DE102005046129A1

DE102005046129A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zur Steuerung und Überwachung der Energie eines Lasers

Info

Publication number: DE102005046129A1
Application number: DE102005046129A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lang; Roland TÖNNIES
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Technolas GmbH
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-29
Also published as: US20080186480A1; WO2007039208A1; CA2622942A1; CN101267766A; EP1951105A1; KR20080065595A; AU2006299032A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Konzept, das Geräusch zu detektieren, das erzeugt wird, wenn ein Laserimpuls des Excimerlasers auf ein Bezugsmaterial trifft. Insbesondere trägt die Strahlung dort, wo der Laserimpuls eines Excimerlasers auf ein Bezugsmaterial trifft, ein entsprechendes Volumen des Bezugsmaterials durch Photozersetzung ab. Das abgetragene Materialvolumen, das proportional zur Impulsenergie ist, die auf das Bezugsmaterial angewendet wird, kann beruhend auf der Messung der akustischen Stoßwelle bestimmt werden, die von der Abtragung herrührt. Das Bezugsmaterial ist vorzugsweise eine Platte, die aus einem Material besteht, das durch einen Excimerlaser erodierbar ist, bevorzugter eine Platte, die aus Kunststoff und am bevorzugtesten PMMA besteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung der Energie eines Lasers, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Energie eines Excimerlasers zur Verwendung in einem refraktiven Lasersystem.

Beschreibung der verwandten Technik

US 6195164 B1 betrifft ein System und Verfahren zur Kalibrierung von Laserabtragungen. Dieses bekannte Verfahren beruht auf der Messung der optischen Leistung und Form einer Testfläche, die durch Energie abgetragen worden ist, die von einem Laser geliefert wird. Die Wechselwirkung eines geometrischen Musters, das der Abtragungstestfläche überlagert wird, wird unter Verwendung eines Mikroskops, eines Videokameraverbinders und anderen vorhandenen Komponenten eines Laserabtragungssystems analysiert. Falls erwünscht können bekannte optische Eigenschaften der abgetragenen Testfläche verwendet werden, um das Laserabtragungssystem durch Variieren von Behandlungsparametern wie der Laserimpulsintensität und -der Belichtungszeit einzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Energie eines Lasers bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Mikrophon auf, das ein elektrisches Signal bereitstellt, wenn ein Laserimpuls auf das Bezugsmaterial trifft. Das elektrische Signal entspricht dem Druck der Stoßwelle, die sich von der Position, wo der Laserimpuls auf die Bezugsfläche trifft, zum Mikrophon ausbreitet.

Das elektrische Signal aus dem Mikrophon wird an eine Verarbeitungseinrichtung geliefert, die das elektrische Signal empfängt und Bezugsdaten erzeugt, die ein Maß der Energie des Laserimpulses sind und entsprechend ein Maß der Abtragungsrate und/oder der Größe der Abtragungsfläche sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Verarbeitungseinrichtung einen Verstärker auf, der das elektrische Signal des Mikrophons empfängt und das Signal zur Weiterverarbeitung verstärkt. Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des Verstärkers durch Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers in ein Digitalsignal umgewandelt. Das Digitalsignal wird dann an einen digitalen Analysator geliefert, vorzugsweise einen Mikroprozessor oder einen Mikrocomputer.

Ein typisches elektrisches Signal, das durch das Mikrophon bereitgestellt wird, weist eine Form wie ein gedämpftes sinusförmiges Signal auf. Folglich wird die Amplitude des elektrischen Signals ausgehend von einer Basis, die das Hintergrundrauschen repräsentiert, mit der Zeit kleiner und erreicht ein spezifisches Minimum E_min1 zu einer entsprechenden Zeit t_min1. Die Amplitude wird dann wieder größer bis zu einem ersten Signalmaximum E_max1 zu einer entsprechenden Zeit t_max1 Das Signal ändert sich weiter zu einem zweiten Minimum E_min2 und danach auf ein zweites Maximum E_max2 und so weiter. Der Absolutwert des zweiten Minimums ist kleiner als der Absolutwert des ersten Minimums, und entsprechend ist der Absolutwert des zweiten Maximums E_max2 kleiner als der Absolutwert des ersten Maximums E_max1.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Wert der Amplitude beim ersten Signalminimum E_min1 zur Bestimmung eines Maßes der Druckamplitude der Stoßwelle verwendet. Zur Auswertung der Amplitude werden vorzugsweise drei Parameter genommen, d.h. der Wert für das Grundsignal, d.h. das Hintergrundrauschsignal, das vorzugsweise ein Durchschnitt über zehn Abtastwerte ist. Der zweite Parameter ist ein Spitzenwert, d.h. der digitale Wert des ersten Minimums E_min1. Der dritte Parameter ist die Position des ersten Minimums E_m _i _n1, d.h. der Zeitpunkt t_min1 bezüglich einer Startzeit t₀, wenn der Laserimpuls die Bezugsfläche trifft, oder bezüglich der Zeit, wenn ein Triggersignal an das Lasersystem gesendet wird.

Die Signalamplitude wird als die Differenz zwischen dem Wert des Grundsignals und dem Spitzenwert bestimmt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung der Energie von Laserimpulsen insbesondere eines Excimerlasers bereit. Diese Verfahren weist eine Kalibrierungsroutine, eine Einstellroutine und eine Überwachungsroutine auf.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird jeder n-te Laserimpuls aus einer Reihe von Laserimpulsen auf eine definierte Position auf dem Bezugsmaterial gerichtet. Die Zahl n ist eine natürliche Zahl, die größer als 2 ist und vorzugsweise 25 bis 200 und bevorzugter 100 beträgt. Abhängig von der Impulsfrequenz des Lasersystems wird eine geeignete Zahl n gewählt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird das entsprechende elektrische Signal des n-ten Laserimpulses ausgewertet. Dies hat den Vorteil, daß die Verarbeitungseinrichtung zur Auswertung des elektrischen Signals vereinfacht werden kann, während das Lasersystem unter normalen Betriebsbedingungen getestet wird, d.h. bei einer hohen Impulsfrequenz, zum Beispiel 500 Hz. Die anderen Laserimpulse aus der Reihe der Laserimpulse werden auf eine Parkposition auf dem Bezugsmaterial oder in eine Strahlfalle gerichtet. Dies hat die weiteren Vorteile, daß man durch die Anwendung nur jedes n-ten Laserimpulses aus der Reihe von Laserimpulsen auf die Meßposition auf dem Bezugsmaterial im Fall der Verwendung von Kunststoffen vermeiden kann, daß das Material erwärmt wird, was zu einer Verkohlung des Materials führen kann. Überdies kann bei einer Materialabtragung das abgetragene Material eine Wolke um die Meßposition des Bezugsmaterials bilden. Wenn es ausreichend Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Laserimpulsen gibt, die auf die Meßposition auf dem Bezugsmaterial treffen, wird diese Wolke verschwinden, so daß der folgende Impuls durch diese Schmutzwolke nicht beeinflußt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird durch Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Diagramm, das das Ausgangssignal eines Mikrophons zeigt;
3 ein Diagramm der Energieverteilung eines Laserstrahls;
4 schematisch ein Bedienungspult mit einer Anzeige zur Steuerung und Überwachung der Laserenergie;
5 einen Ablaufplan für eine automatische Energieeinstellung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung und
6 ein schematisches Diagramm, wenn das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Anordnung weist ein Bezugsmaterial 10 auf, das aus einer Platte eines geeigneten Testmaterials bestehen kann, vorzugsweise Polycarbonat und bevorzugter PMMA. Es kann jedes Bezugsmaterial verwendet werden, wo die Anwendung eines Laserimpulses auf die Testfläche eine akustische Wirkung erzeugt. Bevorzugter kann jedes Material verwendet werden, das bei einer Abtragung durch einen Laserimpuls eines Excimerlasers, der vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 193 nm arbei tet, zu einer akustischen Stoßwelle führt. Die Vorrichtung weist ferner einen Detektor zur Detektion des Schalls und zur Bereitstellung eines elektrischen Signals auf. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Mikrophon 20 verwendet, das den Druck der akustischen Stoßwelle in ein elektrisches Signal umwandelt. Ein Ausgang des Mikrophons 20 ist mit einer Verarbeitungseinrichtung 30 verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung analysiert das elektrische Signal, das vom Mikrophon empfangen wird und gibt Daten, die ein Maß des elektrischen Signals sind, an einen Personalcomputer (PC) aus.
1 zeigt ferner in einer schematischen Form, daß ein Laserimpuls 1 die Oberseite des Bezugsmaterials 10 an einer Meßposition 12 trifft. Wie schematisch an der Meßposition 12 gezeigt, wird Material abgetragen, das sich ausbreitet, wie durch Linien 14 angezeigt. Die Bezugszahl 16 zeigt den Schall an, der sich von der Meßposition 12 weg ausbreitet.
In 2 wird ein Diagramm eines Beispiels eines Ausgangssignals eines Mikrophons 20 gezeigt, das in der Verarbeitungseinrichtung 30 verarbeitet wird. Es zeigt die Amplitude des akustischen Signals an, mit einer Einheit von Zählimpulsen, die sich mit der Zeit ändert. Die Zeit wird mit der Einheit von Abtastwerten gezeigt, die während der Messung aufgenommen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Abtastfrequenz zum Aufnehmen der Abtastwerte 1,2 MHz.
Insbesondere zeigt 2 das Signal, das mit einem Grundsignal beginnt, dem sich ein gedämpftes sinusförmiges Signal anschließt. In diesem Beispiel wird das Grundsignal, das das Hintergrundrauschen repräsentiert, als Durchschnitt über 10 Abtastwerte genommen. Der Grundwert beträgt in diesem Beispiel 2047. Ein erstes Signalminimum E_min1 weist einen Spitzenwert von 669 auf. Es entspricht dem Abtastwert an der Position 51, die einer Zeit t_min1 entspricht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden diese drei Auswertungsparameter, d.h. der Grundwert, der Spitzenwert und der Positionswert zur weiteren Verarbeitung an den Personalcomputer ausgegeben.
Die Signalform, die in 2 gezeigt wird, weist ferner ein erstes Signalmaximum E_max1 an einer Position t_max1 auf, dem sich ein zweites Signalminimum E_min2 und danach ein zweites Signalmaximum E_max2 zu entsprechenden Zeiten t_min2 und t_max2 anschließt.
In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform entspricht die akustische Signalamplitude der Differenz zwischen dem Grundwert und dem Spitzenwert. Jedoch können weitere Informationen zur Auswertung der akustischen Stoßwelle verwendet werden, die der Laserenergie und der Lasergröße als auch der Laserform jedes Laserimpulses entsprechen, der das Bezugsmaterial trifft. Zum Beispiel kann das erste Signalmaximum und alle weiteren Signalminima und Signalmaxima zur Auswertung verwendet werden. Überdies kann der Zeitpunkt der jeweiligen Maxima und Minima für die Auswertung verwendet werden.
Eine Messung wird wie folgt durchgeführt. Eine Testplatte, die aus Polycarbonat (PC) besteht, wird auf derselben Ebene oder Höhe wie die Behandlungsfläche nahe, jedoch beabstandet von der Meßposition angeordnet. Wenn ein Laser verwendet wird, der eine Wiederholfrequenz von 500 Hz aufweist, kann die Energieüberprüfung durchgeführt werden, indem jeweils einer von 100 Laserimpulsen gemessen wird, d.h. n = 100, was bedeutet, daß jeder 100. Laserimpuls ausgewertet wird (Meßfrequenz 5 Hz). Während dieser Messung wird ein Laserimpuls auf eine Meßposition (0, 0) gerichtet, wohingegen die anderen 99 Laserimpulse auf eine Parkposition (0, –12500) gerichtet werden.
In 3 wird ein Diagramm der Energieverteilung eines exemplarischen Laserstrahls gezeigt. Insbesondere zeigt sie die Energie als Funktion der Breite des Laserflecks. In diesem Beispiel beträgt das Maximum etwa 120–140 mJ/cm². Der Wert der FWHM (Halbhöhenspitzenbreite) beträgt etwa 0,75 bis 0,8 mm auf der Ebene der Behandlungsfläche. Das Seitenverhältnis ist besser als 1:1,1. Während der Kalibrierungsroutine werden die Sollenergie, die Sollgröße und die Sollform so eingestellt, daß der Soll-Laserfleck auf der Behandlungsebene erhalten wird. Dann wird das entsprechende akustische Signal bei der Abtragung einer Bezugsfläche, die aus Polycarbonat besteht, mit diesem Sollfleck als der Sollwert gespeichert, der 100 entspricht.
4 zeigt ein Bedienungspult 50 mit einer Anzeige 51 zur Steuerung und Überwachung der Laserenergie. Die Anzeige weist eine Skala auf, die Werte von 20 bis 180 zeigt. Der Bereich von 100% +/– 5% wird als ein vertikaler Balken gezeigt, wobei ein Dreieck auf den Istwert zeigt. So lange sich der Istwert innerhalb dieses Bereichs von 100% +/– 5% befindet, wird die Energieüberprüfung als erfolgreich angenommen. Wenn jedoch die Energie zu niedrig oder zu hoch ist, kann die Laserenergie variiert werden, indem die Hochspannung des Lasers variiert wird. Dies kann durch Verwendung der Knöpfe 52, 53 „Energie höher" oder „Energie tiefer" geschehen. Der Benutzer kann außerdem den Knopf zur „automatischen Energieeinstellung" 54 auswählen. Das Bedienungspult weist ferner Knöpfe 55, 56 zum „Einziehen" und „Ausziehen" eines Halters 57 für das Bezugsmaterial auf, d.h. der Testplatte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Messung. beruhend auf 50 Meßimpulsen durchgeführt (die 5000 Laserimpulsen entsprechen). Während dieser Messung wird die Hochspannung des Lasers unverändert gelassen. Nachdem der Benutzer manuell die Hochspannung geändert hat, wird durch Drücken eines Knopfes 58 eine neue Energieüberprüfung durchgeführt.
Wenn eine automatische Energieeinstellung verwendet wird, stellt die Lasersoftware eine Hochspannung des Lasers ein, bis der Sollwert erreicht wird. Dies wird üblicherweise nach 150 Meßimpulsen erreicht. Bei einer erfolgreichen Energieüberprüfung wird das Signal einer Überwachungsvorrichtung für photonische Energie als ein Bezugswert für die Behandlung gespeichert.
Bei jedem Meßimpuls werden die Daten, die durch die Überwachungsvorrichtung für akustischen Energie bereitgestellt werden, zur Berechnung des akustischen Signals in Prozent verwendet, und dann wird der entsprechende Wert angezeigt. Der Mittelwert der akustischen Signale wird in der graphischen Darstellung in Prozent gezeigt. Am Ende der Energieüberprüfung wird der Mittelwert der akustischen Signale ausgegeben.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Ablaufplan für eine automatische Energieeinstellung beschrieben. Die automatische Energieeinstellung wird vorzugsweise in mehreren Einstellzyklen durchgeführt, bis die Differenz zwischen der Istenergie und der Sollenergie kleiner als +/– 3% ist.
Nach Drücken des Knopfes „automatische Energieeinstellung" werden die Software als auch die Überwachungsvorrichtung für akustische und photonische Energie in ein Anfangsstadium versetzt. Beim Drücken eines Fußschalters werden (maximal) 150 Meßimpulse auf die Testprobe gerichtet. Nach 15 Meßimpulsen wird eine Prüfung zur Grobeinstellung durchgeführt, wobei die Hochspannung des Lasers eingestellt wird, wenn die Differenz zwischen der Istenergie und der Sollenergie größer als +/– 5% ist. Nach weiteren 15 Meßimpulsen wird der entsprechende Durchschnitt der Energie erneut überprüft, und falls notwendig wird eine weitere Einstellung der Hochspannung durchgeführt. Wenn die Kriterien dieser Grobeinstellung erreicht werden, werden weitere 25 Meßimpulse auf die Testprobe angewendet. Dann wird überprüft, ob der Mittelwert der Energie die Feineinstellungskriterien von +/– 3% erfüllt. Wenn er diese Kriterien nicht erfüllt, wird die Energie des Lasers eingestellt. Nach weiteren 40 Meßimpulsen wird erneut überprüft, ob die Feineinstellungskriterien erfüllt werden. Sobald. die Kriterien erfüllt werden, geht das Programm zum Ende der Einstellungsprozedur. Danach wird die Behandlung mit dem Lasersystem innerhalb einer vorbestimmten Zeit ermöglicht. Diese vorbestimmte Zeit kann durch den Benutzer ausgewählt werden und kann zum Beispiel irgendeine Zeit zwischen zwei Minuten und 20 Minuten sein.
In 6 wird ein schematisches Diagramm zur Durchführung einer Kalibrierungsroutine, einer Einstellroutine und einer Überwachungsroutine gezeigt.
Die Kalibrierungsroutine wird vorzugsweise während der Wartung, bevor das Lasersystem an einen Benutzer ausgeliefert wird, und danach zu regelmäßigen Intervallen zur Prüfung der Funktion des Lasersystems durchgeführt. Insbesondere wird in einer Testumgebung das Lasersystem verwendet, um einen Laserimpuls 1 auf ein Testmaterial 10 abzugeben, das an der Behand lungsposition angeordnet ist, d.h. an derselben Stelle und Höhe, wo die Behandlung eines Auges eines Patienten durchgeführt wird. Das Lasersystem wird in einer solchen Weise eingestellt, daß der Laserimpuls 1, der auf das Testmaterial 10 trifft, die Sollenergie liefert, die durch ein geeignetes System zum Beispiel durch Verwendung eines Joulemeters 5 zur Messung der Energie bzw. zur Messung der Leistung gemessen wird. Als ein solches Joulemeter wird vorzugsweise ein Molectron EPM- 1000 in Kombination mit dem Meßkopf J8-LP4 oder PB-10x verwendet. Diese bekannte Vorrichtung verwendet ein Meßprinzip, wobei die Impulsenergie oder die Durchschnittsleistung durch Verwendung eines pyroelektrischen oder Thermomeßkopfes bestimmt wird. Vorzugsweise wird die Messung an der Behandlungsposition durchgeführt, jedoch kann alternativ jede beliebige Position im System verwendet werden.
Das Lasersystem wird ferner so eingestellt, daß ein Soll-Laserimpuls 9, der auf das Testmaterial in der Behandlungsfläche trifft, eine vorbestimmte Sollenergieverteilung, eine vorbestimmte Sollform und eine vorbestimmte Sollgröße (Solldurchmesser) aufweist. Diese Messung kann durch geeignete Vorrichtungen 7, zum Beispiel einem Strahlanalysesystem durchgeführt werden. Für diese Messung wird vorzugsweise eine Testfläche verwendet, die ein fluoreszierendes Material aufweist. Das Strahlanalysesystem 7 weist vorzugsweise eine CCD-Kamera (ladungsgekoppelte Vorrichtung) auf, die einen Kamerachip zur Detektion jeder Fluoreszenz aufweist, wenn Laserimpulse auf die fluoreszierende Testfläche des Strahlanalysesystems treffen. Alternativ kann ein Profilometer zur Bestimmung des Profils ei- nes abgetragenen Materials in einer Testfläche verwendet werden. Bevorzugter wird ein Testmaterial verwendet, das ein Kunststoffmaterial, das aus Polycarbonat (PC) besteht, oder alternativ PMMA aufweist. Durch die Verwendung eines Laserprofilometers oder einer μ-SCAN-Vorrichtung wird das abgetragene Volumen des Materials gemessen.
Zur Überprüfung der Energieverteilung und der Form und Größe können weitere Tests durchgeführt werden, zum Beispiel refraktive Tests.
Bei einem Lasersystem, das gemäß der Sollenergie einschließlich der oben erwähnten Parameter eingestellt wird, wird ein erfindungsgemäßer akustischer Sensor 20, 30 zur Messung der akustischen Stoßwelle verwendet, die vom abgetragenen Materialvolumen herrührt, wenn Laserimpulse des Lasersystems verwendet werden. Insbesondere wird der Laserstrahl auf ein Bezugsmaterial gerichtet, und ein Geräusch, das erzeugt wird, wenn ein Laserimpuls auf das Bezugsmaterial trifft, wird durch ein Mikrophon 20 aufgenommen, das ein Signal an die Verarbeitungseinrichtung 30 liefert. Die Verarbeitungseinrichtung 30 liefert vorzugsweise drei Parameterwerte 32, die den Grundwert, den Spitzenwert und den Positionswert umfassen. Diese Signale werden in diesem Beispiel zur späteren Verwendung als die Sollwerte an einen Personalcomputer 40 des Lasersystems geliefert. Im vorliegenden Beispiel sind diese Sollwerte jeweils 100 zugeordnet. Nach dieser Kalibrierungsroutine, die wie oben erläutert in regelmäßigen Intervallen wiederholt werden kann, wird das Lasersystem verwendet, wie im folgenden beschrieben wird.
Bevor eine Behandlung eines Auges eines Patienten durchgeführt wird, kann der Benutzer die Energie des Laserimpulses durch eine Einstellroutine überprüfen. Der Strahl 1 des Excimerlasers 3 wird über ein optisches System 4 auf das Bezugsmaterial 10 gerichtet, und das Geräusch der akustischen Stoßwelle wird gemessen. Die Verarbeitungseinrichtung 30 liefert die Information hinsichtlich des Istwerts der Energie. Im vorliegenden Beispiel sind die gemessenen Parameter 34 der Istgrundwert, der Istspitzenwert und der Istpositionswert. Diese Werte werden an den Personalcomputer 40 des Lasersystems geliefert. Im Personalcomputer wird jeder der Istwerte 34 mit jedem der jeweiligen Sollwerte 32 verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird an eine Anzeige 50 geliefert.
Während der Durchführung der Energieüberprüfung kann der Istwert, der durch den akustischen Sensor bereitgestellt wird, vom Sollwert um +/– 5% des Sollwerts abweichen, der als ein 100-Wert angenommen wird.
Der Benutzer kann dann manuell die Energie des Excimerlasers zum Beispiel durch Reduzieren oder Erhöhen der Hochspan nung für den Laser 3 ändern. Vorzugsweise wird das Ergebnis dieses Vergleichs zur automatischen Einstellung 60 der Energie des Lasers zum Beispiel zum automatischen Reduzieren oder automatischen Erhöhen der Hochspannung des Lasers verwendet.
Das Lasersystem weist vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung 70 für photonische Energie zur Messung der Laserenergie während der Behandlung auf. Vorzugsweise wird ein Teil des Laserstrahls zum Beispiel durch Verwendung eines teilweise reflektierenden Spiegels zur Überwachungseinrichtung 70 für photonische Energie geleitet. Erfindungsgemäß liefert die Überwachungseinrichtung für photonische Energie einen Bezugswert 72, der den Energiewert des Laserstrahls repräsentiert, an den Personalcomputer 40. Dieser Bezugswert 72 wird gleichzeitig aufgenommen, wenn die Energieüberprüfung durch den Benutzer durchgeführt wird oder die automatische Energieüberprüfung durchgeführt wird. Dieser Bezugswert 72 der Überwachungseinrichtung 70 für photonische Energie wird zur Überwachung der Istenergie während einer Behandlung verwendet.
Während der Durchführung einer Behandlung eines Auges eines Patienten wird eine Überwachungsroutine durchgeführt. Die Überwachungseinrichtung 70 für photonische Energie liefert kontinuierlich den Istwert 74 an den Personalcomputer 40. Der Personalcomputer 40 führt einen Vergleich des Istwerts 74 mit dem Bezugswert 72 durch, der vorher darin gespeichert wird. Wenn die Differenz 76 zwischen dem Istwert 74 und dem Bezugswert 72 größer als ein vorbestimmter Wert wird, liefert der Personalcomputer 40 ein Befehlssignal 78 an das Lasersystem zum Stoppen der Laserbehandlung. In einem Beispiel wird die Behandlung gestoppt, wenn die Differenz 76 zwischen dem Istwert 74 und dem Bezugswert 72 2,5% des Bezugswerts beträgt. Wenn folglich die Istenergie des Laserstrahls so abnimmt oder zunimmt, daß die Differenz größer als 2,5% des Bezugswerts wird, wird die Behandlung gestoppt.
Erfindungsgemäß ist der Bezugswert 72, der mit der Überwachungseinrichtung für photonische Energie aufgenommen wird, ein Mittelwert für die letzten 300 Impulse während der Energieüberprüfung der Einstellroutine. Entsprechend ist der Istwert 74, der durch die Überwachungseinrichtung für photonische Energie bereitgestellt wird, ein Mittelwert, der während der Behandlung über 300 Impulse aufgenommen wird.
Die vorhergehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung ist für sie veranschaulichend und erläuternd, und es können Änderungen der Größe, der Form, der Materialien, Komponenten, Schaltungselemente, Verdrahtungsverbindungen und Kontakte, als auch der Einzelheiten der dargestellten Vorrichtung und des Aufbaus und des Betriebsverfahrens vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Energie eines Laserimpulses eines Excimerlasers, der auf ein Bezugsmaterial trifft, die eine Einrichtung aufweist, um das Geräusch zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Geräuschdetektor angepaßt ist, die akustische Stoßwelle zu messen, die von der Abtragung eines Volumens des Bezugsmaterials herrührt, das der Energie des Laserimpulses entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Geräuschdetektor ein Mikrophon aufweist, das ein elektrisches Signal bereitstellt, das dem Druck einer Stoßwelle entspricht, die sich von einer Position ausbreitet, wo der Laserimpuls auf das Bezugsmaterial trifft.
Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die das elektrische Signal vom Mikrophon zur Erzeugung von Bezugsdaten empfängt, die ein Maß der Energie des Laserimpulses sind, der auf das Bezugsmaterial trifft.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Verstärker, der das elektrische Signal des Mikrophons zur Verstärkung des Signals empfängt, einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung des verstärkten Signals in ein Digitalsignal und einen digitalen Analysator aufweist, der das Digitalsignal empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Verarbeitungseinrichtung angepaßt ist, drei Parameterwerte bereit zustellen, die einen Grundwert, der das Hintergrundrauschen repräsentiert, einen Spitzenwert und den entsprechenden Positionswert eines ersten Minimums E_min1 des elektrischen Signals als Maß des detektierten Geräuschs umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, die ferner einen Personalcomputer zum Empfang der drei Parameterwerte als Istwerte für einen Laserimpuls des Excimerlasers, der auf das Bezugsmaterial trifft, und zum Vergleich der Istwerte mit Sollwerten aufweist, die vorher für einen Laserimpuls eines kalibrierten Lasers gespeichert werden, und wobei der Personalcomputer ein Ergebnis des Vergleichs bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner eine Einrichtung, die ein Steuersignal empfängt, das einem Ergebnis des Vergleichs entspricht, das durch den Personalcomputer bereitgestellt wird, zur automatischen Einstellung der Energie des Lasers durch automatisches Reduzieren oder automatisches Erhöhen der Hochspannung des Lasers entsprechend des Steuersignals aufweist.
Lasersystem, das eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, das einen Excimerlaser und eine Einrichtung zum Richten eines Laserimpulses des Excimerlasers auf eine Meßposition auf dem Bezugsmaterial oder eine andere Position, vorzugsweise eine Parkposition auf dem Bezugsmaterial aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 9, das ferner eine Einrichtung zur Auswahl jedes n-ten Laserimpulses aus einer Reihe von Laserimpulsen aufweist, der auf die Meßposition auf dem Bezugsmaterial gerichtet werden soll.
Lasersystem nach Anspruch 10, wobei die Zahl n eine natürliche Zahl ist, die größer als 2 ist und vorzugsweise 25 bis 200 und bevorzugter 100 beträgt.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, das ferner eine Überwachungseinrichtung für photonische Energie und einen Teilungsspiegel zum Richten eines Teils des Laserstrahls auf die Überwachungseinrichtung für photonische Energie aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 12, wobei der Personalcomputer angepaßt ist, einen Istwert der Überwachungseinrichtung für photonische Energie zur Durchführung eines Vergleichs des Istwerts mit einem Bezugswert zu empfangen, der vorher im Personalcomputer gespeichert wird.
Lasersystem nach Anspruch 13, wobei die Überwachungseinrichtung für photonische Energie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Mittelwerts über 300 Impulse des Excimerlasers aufweist.
Verfahren zur Messung der Energie eines Laserimpulses eines Excimerlasers, der auf ein Bezugsmaterial trifft, das den Schritt der Detektion eines Geräusches aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Detektion eines Geräusches die Messung der akustischen Stoßwelle aufweist, die von der Abtragung eines Volumens des Bezugsmaterials herrührt, das der Energie des Laserimpulses entspricht.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Schritt der Detektion des Geräusches die Bereitstellung eines elektrischen Signals aufweist, das dem Druck einer Stoßwelle entspricht, die sich von einer Position ausbreitet, wo der Laserimpuls auf das Bezugsmaterial trifft.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner den Schritt der Verarbeitung des elektrischen Signals zur Erzeugung von Be zugsdaten aufweist, die ein Maß der Energie des Laserimpulses sind, der auf das Bezugsmaterial trifft.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Verarbeitungsschritt die Verstärkung des elektrischen Signals, Analog-Digital-Wandlung des verstärkten Signals zu einem Digitalsignal und digitales Analysieren des Digitalsignals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Verarbeitungsschritt die Bereitstellung dreier Parameterwerte, eines Grundwerts, der das Hintergrundrauschen repräsentiert, eines Spitzenwerts und des entsprechenden Positionswerts eines ersten Minimums E_min1 des elektrischen Signals als Maß des detektierten Geräuschs aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner das Vergleichen der drei Parameterwerte als Istwerte für einen Laserimpuls des Excimerlasers, der auf das Bezugsmaterial trifft, mit Sollwerten, die vorher für einen Laserimpuls eines kalibrierten Laser gespeichert werden, und das Bereitstellen eines Ergebnisses des Vergleichs aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, das ferner die Bereitstellung eines Steuersignals, das einem Ergebnis des Vergleichs entspricht, zur automatischen Einstellung der Energie des Lasers durch automatisches Reduzieren oder automatisches Erhöhen der Hochspannung des Lasers entsprechend des Steuersignals aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, das den Schritt des Richtens eines Laserimpulses des Excimerlasers auf eine Meßposition auf dem Bezugsmaterial oder eine andere Position, vorzugsweise eine Parkposition auf dem Bezugsmaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23, das ferner den Schritt des Auswählens jedes n-ten Laserimpulses aus einer Reihe von Laserimpulsen aufweist, der auf die Meßposition auf dem Bezugsmaterial gerichtet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Zahl n eine natürliche Zahl ist, die größer als 2 ist und vorzugsweise 25 bis 200 und bevorzugter 100 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, das ferner den Schritt der Überwachung der photonischen Energie unter Verwendung einer Überwachungseinrichtung für photonische Energie und eines Teilungsspiegels zum Richten eines Teils des Laserstrahls auf die Überwachungseinrichtung für photonische Energie aufweist.
Verfahren nach Anspruch 26, das ferner das Vergleichen eines Istwerts der Überwachungseinrichtung für photonische Energie mit einem vorher gespeicherten Bezugswert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt der Überwachung der photonischen Energie die Erzeugung eines Mittelwerts über 300 Impulse des Excimerlasers aufweist.