于接收来自第一透镜装置220的EMR 150，并且将其引导到真皮120内的一个或更多个聚焦区域160中，如图1所示。例如，第一透镜装置220可以是准直透镜，而第二透镜装置230可以用作包含例如如图2所示的单个物镜、一个或更多个平凸透镜或柱面透镜等的聚焦透镜。在下文更详细地描述可以被配置成产生一个或更多个聚焦区域160的光学装置的各种示例性实施方案。
[0058]例如，如图2中的示例性图示所示，在EMR150的高度会聚射束穿过板240时(例如，在将设备200放置在皮肤上以辐照皮肤时，EMR 150的高度会聚射束进入皮肤组织的表面100)，其相对地“展开”。可以如本文中所描述的选择EMR 150的几何特征、时间特征和功率特征，使得在皮肤表面100处和皮肤表面100附近的EMR 150的能量密度和强度足够低，以避免对表面组织造成不期望的升温和损伤。然后EMR 150可以在聚焦区域160内被聚焦成足够的强度和能量密度以促进聚焦区域160内或靠近聚焦区域160的色素沉着区域130对EMR150的显著吸收。通过这种方式，本发明的示例性实施方案能够在不在表层组织和周围的无色素沉着组织中产生不期望的损伤的情况下靶向真皮120内的色素沉着区域130以选择性地使其升温并且对其造成破坏或损伤。
[0059]图1A和图2中示出了约70度至80度的示例性射束会聚角度，尽管这个近似值仅仅是一个示例性值。通常，会聚角度可以是约40度或更大，例如甚至是约90度或更大。这样的非狭窄汇聚角度能够在聚焦区域160处产生EMR 150的大局部强度和能量密度，同时由于射束会聚/发散，表层(和下层)组织中相应的能量密度可以较低。应当理解的是，其它会聚角度也是可能的并且在本公开内容的范围内。
[0060]因此，第二透镜装置230的有效数值孔径(NA)优选较大，例如，大于约0.5，如约0.5至0.9。在光学中，通常将数值孔径NA定义为NA = n sin0，其中η是透镜在其中工作的介质的折射率，Θ是射束的会聚角度或发散角度的二分之一。EMR 150通过周围空气进入透镜，周围空气的折射率约为I。因此，对应于NA值为约0.5至0.9，朝向聚焦区域160的EMR的射束的示例性会聚半角Θ可以为约30度至65度。因此，总会聚角度的示例性范围可以为约60度至130度。
[0061]有效NA的较大值能够提供较大的会聚角度和相应的组织表面100与聚焦区域160之间的局部射束强度和能量密度的较大差异。因此，较大的NA值能够通过向表层组织提供与色素沉着区域130相比更低强度的福照水平来提供较大的“安全余量(safety margin)”，从而降低在表层组织中产生热损伤的可能性。但是，较大的NA值会相对于入射EMR射束的面积而减小聚焦区域160的尺寸，由此入射EMR射束可以辐照真皮120内的色素沉着组织的相对较小治疗体积。这样的较小治疗体积会降低在合理时间内治疗大面积皮肤的效率。因此约0.5至0.9的示例性NA值能够提供安全因素与治疗效率之间的合理折衷，尽管在某些实施方案中可以使用略大或略小的NA值(例如，通过适当地调整其它系统参数，如射束功率、扫描速度等)。
[0062]聚焦区域160的宽度(例如，“光斑尺寸”)可以是小的，例如，小于约200μπι，例如小于ΙΟΟμπι。通常，聚焦区域可以被定义为其中EMR 150以最高强度出现的体积区域。例如，聚焦区域160可以由于诸如组织内EMR 150的散射、光学部件(例如，透镜和/或反射器)中的像差和非理想性、EMR 150的入射射线(ray)的路径改变之类的因素而不呈现为理想的光斑。此外，如图1A和图2中示意性地示出的，聚焦区域160可以组织内的小范围的深度内扩展。通常，能够基于光学装置(例如，第一透镜装置220和第二透镜装置230)的特性和配置、由发射装置210提供的EMR 150的特征和接受治疗的皮肤组织的光学特性来确定或选择聚焦区域相对于设备200的尺寸和位置。
[0063]在某些示例性实施方案中，聚焦区域160的宽度可以小于50μπι，例如小至ΙΟμπι。例如，光斑尺寸的理论下界可以近似为1.22λ/ΝΑ，其中λ是电磁辐射的波长，NA是透镜的数值孔径。对于约650nm的波长和0.5的NA，理论最小光斑尺寸为约1.6微米。实际光斑尺寸(或聚焦区域160的宽度)可以选择为足够小以在聚焦区域160中提供EMR 150的高能量密度或强度(以损坏色素沉着细胞130)与足够大以在短时间内辐照皮肤组织的足够大体积之间的平衡。此外，对于给定的NA值，较大的焦点尺寸会减小聚焦区域与表层组织之间的能量密度的差异，从而增加对表层组织造成不期望的升温和/或损伤的可能性。
[0064]对于聚焦透镜装置230的具体示例性NA值，表面处的射束半径可以被估计为聚焦深度乘以聚焦透镜提供的会聚半角的正切。例如，0.5的NA值对应于约30度的会聚半角，约30度的会聚半角的正切是0.577。对于200微米的示例性聚焦深度，皮肤表面100处的会聚EMR射束的半径为约115微米(0.577 X 200)，使得表面处的总射束宽度为约230微米。对于特定的射束能量，局部能量密度与射束的局部横截面积成反比。因此，对于20微米的光斑尺寸(聚焦区域宽度)，聚焦区域处的能量密度与皮肤表面处的能量密度的比值为约(230/20)2，或约130:1。由于皮肤表面与聚焦区域之间的一些EMR能量的吸收，实际的能量密度比值可能略小。尽管如此，这个示例性计算表示在使用具有高NA的聚焦透镜时，能够产生皮肤的表面区域中的相对低的能量密度(与聚焦区域中的能量密度相比)。
[0065]在本公开内容的另一些示例性实施方案中，如在本文中更详细地描述的，能够由示例性设备同时产生多于一个这样的聚焦区域160，和/或聚焦区域160可以被扫描或被移动通过包含色素沉着细胞130的真皮120的部分以在合理的时间内辐照真皮120的更大体积。
[0066]在某些示例性实施方案中，皮肤表面100的下方的聚焦区域160的深度可以为约120μηι至400μηι，例如为约150μηι至300μηι。这个示例性深度范围可以大致对应于在表现出真皮黄褐斑的皮肤中所观察到的色素沉着区域130的深度。聚焦深度可以对应于设备200的下接触表面(例如，板240的下表面)与EMR 150的聚焦区域160之间的距离，因为板240放置在皮肤表面100上时可以压平下方的组织。因此，可以基于壳体250内的光学装置的配置来选择或控制皮肤内的聚焦区域160的深度。
[0067]在本公开内容的各种示例性实施方案中，EMR150在第一透镜装置220与第二透镜装置230之间可以是准直的(例如，EMR射束内的光线基本平行于彼此)、会聚的或发散的。在另一些实施方案中，辐射发射器装置210和/或光学装置(例如，第一透镜装置220和/或第二透镜装置230)的部件可以是可控制的或可调节的，使得能够改变EMR 150的路径。当保持设备相对于皮肤静止时，EMR 150的路径的这样的示例性改变能够提供真皮120内的聚焦区域160的深度、宽度和/或位置的相应改变。
[0068]例如，可以相对于第二透镜装置230中的透镜的光轴来改变EMR 150的位置和/或角度。替选地或另外地，可以改变进入光学装置或光学装置内的EMR 150的会聚或发散。EMR几何形状和/或路径的这样的改变能够提供聚焦区域160的深度和/或横向位置的改变。通过这种方式，在将设备200静止地保持在治疗中的皮肤区域上时，能够辐照更大体积的真皮120。聚焦区域特征的这样的示例性改变可以有助于包含色素沉着细胞或缺陷130的真皮120内的多于一个深度范围和/或位置的治疗。
[0069]可以例如使用可以偶接至辐射发生器装置210、第一透镜装置220和/或第二透镜装置230的一个或更多个平移器(translator)、可移动的镜子、分束器和/或棱镜等来实现EMR 150的几何形状和/或路径的示例性调整和/或改变。此外，聚焦区域160之位置的这些示例性变化还可以与设备200在治疗中的皮肤区域上的平移结合以辐照更大体积的真皮120，从而靶向可能存在的更大数目的色素沉着细胞130。
[0070]在本发明的另一些示例性实施方案中，第二透镜装置230可以包含多于一个微透镜300，例如，如在图3A中示出的示例性配置的示意性侧视图中所提供的。例如，微透镜300可以包括任何常规类型的会聚透镜。例如，凸透镜或诸如图3A中所示出的那些平凸透镜。微透镜300可以被配置成将EMR 150聚焦到下层真皮120内的多于一个聚焦区域160中，如图3A所示。
[0071]微透镜各自可以具有大NA(例如，约0.5至0.9)，使得EMR150从皮肤表面100处或附近的相对宽的面积(具有相对低的强度或局部能量密度)汇聚成真皮120内的聚焦区域160中的小宽度(具有较高强度或局部能量密度)。这样的光学特性能够提供聚焦区域160内的EMR 150的足够强度以损伤吸收辐射150的色素沉着细胞，同时避免远离包含色素沉着细胞130的真皮120的体积的高能量密度或强度的面积或体积，从而降低损伤表层、下层和/或邻近体积的无色素沉淀皮肤组织的可能性。
[0072]微透镜300可以设置成基本上为正方形或矩形的阵列，如图3B中的这样的示例性配置的俯视图中所示出的。根据本公开内容的另一些示例性实施方案，微透镜300可以设置成六边形阵列，如图3C所示。在又一些实施方案中，可以提供微透镜300的另一些示例性模式和/或形状。微透镜300的宽度可以是小的，例如约Imm至3mm宽。在某些示例性实施方案中，还可以提供略宽于或窄于这个范围的示例性微透镜300。
[0073]在本公开内容的另外一些不例性实施方案中，福射发射器装置210和/或第一透镜装置220可以被配置成将MER 150的单个宽射束(例如，如图2中所示出的)引导到微透镜300的整个阵列或其主要部分上。这样的示例性配置能够同时在真皮120中产生多于一个聚焦区域160。在另一些示例性实施方案中，辐射发射器装置210和/或第一透镜装置220可以被配置成将EMR 150的多于一个较小射束引导到各个微透镜300上。根据另一些示例性实施方案，辐射发射器装置210和/或第一透镜装置220可以被配置成将EMR 150的一个或更多个较小射束引导到微透镜300的阵列的一部分上，例如，引导到单个微透镜或多于一个微透镜300上，并且较小的射束可以在微透镜300的阵列上扫描，使得能够在真皮120中同时地或者不同时地产生多于一个聚焦区域160。
[0074]在本公开内容的另一些示例性实施方案中，微透镜300可以包括柱面透镜，例如，凸柱面透镜或平凸柱面透镜，例如，如图3D中的示例性俯视图和图3E中的示例性成角度视图中所示出的。在本文中所使用的上下文中，“柱面”不一定要求透镜的弧形表面(roundedsurface)是圆形的，在某些实施方案中，其可以具有椭圆形或其它光滑的但是非圆形轮廓。这样的柱面透镜在垂直于透镜的纵向轴线的任意横截面处可以具有一致的轮廓。
[0075]柱面微透镜300的宽度可以是小的，例如约Imm至3mm宽。柱面微透镜300的长度可以为约5mm至5