DE102014014565A1 - Producing cuts in a transparent material by means of optical radiation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erzeugung von Schnitten in einem transparenten Material mittels optischer Strahlung, wobei die optische Strahlung in das Material auf einen Fokus fokussiert wird und der Fokus längs einer Bahnkurve verschoben wird, wobei senkrecht zu einer Haupteinfallsrichtung der Strahlung gesehen nacheinander abgefahrene Bahnkurven nicht übereinander liegen.A method for producing cuts in a transparent material by means of optical radiation, wherein the optical radiation is focused in the material on a focus and the focus is moved along a trajectory, viewed perpendicular to a main direction of arrival of the radiation successively traversed trajectories are not on top of each other.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von Schnitten in einem transparenten Material mittels optischer Strahlung, wobei die optische Strahlung in das Material auf einen Fokus fokussiert wird und der Fokus längs einer Bahnkurve verschoben wird.The invention relates to a method for producing cuts in a transparent material by means of optical radiation, wherein the optical radiation is focused in the material on a focus and the focus is shifted along a trajectory.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Erzeugung von Steuerdaten für eine Lasereinrichtung, die durch Fokussierung optischer Strahlung Schnitte in einem transparenten Material erzeugt, wobei die Steuerdaten eine Bahnkurve für eine Verschiebung eines Fokus zur optischen Strahlung im Material vorgeben.The invention further relates to a method for generating control data for a laser device which generates sections in a transparent material by focusing optical radiation, wherein the control data provide a trajectory for a shift of a focus to the optical radiation in the material.
Die Erfindung bezieht sich schließlich weiter auf eine Bearbeitungsvorrichtung zur Erzeugung von Schnitten in einem transparenten Material, wobei die Bearbeitungsvorrichtung eine Lasereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, durch Fokussierung von optischer Strahlung Schnitte in einem transparenten Material zu erzeugen, und eine mit der Lasereinrichtung verbundene Steuereinrichtung aufweist, welche die Lasereinrichtung so ansteuert, dass die Lasereinrichtung einen Fokus zur optischen Strahlung im Material entlang einer Bahnkurve verschiebt.Finally, the invention relates to a processing device for producing cuts in a transparent material, wherein the processing device has a laser device, which is designed to produce cuts in a transparent material by focusing optical radiation, and a control device connected to the laser device which controls the laser device so that the laser device shifts a focus on optical radiation in the material along a trajectory.
Solche Verfahren bzw. Bearbeitungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere auf dem Gebiet der Ophthalmologie werden solche Verfahren und Bearbeitungsvorrichtungen für Eingriffe verwendet, mit welchen eine Fehlsichtigkeit korrigiert wird. Die Schnitte können beispielsweise dazu eingesetzt werden, die Augenhornhaut so zu modifizieren, dass eine Fehlsichtigkeit behoben wird. Bekannt sind beispielsweise Verfahren, bei denen ein Volumen der Augenhornhaut isoliert und entnommen wird, um die Krümmung und damit die Abbildungseigenschaften der Augenhornhaut zur Fehlsichtigkeitskorrektur zu modifizieren.Such methods or processing devices are known in the art. Particularly in the field of ophthalmology, such procedures and processing devices are used for interventions with which a defective vision is corrected. The cuts can be used, for example, to modify the cornea so that a defective vision is resolved. For example, methods are known in which a volume of the cornea is isolated and removed in order to modify the curvature and thus the imaging properties of the cornea for the correction of ametropia.
Die Erzeugung von Schnitten am Auge wird ebenfalls bei der Kataraktoperation benötigt. Im Rahmen dieser Operation wird eine getrübte Augenlinse entfernt. Für diese Entfernung ist es günstig, die Linse zuerst im Linsensack zu zerteilen, so dass sie durch einen chirurgisch geschaffenen kleinen seitlichen Zugang entfernt werden kann.The generation of sections on the eye is also needed in cataract surgery. This operation removes a clouded eye lens. For this distance, it is beneficial to first slice the lens in the lens bag so that it can be removed by a surgically created small lateral access.
Bei diesen Anwendungsgebieten, wie auch bei anderen Applikationen, wirkt optische Strahlung im Inneren des Materials, beispielsweise des Gewebes, das für die optische Strahlung transparent ist. Üblicherweise werden nicht lineare Prozesse eingesetzt, welche eine Fokussierung von Bearbeitungsstrahlung, üblicherweise gepulste Laserstrahlung, in das Material hinein, d. h. unter die Oberfläche des Materials, benötigen. Die Erzeugung einer Schnittfläche geschieht dann dadurch, dass die Lage des Fokus im Material verschoben wird. In dem Verständnis, das dieser Beschreibung zu Grunde liegt, bedingt die Verschiebung des Fokus nicht zwingend, dass zu diesem Zeitpunkt auch Strahlung in den Fokus abgegeben wird. Insbesondere beim Einsatz gepulster Laserstrahlung wird der Fokus kontinuierlich verschoben und es werden nur zu gewissen Zeitpunkten während der Fokusverschiebung Laserstrahlungspulse abgegeben. Die entsprechenden Optiken bzw. Einrichtungen zu Fokusverschiebungen arbeiten dennoch kontinuierlich, weshalb unter dem Begriff „Fokusverschiebung” hier auch die entsprechende Verschiebung des Punktes verstanden wird, an den optische Strahlung fokussiert würde, auch wenn eine solche Strahlung momentan nicht abgegeben wird, z. B. zwischen zwei Laserpulsen.In these applications, as with other applications, optical radiation acts inside the material, such as the tissue that is transparent to the optical radiation. Usually, non-linear processes are used, which involve focusing machining radiation, usually pulsed laser radiation, into the material, ie. H. below the surface of the material. The generation of a cut surface happens then by the fact that the position of the focus is shifted in the material. In the understanding that this description is based on, the shift of the focus does not necessarily mean that radiation is also emitted into the focus at this point in time. In particular, when using pulsed laser radiation, the focus is continuously shifted and it will be delivered only at certain times during the focus shift laser radiation pulses. The corresponding optics or devices to focus shifts still work continuously, which is why the term "focus shift" here also the corresponding displacement of the point is understood, would be focused on the optical radiation, even if such radiation is not currently issued, for. B. between two laser pulses.
Die hohe Fokussierung der Laserstrahlung, d. h. ein geometrisch stark begrenzter Fokus ist für nicht lineare Wirkungen von großer Bedeutung, da nur dann die erforderlichen Leistungsdichten im Material erreicht werden können. Dies gilt sowohl für nicht lineare Prozesse, bei denen ein einzelner Fokus bereits eine Wechselwirkung zu Folge hat, als auch für Prozesse, bei denen mehrere Laserstrahlungspulse, die hintereinander abgegeben werden, zusammenwirken, um einen Material trennenden Effekt zu erreichen. Es sind diesbezüglich auch Ansätze bekannt, bei denen an mehreren überlappenden Fokusstellen Laserstrahlungspulse abgegeben werden und erst im Überlappungsbereich die Zusammenwirkung der mehreren Laserstrahlungspulse zur Materialtrennung führt.The high focusing of the laser radiation, d. H. a geometrically highly limited focus is of great importance for non-linear effects, since only then can the required power densities in the material be achieved. This applies both to non-linear processes in which a single focus already has an interaction, as well as to processes in which several laser radiation pulses emitted in succession interact to achieve a material-separating effect. In this regard, approaches are also known in which laser radiation pulses are emitted at a plurality of overlapping focal points and only in the overlap region does the interaction of the plurality of laser radiation pulses lead to material separation.
Die erforderliche präzise Fokussierung der Laserstrahlung wird verständlicherweise durch das Material beeinträchtigt, durch das die Laserstrahlung geführt wird. Da, wie bereits erwähnt, der Fokus innerhalb des Materials liegt, wenn Schnittflächen im Material erzeugt werden sollen, können ersichtlicherweise Schnittflächen mit diesem Prinzip in der Regel nur in einer Richtung entgegen der Haupteinfallsrichtung der Laserstrahlung aufgebaut werden, bei der Anwendung am Auge also von posterior nach anterior. Ansonsten würden Materialbestandteile, in denen bereits Material getrennt wurde, also die Schnittfläche bereits teilweise aufgebaut ist, den Durchtritt der Laserstrahlung und damit die erwünschte präzise Fokussierung stören. Mit anderen Worten, man muß bezogen auf die Einfallsrichtung der optischen Strahlung tiefer liegende Bereiche der Schnittfläche schneiden, bevor höher liegende Bereiche der Schnittfläche erzeugt werden können.The required precise focusing of the laser radiation is understandably affected by the material through which the laser radiation is guided. Since, as already mentioned, the focus lies within the material when cutting surfaces are to be produced in the material, it is clear that cut surfaces with this principle can usually only be constructed in one direction opposite to the main direction of incidence of the laser radiation, ie from posterior to eye application to the anterior. Otherwise, material components in which material has already been separated, ie the cut surface is already partially built up, would disturb the passage of the laser radiation and thus the desired precise focusing. In other words, you have to cut based on the direction of incidence of the optical radiation deeper areas of the cut surface before higher lying areas of the cut surface can be generated.
Eine weitere Problematik, die sich bei der Schnittflächenerzeugung durch Führung eines Fokus entlang einer Bahnkurve stellt, ist die Geschwindigkeit der Schnittflächenerzeugung. Der Fokus wird üblicherweise mittels einer Scaneinrichtung abgelenkt. Das Abbremsen, Neupositionieren oder Beschleunigen der Scaneinrichtung kann die Schnittflächenerzeugung erheblich verlängern. Bei Anwendungen am Auge ist dies nicht nur für einen Patienten mühsam, da der chirurgische Eingriff länger dauert, mit steigendem Zeitbedarf für die Schnittflächenerzeugung steigt auch der Aufwand, welcher für Vorkehrungen gegen ungewollte Augenbewegungen getroffen werden muß.Another problem which arises in the creation of cut surfaces by guiding a focus along a trajectory is the speed of the cut surface generation. The focus is usually deflected by means of a scanning device. Decelerating, repositioning or accelerating the scanning device can significantly increase the cutting edge production. In eye applications, this is not only troublesome for a patient, as the surgical procedure takes longer, with increasing time required for the Schnittflächenerzeugung also increases the cost, which must be taken to prevent unwanted eye movements.
Besonders groß ist diese Problematik, wenn eine Sektionierung von transparentem Material erfolgen soll, also sich kreuzende Schnittflächen benötigt werden. Aufgrund der Kreuzungspunkte und der Tatsache, dass die Schnittflächen entgegen der Einfallsrichtung der Strahlung schichtweise aufgebaut werden müssen, führt das Bremsen, Neupositionieren und Beschleunigung der Scaneinrichtung zu einer sehr großen Verlängerung der Schnittflächenerzeugung.This problem is particularly great when a sectioning of transparent material is to take place, ie intersecting cut surfaces are required. Due to the points of intersection and the fact that the cut surfaces must be built up in layers against the direction of incidence of the radiation, the braking, repositioning and acceleration of the scanning device leads to a very large extension of the cut surface generation.
Im Stand der Technik sind zwar Ansätze bekannt, die Ablenkbewegungen möglichst kontinuierlich auszuführen, also auf Abbrems- und Beschleunigungsvorgänge der Ablenkeinrichtung möglichst zu verzichten (vgl.
Bei der Erzeugung von Schnitten in der Hornhaut oder der Linse ist die Entstehung von Gasblasen unvermeidbar. Je komplexer die Schnittmuster sind, desto größer ist die Gefahr, dass die Gasblasen negative Auswirkungen haben und z. B. zu einer Kapselruptur führen können. Als zeiteffizient hat sich die in
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, die Verfahren bzw. die Bearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei der Erzeugung sich kreuzender Schnittflächen eine hohe Erzeugungsgeschwindigkeit erreicht werden kann und diese zu einem besseren Ergebnis führt als im Stand der Technik.The invention is therefore based on the object, the method or the processing device of the type mentioned in such a way that when creating intersecting cut surfaces, a high production rate can be achieved and this leads to a better result than in the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gellst durch ein Verfahren zur Erzeugung von Schnitten in einem transparenten Material mittels optischer Strahlung, wobei die optische Strahlung in das Material auf einen Fokus fokussiert wird und der Fokus längs einer Bahnkurve verschoben wird, wobei senkrecht zu einer Haupteinfallsrichtung der Strahlung gesehen als Bahnkurve eine harmonische Kurve verwendet wird und wobei benachbarte Bahnkurven in der Haupteinfallsrichtung der Strahlung nicht übereinanderliegen.This object is achieved according to the invention by a method for generating sections in a transparent material by means of optical radiation, wherein the optical radiation is focused in the material on a focus and the focus is moved along a trajectory, being perpendicular to a main direction of arrival of the radiation as Trajectory is a harmonic curve is used and wherein adjacent trajectories in the main incident direction of the radiation are not superimposed.
Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Erzeugung von Steuerdaten für eine Lasereinrichtung, die durch Fokussierung optischer Strahlung Schnitte in einem transparenten Material erzeugt, wobei die Steuerdaten eine Bahnkurve für eine Verschiebung eines Fokus der optischen Strahlung im Material vorgeben, wobei die Steuerdaten so erzeugt werden, dass senkrecht zu einer Haupteinfallsrichtung der Strahlung gesehen eine harmonische Kurve verwendet wird und wobei benachbarte Bahnkurven in der Haupteinfallsrichtung der Strahlung nicht übereinanderliegen.The object is likewise achieved according to the invention with a method for generating control data for a laser device which generates sections in a transparent material by focusing optical radiation, the control data defining a trajectory for shifting a focus of the optical radiation in the material, the control data thus that a harmonic curve is used perpendicular to a main direction of incidence of the radiation and that adjacent trajectories in the main direction of arrival of the radiation are not superimposed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls gelöst mit einer Bearbeitungsvorrichtung zur Erzeugung von Schnitten in einem transparenten Material, wobei die Bearbeitungsvorrichtung eine Lasereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, durch Fokussierung von optischer Strahlung Schnitte in einem transparenten Material zu erzeugen, und eine mit der Lasereinrichtung verbundene Steuereinrichtung aufweist, welche die Lasereinrichtung so ansteuert, dass die Lasereinrichtung einen Fokus der optischen Strahlung im Material entlang einer Bahnkurve verschiebt, wobei die Steuereinrichtung die Lasereinrichtung so ansteuert, dass senkrecht zu einer Haupteinfallsrichtung der Strahlung eine harmonische Kurve verwendet wird und wobei benachbarte Bahnkurven in der Haupteinfallsrichtung der Strahlung nicht übereinanderliegen.The object is also achieved according to the invention with a processing device for producing cuts in a transparent material, wherein the processing device has a laser device which is designed to produce cuts in a transparent material by focusing optical radiation and has a control device connected to the laser device which controls the laser device such that the laser device shifts a focus of the optical radiation in the material along a trajectory, wherein the control device controls the laser device such that a harmonic curve is used perpendicular to a main direction of incidence of the radiation and adjacent trajectories in the main direction of incidence Radiation does not lie on top of each other.
Es wird also als Grundfigur eine Bahnkurve verwendet, die senkrecht zur Haupteinfallsrichtung der Strahlung gesehen eine geschlossene planare Bahnkurve bildet, welche durch Überlagerung von mindestens je einer harmonischen Schwingung in zwei orthogonalen Raumrichtungen erzeugt wird. Eine solche Grundfigur hat als allgemeine Formel: wobei
Diese Bahnkurve hat den Vorteil, dass die Ablenkeinrichtung, welche üblicherweise als zweiachsig arbeitender Scanner realisiert ist, weiterhin gemäß harmonischen Schwingungen arbeitet. Übliche Scanspiegel erreichen genau in diesem harmonischen Schwingungsbetrieb ihre maximale Arbeitsgeschwindigkeit. Somit kann der Fokus mit maximaler Geschwindigkeit entlang der Bahnkurve geführt werden. Um die gewünschten sich kreuzenden Schnittflächen zu erzeugen, wird eine sich kreuzende Bahnkurve eingesetzt. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die Bahnkurven in verschiedenen Tiefenlagen im Material nicht exakt übereinander positioniert. Um das zu realisieren sind die Bahnkurven für verschiedene Tiefenlagen nicht periodisch zueinander. Vorzugsweise wird die Nichtperiodizität der Hintereinanderausführung der Grundfigur so gewählt, dass sich die Grundfigur nach jeder Ausführung um ihre Symmetrieachse dreht. Dabei lautet die allgemeine Formel mitals Drehwinkel, z0 als Startwert für die z-Achse.This trajectory has the advantage that the deflection device, which is usually realized as a biaxial scanner, continues to operate in accordance with harmonic oscillations. Conventional scanning mirrors achieve their maximum operating speed precisely in this harmonic oscillation mode. Thus, the focus can be guided at maximum speed along the trajectory. To create the desired intersecting cut surfaces, an intersecting Trajectory used. In contrast to the prior art, the trajectories at different depths in the material are not exactly positioned one above the other. In order to realize this, the trajectories for different depths are not intermittent. Preferably, the non-periodicity of the successive execution of the basic figure is selected so that the basic figure rotates about its axis of symmetry after each execution. The general formula is With as angle of rotation, z 0 as starting value for the z-axis.
Gleichzeitig zur Drehung wird bevorzugt die z-Achse langsam durchgefahren, so dass nach der Grundfigur die nächste Grundfigur sowohl in z-Richtung versetzt als auch um einen gewissen Winkel gedreht ist. Durch diese Drehung der Schnitte wird gewährleistet, dass die Gasblasen nicht alle übereinander angeordnet sind und so zu einem lokalem Überdruck führen. Bevorzugt beträgt die Gesamtdrehung vom unteren Schnitt (oberhalb der posterioren Kapsel beginnend) bis zum oberen Schnitt (unterhalb der anterioren Kapsel endend) zwischen 20° und 135° und ganz bevorzugt 45°, 60°, 90° oder 120°. Dieser Drehwinkel sichert einerseits eine ausreichende Verteilung der Gasblasen über die Fläche und gewährleistet anderseits eine gute Entfernbarkeit der entstanden Linsenfragmente. Der Winkel um den die Grundfigur nach jedem Schritt in Richtung der z-Achse verdreht wird ergibt sich damit aus dem Winkel der Gesamtdrehung geteilt durch die Anzahl der z-Schritte. Fällt der gewählte totale Rotationswinkel am Ende der Hintereinanderausführung mit der Zähligkeit der Rotationssymmetrie der Grundfigur zusammen, überstreichen alle die Grundfigur ausmachenden Teilschnitte entlang des z-scans Flächenstücke, die in der Projektion (Blickrichtung des Operateurs) durch die Blasenbildung eine deutlich erkennbare zusammenhängende Fläche bilden. Der Operateur erkennt sowohl den OP-Fortschritt, als auch die photodisruptive Wirkung in den verschiedenen Gewebeschichten. Bei einer Zähligkeit von 4 entstehen somit genau 4 Sektoren von 90° und bei einer Zähligkeit von 6 entstehen 6 Sektoren von 60°. Alternativ ist auch eine langsame Verschiebung des Schnittmusters in x- bzw. y-Richtung möglich. Dies kann durch ein langsame Verschiebung der Scanner in x-Richtung oder y-Richtung erfolgen. Hier lautet die allgemeine Formel: als Verschiebewerte.Simultaneously with the rotation, the z-axis is preferably moved slowly through, so that after the basic figure, the next basic figure is offset both in the z-direction and rotated by a certain angle. This rotation of the cuts ensures that the gas bubbles are not all arranged one above the other and thus lead to a local overpressure. Preferably, the total rotation from the lower incision (beginning above the posterior capsule) to the upper incision (ending below the anterior capsule) is between 20 ° and 135 °, and more preferably 45 °, 60 °, 90 ° or 120 °. This rotation angle ensures on the one hand a sufficient distribution of the gas bubbles over the surface and on the other hand ensures a good removability of the resulting lens fragments. The angle around which the basic figure is rotated after each step in the direction of the z-axis is thus the angle of the total rotation divided by the number of z-steps. If the selected total rotation angle coincides with the count of the rotational symmetry of the basic figure at the end of the series execution, all the sub-sections forming the basic figure along the z-scan cover surface pieces which form a clearly recognizable contiguous surface in the projection (viewing direction of the surgeon) due to the blistering. The surgeon recognizes both the surgical progress, as well as the photodisruptive effect in the various tissue layers. With a count of 4 thus exactly 4 sectors of 90 ° are created and with a count of 6 6 sectors of 60 ° are created. Alternatively, a slow shift of the pattern in the x- or y-direction is possible. This can be done by slowly moving the scanners in x-direction or y-direction. Here is the general formula: as shift values.
Vorzugsweise startet die Scannerbewegung am unteren Schnitt außeraxial und bewegt sich nach oben so, dass die Scanner etwa in der Mitte der Linse die Achse schneiden und nach oben weiter in diese Richtung bewegen. Alternativ ist auch eine langsame Streckung oder Stauchung relativ zur Symmetrieachse der Grundfigur möglich. Hier ist die Bahnkurve definiert durch: als x- und y-Komponente der Streckung. Dies ermöglicht die radialen Abmessungen der Grundfigur den Schnittanforderungen der aktuellen Ebene (z-Position) anzupassen. Ohne eine solche Anpassung müsste man Teile der Grundfigur im unerwünschten Gebiet ausblenden bzw. auf vollständiges Schneiden bis zum Rand in anderen Ebenen verzichten. Alternativ ist auch eine Veränderung der relativen Phase der Lage der Laserimpulse entlang der Grundfigur möglich. Allgemeine ergibt sich hier die Bahnkurve zu: als relative Phasenänderung. Damit kann die Position der Laserimpulse zwischen zwei Grundfiguren z. B. so verändert werden, dass die Spots der einen Grundfigur jeweils genau in den Lücken der anderen liegen. Auf diese Weise wird die geometrische Nähe der Gasblasen auch benachbarter Hintereinanderausführungen der Grundfigur reduziert. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Grundfiguren durch gleichzeitiges Verschiebung, Rotieren und Strecken ineinander zu überführen indem die Scanner in x-Richtung und/oder y-Richtung in Amplitude und Phasenlage der beteiligten Frequenzkomponenten geeignet angesteuert werden.Preferably, the scanner motion on the lower cut starts off-axis and moves up so that the scanners cross the axis approximately in the center of the lens and continue to move upward in that direction. Alternatively, a slow extension or compression relative to the symmetry axis of the basic figure is possible. Here the trajectory is defined by: as the x and y component of the stretch. This allows the radial dimensions of the basic figure to match the cutting requirements of the current plane (z-position). Without such an adaptation, you would have to hide parts of the basic figure in the undesirable area or dispense with complete cutting to the edge in other levels. Alternatively, a change in the relative phase of the position of the laser pulses along the basic figure is possible. General results here the trajectory to: as relative phase change. Thus, the position of the laser pulses between two basic figures z. B. are changed so that the spots of a basic figure each lie exactly in the gaps of the other. In this way, the geometric proximity of the gas bubbles is also reduced adjacent successive embodiments of the basic figure. It is also within the scope of the invention, the basic figures by simultaneous displacement, rotation and stretching into each other by the scanner in the x-direction and / or y-direction in amplitude and phase of the participating frequency components are suitably controlled.
Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, dass bei konstantem z-Wert eine Drehung der Grundfigur um die eigene Achse so vorgenommen wird, dass in dieser Ebene eine vollständige Trennung erfolgt (360°/Zähligkeit der Symmetrie). Bevorzugt befindet sich diese Ebene in der Mitte der Linse. Da die einzelnen Bahnen im Zentrum näher zusammen liegen als am Rand der Linse, werden bei diesem Vorgehen im Zentrum der Linse mehr Spots gesetzt als am Rand. Deshalb lassen sich mit diesem Vorgehen Linsen, bei denen wie üblich das Zentrum härter ist, besser schneiden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Zahl der Bahnen soweit zu reduzieren, dass nur im Zentrum eine vollständige Trennung erfolgt und im Randbereich die Ebene quasi nur perforiert wird. Die Anzahl der gewählten Bahnen muss dabei nur so groß sein, dass bei der nachfolgenden Entfernung der Linse des Auges eine einfache Entfernbarkeit des Linsenmaterials gewährleistet ist. Die Anzahl der Bahnen wird dabei bevorzugt abhängig von der Härte der Linse gewählt. So können für weiche Linsen weniger Bahnen gewählt werden, als für harte Linsen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die für die jeweilige Ebene erforderliche Zeit gering ist. Alternativ könnten Laserimpulse auch nur im Innenbereich der Linse gesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich vollständig trennende Grundfiguren auch in mehr als einer Ebene anzuwenden und auf diese Art quer zur optischen Achse mehrere Schnittflächen zu erzeugen.Furthermore, it is within the scope of the invention that, with a constant z-value, a rotation of the basic figure about its own axis is carried out in such a way that complete separation takes place in this plane (360 ° / index of symmetry). Preferably, this plane is located in the middle of the lens. As the individual webs are closer together in the center than at the edge of the lens, this procedure sets more spots in the center of the lens than at the edge. Therefore, with this approach, lenses, where as usual the center is harder, cut better. It is also within the scope of the invention to reduce the number of webs to such an extent that only in the center a complete separation takes place and in the edge region the plane is virtually only perforated. The number of selected webs must only be so great that easy removal of the lens material is ensured during the subsequent removal of the lens of the eye. The number of webs is preferably selected depending on the hardness of the lens. For example, fewer webs can be selected for soft lenses than for hard lenses. This ensures that the time required for each level is low. Alternatively, laser pulses could also be placed only in the interior of the lens. In addition, it is also possible to use completely separating basic figures in more than one plane and to produce in this way transverse to the optical axis several cut surfaces.
Bei allen erfindungsgemäßen Varianten liegen in verschiedenen Tiefenlagen abgefahrene Bahnkurven versetzt zueinander und es stellen sich die gewünschten Seiten-Schnittflächen ein, welche im Allgemeinen schief zur Haupteinfallsrichtung der Strahlung sein werden.In all the variants according to the invention, trajectories worn at different depths are staggered relative to one another and the desired side cut surfaces are established, which will generally be oblique to the main incident direction of the radiation.
Die Bahnkurven können auch größer angelegt sein, als der Bereich, in dem die Schnittflächen im Material ausgebildet werden sollen. In den Bereichen, in denen die Bahnkurven über diesen Bereich hinausgeht, wird vorzugsweise die optische Strahlung abgeschaltet oder hinsichtlich ihrer Material trennenden Wirkung deaktiviert. Dies kann beispielsweise durch eine bewußte Defokussierung, Änderung spektraler Parameter, Abschwächung der Pulsenergie, Verlängerung der Pulsdauer, etc. erfolgen. Das Unschädlichmachen von Laserstrahlungspulsen ist im Stand der Technik in anderem Zusammenhang bereits bekannt.The trajectories can also be made larger than the area in which the cut surfaces are to be formed in the material. In the areas in which the trajectories extend beyond this range, the optical radiation is preferably switched off or deactivated with regard to its material-separating effect. This can be done for example by a deliberate defocusing, change of spectral parameters, attenuation of the pulse energy, extension of the pulse duration, etc. The rendering harmless of laser radiation pulses is already known in the prior art in another context.
Hierzu ist es günstig, wenn ein Schnittflächenbereich definiert wird, die Bahnkurven größer als der Schnittflächenbereich ausgeführt werden und die optische Strahlung auf Abschnitten der Bahnkurven, die sich außerhalb des Schnittflächenbereichs befinden, abgeschaltet oder so modifiziert wird, dass sie keine Schnitte im transparenten Material erzeugt. Bei der Bearbeitungsvorrichtung steuert analog die Steuereinrichtung die Lasereinrichtung in Bereichen, in denen die Bahnkurven außerhalb eines vorbestimmten Schnittflächenbereichs liegen, so an, dass die optische Strahlung abgeschaltet oder so modifiziert ist, dass sie keine Schnitte im transparenten Material erzeugt.For this purpose, it is favorable if an interface area is defined, the trajectories are made larger than the interface area and the optical radiation is switched off or modified on sections of the trajectories which are outside the interface area, so that it does not create sections in the transparent material. Similarly, in the processing apparatus, the control means controls the laser device in areas where the trajectories are outside a predetermined sectional area, so that the optical radiation is turned off or modified so as not to produce cuts in the transparent material.
Damit ergibt sich nach der vollständigen Abarbeitung der Schnitte im allgemeinen eine schiefe Gitterstruktur welche aber auf den eigentlichen Sinn der Schnitte, nämlich die Zerteilung des Linsengewebes in entfernbare Stücke, keinen negativen Einfluss hat.This results after the complete execution of the cuts in general a crooked lattice structure which, however, has no negative influence on the actual meaning of the cuts, namely the division of the lens tissue into removable pieces.
Vorzugsweise hat die Bearbeitungsvorrichtung eine Scannereinrichtung, die zwei, um gegeneinander gekreuzte Achsen ablenkende Scan-Spiegel und eine den Fokus senkrecht dazu und längs der Haupteinfallsrichtung verschiebende Fokusverschiebeeinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung die Fokusverschiebeeinrichtung so ansteuert, dass nach einem Durchlauf durch die Grundfigur die Fokuslage um eine Strecke entgegen der Haupteinfallsrichtung verschoben ist, die eine zusammenhängende Materialtrennung der aufeinanderfolgenden Durchläufe durch die verschobene, verdrehte, gestauchte oder gestreckte Grundfigur bewirkt.The processing device preferably has a scanner device which has two scanning mirrors deflecting mutually crossed axes and a focus shifter displacing the focus perpendicular thereto and along the main direction of arrival, wherein the control device controls the focus shifter so that the focus position changes after passing through the basic figure a distance is shifted against the main direction of arrival, which causes a coherent material separation of the successive passes through the displaced, twisted, compressed or stretched basic figure.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Auch betrifft die Beschreibung von Verfahrensmerkmalen zur Materialtrennung bzw. zur Erzeugung von Steuerdaten gleichermaßen eine entsprechende Ausgestaltung der Steuereinrichtung, welche die Bearbeitungseinrichtung steuert. Umgekehrt sind Merkmale, welche hinsichtlich der Bearbeitungsvorrichtung insbesondere deren Steuereinrichtung beschrieben sind, gleichermaßen relevant für das entsprechende Verfahren zur Materialbearbeitung bzw. zur Steuerdatenerzeugung.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention. The description of method features for material separation or for generating control data likewise relates equally to a corresponding embodiment of the control device which controls the processing device. Conversely, features that are described with regard to the processing device, in particular its control device, equally relevant to the corresponding method for material processing or for generating control data.
Die Steuerdatenerzeugung kann separat, d. h. unabhängig von der Bearbeitungsvorrichtung ausgeführt werden. Sie setzt natürlich entsprechende Kenntnis über die Bearbeitungsvorrichtung voraus, für welche die Steuerdaten vorgesehen werden. The control data generation can be carried out separately, ie independently of the processing device. Of course, it requires appropriate knowledge of the processing device for which the control data is provided.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:
Die Baugruppen des Gerätes
Der Betrieb der Lasereinrichtung L erfolgt vollautomatisch unter Steuerung durch eine integrierte oder separate Steuereinrichtung C. Die Lasereinrichtung L startet auf ein entsprechendes Startsignal hin die Ablenkung des Laserstrahls
Die Steuereinrichtung C arbeitet nach Steuerdaten, die entweder von ihm erzeugt wurden oder ihm zugeführt wurden. In letzterem Fall, der in
In der Augenheilkunde wird bevorzugt vor dem Einsatz des Behandlungsgerätes
Die Steuereinrichtung bzw. die Planungseinheit P erzeugt den Steuerdatensatz aus den Meßdaten, die ermittelt wurden, z. B. für das zu behandelnde Auge. Sie werden der Planungseinheit P über eine Schnittstelle S zugeführt und stammen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Meßeinrichtung M, die das Auge des Patienten
Vorzugsweise wird der Steuerdatensatz zur Steuereinrichtung übertragen und weiter vorzugsweise ist ein Betrieb der Lasereinrichtung L gesperrt, bis an der Lasereinrichtung L ein gültiger Steuerdatensatz vorliegt. Ein gültiger Steuerdatensatz kann ein Steuerdatensatz sein, der prinzipiell zur Verwendung mit der Lasereinrichtung L der Behandlungsvorrichtung
Die Übertragung der Meßdaten und/oder der Steuerdaten kann mittels Speicherchips (z. B. per USB oder memory stick), Magnetspeichern (z. B. Disketten), oder sonstiger Datenträger, per Funk (z. B. WLAN, UMTS, Bluetooth) oder drahtgebunden (z. B. USB, Firewire, RS232, CAN-Bus, Ethernet etc.) erfolgen. Eine direkte Funk- oder Draht-Verbindung hat den Vorteil, dass die Verwendung falscher Meßdaten mit größtmöglicher Sicherheit ausgeschlossen ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Überführung des Patienten von der Meßeinrichtung M bzw. den Meßeinrichtungen zur Lasereinrichtung L mittels einer (in der Figur nicht dargestellten) Lagerungseinrichtung erfolgt, die mit der Meßeinrichtung M bzw. der Lasereinrichtung L so zusammenwirkt, dass die jeweiligen Einrichtungen erkennen, ob der Patient
Es ist vorzugsweise durch geeignete Mittel sichergestellt, dass die Steuereinrichtung bzw. die Planungseinrichtung P immer den zum Patienten
Die Laserstrahlung
Das Behandlungsgerät
Eine mögliche Wirkungsweise des Laserstrahls
Alternativ kann ein materialtrennender Effekt durch die gepulste Laserstrahlung auch dadurch erzeugt werden, dass mehrere Laserstrahlungspulse im einen Bereich abgegeben werden, wobei für mehrere Laserstrahlungspulse die Spots
Das Behandlungsgerät
Im transparenten Material
Die Steuereinrichtung C achtet bei der Ansteuerung der Lasereinrichtung L darauf, dass die Schnittflächen
Die gestrichelt dargestellte Schnittfläche
Zur besseren Übersicht sind in
Um ein zeitaufwendiges Abbremsen und Neupositionieren bzw. Beschleunigen der Fokusablenkung zu vermeiden, wird das in
Es gibt somit zwei Varianten: Zum einen kann die Bahnkurve
Die Grundfigur entsteht vorzugsweise durch eine Überlagerung harmonische Schwingungen, damit können die x-/y-Ablenkeinrichtungen mit harmonischen Sinus- bzw. Kosinusbewegungen kontinuierlich bewegt werden. Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ist das Resultat.The basic figure is preferably formed by a superposition harmonic oscillations, so that the x- / y-deflection can be moved continuously with harmonic sine or cosine movements. A high working speed is the result.
In Abschnitten
Zum Erzeugen der Schnittflächen
Zum Erzeugen der Schnittflächen ist es gemäß Variante
Folgende Merkmale können zusätzlich realisiert werden:
Man kann die Laserstrahlung auch auf bestimmten Abschnitten der Bahnkurve innerhalb eines Bereiches, in dem Schnittflächen liegen, dunkeltasten, wenn der Verlauf der Bahnkurve auf der Grundfigur in solchen Bereichen nicht einem gewünschten Schnittmuster entspricht.The following features can additionally be realized:
It is also possible to darken the laser radiation on certain sections of the trajectory within an area in which cut surfaces lie if the course of the trajectory on the basic figure in such areas does not correspond to a desired cutting pattern.
Die Höhenebenen müssen keine Ebenen im mathematischen Sinne sein. Insbesondere im Fall einer Bildfeldkrümmung und/oder bei der Bearbeitung gekrümmten Materials können die Höhenebenen gekrümmte 2D-Mannigfalten sein.The height levels do not have to be levels in the mathematical sense. In particular, in the case of curvature of the field and / or processing of curved material, the height planes may be curved 2D males.
Bei der Ansteuerung von Scannern kann man die Amplitudendämpfung und Phasenverzögerung der x-/y-Ablenkeinrichtungen ermitteln und berücksichtigen, indem bei hohen Frequenzen entsprechende Vorhalte der Amplitude und Phase der Ablenkungsansteuerung vorgesehen werden.When driving scanners, one can determine and account for the amplitude attenuation and phase delay of the x / y deflectors by providing appropriate amplitude and phase control of the deflection drive at high frequencies.
Die Frequenzen der Ablenkung auf den Grundfiguren können den maximalen Abstand von Spots, auf die aufeinanderfolgende Laserpulse treffen sollen, berücksichtigen.The frequencies of the deflection on the basic figures can take into account the maximum distance of spots to be hit by successive laser pulses.
Das mit der Grundfigur erzeugte Schnittmuster kann natürlich um weitere Schnittelemente ergänzt werden, beispielsweise einen Zylindermantel als äußere Begrenzung des bearbeiteten Volumenbereiches. Um die durch die Schnittflächen
Die mittels Grundfigur erzeugten Schnittflächen können zur Sektionierung von Augengewebe verwendet werden, beispielsweise der Augenlinse oder der Augenhornhaut. Auch ist es möglich, durch die gekreuzten Schnittflächen eine gezielte Schwächung eines Materials zu bewirken. Im Bereich der Augenchirurgie kann es sich dabei z. B. um eine intrastromale Schwächung der Kornea handeln, um das Gleichgewicht zwischen Augeninnendruck und Korneafestigkeit so zu beeinflussen, dass eine gewünschte Formänderung der Korneavorderfläche erreicht wird.The cut surfaces produced by means of the basic figure can be used for the sectioning of eye tissue, for example the eye lens or the cornea of the eye. It is also possible to effect a targeted weakening of a material by the crossed cut surfaces. In the field of eye surgery, it may be z. B. to an intrastromal weakening of the cornea to influence the balance between intraocular pressure and corneal strength so that a desired change in shape of the corneal anterior surface is achieved.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- WO 2007/042190 A2 [0050] WO 2007/042190 A2 [0050]
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