專利名稱：用于連接激光加工裝置和物體的適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連接激光加工裝置與物體的適配器，其具有中央?yún)^(qū)域，該中央?yún)^(qū)域可以切換到激光加工裝置的光路中；照明光路，用于對(duì)由中央?yún)^(qū)域檢測(cè)的物場(chǎng)進(jìn)行照明的照明光束通過該照明光路引導(dǎo)；以及在該中央?yún)^(qū)域外部的邊緣區(qū)域，該適配器借助于該邊緣區(qū)域固定在物體和/或激光加工裝置上。
背景技術(shù)：
在借助于激光光束的材料加工中經(jīng)常使用用激光光束對(duì)物體的待加工區(qū)域進(jìn)行掃描的激光加工裝置。激光光束的定位精確度在這種情況下通常決定了該加工時(shí)所獲得的精度。如果激光光束聚焦在加工腔內(nèi)，它要求精確的三維的定位。因此對(duì)于高精度的加工通常必需的是將物體保持在相對(duì)于激光加工裝置精確限定的位置上。前述的適配器用于這樣的應(yīng)用，因?yàn)橐患庸さ奈矬w能夠由該適配器固定，從而可以實(shí)現(xiàn)到加工腔的限定的關(guān)系。因此適配器的中央?yún)^(qū)域是光路的一部分。
這對(duì)于在加工激光光束的光譜區(qū)域中僅具有小的線性光學(xué)吸收的材料的微加工是特別必要的。對(duì)于這些材料，通常利用在激光光束和材料之間的非線性相互作用，大部分是以在激光光束的焦點(diǎn)中產(chǎn)生的光學(xué)穿透的形式。因?yàn)榧庸さ淖饔脙H僅產(chǎn)生于激光光束的焦點(diǎn)，所以三維精確地定位焦點(diǎn)是必需的。因此除激光光束的兩維偏轉(zhuǎn)之外，也要求焦點(diǎn)位置在光路中的精確的深度調(diào)節(jié)。前述的適配器用于確保在朝向物體的光路中不變的并且以一定的精度已知的光學(xué)關(guān)系，其中該適配器的中央?yún)^(qū)域是光路的一部分并且該適配器連接物體和激光加工裝置。
這樣適配器的一個(gè)典型的應(yīng)用是被稱作飛秒LASIK的已知眼外科手術(shù)方法，其中，激光加工裝置將激光光束聚焦在角膜中的幾個(gè)毫米的數(shù)量級(jí)上的焦點(diǎn)。在焦點(diǎn)中產(chǎn)生等離子，其引起角膜組織的局部分離。通過對(duì)以這種方式產(chǎn)生的局部分離區(qū)的適當(dāng)順序排列，能夠?qū)崿F(xiàn)宏觀的切割并且隔離確定的角膜部分體積。那么通過取出部分體積就可以實(shí)現(xiàn)角膜的期望的折射改變，所以可以對(duì)缺陷視力進(jìn)行校正。
US 6373571公開了一種用于該LASIK方法的帶有參考標(biāo)記的接觸透鏡。該接觸透鏡借助于分開的測(cè)量裝置調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致相當(dāng)昂貴的結(jié)構(gòu)。在EP 1159986A2中說明了一個(gè)用于前述類型的適配器的例子。它類似于US 6373571中的接觸透鏡，但是另外具有帶有刻度標(biāo)記的夾具形式的邊緣，其允許外科手術(shù)的視覺定位。
在借助于激光光束的材料加工中經(jīng)常存在監(jiān)視加工進(jìn)行的必要性。人們希望在使用激光光束期間能夠觀察加工區(qū)域。這對(duì)于所述的LASIK方法特別有用的，其中治療的醫(yī)生必須觀察手術(shù)區(qū)域。因此所述的激光加工裝置通常提供有用于對(duì)其中使用激光光束的區(qū)域成像的光學(xué)系統(tǒng)。該圖像產(chǎn)生在相機(jī)上或者在中間圖層上，從其中然后通過目鏡可以進(jìn)行直接的視覺檢查。通過適配器的中央?yún)^(qū)域進(jìn)行觀察，并且要求激光加工裝置照亮其中使用激光的區(qū)域，并且該區(qū)域作為物場(chǎng)被觀察。
對(duì)于用于視覺觀察必需的照明可以想到使用光源，該光源的光經(jīng)過激光加工裝置。因?yàn)樵谀抢镌O(shè)置的鏡組可是通常具有多個(gè)界面，它們都具有一定的剩余反射能力，照明光束的一個(gè)必然的部分不可避免地在物場(chǎng)的圖像中過耦合。這使它本身依據(jù)觀察的物場(chǎng)的固定位置上的作為全面圖像說明或者作為明亮的地方在像面中能被注意的，尤其在它的中央。在任何情況下反射都降低了用于觀察物場(chǎng)的圖像質(zhì)量。
另一個(gè)可以想象的有利的方面是光圈分離形式。必須采取措施，以便用于照明的光源首先成像在激光加工裝置的光學(xué)系統(tǒng)的光圈平面內(nèi)。在這種情況下成像必須如此設(shè)計(jì)，光圈平面的外環(huán)引導(dǎo)照明光束并且光圈平面的中央僅僅用于物場(chǎng)的成像。位于圖平面附近的物體的反射那么不會(huì)損害物場(chǎng)的成像?？墒窃谇笆鲱愋偷倪m配器中經(jīng)常不遵守所有反射面靠近像面的情況，因?yàn)樗闹醒雲(yún)^(qū)域不可避免地位于光路中并且適配器的位置和因此可能的反射表面的位置通過物體的類型給出并且因此幾乎不可變換并且在光學(xué)方面特別不可以優(yōu)選地選擇。在這種情況下在所示的光圈平面內(nèi)應(yīng)該考慮干擾的附加光束。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，如此構(gòu)造一種前面所述類型的適配器，使得在不損害由觀察光路檢測(cè)的物場(chǎng)的質(zhì)量的情況下可以以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)物場(chǎng)的照明。
該任務(wù)通過前面所述類型的適配器完成，其中照明光路在邊緣區(qū)域中延伸并且入射到邊緣區(qū)域中的照明光束直接和/或經(jīng)過中央?yún)^(qū)域被引導(dǎo)到物場(chǎng)。
本發(fā)明的一個(gè)基本思想是，如此分開照明光路和觀察光路，使得不產(chǎn)生不希望的反射。因此能夠獲得高的圖像質(zhì)量。本發(fā)明避免通過與用于觀察相同的元件引入照明光。取而代之，使用邊緣區(qū)域用于將照明光束射入到適配器上，該邊緣區(qū)域不參加物場(chǎng)的成像并且也不考慮這個(gè)。該邊緣區(qū)域用于將照明光束耦合到適配器。照明光束被入射到邊緣區(qū)域上。因此很大程度地避免成像在觀察光路中的反射。這不排除，在邊緣區(qū)域上入射的治療光束也通過參加成像的適配器的中央?yún)^(qū)域引導(dǎo)。通過由邊緣區(qū)域的入射幾乎能完全避免成像的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的適配器允許在激光加工裝置和物體之間的固定連接并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有良好質(zhì)量的物體的視覺觀察。該適配器適合用于外科手術(shù)方法，特別在眼睛上。對(duì)于這些應(yīng)用一種結(jié)構(gòu)是有利的，在該結(jié)構(gòu)中中央?yún)^(qū)域具有用于放置在物體上的接觸透鏡并且邊緣區(qū)域是接觸透鏡的支座。為進(jìn)行外科手術(shù)，通常將一個(gè)這樣的接觸透鏡放置在眼睛上并且在那里例如通過真空固定。為了確保接觸透鏡良好的光學(xué)質(zhì)量，它提供進(jìn)行真空固定在支座上。因此有利地在支座朝向物體的一側(cè)上設(shè)有相應(yīng)的固定裝置，該裝置允許適配器固定在物體上。如果使用真空固定，支座能夠具有合適的吸入導(dǎo)管，以便用真空將適配器吸在眼睛上。
接觸透鏡的光學(xué)特性由它的前面和它的后面，即朝向物體的后面和朝向激光加工裝置的前面限定。兩個(gè)表面或者是平的，或者構(gòu)成為凸起或凹入的曲面或者甚至是球形的。用于激光加工裝置的光束的接觸透鏡必須是透明的。這對(duì)于觀察光束或者實(shí)際通過激光加工裝置施加的治療光束都是適用的。因此通常光學(xué)玻璃適合作為材料，但是同樣具有光學(xué)質(zhì)量的透明塑料也可以。
在邊緣部分例如支座，用于物場(chǎng)的照明光束被引入。在一個(gè)設(shè)計(jì)特別簡(jiǎn)單的變型中在這種情況下支座具有相對(duì)于照明光束透明的材料，例如PMMA、聚碳酸酯、Zeonex或者HW 55。
適配器的功能在于，應(yīng)該給予物體的朝向激光加工裝置定向的上表面預(yù)定的形狀或者應(yīng)該引起已知的界面。但是除此以外在前面所述的LASIK方法中必需的是，適配器在預(yù)定的機(jī)械位置中與激光加工裝置連接，所述激光加工裝置被構(gòu)造為激光治療儀。其同樣照亮邊緣區(qū)域，該區(qū)域如所述的構(gòu)造為用于接觸透鏡的支座。因此在該實(shí)施形式中，適配器的朝著激光加工裝置定向的入射側(cè)優(yōu)選地構(gòu)造有用于固定連接激光加工裝置或者它的光學(xué)系統(tǒng)的朝著物體定向的輸出(例如遠(yuǎn)端)的合適裝置，所以借助于鎖緊機(jī)構(gòu)相對(duì)于激光加工裝置的固定安裝是可以的。在這種情況下例如在邊緣區(qū)域上構(gòu)成法蘭平面適合用于鎖緊機(jī)構(gòu)。
為了引導(dǎo)照明光束到物場(chǎng)，有利的是，在邊緣區(qū)域上設(shè)置專門用于照明光束的入射裝置。在這種情況下例如涉及用于入射照明光束的光波導(dǎo)管的管接頭。
為了能夠以最佳的方式引導(dǎo)照明光束，入射裝置有利地設(shè)有成像作用，特別通過凸的、凹的、圓柱的和/或環(huán)狀的界面。為了在照明物場(chǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)確定的光譜特性，可選的或者另外的是，入射裝置為了光譜過濾或者減小反射的目的具有電介質(zhì)層或者吸收過濾器，例如有色玻璃。
入射邊緣區(qū)域中的照明光束能夠通過合適的光源產(chǎn)生并且通過光導(dǎo)裝置引入到物場(chǎng)。這種光導(dǎo)裝置的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)是反射表面。因此有利的是，在邊緣區(qū)域上設(shè)有至少一個(gè)照明光束反射表面。同樣可以想到的是，在邊緣區(qū)域中構(gòu)造反射照明光束的光導(dǎo)通道。一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式是反射的外表面，其中有利地能夠利用內(nèi)全反射原理，以便將在邊緣區(qū)域入射的照明光束傳導(dǎo)到物場(chǎng)。
在根據(jù)本發(fā)明的適配器的一個(gè)變型中，能夠使用由透明塑料制成的支座，一個(gè)接觸透鏡(例如一個(gè)平凹接觸透鏡)粘結(jié)到該支座中。在這種情況下支座用作在接觸透鏡和作為治療儀構(gòu)成的激光加工裝置的機(jī)械連接。接觸透鏡能夠通過光學(xué)透明的粘合劑被粘結(jié)在支座中，從而在接觸透鏡和支座之間的界面是光學(xué)透明的。特別有利的是粘合劑的折射率在支座的材料的折射率和接觸透鏡的材料的折射率之間，因?yàn)檫@樣會(huì)使反射損失在照明光束從支座過渡到接觸透鏡時(shí)最小化。為了進(jìn)一步減小損失，在支座和接觸透鏡的界面上涂敷光學(xué)活化電介質(zhì)層。
如果在支座上設(shè)置用于光波導(dǎo)管的連接位置，照明光束從光源例如熱電子發(fā)射器或者發(fā)光二極管簡(jiǎn)單地通過光波導(dǎo)管射入。在一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中使用光波線束。例如能夠使用橢圓鏡子射入，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的。射入位置能夠位于在邊緣區(qū)域上的幾乎任何位置。通過合適的反射，例如通過內(nèi)全反射，光束被引導(dǎo)到支座內(nèi)部，直到它們到達(dá)接觸透鏡的界面上。這里光束傳播到接觸透鏡中。如果接觸透鏡貼在要被治療的眼睛上，那么光束現(xiàn)在傳播到角膜中并且從那里被引導(dǎo)到眼睛的更深的平面中。如果在這種情況下它們到達(dá)虹膜或者由激光治療引起的散射中心，那么它們?nèi)绱松⑸洳⑶夷軌蛲ㄟ^激光加工裝置的觀察光路(即通過接觸透鏡和激光加工裝置的鏡組)成像。
在一個(gè)修改中可以使用多個(gè)入射裝置，因?yàn)槟軌颢@得相同的物場(chǎng)的照明。如果使用帶有與多個(gè)入射裝置組合的反射平面的變型，反射面被分割成小平面并且每個(gè)入射裝置被分配一個(gè)小平面或者一組小平面。此外通過分開的控制可以滿足入射裝置提供的光源的可選擇照明物場(chǎng)。例如一種照明方式是可以實(shí)現(xiàn)的，其中光可選擇地僅從一側(cè)找到物場(chǎng)上。
如果運(yùn)用反射平面或者在邊緣區(qū)域中的照明光束的引導(dǎo)的共同成像作用，那么就能夠?qū)崿F(xiàn)在離開光導(dǎo)管之后發(fā)散傳播的光有針對(duì)性的平行校準(zhǔn)。特別的是可以使用球形的上表面。光在該表面的傾斜入射導(dǎo)致散射，這可以被有針對(duì)性地利用，以便如此形成光，使得在平行于觀察光路的光學(xué)軸線的剖面中散射角是非常小的，在與之垂直的剖面中則非常大。因此在垂直于激光加工裝置即它的觀察光路的光學(xué)軸線的平面中整個(gè)物場(chǎng)被有效地照亮。
在一個(gè)任選的結(jié)構(gòu)中，邊緣區(qū)域具有分開的用于照明光束的出射表面，從而允許照明與適配器還相隔的物體當(dāng)然特別是在LASIK治療儀器情況下的人眼，該眼睛還沒有貼在適配器中央?yún)^(qū)域，例如接觸透鏡。這對(duì)于物體在激光加工裝置的光學(xué)軸上的調(diào)節(jié)是重要的。當(dāng)然該其他的出射表面也具有確定的成像作用，可以選擇確定的上表面形狀或者特性。特別有利的例如是球形的上表面，其允許光導(dǎo)管的端面在預(yù)定的平面中成像。備選地也能夠使用環(huán)面形狀或者圓周凸起的形狀，其能夠通過適配器的材料的車削加工非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。除此以外這樣的環(huán)面形狀有利地導(dǎo)致照明光束的散開并且因此導(dǎo)致物場(chǎng)的均勻的照明，即使是在物體還沒有貼在適配器的中央?yún)^(qū)域時(shí)。
出射表面能夠可選地或者部分地設(shè)計(jì)成散射面，通過該散射面在適配器邊緣區(qū)域的照明光束被直接或者通過中央?yún)^(qū)域引導(dǎo)到物體。因此可以實(shí)現(xiàn)在物場(chǎng)上照明光束特別強(qiáng)的均化。
為了獲得特別緊湊的結(jié)構(gòu)，有利的是入射裝置設(shè)有在邊緣區(qū)域上固定的或者在邊緣區(qū)域中插入的LED。這種對(duì)光導(dǎo)管的備選方案導(dǎo)致非常緊湊的結(jié)構(gòu)。在這種情況下LED直接夾在或者注塑到邊緣區(qū)域中，例如用于接觸透鏡的支座。為了接通LED設(shè)有合適的相應(yīng)的端子。
當(dāng)然該概念不限于單個(gè)LED的使用，也可以使用多個(gè)LED，其中提供所有LED利用一個(gè)觸點(diǎn)對(duì)或者每個(gè)LED單獨(dú)通過特有的電觸點(diǎn)連接的可能。同樣可能的是LED分成幾組并且每組設(shè)有獨(dú)有的觸點(diǎn)。
特別有利的是觸點(diǎn)設(shè)計(jì)成環(huán)形接觸面。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即適配器能夠被裝在任意旋轉(zhuǎn)位置中并且在每個(gè)位置中LED都能被接通。該環(huán)形接觸表面不必強(qiáng)制地構(gòu)造在適配器上，或者同樣可以的是使用環(huán)形相對(duì)觸點(diǎn)。
在LED的接通的另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，在沒有機(jī)械觸點(diǎn)情況下進(jìn)行電流供應(yīng)。取而代之的是使用電感或電容連接。為此目的設(shè)有合適的線圈，例如能夠固定在激光加工裝置上的。該線圈產(chǎn)生一個(gè)電磁交變場(chǎng)，該交變場(chǎng)使在適配器的邊緣區(qū)域中設(shè)置的線圈感生交變電壓，通過該交變電壓驅(qū)動(dòng)LED。以相同的方式，電容的能量傳輸也是可以的。對(duì)此有意義的是，在適配器和供給裝置上構(gòu)成兩個(gè)主要的導(dǎo)電表面，它們成對(duì)地互相直接對(duì)立并且構(gòu)成電容器。如果存在交變場(chǎng)，那么可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的能量傳輸。
白光LED或者彩色LED都適合用作LED。在彩色的LED中，將LED分成組，例如每組由發(fā)出紅、綠和藍(lán)的LED組成。如果紅、綠和藍(lán)的LED可以單獨(dú)控制，那么通過控制可以調(diào)節(jié)照明的顏色溫度。因此可以的是，通過照明光束的顏色溫度改變(例如變?yōu)榫G色照明)來突出強(qiáng)調(diào)一定的結(jié)構(gòu)(例如血管)。
如果想讓適配器至少部分地由非透明材料制成，經(jīng)常選擇帶有非透明的支座材料和透明的接觸透鏡材料的多部分結(jié)構(gòu)類型。例如金屬或陶瓷適合用作用于邊緣區(qū)域的非透明材料，它們相對(duì)于塑料具有更高的強(qiáng)度和彈性。在一個(gè)這樣的金屬支座中設(shè)有合適的光學(xué)元件，這些元件將照明光束引導(dǎo)到要被照明的物場(chǎng)的方向上。在這種情況下例如設(shè)計(jì)反射鉆孔，其繼續(xù)引導(dǎo)在邊緣區(qū)域上入射的觀察光束。該鉆孔具有拋光的內(nèi)表面因而觀察光束能夠通過多次反射被引導(dǎo)。在這種情況下在鉆孔中也可以進(jìn)行。該鉆孔能夠或者終止在接觸透鏡的支座的界面上或者在支座的下面區(qū)域中，以使得引導(dǎo)的光射出并且照亮在接觸透鏡下面的平面。可選的或者補(bǔ)充的，在鉆孔中也設(shè)有成像元件，例如合適的透鏡。
為了實(shí)現(xiàn)特別低的制造成本，可能并且有利的是，中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域可以一體地實(shí)現(xiàn)在單個(gè)的零件中。因此例如注射成型技術(shù)適合于制造。


下面參考附圖以示例的方式更詳細(xì)的解釋本發(fā)明。在附圖中示出圖1示出用于眼睛外科手術(shù)方法的激光加工裝置的示意圖；圖2示出患者眼角膜的示意圖；圖3示出在用于眼睛外科手術(shù)方法的適配器中照明光路和觀察光路的示意圖；圖4示出用于眼睛外科手術(shù)方法的實(shí)現(xiàn)為帶有支座的接觸透鏡的適配器的示意性剖視圖；圖5示出用于外科手術(shù)方法的一體適配器的示意性剖視圖；圖6示出用于表示在用于眼睛外科手術(shù)方法的適配器中的照明光路的示意性剖視圖；圖7示出具有相對(duì)于圖6改變的安裝方式的適配器；圖8示出另一個(gè)改變的適配器；圖9示出用于眼睛外科手術(shù)方法的適配器的剖視圖，其中物場(chǎng)照明在放置到眼睛上之前已經(jīng)是可以的；以及圖10示出具有作為照明源的LED的用于眼外科手術(shù)方法的適配器。
具體實(shí)施例方式
圖1示出類似于在EP1159986A1或者US 5549632中所述的用于眼外科手術(shù)方法的治療儀器。圖1的治療儀器1用于，根據(jù)已知的準(zhǔn)分子激光近視眼治療方法(LASIK)在患者的眼睛上進(jìn)行視力不正常的校正。為此治療儀器1具有激光器3，其發(fā)出脈沖的激光光束。在這種情況下脈沖寬度例如在10-15(飛)秒范圍，并且激光光束借助于非線性光學(xué)作用以前面所述的類型和方式作用在角膜上。在這種情況下沿著光學(xué)軸A1從激光器3中發(fā)出的治療光束4落在分束器5上，該分束器將治療光束4引導(dǎo)到掃描裝置6上。該掃描裝置6具有掃描鏡7和8，它們繞著互相垂直的軸線是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以掃描裝置6能夠兩維地偏轉(zhuǎn)治療光束4?？烧{(diào)節(jié)的投影鏡組9聚焦治療光束4在眼睛2上或者眼睛內(nèi)。在這種情況下投影鏡組9具有兩個(gè)透鏡10和11。該治療儀器1是激光加工裝置。
適配器12在透鏡11的下游，并且通過夾具H與透鏡11固定并且因此與治療儀器1的光路連接。下面將詳細(xì)描述的適配器12貼靠在眼睛2的角膜上。由治療儀器1與在其上固定的適配器12構(gòu)成的組合導(dǎo)致治療光束4集中到位于眼睛2的角膜中的焦點(diǎn)13。
掃描裝置6如激光器3和投影鏡組9一樣通過(未詳細(xì)示出的)控制線被控制器14控制。在這種情況下控制器14預(yù)先確定橫向于光學(xué)軸A1(通過掃描鏡7和8)以及眼光軸A1的方向的焦點(diǎn)13的位置。
另外控制器14讀出檢測(cè)器15，該檢測(cè)器讀出作為返回光束16穿過分束器5的被角膜散射回來的光束。借助于檢測(cè)器15，能夠非常精確地控制激光器3的運(yùn)行。
適配器12使眼睛2的角膜獲得期望的規(guī)定形狀。由于角膜17在適配器12上的接觸，因而眼睛2位于朝向適配器12并且因此朝向與該適配器連接的治療儀器1的預(yù)定的位置。
這在圖2中示意性地示出，圖2示出穿過眼角膜17的截面。為了實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)13在眼角膜17中的精確的定位，必須考慮眼角膜17的弧度。眼角膜17具有實(shí)際形狀18，該形狀在患者之間是不同的。適配器12現(xiàn)在這樣貼靠在眼角膜17上，以便適配器使眼角膜變形為期望的規(guī)定形狀19。在這種情況下規(guī)定形狀19的精確的曲線走向取決于適配器12的對(duì)著眼睛2的表面的弧度。通過適配器12，給定用于將治療光束4引入和聚焦在角膜17中的幾何和光學(xué)關(guān)系。因?yàn)榻悄?7貼靠在適配器12上并且后者轉(zhuǎn)而通過夾具H固定在治療儀器1的光路對(duì)面，焦點(diǎn)13通過掃描裝置6以及可調(diào)節(jié)的投影鏡組9能夠三維精確地定位在角膜17中。
在治療儀器1中在治療期間要求醫(yī)生觀察手術(shù)區(qū)即眼角膜17。因此設(shè)有在圖3中示意性示出的用于手術(shù)區(qū)成像的光學(xué)系統(tǒng)。另外在治療儀器1中除激光光束結(jié)構(gòu)之外還集成有(在圖1中為了簡(jiǎn)便起見沒有示出)觀察顯微鏡20，該觀察顯微鏡將眼睛2的物場(chǎng)F成像在接收器21上。在這種情況下接收器21例如以CCD照相機(jī)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然目鏡也可以代替接收器21，該目鏡聚焦在中間像平面上。為了對(duì)觀察顯微鏡20進(jìn)行照明，適配器12如此構(gòu)造，使得適配器通過照明光束施加到物場(chǎng)F。為此適配器12構(gòu)成為兩部分。該適配器包括接觸透鏡22以及用于接觸透鏡22的支座23，該接觸透鏡貼靠在眼角膜17上并且其給出期望的規(guī)定形狀。支座23具有管接頭24，光導(dǎo)管(在圖3中未詳細(xì)示出)安裝在該管接頭上，其將照明光束25引入到支座23中。
支座23引導(dǎo)(以還將詳細(xì)示出的方式)入射的照明光束25到物場(chǎng)F，以便用于通過觀察顯微鏡20實(shí)現(xiàn)觀察的物場(chǎng)被照明。在圖3中為了舉例示意性示出照明光束26，其投射到眼睛2的虹膜27上。
觀察顯微鏡20如接觸透鏡22一樣位于治療儀器1的光軸A1上。因此接觸透鏡22不僅用于引導(dǎo)觀察顯微鏡20的觀察光束，而且用于顯示治療光束4，如前面對(duì)適配器12一般的解釋。在這種情況下中央?yún)^(qū)域或接觸透鏡22的上面31準(zhǔn)備好用于觀察顯微鏡20的已知光學(xué)界面。
圖4示出適配器12的示意性剖視圖。如從圖中所示，支座23保持接觸透鏡22并且在它的下面具有吸入導(dǎo)管(吸氣通道)28，它允許借助于低壓將支座23固定在眼角膜17上。在這種情況下，接觸透鏡夾在支座23中，其中可以使用光學(xué)透明的夾子，該夾子的散射率位于透鏡22的材料的散射率和支座23的材料散射率之間。因此在從支座23到接觸透鏡22的光束轉(zhuǎn)換時(shí)僅產(chǎn)生最小的反射損耗。
通過支座23吸在眼角膜17上，在支座23中夾住的接觸透鏡22通過它的下面30壓在眼角膜17上，所以保證前面已經(jīng)說明的期望的規(guī)定形狀19。
如圖5所示，代替根據(jù)圖4的兩部分結(jié)構(gòu)，適配器12也可以構(gòu)造為整體。在這種情況下支座23和接觸透鏡22由連續(xù)的部分制成，例如由單獨(dú)的管件通過壓鑄法或者通過切削法制成。這里所述的適配器12的變型基本上能夠?qū)崿F(xiàn)為多部分或者整體的，這特別涉及接觸透鏡22和支座23。
圖6放大地示出帶有支座23的接觸透鏡22的視圖。在管接頭24上出來的照明光束26通過反射被引導(dǎo)到接觸透鏡22的下面30并且在那里出來用于照明物場(chǎng)。為此在支座32上設(shè)有反射的邊緣32，其如此構(gòu)成使得入射到它上的照明光束26出現(xiàn)在布儒斯特角之下，并且因此通過內(nèi)全反射反射。
為了產(chǎn)生照明光束，照明單元33設(shè)有熱電子發(fā)射器34或者氣體放電單元，發(fā)光二極管或者用于輸出照明光束25的LED。照明光束25通過鏡組35入射到光導(dǎo)管36中，所述光導(dǎo)管具有相當(dāng)高折射率的芯37和相當(dāng)?shù)偷恼凵渎实耐鈿?8。這樣的光導(dǎo)管在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。它們通過內(nèi)全反射引導(dǎo)在光導(dǎo)管中的光束。光導(dǎo)管36在它的端部設(shè)有能插入到管接頭24中的套管，所以照明光束25以照明光束26的形式被從光導(dǎo)管36入射到支座23中。在圖6中所示的管接頭24的位置是示例的。管接頭也能夠設(shè)置在支座的其它地方，例如在邊緣上。
照明光束26在一次或多次反射之后到達(dá)接觸透鏡22的下面30上。對(duì)于在合適角度下設(shè)置的邊緣32的補(bǔ)充或者備選，在支座23上也可以設(shè)置合適的鏡面涂層，例如在吸入導(dǎo)管28的區(qū)域中。
照明光束26在下面30上的輸出特性基本上完全取決于接觸透鏡22是否貼靠在眼睛上。如果接觸透鏡22(還)沒有貼在眼睛上，在接觸透鏡22和周圍(通常是空氣)之間的折射率的差別是特別大，并且接觸透鏡22僅使陡地到達(dá)界面20上的光束離開。與之相反如果接觸透鏡22貼在眼睛上，折射率的差非常小并且只有非常平地到達(dá)界面20的光束被反射。當(dāng)接觸透鏡22放置在角膜17上時(shí)，顯著的光束量才入射到角膜17中。
圖7示出類似圖6的剖視圖，其中照明單元33不再被示出。如在根據(jù)圖6的實(shí)施形式中，在這里照明光束同樣經(jīng)過邊緣從支座23入射到接觸透鏡22中。這里對(duì)圖6的實(shí)施形式的改變是在支座23設(shè)有通道39，其引導(dǎo)光束到接觸透鏡22。這里不透明的材料適合作為用于支座23的材料。為了使照明光束25入射到通道39中，對(duì)于在光導(dǎo)管36上發(fā)散輻射的照明光束25，透鏡40設(shè)有凸起的前面41和平的后面42。因此在透鏡40之后有基本上平行的照明光束26，其在限定的角度下達(dá)到在通道39中設(shè)置的反射面43。因此可以使照明光束26以幾乎相同形狀的角度出現(xiàn)在接觸透鏡22的下面30上。
基于圖6和7的結(jié)構(gòu)類型的組合的原理示出圖8。這里為了照明光束的平行校準(zhǔn)，在支座23上設(shè)有成像的進(jìn)入面44。那么兩個(gè)在支座23上(未詳細(xì)示出)的反射面轉(zhuǎn)而引起在接觸透鏡22的下面30上的期望的平的入射。
根據(jù)使用的入射角度區(qū)域，能夠設(shè)計(jì)不同的在支座23中設(shè)置的反射面。如果在這些面上的入射角是大的，例如幾乎水平，表面能夠保持沒有涂層并且能夠利用內(nèi)全反射。當(dāng)然如在圖8中所示，如果入射角是較小的，那么進(jìn)行幾乎垂直的入射，通過金屬的或者電介質(zhì)反射層的安裝能夠保證反射活動(dòng)。另一個(gè)有利的結(jié)構(gòu)允許，在圖8中僅作為錐形反射面構(gòu)成的界面設(shè)有光學(xué)的成像特性。同樣反射面也涉及在支座23內(nèi)部設(shè)置的表面，其不必如在圖8中所示地位于外面上。
圖9示出適配器的另一個(gè)備選的設(shè)計(jì)，其中這里眼睛的照明同樣在接觸透鏡22放置之前已經(jīng)進(jìn)行。為此照明光束26在通過成像的射入表面44的合適的平行校準(zhǔn)之后在相對(duì)于光束傳播方向傾斜的出射表面45上出射。出射表面45的位置如此選擇，使得照明光束26作為沿在為了照明位置B而在支座23偏轉(zhuǎn)的方向的光線束46出射。光線束46的通過出射表面45限定的傳播方向的軸線是照明的光學(xué)軸線。因此照明的方向如此選擇，使得它們經(jīng)過對(duì)照明有用的預(yù)定位置。因此在安裝了接觸透鏡時(shí)，在LASIK方法的使用中眼睛2能夠被照明。
出射表面45同樣能夠以任意預(yù)定的方式被彎曲設(shè)計(jì)，以便使光線束42成為期望的散射。因此能夠調(diào)節(jié)照明的位置B的大小。
為了固定支座23到眼睛2上，支座在圖9的實(shí)施形式中在下面具有凸緣47，其與出射表面45一起構(gòu)成吸入導(dǎo)管。
如根據(jù)圖6-圖9中示意性說明的不同結(jié)構(gòu)類型當(dāng)然可以多重地設(shè)置在支座23上。同樣完全可以的并且根據(jù)照明任務(wù)甚至也特別有利的是設(shè)有多個(gè)入射位置即管接頭24，所以在支座23的多個(gè)位置上可以入射照明光束。在這種情況下不同的射入不必實(shí)現(xiàn)為所有相同的實(shí)施形式，例如根據(jù)圖6-9所示的圖實(shí)現(xiàn)，而是它也可以為任意組合。如在圖9中示意性所示的，在還沒有裝入接觸透鏡時(shí)用于照明眼睛2的結(jié)構(gòu)類型例如能夠與只有裝入接觸透鏡22時(shí)照明光束才射入到眼角膜中的結(jié)構(gòu)類型相組合。這是特別有利的，如果通過出射表面45的射入到吸入導(dǎo)管中的光線束46不足夠，以便在裝入接觸透鏡22時(shí)觀察物場(chǎng)。在這樣的多重照明適配器中，能夠在使用期間依據(jù)操作形成照明。例如在裝入之前能夠進(jìn)行根據(jù)圖9的概念，在裝入之后能夠進(jìn)行根據(jù)其它任何概念中任何一個(gè)?？刂朴欣赜煽刂苾x器14實(shí)現(xiàn)。
作為借助于一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)管36進(jìn)行照明光束25射入的備選，也可以使用支座23，該支座本身提供用于產(chǎn)生照明光束的裝置。一個(gè)這樣的例子在圖10中示出。支座23構(gòu)造有LED48，其位于支座23的凹陷49中。LED48通過觸點(diǎn)50和51接通。
LED48通過透明的平滑加工的硬化材料52例如Epoxid-harz被嵌入到凹陷49中。接觸位置能夠構(gòu)造為小接觸墊或者在支座32的整個(gè)圓周上延伸，以便可以在任意旋轉(zhuǎn)位置上接觸。為了保證在任意旋轉(zhuǎn)位置接觸，在接觸墊時(shí)也能夠使用環(huán)形的相對(duì)觸點(diǎn)。
從LED48發(fā)出的光束53的路徑依照根據(jù)圖6-圖9所示的原理，即光束53直接從支座23照射到眼睛2上，或者通過接觸透鏡22發(fā)射到下面30上。當(dāng)然這里也可以組合。
權(quán)利要求
1.一種用于連接激光加工裝置(1)與物體(17)的適配器，其具有中央?yún)^(qū)域(22)，其可以切換到激光加工裝置(1)的光路中，照明光路，用于對(duì)由中央?yún)^(qū)域(22)檢測(cè)的物場(chǎng)進(jìn)行照明的照明光束(25)可以通過該照明光路引導(dǎo)，以及位于中央?yún)^(qū)域(22)外部的邊緣區(qū)域(23)，適配器(12)借助于該邊緣區(qū)域固定在物體(17)和/或激光加工裝置(1)上，其特征在于，照明光路在邊緣區(qū)域(23)中穿過，并且入射到邊緣區(qū)域(23)中的照明光束(25)被直接地和/或通過中央?yún)^(qū)域(22)引導(dǎo)到物場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于，該中央?yún)^(qū)域具有用于放在物體(17)上的接觸透鏡(22)，而該邊緣區(qū)域則包括接觸透鏡(22)的支座(23)。
3.如權(quán)利要求2所述的適配器，其特征在于，該支座(23)具有對(duì)照明光束(25)透明的材料，尤其是PMMA、聚碳酸酯、Zeonex或者HW 55。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的適配器，其特征在于至少一個(gè)在邊緣區(qū)域(23)上設(shè)置的照明光束(25)的入射裝置(24)。
5.如權(quán)利要求4所述的適配器，其特征在于，入射裝置(24)具有用于照明光束(25)的成像作用，尤其是具有凸的、凹的、圓柱形的和/或環(huán)面形的界面(44)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的適配器，其特征在于，入射裝置(24)為了出于光譜過濾或者減小反射的目的而具有電介質(zhì)層。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的適配器，其特征在于，邊緣區(qū)域(23)具有反射照明光束(25)的反射面，尤其是外表面。
8.如權(quán)利要求5和7所述的適配器，其特征在于，設(shè)有多個(gè)入射裝置(24)，所述反射面被分割成若干小平面而每個(gè)入射裝置則被指定對(duì)應(yīng)一個(gè)小平面或者一組小平面。
9.如權(quán)利要求7或8所述的適配器，其特征在于，反射面對(duì)于照明光束(25)具有成像作用。
10.如權(quán)利要求2或如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)與權(quán)利要求2的組合所述的適配器，其特征在于，在支座(23)和接觸透鏡(22)之間設(shè)有粘合層，尤其是其折射率在支座(23)和接觸透鏡(22)的折射率之間的粘合層。
11.如權(quán)利要求4或如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)與權(quán)利要求4的組合所述的適配器，其特征在于，入射裝置包括固定在邊緣區(qū)域(23)上或者嵌入到邊緣區(qū)域(23)中的LED(28)。
12.如權(quán)利要求11所述的適配器，其特征在于，在邊緣區(qū)域(23)上設(shè)有觸點(diǎn)(50、51)，尤其是環(huán)形觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了與激光加工裝置(1)在任意轉(zhuǎn)動(dòng)位置的接觸。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的適配器，其特征在于，中央?yún)^(qū)域(22)和邊緣區(qū)域(23)以單個(gè)構(gòu)件的形式形成。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于連接激光加工裝置(1)與物體(17)的適配器，其具有中央?yún)^(qū)域(22)，該中央?yún)^(qū)域可以切換到激光加工裝置(1)的光路中；照明光路，用于對(duì)由中央?yún)^(qū)域(22)檢測(cè)的物場(chǎng)進(jìn)行照明的照明光束(25)可通過該照明光路引導(dǎo)；位于該中央?yún)^(qū)域(22)外部的邊緣區(qū)域(23)，借助于該邊緣區(qū)域，適配器(12)可以固定在物體(17)和/或激光加工裝置(1)上，其中照明光路在該邊緣區(qū)域(23)中穿過，而被入射到邊緣區(qū)域(23)中的照明光束(25)被直接地和/或通過中央?yún)^(qū)域(22)引導(dǎo)到物場(chǎng)。
文檔編號(hào)A61F9/009GK1882296SQ200480033608
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者迪爾克·米爾霍夫, 埃爾克·埃伯特, 卡斯滕·費(fèi)斯塔格, 烏韋·沃爾夫 申請(qǐng)人:卡爾蔡司醫(yī)療技術(shù)股份公司