一种用于检测光学系统（１０）的焦点位置的装置和方法，该光学系统（１０）具有：辐射源（１２）；聚焦成像系统（１６）；在焦点（１８ａ）上至少部分反射的表面（１８）；用于记录所述平面（１８）反射的图像的数码相机（２４）；用于评估照相机（２４）记录的图像的计算机（Ｃ）；以及在光学系统（１０）的光路中处于聚焦成像系统（１６）之前的光学元件（３４，３６），该光学元件根据焦点位置影响所述图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种检测光学系统焦点位置的装置和方法。详细地说， 本专利技术涉及到一种检测成像光学系统的焦点深度的装置和方法，而且还涉 及到一种控制焦点位置尤其是焦点深度的装置和方法。此外，本专利技术还涉 及到一种使用所述装置和/或所述方法的眼科医疗和/或诊断设备。
技术介绍
就此处讨论的光学系统而言，具体来说，该正被讨论的光学系统是材料加工设备中使用光源的成像光学系统，具体地，例如激光和LED。在此， 材料加工还应被理解为在微尺度范围内构造材料，例如像生物组织这样的 电介质或者是金属材料。特别地，本专利技术可使用于眼科光学系统中，尤其 是角膜屈光手术中，例如LASIK。该情况下本专利技术特别适合的应用领域是 fs-LASIK，例如使用飞秒激光器的角膜屈光手术。在前述的光学成像系统中，获得高精度的材料加工操作取决于焦点位 置的精确控制。"焦点位置"在此处首先被理解为，不仅是在光轴方向上 的焦点位置(所谓的焦点深度)，而且还更多通常地是聚焦辐射的位置和 方向，例如，相对于系统理想光轴的偏移，或者光辐射的实际光轴相对于 理想(期望)光轴的角形。在fs-LASIK中，追随计算出的焦点深度尤其 重要，并且这是本专利技术特别的应用。专利DE 10 2004 009 212 Al中呈现了一种用于激光材料加工的光学 接触构件。该接触构件使用于fs-LASIK优选的实施例中。此例中，该接 触构件包括衍射光学结构。这些结构被设计用于最小化因为镜头的大数值 孔径而产生的入射角。衍射光学元件(DOE)在此包括具有沿径向调整光 栅周期的光栅结构。此例中的光栅周期在2001/mm和5001/mm之间。微 米尺度内的数值表示为斑点的尺寸。因为光学限制，仅有一个接近0.3的数值孔径是可能的。孔径的放大通过在镜头的光路中使用第二个衍射构件 得以实现。该衍射光学元件同样实施为圆形光栅结构，该光栅结构具有朝 向光轴变大的光栅周期。获得更大的数值孔径在此处被认为是该实施的优 点。此外，接触构件被制作为弯曲部分。其相对于眼睛曲率半径的曲率半径为大约8mm。材料加工根据该一致的预设曲率半径实行。吸气附着以 类似于专利WO 03/00208 Al和EP 1 159 986 A2的方式实行。焦点控制在 此处呈现的方法中没有实行。专利EP 0 627 675 Al介绍了一种用于从光束映射一个或更多个空间 点的衍射光学装置。此处，该衍射结构同样包括任意二进的或多级的衍射 构件的分段式结构。该结构具体可以是六边形的或者六角形的结构。因而， 光束的映射得以实现。然而，仅有强度或/和相变被采用。专利US 2002/0171028描述了一种用于焦点控制的设备。此处返回光 被成像光路引导与第二束光干涉，并从而实行干涉测量的波控制。依靠干涉测量波阵面控制方法的焦点控制在专利US 6,666,857 B2中 同样也有实行。在人眼上光消融过程中的主动波阵面控制在那时通过组合 适当的镜子得以实现。没有主动波阵面控制将被采用。专利US 2004/0051976 Al描述了一种共焦显微镜的光学结构，该结构 包括主要发射紫外线光谱范围的激光光源，光束扩展器，衍射针孔阵列， 以及物镜。衍射针孔阵列未在其明确实施例中描述。作为该技术实施例的 一个优点，因为幅度针孔阵列具有取决于孔径比的典型的4%至10%的透 射率，可看见效率的提高。在另一方面，具有了衍射针孔阵列，这样的光 学元件的透射值可高达80。/。，由孔径比或者针孔的数量决定，此处该孔径 比或者针孔的数量仅取决于生产过程。在专利US 2004/0021851中， 一种包括激光和随后的光束整形光学器 件的光学结构被使用于测量未知镜头的焦距。此例中的焦距测量通过聚焦 在不同距离的参考平面而得以实行。辐射的反射回的部分被检测。位于各 自距离的斑点直径于是被评估。焦距通过"牛顿"方程ZZ、f确定。没 有更加详细描述的光栅被使用于解耦辐射反射回的部分。琼斯矩阵表述也 同样被画上以便计算焦距。该方法的精度接近1%。专利US 6,909,546 B2描述了一种包括光源(Nd:YAG2w)和随后的光束整形器光学器件的光学结构。此例中，使用两个衍射光学元件以便将激 光辐射均匀化。两个DOE中的第一个在此处用于均匀化和空间频率过滤。随后的针孔实行空间频率过滤。第二DOE位于空间频率过滤的2f系统内 部，在远场生成需要的强度分布。该远场可以通过物镜或者第二个DOE 生成。需要的强度分布在焦点内生成。在此方法中没有实行焦点控制。
技术实现思路
相应地，本专利技术的目标是提供一种装置和方法，根据该装置和方法， 光学系统的焦点位置能够被精确地确定。因此，本专利技术提供了一种用于检测光学系统焦点位置的装置，该装置 具有辐射源；聚焦成像系统；在焦点上至少部分反射的表面；用于记录 被所述表面反射的图像的合适的数字传感系统(例如CCD照相机、CMOS 照相机或类似的)；用于评估由照相机记录的图像的计算机；以及在光学 系统的光路中处于聚焦成像系统之前的光学元件，该光学元件根据焦点位 置影响所述图像。在此情况下，所述聚焦光学成像系统优选地是焦点位置可调的(可变 的)聚焦光学器件，例如尤其是一种系统，该系统焦点的位置在平行于图 像光轴的方向上是可调的(例如焦点深度)。另外，在这样的系统中，焦 点位置在垂直于辐射的光轴的方向上通常也是可调的，例如在fs-LASIK中。依据本专利技术的装置以及相应的方法因此具体地用于在材料加工之前 即时地相对于预定的平面对光学系统进行初始的设置和对齐，该预定的平 面称为表面，焦点可精确地调整，从而具体精确地位于所述表面上。当在 LASIK中使用时，通过在感兴趣的区域内抽气角膜附着在参考表面，所述 零平面优选为由此产生的表面(这对于LASIK专家来说是已知的)。对于 使用的辐射来说是透明的整平圆盘在其面对角膜并且靠近角膜的侧面有 涂层，从而小百分比的入射辐射被反射。该反射于是产生了聚焦在该零平 面上的所述辐射图像，该图像通过使用所述照相机被记录并被评估。理想 聚焦时，焦点应当因此精确地位于该零平面上(从而必要地位于所示实例的整平的角膜表面上)，并且根据反射图像的评估因而光学系统被调整以至于聚焦是最优化的，从而焦点的位置精确地位于零平面内。该光学系统 如此设置和对齐，并且可使用于随后的材料加工。在随后的材料加工中，焦点的位置相对于所述零平面通常是改变的。因而在fs-LASIK中，伊j如，当切割所谓的瓣时，焦点位于基质中，并且焦点位置以相对于光轴适当的 角度连续地变化以便生成瓣。这是已知的。以上描述的系统的初始设置保 证了焦点在期望目标点的精确地定位。在其他材料的加工操作中，还可描述为参考平面的零平面能够不同地 限定，并且不一定需要和将要加工的材料表面重合。聚焦在零平面上的辐 射和该平面内的反射图像的测量为光学系统提供了校准，从而，由于图像 的测量，为了精确聚焦在零平面内的理想状态所需要的光学系统的光学图 像性质的设置是已知的，于是，从而，从这些光学系统的设置开始，焦点 位置可以根据期望的材料加工改变，例如，进入角膜内部。根据一个构造，根据焦点位置影响将被测量的焦点图像的所述光学元 件是光圈矩阵(所谓的针孔阵列)。该光学元件还可以是所谓的衍射光学元件(DOE)，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测光学系统（１０）的焦点位置的装置，该光学系统（１０）具有：辐射源（１２）；聚焦成像系统（１６）；在焦点（１８ａ）上至少部分地反射的表面（１８）；用于记录所述表面（１８）反射的图像的数字传感系统（２４）；用于评估照相机（２４）记录的图像的计算机（Ｃ）；以及在光学系统（１０）的光路中处于聚焦成像系统（１６）上游的光学元件（３４，３６），该光学元件根据焦点位置影响所述图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥拉夫柯特泰耳曼，彼得特里艾保，
申请(专利权)人：波光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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