[发明专利]测定激光束光斑特性的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及测定激光束特性的校准技术，特别是用于激光眼外科手术系统。更具体说，本发明提供测定激光束光斑在靶上的大小和/或位置的装置、系统、和方法，并为产生、验证、或调整烧蚀算法，提供输入，该算法供设计一再雕刻过程使用。在结合激光眼外科手术系统使用时，本发明能够帮助测定传送至病人角膜上的激光束光斑图形，还能够用于校准激光束传送系统。

背景技术

当进行激光眼外科手术时，例如用折光的激光束系统，烧蚀病人角膜上的靶区时，能对入射角膜的激光束光斑尺寸，有精确的信息，是十分有利的。对需要的光斑大小和形状的偏差，例如因激光束光斑直径的增加或减小，或因光斑呈现椭圆形或不对称形状，可使每一激光脉冲在病人角膜不需要烧蚀的地方，把组织烧蚀，导致该再雕刻不理想。激光光斑位置的不精确，可能导致偏离中心的烧蚀。

发明内容

本发明提供测定激光束光斑特性的方法和设备，该特性通常包括激光束光斑的强度、大小、和/或位置。本发明的一个优点，是能与激光眼外科手术系统一起使用，能够在用该激光束光斑烧蚀病人角膜某一区域之前或同时，精确测定激光束光斑的大小(包括其直径、面积、和偏心率)。

在本发明的优选方法中，令激光束沿扫过一参考刀口(最好包括刀口)的路径扫描，把光电检测器置于参考刀口后面，扫描期间，激光束最好基本上始终沿垂直于参考刀口平面的光路。

激光束扫描期间在时间上的各瞬间，光电检测器产生的输出信号，与实际入射该光电检测器的激光束(就是没有被参考刀口阻挡)的百分比对应。对能量均匀分布的光束，入射光电检测器的激光束能量的百分比，与入射光电检测器的激光束光斑面积对应。通过扫描期间测量光电检测器输出信号的特性，本发明提供的系统能测定激光束光斑的大小和形状，以及激光束的强度。在某些优选方面，是用计算机根据光电检测器的输出信号，计算激光束的强度和形状曲线的。

如上所述，光电检测器产生的输出信号，与入射其上的激光束光斑面积的大小对应。因此，当激光束全部入射参考刀口上时(即当激光束被参考刀口阻挡，不能到达光电检测器时)，该光电检测器将不产生输出信号，或产生只因噪声的最小输出信号。相反，当激光束光斑已经完全扫过参考刀口，全部入射光电检测器上时，光电检测器将产生最大的输出信号。

入射光电检测器的激光束光斑面积越大，光电检测器产生的输出信号越强。因此，本发明的一个优选方面是，激光束的强度由测量光电检测器的最大输出信号测定，此时激光束光斑全部入射光电检测器上，且不被参考刀口阻挡。

本发明的另一个优选方面，在于激光束光斑的总面积，是在该激光束在参考刀口上扫描期间，对代表光电检测器输出信号强度的曲线进行积分而测定的。

本发明的再一个优选方面，在于激光束光斑的中心位置，是在扫描期间，用光电检测器的输出信号达到其最大输出信号的一半来测定的，因而指示激光束光斑正好定位在参考刀口上(激光束光斑一半入射光电检测器而另一入射光电检测器的激光束光斑面积越大，光电检测器产生的输出信号越强。因此，本发明的一个优选方面是，激光束的强度由测量光电检测器的最大输出信号测定，此时激光束光斑全部入射光电检测器上，且不被参考刀口阻挡。

本发明的另一个优选方面，在于激光束光斑的总面积，是在该激光束在参考刀口上扫描期间，对代表光电检测器输出信号强度的曲线进行积分而测定的。

本发明的再一个优选方面，在于激光束光斑的中心位置，是在扫描期间，用光电检测器的输出信号达到其最大输出信号的一半来测定的，因而指示激光束光斑正好定位在参考刀口上(激光束光斑一半入射光电检测器而另一半激光束光斑则入射参考刀口上)。

本发明的另一个优选方面，在于激光束光斑沿扫描路径方向的宽度，是由激光束光斑的前沿和后沿位置的定位来测定，从而测定两者之间的间隔。在本发明的本方面，激光束光斑前沿的定位，由光电检测器开始发送输出信号而测定(指示激光束光斑前沿首先越过参考刀口，入射光电检测器上)。激光束光斑后沿的定位，由光电检测器的输出信号达到最大来测定(指示激光束光斑不被参考刀口阻挡，从而全部入射光电检测器上)。在时间上测定激光束光斑前沿和后沿如上述扫过参考刀口的瞬间之后，可以根据激光束扫过参考刀口的速度，计算激光束光斑沿扫描方向的宽度。