CN104254734A - 带有多面光学元件的多光斑激光探针 - Google Patents

Abstract

在某些实施方案中，一种方法包括由导管的一部分形成卡套。所述导管被切割来产生所述卡套和短套管。带有多面光学元件的多光斑发生器被添加到所述短套管。光纤被放置在所述卡套中，且所述卡套和所述短套管被组装。在某些实施方案中，一种系统包括长套管、光纤和多光斑发生器。所述光纤可将激光束传送到所述长套管的远端。所述多光斑发生器位于所述远端且包括多面光学元件和球透镜。所述多面光学元件可直接形成在所述球透镜上或与所述球透镜分开形成。所述球透镜可为球形或半球形。

Description

带有多面光学元件的多光斑激光探针

技术领域

本公开大体涉及光学手术探针，且更特定来说，涉及一种带有多面光学元件的多光斑激光探针。

背景技术

在一些应用中，光学手术探针可将光输送到手术靶处的多个光斑。举例来说，在视网膜组织的激光凝固中，多个光斑可减少手术时间。多种技术已经用来产生多光束用于多光斑图案。举例来说，一种途径是在探针的远端使用衍射元件来将入射光束分成多个光束。

然而，在探针的远端使用衍射元件会出现难处。举一个实例，衍射元件产生大量较高衍射级。虽然与主要光斑图案比较，这些级具有较低光强度，但其仍会有某种作用。举另一实例，衍射元件在不同折射介质中不会表现相同。举例来说，衍射元件可放置在折射率与空气的折射率不同的介质中，且衍射元件之间的空隙可由介质填充，其会影响光斑图案。举又另一实例，光斑之间的间隔会因不同波长而变化，如果瞄准光束和处理光束是不同颜色，那么其会产生问题。最后，衍射元件通常是昂贵的且难以生产，尤其是在衍射元件将被安装到手术器械(23-规格或更小)的手术探针的较小区域(例如远尖端)中的情况下。

发明内容

在某些实施方案中，一种方法包括由具有内部区域的导管的一部分形成卡套。导管被切割来产生卡套和短套管。多光斑发生器被添加到短套管的内部区域。多光斑发生器具有带有多面端表面的多面光学元件。至少一个光纤被放置在卡套的内部区域中，且卡套和短套管被组装。

在某些实施方案中，一种系统包括长套管、至少一个光纤和多光斑发生器。光纤被布置在长套管内，且被构造成将激光束从激光源传送到长套管的远端。多光斑发生器位于长套管的远端，且包括多面光学元件和球透镜。多面光学元件与球透镜分开形成且具有多面端表面，多面端表面包括倾斜向激光束路径的至少一个面。多面光学元件被构造成从光纤接收激光束，且球透镜被构造成从多面光学元件接收激光束。

在某些实施方案中，一种系统包括长套管、至少一个光纤和多光斑发生器。光纤被布置在长套管内，且被构造成将激光束从激光源传送到长套管的远端。多光斑发生器位于长套管的远端，且包括多面光学元件和半球形球透镜。多面光学元件具有多面端表面，多面端表面包括倾斜向激光束路径的至少一个面。多面光学元件被构造成从光纤接收激光束，且半球形球透镜被构造成从多面光学元件接收激光束。

附图说明

现将参考附图通过举实例更详细地描述本公开的示例性实施方案，其中：

图1图示了根据某些实施方案的光学手术探针的长套管的远端的实例；

图2图示了根据某些实施方案的光学手术探针的长套管的远端的另一实例；

图3图示了根据某些实施方案的带有球形球透镜的多光斑发生器的实例；

图4图示了根据某些实施方案的带有半球形球透镜的多光斑发生器的实例；

图5图示了根据某些实施方案的带有多面光学元件的多光斑发生器的实例；

图6A到图6C图示了根据某些实施方案的角锥形光学元件的实例；和

图7图示了根据某些实施方案的用于制造激光探针长套管的方法的实例。

具体实施方式

现参考描述和附图，详细示出了公开的装置、系统和方法的示例性实施方案。描述和附图并非意欲详尽的或以另外方式将权利要求限制或限定在附图中示出和描述中公开的特定实施方案。虽然附图表示了可能的实施方案，但附图不一定按规定比例绘制且某些特征可被放大、移除或部分截取来更好地图示所述实施方案。

图1图示了根据某些实施方案的光学手术探针的套管系统100的远端的实例，所述光学手术探针包括布置在短套管103内的多光斑发生器102和布置在卡套105内的光纤108。在某些实施方案中，短套管103和卡套105可由相同导管形成，其可使短套管103和卡套105更容易地自对准。多光斑发生器102还可具有下文更详细描述的许多不同实施方案。

在图示的实例中，套管系统100包括长套管101。短套管103、卡套105和内圆筒109被布置在长套管101内。卡套105的一部分被布置在短套管103内。光纤108被布置在内圆筒109和卡套105内。多光斑发生器102被布置在短套管103内。多光斑发生器102包括球透镜106和多面光学元件104。多面光学元件104具有多面端表面107。“远端”是指沿着套管系统100朝向靶区域的方向，且“近端”是指相反方向。

套管系统100可用于插入到人体(或其它生命体或先前生命体)中进行医学目的(例如眼科手术)的手术器械。举例来说，套管系统100可用作为手术器械以在眼球内部实施手术。套管系统100可被构造成光学耦接到激光源且将激光束从激光源输送到靶。在这个档案中，由第一组件从第二组件接收或从第二组件传输到第一组件的激光束可通过第一组件与第二组件之间的零个、一个或更多个其它组件。

长套管101可以是包括任何合适材料的空心圆筒，例如金属，诸如不锈钢。内圆筒109被布置在长套管101的一部分内且可将光纤108相对于多光斑发生器102固定在适当位置。内圆筒109可包括能够给光纤108提供结构支撑的任何合适的材料。光纤108将激光束传送到位于套管系统100远端的多光斑发生器102。光纤108可以是用于传输光的任何合适的结构。在实例中，光纤108具有芯体120和覆层/封套123。可使用光纤108的任何合适尺寸，例如，芯体120可以是75微米到150微米。较大芯体120通常产生较大光斑。由光纤108发射的光束的中心轴是“光束路径”。

短套管103容纳多光斑发生器102，且卡套105固定光纤108。短套管103和卡套105都可被构造成安装在一起来对准光纤108和多光斑发生器102。在这个实例中，卡套105具有两个锥度112(112a到112b)。“锥度”是直径的减小。

在某些实施方案中，短套管103和卡套105由相同导管形成，其使短套管103和卡套105更容易地自对准。“对准”可以任何合适方式定义。举例来说，如果一个零件的旋转轴与另一零件的旋转轴大体一致，那么两个零件对准。举另一实例，如果由一个零件传输的大体全部激光束被另一零件接收，那么两个零件对准。

导管可具有任何合适形状和尺寸，诸如界定内部区域的大体圆筒形。圆筒形可具有能够安装在长套管101内的任何合适长度和直径，诸如在25毫米(mm)到50毫米范围内的长度和在1mm或更小范围内的直径。导管可包括任何合适材料，例如金属，诸如不锈钢。下文更详细地描述短套管103和卡套105的形成。

多光斑发生器102使激光束分裂来产生能够在靶上产生多个光束光斑的多光斑光束或多个光束。在实例中，由光纤108发射的激光束分叉。与光纤108的远端间隔开的多面端表面107将分叉光束的部分折射到不同位置来产生多光斑光束。球透镜106将多光斑光束传输离开多面光学元件104的平坦远端表面。

在实例中，多光斑发生器102包括带有多面端表面107的多面光学元件104，多面端表面107接近球透镜106布置。多面光学元件104是带有多面端表面107的光学元件。“多面”光学元件是指具有多面表面的光学元件。“多面表面”是由多个子表面或“面”形成的表面，其中面之间的交叉大于或小于180度以便不会显得平滑。面可以但不一定平坦，例如，面可以弯曲。这个上下文中的“凹”和“凸”是指多面表面沿着光束路径从光学元件向内或向外形成。在实例中，多面端表面107凸起且指向光纤108。多面端表面可提供光学聚焦能力。

多面端表面107可具有任何合适数目和形状的面。在某些实施方案中，多面端表面107可具有倾斜向光束路径的N个面，其与来自光纤108的激光光束中心对准的点汇合，使得多光斑发生器102产生N个输出光斑，其中N＝3,4,5,…。在其它实施方案中，多面端表面107可具有垂直于光束路径的中心平坦面，其带有N个周围成倾斜角的面来产生由N个光斑围绕的中心光斑。面之间可使用任何合适的倾斜角。一般来说，减小倾斜角会减小光斑之间的分离。在某些实施方案中，至少一个面被定向成“倾斜向光束路径”使得垂直于面中心的面的方向不平行于激光束的光束路径。

在某些实施方案中，多面光学元件104可由光学粘合剂形成，其可提供技术优点。一个优点是光学粘合剂具有有益的折射率范围。另一优点是由光学粘合剂形成多面表面相对容易。第三个优点是与其它光学元件比较，光学粘合剂材料相对耐用。第四个优点是光学粘合剂可形成在其它光学组件(诸如球透镜106)周围。

球透镜106是聚焦入射光束以将光束校准或聚合在球透镜106的远端侧上的光学元件。蓝宝石球透镜是球透镜106的实例。球透镜106可具有任何合适形状，诸如球形、近似球形或球形的一部分(例如半球形)。球透镜206可包括任何折射材料用于将来自激光束的光传输穿过透镜。

在某些实施方案中，球透镜106和多面光学元件104具有不同折射率。为了聚焦校准或聚合光束，球透镜106的折射率应大于多面光学元件104粘合介质的折射率。举例来说，球透镜106可以是带有约为1.76的可见折射率的蓝宝石球透镜，且多面光学元件104可具有1.57到1.58的较小粘合剂折射率。

在其它实施方案中，多面端表面107可以凹进。球透镜106聚合光束来产生多光斑图案。当光束移动离开套管系统100的端部时，所述形状相对极少传播。这使得当套管系统100远端与靶区域之间的距离改变时，多光斑图案具有更一致的光斑间隔。

取决于多面光学元件104与插入手术探针的介质的相对折射率，光斑在从多面光学元件104的远端面穿到介质中时可进一步分叉。

图2图示了光学手术探针的套管系统100的远端的另一实例，所述光学手术探针包括带有一个锥度112c的卡套105。卡套105的内径可大于典型光纤的直径，诸如75微米芯体玻璃纤维，其具有90微米的覆层直径和101微米的缓冲层直径。在实例中，光纤108具有覆层122和大于典型缓冲层的缓冲层126。缓冲层126的外径可与卡套105的内径大致相同(或略微大于卡套105的内径)。光纤108接着可被按压配合到卡套105中。

图3图示了带有球形球透镜106的多光斑发生器102的实例。在实例中，多光斑发生器102包括形成在球形球透镜106周围的多面光学元件104。多光斑发生器102可发射圆形光斑。

图4图示了带有半球形球透镜146的多光斑发生器142的实例。在实例中，多光斑发生器142包括布置在接近带有平坦表面147的半球形球透镜146方向上的多面光学元件104。在这个实例中，固化粘合剂仅在球透镜146的近端侧上，且平坦表面147与短套管103和长套管101的远端齐平。多光斑发生器142可发射椭圆形光斑。如果光纤108更远离多面端表面107，那么所得光斑会变得更圆且更小。

图5图示了带有多面光学元件的多光斑发生器152的实例。多面光学元件是与球透镜分开形成的元件，其不同于由光学粘合剂直接形成在球透镜上的光学元件。多面光学元件可以是任何合适形状或尺寸。在实例中，多面光学元件是带有N条边的角锥形光学元件160，其中N＝3,4,5,…。角锥形光学元件可包括玻璃或塑料。

长度L表示纤维108的远端与光学元件160的远端或球透镜146的近端之间的距离。角θ表示光学元件160的面与垂直于光学元件160的轴的平面之间的角度。长度L和角θ可具有任何合适值。举例来说，如果球透镜146是280微米直径的蓝宝石球，那么长度L可介于190微米与310微米之间，且角θ可介于20度到35度之间。

图6A到图6C图示了角锥形光学元件160(160a到160b)的实例。角锥形光学元件160可滑动配合到短套管103中来确保其相对于光纤108的适当时针定向。

角锥形光学元件160a具有平坦基表面170。角锥形光学元件160b具有较厚基部172，其可在短套管103内提供稳定性。较厚基部172造成光学轴增大，其可改变发射光束光斑。角锥形光学元件160c具有凹入基表面174，其带有凹部，所述球透镜的一部分布置在所述凹部内。凹入基表面174可减小因较厚基部172造成的光学轴增大。

图7图示了用于制造激光探针套管的方法的实例。在实例中，短套管和卡套由相同导管形成。导管具有内部区域。导管的第一部分用来形成卡套，且导管的第二部分用来形成短套管。导管的内径可根据所得短套管的期望内径来选择。举例来说，如果期望内径是x微米，那么可选择带有x微米内径的导管。导管的长度可以是卡套和短套管的长度之和。导管可包括任何合适材料，例如金属，诸如不锈钢。

所述方法以步骤610开始，其中由导管的一部分形成卡套。在某些实施方案中，所述部分被冲压成卡套的形状和尺寸。卡套可大致旋转对称(例如圆筒对称)，使得当卡套结合到短套管(在步骤618中)时，卡套相对于短套管的旋转不会产生实体差异。在步骤612中，导管被切割来产生卡套和短套管。在某些实施方案中，可使用不会留下毛口的工艺(诸如放电加工(EDM))来切割导管。导管可在所述方法的任何合适步骤中被切割，诸如在形成卡套和/或短套管之前或之后。

在步骤614中，多光斑发生器被添加到短套管的内部区域。多光斑发生器可以任何合适方式被添加。在某些实施方案中，球透镜可被按压配合到内部区域中使得球透镜与短套管对准。光学粘合剂被沉积到短套管的远端中。举例来说，光学粘合剂可被放置在模制板上，且接着模制板插入到近端中直到其到达球透镜。模制板具有期望多面端表面的互补形状且可具有模制销和套管导引件来利于套管的对准。模制板可抵着球透镜推进来使透镜位于中心。光学粘合剂接着被固化来固定多面端表面和球透镜。举例来说，光学粘合剂可以用UV光固化。模制板接着可被移除。

在某些实施方案中，如上述，球透镜被插入短套管的内部区域。多面光学元件被放置在接近球透镜的方向上。多面光学元件被放置成与球透镜对准。

在步骤616中，至少一个光纤被放置在卡套的内部区域中。在某些实施方案中，光纤被按压配合到卡套的内部区域中。卡套可被定形使得当光纤被按压配合到卡套中时，纤维与卡套自动对准。卡套的内径可具有一个或多个锥形区域以使纤维容易地安装到卡套中。

在步骤618中，卡套和短套管被组装。在某些实施方案中，卡套和短套管被按压配合在一起。卡套和短套管可被定形使得当被按压配合在一起时，其自动对准。卡套的外径可具有一个或多个锥形区域以使卡套容易地安装到短套管中。

在特定实施方案中，实施方案的操作可通过由电脑程序、软件、电脑可执行指令和/或能够由电脑执行的指令进行编码的一个或多个电脑可读媒体来执行。在特定实施方案中，所述操作可通过存储电脑程序、由电脑程序实施和/或由电脑程序编码，和/或具有被存储和/或编码电脑程序的一个或多个电脑可读媒体来执行。

虽然已经根据某些实施方案描述本公开，但熟悉本领域的技术人员将显而易知实施方案的修改(例如变更、替代、添加、省略和/或其它修改)。因此，在不脱离本发明范围的情况下可对实施方案做出修改。举例来说，可对本文公开的系统和装置做出修改。系统和装置的组件可整合或分开，且系统和装置的操作可通过更多、更少或其它组件来执行。举另一实例，可对本文公开的方法做出修改。所述方法可包括更多、更少或其它步骤，且所述步骤可以任何合适次序来执行。

在不脱离本发明范围的情况下可能有其它修改。举例来说，具体实施方式说明了特定实践应用中的实施方案，熟悉本领域的技术人员将显而易知另外其它应用。此外，本文讨论的领域将来会有发展，且公开的系统、装置和方法将由将来这些发展所用。

不应参考具体实施方式确定本发明的范围。根据专利法令，具体实施方式使用示例性实施方案阐释和说明了本发明的原理和操作模式。具体实施方式使熟悉本领域的其他技术人员能够在各个实施方案中且在做出各种修改的情况下使用所述系统、装置和方法，但不应用来确定本发明的范围。

应参考权利要求和权利要求授权的等效物的全范围来确定本发明的范围。所有权利要求术语应给予熟悉本领域的技术人员所了解的其最广泛的合理构造及其一般意义，除非本文中做出相反的清楚指示。举例来说，使用单数冠词(诸如“一”、“所述”等)应被理解成叙述指示元件的一个或多个，除非权利要求叙述了相反的清楚限制。举另一实例，“每个”是指一组中的每个部分或一组的子组中的每个部分，其中一组可包括零个、一个或多于一个元件。总之，本发明能够做出修改，且本发明的范围不应参考具体实施方式而应参考权利要求及其等效物的全范围来确定。

Claims (18)

1.一种方法，其包括：

由导管的一部分形成卡套，所述导管具有内部区域；

切割所述导管来产生所述卡套和短套管；

将多光斑发生器添加到所述短套管的所述内部区域，所述多光斑发生器具有带有多面端表面的多面光学元件；

将至少一个光纤放置在所述卡套的所述内部区域中；且

组装所述卡套和所述短套管。

2.根据权利要求1所述的方法，所述添加所述多光斑发生器还包括：

将球透镜插入所述短套管的所述内部区域中；

在接近所述球透镜的方向上沉积光学粘合剂；且

在所述光学粘合剂上形成所述多面表面。

3.根据权利要求2所述的方法，所述沉积所述光学粘合剂还包括：

使用模制板将光学粘合剂沉积在所述球透镜上。

4.根据权利要求2所述的方法，所述在所述光学粘合剂上形成所述多面表面还包括：

固化所述光学粘合剂。

5.根据权利要求1所述的方法，所述添加所述多光斑发生器还包括：

将球透镜插入所述短套管的所述内部区域中；且

在接近所述球透镜的方向上插入所述多面光学元件。

6.根据权利要求1所述的方法，所述形成所述卡套还包括：

将所述部分冲压成所述卡套的形状和尺寸。

7.根据权利要求1所述的方法，所述形成所述卡套还包括：

将所述部分冲压成旋转对称的卡套。

8.根据权利要求1所述的方法，所述将至少一个光纤放置在所述卡套的所述内部区域中还包括：

将光纤按压配合到所述卡套的所述内部区域中。

9.根据权利要求1所述的方法，所述组装所述卡套和所述短套管还包括：

按压配合所述卡套和所述短套管。

10.一种系统，其包括：

长套管；

至少一个光纤，其布置在所述长套管内，所述至少一个光纤被构造成将激光束从激光源传送到所述长套管的远端；和

多光斑发生器，其位于所述长套管的所述远端，所述多光斑发生器包括：

带有多面端表面的多面光学元件，所述多面端表面包括倾斜向所述激光束路径的至少一个面，所述多面光学元件被构造成从所述光纤接收所述激光束；和

球透镜，其被构造成从所述多面光学元件接收所述激光束，所述多面光学元件与所述球透镜分开形成。

11.根据权利要求10所述的系统，所述多面光学元件包括角锥形光学元件。

12.根据权利要求10所述的系统，所述多面光学元件包括带有平坦基表面的角锥形光学元件。

13.根据权利要求10所述的系统，所述多面光学元件包括具有带有凹部的基表面的角锥形光学元件，所述球透镜的至少一部分布置在所述凹部内。

14.一种系统，其包括：

长套管；

至少一个光纤，其布置在所述长套管内，所述至少一个光纤被构造成将激光束从激光源传送到所述长套管的远端；和

多光斑发生器，其位于所述长套管的所述远端，所述多光斑发生器包括：

带有多面端表面的多面光学元件，所述多面端表面包括倾斜向所述激光束路径的至少一个面，所述多面光学元件被构造成从所述光纤接收所述激光束；和

半球形球透镜，其被构造成从所述多面光学元件接收所述激光束。

15.根据权利要求14所述的系统，所述半球形球透镜具有与所述长套管的远端大致齐平的平坦表面。

16.根据权利要求14所述的系统，所述多面光学元件包括沉积在所述半球形球透镜上的光学粘合剂。

17.根据权利要求14所述的系统，所述多面光学元件包括与所述半球形球透镜分开形成的光学元件。

18.根据权利要求14所述的系统，所述多面光学元件包括角锥形光学元件。