通过光学辐射的方式在透明物质中制造切面制造技术

本发明专利技术公开了一种用于在透明物质中制造切面的处理设备，包括：激光装置，适于通过光学辐射方式在透明物质中产生切面，且包括：光学装置，其将光学辐射沿着光轴聚焦到位于物质中的焦点上，并且在物质中具有像场，焦点位于像场中；用于横向于光轴和沿着光轴移动焦点的位置的焦点调节装置，其包括用于沿着光轴移动焦点的位置的双台z扫描器，双台z扫描器包括实施慢长行程焦点移位的慢台和实施快速短行程焦点移位的快台，和控制装置，其连接至激光装置和控制激光装置，使得焦点调节装置沿着路径移动光学辐射的焦点在物质中的位置，其中控制装置控制激光装置，使得切面大体平行于光轴延伸，且在沿着光轴的投影中是曲线，曲线具有最大范围。

A section of a transparent substance made by means of optical radiation

The invention discloses a method for processing equipment, manufacturing section in transparent materials include: laser device, suitable for producing section in transparent materials by optical radiation and includes: optical device, the optical radiation along the optical axis to focus the focus is on the matter on the matter and has a focus. In the image field; for focus transverse to the optical axis and moves along the optical axis position of the focus adjusting device, comprising a double Z scanner for along the optical axis to move the focus position of the double Z scanner includes the implementation of Taiwan slow slow long stroke and fast implementation of the shift of the focus of a quick short stroke control device and the shift of the focus., which is connected to the laser device and laser control device, the focus adjusting device along the path of moving focus optical radiation in the physical position, wherein the control device The laser device is controlled so that the section is substantially parallel to the optical axis and is curved in the projection along the optical axis, with the curve having the maximum range.

【技术实现步骤摘要】
通过光学辐射的方式在透明物质中制造切面本申请是申请日为2012年10月22日、申请号为201280063373.2、专利技术创造名称为“通过光学辐射的方式在透明物质中制造切面”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于在透明物质中制造切面的处理设备。本专利技术还涉及一种用以生成用于激光装置的控制数据的方法，其中所述方法适于通过光学辐射的方式在透明物质中产生切面。所述设备和方法尤其用于眼科的领域中。
技术介绍
在这些使用以及其他应用领域中，光学辐射作用到对于光学辐射是透明的所述物质内部，例如组织内部。非线性处理通常被使用，其需要将加工辐射(通常是脉冲激光辐射)聚焦到所述物质中，即在所述物质的表面以下。切面的制造通过在所述物质中移位焦点的位置来进行。利用形成本专利技术的描述的基础的知识，焦点的移位不必需要在此时也将辐射辐射到焦点上。尤其是在使用脉冲激光辐射时，所述焦点被连续地移位，激光辐射脉冲在所述焦点移位期间仅在特定时间被发射。尽管相应的光学装置和焦点调节装置连续地操作，这也是为什么此处术语“焦点移位”也被理解成表示所述光学辐射将被聚焦所在的点的相应的移位，即使这样的辐射未立即被发射，例如在两个激光脉冲之间。激光辐射的高聚焦(即几何上严格受限的焦点)对于非线性作用具有重要意义，因为仅在此时可以实现在所述物质中所需的功率密度。这既适用于非线性处理，也适用于相继地发射的多个激光辐射脉冲相互作用以实现物质切割作用的处理，其中在非线性处理中单独的焦点也导致相互作用。在这一点上，在多个重叠的焦点斑处发射激光辐射脉冲和仅多个激光辐射脉冲的相互作用导致在重叠区域中的物质切割的多个方法。三维切面平行于辐射入射(所谓的主入射方向)的光轴延伸，例如在眼科领域中是需要的作为圆柱体表面形的切面，尤其是在内障外科中。在此处，具有特定直径的圆形开口在囊袋的前面被制造出。然后，所述形状的切面是圆筒形，其大致平行于光轴和因此也平行于光学辐射的主入射方向定向。EP1486185涉及用于白内障外科手术的设备，其中激光辐射被借助于光纤传输至远端部。瞄准仪在所述远端部中被机械地调整，用于调整所述焦点沿着光轴的位置。所述焦点因此可以仅被沿着光轴非常慢地调整，因为瞄准仪的快速的移动将导致远端部的不期望的振动和热负载。另外，在眼睛手术所需的功率下使用光纤是极其有问题的。在US7486409和US6590670中描述了用于基于振动的音叉快速地改变焦点的深度位置的方法。光学布置中的至少一个透镜被固定至音叉的振动臂，其被使得通过电磁体进行振动。为了调整所述深度，DE10034251提出将转角反射器附接到音叉的振动臂。转角反射器被用非准直的光束照射，被反射回来的光束的传播通过调整转角反射器的位置被改变。如果光束被使用物镜聚焦，那么实现了例如沿着光轴的焦点位置在深度方向上的快速的改变。这些音叉布置被提出用于光学测量技术。为了制造平行于辐射入射的光轴延伸的三维切面，激光处理设备是已知的，其具有三维焦点调整的光学单元和装置。这样的处理设备在像场中移位所述焦点并且用像场平面的移位补充所述两维移位来实现三维焦点位置设置。因为像场平面的移位远慢于在所述像平面中的焦点位置的两维移位，所以必须小心处理这些设备，需要尽可能小的像平面移位，用于尽可能快速地设计切面的制造。因此，例如，螺旋状轨迹在现有技术中是已知的，其将像平面中的快速移位与相对慢的移位结合或与像平面位移的调整结合。这样，例如，平行于光轴的圆柱形切面可以被非常快速地制造出。这种方法的缺点是所述光学装置必须被设计成使得焦点位置的快速的两维移位在像场中是可行的。像场尺寸也必须被设计成使得期望的切面尺寸被覆盖。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于开发开始所提及的类型的设备和方法，使得大体平行于光轴延伸的切面(尤其是圆柱体表面形切面)可以用较小的花费来制造。处理设备适于在透明物质中制造切面，所述处理设备包括激光装置，其适于通过光学辐射的方式在所述透明物质中产生切面，所述激光装置具有光学装置，其将光学辐射沿着光轴聚焦到位于所述物质中的焦点上，并且在所述物质中具有像场，所述焦点位于所述像场中，所述光学装置具有像场尺寸。所述设备还包括用于横向于所述光轴和沿着所述光轴移动所述焦点的位置的焦点调节装置。控制装置连接至激光装置和控制所述激光装置，使得所述焦点调节装置沿着路径移动光学辐射的焦点在所述物质中的位置。所述控制装置控制激光装置，使得所述切面大体平行于所述光轴延伸，并且在沿着光轴的投影中是曲线，所述曲线具有最大范围。所述焦点调节装置横向于光轴移位像场，以横向于光轴移动焦点，控制装置控制激光装置。可选地，切面具有大于像场尺寸的最大范围。所述焦点调节装置实施横向于光轴的焦点的位置的移动，所述移动是沿着曲线的焦点的位置移动和在沿着曲线移动期间上轴向焦点位置与下轴向焦点位置之间的焦点的位置的振荡式移动的形式。所述方法产生用于激光装置的控制数据，其中所述方法适于通过光学辐射的方式在透明物质中产生切面。所述激光装置包括光学装置，其将光学辐射沿着光轴聚焦到位于所述物质中的焦点上。光学装置在物质中具有像场。焦点位于像场中。像场具有像场尺寸。激光装置还包括用于横向于所述光轴和沿着所述光轴移动所述焦点的位置的焦点调节装置。所述控制数据限定路径，光学辐射的焦点位置将沿着所述路径在物质中被移动、以生成切面。切面平行于所述光轴延伸，并且所述切面在沿着光轴的投影中形成曲线，所述曲线具有最大范围。所述控制数据为所述焦点调节装置限定沿着曲线的所述焦点的位置的移动。可选地，所述控制数据限定所述路径，使得横向于所述光轴、切面具有大于像场尺寸的最大范围并且为横向于光轴的像场的移位而提供。控制数据为焦点调节装置限定在沿着路径的移动期间在上轴向焦点位置与下轴向焦点位置之间沿着光轴的焦点的位置的多次振荡移动。本专利技术使用路径来产生切面，该路径原理上不同于通常的方法，其目的在于尽最大可能最小化焦点的轴向偏移。相反，焦点的位置现在横向于光轴(所谓的横向调整)比轴向更加缓慢地调整，方式为：在如下曲线上引导焦点位置，该切面在沿着光轴的投影上具有该曲线。这种曲线是切面的标高线或者轮廓线(elevationline)。优选地其是闭合的曲线，例如周期性的利萨佐斯(Lissajous)图形，例如圆形、椭圆形等。焦点以垂直于此的振荡方式移位，即轴向地或沿着光轴。因此，实现了一路径，其在垂直于光轴所看到的切面的侧视图中，在对应于下和上轴向焦点位置的切面的上和下边缘之间的蜿蜒形状地来回移动。所述切面由所述方法制造，控制数据为所述切面而被设计，并且机加工装置的控制设备限定所述切面，且所述切面如已经提及的可选地仅大体且不必严格地平行于光轴延伸。与曲线的长度相比，相对于平行很小的偏离是可以接受的。尤其是，与将被处理的区域的范围相比具有小的像场且以像场移位工作的激光装置中，可以在所述小的像场内执行额外的焦点移位。当然，这允许额外地横向地偏转焦点的位置，同时所述像场被沿着曲线移动。由此，所述切面可以具有不严格地平行于光轴的区域。同样，通过控制在像场内的额外的焦点移位可以制造相对于光轴至少部分地是倾斜的切面，使得整体上切面略微成一角度。在此情形中，在像场内的额外的横向焦点移位适合于与振荡的轴向焦点移位同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在透明物质(7，8)中制造切面的处理设备，所述处理设备包括：‑激光装置(L)，其适于通过光学辐射(2)的方式在所述透明物质(7，8)中产生切面，所述激光装置包括：‑光学装置(O)，其将光学辐射沿着光轴(OA)聚焦到位于所述物质中的焦点(6)上，并且在所述物质(7，8)中具有像场(B)，所述焦点(6)位于所述像场中，‑用于横向于所述光轴(OA)和沿着所述光轴(OA)移动所述焦点(6)的位置的焦点调节装置，其中所述焦点调节装置包括用于沿着所述光轴(OA)移动所述焦点(6)的位置的双台z扫描器，所述双台z扫描器包括实施慢长行程焦点移位的慢台和实施快速短行程焦点移位的快台，和‑控制装置(S)，所述控制装置连接至所述激光装置(L)和控制所述激光装置(L)，使得所述焦点调节装置沿着路径(10)移动光学辐射(2)的焦点(6)在所述物质(7，8)中的位置，其中所述控制装置(S)控制激光装置(L)，使得所述切面(9)大体平行于所述光轴(OA)延伸，并且在沿着光轴(OA)的投影中是曲线(K)，所述曲线(K)具有最大范围(R)。

【技术特征摘要】
2011.10.21 DE 102011085046.51.一种用于在透明物质(7，8)中制造切面的处理设备，所述处理设备包括：-激光装置(L)，其适于通过光学辐射(2)的方式在所述透明物质(7，8)中产生切面，所述激光装置包括：-光学装置(O)，其将光学辐射沿着光轴(OA)聚焦到位于所述物质中的焦点(6)上，并且在所述物质(7，8)中具有像场(B)，所述焦点(6)位于所述像场中，-用于横向于所述光轴(OA)和沿着所述光轴(OA)移动所述焦点(6)的位置的焦点调节装置，其中所述焦点调节装置包括用于沿着所述光轴(OA)移动所述焦点(6)的位置的双台z扫描器，所述双台z扫描器包括实施慢长行程焦点移位的慢台和实施快速短行程焦点移位的快台，和-控制装置(S)，所述控制装置连接至所述激光装置(L)和控制所述激光装置(L)，使得所述焦点调节装置沿着路径(10)移动光学辐射(2)的焦点(6)在所述物质(7，8)中的位置，其中所述控制装置(S)控制激光装置(L)，使得所述切面(9)大体平行于所述光轴(OA)延伸，并且在沿着光轴(OA)的投影中是曲线(K)，所述曲线(K)具有最大范围(R)。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述两个台在空间上是独立的。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述激光装置(L)具有基部(15)、可移动远端部(16)以及柔性的或活节连接的光学透射装置(17)，所述光学透射装置连接所述基部(15)和所述远端部(16)，其中所述基部(15)将激光辐射(2)作为非准直束耦合到所述透射装置(17)中，所述透射装置(17)将所述非准直束透射至所述远端部(16)，所述远端部(16)具有物镜(30)，所述物镜接收所述非准直束并且将其聚焦到眼睛(3)中。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述用于移动焦点(6)的位置的焦点调节装置具有第一扫描器(21)和第二扫描器，所述第一扫描器实现所述快台并且布置在基部(15)中，所述第二扫描器包括致动器(31’)，所述致动器(31’)用于通过横向于光轴(OA)推移物镜(30)而横向于所述光轴(OA)移动所述焦点(6)的位置，所述第二扫描器还包括发散修改装置(23-25)，所述发散修改装置实现所述慢台并且修改所述非准直束的发散或会聚。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制装置还被设计使得所述控制装置控制所述第一和第二扫描器，以使它们彼此同步动作。6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述发散修改装置(23-25)被布置在所述基部(15)中。7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中所述发散修改装置具有伸缩镜(23，24)和对伸缩镜(23，24)加以调整的致动器(25)。8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其中所述第一扫描器(21)改变所述非准直束的路径长度。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·帕帕斯塔索保尔洛斯，G·斯德布拉瓦，M·比斯霍夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE