許仮出願第６２／３８３，７２２号、２０１７年４月３日に出願された米国特許仮出願第６２／４８０，８８６号、２０１６年９月６日に出願された米国特許仮出願第６２／３８３，７４５号、及び２０１７年３月２２日に出願された米国特許仮出願第６２／４７５，０６９号に関連している。これらの仮出願の開示は参照によって本明細書中に援用される。

本発明は一般に、網膜の広角光学撮影の方法に関し、特に、反射屈折アフォーカル瞳孔リレー系、及びアナモルフィックアフォーカル光学瞳孔リレー系に関する。

様々な光学撮影系では、走査リフレクタが採用され続けており、したがって（前記光学系を通した撮影プロセスの部分として）そのような走査リフレクタのうちの１つを別の走査リフレクタ上に結像することが必要とされている。

原理的に、（望遠鏡として構成された）従来の等倍アフォーカルリレーは、走査ミラーのうちの１つをもう１つの走査ミラー上に結像することが可能である。しかし、有限光ビーム開口（ｆｉｎｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ ａｐｅｒｔｕｒｅｓ）において良好な像品質を達成するために、そのような望遠鏡装置において使用される屈折レンズは通常、結局はかなり長いものとなり（これによりその使用が困難になり）、設計の観点から複雑なものとなる。市販のｘｙガルバノメータ走査ミラー（この一例はケンブリッジ・テクノロジー、インク．（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｃ．）によって製造されている）においては、例えば、ｘ−方向及びｙ−方向において光ビームを走査するミラー（それぞれｘ−走査ミラー及びｙ−走査ミラーと呼ばれる）の間に動作上必要な物理的な分離が存在し、これにより前記ミラーが互いに光学的に共役であることが妨げられる − それらは、事実上、互いに光学的に重なり合っていない。互いから空間的に分離されたこれらのミラーが、等方性アフォーカル望遠鏡（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ａｆｏｃａｌ ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）を用いて光学的にリレーされるか又は結像される場合、これらのミラーの像はやはり互いに非共役のままとなる。

そのような系構成は、系の出力においてｘ−方向及びｙ−方向で走査している光学ビーム（水平及び垂直に走査しているビーム）が、像平面から見た場合、両方の走査ミラーから同時に出て来ているようには見えない、ということを意味している。別の言い方をすれば、そのような走査出力ビームのうちの少なくとも１つは、結局は理想的な瞳孔位置に比べて変位されている。この変位は、拡張していない人間の眼の瞳孔（虹彩）などの小さな直径の瞳孔を通してオブジェクトの光学撮影を実現しなければならない超広角系についての実際的な問題を提起する − 走査ビームは視野全体にわたって瞳孔内を「さまよい（ｗａｎｄｅｒ）」、これにより広い画角におけるケラレが、又は視野のいくつかの部分の像の損失がもたらされる可能性がある。

さらに、一般的なガルバノメータミラーの走査角度は通常、約４０度（＋／−２０度）のフルアングルに制限される。前記走査角度を眼の視野（ＦＯＶ）の角度まで増加させるために、拡大望遠鏡が必要とされる場合がある。

米国特許第５，８１５，２４２号明細書及び米国特許第７，９５９，２９０号明細書などの関連技術では、一方の走査ミラーを他方の走査ミラー上に結像するための（アフォーカルリレーではなく）楕円ミラーの使用が開示されている。しかし、当業者に知られているように、そのような楕円ミラーは有限開口においてかなりの収差を導入する。これらの収差は、米国特許第５，８１５，２４２号明細書に記載されているように走査中に複雑な動的光学要素を用いて補償されるか、又は開口をできるだけ小さく保つこと（これは結果として、回折限界分解能を不可避的に低下させる）によって許容されなければならない。このアプローチの追加の実際的な欠点は、精密な走査のために必要な精度で楕円ミラーを製造することの困難さに由来する。

したがって、撮影がｘ−ビーム走査系及びｙ−ビーム走査系の使用を含む場合に網膜上に像を生成する、現在の最新の方法の欠点を克服することの必要性が依然として存在している。

本開示の第１の態様は、第１の走査リフレクタ及び第２の走査リフレクタであって、前記第１の走査リフレクタはその上に入射する光のビームを第１の平面内で走査するように構成されており、前記第２の走査リフレクタはその上に入射する光のビームを第２の平面内で走査するように構成されており、前記第１の平面及び前記第２の平面は互いに交差している、第１の走査リフレクタ及び第２の走査リフレクタと、前記第１の走査リフレクタ及び前記第２の走査リフレクタと光学的に連通している前記第１の走査リフレクタ及び前記第２の走査リフレクタの間の光軸に沿って配置された、反射屈折アフォーカルリレー系であって、前記反射屈折アフォーカルリレー系は、前記第１の走査リフレクタ又は前記第２の走査リフレクタのうちの１つを前記第１の走査リフレクタ又は前記第２の走査リフレクタのうちのもう１つの上に、前記光軸に沿って伝搬している光において等倍で結像するように構成されており、前記反射屈折アフォーカルリレー系は１つのみのリフレクタを含む、反射屈折アフォーカルリレー系と、を含む。

特定の実施形態についての以下の詳細な説明を、一定の縮尺率ではない図面と組み合わせて参照することにより、本発明はより十分に理解されるであろう。

本実施の形態にかかる眼科撮影装置１０の構成の一例を示す図である。 ＯＣＴ系の１つの走査ミラーの、そのような系の別の走査ミラー上への結像のために構成された、等倍リレーの反射屈折アフォーカルリレーの第１実施形態を断面図において示す。 ＯＣＴ系の１つの走査ミラーの、そのような系の別の走査ミラー上への結像のために構成された、等倍リレーの反射屈折アフォーカルリレーの第１実施形態を斜視図において示す。 ＸＹ走査ユニット２３の側面視の一例を示す図である。 ＸＹ走査ユニット２３の正面視の一例を示す図である。 様々な視野高についての光線収差を表す複数のプロットを示す。 様々な視野高についての光線収差を表す複数のプロットを示す。 図５Ａ及び図５Ｂのものと同じ相対視野高値について、様々な波長における光についての本発明の実施形態における光路差を示す複数のプロットを表す。 図５Ａ及び図５Ｂのものと同じ相対視野高値について、様々な波長における光についての本発明の実施形態における光路差を示す複数のプロットを表す。 サジタル平面及びメリジオナル平面のうちの１つにおける本発明の第２実施形態の断面図である。 サジタル平面及びメリジオナル平面のうちのもう１つにおける本発明の第２実施形態の断面図である。 ＸＹ走査ユニット２３の正面からの眺めの一例を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。

一般に、図面内の要素のサイズ及び相対的なスケールは、図面の簡潔さ、明瞭性、及び理解を適切に促進するために、実際のものとは異なるように設定されている場合がある。同じ理由で、１つの図面内に存在する全ての要素が別の図面内に必ずしも示されているとは限らない場合がある。

図１に、本実施形態に係る眼科撮影装置１０の構成の一例を示す。
図１に示すように、眼科撮影装置１０は、被検眼の眼底を撮影する装置本体１４及び制御装置１６を含む。なお、以下の説明では、「撮影」とは、ユーザが眼科撮影装置１０を用いて被写体を示す画像を取得することをいい、「撮像」と称する場合がある。装置本体１４は、制御装置１６の制御下で作動する。装置本体１４は、ＳＬＯユニット１８、走査装置１９、及びＯＣＴユニット２０を含む。

なお、以下の説明では、眼科撮影装置１０が水平面に設置された場合の水平方向を「Ｘ方向」、水平面に対する垂直方向を「Ｙ方向」とし、被検眼１２の前眼部から眼球中心Ｏを介して眼底に向かう方向を「Ｚ方向」とする。従って、Ｙ方向及びＺ方向の双方に対して垂直な方向が「Ｘ方向」となる。

本実施形態に係る眼科撮影装置１０は、眼科撮影装置１０で実現可能な主要な機能の一例として、２つの機能を有している。第１機能は、眼科撮影装置１０を走査型レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ。以下、「ＳＬＯ」という。）として作動させ、ＳＬＯによる撮影を行う機能（以下、ＳＬＯ撮影系機能という。）である。第２機能は、眼科撮影装置１０を光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ。以下、「ＯＣＴ」という。）として作動させ、ＯＣＴによる撮影を行う機能（以下、ＯＣＴ撮影系機能という。）である。

ＳＬＯ撮影系機能は、眼科撮影装置１０の構成のうち、制御装置１６、ＳＬＯユニット１８、及び、ＸＹ走査ユニット２３と対物レンズユニット２７とを含む走査装置１９によって実現される。ＳＬＯユニット１８は、例えば、光源、及び検出素子等を含んで、被検眼１２の眼底を撮像可能になっている。つまり、眼科撮影装置１０は、ＳＬＯ撮影系機能として作動されることで、被検眼１２の眼底（例えば、撮影可能領域１２Ａ）が被写体として撮像される。具体的には、ＳＬＯユニット１８からの光（以下、「ＳＬＯ光」という。）が走査装置１９によって被検眼１２の瞳孔を通して撮影可能領域１２Ａに対して、ＸＹ走査ユニット２３によりＸ方向（水平方向）及びＹ方向（鉛直方向）に走査され、その反射光による画像がＳＬＯユニット１８で取得される。なお、ＳＬＯ撮影系機能は、周知の機能であるため、詳細な説明は省略する。

ＯＣＴ撮影系機能は、制御装置１６、ＯＣＴユニット２０、及び、ＸＹ走査ユニット２３と対物レンズユニット２７を含む走査装置１９によって実現される。ＯＣＴユニット２０は、例えば、光源、分光器、センサ、及び参照光学系を含んで、眼底の膜厚方向に複数の断層領域を撮像可能になっている。つまり、眼科撮影装置１０は、ＯＣＴ撮影系機能として作動されることで、眼底（例えば撮影可能領域１２Ａ）の膜厚方向の領域である断層領域が撮像される。具体的には、ＯＣＴユニット２０からの光（以下、「測定光」という。）が走査装置１９によって被検眼１２の瞳孔を通して撮影可能領域１２Ａに対して、ＸＹ走査ユニット２３によりＸ方向（水平方向）及びＹ方向（鉛直方向）に走査され、測定光の反射光と参照光とを干渉させて干渉光が生成される。ＯＣＴユニット２０は、干渉光の各スペクトル成分を検出し、検出結果を用いて制御装置１６が断層領域を示す物理量（例えば断層画像）を取得する。なお、ＯＣＴ撮影系機能は、周知の機能であるため、詳細な説明は省略する。

以下の説明では、ＳＬＯ光及び測定光は共にＸ方向及びＹ方向に２次元的に走査される光であるので、ＳＬＯ光及び測定光を区別して説明する必要がない場合には、ＳＬＯ光及び測定光を総称して「走査光」という。

軸方向で互いに分離された２つのリフレクタ（それらのそれぞれは、オブジェクトの撮影のプロセスに寄与するように構成されているが、互いに交差する異なる平面内にある）を採用した光学撮影系を使用することによって引き起こされる動作上の問題（１又は複数）は、これらのリフレクタの両方を光学瞳孔の単一の平面上に、実質的に高い角倍率を有して結像するように構成された拡大アナモルフィックアフォーカル光学リレー系を用いて、前記光学撮影系を補完することによって解決される。軸方向で互いに分離された前記２つのリフレクタが、その上に入射する光のビームをそれぞれ対応する平面内で特定の制限された走査角度内で走査するように構成されている場合、そのような拡大アナモルフィックアフォーカル光学瞳孔リレーの使用により、得られる組み合わされた光学撮影系の走査角度が増加されることによって、走査角度の数値制限も克服される。

１つの解決法は、既存の解決法 − 楕円再結像光学要素を利用するもの及び純屈折再結像要素を利用するものの両方 − の欠点を回避するように、反射屈折アフォーカルリレーが適切に構成され得るということの実現に由来する。

ＸＹ走査ユニット２３について詳細に説明する。
図２は、ミラー４０４（これはこのミラー上に入射する光ビームを１つの平面内、例えばｙｚ平面内で走査するために配置されている）をミラー４０８（このミラー上に入射する光ビームを、ミラー４０４の走査平面に交差する別の平面内、例えばｘｚ平面内で走査するように構成されている）上に結像するためのダイソン（Ｄｙｓｏｎ）型リレーとして構成されたリレー４００を通しての断面を示す。リレー４００は別の選択された光学系の一部であってもよい。リレー４００を通した光の伝搬は、ミラー４０４から反射され前記リレーの第１の要素（４０６として示されている）を通ってリフレクタ４１０に向かい、次に前記リレーの第３の要素（この役割は同じ要素４０６によって果たされる）に戻りそれを通ってミラー４０８に向かう、光の伝搬を含む。交差という用語は、本明細書中で特に定義しない限り、互いに交差していると言及される要素のうちの一方が、他方の要素を横切って又は横断方向において位置しているか又は延在しており、且つ他方の要素と平行ではない状況を識別するために使用される。

特に、有限共役撮影系（ｆｉｎｉｔｅ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）における関連技術で採用される従来のダイソン系とは全く対照的に、本発明のダイソン型の系においては、瞳孔及び像の役割は逆にされ、リレー４００は等倍アフォーカルリレーとして構成される。数字「１」、「２」、「３」などを用いて示されているリフレクタ４１０全体にわたる位置は、リフレクタ４０４によってｙ−走査された（且つ図示されているように底部から前記光学撮影系に入り垂直走査ミラー４０４に当たる）入力光ビーム４１４の、リフレクタ４１０の表面における位置を示す。図３は、図２の実施形態４００の斜視図を示し、ここで、光ビーム４１４は底部から系４００に入り、ミラー４０４、４０８によって２つの交差する平面内で走査されたビーム４３０は上部走査ミラーから出てくるように見える。リフレクタ４１０（具体的な実装では球面リフレクタ）は（その光軸に沿って見た場合に）円形開口を有してもよい。あるいは、リフレクタ４１０は、入力ビーム４１４の走査の間に一実施形態において実際に使用される全てである細い矩形（「ストリップ」）開口に切り詰められていてもよい。リフレクタの面積及び開放口（ｃｌｅａｒ ａｐｅｒｔｕｒｅ）が反射「ストリップ」のものに減少された本発明のリレー系の代替の実施形態は、図３に示されており、ここで、ストリップ形状のリフレクタという代替の実装の境界は線４２０Ａ、４２０Ｂを用いて示されている。図３に示すように、線４２０Ａと４２０Ｂとの間の有効反射領域は、垂直走査ミラー４０４による走査方向に沿って延びている。この系の実施形態は等倍で動作するため、光学歪みは仮に存在する場合でも微小である。

また、図４Ａに、ｙ−走査ミラー４０４により走査される光ビームを主としたＸＹ走査ユニット２３を示し、図４Ｂに、ｘ−走査ミラー４０８により走査される光ビームを主としたＸＹ走査ユニット２３を示している。リフレクタ４１０は、ＸＹ走査ユニット２３における走査経路に沿って照射される光ビームのビーム径に対応する幅領域を反射するリフレクタを含む。また、リフレクタ面状での有効反射領域の幅は、走査ビーム径（例えば2ｍｍ）の倍数からが適用可能であり、好ましくは２倍から１０倍程度が有効であり、実用上は１０ｍｍ程度が好ましい。尚、反射面の面精度を維持しつつ装置内での保持のためにリフレクタ自体の形状は円またはその円に内接する矩形または楕円形として、反射領域の形状を上記の通りの細い矩形とすることも可能である。

ｘ−走査ミラー４０８はｙ−走査ミラー４０４と（リレー４００を介した１倍の倍率を有して）光学的に共役であるため、これらの走査ミラーは、任意の等方性アフォーカルリレー又はＦシータレンズ系を用いて、別の補助の瞳孔位置に正確に且つ精密に再結像される。２つの点は、前記点のうちの１つに置かれたオブジェクトの像が前記点のうちのもう１つに位置している場合に、互いに光学的に共役であると見なされる。これは、拡張していない眼の瞳孔などの小さな直径の瞳孔を通して光学像を形成しなければならない超広角走査系のユーザによって持続的に経験されていた動作上の問題に対する実際的な解決法を提供する。提案される構成の利点としては、（ｉ）良好に補正される開口収差、（ｉｉ）角度歪みがないこと、及び（ｉｉｉ）球状表面のみが存在することによる単純且つコンパクトな設計、が含まれ、この設計の動作上の制限は、制限された角倍率に起因し、これにより、そのような反射屈折アフォーカルリレーユニットを用いて補完された光学系を使用して網膜表面が走査され得る直線角、及びしたがって立体角又は空間角は必ず制限される。
特に、この系の実施形態は１つのみの、単一のリフレクタ（リフレクタ４１０）を含む。

図２を再び参照し、表１をさらに参照すると、リレー４００を通してその進路上をリフレクタ４０４からリフレクタ４０８まで伝搬してリフレクタ４０８上に像を形成している光と相互作用している光学要素が、順次に表に記入され、要素１〜３として番号を付けられている。前記リレーの入射表面（レンズ４０６の表面４０Ａ） − これは同時に前記リレーの出射表面（表面４０６Ｂ）を表す − は非球面表面であり、そのパラメータは表２に要約されている。表３では、系４００の設計において使用される偏心定数について説明されている。

表４では、実施形態４００を通して伝搬している１０２０ｎｍ〜１１００ｎｍのスペクトル範囲内の光の波面の解析結果が、（視野高が１であると見なされる２０度から、視野高が−１であると見なされる−２０度までの範囲内の）視野高のいくつかの値について要約されている。最良の個別焦点に関して、像を特徴付けるストレール比は、最良の個別焦点及び最良の合成焦点に関しての両方で、視野範囲全体にわたってどこでも０．９６より高い、ということが容易に観察される。したがって、１０２０ｎｍ〜１１００ｎｍのスペクトル範囲内の波長の光における、本発明の実施形態の動作は、前記範囲の中心波長（例えば１０６０ｎｍなど）における第１のストレール比、及び前記範囲の任意の波長における第２のストレール比によって特徴付けられ、第１のストレール比及び第２のストレール比は両方共０．９６を超えている。

図５Ａ及び図５Ｂは、表４に要約されたものと同じ視野高の値における、この設計のために考慮されるスペクトル範囲内の３つの選択された波長のそれぞれについての光線収差の値を示すことによって、リレー４００の設計の説明を補完する。特徴的に、Ｙファンの光線の光線収差の絶対値は任意の視野高について約０．２５ミリラジアンを超えることはなく、Ｘファンの光線の光線収差の絶対値は大幅により小さく、約０．１ミリラジアンを超えることはない、ということが当業者によって理解されるであろう。リレー４００を通した１０２０ｎｍ、１０６０ｎｍ、及び１１００ｎｍの波長における光について示されている光路差は、（Ｙファンの光線については）任意の視野高について波数（ｗａｖｅｓ）約０．５を超えることはなく、Ｘファンの光線については波数０．２５より小さい。

約０．２５波長の光路差の値は、当業者によって理解されるように、実質的に「回折限界」の系の証拠となると見なされる（これは歴史的に、焦点ぼけについてのレイリー基準（Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｆｏｒ ｄｅｆｏｃｕｓ）まで遡る）。したがって本実装では、前記系によって提供される結像は、Ｘファン又は光線においてはほぼ完全であり、しかしＹファンにおいては０．２５波長より大きい。残存色収差は、本発明の実施形態へのフォローアップとして追加される、眼への異方性リレーレンズ内で／によって補正されてもよい。あるいは残存色収差は、場合によっては動作可能に受け入れ可能であると見なされもよい。本発明の一実施形態は、単独で使用されてもよく、又は等方性リレーを用いて補完されてもよい。

開示された態様又はそれらの態様の部分は、上記に示されていない方法で組み合わされてもよい。したがって本発明は、開示された実施形態（１又は複数）に限定されるものと見なされるべきではない。

第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。

提案される構成の利点としては、（ｉ）良好に補正される開口収差、（ｉｉ）角度歪みがないこと、及び（ｉｉｉ）１つのみの球状ミラー表面が存在することによる単純且つコンパクトな設計、が含まれるが、この設計の動作上の制限は、制限された角倍率に起因し、これにより、そのような反射屈折アフォーカルリレーユニットを用いて補完された光学系を使用して網膜表面が走査され得る直線角、及びしたがって立体角又は空間角は必ず制限される。

上述のように、アナモルフィックアフォーカルリレーの構築のための反射屈折解決法は、いくつかの動作上の利点を有するが、角倍率に関して制限され、実際の使用にはさらに別の追加の拡大望遠鏡が必要な場合がある。

本発明の実施形態は、したがって、屈折解決法を扱う。図７は、屈折アフォーカルリレー（望遠鏡）５００を通してのｙｚ断面を表す図を示す。便宜上、光線は図７の左側の眼瞳孔５０４（眼の入射瞳孔ＥＰ）から、外部光学撮影系の走査ミラーが位置している平面５１０まで追跡されている。前記外部光学撮影系は上述のように２つの走査ミラーを含み、図を簡単にするために、図示されていない。実際には、リレー５００はそのような系と共に採用される。平面５１０は眼瞳孔５０４と光学的に共役である。ｙｚ平面はこの場合、水平断面であってその中では人間の眼が約１６０度（＋／−８０度）のフルアングル視野を有する、水平断面に対応している（例えば、ジム・シュウィーガーリング（Ｊｉｍ Ｓｃｈｗｉｅｇｅｒｌｉｎｇ）著「フィールドガイド 視覚と眼の光学（Ｆｉｅｌｄ ｇｕｉｄｅ ｔｏ ｖｉｓｕａｌ ａｎｄ ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｏｐｔｉｃｓ）」（ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ）５９ページを参照）。アフォーカル系は、走査ミラーのために、この画角を４分の１に減少させて約４０度（＋／−２０度）にする。言い換えると、反対方向に（平面５１０内に位置する走査ミラーからＥＰ５０４に向けて）伝搬している光に関する限り、走査角度は４倍に拡大されてｙｚ平面内での眼のＦＯＶの角度値に一致する。

系５００の中間像平面５１８の右側のフィールドレンズ要素５１４は、アナモルフィックである１つの光学表面５１４Ａを有し、すなわち光学表面５１４Ａはｙｚ平面内とｘｚ平面内とで異なる曲率半径を有し、それによりレンズ要素５１４がアナモルフィックレンズ要素であることがもたらされる。フィールドレンズ要素５１４は、ｙｚ平面内で眼瞳孔を、矢印５２０Ａ、５２０Ｂによって概略的に示されているように、図７の右側の、望遠鏡の最後の要素から約１００ｍｍのところに位置する平面に結像する。ここには前記外部光学撮影系の水平走査ミラー（図示せず）が位置している。

図８は、同じ系５００をｘｚ平面によって生成される断面において示し、前記ｘｚ平面は、垂直断面であってその中では眼の視野が水平断面におけるものより小さい、すなわち約１３０度（＋／−６５度）である、垂直断面に対応している。この断面において、単一のアナモルフィックレンズ表面５１４Ａを有するアナモルフィックレンズ５１４は、眼瞳孔５０４を、（矢印５２０Ａ、５３０Ｂを用いて示されているように）図８の右側の、望遠鏡の最後の要素から約１１０ｍｍの距離に位置する別の平面に結像する。ここには前記外部光学撮影系の垂直走査ミラーが位置しており、前記垂直走査ミラーは、この例では、前記外部光学撮影系の光軸に沿って見た場合に前記水平走査ミラーから約１０ｍｍ離れている。フィールドレンズ５１４によって提供されるそのような結像の倍率は、やはり約４倍である。一般に、本発明の考え方によれば、フィールドレンズによって２つの交差する平面内で（この例では、リレー５００の垂直断面平面内及び水平断面平面内で）提供される倍率の大きさ又は程度は、正確に同じである必要はなく、なぜなら実際には、前記外部光学撮影系の走査角度の値は、正確な倍率値に一致するようにある程度調節可能だからである。

当技術分野で良く理解されているように、且つ明示的に別段の指定がない限り、光学レンズに適用される用語「アナモルフィック」は、１つの座標に沿って、別の座標を基準にして圧縮された（又は代替として、拡張された）像のバージョンを形成するように構成されたレンズを意味し且つ定義する。別の言い方をすれば、且つ本明細書中で明示的に別段の定義がない限り、光学系は、そのメリジオナル断面又は平面とサジタル断面又は平面とにおいて異なる倍率を有するか又は提供する場合、アナモルフィックとして言及される。用語「アフォーカル」は、有限焦点に関連していないか又は有限焦点を有していない、光学要素又は光学系を定義する。

本実施例では、図７及び図８に示すとおり、リレー系５００は、眼の瞳５０４側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と大きな間隔を隔てて配置された正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とで構成されている。そして、第１レンズ群Ｇ１は、眼側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、眼と反対側により曲率の強い面を向けた正レンズ、眼と反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、フィールドレンズとして実質的に機能する前述の両凸正レンズ５１４を有している。そして、第２レンズ群は、眼の瞳５０４との共役点４１４近くに配置された眼側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成されている。眼底の像５１８は、第１レンズ群中であって、視野レンズとしての正レンズ機能と負メニスカスレンズとの間に形成される。

図９に、Ｘ−Ｙ走査ユニット２３及び対物レンズユニット２７を略図で例示した。図９では、対物レンズユニット２７を第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とで構成され、これらは、上記図７及び図８中の第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２に対応している。すなわち、対物レンズユニット２７は、図７及び図８に示したアナモルフィックアフォーカル光学瞳孔リレー系であり、被検眼１２の瞳の２つの共役点を、離れて配置されたＹ−走査ミラー４０４及びＸ−走査ミラー４０８の各位置に形成する。このような構成により、図示を省略した光源からのレーザ光が、Ｙ−走査ミラー４０４及びＸ−走査ミラー４０８により所定の角度で２次元走査され、対物レンズユニット２７を通して被検眼１２に導かれる。このアナモルフィックアフォーカル光学瞳孔リレー系により、互いに離れた位置に配置されたＹ−走査ミラー４０４及びＸ−走査ミラー４０８による所定角度での走査の中心点が、眼１２の瞳面の同一点に転送され、眼１２の眼底において、レーザ光が２次元走査される。

図７及び図８に示す屈折アフォーカルリレー系は、図１における対物レンズユニット２７として機能し、ＸＹ走査ユニット２３と組み合わせて、ＳＬＯユニット１８及び／又はＯＣＴユニット２０を介して眼の網膜の像を形成する。図７、図８、及び図９に示すように、第１の走査リフレクタ４０４は、動作中に、その上に入射する光のビームを第１の平面（ＹＺ平面）内で走査し、第２の走査リフレクタ４０８は、その上に入射する光のビームを第２の平面（ＸＺ平面）内で走査する。第１の平面と第２の平面とは互いに直交しており、第１の走査リフレクタ４０４と第２の走査リフレクタ４０８とは、前記光学系の光軸に沿って互いに軸方向で分離されている。アフォーカル光学リレー系５００は、アナモルフィック表面５１４Ａをアナモルフィック要素として有し、第１の平面内で第１の走査リフレクタ４０４上に眼の第１の瞳孔像を形成し、第２の平面内で第２の走査リフレクタ４０８上に眼の第２の瞳孔像を形成する。前記第１の平面内での前記第１の瞳孔像の倍率、及び前記第２の平面内での前記第２の瞳孔像の倍率は両方共１より大きい。これは、眼側上での光の最大角度（θ２）が走査ミラー側の最大角度（θ１）より大きいということ、すなわち比（θ２）／（θ１）は１より大きいということを意味している。この場合、第１の走査リフレクタ４０４及び第２の走査リフレクタ４０８の両方による走査角度は、眼の瞳孔の位置において拡大される。ラグランジュの不変量（Ｌａｇｒａｎｇｅ Ｉｎｖａｒｉａｎｔ）により、眼に入る光ビームの直径は、走査ミラーにおけるビームの直径より、角倍率と同じ比率で小さい。光学系のそのような構成は、ＯＣＴ及びＳＬＯにおける超広視野のために著しく有利である。

図１０は、図７及び図８と同様に、対物レンズユニット２７として機能するアナモルフィックアフォーカル光学瞳孔リレー系の別の実施形態の断面図を示す。このリレー系でもまた、眼瞳孔の共役点はｘ方向とｙ方向とで離れた位置に形成される。しかし、アナモルフィックレンズ以外のレンズの形状は同じであるため、この図面に垂直な断面図は省略されている。

図１０は、１．０〜１．１ミクロンの波長帯域にわたって減少した横色収差を提供するように特に構成された、本発明の関連する実施形態６００を概略的に示す（これはＯＣＴ系の動作のために重要な場合がある）。この図では、光学撮影の品質を特徴付ける目的のために、眼６０４はそのナヴァロモデル（Ｎａｖａｒｒｏ ｍｏｄｅｌ）を用いて概略的に表されている。（ナヴァロ眼モデルは、Ｊ Ｏｐｔ Ｓｏｃ Ａｍ Ａ．１９８５年８月、２（８）、１２７３〜８１ページ「非球面によるヒトの眼の順応依存モデル（Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅｙｅ ｗｉｔｈ ａｓｐｈｅｒｉｃｓ）」（ナヴァロ Ｒ．（Ｎａｖａｒｒｏ Ｒ．）、サンタマリア Ｊ．（Ｓａｎｔａｍａｒｉａ Ｊ．）、ベスコス Ｊ．（Ｂｅｓｃｏｓ Ｊ．）著）に記載されている。）ここでは、実施形態５００と比較して、接合されたダブレット６１０、６２０が、光軸に沿って互いに直接隣接しており、（関連技術の装置の一般的な１５ｍｍのレリーフに比較して約１７ｍｍ以上に増加された）より長いアイレリーフ距離を提供するために導入されている。増加されたアイレリーフにより、結果として、アイピースレンズ（要素６、７、８、及び９）の直径の有利な増加が可能になる。ダブレット６１０、６２０のうちの１つ（特に、ダブレット６１０）がフィールドレンズとして構成され、前記フィールドレンズは、特定の場合、（上記で図７及び図８を参照して説明したように）分離したＸ、Ｙ走査ミラーを眼瞳孔上に結像するためのアナモルフィック非球面表面（例えば、表面Ｓ９）を含むことができる。

図１０に示した実施例の具体的レンズ構成について説明する。図７及び図８に示したレンズ構成と同様に、基本的には、眼６０４側配置された正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と眼６０４の共役点側に配置された正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とを有する。第１レンズ群はＧ１は、眼６０４側から順に、眼側に凹面を向けた正メニスカスレンズ９、同じく眼側に凹を向けた正メニスカスレンズ８、両凸レンズ７と両凹レンズ６との接合からなる前述のｄｏｕｂｌｅｔレンズ ６２０、眼と反対側により強い面を向けた負レンズ５と両凹レンズ４との接合からなり合成で正屈折力を有し、実質的に視野レンズとして機能する前述のｄｏｕｂｌｅｔレンズ ６１０を有する。そしてこれらから大きな間隔をへだてて眼の瞳の共役位置に近く配置された第２レンズ群は、眼側に凸面を向けた正メニスカスレンズ３で構成されている。眼底像は、２つのｄｏｕｂｌｅｔレンズ ６１０と６２０との間に形成される。

したがって、アナモルフィックアフォーカル瞳孔リレーの本実施形態は、２つの走査リフレクタ（ｘ−走査ミラー及びｙ−走査ミラーと呼ばれ、これらのそれぞれはその上に入射する光のビームを、別のリフレクタが光のビームを走査する平面に交差する平面内で走査するように構成されている）を有する外部光学系と組み合わせて使用された場合、関連技術の既知の解決法に優る顕著な動作上の利点を提供する、ということが理解される。具体的には、そのような状況において、ｘ−走査ミラー及びｙ−走査ミラーの両方が同じ位置に同時に且つ精密に再結像され、その位置において別の光学瞳孔が配置されていてもよい。この利点は、拡張していない眼の瞳孔などの小さな瞳孔を通して撮影しなければならない超広角走査系のために重要である。提案された解決法において、開口収差は良好に補正される。提案された解決法の使用には、外部光学撮影系において使用するための複雑な楕円ミラーの製造は全く必要とされず、前記複雑な楕円ミラーは、関連技術によるその他の場合に、同じ位置への２つの走査ミラーの再結像において同じ結果を達成しようとする試みにおいてしばしば使用されていた。提案された解決法はその用途を、例えば、走査型レーザ検眼鏡系、及び／又は網膜ＯＣＴ（光干渉断層計）系において見出すことができる。

開示された態様又はそれらの態様の部分は、上記に示されていない方法で組み合わされてもよい。したがって本発明は、開示された実施形態（１又は複数）に限定されるものと見なされるべきではない。

１０ 眼科撮影装置
１２ 被検眼
１６ 制御装置
１８ ＳＬＯユニット
２０ ＯＣＴユニット
２３ ＸＹ走査ユニット
２７ 対物レンズユニット
４０４ リフレクタ
４０８ リフレクタ

Claims (17)

1. 網膜撮影のために構成された光学系であって、前記光学系は光軸を有し、且つ
   第１のスキャナ及び第２のスキャナであって、前記第１のスキャナはその上に入射する光のビームを第１の平面内で走査するように構成されており、前記第２のスキャナはその上に入射する光のビームを第２の平面内で走査するように構成されており、前記第１の平面及び前記第２の平面は互いに交差している、第１のスキャナ及び第２のスキャナと、
   前記第１のスキャナ及び前記第２のスキャナの間の前記光軸に沿って配置された反射屈折アフォーカルリレー系であって、前記反射屈折アフォーカルリレー系は、前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナのうちの１つを前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナのうちのもう１つの上に、前記光軸に沿って伝搬している光において等倍で結像するように構成されている、反射屈折アフォーカルリレー系と、
   を含む、光学系。
2. 前記反射屈折アフォーカルリレー系は、前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナのうちの前記１つからの光を反射して前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナのうちの前記他方に向けて前記光を導くための凹面リフレクタを含み、
   前記凹面リフレクタは、前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナのうちの前記１つの走査経路に沿って照射される光ビームのビーム径に対応する幅を有する有効反射領域を含む、
   請求項１に記載の光学系。
3. 前記凹面リフレクタの反射表面における前記有効反射領域の長さ方向は、前記第１のスキャナ又は前記第２のスキャナの走査方向に対応している、請求項２に記載の光学系。
4. 前記凹面リフレクタの前記反射表面における前記有効反射領域の前記幅は、前記ビーム径の２倍〜１０倍である、請求項３に記載の光学系。
5. ２つの独立に走査するリフレクタを使用してオブジェクトを撮影するために構成された光学系であって、前記光学系は光軸を有し、且つ
   第１の走査リフレクタ及び第２の走査リフレクタであって、前記第１の走査リフレクタはその上に入射する光のビームを第１の平面内で走査するように構成されており、前記第２の走査リフレクタはその上に入射する光のビームを第２の平面内で走査するように構成されており、前記第１の平面及び前記第２の平面は互いに交差している、第１の走査リフレクタ及び第２の走査リフレクタと、
   前記第１の走査リフレクタ及び前記第２の走査リフレクタと光学的に連通している前記第１の走査リフレクタ及び前記第２の走査リフレクタの間の前記光軸に沿って配置された、反射屈折アフォーカルリレー系と、
   を含み、
   前記反射屈折アフォーカルリレー系は、前記第１の走査リフレクタ又は前記第２の走査リフレクタのうちの１つを前記第１の走査リフレクタ又は前記第２の走査リフレクタのうちのもう１つの上に、前記光軸に沿って伝搬している光において等倍で結像するように構成されており、
   前記反射屈折アフォーカルリレー系は１つのみのリフレクタを含む、
   光学系。
6. 前記第１の走査リフレクタ及び前記第２の走査リフレクタは互いに光学的に共役である、請求項５に記載の光学系。
7. 所定のスペクトル範囲内の波長の光におけるその動作が、前記スペクトル範囲の中心波長における第１のストレール比によって特徴付けられ、前記第１のストレール比は０．９６を超えている、請求項５に記載の光学系。
8. 所定のスペクトル範囲内の波長の光におけるその動作が、前記光軸を基準にした−２０度〜＋２０度の範囲内の任意の視野高についての、０．９６を超えるストレール比によって特徴付けられる、請求項５に記載の光学系。
9. ２０度の視野高の絶対値に対応するストレール比が、前記スペクトル範囲の中心波長において、０．９７８以上である、請求項８に記載の光学系。
10. 所定のスペクトル範囲内の波長の光におけるその動作が、前記視野高の第１の値と第２の値との間の任意の視野高値についての、０．２５ミリラジアン以下の光線収差によって特徴付けられる、請求項５に記載の光学系。
11. 前記反射屈折アフォーカルリレー系の前記リフレクタは、前記リフレクタ全体にわたる任意の点において一定のままである曲率半径を有する反射表面を含む、請求項５に記載の光学系。
12. 検査される眼の網膜像を前記眼の瞳孔を通して撮影するために構成された光学系であって、前記系は、
    第１のスキャナ及び第２のスキャナであって、前記第１のスキャナはその上に入射する光のビームを第１の平面内で走査するように構成されており、前記第２のスキャナはその上に入射する光のビームを第２の平面内で走査するように構成されており、前記第１の平面及び前記第２の平面は互いに交差しており、前記第１のスキャナ及び前記第２のスキャナは前記光学系の光軸に沿って互いに軸方向で分離されている、第１のスキャナ及び第２のスキャナと、
    アナモルフィック要素を有するアフォーカル光学リレー系であって、前記アフォーカル光学リレー系は、前記第１の平面内で前記第１のスキャナ上に前記眼の第１の瞳孔像を形成し、前記第２の平面内で前記第２のスキャナ上に前記眼の第２の瞳孔像を形成し、前記第１の平面内での前記第１の瞳孔像の倍率、及び前記第２の平面内での前記第２の瞳孔像の倍率は両方共１より大きい、アフォーカル光学リレー系と、
    を含む、光学系。
13. 前記アフォーカル光学リレー系内の前記アナモルフィック要素は、アナモルフィックレンズ表面を含む、請求項１２に記載の光学系。
14. 前記アフォーカル光学リレー系は、前記眼の側から、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群とをこの順序で含み、
    前記第１レンズ群は、前記眼の側に対して凹状である第１の正メニスカスレンズと、正レンズとを含み、前記第２レンズ群は、前記眼の側に対して凸状である第２の正メニスカスレンズを含む、
    請求項１３に記載の光学系。
15. 前記アフォーカル光学リレー系は、前記眼の網膜の中間像を、前記第１レンズ群内の前記第１の正メニスカスレンズと前記正レンズとの間で形成するように構成された、請求項１４に記載の光学系。
16. 請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の光学系と、
    前記光学系を使用して眼底を撮影する撮影ユニットと、
    を含む、眼科撮影装置。
17. 前記撮影ユニットは、ＳＬＯ撮影機能又はＯＣＴ撮影機能のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の眼科撮影装置。