DE69818478T2 - Interferometrische Eichung von Laserablation - Google Patents

Interferometrische Eichung von Laserablation Download PDF

Info

Publication number
DE69818478T2
DE69818478T2 DE69818478T DE69818478T DE69818478T2 DE 69818478 T2 DE69818478 T2 DE 69818478T2 DE 69818478 T DE69818478 T DE 69818478T DE 69818478 T DE69818478 T DE 69818478T DE 69818478 T2 DE69818478 T2 DE 69818478T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sample
reference surface
laser
topography
laser ablation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69818478T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69818478D1 (de
Inventor
Phillip Paul VAN SAARLOOS
Clyde David MacPHERSON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Q Vis Ltd
Original Assignee
Q Vis Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Q Vis Ltd filed Critical Q Vis Ltd
Publication of DE69818478D1 publication Critical patent/DE69818478D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69818478T2 publication Critical patent/DE69818478T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00802Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
    • A61F9/00804Refractive treatments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/0207Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
    • G01B9/02071Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by measuring path difference independently from interferometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/0209Low-coherence interferometers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00681Aspects not otherwise provided for
    • A61B2017/00725Calibration or performance testing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00855Calibration of the laser system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00872Cornea
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00878Planning
    • A61F2009/00882Planning based on topography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Oberflächenprofilierung von Materialien, wie zum Beispiel bei der Laserbearbeitung oder -ablation von Materialien oder wie in der Eich- und Leistungsprüfung der Laservorrichtung notwendig, welche bei Operationen des Hornhautgewebes des Auges zur Korrektur von Brechungsfehlern verwendet wird. Sie betrifft ein Verfahren zum Eichen von Laserablationsvorrichtungen und eine entsprechende Vorrichtung.
  • Die Erfindung wird zwar unter Bezugnahme auf zwei Operationen zur Korrektur von Brechungsfehlern, nämlich die photorefraktive Keratektomie (PRK) und die In-situ-Laserkeratomyleusis (LASIK), beschrieben, aber die Erfindung kann auch verwendet werden, um das Oberflächenprofil einer großen Auswahl von Materialien zu messen oder Laser für eine Vielfalt von medizinischen und industriellen Anwendungen zu eichen.
  • Um sicherzustellen, dass während der PRK oder der LASIK das richtige Profil auf die Hornhaut eines Patienten geätzt wird, muss der Operationslaser zuerst geeicht werden. Dieser Prozess vermittelt ein genaues Bild davon, wie der Laser die Hornhaut abträgt. Die Hornhautoberfläche kann abgetragen werden, um eine Myopie-, Hyperopie- und Astigmatismuskorrektur zu bewirken. Myopiekorrekturen sollten eine neue flachere Krümmung erzeugen, während Hyperopiekorrekturen mehr Material um die Kante des abzutragenden Bereichs entfernen sollten.
  • Eines der gebräuchlichen Verfahren, welches verwendet wird, um die Eichprozedur durchzuführen, bezieht Ätzen der Oberfläche eines plastischen Polymers, wie beispielsweise eines Polymethyl-methacrylats (PMMA), ein. Die geätzte Oberfläche wird durch ein Gerät, das als ein Scheitelbrechwertmesser bekannt ist, geprüft. Dieses Gerät bestimmt die Kraft der resultierenden „Linse" in Dioptrien. Die Ablesung kann dann mit der gewünschten Brechungskorrektur verglichen werden. Unterschiede zwischen den gewünschten und den erreichten Ablesungen weisen darauf hin, dass der Laser um einen Faktor, der proportional zum Unterschied zwischen der Ablesung des Scheitelbrechwertmessers und der gewünschten chirurgischen Korrektur ist, verstellt werden muss (siehe US-Patent Nr. 5,261,822).
  • Ein anderes Eichverfahren wird in US-Patent Nr. 5,261,822 beschrieben. Dieses Patent veranschaulicht die Verwendung eines Eichblocks, welcher durch Sichtkontrolle geprüft werden kann. Es lehrt die Verwendung einer Mehrzahl von dünnen PMMA-Schichten mit zunehmend größerer Dicke, welche über ein festes Substrat desselben Materials geschichtet sind. Jede Lage kann mit einem anders gefärbten oder fluoreszierenden Material dotiert werden. Wenn der Hohlraum von Material, welches durch den Laser abgetragen wurde, von oben betrachtet wird, ist ein Muster von Kreisen erkennbar. Ein richtig geeichter Laser sollte Muster von konzentrischen Kreisen erzeugen, wohingegen Muster von exzentrischen Kreisen darauf hinweisen, dass der Laser nicht richtig geeicht ist. Das Ergebnis wird jedoch für gewöhnlich subjektiv beurteilt, und diese Technik stellt nur eine grobe Vorhersage der Form bereit, welche während einer Brechungskorrektur geschaffen wird.
  • Die zuvor erwähnten Lasereichverfahren weisen etliche Nachteile auf. PMMA bildet nicht unbedingt die Ablationscharakteristiken des Hornhautgewebes nach, und verschiedene PMMA-Klassen tragen bei verschiedenen Raten ab (P. P. van Saarloos und I. J. Constable, J. Appl. Phys. 68 (1) (1990) 377). Außerdem tragen verschiedene Laserklassen bei verschiedenen Energiedichten ab, wobei das Verhältnis von Ablationsraten von Gewebe und Kunststoff unterschiedlich ist. Und der Scheitelbrechwertmesser stellt auch keine genaue Ablesung der Ablationsoberfläche bereit. Die Form, die auf der Hornhaut zu ätzen gewünscht wird, erzeugt nicht unbedingt eine genaue Linsenform, wenn in Kunststoff abgetragen. Die abgetragene Oberfläche ist für gewöhnlich asphärisch und kann ungenau abgelesen werden. Das bedeutet, dass eine Ablesung des Scheitelbrechwertmessers keine absolute Messung der Laserleistung angibt, und in manchen Fällen ist die Messung bedeutungslos. Dieses Verfahren kann daher nur eine ungefähre Ablesung der Oberflächenkrümmung angeben. Scheitelbrechwertmesserablesungen sind auch zeitraubend.
  • Andere bekannte Verfahren zur Messung von abgetragenen Oberflächenprofilen umfassen die Verwendung von Interferometrie oder umfassen Abtasten der abgetragenen Oberfläche mit einem Rasterelektronenmikroskop, einem konfokalen Mikroskop oder Oberflächenkontaktnadeln. Vorrichtungen gemäß diesen bekannten Verfahren sind jedoch kostspielig, von ungeheuerlicher Größe und unpraktisch, um den Bereich von Formen, welche durch Brechungslaser erzeugt werden, zu decken.
  • Es besteht daher eine Nachfrage nach einer genauen billigen Vorrichtung zur Durchführung der Analyse und Eichung von Brechungslasern, um sicherzustellen, dass geeignete Formen auf die abzutragende Oberfläche geätzt werden. In US-A-5 493 109 wird eine interferometrische Überwachungsvorrichtung mit einem ophthalmologischen Operationsmikroskop angegeben.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum Eichen von Ablationslasern bereitzustellen, welche die Oberfläche einer Ablation genauer und zuverlässiger prüfen können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zum Eichen von Laserablationsvorrichtungen bereitgestellt, welches umfasst:
    Abtragen einer Probe;
    Messen des Oberflächenprofils der Probe durch:
    Leiten von Licht von einer Lichtquelle durch einen Strahlenteiler, um zwei geteilte Strahlen zu bilden;
    Richten der geteilten Strahlen auf die abgetragene Oberfläche der Probe beziehungsweise auch auf eine Bezugsoberfläche;
    Reflektieren der geteilten Strahlen von der abgetragenen Oberfläche beziehungsweise der Bezugsoberfläche, und Bilden eines Interferenzsignals aus den reflektierten geteilten Strahlen; und
    Erfassen des Interferenzsignals und Bestimmen des Oberflächenprofils der Probenoberfläche daraus; und
    Eichen der Laserablationsvorrichtung auf der Basis des festgestellten Oberflächenprofils.
  • Das Verfahren kann Reflektieren des Lichts von einem Spiegel und/oder Fokussieren des Lichts, um den Raumbedarf auf ein Minimum herabzusetzen, umfassen.
  • Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle eine Leuchtdiode.
  • Alternativerweise ist die Lichtquelle eine Quelle von weißem oder nahem Infrarotlicht.
  • Vorzugsweise ist die Probenoberfläche ein plastisches Polymer, welches bei einem im Wesentlichen festen Bruchteil der Ablationsrate des Materials über dem Bereich von Energiedichten, welche beim Abtragen des Materials verwendet werden, abträgt, und der Bruchteil ist vorzugsweise gleich 1,0.
  • Das Material kann biologisches Material sein.
  • Das biologische Gewebe kann Hornhautgewebe sein, und das Verfahren umfasst Abtragen des Materials in einem Operationsverfahren, in welchem Fall die Energiedichten vorzugsweise im Bereich von 50 bis 800 mJ/cm2 und insbesondere im Bereich von 120 bis 250 mJ/cm2 liegen.
  • Vorzugsweise ist die Bezugsoberfläche ein flacher Spiegel oder eine flache Oberfläche.
  • Die Bezugsoberfläche kann auf einem Pendel angebracht werden, welches eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Blättern aus flexiblem Material umfasst.
  • Das Verfahren kann Bewegen der Bezugsoberfläche mittels einer Lautsprecher- oder Schwingspule umfassen.
  • Vorzugsweise umfasst das Abbildungssystem eine CCD-Videokamera.
  • Das Verfahren kann Messen des Oberflächenprofils, Vergleichen der Messung mit einem vorhergesagten Profil und Bestimmen eines Indikators der Sicherheit oder Vorhersagbarkeit von Ablation, welche an der Probe durchgeführt wird, zur Verwendung in einem Operationsverfahren umfassen.
  • Vorzugsweise umfasst das Bezugsoberflächenpositioniermittel einen Schwingspulenantrieb und einen Positionssensor.
  • Das Verfahren kann Übertragen der Eichprofilinformation, welche durch das Verfahren ermittelt wird, an eine Lasersystemsteuerrechenvorrichtung, um die Selbstkorrektur der Eich- und Formsteuerungen des Lasersystems zu erlauben, umfassen.
  • Das Verfahren kann auch Kommunizieren mit einer Topographiemessvorrichtung zum Messen der Topographie der vorderen Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Auges, um die Ergebnisse einer Eichmessung bei Kunststoff und die Ergebnisse einer Topographiemessung zu kombinieren, sowie Vorhersagen der Form des Auges nach der Laserbehandlung aus den Eich- und Topographieergebnissen umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Laserablationseichvorrichtung bereit, welche umfasst:
    eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Quellenstrahls;
    Strahlenteilmittel, welche in der Bahn des Quellenstrahls zum Teilen des Quellenstrahls in geteilte Strahlen angeordnet sind;
    eine Bezugsoberfläche, welche angeordnet ist, um einen der geteilten Strahlen zu reflektieren, um mit einem anderen der geteilten Strahlen, welcher durch eine Oberfläche einer Probe, welche durch die Laserablationsvorrichtung abgetragen ist, reflektiert wird, ein Interferenzsignal zu bilden;
    Bezugsoberflächenpositioniermittel zum Positionieren der Bezugsoberfläche;
    Mittel zum Abbilden des Interferenzsignals; und
    Mittel zum Bestimmen des Oberflächenprofils der Probenoberfläche aus dem abgebildeten Interferenzsignal und zum Eichen der Laserablationsvorrichtung auf der Basis des festgestellten Oberflächenprofils.
  • Die Vorrichtung kann des Weiteren optische Fokussierelemente, um die Intensität des Lichts zu konzentrieren, und einen Spiegel umfassen, wobei die optischen Elemente und der Spiegel zwischen der Lichtquelle und dem Strahlenteilmittel angeordnet werden.
  • Vorzugsweise ist das Licht weißes Licht oder nahes Infrarotlicht.
  • Die Lichtquelle kann eine Halogenlampe oder eine Leuchtdiode (LED) umfassen.
  • Vorzugsweise weist die LED eine größtmögliche Intensität im roten bis infraroten Abschnitt des Spektrums auf.
  • Die Bezugsoberfläche kann ein flacher Spiegel oder eine flache Oberfläche sein.
  • Das Abbildungssystem umfasst vorzugsweise eine CCD-Videokamera.
  • Vorzugsweise umfasst das Bezugsoberflächenpositioniermittel einen Schwingspulenantrieb und einen Positionssensor.
  • Vorzugsweise umfasst der Positionssensor eine bekannte Probe.
  • Vorzugsweise umfasst der Positionssensor ein Spiegel- oder optisches Element, welches erlaubt, sowohl die bekannte Probe als auch die plastische Probe, welche gemessen wird, mittels des Abbildungssystems gleichzeitig oder abwechselnd zu betrachten.
  • In einer Form der Ausführung ist der Positionssensor ein Kapazitäts- oder Induktivitätspositionssensor.
  • Vorzugsweise ähnelt der Schwingspulenantrieb dem, der in einem Lautsprecher verwendet wird.
  • Der Positionssensor kann ein optoelektrischer Sensor sein, welcher eine Photodiode mit einem Verstärkungssystem und eine zusätzliche LED umfasst, wobei der Sensor die Intensität der zusätzlichen LED verwendet und die zusätzliche LED so positioniert ist, dass sie Licht in einem Winkel von der Bezugsoberfläche oder jeder Oberfläche, welche sich mit der Bezugsoberfläche bewegt, zur Photodiode reflektiert.
  • Vorzugsweise ist der Positionssensor einer von einer Mehrzahl von Positionssensoren.
  • Vorzugsweise umfasst die Mehrzahl von Positionssensoren eine Mehrzahl von Positionssensorarten.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Bezugsoberflächenpositioniermittel einen Lautsprecher.
  • Der Lautsprecher wird vorzugsweise als ein Verschiebungsantrieb für die Bezugsoberfläche verwendet oder stellt einen solchen dar.
  • Vorzugsweise ist die Bezugsoberfläche auf einem Pendel angebracht, welches eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Blättern aus flexiblem Material umfasst.
  • Die Probenoberfläche kann ein plastisches Polymer umfassen, welches bei einem im Wesentlichen festen Bruchteil der Ablationsrate des Materials über dem Bereich der Energiedichten, welche beim Abtragen des Materials verwendet werden, abträgt, und der Bruchteil ist vorzugsweise gleich 1,0.
  • Das Material kann biologisches Material sein, welches zum Beispiel Hornhautgewebe umfasst, und die Vorrichtung kann zum Abtragen des Materials in einem Operationsverfahren (wie beispielsweise PRK oder LASIK) sein. In diesen Fällen liegen die Energiedichten vorzugsweise im Bereich von 50 bis 800 mJ/cm2 und insbesondere im Bereich von 120 bis 250 mJ/cm2.
  • Die Vorrichtung umfasst in einer konkreten Ausführungsform ein Lasermittel, wobei die Vorrichtung zum Eichen und/oder Prüfen des Lasermittels ist, und umfasst Kommunikationsmittel zum Kommunizieren mit einem computergesteuerten Lasermittel, wodurch das Lasermittel Eichprofilinformation, welche durch die Eichvorrichtung erhalten wurde, verwenden kann, um die Eich- und Formsteuerungen des Lasermittels selbst zu korrigieren. In dieser Ausführungsform kann das Lasermittel zur Verwendung bei PRK- oder LASIK-Operationen der Hornhaut des Auges sein, um Brechungsfehler zu korrigieren.
  • Die Vorrichtung kann ein Hornhauttopographiemessmittel zum Messen der Topographie der vorderen Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Auges und Kommunikationsmittel zum Kommunizieren mit dem Topographiemessmittel zum Vorhersagen der Augentopographie nach der Laserbehandlung aus Eichmessungen bei Kunststoff und Topographiemessungen des Auges umfassen, und kann des Weiteren Anzeigemittel zum Anzeigen der Hornhauttopographie, welche mittels der Vorrichtung vorhergesagt wurde, nach der Laserbehandlung umfassen.
  • Zur vollständigeren Erklärung der Erfindung werden einige bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei:
  • 1A eine schematische Draufsicht eines Ablationsmusters ist, welches durch eine Laserquelle gebildet wurde, die auf die Oberfläche einer plastischen Probenoberfläche gerichtet wurde;
  • 1B ein Querschnitt durch A-A von 1A ist; und
  • 2 eine schematische Ansicht einer Eichvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 1A und 1B stellen ein typisches Myopie- oder Myopie/Astigmatismus-Ablationsmuster, welches auf die Oberfläche einer plastischen Probenoberfläche geätzt wurde, dar. Das Ablationsmuster kann durch einen Excimer-, Festkörperoder eine andere Art von Laser, welche zur Brechungskorrektur geeignet ist, geätzt worden sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die erste Anordnung der Vorrichtung eine Rotlichtquelle in Form der Leuchtdiode 2. Alternativerweise kann die Lichtquelle eine Allzweckhalogenlampe sein. Das Licht 4 tritt durch einen Strahlenteiler 6 durch, wo zwei getrennte Strahlen gebildet werden. Etwas von dem Licht wird auf die abgetragene Probe 8 gerichtet, welche ein plastisches Polymer ist, das bei derselben Rate wie Hornhautgewebe über dem Bereich von Energiedichten, welche bei Hornhautablationsverfahren verwendet werden, nämlich 120 bis 250 mJ/cm2, abträgt. Der Rest des Lichts wird auf eine Bezugsoberfläche 10 gerichtet, welche einen Spiegel oder eine andere flache Oberfläche umfasst, die vor- und rückwärts abgetastet wird. Sowohl die abgetragene plastische Probe 8 als auch die Bezugsoberfläche 10 reflektieren oder streuen das Licht zum Strahlenteiler 6 zurück. Einige der Reflexionen von der Probe 8 und der Bezugsoberfläche 10 prallen vom Strahlenteiler 6 ab und verschwinden. Der verbleibende vereinigte Strahl wird durch den Strahlenteiler 6 zu einer CCD-Videokamera 12, zum Beispiel einer COHO 1100 Videokamera oder dergleichen, geleitet. Die Bezugsoberfläche 10 wird abgetastet, um die Strahlenbahnlänge des Lichts, welches zur Kamera 12 zurückgeht, einzustellen. Wenn die Lichtstrahlenbahnlänge von der Probenoberfläche 8 mit der Bahnlänge zur Bezugsoberfläche 10 übereinstimmt, werden Interferenzmuster gebildet.
  • Für eine abgetragene Probe, wie beispielsweise die von 1, werden, wenn durch die Kamera 12 betrachtet, kreisförmige Interferenzmuster für gute nichtastigmatische Myopieablationen abgebildet. Ein kleineres kreisförmiges Muster wird am tiefsten Punkt der abgetragenen Oberfläche erzeugt, wenn die Bezugsoberfläche 10 vom Strahlenteiler 6 weiter weg ist. Zunehmend größere kreisförmige Muster werden bei Antreffen von flacheren Ablationen erzeugt.
  • Interferenzmuster können jedoch nur erzeugt werden, wenn die Bezugsoberfläche 10 und ein Punkt auf der abgetragenen Probe 8 in derselben optischen Bahnentfernung von der Videokamera 12 sind. Die Bezugsoberfläche 10 muss daher beweglich sein, um die Abbildung von verschiedenen Ablationstiefen zu erlauben. Ein Schwingspulenantrieb 14 bewegt die Bezugoberfläche 10 rück- und vorwärts, während ein optoelektronischer Sensor 16 (oder in anderen Ausführungsformen ein Kapazitäts- oder Induktivitätspositionssensor), wie beispielsweise eine Photodiode mit einem Verstärkungssystem, die räumliche Positionierung der Bezugsoberfläche 10 abfühlt. Der Schwingspulenantrieb 14 und der Positionssensor 16 erlauben daher die Positionierung bei Rückmeldung von der Bezugsoberfläche 10 in Bezug auf die abgetragene Probe 8.
  • Eine alternative Ausführungsform bezieht eher die Verwendung von optischer als mechanischer Positionsmessung ein. In dieser Ausführungsform werden eine bekannte Probe in Form eines keilförmigen Objekts 18 und ein kleiner Spiegel 20 verwendet, um die Positionierung der Bezugsoberfläche 10 zu erfassen. Die Schwingspule 14 wird erneut verwendet, um die Bezugsoberfläche 10 anzutreiben. In dieser Ausführungsform weist die bekannte Probe 18 eine schräge Oberfläche 22 auf, welche die Minimal- und Maximalbewegung der Bezugsoberfläche 10 reflektiert. Der Positionssensor 16 kann in dieser Ausführungsform jedoch zusätzlich verwendet werden.
  • Die Eichvorrichtung, wie zuvor beschrieben, wird vorzugsweise an einen Computer 24 angeschlossen. Dieser Computer 24 kann die Form der abgetragenen Probenoberfläche 8 berechnen, die Form auf dreidimensionale Weise anzeigen, die tatsächliche Form mit einer gewünschten Form vergleichen und eine „Gut/Schlecht"-Meldung ausgeben, welche anzeigt, dass eine gute Eichung beziehungsweise ein Laserproblem erfasst wurde. Der Computer kann auch mit einem Lasersystem oder einer Hornhauttopographievorrichtung 26 verbunden sein. Die Eichvorrichtung kann daher Information, welche das abgetragene Profil betrifft, mit dem Lasersystem austauschen. Die Information, welche über das erzeugte gemessene Profil bereitgestellt wird, kann dann ausgelegt und verwendet werden, um die Parameter des Lasersystems zu ändern, so dass das gewünschte Hornhautprofil bei seiner nächsten Ablation erzeugt wird.
  • Die Vorrichtung zum Durchführen von topographischer Profilierung der Hornhaut kann in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls enthalten sein. Diese Vorrichtung kann verwendet werden, um das ursprüngliche Profil einer Hornhautoberfläche zu messen und dann das gemessene Ablationsprofil aus der Eichvorrichtung der vorliegenden Erfindung einzuführen. Die Hornhauttopographie, welche erwartet werden kann, wenn ein Laserablationsverfahren an einer Hornhaut auf der Basis der Eichdaten durchgeführt werden würde, kann dann berechnet und angezeigt werden. Alternativerweise kann die Eichvorrichtung die Hornhauttopographiedaten ablesen und auf dem Computer 24 die resultierende Hornhautform, welche geschaffen werden würde, wenn der Laser am Auge verwendet werden wurde, berechnen und anzeigen.
  • Somit kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um Laser zu eichen, welche zum Beispiel bei der Verbesserung der Sehkraft oder anderen medizinischen, dental oder kosmetischen Verfahren, bei welchen die genaue Ablation von Gewebe notwendig ist, verwendet werden.
  • Modifikationen können das Austauschen von Positionen der Probe und Bezugsoberflächen umfassen.

Claims (30)

  1. Verfahren zum Eichen einer Laserablationsvorrichtung, umfassend: Abtragen einer Probe (8); Messen des Oberflächenprofils der Probe durch: Leiten von Licht von einer Lichtquelle (2) durch einen Strahlenteiler (6), um zwei geteilte Strahlen zu bilden; Richten der geteilten Strahlen auf die abgetragene Oberfläche der Probe (8) beziehungsweise auch auf eine Bezugsoberfläche (10); Reflektieren der geteilten Strahlen von der abgetragenen Oberfläche beziehungsweise der Bezugsoberfläche, und Bilden eines Interferenzsignals aus den reflektierten geteilten Strahlen; und Erfassen des Interferenzsignals und Bestimmen des Oberflächenprofils der Probenoberfläche daraus; und Eichen der Laserablationsvorrichtung auf der Basis des festgestellten Oberflächenprofils.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Probenoberfläche (8) ein plastisches Polymer ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode (2) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Eichen der Vorrichtung zur Verwendung beim Abtragen eines vorbestimmten Materials, wobei die Probe eine Ablationsrate aufweist, welche ein im Wesentlichen fester Bruchteil der Ablationsrate des abzutragenden Materials über dem Bereich von Energiedichten ist, welche beim Abtragen des Materials verwendet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Bruchteil gleich 1,0 ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Material biologisches Gewebe, z. B. Hornhautgewebe, ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Bewegen der Bezugsoberfläche mittels einer Lautsprecher- oder Schwingspule (14) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Messen des Oberflächenprofils, Vergleichen der Messung mit einem vorhergesagten Profil und Bestimmen eines Indikators der Sicherheit oder Vorhersagbarkeit von Ablation, welche an einer Probe durchgeführt wird, zur Verwendung in einem Operationsverfahren umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Übertragen des Eichprofils umfasst, um die Selbstkorrektur der Eich- und Formsteuerungen des Lasersystems zu erlauben.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Kommunizieren mit einer Topographiemessvorrichtung zum Messen der Topographie der vorderen Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Auges, um die Ergebnisse einer Eichmessung bei Kunststoff und die Ergebnisse einer Topographiemessung zu kombinieren, und Vorhersagen der Form des Auges nach der Laserbehandlung aus den Eich- und Topographieergebnissen umfasst.
  11. Laserablationseichvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle (2) zum Erzeugen eines Quellenstrahls; Strahlenteilmittel (6), welche in der Bahn des Quellenstrahls zum Teilen des Quellenstrahls in geteilte Strahlen angeordnet sind; eine Bezugsoberfläche (10), welche angeordnet ist, um einen der geteilten Strahlen zu reflektieren, um mit einem anderen der geteilten Strahlen, welcher durch eine Oberfläche einer Probe, welche durch die Laserablationsvorrichtung abgetragen ist, reflektiert wird, ein Interferenzsignal zu bilden; Bezugsoberflächenpositioniermittel (14) zum Positionieren der Bezugsfläche; Mittel (12) zum Abbilden des Interferenzsignals; und Mittel (24) zum Bestimmen des Oberflächenprofils der Probenoberfläche aus dem abgebildeten Interferenzsignal und zum Eichen der Laserablationsvorrichtung auf der Basis des festgestellten Oberflächenprofils.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelle (2) weißes Licht oder nahes Infrarotlicht ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Lichtquelle eine Halogenlampe oder eine LED umfasst.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei das Bezugsoberflächenpositioniermittel des Weiteren einen Positionssensor (16) umfasst.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Positionssensor eine bekannte Probe (18) umfasst.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Positionssensor ein Spiegel- oder optisches Element (20) umfasst, welches erlaubt, sowohl die bekannte Probe (18) als auch die Probe (8), welche gemessen wird, mittels des Abbildungssystems gleichzeitig oder abwechselnd zu betrachten.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei das Bezugsoberflächenpositioniermittel des Weiteren einen Schwingspulenantrieb (14) zum Positionieren der Bezugsoberfläche ansprechend auf den Positionssensor (16) umfasst.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Schwingspulenantrieb (14) dem ähnelt, welcher in einem Lautsprecher verwendet wird.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Bezugsoberflächenpositioniermittel einen Lautsprecher umfasst.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Lautsprecher als ein Verschiebungsantrieb für die Bezugsoberfläche verwendet wird oder einen solchen darstellt.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, welche des Weiteren die Probe umfasst, wobei die Probenoberfläche ein plastisches Polymer umfasst.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21 zum Eichen der Laserablationsvorrichtung zur Verwendung beim Abtragen eines vorbestimmten Materials, wobei die Probe eine Ablationsrate aufweist, welche ein im Wesentlichen fester Bruchteil der Ablationsrate des abzutragenden Materials über dem Bereich von Energiedichten ist, welche beim Abtragen des Materials verwendet werden.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Bruchteil gleich 1,0 ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Material biologisches Gewebe, z. B. Hornhautgewebe, ist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24 in Kombination mit einer Vorrichtung zur Laserablation des biologischen Gewebes in einem Operationsverfahren, z. B. PRK oder LASIK.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Energiedichten im Bereich von 50 bis 800 mJ/cm2 liegen.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 26, wobei das Laserquellenmittel zur Verwendung bei PRK- oder LASIK-Operationen der Hornhaut des Auges ist, um Brechungsfehler zu korrigieren.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 27, welche ein Hornhauttopographiemessmittel zum Messen der Topographie der vorderen Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Auges und Kommunikationsmittel zum Kommunizieren mit dem Topographiemessmittel zum Vorhersagen der Augentopographie nach der Laserbehandlung aus Eichmessungen bei Kunststoff und Topographiemessungen des Auges umfasst.
  29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 28, einschließlich Laserablationsvorrichtung, wobei die Mittel zum Bestimmen des Oberflächenprofils und zum Eichen der Laserablationsvorrichtung in Kommunikation mit der Laserablationsvorrichtung zum Einstellen der Eich- und Formsteuerungen davon sind.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Laserablationsvorrichtung zur Verwendung bei PRK- oder LASIK-Operationen der Hornhaut des Auges ist, um Brechungsfehler zu korrigieren.
DE69818478T 1997-07-18 1998-07-17 Interferometrische Eichung von Laserablation Expired - Fee Related DE69818478T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPO8109A AUPO810997A0 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Method and apparatus for calibration of ablation lasers
AUPO810997 1997-07-18
PCT/AU1998/000568 WO1999004220A1 (en) 1997-07-18 1998-07-17 Method and apparatus for surface profiling of materials and calibration of ablation lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69818478D1 DE69818478D1 (de) 2003-10-30
DE69818478T2 true DE69818478T2 (de) 2004-07-01

Family

ID=3802399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69818478T Expired - Fee Related DE69818478T2 (de) 1997-07-18 1998-07-17 Interferometrische Eichung von Laserablation

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6369898B1 (de)
EP (1) EP0998656B1 (de)
AT (1) ATE250750T1 (de)
AU (1) AUPO810997A0 (de)
CA (1) CA2296484A1 (de)
DE (1) DE69818478T2 (de)
ES (1) ES2209163T3 (de)
HK (1) HK1028995A1 (de)
WO (1) WO1999004220A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10019059B4 (de) * 2000-04-18 2008-04-17 SIOS Meßtechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Profilabweichungen
AUPR086100A0 (en) * 2000-10-20 2000-11-16 Q-Vis Limited Improved surface profiling apparatus
US6624894B2 (en) * 2001-06-25 2003-09-23 Veeco Instruments Inc. Scanning interferometry with reference signal
US8968279B2 (en) 2003-03-06 2015-03-03 Amo Manufacturing Usa, Llc Systems and methods for qualifying and calibrating a beam delivery system
DE10333562A1 (de) * 2003-07-23 2005-02-17 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren, Vorrichtung und System zur Bestimmung eines Systemparameters eines Laserstrahl-Behandlungssystems
US6967726B2 (en) * 2003-10-03 2005-11-22 Honeywell International Inc. Means for in-place automated calibration of optically-based thickness sensor
US20070173796A1 (en) * 2006-01-25 2007-07-26 Ralf Kessler Device and method for calibrating a laser system
US7811280B2 (en) 2006-01-26 2010-10-12 Amo Manufacturing Usa, Llc. System and method for laser ablation calibration
US7888621B2 (en) * 2006-09-29 2011-02-15 International Paper Co. Systems and methods for automatically adjusting the operational parameters of a laser cutter in a package processing environment
US8017905B2 (en) * 2008-08-29 2011-09-13 Wavelight Ag Method for energy calibration of a pulsed laser system
US10034109B2 (en) * 2015-04-09 2018-07-24 Audera Acoustics Inc. Acoustic transducer systems with position sensing
AU2016341984B2 (en) 2015-10-21 2021-10-14 Amo Development, Llc Laser beam calibration and beam quality measurement in laser surgery systems
RU2760694C2 (ru) * 2017-01-18 2021-11-29 Айпиджи Фотоникс Корпорэйшн Способ и системы для формирования изображений в когерентном излучении и управления с обратной связью для модификации материалов
CN114871571B (zh) * 2022-05-27 2023-05-26 华中科技大学 一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710001A (en) * 1986-11-21 1987-12-01 Hewlett-Packard Company Support for a moving mirror in an interferometer
GB8807817D0 (en) * 1988-03-31 1988-05-05 See C W Optical measuring apparatus & method
JPH061167B2 (ja) * 1988-05-17 1994-01-05 日本鋼管株式会社 3次元曲面形状の測定方法及び装置
DE3942896A1 (de) * 1989-12-23 1991-06-27 Zeiss Carl Fa Interferometrischer sensor zur messung von abstandsaenderungen einer kleinen flaeche
GB9009110D0 (en) * 1990-04-23 1990-06-20 Europ Vision Syst Centre Improvements relating to optical measuring systems
US5490849A (en) * 1990-07-13 1996-02-13 Smith; Robert F. Uniform-radiation caustic surface for photoablation
IL100655A (en) * 1991-02-08 1994-11-28 Hughes Aircraft Co Profile gauge for interferometric laser
JPH05157512A (ja) * 1991-07-19 1993-06-22 Olympus Optical Co Ltd 波面干渉計
US5261822A (en) * 1993-01-12 1993-11-16 Iatrotech, Inc. Surgical refractive laser calibration device
US5772656A (en) * 1993-06-04 1998-06-30 Summit Technology, Inc. Calibration apparatus for laser ablative systems
JP2826265B2 (ja) * 1994-03-28 1998-11-18 株式会社生体光情報研究所 断層像撮影装置
US5493109A (en) * 1994-08-18 1996-02-20 Carl Zeiss, Inc. Optical coherence tomography assisted ophthalmologic surgical microscope
US5659392A (en) * 1995-03-22 1997-08-19 Eastman Kodak Company Associated dual interferometric measurement apparatus for determining a physical property of an object
WO2000041639A1 (en) * 1999-01-13 2000-07-20 Lasersight Technologies, Inc. Profiling calibration plate

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999004220A1 (en) 1999-01-28
DE69818478D1 (de) 2003-10-30
AUPO810997A0 (en) 1997-08-14
HK1028995A1 (en) 2001-03-16
ATE250750T1 (de) 2003-10-15
US6369898B1 (en) 2002-04-09
CA2296484A1 (en) 1999-01-28
EP0998656A4 (de) 2000-09-27
EP0998656A1 (de) 2000-05-10
ES2209163T3 (es) 2004-06-16
EP0998656B1 (de) 2003-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69812834T2 (de) Verfahren und Gerät zur Ermittlung von optischen Eigenschaften der Cornea
DE69818478T2 (de) Interferometrische Eichung von Laserablation
DE60038303T2 (de) Hydrations- und topographiemessungen von gewebe für die laserformung
DE69526977T2 (de) Multikameravorrichtung für untersuchungen der hornhaut
DE69533903T2 (de) Mit optischer Kohärenz-Tomographie gesteuerter chirurgischer Apparat
DE60121123T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur messung von refraktiven fehlern eines auges
EP2582284B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der augenposition
EP1223848B1 (de) System zur berührungslosen vermessung der optischen abbildungsqualität eines auges
DE69529681T2 (de) Verfahren und anordnung zur anzeige von augenbewegungen
EP1303210B1 (de) Verfahren zur ermittlung von abständen am vorderen augenabschnitt
EP1662981B1 (de) Messung der oberflächentopographie und wellenaberration eines linsensystems
EP1119323A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur online aberrometrie bei der refraktiven korrektur von augen
DE10014400A1 (de) Wellenfrontsensor mit Mehrleistungsstrahlmodi und unabhängiger Abgleichkamera und Akkommodationsbereichmessung
EP2654636B1 (de) Vorrichtung zur materialbearbeitung eines werkstücks und verfahren zum kalibrieren einer solchen vorrichtung
DE60125319T2 (de) Wellenfrontrefraktor zur gleichzeitigen aufnahme zweier hartmann-shack-bilder
EP2621662B1 (de) Vorrichtung und verfahren für die bearbeitung von material mit fokussierter elektromagnetischer strahlung
EP2364105A1 (de) Ophthalmologisches messsystem und verfahren zu dessen kalibrierung und/oder justierung
DE10333558A1 (de) Hornhautkeratoskopie beruhend auf einer Hornhaut- Wellenfrontmessung
EP1710536B1 (de) Verfahren zur dreidimensionalen Formerfassung eines Körpers
DE102013021974B3 (de) Vorrichtung zur Bestimmung einer Ametropie eines Auges
DE102004030904A1 (de) Vorrichtung zum Erfassen der räumlichen Lage der optischen Achse eines Auges sowie zum Zentrieren eines Bezugssystems relativ zur optischen Achse
US5713893A (en) Test substrate for laser evaluation
WO2004045401A2 (de) Ophthalmologisches gërat mit eye-tracker-einheit
EP1624795B1 (de) Verfahren und anordnung zum vermessen des vorderen augenabschnitts
WO2021023799A1 (de) Planungsverfahren und vorrichtungen zur präzisen änderung eines brechungsindex

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee