CN105408799A - 具有多个光源的扫描光学系统 - Google Patents

Abstract

在实施方案中，一种扫描光学系统包括：第一光源和第二光源(22、32)，其用于分别提供光辐射的第一光束和第二光束(18、20)；偏转器装置(42)，其设置来接收和偏转所述第一光束和所述第二光束，所述偏转器装置被配置来用于对横穿所述偏转器装置的辐射的光束进行扫描操作；其中所述第一光束(18)以第一取向入射到所述偏转器装置(42)上且所述第二光束(20)以不同于所述第一取向的第二取向入射到所述偏转器装置(42)上。

Description

具有多个光源的扫描光学系统

本公开涉及具有多个光源的扫描光学系统，其中每个光源都提供光辐射的各自光束。在某些实施方案中，多个光源包括第一光源和第二光源。应理解，本公开不限于一共两个光源。相反，多个可包括多于两个光源，例如，三个或四个。

如本文所使用，光辐射是指紫外线波长范围、可见光波长范围和红外线波长范围中的任何内的电磁辐射。由源中的不同一个提供的光辐射在波长范围方面可不同或者可具有相同的一个波长或多个波长。

扫描光学系统可进行需要光辐射的光束横跨与光束的传播方向正交的平面(即横向扫描)而转向的一个或多个应用。可能需要这样的转向以便在目标区域上方移动光束。根据光束的应用和辐射性能，光束在目标上的入射率可用于处理(例如，烧蚀或光破坏)目标或者用于对目标进行测量。本公开的范围内的扫描光学系统可实现独有的处理应用、独有的测量应用，或处理应用和测量应用的组合。对于光束扫描，扫描光学系统包括偏转器装置，其被设置来通过各种扫描角度接收和偏转光学辐射的光束。

在由本公开所设想的类型的扫描光学系统中，由不同源提供的光束横穿偏转器装置。根据操作模式，偏转器装置可对横穿偏转器装置的光束进行扫描或者可保持闲置。在后一种情况下，光束横穿偏转器装置而不被扫描。是否被扫描，系统的所有光束可沿公共光束路径被从偏转器装置引导至扫描光学系统的光束输出端口(或“窗口”)。

为了确保由系统提供的光束穿过偏转器装置，可设想将在偏转器装置前将光束引导在一起，使得它们沿公共光轴传播并在该轴上进入偏转器装置中。半透明镜、回转镜和偏振相关的耦接器是常规地用于将单独光束路径耦接到共同光轴的耦接元件的实施例。不幸地，使用这种类型的耦接元件可能会引起某些缺点。例如，半透明镜可引起行进通过镜的光束的功率降低。由于致动器旋转回转镜进入和离开光束路径所需的时间，使用回转镜可在扫描光学系统的操作中引入不期望的延迟。此外，耦接元件的设置意味着系统的复杂性增加且可能使系统的初始设置和设置的后面校正变得繁重。

本公开提供了一种光学扫描系统，其包括：多个光源，每个光源都被配置来提供光辐射的光束；偏转器装置，其设置来接收和偏转由光源提供的光束，偏转器装置被配置来用于对横穿偏转器装置的辐射的光束进行扫描操作；其中由光源提供的光束包括以第一取向入射到偏转器装置上的第一光束；和以第二取向入射到偏转器装置上的第二光束，其中第一取向不同于第二取向。在某些实施方案中，多个光源是两个。在其它实施方案中，多个光源是三个。而在其它实施方案中，多个光源是四个或更多个。

在根据本公开的扫描光学系统中，偏转器装置被配置来在各自不同取向接收第一光束和第二光束(和可由系统提供的光辐射的可能的附加光束)。如本文所使用，取向是指在光束到达偏转器装置时光束的传播方向。在某些实施方案中，第一取向相对于第二取向倾斜。第一光束相对于第二光束的倾斜角可例如不大于70度、60度或50度和/或不小于1度、2度、3度、4度、5度、7度、10度、15度或20度。第一光束和第二光束可在偏转器装置上具有相同入射位置或不同入射位置。

偏转器装置可包括任何合适类型的偏转元件，所述偏转元件可扫描以相对于偏转元件的不同取向而到达的入射光束。根据某些实施方案，偏转器装置包括设置来用于绕至少一个倾斜轴倾斜的第一扫描镜，其中第一光束以第一取向入射到第一扫描镜上且第二光束以第二取向入射到第一扫描镜上。第一扫描镜可以是单轴向镜或双轴向镜。单轴向镜可绕单轴倾斜，双轴向镜可绕两个相互正交的轴独立地倾斜。根据可替代实施方案，偏转器装置包括多边形扫描器或电光液晶扫描器，其中多边形扫描器或电光液晶扫描器能够扫描以相对于扫描器的不同取向到达的进入光束。

根据某些实施方案，偏转器装置包括电磁驱动单元，其用于驱动第一扫描镜通过大于第一取向和第二取向之间的角度偏移的角度范围。角度偏移意味着第一取向和第二取向之间所围成的角度的值。

根据某些实施方案，偏转器装置包括设置来用于绕第一倾斜轴倾斜的第一扫描镜和设置来用于绕第二倾斜轴倾斜的第二扫描镜，其中第一倾斜轴垂直于第二倾斜轴取向，其中第一光束和第二光束分别以第一取向和第二取向入射到到第一扫描镜，其中第一扫描镜被布置来以共同第三取向将第一光束和第二光束引导至第二扫描镜。

根据某些实施方案，扫描光学系统包括用于光学地分析目标的干涉测量装置。测量装置被布置来在从目标反向散射的辐射和从由光源提供的光束中的至少一个获得的参考辐射之间建立干扰。测量装置可包括基于OLCR的测量单元和基于OCT的测量单元中的至少一个。

在下文中将参考附图更详细地描述某些实施方案，其中：

图1示意地示出根据一个示例性构造的扫描光学系统；和

图2示出根据一个示例性实施方案的图1的系统的偏转单元的细节。

现在参考附图，详细地示出所公开的装置和方法的示例性实施方案。下面的描述不以任何方式意在是穷举的或以其它方式将所附权利要求限制或限定于附图中所示和本文所公开的具体实施方案。虽然附图表示可能的实施方案，但是附图不一定按比例且某些特征可被简化、放大、移除或部分剖面以更好地示出实施方案。此外，某些附图可以是示意形式。

图1示出通常指定为10的扫描光学系统。扫描光学系统10被设计用于对人眼12进行诊断测量。可在眼睛12的激光手术治疗之前、期间和/或之后需要这样的测量。扫描光学系统10包括第一干涉测量单元和第二干涉测量单元14、16，这两个干涉测量单被配置来使用由各自测量单元内部的光源提供的参考光和从由眼睛12反射的反向散射光衍生的样本光来进行低相干干涉测量。在所示的示例实施方案中，示出两个测量单元14、16。应理解，可包括具有扫描光学系统10的任何多个测量单元。此外，除了测量单元14、16外，或代替测量单元14、16中的一个，扫描光学系统10可包括激光源模块(未示出)。当配备有激光源模块时，扫描光学系统10可用作组合的诊断和手术工具，其允许眼睛12的诊断测量以及眼睛12的激光治疗两者，诸如，例如，用于眼睛12的屈光矫正。

第一测量单元14发射光辐射的第一光束18，且第二测量单元16发射光辐射的第二光束20。在某些实施方案中，第一光束18和第二光束20具有不同波长。在其它实施方案中，第一光束18和第二光束20具有相同波长。第一测量单元14在光低相干反射(OLCR)的基础上实施例如光学生物测量装置操作。第一测量单元14可实施一个或多个非接触；一维生物识别功能，包括但不限于：用于测量眼睛12的轴向长度的功能、用于测量眼睛12的角膜的中心厚度的功能、用于测量眼睛12的前房的轴向长度的功能、用于测量眼睛12的晶状体的中心厚度的功能、用于进行眼睛12的角膜曲率(即，用于测量前角膜曲率)的功能、用于测量眼睛12的白眼到白眼的距离的功能、用于进行眼睛12的瞳孔测量(即用于测量光瞳直径)的功能、用于测量眼睛12的视轴的偏心率的功能，和用于测量眼睛12的视网膜厚度的功能。

第一光束18的辐射可在红色或红外波长范围内，并且可以例如介于750nm至900nm之间的任何位置。作为纯粹说明性和非限制性的实施例，第一光束18可具有约820nm的波长。第二测量单元16可在光学相干断层扫描(OCT)的基础上实施二维或三维成像装置操作。第二光束20的辐射可以在红色或红外波长范围内和/或在UV波长范围内。例如，第二光束20可包括具有介于750nm和900nm之间的任何位置和/或介于750nm和300nm之间的任何位置的波长的辐射。作为纯粹说明性的数值实施例，第二光束20可具有约790nm和/或约350nm的波长。

在某些实施方案中，第一测量单元14包括如图所示耦接的第一光源22、第一分束器24、第一参考镜26、第一检测器28和基于软件的第一分析器30。第一检测器28检测由从第一参考镜26反射的参考光与从眼睛12反射并返回到第一测量单元14的反向散射光(或“样本光”)的干涉产生的光。第一分析器30以测量单元14的所需功能所定义的方式计算来自第一检测器28的检测信号。类似地，第二测量单元16包括第二光源32、第二分束器34、第二参考镜36、第二检测器38和基于软件的第二分析器40。

扫描光学系统10还包括如图所示耦接的偏转器装置42、聚焦物镜44和控制计算机46。偏转器装置42被配置来在由控制计算机46执行的扫描程序的控制下横向扫描进入光束(诸如，例如，第一光束18和/或第二光束20)通过扫描角度的范围。横向扫描意味着在横向于光束的传播方向的方向上的扫描操作。通过这样的扫描，光束可在一个或两个维度内在眼睛12的目标区域上移动。如从偏转器装置42输出的扫描光束在图1中以虚线48的方式示出。

聚焦物镜44将进入光束聚焦到在眼睛12的前表面或眼睛12内的点上。聚焦物镜44可以是单透镜装置或多透镜装置。在某些实施方案中，可省略聚焦物镜44。

控制计算机46控制测量装置14、16的操作。特别而言，控制计算机46指示测量单元14、16根据如由控制程序和/或外科医生的用户输入定义的诊断需要而开始并停止光束产生。一般而言，测量单元14、16中仅一个会被启动一次，使得第一光束和第二光束18、20中仅一个入射到偏转器装置42上一次。测量单元14、16中至少一个需要由偏转器装置42扫描其光束。例如，OCT测量单元20可需要扫描第二光束20以便产生眼睛12的一个或多个切片图像。相反，OLCR测量单元14可不需要扫描第一光束18。因此，在某些实施方案中，控制计算机46控制偏转器装置42来在测量单元14、16中一个的操作期间进行光束扫描并在测量单元14、16中另一个的操作期间保持不启动，或不动。在替代实施方案中，所有的测量单元14、16(或更一般的术语：扫描光学系统10的所有光束产生单元)可需要光束扫描以进行其操作。

如可从图1中看到，第一光束18和第二光束20以不同取向入射到偏转器装置42上。换言之，第一光束18和第二光束20在它们到达偏转器装置42时沿不同轴传播。更具体而言，在光束18、20进入偏转器装置42之前，第一光束和第二光束18、20的传播轴相对于彼此倾斜小于90度的角度α。偏转器装置42是一种类型，其适合于从不同输入方向接受进入光束并在相同输出方向输出光束，而不论输入方向如何。简言之，偏转器装置42可被称为多路径扫描器。

图2示出偏转器装置42的示例构造的更多细节。如图所示，偏转器装置42包括第一单轴向扫描镜和第二单轴向扫描镜50、52。在某些实施方案中，镜50、52可绕相互垂直的倾斜轴倾斜以实现入射到偏转器装置42上的光束的二维扫描。进入光从第一反射镜50反射、被引导至第二反射镜52且然后从第二反射镜52反射。可设置由控制计算机46控制的检流计驱动器(未示出)以用于旋转地驱动镜50、52。也同样可设想除了检流计外的其它类型的驱动器和/或其它类型的偏转元件(诸如自适应镜)。

镜50、52中的至少一个(在所示的实施例情况中是第一镜50)可通过其驱动绕其倾斜轴的方式来调整以从不同方向接收进入光束并将进入光束引导至第二镜52上的相同点，使得光束可在相同光轴上离开偏转器装置42。图1由实线的方式示出其中第一光束18入射到偏转器装置42上的情况并以虚线的方式示出其中第二光束20入射到偏转器装置42上的情况。第一光束和第二光束18、20以等于α的值的相互角度偏移到达偏转器装置42。根据扫描光学系统10的操作模式(即第一测量单元14或第二测量单元16是否启动)，控制计算机46可将第一镜50驱动到对应于各自操作模式的不同预定义初始位置，其中不同初始位置在角度上彼此位移α/2的值。当第一测量单元14启动时，控制计算机46将第一镜50驱动到图1中的实线所示的位置，并且当第二测量单元16启动时，控制计算机46将第一镜50驱动到在图1中的虚线所示的位置1(50'处)。可接下来通过在特别操作模式中使第一镜50相对于由镜50假设的初始位置前后倾斜来进行扫描。不言而喻，光束扫描可额外或替代地包括前后倾斜第二镜52。

在某些实施方案中，角α的值介于1度和10度之间的任何位置，且例如介于第3度和7度之间。不言而喻，角度α的这些数值仅是示例性的且决不意在限制。

在替代实施方案中，第二镜52可被配置来可在不同初始位置之间调节以容纳偏转器装置42上的进入光束的不同入射角并在相同光轴上输出光束，而不论入射角如何。

Claims (9)

1.一种扫描光学系统，其包括：

-多个光源(22、32)，每个光源都被配置来提供光辐射的光束；

-偏转器装置(42)，其设置来接收和偏转由所述光源提供的光束，所述偏转器装置被配置来用于对横穿所述偏转器装置的辐射的光束进行扫描操作；

其中由所述光源提供的光束包括以第一取向入射到所述偏转器装置(42)上的第一光束(18)；和以第二取向入射到所述偏转器装置(42)上的第二光束(20)，其中所述第一取向不同于所述第二取向。

2.根据权利要求1所述的扫描光学系统，其中所述偏转器装置(42)包括设置来绕至少一个倾斜轴倾斜的第一扫描镜(50)，其中所述第一光束(18)以所述第一取向入射到所述第一扫描镜上且所述第二光束(20)以所述第二取向入射到所述第一扫描镜上。

3.根据权利要求1或2所述的扫描光学系统，其中所述偏转器装置(42)包括第一扫描镜(50)，其设置来绕第一倾斜轴倾斜；和第二扫描镜(52)，其设置来用于绕第二倾斜轴倾斜，其中所述第一倾斜轴垂直于所述第二倾斜轴取向，其中所述第一光束和所述第二光束(18、20)分别以所述第一取向和所述第二取向入射到所述第一扫描镜上，其中所述第一扫描镜被布置来以共同第三取向将所述第一光束和所述第二光束引导至所述第二扫描镜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描光学系统，其包括：

干涉测量装置，其用于光学地分析目标，所述测量装置被布置来在从所述目标反向散射的辐射和从由所述光源提供的所述光束中的至少一个获得的参考辐射之间建立干扰。

5.根据权利要求4所述的扫描光学系统，其中所述测量装置包括基于OLCR的测量单元(14)和基于OCT的测量单元(16)中的至少一个。

6.权利要求4或5所述的扫描光学系统，其中所述测量装置包括测量单元(14)，所述测量单元被配置来进行下列各项中的至少一个：用于测量眼睛的轴向长度的功能、用于测量角膜的中心厚度的功能、用于测量眼睛的前房的轴向长度的功能、用于测量眼睛的晶状体的中心厚度的功能、用于进行眼睛的角膜散光测量的功能、用于测量眼睛的眼白到眼白的距离的功能、用于进行眼睛12的瞳孔测量的功能、用于测量眼睛的视轴的偏心度的功能和用于测量眼睛的视网膜厚度的功能。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的扫描光学系统，其中所述测量装置包括测量单元(16)，其被配置来进行眼睛结构的二维成像和三维成像中的至少一个。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描光学系统，其中所述多个光源是两个。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描光学系统，其中所述多个光源是三个。