CN112451208A - 眼科激光光路变换装置 - Google Patents

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Abstract

一种眼科激光光路变换装置，用于眼科激光治疗设备中的SLT光路变换，解决现有设备结构复杂，成本高，倍频晶体俯仰角调整机构受外力容易位移而产生偏差的问题；本发明包含一个装有倍频晶体的支架，其通过调节机构和调节支架连接成为一个移入/移出运动组件，一个带有螺纹轴的步进电机驱动螺纹轴上的螺母带动运动组件沿一对平行的滑杆移入/移出YAG激光光路实现倍频晶体变换出SLT激光的目的；为了调整倍频晶体的相位匹配角，调节支架还附有晶体俯仰角调节机构。

Description

眼科激光光路变换装置
技术领域
本发明涉及的领域为眼科激光治疗设备中的激光光路变换以及光学领域中光学晶体或镜片的一、二维角度调节。
背景技术
用于青光眼治疗的选择性激光小梁成形术SLT（Selective LaserTrabeculoplasty)已被临床实验证明是经济有效的，在健康相关生活质量和临床结果方面与滴眼药组没有显著差异；与从一开始就使用药物的传统治疗路径相比，SLT成本更低；接受SLT的患者有更好和更稳定的眼压，经过SLT治疗，不需要药物的后续终身治疗，是防止青光眼失明的重要手段；研究同时证明了与SLT相关的不良事件发生率较低，SLT比以前报道的更安全。
现有的眼科激光治疗设备（Nd:YAG激光+SLT激光）的SLT激光光路设计普遍采用类似图1中的SLT光路设计，专利号US 9060846 B2；其工作原理是激光器2输出的脉冲Nd:YAG（1064nm）(以下简称YAG) 激光经过伺服电机38控制的半波片7及偏振片8偏转反射到SLT光路的反光镜16进入倍频晶体，通过倍频晶体变换得到SLT（532nm）激光，再经过另一个能量衰减器（伺服电机控制的半波片+偏振片）调整输出能量到设定值后再通过光束整形，反光镜，物镜13到达病人眼部治疗区域；为了保证倍频晶体的转换效率，这种设备的治疗模式切换到SLT治疗模式时，需要半波片7转到特定位置再通过偏振片8 把最大的YAG激光能量引入到SLT光路的倍频晶体，这进一步增加了系统设计的复杂性。
发明内容
为了克服上述SLT光路设计技术及成本上的不足，本发明通过一个激光光路变换装置，把倍频晶体移入/移出YAG光路来实现SLT激光变换，通过共用YAG光路能量调节的半波片，节省了一个SLT能量衰减器（伺服电机控制的半波片+偏振片）；而倍频晶体由于有全部的YAG激光能量输入，可得到最大的转换效率。
激光光路变换装置由一个固定框架，带有螺杆输出轴的步进电机，一个装有倍频晶体的支架，其通过调节机构和调节支架连接成为一个移入/移出运动组件；步进电机驱动螺杆上的螺母带动运动组件沿一对平行的滑杆移入/移出YAG激光光路，实现倍频晶体变换出SLT光路；为了调整倍频晶体的相位匹配角，调节支架带有俯仰角调节机构。
当治疗设备输出模式为YAG激光时，倍频晶体固定架被移入/移出运动组件通过步进电机螺杆上的螺母带动并沿两个水平平行放置的滑杆移出YAG光路，并停止于最外停止位，这时YAG治疗系统所需的预设能量值的YAG激光通过预设位置的半波片，偏光片进入YAG激光光路，通过能量检测、光束整形、反射、汇聚后形成YAG治疗激光作用于病人眼部治疗部位。
当治疗设备输出模式为SLT激光时，倍频晶体随移入/移出运动组件通过步进电机螺杆上的螺母带动沿两个水平平行放置的滑杆移入YAG光路，并停止于倍频晶体中心轴和YAG光路中心重合的位置，这时全部的YAG激光能量通过半波片进入倍频晶体经倍频转换得到SLT激光，配合预设的半波片位置，SLT治疗所需的预设能量SLT激光通过偏光镜进入到SLT激光光路，通过能量检测、光束整形、反射、汇聚后形成SLT治疗激光作用于病人眼睛治疗部位。
由于倍频晶体进行激光倍频变换时YAG激光输入角需要匹配到倍频晶体的最佳相位匹配角，通过带有俯仰角调节机构很容易实现最佳相位匹配角的调整从而保证了倍频晶体的转换效率。
俯仰角调节机构由一个带有俯仰角调节机构的光学调整架及倍频晶体固定架组成；调整架上有三个螺纹通孔中心组成的一个等腰三角形，三角形底边朝上且水平；在其三角形的重心位置有一个带有台阶的通孔用于固定一个张紧弹簧，调节支架上的三个螺纹通孔和重心位置的台阶孔在倍频晶体固定架上有对应位置的三个圆孔及螺纹孔；张紧弹簧被一个套筒固定并被一个螺栓连接到倍频晶体固定架，张紧弹簧在台阶通孔被压缩后产生张力并在调整架和固定支架之间形成预张紧力以保证光学调整架和倍频晶体固定架始终处于相互拉紧的状态；调整架的水平位置的两个螺纹通孔旋入尖端紧定螺丝并接触到对应的倍频晶体固定架圆孔入口部位来定位调节支架和倍频晶体固定架之间的距离并成为调节转轴，另外一个螺纹通孔旋入一个尖端紧定螺丝并接触到对应的倍频晶体固定架圆孔入口部位，用于调节倍频晶体固定架的俯仰角度，并且这个尖端紧定螺丝还附带有撬杠部件，可以被另外一个平端紧定螺丝施加径向扭矩而被锁定，以防螺钉松动移位而影响调节精度。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实例及附图对本发明作进一步详细说明，其中 ：
图 1 是专利号US 9060846 B2中的光路原理图；
图 2 是本发明眼科激光光路变换装置的光路原理图；
图 3 是本发眼科激光光路变换装置的结构图，调整架处于移出位置；
图 4 是本发明眼科激光光路变换装置结构爆炸图；
图 5 是本发明眼科激光光路变换装置结构图，调整架处于移入位置
图 6 是本发明眼科激光光路变换装置结构爆炸图；
图 7 是本发明眼科激光光路变换装置结构爆炸图；
图 8 是本发明眼科激光光路变换装置结构爆炸图；
图 9 是本发明眼科激光光路变换装置结构剖视部位图；
图 10 是本发明眼科激光光路变换装置结构剖视图；
图 11 是本发明眼科激光光路变换装置结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的眼科激光光路变换装置加以说明。
如图2所示，本发明的眼科激光光路变换装置位于半波片7和偏光镜8之间，偏光镜片上镀有1064nm和532nm的偏振膜，S、Y分别代表SLT和YAG光路。
如图3所示，本发明的眼科激光光路变换装置结构包含有水平固定的整个装置固定支架10，一个光学调整架20；起定位及转轴作用的尖端顶丝22、23，起调节倾角作用的尖端顶丝24A，起张紧作用的弹簧21C以及固定弹簧的套筒21B及螺栓21A；起锁定作用的平端顶丝24B；通过施加径向扭矩锁定尖端顶丝24A的撬杠24C；倍频晶体固定架30, 恒温加热功率电阻33，光电位置传感器遮挡片32；两个水平平行放置的滑杆50，51。
如图6所示，尖端顶丝22、23、24A的螺纹孔中心在调节支架A表面组成一个等腰三角形 ，三角形底边位于水平，张紧弹簧的固定螺栓21A的轴心位于三角形的重心，这保证了在调节过程中三角形的三个顶点始终受力均匀。
如图3、4所示，张紧弹簧21C被带有台阶的套筒（图10）21B固定，整个张紧系统通过螺栓21A旋入到倍频晶体固定架对应的螺纹孔来固定，固定后张紧弹簧21C在台阶孔21D处被压缩而产生预张紧力，保证了光学调整架20的尖端顶丝22、23、24A的锥面在倍频晶体固定架的对应圆孔22k、23k、24k（图4）处始终处于紧密接触状态。
如图3所示，起定位及转轴作用的尖端顶丝22、23旋入调整支架且尖端落入固定支架对应圆孔22k、23k的入口，调节尖端顶丝22、23旋出相同长度得到合适的固定支架平面和调节支架平面的间距尺寸h（调节支架上下边长20mm时，d为1.5mm~2mm）；再将尖端顶丝24A旋入撬杠机构24C及调节支架20，且尖端锥面落入到固定支架对应圆孔24k的入口处，调节尖端顶丝24A的旋入长度，使调整支架平面和倍频晶体固定架平面平行；由于顶丝22、23、24A尖端锥面部分落入对应的圆孔入口处（图10）后接触面为一圆周接触，在弹簧预张紧力的作用下，圆锥面不会因受外力而从圆孔中滑出；而且顶丝尖端圆锥面随调节角度的变化可在圆孔中任意角度自由活动，从而避免了传统方式的顶推部位因球到面的接触方式容易受外力而位移的弊端；再旋入平端紧定螺丝24B到撬杠部件（图3、4）；先不要上紧以便支架可以调整，这时调整支架和倍频晶体固定架连接成为一个移入/移出运动组件。
将倍频晶体按图10方向放入倍频晶体固定架方孔内，通过平端顶丝31a（图7）、31b（图8）固定；图8，将保温加热功率电阻33通过螺钉33a固定到倍频晶体固定架对应位置；温度传感器埋入盲孔34中。
图4、3、8，先将步进电机通过螺钉40a、40b装配到支架10上，再将装配好的移入/移出运动组件的光学调整架20通过滑杆50、51固定到支架10上，滑杆两端用卡圈固定；图4、8，然后将固定片43通过螺钉44将步进电机输出轴上的螺母42和光学调整架20链接起来，螺母42将在步进电机螺杆41旋转的带动下推动移入/移出运动组件沿滑杆50、51移入/移出YAG激光光路；图5为移入YAG光路时的状态，套在滑杆51的圆柱53为整个倍频晶体组件移出提供卡死位。
本发明的眼科激光光路变换装置功能实现方式：整个装置用螺丝通过孔11、12固定（图7）；如图10所示，SLT治疗模式时，倍频晶体随移入/移出运动组件被预设步数的步进电机驱动带入到YAG光路中并停止于倍频晶体中心轴和YAG光路中心重合的位置后，通过调整顶丝24A的旋入旋出改变距离d的大小即可实现倍频晶体的倾角Ɵ微调达到相位角的最佳匹配；匹配完毕后，旋入平端紧定螺丝24B（图11），其通过撬杠24C施加径向力f使调整顶丝24A被锁定，同时光电位置传感器遮挡片32通过相应位置的光耦探测到倍频晶体已抵达适合位置，这时全部的YAG激光能量通过半波片进入倍频晶体经倍频转换得到SLT激光，配合预设的半波片位置，SLT治疗所需的预设能量SLT激光通过偏光镜8、反光镜16进入到SLT激光光路，通过能量检测、光束整形、反射、汇聚后形成SLT治疗激光作用于病人眼睛治疗部位；YAG治疗模式时，倍频晶体随移入/移出运动组件被预设步数的步进电机驱动带出到停止位圆柱53处，同时光电位置传感器遮挡片32通过相应位置的光耦探测到倍频晶体已移出到适合位置；这时YAG治疗系统所需的预设能量值的YAG激光通过预设位置的半波片，偏光片8进入YAG激光光路，通过能量检测、光束整形、反射、汇聚后形成YAG治疗激光作用于病人眼睛治疗部位；设备初次上电时，停止位圆柱53提供了移入/移出运动组件移出卡死位来确认晶体移入/移出的起始计量位置；温度控制电路通过功率电阻33恒温加热保证倍频晶体维持恒温以保证其输出稳定；实际应用中由于晶体倾角调节操作空间狭小，使用这种紧凑型二维角度光学调整架非常容易调整好晶体在激光光路中最佳临界相位匹配角，且整个调整过程中调整架稳固不晃动，锁紧简单、可靠。

Claims (8)

1.一种眼科激光光路变换装置，其特征是：激光光路变换装置安装于YAG激光光路的半波片（7）和偏光镜（8）之间，偏光镜片上镀有1064nm和532nm的偏振膜；安装有倍频晶体的支架（30）与俯仰角调整架（20）组成一个整体的移入/移出运动组件，该组件可被步进电机传动轴螺杆上的螺母带动沿一对水平平行配置且垂直于YAG光路的滑杆前后移动来实现倍频晶体移入/移出YAG光路，从而实现YAG激光和SLT激光的转换。
2.如权利要求 1 所述的眼科激光光路变换装置中，其俯仰角调整架结构包括有调整架(20)，倍频晶体固定架(30)，倍频晶体(31)嵌入固定架并被两个平端顶丝（31a、31b）固定；调整架(20)平面内的三个螺纹孔中心组成一个等腰三角形，三角形底边位于水平位置，三角形重心处有一台阶通孔；倍频晶体固定架(30)上分别开有对应的圆孔及螺纹孔；二个尖端紧定螺丝(22、23) 过通调整架(30)上三角形底边的二个螺纹孔后，其锥面落在倍频晶体固定架(30)对应的圆孔入口(22k、23k)处，接触定位并作为转轴；调整架(20)上三角形顶点的尖端紧定螺丝(24A) 通过相应的螺纹孔后锥面落在固定架(30)对应的圆孔入口(24k)处，接触定位并作为顶推调节；位于三角形重心的螺栓(21A)通过套筒(21B)固定张紧弹簧（21C）并通过调整架(20)的台阶通孔连接到固定架(20)对应的螺纹孔，张紧弹簧（21C）在台阶孔被压缩后的张力使调整架(20)的三个尖端紧定螺丝锥面在固定架(30)相应的圆孔入口(22k、23k、24k)处始终保持紧密配合，且顶丝尖端圆锥面可在圆孔中以任意角度自由活动而不会滑脱。
3.如权利要求 2 所述的眼科激光光路变换装置中的俯仰角调整架，调整架(20)上三角形顶点的尖端紧定螺丝(24A) 旋入/旋出即可改变调整架(20)固定架(30)在此处的间距，固定架(30)围绕三角形底边的两个尖端顶丝转动，进而带动固定架(30)中的倍频晶体俯仰角发生变化来调整其最佳相位角的匹配。
4.如权利要求 2 所述的眼科激光光路变换装置中的俯仰角调整架，其中作为顶推调节的三角形顶点的尖端紧定螺丝(24A) 还附带有撬杠部件（24C），平端顶丝（24B）施加于调整架(20)上对应的圆形盲孔的顶推力通过撬杠部件（24C）可以对起顶推调节调节作用的尖端顶丝（24A）施加径向扭矩而使其锁定；平端紧定螺丝（24B）对应的圆形盲孔对平端紧定螺丝起定位作用。
5.如权利要求 2 所述的眼科激光光路变换装置中的俯仰角调整架，其中位于三角形重心的弹簧张紧机构张紧弹簧（21C）被带有台阶的套筒（21B）固定并通过螺栓（24A）连接到固定架（30），弹簧（21C）和调节支架（20）上对应的台阶孔之间留有适当的活动间隙，套筒（21B）和调节支架上对应的过孔之间也留有适当的活动间隙；位于三角形重心的弹簧张紧机构保证了顶推调整时三个尖端接触部位始终受力均衡。
6.如权利要求 1 所述的眼科激光光路变换装置中，倍频晶体固定架（30）还配有恒温加热功率电阻（33）及温度传感器以保证倍频晶体激光能量转换的稳定度；配备的遮挡片（32）可配合光耦用于系统检测倍频晶体是否移入/移出到了预定位置。
7.如权利要求 1 所述的眼科激光光路变换装置中，为了保证步进电机起始位的精度，还在其中一个滑杆的一端套有固定长度的圆柱（53）作为移动模块移出的卡死位，保证设备每次开机上电后移入/移出运动组件的起始位一致，以保证步进电机带动倍频晶体进入YAG光路的精度。
8.如权利要求 2 所述的眼科激光光路变换装置中的俯仰角调整架，也可单独作为光学二维角度调整架使用，用于光学镜片/晶体二维角度调节；调整架上的三角形可以是任意形状三角形，张紧弹簧固定螺栓位于三角形重心，以三角形其中一个顶点的尖端顶丝为固定支点，三角形其余两个顶点的尖端顶丝作俯仰、左右角调节，可实现2维角度调节；固定架和调整架也可互换，只要镜片/晶体固定于可活动架子上即可。
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