专利名称：棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置的制作方法
技术领域：
本发明是用于激光医用设备的一种棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置。
已有技术利用红外或紫外激光治疗的医用激光治疗仪中，常用可见的He-Ne激光束作聚焦瞄准指示，例如，专利U.S.4887592激光切割角膜，专利DE.3729288-A激光医学研究和治疗用的激光设备，专利WO.90/11054非侵入式激光光凝固方法和设备中所用的瞄准技术。这些瞄准指示，其光路如图1.(A)所示，系单束He-Ne激光瞄准指示。它的缺点是由于透镜焦深的关系，瞄准精度不高。当瞄准精度要求很高，尤其是在眼科激光治疗仪中，治疗和瞄准指示激光束又可能通过一系列光学元件时，需采用图1.(B)所示的同轴双光束He-Ne激光聚焦瞄准指示。两束瞄准He-Ne激光1、2和治疗激光束3同轴射向聚焦透镜4。当三束激光和聚焦透镜满足一定的条件时，在透镜4的焦点处三束激光会聚成一点。离开焦点，两束瞄准He-Ne激光分开。现有的医用激光治疗仪产品中，这种同轴双光束瞄准又分静态和动态瞄准两种。静态瞄准指示光路见图2.(A)。He-Ne激光经一分束板5分成两束瞄准指示光1、2，两光束的间距与分束板5的厚度有关。选择合适厚度的分束板，利用双色合束镜6使光束1、2，和来自治疗激光器14的光束3合束并同轴。瞄准光束1、2在透镜4焦点前后分裂成两个静止的光点，在焦点处则合二为一。静态瞄准方法的装置简单，但缺点是不能从瞄准光束因离焦而得到的两个光点直接来判断瞄准处位于透镜焦点之前还是之后，因此影响瞄准速度。动态瞄准指示光路见图2.(B)。He-Ne激光束13经扩束望远镜7扩束，经反射镜16反射，由带两个对称小圆孔的旋转圆盘15分出两束旋转的瞄准光束1、2，两光束的间距即小孔间距，转速和圆盘转速相同。瞄准光束在透镜4焦点前后变成两个旋转光点，旋转方向在焦点前后相反。因此，动态双光束瞄准能从瞄准光点旋转的方向直接判断出瞄准处在焦点前后的位置，能快速瞄准。但是图2.(B)所示的动态双光束瞄准指示有两个缺点(1)用带孔圆盘产生两束瞄准光，要求有大倍率的扩束望远镜使He-Ne激光扩束，所以它的瞄准光利用率低，亮度暗。(以瞄准光扩束至直径10nm，圆盘小孔直径2nm为例，瞄准光利用不到8%。)(2)采用大倍率扩束望远镜后，瞄准和治疗激光束的发散度往往不一致，将会给整机设计和调整带来一些麻烦。
本发明的目的为克服上述缺点，采用合适的光学元件和系统产生两束高亮度的旋转瞄准光束，从而获得高精度的双光束动态激光聚焦瞄准指示，方便医用激光治疗仪的整机设计和调整。
本发明用一相对较小倍率的扩束望远镜将可见激光束扩束，经一组旋转棱镜组产生两束高亮度的旋转瞄准指示光束，实现高精度的激光聚焦瞄准以达到发明的目的。
本发明的瞄准指示装置含有可见光激光器13，扩束望远镜7，旋转棱镜组8，双色合束镜6，治疗激光器14的治疗激光束3，会聚透镜4和微型电机9，如图3所示。
所说的扩束望远镜7，它的倍率相对于已有技术中的大倍率扩束望远镜是比较小的，它可以选用使可见激光束扩束后发散度与治疗激光束3的发散度一致的放大倍率;
所说的置于扩束望远镜7和双色合束镜6之间的旋转棱镜组8由四块相同的直角的单棱镜10(见图4.(A))以两种不同的胶合方式构成，并带有微型电机9，它可以旋转。其中两块单棱镜以其A面相胶合为一凹棱镜11放在可见激光束的入射端，另外两块单棱镜以其B面相胶合为一凸棱镜12放在可见激光束的出射端。可见激光束和旋转棱镜组的转轴17相重合，并通过凹棱镜11的胶合面被一分为二，成为有一夹角θ的两束可见光射向凸棱镜12，通过凸棱镜12成为两束平行的瞄准光束1、2。旋转轴位于凸棱镜12的胶合面内，见图4.(B)。瞄准光束1、2间的间距d和单棱镜10的材料折射率n，角度Φ及棱镜11、12间的距离L有关几者关系应符合下列公式d＝2nLtg( (θ)/2 ) (1)其中θ＝2[sin-1(nsinΦ)-Φ] (2)本发明的优点很明显，本发明的棱镜式双光束动态的激光聚焦瞄准装置与目前已有的医用激光治疗仪产品中所用的瞄准装置相比，具有下列优点1.瞄准光束的能量损耗小，亮度高，便于快速瞄准观察，并可采用小型He-Ne激光器有利于整机小型化。
2.瞄准扩束望远镜的倍率选择可以使瞄准光束和治疗光束的发散度一致，从而保证了不会因此产生的象差影响高精度瞄准。这也方便了整机调整。
3.瞄准光束1、2间的间距可以方便地通过改变棱镜11、12间的距离实现，这使得该瞄准指示能和各种不同截面尺寸的治疗激光束相匹配，具有很好的通用性。
4.旋转棱镜组对产生两束平行的旋转瞄准光，结构简单，元件容易加工，调整方便。
图1.A单光束He-Ne激光聚焦瞄准指示光路示意1.B双光束He-Ne激光聚焦瞄准指示光路示意2.A分束板式静态双光束He-Ne激光聚焦瞄准指示光路示意2.B转盘式动态双光束He-Ne激光聚焦瞄准指示光路示意3本发明的棱镜式动态双光束激光聚焦瞄准指示光路示意4.A单棱镜10的示意4.B旋转棱镜组8的结构示意5本发明用于YAG激光眼科治疗仪上的光路示意图最佳实施例
图5所示是本发明在YAG激光眼科治疗仪中的一个具体实例。其中，可见光激光器13采用小型He-Ne激光器;采用的扩束望远镜7倍率为3倍，He-Ne激光器输出的光束经其扩束，发散角约为1毫弧度;旋转棱镜组8的凹、凸棱镜11，12由四块A、B面厚分别为3和5nm的Φ＝30度直角棱镜10构成，其距离L≈10nm，棱镜材料为kg玻璃，其折射率n≈1.5;依据上述公式所得旋转棱镜组产生两束间距d为6nm的平行旋转瞄准光束1、2，经反射镜16和双色合束镜6与治疗用的YAG激光器14的输出光束3合束。YAG激光束经一1.5倍扩束望远镜18扩束至6nm直径，发散角约1毫弧度，以满足治疗所需的光束锥角和光点直径。激光眼科裂隙显微镜19中的双色反射镜22使激光束1、2、3和由目镜21物镜20构成的显微镜系统观察光轴同轴，物镜20同时起到会聚透镜4的作用，以实现激光眼科治疗时所需的对眼球23的高精度瞄准治疗操作。
权利要求
1.一种用于激光医疗设备的棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置，含有可见光激光器13、扩束望远镜7、双色合束镜6、治疗激光器14和会聚透镜4、其特征在于在扩束望远镜7和双色合束镜6之间置有一旋转棱镜组8。
2.根据权利要求1所述的棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置，其特征在于旋转棱镜组8由四块相同的直角的单棱镜10构成的一凹棱棱11和一凸棱镜12所构成，并带有微型电机9。
全文摘要
本发明是一种棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置，主要用于激光医疗设备。它含有可见光激光器、扩束望远镜、双色合束镜、治疗激光器、会聚透镜和由一凹棱镜和一凸棱镜构成的旋转棱镜组。本发明具有瞄准光束的能量损耗小、亮度高，便于快速瞄准观察，整机小型化，调整方便等优点。
文档编号G02B23/02GK1082443SQ9210852
公开日1994年2月23日 申请日期1992年8月7日 优先权日1992年8月7日
发明者胡企铨 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所