JPH09509076A

JPH09509076A - 光学式眼底走査装置及び方法

Info

Publication number: JPH09509076A
Application number: JP7516873A
Authority: JP
Inventors: ジョエルシージョンソン; ロバートビーヒル
Original assignee: イーディーアイオブルイジアナインコーポレイテッド
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1997-09-16
Also published as: DE69427923T2; EP0734220A1; BR9408338A; KR100343864B1; US5532771A; DE69427923D1; AU1338695A; ATE203879T1; WO1995016386A1; EP0734220B1; CA2179195A1; CN1143311A

Abstract

(57)【要約】光学式走査装置（１００）は、回転スキャナディスク（１１６）を含み、このスキャナディスク（１１６）は多焦点フレネルレンズ（１１４）、フレネルスキャナ（１２２，１２４）及び角度位置エンコーダ（１４０）を、単一の整列した圧縮成形素子に一体化している。識別される個人は多焦点固定フレネルレンズを介して光源（１０４）により照明されたピンホール（１０８）を見る。多焦点レンズはディスクの中心にありピンホールの像の多重の合焦及び非合焦像（１８０，１８２，１８４，１８６）を形成する。合成された像は個人に対して１組の円形像（１９０，１９２，１９４，１９６）として現われ、そめうちの１個の像は合焦している。個人がディスク及び関連する光学素子に対して整列している場合、上記像は同心状に現われる。フレネル光学スキャナは光源からのＩＲ光を受光し、ディスクが回転するとＩＲ走査ビーム（２６）を形成する。眼底で反射したＩＲ光は逆の光路を通りビームスプリッタを経て検出器（１３４）に入射して画像データを発生する。ディスクは多くの光学素子と一体化され整列し、この結果従来のスキャナに比べて光学素子を６０％減少させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】光学式眼底走査装置及び方法技術分野この発明は光学式走査装置、特に人間の眼の眼底を走査して視覚反射により個人に特有な識別パターンを得る装置及び方法に関するものである。発明の背景従来、個人の網膜の血管パターンを走査することにより個人を識別する装置及び方法が既知である。１９７８年８月２２日に発効された米国特許第４１０９２３７号及び１９８３年７月１２日に発効された米国特許第４３９３３６６号明細書には、回転する光走査ビームを用いて眼底から個人の識別パターンを得ることが記載されている。前者の特許では走査ビームとしてグリーンの光が用いられ、後者の特許では走査装置は赤外（ＩＲ）放射を用いて眼の脈絡網の維管束を検出している。脈絡膜の維管束は網膜の背後のマッティングを形成し、網膜血管が極めて小さいか又は存在していない角膜白班及び小孔を含んでいる。脈絡膜の維管束は安定であり網膜の血管でもあり、個人の識別に関するデータを得るために用いることができる。一方、走査装置は視神経を中心にした環状区域からのデータを得るので、得られる識別パターンは頭の傾きに対して極めて変化し易い。１９８６年１０月２８日に発効された米国特許第４６２０３１８号には、眼底からの視覚光反射パターンにより個人を識別する改良された装置及び方法が記載されている。固定ビームを眼の視軸に沿って投射し、走査装置が、視神経を中心にしたほぼ環状の走査パターンから識別パターンを得ている。上述したように、ＩＲ光の走査により脈絡膜の維管束及び網膜の血管からの反射を形成している。視軸従って視神経経を中心にし環状走査により、視軸に対する頭の傾きにかかわらず所定の個人からほぼ同一の識別パターンが得られる。図１及び２は固定された走査ビームが投射された眼５を示す。眼５の中心は視軸上に位置決めされ、視軸は視神経１４の位置で眼底１２と交差する。視神経１６は視軸１０から約１５．５°の角度１７をもって位置する。眼底１２は網膜１８及び脈絡膜２０を含んでいる。図２は視神経１６の区域から枝別れした一例の網膜血管２２を示す。網膜血管２２は可視又はＩＲ放射のいずれかにより容易に観察される。一方、ＩＲ放射で照明した場合、脈絡膜２０の維管束も脈絡膜血管２４をマッティングすることにより観察することができる。脈絡膜血管２４は視神経１４の区域に現れる。図１及び２を参照するに、平行化されたＩＲ走査ビーム２６は網膜維管束２２、脈絡膜血管、及び他の構造体や色素沈着により反射される。ＩＲ走査ビーム２６は眼５の瞳２８に入射しレンズ３０により眼底１２上に集束する。ＩＲ走査ビーム２６は視神経１４のほぼ中心に位置する点３２の円形位置に入射する。上述した結果が得られるように設計された従来の走査装置を図３に示す。固定ターゲット３３により検査される個人の眼５が適切に位置決めされ、その視軸１０は走査装置の光軸３４に整列する。固定ターゲット３３はピンホール３７を有する支持部材３６に位置決めされた可視光放射ダイオード３５を含む。光放射ダイオード３５は多重同心円を有するプレートに形成した固定レチクルを照明し、眼５はこのレチクルに焦点を合わせる。ＩＲ光源３９からＩＲ放射ビームを発生して眼５の眼底１２を走査する。ＩＲ光源３９は光を発生する白熱タングステン電球４０を含み、この光は空間フィルタ４２を通過しレンズ４４で屈折する。ＩＲフィルタ４６はこのビームのＩＲ波長光だけを通過させ、このＩＲビームはピンホール４８を通過する。このビームはミラー５０によりビームスプリッタ５２に向けて反射する。ビームスプリッタは固定ターゲットの軸と光軸３４とを一致させるように取り付ける。ＩＲ光源３９から放出された放射の一部はビームスプリッタ５２を経て光トラップ５４で吸収される。残りの部分は光軸３４に沿って反射し対物レンズ５６に入射する。この対物レンズはビームを平行にして光軸３４に沿って進行させる。ビームを放射の角度的に分散した位置から眼に入射させるスキャナを設ける。このスキャナは回転可能にハウジング５７及び円形矢印５８で示すようにハウジングと共に回転するスキャナ光学素子を含む。スキャナ光学素子は走査ビーム及び固定ビームの光路上に位置するホットミラー５９（ＩＲ放射を反射し可視光を通過させる）を含む。可視光の固定ビームはホットミラー５９を通過し、ＩＲ源からのビームは光軸３４から離れるように反射する。スキャナミラー６０はハウジング５７の光軸３４から離れた位置に配置され、ハウジング５７が回転するに従ってＩＲフィルタ６２を経て眼５に入射するように作用する。ホットミラー５９により固定ビームに変位が生ずるので、オフセットプレート６４を配置してこの変位を補償する。対物レンズ６６を接眼レンズ６８系に装着してビームを平行にして眼５に入射させる。この位置に対物レンズ６６を配置することにより、検査される個人に対する装置の位置決めが２０／２０ビジョン（vision）だけ簡単化される。ハウジング５７が回転すると、ＩＲビームは眼５に入射し、点３２の円形位置で示される（図２）視神経を中心にした環状の走査パターンが形成される。眼５の眼底１２で反射した光は、光が入射した構造体に応じてその強度が変化する。この反射光は眼５のレンズ３０により再び平行にされ、瞳２８を出射し、対物レンズ６６及びＩＲフィルタ６２を通し、スキュナミラー６０及びホトミラー５９で反射する。この反射ビームは対物レンズ５６によりビームスプリッタ５２上に集束し、その一部はホットミラー７０に入射し、空間フィルタ７２を通過する。次にこのビームはミラー７４で反射し、レンズ７６を透過し、別の空間フィルタ７８を経て検出器８０に入射する。固定ターゲット３３、ＩＲ源３９、検出器８０、及び関連する光学素子はキャリッジ８２に装着する。上述したビームは同一経路を経てキャリッジ８２に入射し及びキャリッジから出射し、眼５から光路的に等距離の位置に集束する。キャリッジ８２の長手方向の移動は、各個人に対する合焦作業を２０／２０ビジョン以上簡単にするように作用する。従って、固定ターゲット３３に焦点を結ぶようにキャリッジ８２を長手方向に移動させると、ＩＲ源３９及び検出器８０と関連する光学素子も同時に合焦状態となる。固定装着部材３６及びピッホール３７はキャリッジ８２に位置決め可能であり、固定ターゲット３３及び固定レチクル３８を光軸３４に対して整列させる。ＩＲ源３９は固定された強度を有するが、固定ターゲット３３は調整可能な強度を有し固定レチクル３８を通して固定ターゲット３３の視認性を最適にすることができる。しかしながら、固定ターゲット３３の強度を変えることにより、瞳２８の直径が変化してしまい、この結果検出器８０により受光される信号が変化するおそれがある。さらに、固定ターゲット３３と固定レチクル３８により形成される画像により混乱が生じ、視軸１０の光軸３４に対する整列性が不適切になるおそれもある。図３の従来の装置に関する他の問題は、多数の光学素子を整列させることが困難なこと、手動によるフォーカシングにより再現性の欠如、固定ターゲットの誤認、及び光学系の構造的な複雑さを含んでいる。従って必要なことは、本質的に光学系が整列し、手動フォーカシングが不要であり大幅に簡単化された光学式走査装置及び改良された固定ターゲットにある。発明の概要従って、本発明の目的は、光学素子が本質的に整列し広い範囲に亘たる人間の視覚精度に適合させるための手動フォーカシングが不要な眼底走査装置及び方法を提供することにある。本発明の眼底走査装置及び方法の利点は、光学的構造の複雑さを大幅に簡単にできることである。本発明の眼底走査装置及び方法の別の利点は、データの再現性が大幅に改良されることである。従って、本発明は、単一の固定ＩＲ走査源と、ビームスプリッタと、検出器と、多焦点固定レンズ、光スキャナ及び角度位置エンコーダが本質的に整列し成形素子に一体化された回転スキャナディスクとを含み簡単化及び改良された光学式走査装置を提供することにある。識別される個人は多焦点フレネル固定レンズを介して固定ピンホールの像を見る。この多焦点レンズはディスク上に芯立てされ、固定ターゲットの多数の合焦及び非合焦像を形成する。合成された像は１組の円形像として現われ、そのうちの１個の像は合焦している。個人がディスク及び関連する光学素子に対して適切に整列している場合、これらの像は同心状に現われる。非球面フレネルレンズ及びフレネルプレズムは光スキャナを構成し、このスキャナはディスクの周辺に隣接して配置する。この光スキャナは光源からのＩＲ光を受光し、ディスクが回転するとＩＲ走査ビームを発生する。個人の眼底で反射したＩＲ光は逆の光路を通りビームスプリッタを経て検出器に入射する。検出器は、眼底の走査された区域の維管束構造体に由来する反射したＩＲ光の強度変化に応じて画像データを発生する。ディスクに一体成形された位置エンコーダは画像データをフレネルプリズムの角度位置に相関させる。ディスクは多数の光学素子を単一成形された素子に一体化し本質的に整列させ、この結果従来の走査装置に比べて光学素子の数が６０％低減される。残りの多くの光学素子は従来の走査装置の光学素子よりも一層簡単な設計にされ、この結果、大幅に簡単化され、一層安定で再現性に優れた光学式識別走査装置を実現することができる。本発明の別の目的及び利点は、以下の工程実施例から明らかにする。図面の簡単な説明図１は眼の多くの構造及び従来の眼底走査ビームの追跡光線を示す人間の眼の断面図である。図２は図１の２−２線で切って示す断面図である。図３は従来の眼底走査装置の光学素子及び関連する光路を示す簡略化した平面図である。図４は本発明の眼底走査装置の好適実施例の簡単化した平面図である。図５は固定レンズ、光スキャナ、ディスク回転モータ、ディスク支持ベアリング及びディスク角度エンコーダの空間的関係を示す本発明のスキャナディスクの正面図である。図６はスキャナディスク多焦点固定レンズ、フレネルレンズ、フレネルプリズム及び非球面フレネルレンズを示す図５の６−６線で切って示す断面図である。図７は図６に示すフレネルプリズム及び非球面フレネルレンズの細部を示す部分拡大図である。図８は図６に示す固定レンズの多焦点フレネルレンズの細部を示す部分拡大図である。図９Ａは、図８の多焦点固定レンズの視軸に対して整列している場合の焦点特性の追跡光線を示す線図である。図９Ｂは図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線で切った位置における焦点面上に投影された像を示す線図である。図１０Ａは図８の多焦点固定レンズの視軸に対してずれている場合の焦点特性を示す追跡光線を表わす線図である。図１０Ｂは図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線で切った位置における焦点面上に投影される像を示す線図である。図１０Ｃは固定ターゲットの好適実施例の拡大図である。好適実施例の説明図４は本発明による光学式走査装置の好適な実施例を示す。固定ターゲット（符号１０２で示す）は照明源１０４、拡散素子１０５、集光レンズ１０６、及び１．６ｍｍの直径のピンホール１０８を含む。３．５ワットのクリプトン型の中心フィラメント電球である照明源１０４と、コーニングレンチキュラレンズ「フライアイ」である拡散素子１０５と、集光レンズ１０６とによりピンホール１０８を適切に照明する。照明源１０４は、固定ターゲット１０２を照明することに加えてＩＲ走査源として機能するのに十分なスペクトラム及び強度の放射を発生し、これにより、従来の独立したＩＲ源３９（図３）及びその関連する光学素子４０、４２、４４、４６、４８、及び５０に課せられる要件を除去する。可視光は固定ターゲット１０２から光軸１１０に沿って進行し、ビームスプリッタ１１２で反射し、スキャナデイスク１１６の中心に取り付けた多焦点固定レンズ１１４（後で詳細に説明する）に入射する。多焦点固定レンズ１１４は一般に、照明されたピンホール１０８から発生し走査される個人の眼に入射する固定光線を平行にする。ＩＲ光は固定ターゲット１０２から光軸１１０に沿って進行し、ビームスプリッタ１１２で反射し、ＩＲフィルタ１２０を経てフレネルプリズム１２２及び非球面フレネルレンズ１２４（共に後述することにする）に入射する。ＩＲフィルタ１２０及び非球面フレネルレンズ１２４は、スキャナデイスク１１６の中心からオフセットした共通の軸を有する。フレネルプリズム１２２及び非球面フレネルレンズ１２４は一般に、照明されたピンホール１０８から発生し、前述した光路を進行し、走査される個人の眼底で反射したＩＲ走査光１２６を偏向すると共に．行にする。走査光１２６は光軸１１０に対して約１０°の角度１２７だけ偏向され、走査デイスク１１６がモータ１２８により回転すると、個人の視神経を中心にする０．３９ｍｍの幅の環状光路に沿って走査する。反射したＩＲ反射光１２６は、フレネルプリズム１２２、非球面フレネルレンズ１２４及びＩＲフィルタ１２０を経てビームスプリッタ１１２を通る光路を経て光学式走査装置１００に戻る。反射したＩＲ反射光１２６の一部はビームスプリタ１１２を透過してＩＲ検出器に入射する。この検出器は２．５ｍｍのピンホール１３０、集光レンズ１３２及びシリコンフォトダイオード１３４を含む。ＩＲ検出器の光路を比較的簡単にすることにより、従来の検出器８０と関連する光学素子７４及び７８に課せられる要件（図３）が除去される。図５は、関連する多焦点固定レンズ１１４、フレネルプリズム１２２、及び非球面フレネルレンズ１２４を有するスキャナデイスク１１６の正面を示す。フレネルプリズム１２２及び非球面フレネルレンズ１２４は、互いに対向する平行平面の主要面と共にスキャナデイスクの一体部材として形成する。スキャナデイスク１１６は直径が約４０．７ｍｍで厚さが約３．１８ｍｍとすることが好ましく、９００ｎｍの反射光に対して１．４８４の屈折率を有するアクリルプラスチック材料から圧縮成形する。射出成形のような別の成形処理を用いることもできる。同時に、９６−１の等間隔のエンコーダバンプ１４０をスキャナディスクの周辺に成形する。スキャナディスク１１６の目盛角を位置１４２のバンプを削除することにより示す。スキャナディスク１１６に隣接して反射感知光センサ１４４を装着したエンコーダバンプ１４０を検出する。スキャナディスク１１６の表面が光センサ１４４からの光を反射する。一方、エンコーダバンプ１４０は光を分散させるレンズとして作用する。スキャナディスク１１６が回転すると、光センサ１４４により光の反射と分散が交互に検出され、通常の手段によりスキャナディスク１１６の回転角度情報に変換される。図６は、スキャナディスク１１６の周辺に成形した１．３５ｍｍの厚さのリム１４８を取り囲むＯリング１４６を示す。図５を参照するに、Ｏリング１４６はモータ１２８の溝付きキャプスタン１５０と摩擦係合し、このモータはスキャナディスク１１６を約６回転／秒で回転させる。スキャナディスク１１６は、このスキャナディスク１１６の周辺に離間して示す溝付きキャプスタ１５０と、溝付きベアリング１５２及び１５４との間で支持する。溝付きベアリング１５４は、公称４４０ｇの力を有するスプリング１５６によりスキャナディスク１１６に向けて押圧する。溝付ベアリング１５４をスキャナディスク１１６から離れる方向に移動させることにより、スキャナディスク１１６を光学式走査装置１００から容易に取りはずし又は装着することができる。図６はスキャナディスクの図５の６−６線で切った断面図であり、非球面フレネルレンズ１２４、フレネルプリズム１２２及び多焦点固定レンズ１１４の相対位置及び大きさを示し、これら全ての素子はフレネル技術を用いて作ることが好ましい。通常のフレネルレンズは、径方向に段階的に増大する一輪郭を形成することにより最小の厚さを有する第一焦点距離レンズとして説明することができる。各輪帯の径方向の幅は一定であるが、各輪帯間の厚さの変化は要求される焦点距離を形成するのに必要な量だけレンズ面に沿って変化する。非球面フレネルレンズ１２４は７２ｍｍの有効焦点距離を有する通常のフレネルレンズとする。非球面フレネルレンズ１２４及びフレネルプリズム１２２に互いに対向し、約９ｍｍの直径を有し、これらの中心はスキャナディスク１１６の光軸１１０から１１．２ｍｍの距離１５８だけ偏位する。フレネルプリズムは、必要なプリズム角を線形で段階的に増大するように形成することにより最小の厚さを有するプリズムとして説明される。各線形なステップの幅は一定とし、必要なプリズム角はフレネルプリズムの面に沿って繰り返し形成する。フレネルプリズム１２２及び非球面フレネルプリズム１２４の断面細部を図７に拡大して示す。０．１２５ｍｍの線形ステップ及び７０．２３８０のプリズム角をフレネルプリズム１２２の面に沿って繰り返し形成する。非球面フレネルレンズ１２４は３４．６ｍｍの基本曲率と、−１．６６９８の円錐定数と、０．１２５ｍｍの径方向輪帯とを有し、スキャナディスク１１６の面から約１．１７ｍｍ離れて挿入する。多焦点固定レンズ１４の断面細部を図８に示す。多焦点固定レンズは通常のフレネルレンズと相異する。この線図は、各順次の径方向ステップが異なる焦点距離を規定する形状を有しているからである。用いる異なる焦点距離の数及び焦点距離パターンの径方向の次数はあまり重要ではない。好適パターンは、人間の視覚感度の広い範囲に適合するように選択した４個の焦点距離形状を用いる。光軸１１０から多焦点固定レンズ１１４の径方向外方に向くにしたがって、第１の輪郭１７０は７０．５ｍｍの有効点距離を有し、第２の輪郭１７２は７２ｍｍの有効焦点距離を有し、第３の輪郭１７４は７４．４ｍｍの有効焦点距離を有し、第４の輪郭１７６は７８．５ｍｍの有効焦点距離を有している。上述した輪郭パターンは多焦点固定レンズ１１４の９ｍｍの距離の全直径に亘って１８回繰り返す。不所望な反射を減少させるため、多焦点固定レンズ１１４の軸１７９は光軸１１０に対して約２°の角度だけ傾ける。この多焦点固定レンズ１１４は約１．８ｍｍの好適厚さを有する。各輪郭の有効焦点距離ｆ′は以下の式を用いて計算した。ｆ′＝（ｆ_公称（ｆ_補正−ｄ））／（ｆ_補正−ｆ_公称）ここで、ｆ_公称は多焦点レンズ１１４とピンホール１８との間の距離であり、ｆ_補正は全体に亘って補正され視覚を形成するため使用者に必要な補正レンズの焦点距離であり、ｄは使用者の瞳２８から多焦点レンズ１１４までの距離である。多焦点固定レンズ１１４、非球面フレネルレンズ１２４及びフレネルプリズム１２２をスキャナディスク１１６に一体化することにより、図３に示す従来のスキャナの関連する多くの光学素子について課せられる要件が除去される。スキャナディスク１１６の光学素子は注意深く機械加工された金型により成形されるので、これらの光学素子は本質的に整列し調整が不要になる。多焦点レンズ１１４の焦点機能を図９Ａ及び９Ｂを参照して説明する。光学装置を合焦させる方法を設けて広い範囲に亘たる視覚感度を有する検査される個人に適合させることは一般的である。公称＋３ジオプトルから公称−６ジオプトルの焦点範囲は通常満たされる。連続する焦点範囲は必要でない。この理由は多くの個人は１．５ジオプトルの焦点適合性を有しているからである。従って、適切な光学系として公称＋３、公称、公称−３、及び公称−６のジオプトルの４個の焦点距離のステップを有する多焦点固定レンズ１１４を用いることができる。半径方向の幅１７８は、瞳２８の最小直径の１／８に等しいか又はそれ以下とし、眼５（図１）が多焦点固定レンズ１１４の４個の全ての焦点距離を同時にサンプルすることが好ましい。瞳２８の最小直径は約２ｍｍであり、従って最大の径方向幅１７８は約０．２５ｍｍとなる。０．１２５ｍｍの好ましい径方向幅は最大幅の１／２である。勿論、より小さい径方向幅も望ましいが、フレネルレンズの成形能力により制限される。図９Ａを参照するに、固定ターゲット１０２のピンホール１０８から“単一レチクル”（照明されたピンホール）が形成される。多重固定レンズ１１４はピンホール１０８の一連の仮想像１８０，１８２，１８４，及び１８６を形成し、これらの仮想像は図２の視覚感度にかかわらず眼５のレンズ３０により焦点面１８８上に合焦する。仮想線１８４は、公称の視覚感度を有する個人についての合焦像に対応する。一方、図示の実施例において、眼５は僅かに近視状態にあるので、仮想線１８２は実際には焦点面１８８の点１９０に合焦する。仮想像１８０，１８４及び１８６は焦点面１８８の各点１９２，１９４及び１９６に結像する。図９Ｂは、個人が多焦点固定レンズ114 介して固定ターゲット１０２を見る個人に対して仮想像１８０，１８２，１８４及び１８６がどのように現われるかを示す。眼５は仮想像１８２に合焦し易く、この像はほぼ合焦状態にある。現われるものは、ピンホール１０８の非合焦像の背景に対して合焦点１９０に生ずる。非合焦像は焦点面１８８上に不鮮明な円形の交差点１９２，１９４及び１９６として現われる。眼５の視軸１０が光軸１１０に対して整列している場合、点１９０及び不鮮明な円は同軸になるので、円窓状の固定ターゲットの像が形成され、この像は、種々の焦点距離の多重仮想像を形成するために多重レチクルやハーフミラーを用いる従来の固定ターゲットよりも一層簡単でより鮮明な像となる。多重固定レンズ１１４の整列機能について図１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃを参照して説明する。図１０Ａに示す実施例において、眼５の視軸１０は光軸１１４からずれているので、仮想像１８２は焦点面１８８上の点２００に結像する。仮想像１８０，１８４及び１８６は焦点面１８８の区点２０２，２０４及び２０６に結像する。図１０Ｂは、軸がずれた状態で多焦点固定レンズ１１４を介して固定ターゲット１０２を見る個人に対して仮想像１８０，１８２，１８４及び１８６がどのように現われるかを示す。ピンホール１０８の非合焦像に対して合焦点２００に現われる。非合焦像は同様に不鮮明な円として焦点面１８８の交点２０２，２０４及び２０６に現われ、これにより非同心状の円窓状の明らかにずれた固定ターゲット像が形成される。この場合、検査される個人は、円窓の眼の像が同心状になるまで多焦点固定レンズ１１４に対して横方向に移動するだけであり，この移動により図９Ａに示すように光軸１１０に対して視軸１０が整列する。図１０Ｃは、光軸１１０に対して視軸１０を整列させる使用者の作業性を一層改善した固定ターゲット１０２の好適例を示す。本例において、ピンホール１０８に対して４個のスリット２０８をピンホール１０８の周辺に９０°の角度だけ離間させて、放射状に配置する。各スリット２０８は、ピンホール１０８の開口面積よりも１０％以下の開口面積を有するような形状とすることが好ましい。２個のスリット２０８を水平方向に配置し２個のスリットを垂直方向に配置して固定ターゲット１０２の交差部分を形成し、円窓部分と組み合せて光軸１１０に対する視軸１０の整列性を改善する。当業者は、本発明の一部は種々の変形例を有し全ての実施例は像が人間の眼以外のカメラや他の撮像装置により撮像される用途に用いられることができることを認識している。特に、多焦点固定レンズ１１４はスキャナディスク１１６上に取り付けられて共に回転する。しかし、スキャナディスク１１６は必ずしも多焦点固定レンズ１１４又はＩＲフィルタ１２０を含む必要はなく、これらの素子は走査ビーム光路に沿ういずれの位置に配置することができる。多焦点固定レンズ１１４は上述した径方向幅及び輪郭ハターン以外の幅やパターンを有することができると共に、異なる次数の異なる焦点距離の数及び／又は異なる径方向幅の繰り返しパターンを有することもできる。多焦点固定レンズ１１４は、各々が異なる焦点距離の多重楔形部分を有する回転レンズのようなフレネルレンズ以外のレンズとすることもできる。本発明の上述した実施例の細部については、本発明の基本原理から逸脱しない範囲において多くの変形が可能であることは当業者にとって明らかである。従って、本発明は、眼外走査装置以外の他の光学式走査装置にも適用できること明らかである本発明の範囲は以下の請求の範囲によってだけ決定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ヒルロバートビーアメリカ合衆国オレゴン州 97229 ポートランドノースウエストワンハンドレッドフォーティサードアヴェニュー 1777 ナンバー 48 【要約の続き】ャナに比べて光学素子を６０％減少させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１．ほぼシステムの光軸に沿って進行する可視放射ビーム及びＩＲ放射ビームを発生する光源と、前記光軸から離間した位置に装着され、前記ＩＲ放射を受光すると共に走査ビームを角度的に発散した複数の位置から眼底の眼の視軸を中心とする複数の走査点に入射させるように配置された光スキャナを含み、前記光軸を中心に回転するように配置したスキャナディスクとを具え、眼底を走査し眼底で反射した目の光パターンを検出する装置。２．さらに、前記光源からの放射で照明され、多焦点レンズを経て前記可視放射の固定ビームを送出する固定ターゲットを含み、前記多焦点レンズが光軸に沿って離間した固定ターゲットの一連の仮想像を形成し、眼の視軸が前記光軸に対して整列すると共に前記仮想像の少なくとも１個の像上に合焦するように構成した請求項１に記載の装置。３．レンチキュラ拡散素子をさらに含み、前記固定ターゲットが、前記光源がレンチキュラ拡散素子を経て照明するピンホールを含む請求項１に記載の装置。４．前記固定ターゲットが、前記ピンホールの周囲から放射状に配置した一組のスリットを含む請求項３に記載の装置。５．走査ビーム中の可視放射をブロックするように位置決めされたＩＲフィルタをさらに含む請求項１に記載の装置。６．前記ＩＲフィルタが、前記スキャナディスク上の光スキャナに隣接し対向するように装着されている請求項５に記載の装置。７．前記ＩＲ放射が眼底で反射し前記光スキャナを通る逆の光路に沿って戻り、反射したＩＲ放射を検出器に入射させるビームスプリッタをさらに含み、この検出器が眼底の各走査点で反射した放射の強度を表すデータを発生する請求項１に記載の装置。８．前記光スキャナが、スキャナレンズに隣接し対向するように装着したスキャナプリズムをさらに含む請求項１に記載の装置。９．前記スキャナレンズ及びスキャナプリズムのうち少なくとも１個をフレネル型とした請求項８に記載の装置。１０．前記スキャナディスクに作動的に連結したモータをさらに含み、スキャナディスクを約６回転／秒で回転させる請求項１に記載の装置。１１．前記スキャナディスクが少なくとも２個のベァリングと前記モータに取り付けたキャプスタンにより支持され、これらベァリング及びキャプスタンがスキャナディスクの周辺に沿って分布している請求項１０に記載の装置。１２．前記ベァリング又はキャプスタンの少なくとも１個がスキャナディスクに向く力により弾圧されている請求項１１に記載の装置。１３．前記スキャナディスクに作動的に連結した角度エンコーダをさらに含み、この角度エンコーダから得たデータにより複数の角度位置を決定する請求項１に記載の装置。１４．前記角度エンコーダをスキャナディスクに一体化した請求項１３に記載の装置。１５．前記角度エンコーダが約９５個の角度符号位置及び１個の目盛り位置を含む請求項１４に記載の装置。１６．ほぼシステムの光軸に沿って進行する可視放射ビーム及びＩＲ放射ビームを発生する光源と、前記光源からの放射で照明され、多焦点レンズを経て前記可視放射の固定ビームを送出する固定ターゲットとを含み、前記多焦点レンズが光軸に沿って離間した固定ターゲットの一連の仮想像を形成し、眼の視軸が前記光軸に対して整列すると共に前記仮想像の少なくとも１個の像上に合焦するように構成した眼底を走査し眼底で反射した目の光パターンを検出するための眼底を位置決めする装置。１７．前記光軸を中心に回転するように配置したスキャナディスクを含み、このスキャナディスクが、前記光軸から離間した位置に装着され、前記ＩＲ放射を受光すると共に走査ビームを角度的に発散した複数の位置から眼底の視軸を中心とする複数の走査点に入射させるように配置された光スキャナを含む請求項１６に記載の装置。１８．レンチキュラ拡散素子をさらに含み、前記固定ターゲットが、前記光源がレンチキュラ集光レンズを経て照明するピンホールを含む請求項１６に記載の装置。１９．前記固定ターゲットが、前記ピンホールの周囲から放射状に配置した一組のスリットを含む請求項１８に記載の装置。２０．前記多焦点レンズがスキャナディスクに装着されている請求項１６に記載の装置。２１．前記多焦点レンズを一連の径方向輪郭を含む多焦点フレネル型とし、各輪郭が予め定めた異なる有効焦点距離を形成する請求項１６に記載の装置。２２．前記一連の径方向輪郭が、多焦点フレネルレンズの表面に径方向に繰り返されたパターンを形成する請求項２０に記載の装置。２３．前記輪郭の数を４とし、前記予め定めた焦点距離が、公称焦点距離、公称焦点距離に約３ジオプトル加算したもの、、公称焦点距離から約３ジオプトル減算したもの、及び公称焦点距離から約６ジオプトル減算したものを含む請求項２２に記載の装置。２４．前記公称焦点距離を約７２ｍｍとした請求項２３に記載の装置。２５．視軸を有する眼の眼底を走査するに際し、ほぼシステムの光軸に沿って進行する可視放射ビーム及びＩＲ放射ビームを発生する工程と、前記光軸から離間した位置に装着され、前記ＩＲ放射を受光すると共に走査ビームを角度的に発散した複数の位置から眼底の眼の視軸を中心とする複数の走査点に入射させるように配置された光スキャナを含むスキャナディスクを前記光軸を中心に回転するように位置決めする工程とを具える眼底走査方法。２６．さらに、前記光源からの放射により固定ターゲットを照明する工程と、多焦点レンズを介して可視放射の固定ビームを放出し、固定ターゲットの光軸に沿って離間した一連の仮想像を形成するする工程と、眼を前記固定ターゲット上に固定し、視軸を光軸に対して整列させ眼を前記仮想像の少なくとも１個の像上に合焦させる工程とを含む請求項２５に記載の方法。２７．前記スキャナディスクに多焦点レンズを装着する工程をさらに含む請求項２６に記載の方法。２８．走査ビーム中の可視放射をブロックするＩＲフィルタを前記光源と眼との間に配置する工程をさらに含む請求項２５に記載の方法。２９．前記ＩＲ放射が光スキャナを通る逆の光路を戻る請求項２５に記載の方法であって、前記スキャナレンズと光源との間にビームスプリッタを配置する工程と、このビームスプリッタに隣接するように検出器を配置する工程と、戻りのＩＲ放射をビームスプリッタを経て眼底の各走査点から戻った放射を強度を表すデータを発生する検出器に入射させる工程とを含む方法。３０．前記光スキャナが走査プリズムと走査レンズを含む請求項２５に記載の方法であって、前記走査プリズムを走査レンズと隣接し対向するように配置する工程を含む方法。３１．前記スキャナディスクに角度エンコーダが作動的に連結されている請求項２５に記載の方法であって、前記角度エンコーダから得たデータにより複数の角度位置を決定する工程を含む方法。３２．前記角度エンコーダをスキャナディスクに一体化する工程をさらに含む請求項３１に記載の装置。３３．前記角度エンコーダに目盛り各符号位置を形成する工程をさらに含む請求項３１に記載の方法。３４．前記スキャナディスクがモータにより作動的に回転し、前記位置決め工程が、前記スキャナディスクを少なくとも２個のベァリングと前記モータに連結されているキャプスタンとにより支持する工程を含み、前記ベァリング及びキャプスタンがスキャナディスクの周辺に沿って分布する請求項２５に記載の方法。３５．ＩＲ放射のビームにより走査するために、視軸を有する眼の眼底を位置決めするに際し、ほぼシステムの光軸に沿って進行する可視放射ビーム及びＩＲ放射ビームを発生する工程と、前記光源からの放射により固定ターゲットを照明する工程と、多焦点レンズを介して可視放射の固定ビームを放出し、固定ターゲットの光軸に沿って離間した一連の仮想像を形成するする工程と、眼を前記固定ターゲット上に固定し、視軸を光軸に対して整列させ、眼を前記仮想像の少なくとも１個の像上に合焦させる工程とを含む眼底位置決め方法。３６．前記光軸から離間した位置に装着され、前記ＩＲ放射を受光すると共に走査ビームを角度的に発散した複数の位置から眼底の視軸を中心とする複数の走査点に入射させるように配置された光スキャナを含むスキャナディスクを前記光軸を中心に回転するように位置決めする工程とを具える請求項３５に記載の方法。３７．前記多焦点レンズを一連の成形された径方向輪郭を含む多焦点フレネル型とし、各輪郭が予め定めた異なる有効焦点距離を構成する請求項３５に記載の方法。３８．前記一連の成形された径方向輪郭が、多焦点フレネルレンズの表面に径方向に繰り返されたパターンを形成する請求項３７に記載の方法。３９．物体、レンズ及び焦点面がほぼ整列した軸を有し、物体の像をレンズを介して焦点面に結像させる装置であって、前記軸に沿って離間した物体の一連の仮想像を形成する多焦点レンズを具え、少なくとも１個の仮想像が前記焦点面に結像する像形成装置。４０．前記レンズ及び焦点面をそれぞれそこなわれた視覚精度を有するレンズ及び眼の眼底とし、少なくとも１個の仮想像が別の補正レンズを用いることなく眼底上に結像する請求項３９に記載の装置。４１．前記多焦点レンズを一連の径方向輪郭を含み、各輪郭が予め定めた異なる有効焦点距離を構成する請求項３９に記載の装置。４２．前記一連の成形された径方向輪郭が、多焦点レンズの表面に径方向に繰り返されたパターンを形成する請求項４１に記載の装置。４３．前記輪郭の数を４とし、前記予め定めた焦点距離が、公称焦点距離、公称焦点距離に約３ジオプトル加算したもの、、公称焦点距離から約３ジオプトル減算したもの、及び公称焦点距離から約６ジオプトル減算したものを含む請求項４２に記載の装置。４４．前記公称焦点距離を７２ｍｍとした請求項４３に記載の装置。