Устройство для формирования профиля лазерного излучения

 

Изобретение относится к офтальмологии и предназначается для коррекции аномалий рефракции глаза, а также для лечения заболеваний роговицы. Техническим результатом данного изобретения является повышение стабильности воспроизведения необходимого профиля распределения энергии, снижение сложности конструкции, и уменьшение потерь энергии. В устройстве для формирования профиля лазерного излучения, содержащем поворотное цилиндрическое зеркало, формирователь гауссова пучка, ирисовую диафрагму, цилиндрическую линзу, сферическую линзу, поворотное зеркало, измеритель распределения энергии, формирователь гауссова пучка выполнен в виде проточной кюветы, заполненной дистиллированной водой, входным окном которой служит фазовая пластина, а выходным - сферическая линза, в фокусе которой расположена ирисовая диафрагма, или в виде фазовой пластины, выполненной на плоской поверхности плосковыпуклой линзы. При этом формирователь гауссова излучения и диафрагма выполнены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси, за ирисовой диафрагмой расположена цилиндрическая линза, выполненная с возможностью вращения вокруг оптической оси в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси. За цилиндрической линзой расположен выходной объектив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси, сканирующее поворотное зеркало, выполненное о возможностью угловых перемещений в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом центр вращения зеркала лежит на оптической оси. Устройство содержит видеокамеру системы, следящей за положением глаза, совмещенную с операционным микроскопом. 1 ил.

Изобретение относится к офтальмологии и предназначается для коррекции аномалий рефракции глаза, а также для лечения заболеваний роговицы.

Известно устройство для коррекции миопии средней и высокой степени, в котором путем послойного испарения роговицы импульсным УФ-излучением с длиной волны 193 нм, производится изменение кривизны роговицы. (см. а.с. N 1637795).

Посылаемое на глаз излучение имеет гауссов профиль распределения плотности энергии, который формируется при помощи газовой ячейки с переменным пропусканием. Данное устройство является самым близким к предлагаемому изобретению и принимается за прототип.

Недостатком описанного устройства является нестабильность воспроизведения необходимого профиля распределения энергии, сложность конструкции и большие потери энергии.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение стабильности воспроизведения необходимого профиля распределения энергии, снижение сложности конструкции и уменьшение потерь энергии.

Эта техническая задача решается тем, что в устройстве для формирования профиля лазерного излучения, содержащем поворотное цилиндрическое зеркало, формирователь гауссова пучка, ирисовую диафрагму, цилиндрическую линзу, сферическую линзу, поворотное зеркало, измеритель распределения энергии, формирователь гауссова пучка выполнен в виде проточной кюветы, заполненной дистиллированной водой, входным окном которой служит фазовая пластина, а выходным - сферическая линза, в фокусе которой расположена ирисовая диафрагма или в виде фазовой пластины, выполненной на плоской поверхности плосковыпуклой линзы, при этом формирователь гауссова излучения и диафрагма выполнены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси, за ирисовой диафрагмой расположена цилиндрическая линза, выполненная с возможностью вращения вокруг оптической оси в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси, за цилиндрической линзой расположен выходной объектив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси, сканирующее поворотное зеркало, выполненное с возможностью угловых перемещений в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, при этом центр вращения зеркала лежит на оптической оси, а также видеокамеру системы, следящей за положением глаза, совмещенную с операционным микроскопом.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом.

Устройство содержит: поворотное цилиндрическое зеркало (1), формирователь гауссова пучка (2), ирисовую диафрагму (3), цилиндрическую линзу (4), сферическую линзу (5), поворотное зеркало (6), измеритель распределения энергии (7). Формирователь гауссова пучка (2) выполнен в виде проточной кюветы B, заполненной дистиллированной водой (9), входным окном которой служит фазовая пластина (10), а выходным - сферическая линза (11), в фокусе которой расположена ирисовая диафрагма (3). Возможен вариант, когда фазовая пластина (10) выполнена на плоской поверхности плосковыпуклой линзы (11). Формирователь гауссова излучения (2) и диафрагма (3) выполнены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси. За ирисовой диафрагмой (3) расположена цилиндрическая линза (4), выполненная с возможностью вращения вокруг оптической оси в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси. За цилиндрической линзой (4) расположен выходной объектив (5), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси, сканирующее поворотное зеркало (6), выполненное с возможностью угловых перемещений в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Центр вращения зеркала (6) лежит на оптической оси. Далее расположена видеокамера (12) системы, следящей за положением глаза (13), совмещенная с операционным микроскопом (14). За поворотным зеркалом (6) вдоль оптической оси располагается призма (15), гипотенузная грань которой расположена под углом 45 градусов к оптической оси. Далее излучение попадает на измерительную камеру (7).

Работа предлагаемого устройства производится следующим образом Излучение лазера с длиной волны 193 нм и произвольным распределением плотности энергии (не показано) отражается цилиндрическим зеркалом (1), расположенным под углом 45 градусов к оптической оси. Особенностью излучения лазера является неодинаковая расходимость по двум взаимно перпендикулярным направлениям, что приводит к незначительной эллиптичности пятна в плоскости диафрагмы (3).

Для управления формой пятна используется цилиндрическое поворотное зеркало (1) с регулируемой кривизной поверхности. Далее излучение проходит через формирователь (2), который служит для создания гауссова распределения в плоскости диафрагмы (3). Формирователь (2) представляет собой проточную кювету (8), заполненную дистиллированной водой (9). Входным окном формирователя служит фазовая пластина (10), а выходным - сферическая линза (11), в фокальной плоскости которой расположена диафрагма (3).

Пучок лазерного излучения претерпевает дифракцию на неоднородностях фазовой пластины. В плоскости диафрагмы (3) образуется дифракционная картина, описываемая гауссовым распределением.

Возможен вариант, когда вместо, кюветы (8) используется сферическая линза (11) с выполненной на ее плоской поверхности фазовой пластиной (10). Этот вариант позволяет упростить работу устройства в связи с отсутствием воды внутри формирователя (2). Кроме того, упрощается конструкция формирователя (2) за счет изъятия фазовой пластины (10). Диаметр диафрагмы (3) регулируется.

Изображение диафрагмы (3) перестраивается объективом (5) на пациента (13) с заданным увеличением, обеспечивая на глазе размер пятна излучения 1-10 мм Плоскость изображения совпадает с плоскостью резкости микроскопа (14). Для проведения операций по поводу астигматизма после диафрагмы (3) располагается цилиндрическая линза (4), которая может вращаться вокруг оптической оси в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Направление образующей цилиндрической линзы (4) задает направление астигматизма. Величина астигматизма изменяется путем перемещения цилиндрической линзы (4) вдоль оптической оси относительно диафрагмы (3). Перемещение линзы (4) вплотную к диафрагме позволяет проводить операции по поводу миопии, перемещение линзы (4) в любые другие положения позволяет проводить операции по поводу устранения астигматизма различной степени. Вращение цилиндрической линзы (4) вокруг оптической оси в плоскости, перпендикулярной оптической оси, обеспечивает возможность коррекции астигматизма с заданным направлением осей.

Совместное перемещение формирователя (2), ирисовой диафрагмы (3) и объектива (5) позволяет менять масштаб изображения диафрагмы (3) в плоскости глаза.

Сканирующее поворотное зеркало (6) направляет излучение на глаз пациента (13). Центр вращения зеркала (6) лежит на оптической оси. Случайные отклонения центра глаза (13) от оптической оси отслеживаются видеокамерой (12) и при помощи соответствующих отклонений поворотного зеркала (6) производится непрерывное совмещение центра пучка излучения с центром глаза (13).

Зеркало (6) частично пропускает лазерное излучение. Для измерения параметров распределения плотности энергии лазерного излучения за поворотным зеркалом (6) вдоль оптической оси располагается призма (15), гипотенузная грань которой расположена под углом 45 градусов к оптической оси. Далее излучение попадает на измерительную камеру (7).

При проведении операций необходимо менять параметр ширины гауссова распределения для каждого пациента. Эти изменения производятся путем перемещения формирователя (2), ирисовой диафрагмы (3) и объектива (5) одновременно вдоль оптической оси.

Перед началом каждой операции производится установка каждого из подвижных элементов схемы 2,3,4,5,6 в расчетные положения для получения требуемых параметров гауссова распределения, энергии и диаметра пятна воздействия на роговицу глаза. Этот результат контролируется с помощью видеокамеры (7). При необходимости производится дополнительная коррекция положения вышеперечисленных элементов 2,3,4,5,6. После этого производится воздействие лазерным излучением, обладающим специально подобранным для каждого глаза каждого пациента пространственным профилем распределения энергии, на глаз пациента.

Предложенное устройство позволяет повысить стабильность воспроизведения необходимого профиля распределения энергии, снизить сложность конструкции, уменьшить потери энергии, а также обеспечить однозначное достижение положительного медицинского эффекта при проведении хирургических операций по поводу миопии, миопического астигматизма и других заболеваний роговицы.

Формула изобретения

Устройство для формирования профиля лазерного излучения, содержащее поворотное цилиндрическое зеркало, формирователь гауссова пучка, ирисовую диафрагму, цилиндрическую линзу, сферическую линзу, поворотное зеркало, измеритель распределения энергии, отличающееся тем, что формирователь гауссова пучка выполнен в виде проточной кюветы, заполненной дистиллированной водой, входным окном которой служит фазовая пластина, а выходным - сферическая линза, в фокусе которой расположена ирисовая диафрагма, или формирователь выполнен в виде фазовой пластины, расположенной на плоской поверхности плосковыпуклой линзы, при этом формирователь гауссова излучения и диафрагма выполнены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси, за ирисовой диафрагмой расположена цилиндрическая линза, выполненная с возможностью вращения вокруг оптической оси, за цилиндрической линзой расположен выходной объектив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оптической оси, сканирующее поворотное зеркало, выполненное с возможностью угловых перемещений в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом центр вращения зеркала лежит на оптической оси, а также видеокамеру системы, следящей за положением глаза, совмещенную с операционным микроскопом.

РИСУНКИ

Рисунок 1