一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其包括依次排列在準(zhǔn)分子激光出口的微透鏡陣列、非球面鏡、空間濾波小孔、成像物鏡以及掃描偏轉(zhuǎn)模塊，所述微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔構(gòu)成一體盒子結(jié)構(gòu)的整形勻光裝置，且其通過傳動(dòng)裝置在準(zhǔn)分子激光出口和成像物鏡之間平移，所述成像物鏡根據(jù)微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔的平移距離根據(jù)焦距計(jì)算的共軛比進(jìn)行平行移動(dòng)，采用非球面鏡，因其極大地消除了球差，固減弱了微透鏡成像的離焦現(xiàn)象，本光路采用了二次聚焦的方法同時(shí)有效地解決光路過長、空間濾波及像斑可調(diào)問題，使目標(biāo)光斑干凈清晰，并且可以根據(jù)手術(shù)需要在一定范圍內(nèi)得到任意大小的圓形光斑。
【專利說明】一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外光路的設(shè)計(jì)方法，屬于光路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。可應(yīng)用于準(zhǔn)分子激光器的外光路設(shè)計(jì)中，也可應(yīng)用于基于單橫模激光器工業(yè)加工的外光路設(shè)計(jì)中。
【背景技術(shù)】
[0002]準(zhǔn)分子激光器是發(fā)射深紫外的脈沖激光光源。輸出尺寸通常為矩形光束，強(qiáng)度分布為高斯光束。而手術(shù)面需要獲得圓形的在各點(diǎn)處能量分布都比較均勻的圓形光斑，所以光路中必須要有光斑整形和均勻能量的功能。同時(shí)，因?yàn)闇?zhǔn)分子光源帶寬相當(dāng)寬，經(jīng)過多鏡片折射后產(chǎn)生色散，最后在目標(biāo)光斑周圍產(chǎn)生很多雜散光，所以要有空間濾波的功能。應(yīng)用于激光屈光手術(shù)中的激光脈沖功率一般在6?10mj，隨著治療中對(duì)重復(fù)頻率要求的提高，光源脈沖能量會(huì)相應(yīng)下降，一般在30(T500hz能量到5?7mj。而由于使用的波段在深紫外區(qū)，專門鍍膜的鏡片在該波段的透過率和反射率相對(duì)較低，因此盡量減少鏡片的使用，保證能量的傳輸效率至關(guān)重要。
[0003]一般采用雙鏡結(jié)構(gòu)，如雙非球面鏡結(jié)構(gòu)和雙反射鏡結(jié)構(gòu)，理論上可以進(jìn)行任意波前變換，但所用器件都必須專門針對(duì)性設(shè)計(jì)定做；而采用陣列微透鏡加平凸透鏡的方法，雖然能有效實(shí)現(xiàn)整形，但因?yàn)橥哥R的球差，使各微透鏡成像發(fā)生離焦，使重疊處像斑邊界模糊，而且準(zhǔn)分子治療儀外光路長度通常長于lm，如果采用透鏡焦距過大，離焦現(xiàn)象更加明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其包括依次排列在準(zhǔn)分子激光出口的微透鏡陣列、非球面鏡、空間濾波小孔、成像物鏡以及掃描偏轉(zhuǎn)模塊，所述微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔構(gòu)成一體盒子結(jié)構(gòu)的整形勻光裝置，且其通過傳動(dòng)裝置在準(zhǔn)分子激光出口和成像物鏡之間平移，所述成像物鏡根據(jù)微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔的平移距離根據(jù)焦距計(jì)算的共軛比進(jìn)行平行移動(dòng)。
[0006]所述微透鏡陣列采用圓形透鏡。
[0007]所述準(zhǔn)分子激光出口發(fā)射的激光束經(jīng)過微透鏡陣列上的微透鏡，聚焦于非球面鏡焦距之前，使其到達(dá)非球面鏡焦距位置時(shí)發(fā)散為圓形斑。
[0008]所述整形勻光裝置底部設(shè)有滑槽，所述光路系統(tǒng)設(shè)有與其相適配的光學(xué)滑軌，所述傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)整形勻光裝置沿光學(xué)滑軌滑移配合。
[0009]所述傳動(dòng)裝置采用伺服電機(jī)。
[0010]所述成像物鏡也設(shè)有使其平移的伺服電機(jī)。
[0011]所述掃描偏轉(zhuǎn)模塊包括兩個(gè)掃描電機(jī)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用非球面鏡，因其極大地消除了球差，固減弱了微透鏡成像的離焦現(xiàn)象，本光路采用了二次聚焦的方法同時(shí)有效地解決光路過長、空間濾波及像斑可調(diào)問題，使目標(biāo)光斑干凈清晰，并且可以根據(jù)手術(shù)需要在一定范圍內(nèi)得到任意大小的圓形光斑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明整體光路示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明整形勻光裝置的光路示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
如圖1和圖3所示，一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其包括依次排列在準(zhǔn)分子激光出口的微透鏡陣列、非球面鏡、空間濾波小孔、成像物鏡以及掃描偏轉(zhuǎn)模塊，掃描偏轉(zhuǎn)模塊利用高速電機(jī)帶動(dòng)多個(gè)發(fā)射鏡進(jìn)行激光光束偏轉(zhuǎn)的，所述掃描偏轉(zhuǎn)模塊也可以直接采用激光束偏轉(zhuǎn)裝置，所述微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔構(gòu)成一體盒子結(jié)構(gòu)的整形勻光裝置，且其通過傳動(dòng)裝置在準(zhǔn)分子激光出口和成像物鏡之間平移，所述成像物鏡根據(jù)微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔的平移距離根據(jù)焦距計(jì)算的共軛比進(jìn)行平行移動(dòng)。
[0017]如圖2所示可知其整形和勻光功能，微透鏡陣列上的微透鏡為圓形透鏡，激光束經(jīng)過微透鏡陣列上的微透鏡，聚焦于非球面鏡焦距之前，到達(dá)主軸位置(非球面鏡焦距位置)發(fā)散為圓形斑，由于聚焦用的是非球面鏡，且球差在徑向只有幾個(gè)微米，各微透鏡在此處形成的圓形斑發(fā)生高度重疊，便獲得了強(qiáng)度分布均勻邊界清晰的圓形斑，圓形斑再經(jīng)成像透鏡成像得到手術(shù)光斑。小孔位置位于光束徑向直徑最短處能達(dá)到最佳濾波效果。
[0018]如圖3所示，光斑大小可調(diào)的功能實(shí)現(xiàn)，在本光路系統(tǒng)中，將微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔做成一體盒子結(jié)構(gòu)的整形勻光裝置，其底部設(shè)置滑槽，并通過滑槽置于光學(xué)滑軌上，整形勻光裝置內(nèi)微透鏡陣列、非球面鏡及空間濾波小孔之間距離固定。把整形勻光裝置和成像物鏡、掃描偏轉(zhuǎn)模塊進(jìn)行中心校準(zhǔn)，保證中心同軸。由于光路長度在設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定，成像物鏡焦距確定，經(jīng)非球面鏡聚焦(在小孔位置)后的光斑直徑為0.8mm左右，根據(jù)共軛比(300/300)計(jì)算經(jīng)物鏡成像后在手術(shù)面得到0.8mm的光斑。當(dāng)整形勻光裝置向靠近準(zhǔn)分子激光出口的位置移動(dòng)，L的長度從150_變?yōu)?_時(shí)，S1和S2長度之和等于750mm,根據(jù)焦距計(jì)算共軛比最大達(dá)到2.5,即Sl=207mm, S2=543mm通過向準(zhǔn)分子激光出口方向移動(dòng)成像物鏡，此時(shí)可以在手術(shù)面獲得最大手術(shù)光斑，可以達(dá)到2_。本系統(tǒng)通過伺服電機(jī)控制整形勻光裝置和成像物鏡做高精度定量移動(dòng)，可在系統(tǒng)中設(shè)置光斑的大小，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算后將位移數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服電機(jī)做精確控制，從而達(dá)到所需大小的光斑。
[0019]以上結(jié)合附圖所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，而并非對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定，任何基于本發(fā)明精神所做的改進(jìn)都理應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于:其包括依次排列在準(zhǔn)分子激光出口的微透鏡陣列、非球面鏡、空間濾波小孔、成像物鏡以及掃描偏轉(zhuǎn)模塊，所述微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔構(gòu)成一體盒子結(jié)構(gòu)的整形勻光裝置，且其通過傳動(dòng)裝置在準(zhǔn)分子激光出口和成像物鏡之間平移，所述成像物鏡根據(jù)微透鏡陣列、非球面鏡和空間濾波小孔的平移距離根據(jù)焦距計(jì)算的共軛比進(jìn)行平行移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述微透鏡陣列采用圓形透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述準(zhǔn)分子激光出口發(fā)射的激光束經(jīng)過微透鏡陣列上的微透鏡，聚焦于非球面鏡焦距之前，使其到達(dá)非球面鏡焦距位置時(shí)發(fā)散為圓形斑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述整形勻光裝置底部設(shè)有滑槽，所述光路系統(tǒng)設(shè)有與其相適配的光學(xué)滑軌，所述傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)整形勻光裝置沿光學(xué)滑軌滑移配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)裝置采用伺服電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述成像物鏡也設(shè)有使其平移的伺服電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善光斑形狀自動(dòng)調(diào)節(jié)光斑大小的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描偏轉(zhuǎn)模塊包括兩個(gè)掃描電機(jī)。
【文檔編號(hào)】G02B27/09GK103676159SQ201310645276
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】陳浩, 劉黨會(huì), 李紅波, 陳昆侖 申請(qǐng)人:浙江溫醫(yī)雷賽醫(yī)用激光科技有限公司