[发明专利]用于检测光学系统和眼科医疗设备的焦点位置的装置和方法

说明书

技术领域

本发明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， 本发明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，本发明还涉 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。

背景技术

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，本发明可使用于眼科光学系统中，尤其 是角膜屈光手术中，例如LASIK。该情况下本发明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，并且这是本发明特别的应用。

专利DE 10 2004 009 212 A1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 A1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 A1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 2004/005 1976 A1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Z Z′＝f²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％。