特許 7619948 レーザビームの焦点の位置を制御すること

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-14

(45)【発行日】2025-01-22

(54)【発明の名称】レーザビームの焦点の位置を制御すること

(51)【国際特許分類】

   A61F 9/008 20060101AFI20250115BHJP

【ＦＩ】

A61F9/008 120E

A61F9/008 120Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021537069

(86)(22)【出願日】2019-11-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-09

(86)【国際出願番号】 IB2019059801

(87)【国際公開番号】W WO2020148580

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2022-11-04

(31)【優先権主張番号】62/794,005

(32)【優先日】2019-01-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】319008904

【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】マティーアス フェーゼル

【審査官】松山 雛子

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６９９４５５７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０７１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２２３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２７３８３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０９２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５７５２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｆ ９／００８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

眼科処置を実行するために構成され、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御するシステムであって、
前記レーザビームの前記焦点を制御するように構成されるビームエキスパンダであって、
ｘｙｚ座標系のｚ軸に沿って前記焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有するミラーであって、前記ｚ軸が前記レーザビームによって定義され、前記ミラーは、反射面を有する膜と、前記膜に対向して配置され、前記膜と電極板との間に電圧を印加するための複数の電極を備える前記電極板とを含む、前記ミラー、及び
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信するように構成される１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスを含む、ビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダから前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを操作して前記ｚ軸によって定義されるｘｙ平面において前記焦点のｘｙ位置を制御するように構成される、スキャナと、
前記スキャナから前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを前記目標物の方へ向けるように構成される、対物レンズと、
深度命令を受信し、
前記深度命令に従って前記ミラーの前記面曲率を制御するために１つ又は複数の作動パラメータを設定するように構成される、コンピュータと、
を備える、システム。

【請求項2】

前記エキスパンダ光学デバイスが、
第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを波長板の方へ向け、
第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを通過させるように構成される、偏光子を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換するように構成される、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の直線偏光と前記第２の直線偏光との間の差が９０度である、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを前記第１の直線偏光から円偏光に変換し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記円偏光から前記第２の直線偏光に変換するように構成される、１／４波長板を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項6】

前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第１の直線偏光を４５度回転し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームの前記第１の直線偏光を４５度回転して前記第２の直線偏光にするように構成される、半波長板を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項7】

前記エキスパンダ光学デバイスが、
前記レーザビームをコリメートし、
前記レーザビームを前記スキャナの方へ向けるように構成される、コリメータを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記深度命令が、前記焦点についての前記ｚ位置を指定する、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記深度命令が、前記焦点の現在の前記ｚ位置から増加又は減少させる命令である、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

眼科処置を実行するために使用されるコンピュータが、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御する方法であって、
前記コンピュータが、深度命令を受信することと、
前記コンピュータが、前記深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために１つ又は複数の作動パラメータを設定することであって、１つ又は複数の前記作動パラメータは、電極板の複数の電極と反射面を含む膜との間に電圧を印加するように作動する、設定することと、
前記ミラー及び１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスを含むビームエキスパンダが、前記レーザビームを受信することであって、前記ミラーが、ｘｙｚ座標系のｚ軸に沿って前記焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有し、前記ｚ軸が前記レーザビームによって定義される、受信することと、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることと、
前記ミラーが、前記焦点の前記ｚ位置を制御するために前記面曲率で前記レーザビームを反射することと、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することと、
スキャナが、前記ビームエキスパンダから前記レーザビームを受信することと、
前記スキャナが、前記レーザビームを操作して前記ｚ軸によって定義されるｘｙ平面において前記焦点のｘｙ位置を制御することと、
対物レンズが、前記スキャナから前記レーザビームを受信することと、
前記対物レンズが、前記レーザビームを前記目標物の方へ向けること、
を含む、方法。

【請求項11】

前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、偏光子を含み、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることが、
前記偏光子が、第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを波長板の方へ向けること、をさらに含み、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することが、
第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを通過させること、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記波長板が、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記波長板が、前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることと、
前記波長板が、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することと、
前記波長板が、前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換すること、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記波長板が、１／４波長板を含み、
前記波長板が、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することが、
前記レーザビームを前記第１の直線偏光から円偏光に変換することをさらに含み、
前記波長板が、前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換することが、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記円偏光から前記第２の直線偏光に変換することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記波長板が、半波長板を含み、
前記波長板が、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することが、
前記第１の直線偏光を４５度回転することをさらに含み、
前記波長板が、前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換することが、
前記ミラーから反射された前記レーザビームの前記第１の直線偏光を４５度回転して前記第２の直線偏光にすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、レーザシステムに関し、より詳細には、レーザビームの焦点の位置を制御するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

眼科レーザ手術では、精密な切断を行うことが重要である。例えば、レーザ角膜切削形成術（ＬＡＳＩＫ）のフラップは、典型的には、フラップを引き戻すことによって生じる外傷を避けるためにボーマン層の十分近くで生成されるが、層を破ることを避けるためにボーマン層から十分遠くに生成され、したがって、フラップは、約８０マイクロメートル（μｍ）～５００μｍ、例えば約１２０μｍの深さに切断される。別の例として、小切開レンチクル抽出（ＳＭＩＬＥ）処置において除去されるレンチクルは、角膜に屈折矯正をもたらすことを意図した曲率を残し、したがって、レンチクルは、精密に切断されなければならない。したがって、一貫した高品質の結果を可能にするために、レーザビームの焦点は、数マイクロメートルの精度の範囲内で制御可能でなければならない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

ある実施形態において、レーザビームの焦点の位置を制御するシステムは、ビームエキスパンダ、スキャナ、対物レンズ、及びコンピュータを含む。ビームエキスパンダは、レーザビームの焦点を制御し、ミラー及びエキスパンダ光学デバイスを含む。ミラーは、焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有する。エキスパンダ光学デバイスは、レーザビームをミラーの方へ向け、ミラーから反射されたレーザビームを受信する。スキャナは、ビームエキスパンダからレーザビームを受信し、レーザビームを操作して焦点のｘｙ位置を制御する。対物レンズは、スキャナからレーザビームを受信し、ビームを目標物の方へ向ける。コンピュータは、深度命令を受信し、深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために作動パラメータを設定する。

【0004】

ある実施形態において、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御する方法は、コンピュータにおいて深度命令を受信することを含み、コンピュータは、深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために作動パラメータを設定する。ビームエキスパンダは、ミラー及びエキスパンダ光学デバイスを含み、レーザビームを受信する。ミラーは、焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有する。エキスパンダ光学デバイスは、レーザビームをミラーの方へ向け、ミラーは、焦点のｚ位置を制御する面曲率を有するレーザビームを反射する。エキスパンダ光学デバイスは、ミラーから反射されたレーザビームを受信する。スキャナは、ビームエキスパンダからレーザビームを受信し、レーザビームを操作して焦点のｘｙ位置を制御する。対物レンズは、スキャナからレーザビームを受信し、ビームを目標物の方へ向ける。

【0005】

システム及び方法の実施形態は、任意の適当な組み合わせで以下の特徴のうちのいずれかの１つ、２つ、又はそれ以上を含み得る。

【0006】

・偏光子は、第１の直線偏光を伴うレーザビームを受信し、第１の直線偏光を伴うレーザビームを波長板の方へ向け、第２の直線偏光を伴うレーザビームを受信し、第２の直線偏光を伴うレーザビームを通過させるように構成される。

【0007】

・波長板は、偏光子から第１の直線偏光を伴うレーザビームを受信し、レーザビームをミラーの方へ向け、ミラーから反射されたレーザビームを受信し、ミラーから反射されたレーザビームを第１の直線偏光に対して回転された第２の直線偏光に変換するように構成される。

【0008】

・第１の偏光と第２の偏光との間の差は、９０度である。

【0009】

・波長板は、偏光子から第１の直線偏光を伴うレーザビームを受信し、レーザビームを第１の直線偏光から円偏光に変換し、レーザビームをミラーの方へ向け、ミラーから反射されたレーザビームを受信し、ミラーから反射されたレーザビームを円偏光から第２の直線偏光に変換するように構成される、１／４波長板を含む。

【0010】

・波長板は、偏光子から第１の直線偏光を伴うレーザビームを受信し、第１の直線偏光を４５度回転し、レーザビームをミラーの方へ向け、ミラーから反射されたレーザビームを受信し、ミラーから反射されたレーザビームの偏光を４５回転して第２の直線偏光にするように構成される、半波長板を含む。

【0011】

・コリメータは、レーザビームをコリメートし、レーザビームをスキャナの方へ向けるように構成される。

【0012】

・深度命令は、焦点についてのｚ位置を指定する。

【0013】

・深度命令は、焦点の現在のｚ位置から増加又は減少させる命令である。

【0014】

本開示の実施形態は、添付図面を参照して例として極めて詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御し得る、レーザシステムの実施形態を示す。

【図2A-B】ミラーの実施形態を示し、図２Ａ及び図２Ｂは、ミラーの断面図を示す。

【図2C】ミラーの実施形態を示し、図２Ｃは、ミラーの電極板の例を示す。

【図3】図３は、図１のシステムによって実行され得る、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御する方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

ここで、説明及び図面を参照すると、開示される装置、システム、及び方法の例としての実施形態が、詳細に示される。当業者には明らかであるように、開示される実施形態は、例示であり、全ての可能な実施形態を網羅するものではない。

【0017】

図１は、目標物２４に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御し得る、レーザシステム１０の実施形態を示す。レーザシステム１０は、レーザビームを拡大するビームエキスパンダ２０を含む。ビームエキスパンダ２０は、ミラー２２の電極に電圧を印加することによって変更され得る面曲率を有するミラー２２を有する。曲率を変更することによって、レーザビームの焦点のｚ位置が変更され、それによって目標物２４の中のレーザビームの深度が変更される。

【0018】

例示した実施形態では、レーザシステム１０は、図示されるように連結された、レーザ２６及びビームエキスパンダ２０を含む。ビームエキスパンダ２０は、ミラー２２及び光学デバイス３０を含み、光学デバイス３０は、図示されるように連結された、偏光子３２、波長板３４、及びコリメータ３６を含む。レーザシステム１０は、また、図示されるように連結された、スキャナ４０、対物レンズ４２、制御電子回路４４、及びコンピュータ４６を含む。レーザシステム１０は、目の一部（例えば、人間若しくは動物の目の角膜）、又はその部分を模したテスト材料（例えば、ポリ（メチルメタクリル酸）（ＰＭＭＡ））に対して眼科処置を実行するために使用され得る。

【0019】

レーザシステム１０を用いて使用され得る方法の例によれば、コンピュータ４６は、深度命令を受信し、深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために制御電子回路４４についての１つ又は複数の作動パラメータを設定する。レーザ２６は、レーザビームを生成し、レーザビームは、直線偏光され得る。ビームエキスパンダ２０の偏光子３２は、直線偏光されたレーザビームを受信し、反射する。波長板３４は、レーザビームを受信し、レーザビームを直線偏光から円偏光に変換する。ミラー２２は、レーザビームを受信し、深度命令に従って制御される面曲率でレーザビームを反射する。波長板３４は、反射されたレーザビームを受信し、ミラーから反射されたレーザビームを円偏光から直線偏光に変換する。その場合に、この直線偏光は、レーザビームが以前受信されたときに直線偏光に対して回転される。偏光子３２は、回転された直線偏光を伴うレーザビームを通過させる。コリメータ３６は、レーザビームをコリメートし、スキャナ４０の方へ向ける。スキャナ４０は、レーザビームを操作して、焦点のｘｙ位置を制御する。対物レンズ４２は、レーザビームを目標物２４の方へ向ける。

【0020】

実施形態の説明を補助するために、レーザシステムのｘｙｚ座標系が記載されている。ビームが目標物に接近するときのレーザビームの方向が、ｚ軸を定義する。ｚ軸は、同様に、ｘｙ平面を定義する。「ｚ位置」は、ｚ軸の点を指し、ｘｙ位置は、ｘｙ平面の点を指す。ｘｙ平面上のｘ軸及びｙ軸の配置は、任意の適当なやり方で選択され得る。例えば、目標物２４が、患者の目である場合、ｘ軸又はｙ軸が、患者の垂直軸に平行であってもよい。ｚ軸の原点は、任意の適当なやり方で選択され得る。例えば、目標物２４が目である場合、原点は、目の前面であってもよく、それは、患者の境界面と接触してもしなくてもよい。

【0021】

実施形態の説明を補助するために、光学デバイスが説明される。光学デバイスは、光を制御（例えば、反射、屈折、フィルタ、透過（若しくは通過）、及び／又は偏光）するデバイスである。デバイスは、設計通りに光を制御する任意の適当な材料、例えば、ガラス、水晶、金属、又は半導体でできていてもよい。光学デバイスの例は、レンズ、ミラー、プリズム、光学フィルタ、導波管、波長板、エキスパンダ、コリメータ、スプリッタ、格子、及び偏光子を含む。

【0022】

システム１０の例としてのコンポーネントは、以下の通りであってもよい。レーザ２４は、励起された原子又は分子からの光子の誘導放出によってコヒーレント単色光の強力ビームを生成するデバイスである。レーザビームは、任意の適当な波長、例えば、赤外線（ＩＲ）又は紫外線（ＵＶ）範囲の波長を有し得る。レーザビームのパルスは、任意の適当な範囲、例えば、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒、又はアト秒範囲のパルス幅を有し得る。

【0023】

ビームエキスパンダ２０は、レーザビームの直径を拡大し、レーザビームの焦点を制御する、１つ又は複数の光学デバイスである。例示した実施形態では、ビームエキスパンダ２０は、ミラー２２及び光学デバイス３０を含む。ミラー２２は、光、例えばレーザビームを反射する光学デバイスである。例示した実施形態では、ミラー２２は、レーザビームの焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有する。ミラー２２は、任意の適当なディフォーマブルミラー、例えば、Ｒｅｖｉｂｒｏ Ｏｐｔｉｃｓのディフォーマブルミラーであってもよい。ミラー２２は、図２Ａ及び図２Ｂを参照してより詳細に説明される。

【0024】

エキスパンダ光学デバイス３０は、レーザビームをミラー２２の方へ向け、ミラー２２から反射されたレーザビームを受信する光学デバイスである。例示した実施形態では、光学デバイス３０は、偏光子３２、波長板３４、及びコリメータ３６を含む。偏光子３２は、特定の偏光の光を透過すると同時に、他の偏光の光をブロックする光学フィルタである。それは、未定義の、又は混在する偏光の光を、単一偏光状態（直線、円、又は楕円）を有する光に変換し得る。例示した実施形態では、偏光子３２は、第１の直線偏光を伴うレーザビームを波長板３４の方へ反射し、第２の直線偏光を伴うレーザビームを透過する。第１の偏光と第２の偏光との間の関係は、偏光子３２がビームをミラー２２によって反射されるように（例えば、波長板３４を通して）ミラー２２の方へ向け、次いで（例えば、波長板３４を通して）反射されたビームを通過させ得るように、選択され得る。例示した実施形態では、波長板３４は、光ビームの直線偏光を９０度変更し、したがって、第１の偏光と第２の偏光との差は、９０度である。

【0025】

波長板３４は、それを通って進む光の偏光状態を変更する光学デバイスである。波長板３４は、任意の適当な波長板、例えば、直線偏光された光を円偏光された光に、若しくはその逆に変換する１／４波長板、又は、直線偏光された光を４５度回転する半波長板であってもよい。例示した実施形態では、波長板３４は、第１の直線偏光を伴うレーザビームを偏光子３２から受信し、レーザビームを第１の直線偏光から円偏光に変換し、レーザビームをミラー２２の方へ向ける１／４波長板である。波長板３４は、次いで、ミラー２２から反射されたレーザビームを受信し、ミラーから反射されたレーザビームを円偏光から、第１の直線偏光に対して回転された第２の直線偏光に変換する。例示した実施形態では、波長板３４は、光ビームの元の直線偏光を９０度変更する。

【0026】

別の実施形態では、波長板３４は、第１の直線偏光を伴うレーザビームを偏光子３２から受信し、レーザビームの偏光を４５度回転させ、レーザビームをミラー２２の方へ向ける、半波長板である。波長板３４は、次いで、ミラー２２から反射されたレーザビームを受信し、レーザビームの偏光を４５度回転させて、第１の直線偏光に対して回転された第２の直線偏光にする。実施形態では、波長板３４は、光ビームの元の直線偏光を９０度変更する。

【0027】

コリメータ３６は、光線又は放射線の実質的に平行又はほぼ平行なビームを作り出す光学デバイスである。ミラー２２によって反射された後、ビームは、強い発散を示す。したがって、コリメータ３６は、レーザビームをコリメートし、レーザビームをスキャナ４０に向ける。

【0028】

レーザシステム１０は、また、スキャナ４０、対物レンズ４２、制御電子回路４４、及びコンピュータ４６を含む。レーザビームスキャナ４０は、焦点のｘｙ位置を制御するためにレーザビームの方向を制御する１つ又は複数の光学デバイスである。レーザビームを横方向に偏向させるために、スキャナ４０は、相互に垂直な軸に対してチルトする、１対のガルバノメトリック駆動型スキャナミラーを有し得る。例示した実施形態では、スキャナ４０は、ビームエキスパンダ２０からレーザビームを受信し、レーザビームを操作して焦点のｘｙ位置を制御する。対物レンズ４２は、スキャナ４０からレーザビームを受信し、ビームを目標物２４に向ける。

【0029】

コンピュータ４６は、深度命令を受信し、深度命令に従ってミラー２２の面曲率を制御するために制御電子回路４４の１つ又は複数の作動パラメータを調整する。深度命令は、レーザビームの所望のｚ位置を記述し、目標物２４内への焦点の深度を含む。命令は、ソフトウェアプログラムのユーザ入力又はコマンドに基づき得る。例えば、ユーザは、目標物２４上又は目標物２４内への焦点の特定の深度を入力してもよく、命令は、その深度を反映してもよい。別の例として、ソフトウェアプログラムは、指定されたパターンに従って、目標物２４上又は中に光破壊を生成するために焦点のｚ位置（及びおそらくｘｙ位置）を変えるようにコンピュータ４６に指示し得る。別の例として、ソフトウェアプログラムは、範囲内で特定の効果（例えば、最高反射率）を検出するために範囲内で焦点を変えてもよい。

【0030】

中央電子回路４４は、コンピュータ４６から命令を受信し、命令に従ってミラー２２の曲率を変更するためにミラー２２に電圧を印加する。ある実施形態では、中央電子回路４４は、低電圧（例えば、０～１０Ｖ）信号を受信し、ミラー２２を動作させるための高電圧信号（例えば、０～４００Ｖ）を提供する、電気増幅器を含む。収差を制御するために、増幅器は、ゾーンごとに低電圧信号で複数のゾーンを制御してもよい。

【0031】

図２Ａ～２Ｃは、ミラー２２の実施形態を示す。図２Ａ及び図２Ｂは、ミラー２２の断面図を示す。ミラー２２は、任意の適当な直径、例えば、２～４ｍｍを有し得る。ミラー２２の焦点距離は、任意の適当な範囲、例えば、６５ｍｍ～無限遠にわたって変更され得る。

【0032】

ミラー２２は、図示されるように連結された、ハウジング５０、電極板５２、膜５４、及びコネクタ５６を含む。ハウジング５０は、ミラー２２のコンポーネントに対する構造的支持を提供し、任意の適当な硬い材料からできていてもよい。膜５４は、ポリマーなどの可撓性材料を含み得る。膜５４は、反射面５７を有し、反射面５７は、システム１０において、レーザビームを反射する面である。反射面５７は、任意の適当な直径、例えば、３～５ｍｍを有してもよく、金属、例えば、アルミニウム、金、又は銀であってもよい。コネクタ５６は、膜５４と電極板５２との間に電圧を印加するために用いられ、任意の適当な導電性材料であってもよい。

【0033】

図２Ｃは、電極板５２の例を示す。電極板５２は、活性化したときに、反射面５７の曲率を制御する電極５８（５８ａ～５８ｅ）を含む。電極板５２は、任意の適当な数の、任意の適当な形状の電極５８を有し得る。例では、５つの電極５８が、５つの同心円を形成する。しかしながら、電極板５２は、任意の適当な形状、例えば、円、楕円、又は四角の、より多くの、又は少ない電極５８を有してもよい。

【0034】

図２Ｂは、電圧が膜５４と電極板５２との間に印加され、面５７の曲率が静電駆動に応答して変化するときを示す。コンピュータ４６は、ミラー２２の面曲率を制御するために制御電子回路４４の作動パラメータを制御する命令を送信する。作動パラメータは、特定の電圧を特定の電極５８に印加するように動作し得る。例えば、電極５８ａのためのパラメータの値は、電極５８ａに印加する特定の電圧を指定し得る。任意の適当な電圧が印加され得る。この実施形態では、電圧は、０～４００Ｖの範囲内にあってもよい。

【0035】

例示した例では、コンピュータ４６は、膜５４を板５２の方へ引き付ける第１の電圧を電極５８ａに、及び板５２から膜５４をはね返す第２の電圧を電極５８ｂに、印加するように制御電子回路４４に命令する。他の例では、コンピュータ４６は、凹形状を有する面５７をもたらすために膜５４を板５２の方へ引き付ける電圧を電極５８ａ～５８ｅに印加するように、制御電子回路４４に命令する。偏向は、中央でより大きくなり得る。したがって、電極５８ｅに対する電圧は、電極５８ａ～５８ｄに対する電圧よりも大きくてもよく、電極５８ｄに対する電圧は、電極５８ａ～５８ｃに対する電圧よりも大きくてもよい、などとなる。

【0036】

焦点の特定のｚ位置をもたらす面曲率のための作動パラメータは、任意の適当なやり方で判断され得る。例えば、レーザビームが材料内のｚ位置に対応する曲率を判断するためにテスト材料に印加されるときに、曲率が変更され得る。曲率は、対物レンズ４２曲率に焦点を近付けるために減少されてもよく、及び／又は対物レンズ４２から離れて焦点を移動するために増加されてもよい。対応するｚ位置をもたらす作動パラメータ値が、コンピュータ４６により使用するために記録される。

【0037】

図３は、図１のシステム１０によって実行され得る、目標物２４に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御する方法を示す。方法は、ステップ１０８において開始し、そこで、コンピュータ４６が、深度命令を受信し、深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために作動パラメータを設定する。ステップ１１０において、ビームエキスパンダ２０が、第１の直線偏光を伴うレーザビームをレーザ２６から受信する。ビームエキスパンダ２０は、ミラー２２及びエキスパンダ光学デバイス３０を含み、エキスパンダ光学デバイス３０は、偏光子３２及び波長板３４を含む。ステップ１１２において、偏光子３２が、第１の直線偏光を伴うレーザビームを波長板３４の方へ反射する。

【0038】

ステップ１１４において、波長板３４が、レーザビームをミラー２２の方へ向ける。波長板３４が１／４波長板である場合、波長板３４は、レーザビームを第１の直線偏光から円偏光へ変換する。波長板３４が半波長板である場合、波長板３４は、第１の直線偏光を４５度回転させる。

【0039】

ミラー２２は、所定のｚ位置にレーザビームの焦点をもたらすために、ステップ１１６においてレーザビームを反射するように制御される面曲率を有する。ミラー２２は、図２Ａ～２Ｃを参照して説明されるように動作する。ミラー２２は、ビームを波長板３４の方へ反射する。

【0040】

ステップ１１８において、波長板３４が、レーザビームを第１の直線偏光に対して回転された第２の直線偏光に変換する。波長板３４が１／４波長板である場合、波長板３４は、ミラー２２から反射されたレーザビームを円偏光から第２の直線偏光に変換する。波長板３４が半波長板である場合、波長板３４は、ミラー２２から反射されたレーザビームの偏光を４５度回転させて第２の直線偏光にする。

【0041】

ステップ１２０において、第２の直線偏光を伴うレーザビームが、偏光子３２を通過する。ステップ１２２において、スキャナ４０が、レーザビームを操作して、焦点のｘｙ位置を制御する。ステップ１２４において、対物レンズ４２が、ビームを目標物２４の方へ向ける。方法は終了する。

【0042】

本明細書で開示されたシステム及び装置のコンポーネント（例えば、コンピュータ）は、インタフェース、ロジック、及び／又はメモリを含んでもよく、そのいずれかが、ハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。インタフェースは、コンポーネントへの入力を受信し、コンポーネントから出力を提供し、並びに／又は入力及び／若しくは出力を処理し得る。ロジックは、コンポーネントの動作を実行し、例えば、命令を実行して入力から出力を生成し得る。ロジックは、１つ若しくは複数のコンピュータ、又は１つ若しくは複数のマイクロプロセッサ（例えば、コンピュータ内に存在するチップ）などのプロセッサであってもよい。ロジックは、コンピュータプログラム又はソフトウェアなどの、コンピュータによって実行され得る、メモリ内の符号化されたコンピュータ実行可能命令であってもよい。メモリは、情報を記憶してもよく、１つ又は複数の有形、非一時的、コンピュータ可読、コンピュータ実行可能記憶媒体を含んでもよい。メモリの例は、コンピュータメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ））、大容量記憶媒体（例えば、ハードディスク）、リムーバブル記憶媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタルビデオディスク（ＤＶＤ））、及びネットワークストレージ（例えば、サーバ又はデータベース）を含む。

【0043】

本開示は、ある実施形態に関して説明されているが、実施形態の修正（代用、追加、改変、又は省略など）は、当業者には明らかである。したがって、修正は、本発明の範囲から逸脱することなく実施形態に対して行われ得る。例えば、修正は、本明細書で開示されたシステム及び装置に対して行われてもよい。システム及び装置のコンポーネントは、統合され、又は分離されてもよく、システム及び装置の動作は、より多くの、より少ない、又は他のコンポーネントによって実行されてもよい。別の例として、修正は、本明細書で開示された方法に対して行われてもよい。方法は、より多くの、より少ない、又は他のステップを含んでもよく、ステップは、任意の適当な順序で実行されてもよい。
態様（１）によれば、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御するシステムであって、
前記レーザビームの前記焦点を制御するように構成されるビームエキスパンダであって、
ｘｙｚ座標系のｚ軸に沿って前記焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有するミラーであって、前記ｚ軸が前記レーザビームによって定義される前記ミラー、及び
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信するように構成される１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスを含む、ビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダから前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを操作して前記ｚ軸によって定義されるｘｙ平面において前記焦点のｘｙ位置を制御するように構成される、スキャナと、
前記スキャナから前記レーザビームを受信し、
前記ビームを前記目標物の方へ向けるように構成される、対物レンズと、
深度命令を受信し、
前記深度命令に従って前記ミラーの前記面曲率を制御するために１つ又は複数の作動パラメータを設定するように構成される、コンピュータと、
を備える、システムである。
態様（２）によれば、前記エキスパンダ光学デバイスが、
第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを波長板の方へ向け、
第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを通過させるように構成される、偏光子を含む。
態様（３）によれば、前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換するように構成される。
態様（４）によれば、前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の差が９０度である。
態様（５）によれば、前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記レーザビームを前記第１の直線偏光から円偏光に変換し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記円偏光から前記第２の直線偏光に変換するように構成される、１／４波長板を含む。
態様（６）によれば、前記波長板が、
前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信し、
前記第１の直線偏光を４５度回転し、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向け、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信し、
前記ミラーから反射された前記レーザビームの前記偏光を４５度回転して前記第２の直線偏光にするように構成される、半波長板を含む。
態様（７）によれば、前記エキスパンダ光学デバイスが、
前記レーザビームをコリメートし、
前記レーザビームを前記スキャナの方へ向けるように構成される。
態様（８）によれば、深度命令が、前記焦点についての前記ｚ位置を指定する。
態様（９）によれば、深度命令が、前記焦点の現在の前記ｚ位置から増加又は減少させる命令である。
態様（１０）によれば、目標物に向けられたレーザビームの焦点の位置を制御する方法であって、
コンピュータにおいて、深度命令を受信することと、
前記深度命令に従ってミラーの面曲率を制御するために１つ又は複数の作動パラメータを設定することと、
前記ミラー及び１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスを含むビームエキスパンダにおいて、前記レーザビームを受信することであって、前記ミラーが、ｘｙｚ座標系のｚ軸に沿って前記焦点のｚ位置を制御するように調整され得る面曲率を有し、前記ｚ軸が前記レーザビームによって定義される、受信することと、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスによって、前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることと、
前記ミラーによって、前記焦点の前記ｚ位置を制御するために前記面曲率で前記レーザビームを反射することと、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスにおいて、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することと、
スキャナにおいて、前記ビームエキスパンダから前記レーザビームを受信することと、
前記レーザビームを操作して前記ｚ軸によって定義されるｘｙ平面において前記焦点のｘｙ位置を制御することと、
対物レンズにおいて、前記スキャナから前記レーザビームを受信することと、
前記ビームを前記目標物の方へ向けることと、
を含む、方法である。
態様（１１）によれば、前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスが、偏光子を含み、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスによって、前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることが、
前記偏光子において、第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを波長板の方へ向けることと、をさらに含み、
前記１つ又は複数のエキスパンダ光学デバイスにおいて、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することが、
第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記第２の直線偏光を伴う前記レーザビームを通過させることと、
をさらに含む。
態様（１２）によれば、前記波長板において、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することと、
前記レーザビームを前記ミラーの方へ向けることと、
前記波長板において、前記ミラーから反射された前記レーザビームを受信することと、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換することと、
をさらに含む。
態様（１３）によれば、前記波長板が、１／４波長板を含み、
前記波長板において、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することが、
前記レーザビームを前記第１の直線偏光から円偏光に変換することをさらに含み、
前記波長板によって、前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換することが、
前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記円偏光から前記第２の直線偏光に変換することをさらに含む。
態様（１４）によれば、前記波長板が、半波長板を含み、
前記波長板において、前記偏光子から前記第１の直線偏光を伴う前記レーザビームを受信することが、
前記第１の直線偏光を４５度回転することをさらに含み、
前記波長板によって、前記ミラーから反射された前記レーザビームを前記第１の直線偏光に対して回転された前記第２の直線偏光に変換することが、
前記ミラーから反射された前記レーザビームの前記偏光を４５度回転して前記第２の直線偏光にすることをさらに含む。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】