专利名称：用于材料加工、特别是眼屈光手术的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于材料加工、特别是眼屈光手术的装置，具有脉冲激光射线源，用于将从激光射线源发出的激光射线聚焦和弓I导到有待加工的材料、如特别是眼睛上的装置，以及具有如此控制引导装置的计算机辅助的控制装置，即在可控的轨道上引导激光射线的焦点。
背景技术：
下面本发明将根据眼屈光手术、特别是根据LASIK (激光原位角膜磨镶术)进行描述。
LASIK是目前的眼屈光手术中广泛建立的方法。在眼屈光手术中，用激光射线改变眼睛的折射性能。
在LASIK中日益重要的仪器是飞秒激光，即具有极短的脉冲长度的脉冲激光，该脉冲长度可以位于直至几百个飞秒的范围中。由于这种短的脉冲长度，可以通过聚焦射线在很小的容积内产生电磁射线的极高的功率密度，以及因此产生极高的场强。飞秒激光在LASIK中目前主要用作产生所谓的瓣切割的仪器，其中，瓣切割即为穿过角膜产生覆盖层("瓣")的切割，覆盖层通常通过小的边缘部分与角膜保持连接，从而使该覆盖层可以被翻开，从而暴露位于其下面的基质，然后用(另一个)激光射线根据先前计算的烧蚀轮廓移除基质。在角膜重新成形之后将覆盖层翻回并且该覆盖层通常非常迅速地与角膜愈合。飞秒激光越来越多地替代了角膜刀。角膜刀是一种机械装置，具有摆动的刀片，用该刀片同样可以实施前面描述的用于产生覆盖层的切割。
据估计，直到目前为止，全世界有一百万以上的此类患者用飞秒激光进行手术。
用于前面描述的在角膜中的切割的飞秒激光的使用也被称作Fs-LASIK (飞秒激光原位角膜磨镶术)。Fs-LASIK相对于机械角膜刀的使用具有一系列的优点，比如更小的并发症风险、所需的瓣切割厚度的更高 的精确度以及更好地成形的边缘部分。
当然，为了用Fs-LASIK达到如同用角膜刀的精密刀片所达到的切割 体的质量以及也为了实现根据切割将瓣无并发症地揭开，必须在Fs-LASIK 中非常精密地优化该方法的参数，特别是切割参数(见下文)。
所需的Fs-LASIK的精密优化的原因在于产生切割的物理学。原则上 通过小的所谓的微切割的紧密相连产生Fs-LASIK-切割，该微切割具有例 如在5um的范围中的直径。组织通过射线极高的局部功率密度(即高场 强)裂开并且引起了角膜组织和位于其中的微纤维的局部分离。通过整个 紧密相邻地聚焦的脉冲最终出现组织的平面分离。所需的场强利用如今可 使用的激光通常仅到达焦点中。其优点在于，即便在组织表面以下很深处 也可以准确地在焦点位置上进行组织分离。
上述的、需要非常灵敏地优化的方法参数特别是激光脉冲能量、焦点 直径、焦点距离以及对单个聚焦的脉冲在时间上和空间上的控制。
为了利用紧密相邻的微切割通过在轨道上引导的焦点的狭小定位和 时间上顺次的相连实施Fs-LASIK-切割，在现有技术中存在各种不同的方 法。同时，为了实施用于产生瓣的整体切割的时间需求也是一个标准。
现有技术公知了例如将单个射线拼接部分的焦点一个脉冲接一个脉 冲地沿螺旋状的轨道引导以及特别也是时间上顺次的焦点的成行状的引 导，类似在常见的显像管中的电子射线的控制。
用来针对前述的目的将激光射线进行成形以及在空间中引导的装置 在现有技术中公知。前述的、成行状的焦点的光栅是广泛使用的，因为同 时可以动用可使用的扫描技术(发射镜及其控制装置)。为了利用顺次的 激光射线脉冲的焦点的这种成行状的引导产生很好的Fs-LASIK切割，例 如下面的方法参数可以是合适的
_激光脉冲能量 luJ
-焦点直径 〈5um
-在一行中的焦点距离 8um
一行距 12um-瓣直径 9mm -激光脉冲频率 60kHz
利用这些参数可以例如在小于30秒内实现瓣切割。
然而，近来结合Fs-LASIK切割得出了一种现象，即这样治疗的患者 会产生错觉。患者在Fs-LASIK手术之后不时地在物体的尖锐的棱角上看 见色彩分散的边缘结构，即彩虹形式。这被称作是"彩虹"效应。
发明内容
本发明的目的在于避免这种彩虹效应。
在眼屈光手术的使用中，本发明禾,一种装置实现该目的，该装置具有脉冲 的激光射线源的装置、用于将从激光射线源发出的激划t线聚焦以及弓瞎到眼睛 上的装置，以及用于控制引导装置的计算机辅助的控制装置，该装置的工作方式 为，将所引导的激鄉线的焦点弓l导到在眼睛上或眼睛内的预设的轨赴，其中， 相邻的焦点的距离至少绝大部分是变化的。
本发明不限于在眼屈光手术中使用，而是可以普Jtt也在经常会出现所述的彩 虹效应的材料加工中使用，例如加工光学部件或类似物。
为此，本发明普遍地如此给出一种用于控制材料加工装置的计算机禾聘的教 导，其中，该装置具有脉冲的激光射线源、用于将由激划抬戋源发出的激3W 线引导和聚焦到有待加工的材料上的装置、用于控制引导装置的计算机辅助的控 制装置，艮P，将激 线的焦点弓1导到材料上或材料内的预设的轨耻，其中， 在材料上或在材料内的相邻的焦点的距离绝大部分是变化的。
本发明从如下假设出发，即所述的彩虹效应由此发生，即在常见的射线焦点 的空间位置的控制下，在加工的材料、即特别是在角膜中产生结构，其之后物理
上例如引起光栅，穿过该光栅的白色光fflil向其光谱分布中的衍射分解。换句话
说，在现有技术中，M31单个射线焦点在JI:战定的空间定4妒生了具有等距的焦
点距离的规则结构，该结构特别可以形成二维光栅，该光栅例如在眼睛中在视网 膜上产生衍射图像，从而使白色光的单色在观察尖锐棱角时不再准确地重叠在一 起。
可以理解，该效应在眼屈光手术中是最不希望发生的。根据本发明，如雌择相邻焦点的距离，即在相邻的材料中、特别是在角膜 中不再出现戶脱的规则结构。换句话说，根据本发鹏呲定位激鄉线的单个作 用点，艮P不再出现规则的、引起不希望的衍射现象的结构。
在以常见的方式的Fs-LASIK切割的情况下如此出现这种引起不希望的衍射
效应的规则结构，激光射线的单个焦点基本等距地定位并且也根据翻回的瓣和整 个治疗过程保留具有折射率的局部变化的规则光栅结构。
根据本发明的 的设计方案随机改变相邻焦点的距离。此外，可以例如为 了计算空间上顺次的焦点的单个位置设置在计算中保持相同的基本距离，然后该 基本距离一个脉冲接一个脉冲地在预设的极小的极限以内变化。此外，如 择 预设的偏差极限(g財目对于等距焦点列的偏差的极限)，即尽管焦点的不均匀的 距离仍然在结果中产生整洁的切割。例如可以将偏差极限调节到所述的计算上的
基本光栅的常量的5%至20%，其中计算上的基本光栅的光栅常量小到即使^^f 产生的焦点位置的最大可能的距离中也足以能够进纟m续的微切割。
下面参照附图详细描述本发明的实施例。其中 图1是用于眼屈光手术的装置的示意图2是根据在角膜中的飞秒激光脉冲的焦点在时间上顺次在角膜中控制的 轨道的实施例；以及
图3是图2的详细视图，其中，在单个焦点位置之间的规则的等距被消除。
具体实施例方式
图1示出了作为用于眼屈光手术的这种公知的装置的示意图，具有用于产生 激光脉冲的激Mf线源10，该激光脉冲具有在飞秒范围中的脉冲长度，其中，所 发出的脉冲用附图标记12表示。激光脉冲在装置14中对准用于成形、特别是聚 焦，以及将激鄉线脉冲12'朝目郞青16的方法上引导。作为这种用于成形、聚 焦和引导射线的装置同样也是公知的。计算机辅助的控制装置18控制激Mf线 源禾口用于射线鹏以鄉线弓l导的體14。例如将激^f线脉冲12'对应于箭 头20弓l导至,于屈光治疗的眼睛上。因为是离散的射线脉冲，所以可以将朝眼 睛上的引导称为"光栅"。图2示出了在Fs-LASIK切割中的焦点F的这种光栅的示意图。切割的, 用R表示。该切割例如可以具有9mm的直径。在图2中仅在上半部分中示出了 单个的焦点F，可以设想将焦点的下半部分相应地补充。
按时,鹏的射线脉冲12'的焦点F被引导至lJ行Z中，其中，行瑕版M3！ 箭头示出。脉冲的时间上的顺次在行中从右向左或者从左向右直线延伸。如图2 所示，出现了规则的光栅结构，其中，相邻的焦点F在一行Z中始终具有相同的 距离Axo。行与行之间的距离Ayo也是恒定的。如前所述，要避免这种规则的光 栅结构。
为此在根据图3所示的实施例中在一行Z中相邻的焦点位置之间的距离Axo 发生变化。例如所示的两个相邻的焦点F的距离Axi大于在下一个区间中的两个 焦点之间的距离Axw。
距离的变化不规则地在每一行中在至少大部分的焦点间距下实现。该说明 "至少大部分"是如 择，即总体上没有出1L^够规则的光栅结构，该光栅结 构会以上面描述的方法产生破坏性的衍射效应。在该原贝!」下很少的几个等距的焦 点位置不会产生不利影响。
在一行中需要变化的焦点距离Ax的一种可能性为下面的随机方法
Axi=Ax0+a(i Axo)
△ xi+1= Ax0+a[(i+l) Axo] 例如Ax(p常量二5 Wn
a = 0. 10
I; (1+1)
在第(i-l)个焦点和第i个焦点之间 在第i个焦点和第(i+l)个焦点之间
按百分比的调节率 产生的随机数字在0…1之间
Axo是在行Z中纯计算上预设的相邻的焦点的基本距离。鄉B离根据前面的 公式随机地，即根据随机结果在极限中变化。例如在焦点直径为3 u m时计算的 基本距离Axo为5um。系数a给出了针对相邻焦点的距离的允斧变化的柳艮。 如果a为0.10，贝瞧点距离的允斧变化为10%。因此系数a确定了焦点距离的调 节极限。值i、 (i+l)为用随机发生器产生的在数字区间
中的随机数字，其 针对相邻的焦点的距离的个别情况随机确定。参数Axo、 a、 i如jt隨择，尽管距 离发生变化，焦点,足够紧密地位于一起，用以产生很好的连贯的"连续的" 切割体。重要的是，焦点距离的变化导致不再会出现通过规则的光栅结构的针对各使 用产生不利影响的衍射图像。
對以地，也可以要么将焦点距离在列S中进行变化要么附加于在行中的距离
变化也将焦点距离在列S中进行变化。相应地也可以如下消除在y方向上的焦点
距离的规则性
△ yi=Ay +b(i Ay。) 在第(i-l)行和第i行之间的直线距离
Ay,+1=Ayo+b[(i+l) Ay。]在第i行和第(i+l)行之间的直线距离
例如b 二 0. 15 ,节宽度
Ay() = 10陶 行距
此外，单个参数具有类似于上面参照在行Z中的距离变化所描述的意义。即， 为0.15的系数b给出了针对在y方向上的距离变化的极限，这里该极限为15%， 并且Ay。是在列S中的焦点的计算上预设的基本距离。这里也必须如)th^择及优 化单个参数，即在任何情况下在预设的焦点直径和调节出的飞秒射线的脉冲能量 下都能得出很好的连贯的切割面。
然后总体上在切害淋中出现具有密度偏差的保留的剩余粗糙度，但其足够地 不规则用以排除不希望的衍射效应。
理论上可以想象，计算上土 31随机发生器或类{! 3获得的改变前面描述
的效应的焦点距离也Mil机械不稳定的射线弓l导至少部分地实现，然而^W过 程计算上i爐行控制和掌控。
权利要求
1.一种用于眼屈光手术的装置，具有-脉冲的激光射线源(10)，-用于将从激光射线源中发出的激光射线(12)聚焦和引导到眼睛(16)上的装置(14)，-计算机辅助的控制装置(18)，用于如此控制引导装置(14)，即将所引导的激光射线(12′)的焦点(F)引导到在眼睛上或在眼睛内预设的轨道(S、Z)上，其中，-相邻的焦点(F)的距离(Δxi)至少绝大部分是变化的，以及-所述轨道是成行状的并且在一行(Z)中相邻的焦点(F)的距离(Δxi)随机变化。
2. —种用于眼屈光手术的装置，具有 -脉冲的激光射线源(10)，-用于将从激光射线源中发出的激光射线(12)聚焦和引导到眼睛(16) 上的装置(14)，-计算机辅助的控制装置(18)，用于如此控制引导装置(14)，即将所引 导的激光射线(12')的焦点(F)引导到在眼睛上或在眼睛内预设的轨 道(S、 Z)上， 其中，-相邻的焦点(F)的距离(Axi)至少绝大部分是变化的，以及 -所述轨道是成列状的并且在一列(F)中相邻的焦点(F)的距离(A y)随机变化。
3. 按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述激光射线源(10) 是飞秒激光。
4. 按照权利要求1或2所述的LASIK瓣切割装置，其特征在于，焦点 的轨道是针对切割、特别是LASIK瓣切割计算的。
5. —种用于控制材料加工装置的计算机程序，其中，该装置具有 -脉冲的激光射线源(10)，-用于将从激光射线源中发出的激光射线(12)引导和聚焦到待加工 的材料(10)上的装置(14)，-计算机辅助的控制装置(18)，用于如此控制引导装置(14)，即将 激光射线的焦点(F)引导到在材料上或材料内的预设的轨道上，其中，材料上或材料内的相邻的焦点的距离至少绝大部分是变化的， 其特征在于，-所述轨道是成行状的并且在一行(Z)中相邻的焦点(F)的距离(A Xj)随机变化，或者-所述轨道是成列状的并且在一列(F)中相邻的焦点(F)的距离(A y)随机变化。
全文摘要
本发明涉及一种装置和一种计算机程序，用于材料加工、特别是利用脉冲的飞秒激光工作的眼屈光手术，单个的焦点为了避免规则的、不希望的衍射现象如此定位光栅结构，即相邻的焦点的距离绝大部分是变化的。
文档编号A61F9/01GK101686874SQ200880011234
公开日2010年3月31日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月4日
发明者克劳斯·沃格勒, 克里斯多夫·多尼茨基 申请人:波光股份有限公司