[发明专利]棱镜式双光束动态激光聚焦瞄准指示装置

说明书

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。

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激光瞄标指示。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。