具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统、方法技术方案

本发明专利技术提供具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统包括激光器能量控制单元，得到稳定的输出激光能量；系统控制单元，基于接收的激光器能量控制单元反馈信号，通过能量驱动控制单元对目标激光器的种子源及能量放大装置进行驱动控制；光路传输单元，根据获取的光信号生成用于表征目标激光器输出激光能量强度的I/O高低电平信号，实现对目标激光器光斑形状的调节校正。本发明专利技术提出能量实时监控的方式，当激光器中某一处光电探头监测到能量降低，并将能量信号传送给能量控制系统时，能量控制系统可实时调整参数，极大降低激光器的能量波动，提高输出能量稳定性。提高输出能量稳定性。提高输出能量稳定性。

【技术实现步骤摘要】
具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统、方法


[0001]本专利技术涉及激光器能量校正控制
，具体为具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统、方法。

技术介绍

[0002]现有激光治疗仪实现方案，如说明书附图图1所示，其中虚线框内为激光器内部，主要由激光器（包括种子源、光隔离装置、能量放大装置和倍频模组）、光路传输系统、手动调焦手柄、驱动电源、系统控制、人机交互、冷却系统等组成。
[0003]激光器是激光的发射源，它被驱动电源驱动，反馈激光器信号给系统控制单元，并被系统控制单元控制。激光器发射的激光经光路传输系统和手动调焦手柄传递到病患部位。
[0004]冷却系统由水箱、过滤器、水泵、冷排、散热风扇、液位开关、流速传感器、水管和接头组成。将发射过程中激光器所产生的热量通过冷却液传递到冷排，并通过散热风扇带走。
[0005]驱动电源单元将交流电源转换成激光器需要的高压脉冲电源、驱动氙灯的预燃和放大。
[0006]系统控制单元负责和人机交互单元进行交互，接收激光器的反馈信号，并根据要求进行激光器种子源、氙灯、倍频模组的驱动和控制。
[0007]光路传输系统和手动变焦手柄负责将激光器发射的激光传递到病患部位。当，此类激光器应用在医疗方面时，普遍存在：1、无输出能量自校正功能：随着使用年限的增加以及环境温度的变化，会导致激光器出光效率和输出能量降低；驱动电源异常时，可能会导致激光器输出能量偏大；不正常的输出能量，可能会导致不可预期的效果，给患者带来意外伤害；2、无输出光斑自修正功能：输出光斑的尺寸和形状，与激光器输出能量分布和实际的治疗效果、对非治疗区域的伤害程度密切相关。现有技术方案无输出光斑自修正功能，仅能在洁净室内通过拆开激光器后手动修正。一旦输出光斑异常，在客户端无法处理，必须返厂维修，带来的损失难以估量；3、根据皮肤光反应类型（Fitzpatrick skin phototype）的定义，人体皮肤分为I型～VI型，每种皮肤类型表面的适应症需要的激光治疗能量各不相同，同时个体对激光的耐受性也不尽相同，操作者无法确切的了解适应症应该采用的治疗能量大小。每次治疗前需要先进行反复试打，确定激光治疗能量。试打的过程中，因能量的不确定，可能给患者造成非预期伤害。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供具有能量校正及光斑调节功能的激
光器控制系统、方法，通过在激光器内部增加光路转向单元、前部调试端口处增加能量反馈及光斑修正单元，在光路传输系统末端增加光斑检测单元的方式。以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统，包括激光器能量控制单元，对目标激光器进行能量调节，得到稳定的输出激光能量；系统控制单元，基于接收的激光器能量控制单元反馈信号，通过能量驱动控制单元对所述目标激光器的种子源及能量放大装置进行驱动控制；光路转向单元，将经由激光器能量控制单元发送并输出的激光能量转化为光信号后，分别反射至激光能量自校正单元及光路传输单元；其中，光路传输单元，根据获取的光信号生成用于表征目标激光器输出激光能量强度的I/O高低电平信号，并反馈至所述系统控制单元，以实现对目标激光器光斑形状的调节校正；激光能量自校正单元，将采集到光信号转换为电压信号后反馈至所述系统控制单元，以设置目标激光器输出激光能量的脉冲宽度，对经由光路转向单元发送并输出的光信号的进行动态校正，实现目标激光器光斑形状的自适应调节校正。
[0010]作为对本专利技术中所述具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统的改进，还包括与光路传输单元连接的激光手柄光斑检测单元，其中，所述激光手柄光斑检测单元包括光斑检测单元、光电信号处理电路、激光手柄，用于基于获取的光信号实现对目标激光器光斑形状的调节校正，其具体实施方式为：在目标激光器输出激光能量至激光手柄中的激光光斑形状与系统控制单元设定的标准光斑形状存在差别，且光斑检测单元检测到光信号并将其转换为电信号后；电信号经光电信号处理电路转换为相应的电压信号，此后，转换后的电压信号经信号线传递到系统控制单元的MCU电路的IO接口；系统控制单元的MCU电路通过对IO接口处的电平的高低进行判断，得到当前光斑检测单元的所在位置处是否侦测到了光信号；系统控制单元的MCU电路根据所述光电信号处理电路反馈的坐标位置值信号相应的调节外设于目标激光器端部的激光手柄，以实现对目标激光器光斑形状的调节校正。
[0011]作为对本专利技术中所述具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统的改进，所述激光能量自校正单元包括：与所述光路传输单元连接的线性光电传感器；输出端与所述线性光电传感器连接的采样转换电路单元；输出端与所述采样转换电路单元连接的AD采样电路单元；其中，所述激光能量自校正单元设置目标激光器输出激光能量的脉冲宽度，实现目标激光器光斑形状的自适应调节校正的具体实施方式为：首先，基于系统控制单元设定Qset预设值，线性光电传感器将采集到光信号转换为脉冲电信号，系统控制单元中MCU电路通过Dpulse=k
×
Qset+b或根据Qset预设值进行查表，确定目标激光器输出激光能量脉冲电信号的占空比Dpulse；其次，所述采样转换电路将光电传感器转换后的脉冲电信号Dpulse进行滤波、累积放大处理，并转换为电压信号Uset；再次，电压信号Uset驱动目标激光器内部氙灯，根据不同的电压值控制其亮度
QLamp=Uset2/R
×
t，其中，R为氙灯内阻，t为施加在氙灯上的放大电压脉冲时间；得到目标激光器内部氙灯输出能量QLamp，并将其经Nd:YAG晶体棒过滤和放大后，得到输出能量值Qout=k1
×
QLamp+b1；最后，系统控制单元中MCU电路将经Nd:YAG晶体棒过滤和放大后得到的输出能量值Qout与系统控制单元设定的Qset预设电压反馈值进行比较：QΔ=|Qout
‑
Qset|/Qset
×
100%，若，QΔ>10%，则系统控制单元启动能量自校正功能，按比例减小能量设置脉冲电信号的脉冲宽度，将循环校正后，使采样值与反馈值的差优于10%；反之若，QΔ≤10%，则，系统控制单元不进入能量自校正功能，输出激光无需校正。
[0012]作为对本专利技术中所述具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统的改进，所述能量放大装置包括氙灯和Nd:YAG晶体棒。
[0013]作为对本专利技术中所述具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统的改进，还包括与所述系统控制单元连接的人机交互模块，用于通过人机交互模块接收使用者的存入模式选择，其中，所述存入模式包括系统输出能量值模式、输出频率模式、设定激光波长模式以及脉冲模式。
[0014]作为本专利技术的第二方面，提出了具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制方法，包括以下步骤：基于激光器能量控制单元，对目标激光器进行能量调节，得到稳定的输出激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统，其特征在于：包括：激光器能量控制单元，对目标激光器进行能量调节，得到稳定的输出激光能量；系统控制单元，基于接收的激光器能量控制单元反馈信号，通过能量驱动控制单元对所述目标激光器的种子源及能量放大装置进行驱动控制；光路转向单元，将经由激光器能量控制单元发送并输出的激光能量转化为光信号后，分别反射至激光能量自校正单元及光路传输单元；其中，光路传输单元，根据获取的光信号生成用于表征目标激光器输出激光能量强度的I/O高低电平信号，并反馈至所述系统控制单元，以实现对目标激光器光斑形状的调节校正；激光能量自校正单元，将采集到光信号转换为电压信号后反馈至所述系统控制单元，以设置目标激光器输出激光能量的脉冲宽度，对经由光路转向单元发送并输出的光信号的进行动态校正，实现目标激光器光斑形状的自适应调节校正。2.根据权利要求1所述的具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统，其特征在于：还包括与光路传输单元连接的激光手柄光斑检测单元，其中，所述激光手柄光斑检测单元包括光斑检测单元、光电信号处理电路、激光手柄，用于基于获取的光信号实现对目标激光器光斑形状的调节校正，其具体实施方式为：在目标激光器输出激光能量至激光手柄中的激光光斑形状与设定的标准光斑形状存在差别，且在光斑检测单元检测到光信号并将其转换为电信号后；电信号经光电信号处理电路转换为相应的电压信号，此时，转换后的电压信号经信号线传递到系统控制单元的MCU电路的IO接口；系统控制单元的MCU电路通过对IO接口处的电平的高低进行判断，得到当前光斑检测单元的所在位置处是否侦测到了光信号；系统控制单元的MCU电路根据所述光电信号处理电路反馈的坐标位置值信号相应调节外设于目标激光器端部的激光手柄，以实现对目标激光器光斑形状的调节校正。3.根据权利要求2所述的具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系统，其特征在于：系统控制单元的MCU电路根据所述光电信号处理电路反馈的坐标位置值信号实现对目标激光器光斑形状的调节校正的具体实施方式为：基于所述光斑检测单元分别获取目标激光器在输出光斑状态时与设定标准光斑状态时X轴方向、Y轴方向上的偏差：若，在X轴方向是一致的，后续无需调节；反之在Y轴方向偏差较大，需要进行调节，具体调节方式为：首先，以目标激光器输出设定的标准光斑时的中心为坐标圆点画坐标轴，此时，X轴控制电机安装位置对应的在X轴的负极，Y轴控制电机安装位置对应的在Y轴的正极，其中，电机安装在目标激光器的前部调试端口，用于调节控制激光手柄；其次，对光斑检测单元中的若干个光敏电阻按照顺时针方向进行从高到低编码，获取编码值为0xdd；再次，系统控制单元的MCU电路根据获取的编码值查询预先存储在MCU电路内存中的控制策略表，进行控制策略选择：如，编码值0xdd查得的控制策略为D
n
=[d
x
,t
x
][d
y
,t
y
]，其中：d
x
表示X轴电机旋转方向，若d
x
为正值，则表示X轴电机正转，若d
x
为负值，则表示X
轴电机反转，t
x
表示X轴电机旋转时间，单位为ms；d
y
表示Y轴电机旋转方向，t
y
表示Y轴电机旋转时间，若d
y
为正值，则表示Y轴电机正转，若d
y
为负值，则表示Y轴电机反转单位为ms；最后，使实际输出光斑和设定的标准光斑范围重合，完成对目标激光器光斑形状校准。4.根据权利要求3所述的具有能量校正及光斑调节功能的激光器控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宗峰，仇凯，
申请(专利权)人：南京伟思医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：