用于眼科手術激光的具有多個掃描器的光學系統的制作方法

專利名稱：用于眼科手術激光的具有多個掃描器的光學系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于利用飛秒激光進行對眼的前段的手術的系統，更具體而言，涉及在掃描并將激光束聚焦到眼中的同時使激光束的光學畸變最小化的實施例。
背景技術：
本申請描述了用于在眼的前段內通過激光脈沖造成的光離解(photodisruption) 對晶狀體進行激光手術的技術和系統的實例和實施例。用于去除晶狀體的各種晶狀體手術過程利用各種技術，以將晶狀體破碎為可通過小切口從眼中取出的小碎片。這些過程使用人工設備、超聲波、加熱的流體或激光并傾向于具有顯著的缺點，這些缺點包括需要用探頭進入眼中以實現破碎，以及與這樣的晶狀體破碎技術相關的有限的精度。光離解激光技術可將激光脈沖傳送到晶狀體中以光學地破碎晶狀體而無需探頭的插入，因而可提供改善的晶狀體取出的潛力。激光誘導的光離解已經被廣泛用于激光眼科手術，且Nd:YAG激光已經常被用作激光源，包括通過激光誘導的光離解實現的晶狀體破碎。一些現有系統利用具有數mj的脈沖能量的納秒激光(E. H. Ryan等人，Americal Journal of Ophthalmology 104 :382-386,1987年 10 月;R. R. Kruger 等人，Ophthalmology 108 :2122-2129,2001)，以及具有數十 μ J 的皮秒激光(A. Gwon 等人，Cataract Refract Surg. 21,282-286,1995)。這些相對長的脈沖將相對大量的能量提供到手術點，導致對精確度和對過程的控制的顯著限制，同時產生了相對高程度的不想要的結果的風險。相似地，在角膜手術的相關領域，認識到通過使用數百(hundreds of)飛秒持續時間的脈沖替代納秒和皮秒脈沖，可以實現更短的脈沖持續時間和更佳的聚焦。飛秒脈沖在每脈沖提供更少的能量，顯著提高了精確度和過程的安全性。目前多家公司將用于角膜眼科手術(例如，LASIK瓣(flap)和角膜移植)的飛秒激光技術商業化。這些公司包括美國Intralase Corp. /Advanced Medical Optics、德國 20/10Perfect Vision Optische GerMte GmbH、德國 Carl Zeiss Meditec, Inc.以及瑞士 Ziemer Ophthalmic Systems AG。然而，根據角膜手術的要求設計這些系統。關鍵地，激光聚焦的深度范圍典型地小于約1_，即，角膜的厚度。因此，這些設計不能提供解決方案以用于在眼的晶狀體上進行手術的重大挑戰。

發明內容
簡要地且概括地，一種眼科手術激光系統包括激光引擎，用于產生激光束；第一Z掃描器，用于接收所產生的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第一 Z間隔內(over a first Z interval)掃描所述激光系統的焦斑；XY掃描器,用于接收由所述第一Z掃描器輸出的所述激光束，且沿基本上橫斷所述激光系統的光軸的方向掃描所述激光系統的所述焦斑；以及第二Z掃描器,用于從所述XY掃描器接收掃描的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第二 Z間隔內掃描所述激光系統的所述焦斑。在一些實施方式中，所述第一 Z掃描器被配置為使所述第一 Z間隔適合于角膜手術過程；且所述第二 Z掃描器被配置為使所述第二 Z間隔適合于前段手術過程。在一些實施方式中，所述第一 Z間隔的長度在O. 05-1毫米的范圍內；且所述第二 Z間隔的長度大于I暈米。在一些實施方式中，所述第一 Z間隔的長度在1-5毫米的范圍內；且所述第二 Z間隔的長度大于5暈米。在一些實施方式中，所述第一 Z間隔的長度在O. 05-1毫米的范圍內；且所述第一 Z掃描器被配置為在第一 Z掃描時間中在所述第一 Z間隔內掃描所述焦斑,其中,所述第一 Z掃描時間為在10-100納秒、100納秒-I毫秒、I毫秒-10毫秒、10毫秒-100毫秒范圍中的一個。在一些實施方式中，所述第二 Z間隔的長度大于5毫米；且所述第二 Z掃描器被配置為在第二 Z掃描時間中在所述第二 Z間隔內掃描所述焦斑，其中所述第二 Z掃描時間為在10-100毫秒和100毫秒-I秒的范圍中。在一些實施方式中，所述第一 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于10%。在一些實施方式中，所述第二 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于10%。在一些實施方式中，所述第一 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于25%。在一些實施方式中，所述第二 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于25%。在一些實施方式中，一種手術激光系統包括激光引擎，用于產生激光束；多功能光束調節器，用于從所述激光引擎接收所述激光束，所述多功能光束控制器包括第一光束控制器、第二光束控制器，所述第一和第二控制器控制第一和第二光束特性；以及XY控制器，用于在XY橫斷方向上掃描所述光束。在一些實施方式中，所述第一和第二光束特性為下列中的一個焦斑的Z深度、數值孔徑、像差量度以及光束直徑，其中所述像差量度為Strehl比率S、球面像差量度α4(ι、焦斑半徑rf和RMS波前誤差ω中的一個。在一些實施方式中，所述第一光束特性能夠基本上獨立于所述第二光束特性而被控制。在一些實施方式中，所述第一光束控制器位于所述XY掃描器之前并輸出具有受控制的第一特性的光束；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之后并輸出具有受控制的第一和第二特性的光束。在一些實施方式中，所述第一光束控制器和所述第二光束控制器都位于所述XY 掃描器之前。在一些實施方式中，所述第一光束控制器和所述第二光束控制器都位于所述 XY掃描器之后。在一些實施方式中，所述第一光束控制器和所述第二光束控制器共享一個或多個光學元件。在一些實施方式中，所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之前或之后。在一些實施方式中,所述第一光束控制器和所述第二光束控制器共享光學兀件。在一些實施方式中，所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第三控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第四控制器塊。在一些實施方式中，所述第一和第三控制器塊以及所述第二和第四控制器塊中的至少一方共享光學元件。在一些實施方式中，所述第一多塊控制器為數值孔徑控制器，且所述第二多塊控制器為Z掃描器。在一些實施方式中，所述多塊Z掃描器的所述第三控制器塊被配置為以第一 Z掃描速度掃描所述焦斑的Z深度；且所述多塊Z掃描器的所述第四控制器塊被配置為以第二 Z掃描速度掃描所述焦斑的Z深度。在一些實施方式中，一種調節手術激光束的方法包括產生激光束；通過多功能光束調節器接收所述激光束；通過所述多功能光束調節器控制第一光束特性和第二光束特性；以及用XY掃描器沿XY橫斷方向掃描所述光束。在一些實施方式中，所述第一和所述第二光束特性為下列中的一個焦斑的Z深度、數值孔徑、像差量度以及光束直徑，其中所述像差量度為Strehl比率S、球面像差量度 a4Q、焦斑半徑rf和咖5波前誤差ω中的一個。在一些實施方式中，基本上獨立于對所述第二光束特性的控制而進行對所述第一光束特性的控制。 在一些實施方式中，在所述XY掃描之前控制所述第一光束特性；且在所述XY掃描之后控制所述第二光束特性。在一些實施方式中，在所述XY掃描之前控制所述第一光束特性和所述第二光束
特性二者。在一些實施方式中，在所述XY掃描之后控制所述第一光束特性和所述第二光束
特性二者。在一些實施方式中，所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之前或之后。在一些實施方式中，所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第三控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第四控制器塊。在一些實施方式中，所述第一多塊控制器為數值孔徑控制器，且所述第二多塊控制器為Z掃描器。


圖I不例了手術激光傳輸系統I ;圖2示例了高斯波前G和有像差的波前(aberrated wavefront) W ；圖3A-B示例了在最優和掃描焦平面處的光線；圖3C示例了焦斑半徑的定義；圖4示例了 Strehl比率S與RMS波前誤差ω之間的關系；圖5示例了眼科手術的參考點；圖6Α-Β概念性地示例了預補償器200的操作；圖7Α-Β示例了有效Z掃描功能的各種應用；圖8A-D示例了預補償器200的實施方式；圖9不例了具有兩個Z掃描器的激光傳輸系統I的實施方式；圖10示例了包含O、I或2個Z深度掃描器和O、I或2個NA修改器的配置的表；圖IlA-C示例了具有2、3和4個掃描反射鏡的XY掃描器；圖12A-D示例了作為數值孔徑的函數的像差以及作為Z焦深(focal depth)的函數的對應光學數值孔徑ΝΑ_(ζ)；圖13A-B不例了第一擴束器塊400和可移動擴束器塊500的兩個設置；圖14示例了 Z掃描器450的中間(intermediate)焦平面；圖15示例了物鏡700的實施方式；圖16示例了目標區域中的彎曲焦平面；圖17示例了 XY掃描器傾斜角的列線圖(nomogram)；圖18示例了可移動擴束器位置的列線圖；以及圖19示例了計算控制方法的步驟。
具體實施例方式本發明的一些實施例包括用于利用飛秒激光脈沖在眼的晶狀體中進行手術的系統。一些整合的(integrated)實施例還能夠進行角膜和晶狀體手術過程這二者。在眼的晶狀體中進行眼科手術與在質上不同于角膜手術過程的要求相關。當前描述的晶狀體手術激光系統和角膜系統之間的主要區別包括I.飛秒激光脈沖將被可靠地產生。高重復頻率飛秒脈沖允許使用更小的每脈沖能量，這為系統的操作者提供更高的控制和精度。然而，與在一些現有系統中使用的納秒或皮秒脈沖相比，可靠地產生飛秒脈沖卻是相當大的挑戰。2.手術激光束在傳播穿過最大為5毫米的包括角膜和前房水腔的折射介質而正好到達手術目標(晶狀體)時被顯著地折射。相比之下，用于角膜手術的激光束被聚焦在不足一毫米的深度處，因而在從手術系統進入角膜時基本上不被折射。3.手術激光傳輸系統被配置為掃描整個手術區域,例如,從典型的5mm深度處的晶狀體的前面/前部到在典型的10_深度處的晶狀體的后面/后部。該5_或更大的深度掃描范圍或“Z掃描范圍”顯著寬于用于對角膜進行的手術的Imm深度的掃描范圍。典型地，手術光學裝置(optics)，特別是這里使用的高數值孔徑光學裝置，被最優化為將激光束聚焦到特定的操作深度。在角膜手術過程期間，Imm深度的掃描僅僅造成與最優操作深度的中度偏離(departure)。相比之下，在晶狀體手術時的從5到IOmm的掃描期間，系統被驅動遠離固定的最優操作深度。因此，晶狀體手術激光傳輸系統采用更精細化的適應性光學裝置以能夠掃描晶狀體手術所需的寬深度掃描范圍。4. 一些實施例被整合，以便被配置為對角膜和晶狀體二者進行手術。在這些整合的實施例中，深度掃描范圍最大為IOmm而不是5_，這提出更難的挑戰。5.在諸如許多LASIK變異的角膜手術過程期間，垂直于光軸(“在XY面內”)掃描激光束。在典型的過程中，XY掃描范圍僅僅覆蓋具有IOmm直徑的角膜的中心部分。然而， 在整合的手術系統中，還形成額外的切口。一種類型的切口為進入切口(entry cut)，這為抽吸針和常規手術工具提供到眼內部的入口。另一類型的切口為角膜緣松解切口(Iimbal relaxing incision, LRI),其包括恰好在血管弓(vascular arcade)前面的角膜緣部處的切口對。通過調整這些弓形切口的長度、深度以及位置，可以誘導角膜像散的變化。進入切口和LRI可以被設置在角膜的周邊，典型地具有12mm的直徑。雖然將XY掃描直徑從IOmm 增加到12mm與LASIK瓣的常規直徑相比僅僅增加了 20%，但在這樣的直徑下將激光傳輸系統的離軸像差保持在控制之下是重大挑戰，這是因為離軸像差與在焦平面處的場直徑的更高功率成比例地增長。6.晶狀體激光手術過程需要來自精細成像系統的導引。在一些成像系統中，角膜緣血管被標識以用作眼上的參考標記，以在手術時間期間校準眼的環轉 (cyclo-rotational)對準，在一些情況下，相對于在眼的外科手術前的診斷期間所標識的參考坐標而進行該校準。在手術區域周邊選擇的血管最不會受到手術的干擾，因而是最可靠的。然而，被導引到這樣的周邊血管的成像系統要求成像光學對具有大于10mm(例如， 12mm)的半徑的區域成像。7.激光束在沿光學路徑在眼內傳播時會形成各種像差。激光傳輸系統可以通過補償這些像差而改善精度。這些像差的附加方面為，像差依賴于光的頻率，該事實稱為“色差”。補償這些頻率相關的像差增加了對系統的挑戰。補償這些色差的難度隨激光系統的激光束的帶寬而增加。應記得束的光譜帶寬與脈寬成反比。因此，飛秒脈沖的帶寬通常比皮秒脈沖的帶寬大一個量級或更多，這使得在飛秒激光系統中的更好的色度補償(chromatic compensation)成為必要。8.使用高重復頻率的飛秒激光手術系統的手術過程要求在絕對意義上關于目標組織中的目標位置和在相對意義上關于之前的脈沖來定位每個脈沖時的高精度。例如，要求激光系統在脈沖之間的時間(其可具有微秒量級)內以僅僅數微米(a few microns)來重新導引光束。由于兩個后續脈沖之間的時間短且脈沖定位(placement)的精確度要求高，因此在現有低重復頻率的晶狀體手術系統中使用的手動瞄準(targeting)不再是合適的或可行的。9.激光傳輸系統被配置為通過折射介質將飛秒激光脈沖傳輸到眼的晶狀體的整個手術體積中且保持其時間、光譜以及空間完整性。10.為了確保僅僅在手術區域中的組織接收具有足夠高的能量密度的激光束以產生手術效果(例如，組織切除)，激光傳輸系統具有異乎尋常地高的數值孔徑(NA)。該高NA 導致小的斑點尺寸(spot size)并為手術過程提供必要的控制和精度。數值孔徑的典型圍可包括大于O. 3的NA值，這產生3微米或更小的斑點尺寸。11.給定用于晶狀體手術的激光的光學路徑的復雜性，激光傳輸系統通過包括高性能計算機管理的成像系統而實現高精度和控制，而角膜手術系統在沒有這樣的成像系統或具有低水平的成像系統的情況下就可以實現令人滿意的控制。特別地，該系統的手術和成像功能、以及常規觀測光束通常都在不同的譜帶中操作。作為實例，手術激光器可在 I. 0-1. I微米的帶中的波長處操作、觀測光束處在O. 4-0. 7微米的可見帶中操作，成像光束在O. 8-0. 9微米的帶中操作。在公共或共享的光學部件中組合光束路徑對激光手術系統的光學裝置提出了苛刻的色度要求。差異1-11通過幾個實例例證了 ⑴對晶狀體(ii)利用飛秒脈沖進行的眼科激光手術引入了在質上與僅僅使用納秒或皮秒激光脈沖的角膜手術和甚至晶狀體手術不同的要求。圖I示例了激光傳輸系統I。在對其進行詳細描述之前，我們提及一些實施例將成像或觀測系統與圖I的激光傳輸系統組合。在一些諸如LASIK處理的角膜手術過程中， 眼跟蹤器憑借成像和圖像處理算法通過諸如對虹膜的中心的標識的視覺線索來典型地在眼表面上建立眼的位置參考。然而，現有的眼跟蹤器識別并分析二維空間中的特征，缺乏深度信息，這是因為對角膜(眼的最外層)進行外科手術。通常，角膜甚至被弄平以確保該表面真正為二維的。當將激光束聚焦在深入眼內部的晶狀體中時，情況非常不同。不僅在先前的測量與手術之間，而且在手術期間，晶狀體都可以在適應性調節(accommodation)期間改變其位置、形狀、厚度和直徑。通過機械裝置將眼附接到手術設備還會以不明確的方式改變眼的形狀。這樣附接裝置包括用吸環固定眼或者用平面或曲形透鏡對眼消球差。此外，患者在手術期間的移動會引入附加的改變。這些改變會增加視覺線索在眼內的多達數微米的位移。因此，當對眼的晶狀體或其他內部部分進行精確的激光手術時，機械地參考和固定諸如角膜或緣的前表面的眼表面是不令人滿意的。為了解決該問題,激光傳輸系統I可以與在R. M. Kurtz, F. Raksi和M. Karavitis 的共同待審的申請序列號為12/205，844的美國專利申請中描述的成像系統組合，通過引用將該申請的全部內容并入到本文中。該成像系統被配置為對手術區域的一部分成像以基于眼的內部特征建立三維位置參考。這些圖像可在手術之前產生并與手術過程并行地更新以考慮到個體的差異和改變。該圖像可被用于以高精度和控制將激光束安全地導引到希望的位置。在一些實施方式中，成像系統可以為光學相干斷層成像(OCT)系統。該成像系統的成像束可以具有單獨的成像光學路徑或與手術光束部分地或完全地共享的光學路徑。具有部分地或完全地共享的光學路徑的成像系統降低了成本并簡化了對成像和手術系統的校準。該成像系統還可以使用與激光傳輸系統I的激光器相同或不同的光源。該成像系統還可以具有其自身的光束掃描子系統，或者可以利用激光傳輸系統I的掃描子系統。在所引用的共同待審的申請中描述了這樣的OCT系統的幾種不同結構。還可以與視覺觀測用光學裝置組合來實施激光傳輸系統I。觀測用光學裝置可幫助手術激光的操作者觀測手術激光束的效果并響應于觀測結果來控制光束。最后，在使用紅外并由此不可見的手術激光束的一些實施例中，可以采用在可見頻率下操作的附加的跟蹤激光。可見跟蹤激光可以被實施為跟蹤紅外手術激光的路徑。跟蹤激光可以在足夠低的能量下操作以便不會導致對目標組織的任何破壞。觀測用光學裝置可以被配置為將從目標組織反射的跟蹤激光導引到激光傳輸系統I的操作者。在圖I中，與成像系統和視覺觀測用光學裝置相關的光束可被耦合到激光傳輸系統I中(例如，通過分束器/分色鏡600)。本申請將不再廣泛討論激光傳輸系統I與成像、 觀測系統以及跟蹤系統的各種組合。在并入的美國專利申請12/205,844中廣泛討論的大量的這樣的組合都在本申請的總范圍內。圖I示例了激光傳輸系統1，其包括激光引擎100、預補償器200、XY掃描器300、 第一擴束器塊400、可移動擴束器塊500、分束器/分色鏡600、物鏡700以及患者接口 800， 其中，第一擴束器塊400和可移動擴束器塊500將合稱為Z掃描器450。在下面的一些實施方式中，使用這樣的規定Z軸為基本上沿激光束的光學路徑的方向或沿光學元件的光軸的方向。橫斷Z方向的方向稱為XY方向。在更寬泛的意義上使用術語“橫斷”以包括以下情況在一些實施方式中，橫斷方向和Z方向可以不嚴格垂直于彼此。在一些實施方式中，可以關于徑向坐標更好地描述橫斷方向。由此，在所描述的實施方式中，術語“橫斷”、XY或徑向方向表示類似的方向，全都近似(必要時精確地)垂直于 Z方向。I.激光引擎100激光引擎100可包括以預定激光參數發送激光脈沖的激光器。這些激光參數可包括在I飛秒到100皮秒范圍內、或在10飛秒到10皮秒范圍內、或在一些實施例中在100飛秒到I皮秒范圍內的脈沖持續時間。該激光脈沖可具有在O. I微焦到1000微焦范圍內、在其他實施例中在I微焦到100微焦范圍內的每脈沖能量。脈沖可具有在IOkHz到IOOMHz 范圍內、在其他實施例中在IOOkHz到IMHz范圍內的重復頻率。其他實施例可具有落入這些范圍限制的組合內的激光參數，例如，1-1000飛秒的脈沖持續時間的范圍。例如，在預操作過程期間或基于根據患者的諸如其年齡的特定數據的計算，在這些寬范圍內選擇用于特定過程的激光參數。激光引擎100的實例可包括Nd:玻璃和Nd = Yag激光器以及各種其他激光器。激光引擎的操作波長可以在紅外或可見范圍。在一些實施例中，操作波長可以在700nm-2微米范圍內。在一些情況下，例如，在基于Yb或Nd的紅外激光器中，操作波長可以在I. 0-1. I 微米范圍內。在一些實施方式中，激光脈沖的激光參數可以是可調整的和可變的。可以以短的切換時間調整激光參數，由此使手術激光傳輸系統I的操作者可以在復雜的手術期間改變激光參數。可以響應于通過激光傳輸系統I的感測或成像子系統的讀數(reading)來啟動這樣的參數改變。可以執行其他參數改變，作為在激光傳輸系統首先用于第一手術過程且隨后用于不同的第二手術過程的多步過程的一部分。實例包括首先在眼的晶狀體的區域中進行一個或多個手術步驟(例如，囊切手術步驟)，隨后在眼的角膜區域中進行第二手術過程。可以以各種順序進行這些過程。可以將以每秒數萬到數十萬次擊發(shot)或更高的脈沖重復頻率操作并具有相對低的每脈沖能量的高重復頻率脈沖激光用于手術應用以獲得特定的有益效果。這樣的激光使用相對低的每脈沖能量以使由激光誘導的光離解導致的組織影響局域化。在一些實施例中，例如，可以將離解的組織的范圍限制到數微米或數十微米。該局域化的組織影響可改善激光手術的精度，并且在特定手術過程中是所希望的。在這樣的手術的各種實施方式中， 數百、數千或數百萬個脈沖可被傳輸到連續的、近似連續的或通過受控的距離而分隔的斑點的序列。這些實施方式可以實現特定的所希望的手術效果，例如，組織切開、分離或破碎。可以通過各種方法選擇脈沖參數和掃描圖形。例如，可以基于晶狀體的光學或結構特性的術前測量而選擇脈沖參數和掃描圖形。同樣可基于晶狀體的光學或結構特性的術前測量或基于與年齡相關的算法來選擇激光能量和斑點分隔。2.預補償器200圖2示例了激光束的波前可以以幾種不同方式并由于幾個不同的原因而偏離理想特性。這些偏離的大組稱為像差。像差(和其他波前畸變)使實際像點從理想的近軸高斯像點移位。圖2示例了通過出瞳(exit pupil)ExP引出的光的波前。未畸變的球面波前 G從該瞳孔發射并會聚到波前G的曲面中心處的點Pl。G也稱為高斯參考球。有像差的波前W偏離G并會聚到不同的P2。有像差的波前W的在點Ql處的像差AW可由相對于未畸
變的參考球G的路徑的光程(optical length)表征:嫌=”翻2 ,其中，Iii為在像空間中
的介質的折射率，002為點Ql與Q2之間的距離。通常，像差AW依賴于在出瞳處以及焦平面處的坐標。因此，該像差AW還可被認為是相關函數該函數表示其像會聚到從光軸上的Pl移動r’后的P2的點的集合位于表面 W上，該表面W在出瞳ExP處的徑向距離r處從參考球G偏離了 AW的量。對于旋轉對稱的系統，AW可以關于r和r’中的二重冪級數展開而被寫為
權利要求
1.一種眼科手術激光系統,包括激光引擎，用于產生激光束；第一 Z掃描器，用于接收所產生的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第一 Z間隔內掃描所述激光系統的焦斑；XY掃描器，用于接收由所述第一 Z掃描器輸出的所述激光束，且沿基本上橫斷所述激光系統的光軸的方向掃描所述激光系統的所述焦斑；以及第二 Z掃描器，用于從所述XY掃描器接收掃描的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第二 Z間隔內掃描所述激光系統的所述焦斑。
2.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第一 Z掃描器被配置為使所述第一 Z間隔適合于角膜手術過程；且所述第二 Z掃描器被配置為使所述第二 Z間隔適合于前段手術過程。
3.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第一 Z間隔的長度在O. 05-1毫米的范圍內；且所述第二 Z間隔的長度大于I毫米。
4.根據權利要求I的眼科手術激光系統,其中所述第一 Z間隔的長度在1-5毫米的范圍內；且所述第二 Z間隔的長度大于5毫米。
5.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第一 Z間隔的長度在O. 05-1毫米的范圍內；且所述第一 Z掃描器被配置為在第一 Z掃描時間中在所述第一 Z間隔內掃描所述焦斑, 其中，所述第一 Z掃描時間為在10-100納秒、100納秒-I毫秒、I毫秒-10毫秒、10毫秒-100 毫秒范圍中的一個。
6.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第二 Z間隔的長度大于5毫米；且所述第二 Z掃描器被配置為在第二 Z掃描時間中在所述第二 Z間隔內掃描所述焦斑， 其中，所述第二 Z掃描時間為在10-100毫秒和100毫秒-I秒的范圍中。
7.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第一 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于10%。
8.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第二 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于10%。
9.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第一 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于25%。
10.根據權利要求I的眼科手術激光系統，其中所述第二 Z掃描器被配置為使所述系統的數值孔徑的改變量多于25%。
11.一種手術激光系統，包括激光引擎，用于產生激光束；多功能光束調節器，用于從所述激光引擎接收所述激光束，所述多功能光束控制器包括第一光束控制器；第二光束控制器；所述第一和第二控制器控制第一和第二光束特性；以及 XY控制器，用于在XY橫斷方向上掃描所述光束。
12.根據權利要求11的激光系統，其中，所述第一和第二光束特性為下列中的一個 焦斑的Z深度、數值孔徑、像差量度以及光束直徑，其中，所述像差量度為Strehl比率S、球面像差量度α4(ι、焦斑半徑波前誤差 ω中的一個。
13.根據權利要求11的激光系統，其中 所述第一光束特性能夠基本上獨立于所述第二光束特性而被控制。
14.根據權利要求11的激光系統,其中所述第一光束控制器位于所述XY掃描器之前并輸出具有受控制的第一特性的光束；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之后并輸出具有受控制的第一和第二特性的光束。
15.根據權利要求11的激光系統,其中所述第一光束控制器和所述第二光束控制器都位于所述XY掃描器之前。
16.根據權利要求11的激光系統，其中所述第一光束控制器和所述第二光束控制器都位于所述XY掃描器之后。
17.根據權利要求11的激光系統,其中所述第一光束控制器和所述第二光束控制器共享一個或多個光學元件。
18.根據權利要求11的激光系統，其中所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之前或之后。
19.根據權利要求18的激光系統，其中所述第一光束控制器和所述第二光束控制器共享光學元件。
20.根據權利要求11的激光系統,其中所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第三控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第四控制器塊。
21.根據權利要求20的激光系統，其中所述第一和第三控制器塊以及所述第二和第四控制器塊中的至少一方共享光學元件。
22.根據權利要求20的激光系統，其中所述第一多塊控制器為數值孔徑控制器，且所述第二多塊控制器為Z掃描器。
23.根據權利要求20的激光系統，其中所述多塊Z掃描器的所述第三控制器塊被配置為以第一 Z掃描速度掃描所述焦斑的Z深度；且所述多塊Z掃描器的所述第四控制器塊被配置為以第二 Z掃描速度掃描所述焦斑的Z 深度。
24.一種調節手術激光束的方法，所述方法包括產生激光束；通過多功能光束調節器接收所述激光束；通過所述多功能光束調節器控制第一光束特性和第二光束特性；以及用XY掃描器沿XY橫斷方向掃描所述光束。
25.根據權利要求24的方法，其中，所述第一和所述第二光束特性為下列中的一個 焦斑的Z深度、數值孔徑、像差量度以及光束直徑，其中，所述像差量度為Strehl比率S、球面像差量度α 4(|、焦斑半徑rf和RMS波前誤差 ω中的一個。
26.根據權利要求24的方法，其中基本上獨立于對所述第二光束特性的控制而進行對所述第一光束特性的控制。
27.根據權利要求24的方法，其中在所述XY掃描之前控制所述第一光束特性；且在所述XY掃描之后控制所述第二光束特性。
28.根據權利要求24的方法，其中在所述XY掃描之前控制所述第一光束特性和所述第二光束特性二者。
29.根據權利要求24的方法，其中在所述XY掃描之后控制所述第一光束特性和所述第二光束特性二者。
30.根據權利要求24的方法，其中所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器位于所述XY掃描器之前或之后。
31.根據權利要求24的方法，其中所述第一光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第一控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第二控制器塊；且所述第二光束控制器為多塊控制器，其具有位于所述XY掃描器之前的第三控制器塊和位于所述XY掃描器之后的第四控制器塊。
32.根據權利要求31的方法，其中所述第一多塊控制器為數值孔徑控制器，且所述第二多塊控制器為Z掃描器。
全文摘要
一種眼科手術激光系統包括激光引擎，用于產生激光束；第一Z掃描器，用于接收所產生的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第一Z間隔內掃描所述激光系統的焦斑；XY掃描器，用于接收由所述第一Z掃描器輸出的所述激光束，且沿基本上橫斷所述激光系統的光軸的方向掃描所述激光系統的所述焦斑；以及第二Z掃描器，用于從所述XY掃描器接收掃描的激光束，且沿所述激光系統的光軸在第二Z間隔內掃描所述激光系統的所述焦斑。
文檔編號A61N5/067GK102596124SQ201080043145
公開日2012年7月18日 申請日期2010年7月21日 優先權日2009年7月29日
發明者F·拉克希, J·巴克 申請人:愛爾康藍斯克斯股份有限公司