ES2942902T3

ES2942902T3 - Calibración de la posición del punto focal de un haz láser

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Publication number: ES2942902T3
Application number: ES20709710T
Authority: ES
Inventors: Evi Goos; Claudia Gorschboth; Matthias Foesel; Olaf Kittelmann
Original assignee: Alcon Inc
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: AU2020225508A1; EP3927299B1; JP2022519822A; EP3927299A1; WO2020170064A1; US20200266601A1; CN113438934A; CN113438934B; CA3125520A1; JP7455848B2

Abstract

En ciertas realizaciones, un sistema para calibrar el punto focal de un rayo láser comprende un láser, una óptica de enfoque, una óptica detectora, un detector de absorción de dos fotones (TPA) y una computadora. El láser genera el rayo láser. La óptica de enfoque dirige el punto focal del rayo láser a lo largo de un eje z hacia una superficie cero correspondiente a un plano cero y recibe una parte del rayo láser reflejado por la superficie cero. La óptica del detector recibe la porción reflejada de la óptica de enfoque y dirige la porción reflejada hacia un detector TPA. El detector TPA detecta la intensidad máxima de la parte reflejada, lo que indica la proximidad del punto focal a la superficie cero y genera una señal que representa la intensidad máxima de la parte reflejada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Calibración de la posición del punto focal de un haz láser

CAMPO TÉCNICO

La presente divulgación se refiere, en general, a dispositivos láser, por ejemplo, como se usan en dispositivos quirúrgicos, y más específicamente a calibrar la posición del punto focal de un haz láser.

ANTECEDENTES

En la cirugía láser oftalmológica es importante realizar cortes precisos. Por ejemplo, un colgajo de queratomileusis in situ asistida por láser (LASIK) se crea, en general, lo suficientemente cerca de la capa de Bowman para evitar el trauma provocado por retirar el colgajo, pero lo suficientemente lejos de la capa de Bowman para evitar romper la capa, por lo que se corta el colgajo a una profundidad de aproximadamente 80 micrómetros (pm) a 500 pm, tal como aproximadamente a 120 pm. Como otro ejemplo, la lentícula retirada en un procedimiento de extracción lenticular con incisión pequeña (SMILE) deja la córnea con una curvatura que está destinada a proporcionar una corrección refractiva, por lo que la lentícula debe cortarse con precisión. En consecuencia, para permitir resultados consistentes y de alta calidad, la posición del punto focal del haz láser debería calibrarse con una precisión de unos pocos micrómetros.

BREVE SUMARIO

En ciertas realizaciones, un sistema para calibrar la posición del punto focal de un haz láser comprende un láser, una óptica de enfoque, una óptica detectora, un detector de absorción de dos fotones (TPA) y un ordenador. El láser genera el haz láser. La óptica de enfoque dirige el haz láser a lo largo del eje z hacia una superficie cero que corresponde a un plano cero y recibe una porción del haz láser reflejado por la superficie cero. La óptica detectora recibe la porción reflejada de la óptica de enfoque y dirige la porción reflejada hacia un detector de TPA. El detector de TPA detecta la intensidad pico de la porción reflejada, lo que indica la proximidad de la posición del punto focal a la superficie cero, y genera una señal que representa la intensidad pico de la porción reflejada. El ordenador determina si la posición del punto focal del haz láser está calibrada en respuesta a la señal que representa la intensidad pico.

En ciertas realizaciones, un método para calibrar la posición del punto focal de un haz láser comprende generar el haz láser. El haz láser se dirige mediante la óptica de enfoque a lo largo del eje z hacia una superficie cero correspondiente a un plano cero, que refleja al menos una porción del haz láser. La porción reflejada se recibe en la óptica de enfoque y, a continuación, por la óptica detectora desde la óptica de enfoque. La porción reflejada se dirige hacia un detector de absorción de dos fotones (TPA). El detector de TPA detecta la intensidad pico de la porción reflejada. La intensidad pico indica una proximidad del punto focal a la superficie cero. Se genera una señal que representa la intensidad pico de la porción reflejada. Un ordenador determina si la posición del punto focal del haz láser está calibrada en respuesta a la señal que representa la intensidad pico.

Las realizaciones de los sistemas y métodos pueden incluir una, dos o más de cualquiera de las siguientes características:

■ El ordenador determina si la intensidad pico es una intensidad pico máxima. Si la intensidad pico es la intensidad pico máxima, el ordenador determina que el punto focal está sustancialmente en la superficie cero.

■ El ordenador determina si la intensidad pico es una intensidad pico máxima. Si la intensidad pico no es la intensidad pico máxima, el ordenador ajusta la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a un punto diferente del eje z.

■ El ordenador repite lo siguiente hasta que la intensidad pico es una intensidad pico máxima: determinar si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y si la intensidad pico no es la intensidad pico máxima, ajustar la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a un punto diferente del eje z.

■ El ordenador: ajusta la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a lo largo de una pluralidad de intervalos más grandes para ubicar una región general de la superficie cero; y ajusta la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a lo largo de una pluralidad de intervalos más pequeños de la región general para determinar la ubicación de la superficie cero.

■ El ordenador genera, a partir de la señal, una gráfica que representa la intensidad pico de la porción reflejada.

■ La óptica de enfoque comprende un expansor de haz, un escáner y un objetivo.

■ La óptica detectora comprende un polarizador y una placa de cuarto de onda. El polarizador transmite el haz láser con una primera polarización lineal a la placa de cuarto de onda. La placa de cuarto de onda convierte el haz láser de la primera polarización lineal a una polarización circular, y convierte la porción reflejada de la polarización circular a una segunda polarización lineal. El polarizador desvía la porción reflejada con la segunda polarización lineal hacia el detector de TPA.

■ La óptica detectora comprende un polarizador y una combinación que comprende una placa de media onda y un rotador de Faraday. El polarizador transmite el haz láser con una primera polarización lineal a la combinación. La combinación: hace rotar la polarización lineal del haz láser 0 grados y hace rotar la polarización lineal de la porción reflejada 90 grados a una segunda polarización lineal; o hace rotar la polarización lineal del haz láser 90 grados y hace rotar la polarización lineal de la porción reflejada 0 grados a una segunda polarización lineal. El polarizador desvía la porción reflejada con la segunda polarización lineal hacia el detector de TPA.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las realizaciones de la presente divulgación se describen a modo de ejemplo con mayor detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la figura 1 ilustra una realización de un sistema láser que puede calibrar la posición del punto focal de un haz láser;

la figura 2 ilustra un ejemplo de un método que puede realizarse por el sistema de la figura 1 para calibrar un punto focal de un haz láser;

la figura 3 es una gráfica que ilustra un ejemplo de un patrón de ajuste que puede realizarse por el sistema de la figura 1; y

las figuras 4A y 4B son gráficas que ilustran ejemplos de calibración del haz láser para los IF de paciente de diferentes longitudes que pueden realizarse por el sistema de la figura 1.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES DE EJEMPLO

Haciendo referencia ahora a la descripción y a los dibujos, se muestran en detalle las realizaciones de ejemplo de los aparatos, sistemas y métodos desvelados. Como es evidente para un experto en la materia, las realizaciones desveladas son a modo de ejemplo y no exhaustivas de todas las realizaciones posibles.

La figura 1 ilustra una realización de un sistema láser 10 que puede calibrar la posición del punto focal de un haz láser dirigido a un destino 12, tal como un ojo o material de prueba. En ciertas realizaciones, un láser genera un haz láser. La óptica de enfoque dirige el haz láser a una superficie cero, que puede ubicarse, en general, al final de una IF del paciente que estabiliza el ojo. La superficie cero refleja al menos una porción del haz láser. La óptica detectora dirige la porción reflejada a un detector de absorción de dos fotones (TPA), que es sensible a la intensidad pico de la porción reflejada. En general, cuando el punto focal está en la superficie cero, el diámetro de la porción reflejada en el detector está en un mínimo y la intensidad pico es máxima. La intensidad pico detectada por el detector de TPA indica la proximidad del punto focal del haz láser a la superficie cero.

En la realización ilustrada, el sistema láser 10 incluye lo siguiente acoplado como se muestra: un láser 20, una óptica detectora 22 (que incluye un polarizador 24, una lente 28 y una placa de ondas 34), un detector de absorción de dos fotones (TPA) 30, una óptica de enfoque 40 (que incluye un expansor de haz 42, un escáner 44 y una lente de objetivo 48), una interfaz de paciente 14 y un ordenador 52. El sistema láser 10 puede usarse para realizar un procedimiento oftálmico en una parte de un ojo (por ejemplo, la córnea de un ojo humano o animal) o un material de prueba que imite esa parte (por ejemplo, metacrilato de polimetilo (PMMA)).

Para ayudar a describir las realizaciones, se describe el sistema de coordenadas xyz de un sistema láser. La dirección del haz láser cuando el haz se aproxima al destino 12 define el eje z. Si el destino 12 es un ojo, el eje z suele ser paralelo a un eje óptico del ojo. El eje z, a su vez, define el plano xy, ya que el eje z es normal al plano xy. La "posición Z" se refiere a un punto del eje z; la "posición xy" se refiere a un punto del plano xy. El "plano cero" se refiere al plano definido por (x, y, z) = (x, y, 0).

La colocación de los ejes x e y en el plano xy puede seleccionarse de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, si el destino 12 es un ojo de un paciente, el eje x o y puede ser paralelo a un eje vertical del paciente. Los orígenes de los ejes x e y pueden seleccionarse de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, si el destino 12 es un ojo, una porción central del ojo (por ejemplo, el centro de la pupila, el ápice, el vértice o el eje óptico) puede definirse como x = 0, y = 0. El origen del eje z, z = 0 (que define el plano cero) puede seleccionarse de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, la superficie del lado de destino de la interfaz 14 (es decir, la superficie diseñada para estar en contacto con el ojo) puede seleccionarse como z = 0. Durante la calibración, la superficie del lado de destino puede o no estar en contacto con el ojo.

Para ayudar a describir las realizaciones, se describen unos dispositivos ópticos. Un dispositivo óptico es un dispositivo que controla (por ejemplo, refleja, refracta, filtra, transmite (o atraviesa) y/o polariza) la luz. El dispositivo puede fabricarse de cualquier material adecuado que controle la luz de acuerdo con el diseño, por ejemplo, vidrio, cristal, metal o un semiconductor. Los ejemplos de dispositivos ópticos incluyen lentes, espejos, prismas, filtros ópticos, guías de ondas, placas de ondas, expansores, colimadores, divisores, rejillas y polarizadores.

Los componentes de ejemplo del sistema 10 pueden ser los siguientes. El láser 20 es un dispositivo que genera un haz intenso de luz monocromática coherente mediante la emisión estimulada de fotones a partir de átomos o moléculas excitados. Un haz láser puede tener cualquier longitud de onda adecuada, por ejemplo, una longitud de onda en el intervalo infrarrojo (IR) o ultravioleta (UV). Los pulsos del haz láser pueden tener una duración de pulso en cualquier intervalo adecuado, por ejemplo, el intervalo de nanosegundos, picosegundos, femtosegundos o attosegundos. El foco del haz láser es el punto focal del haz.

La óptica detectora 22 dirige el haz láser a la óptica de enfoque 40 y la porción reflejada al detector de TPA 30. En la realización ilustrada, la óptica detectora 22 incluye el polarizador 24, la lente 28 y la placa de ondas 34. El polarizador 24 es un filtro óptico que transmite luz de una dirección de polarización específica mientras que refleja la luz de otras direcciones de polarización rotadas. El polarizador 24 puede convertir la luz de polarización indefinida o mixta en luz con un solo estado de polarización lineal. En la realización ilustrada, el polarizador 24 transmite el haz láser recibido desde el láser 20 (que tiene una primera polarización) hacia la placa de ondas 34 y refleja el haz láser recibido desde la placa de ondas 34 (que tiene una segunda polarización) hacia la lente 28 y el detector 30. En ciertas realizaciones, la primera polarización es una polarización lineal y la segunda polarización es la polarización lineal rotada 90 grados. La lente 28 enfoca el haz del polarizador 24 al detector de TPA, que está ubicado en el plano focal de la lente 28. La lente 28 puede ser una lente acromática diseñada para limitar los efectos de la aberración cromática y esférica.

La placa de ondas 34 es un dispositivo óptico que altera el estado de polarización de una luz que viaja a través del mismo. La placa de ondas 34 puede ser cualquier placa de ondas adecuada, por ejemplo, una placa de cuarto de onda, que convierte la luz polarizada linealmente en luz polarizada circularmente y viceversa, o una combinación de una placa de media onda (que hace rotar la luz polarizada linealmente 45 grados) y un rotador de Faraday de 45 grados (también conocido como diodo óptico cuando se usa en combinación con el polarizador 24). En una realización, la placa de ondas 34 es una placa de cuarto de onda que recibe el haz láser con una primera polarización lineal del polarizador 24, convierte el haz láser de la primera polarización lineal a una polarización circular y dirige el haz láser a la óptica de enfoque 40. La placa de ondas 34 también recibe la porción reflejada del haz láser desde la óptica de enfoque 40, y convierte la porción reflejada de la polarización circular a una segunda polarización lineal rotada en relación con la primera polarización lineal. En la realización ilustrada, la placa de ondas 34 cambia la polarización lineal original del haz de luz en 90 grados.

En otra realización, la placa de ondas 34 es una combinación de una placa de media onda y un rotador de Faraday. La placa de ondas 34 recibe el haz láser con una primera polarización lineal del polarizador 24. En esta dirección, la placa de media onda y el rotador de Faraday compensan el efecto de rotación del otro, lo que da como resultado una rotación del haz láser de 0 grados. A continuación, la placa de ondas 34 dirige el haz láser a la óptica de enfoque 40. La placa de ondas 34 también recibe la porción reflejada del haz láser reflejado desde la óptica de enfoque 40. En esta dirección, la placa de media onda y el rotador de Faraday suman sus efectos de rotación, lo que da como resultado una rotación del haz láser de 90 grados, que es una segunda polarización lineal rotada en relación con la primera polarización lineal. En sumario, el haz de luz pasa a través de la placa de ondas 34, que hace rotar el haz 0 grados, y se refleja de nuevo a través de la placa de ondas 34, que hace rotar el haz 90 grados, lo que da como resultado un cambio de la polarización lineal original del haz de luz en 90 grados. En otras realizaciones, la placa de ondas 34 puede reconfigurarse de tal manera que el haz de luz pase a través de la placa de ondas 34, que hace rotar el haz 90 grados, y se refleje a través de la placa de ondas 34, que hace rotar el haz 0 grados.

La óptica de enfoque 40 dirige y enfoca el haz láser hacia el destino 12. En ciertas realizaciones, la óptica de enfoque 40 dirige el punto focal del haz láser a lo largo del eje z hacia una superficie cero 50 y recibe al menos una porción del haz reflejado por la superficie cero 50. En la realización ilustrada, la óptica de enfoque 40 incluye un expansor de haz 42, un escáner 44 y una lente objetivo 48. El expansor de haz 42 incluye uno o más dispositivos ópticos que expanden el diámetro de un haz láser para controlar el punto focal de un haz láser. Un dispositivo óptico, como una lente 42a o un espejo, puede controlar la posición z del punto focal de un haz láser, y otro dispositivo óptico, como una lente 42b (en combinación con la lente 42a), puede expandir el diámetro de un haz láser. En teoría, el expansor de haz 42 está diseñado para controlar consistentemente el punto focal de un haz láser. Sin embargo, en la práctica, la óptica puede variar con el tiempo de tal manera que cambie la posición z del punto focal. En consecuencia, en ciertos casos, puede ser importante la calibración de la posición z del punto focal del haz láser.

El escáner 44 incluye uno o más dispositivos ópticos que controlan la dirección de un haz láser para controlar la posición xy del punto focal. Para desviar transversalmente el haz láser, el escáner 44 puede tener un par de espejos de escáner accionados galvanométricamente que se inclinan alrededor de ejes recíprocamente perpendiculares. En la realización ilustrada, el escáner 44 recibe el haz láser del expansor de haz 42 y manipula el haz láser para controlar la posición xy del punto focal. La lente objetivo 48 recibe el haz láser del escáner 44 y dirige el haz al destino 12.

La interfaz de paciente (IF) 14 estabiliza la posición del destino 12 en relación con el sistema láser 10 durante la cirugía y normalmente se fabrica de un material rígido como plástico o metal. Si el destino 12 es un ojo, el contacto entre el ojo y ciertos tipos de IF de paciente 14 puede conformar (por ejemplo, aplanar o deformar de otro modo) la superficie del ojo. La superficie del "lado de destino" de la IF de paciente 14 es la superficie de la IF 14 diseñada para orientarse hacia (e incluso puede estar en contacto con) el destino 12. Las IF 14 de paciente son normalmente productos de un solo uso, donde una IF 14 se usa para un ojo de paciente y a continuación se desecha. En teoría, las IF de paciente 14 están diseñadas para tener una longitud constante en la dirección z. Sin embargo, en la práctica, diferentes IF pueden tener diferentes longitudes. En consecuencia, en ciertos casos, es importante la calibración de la posición z del punto focal con respecto a un IF de paciente 14 particular.

En ciertas realizaciones, la superficie del lado de destino de la IF de paciente 14 define z = 0 o el plano cero. Una superficie cero 50, que refleja el haz láser durante la calibración, puede ubicarse en el plano cero. Los ejemplos de superficie cero 50 incluyen la superficie del lado de destino de la IF de paciente 14, el otro lado de la superficie del lado de destino u otra superficie (por ejemplo, una superficie espejada u otra altamente reflectante), colocada cerca o en contacto con la superficie del lado de destino de la IF de paciente 14. Obsérvese que, si bien la figura 1 ilustra el destino 12 y la superficie cero 50, en la práctica, el destino 12 normalmente no está presente cuando se realiza la calibración.

El detector de absorción de dos fotones (TPA) 30 mide la intensidad de un haz láser. En ciertos detectores, el haz láser provoca una absorción de dos fotones que excita los electrones, que generan una señal en respuesta a la intensidad pico de la radiación incidente. En la realización ilustrada, el detector de TPA 30 detecta la intensidad de la porción reflejada y genera una señal que indica la intensidad pico de la porción reflejada y enfocada.

La señal indica la proximidad del punto focal del haz láser a la superficie cero 50. Cuanto más lejos esté el punto focal de la superficie cero 50, mayor será el diámetro de la porción reflejada en la superficie de detección del detector de TPA, y menor será la intensidad pico del haz en una porción particular del detector. Cuanto más cerca esté el punto focal de la superficie cero 50, menor será el diámetro de la porción reflejada, y mayor será la intensidad pico del haz en una porción particular del detector. En consecuencia, cuando el punto focal está en la superficie cero 50, el diámetro en el detector es mínimo y la intensidad pico es máxima.

El ordenador 46 determina si el punto focal del haz láser está calibrado en respuesta a las mediciones de intensidad del detector de TPA 30. En determinadas realizaciones, el ordenador 46 determina si la intensidad pico es una intensidad pico máxima. La intensidad pico máxima puede ser la máxima de las intensidades pico medidas en diferentes posiciones del punto focal. En algunos casos, la intensidad pico máxima puede medirse o calcularse antes de una sesión de calibración, de tal manera que el ordenador 46 pueda determinar si la intensidad pico medida durante la sesión de calibración es la máxima. Si la intensidad pico es la intensidad pico máxima, el ordenador 46 determina que el punto focal está en la superficie cero 50. Si la intensidad pico no es la intensidad pico máxima, el ordenador 46 puede ajustar la óptica de enfoque 40 para dirigir el punto focal a un punto diferente del eje z. El ajuste de la óptica de enfoque 40 se describe con más detalle haciendo referencia a la figura 2. En determinadas realizaciones, el ordenador 46 genera a partir de la señal del detector de TPA una gráfica que representa las intensidades pico de la porción reflejada. Ejemplos de gráficas se describen con más detalle haciendo referencia a las figuras 3, 4A y 4B.

La figura 2 ilustra un ejemplo de un método que puede realizarse por el sistema 10 de la figura 1 para calibrar un punto focal de un haz láser. El método comienza en la etapa 100, donde el láser 20 genera un haz láser. La óptica de enfoque 40 dirige el haz láser a la superficie cero 50 en la etapa 110, que refleja al menos una porción del haz láser. El resto del haz puede viajar al destino 12. La óptica detectora 22 dirige la porción reflejada al detector de TPA 30 en la etapa 112. El detector de TPA 30 detecta la intensidad de la porción reflejada en la etapa 114.

El ordenador 46 determina si la intensidad pico es la intensidad pico máxima determinando si la señal está en un máximo en la etapa 116. Si la señal no es la máxima en la etapa 120, el ordenador 46 puede ajustar la óptica de enfoque 40 en la etapa 122 para dirigir el punto focal a un punto diferente del eje z. Por ejemplo, el ordenador 46 puede dar instrucciones a la óptica de enfoque 40 para cambiar la posición o las propiedades de refracción de la lente 42a para ajustar la posición del punto focal. Los ajustes pueden seguir uno o más patrones prescritos para mover el punto focal hacia la superficie cero 50. Se describe un ejemplo haciendo referencia a la figura 3.

La figura 3 es una gráfica 300 que ilustra un ejemplo de un patrón de ajuste. El eje vertical de la gráfica 300 representa la señal de TPA (medida, por ejemplo, en voltios V o amperios A), que indica la intensidad pico, y el eje horizontal representa la posición del punto focal (medida, por ejemplo, en micrómetros gm o indicado de otro modo por el sistema láser 10). En el ejemplo, el ordenador 46 da instrucciones a la óptica de enfoque 40 para que en primer lugar ajuste la posición del punto focal a intervalos más grandes 302, definidos por las posiciones 304 (304a-c) para ubicar la región general de la superficie cero 50. La región general puede ser, por ejemplo, los intervalos más grandes 302 mayores y menores que la posición 304 con la señal más alta medida en las posiciones 304. Los intervalos más grandes 302 pueden tener cualquier tamaño adecuado. En ciertos casos, el tamaño puede seleccionarse teniendo en cuenta la tolerancia de fabricación de la IF de paciente 14, por ejemplo, el tamaño puede ser de 0,5 a 1,5, de 1,5 a 2,5 o de 2,5 a 3,5 veces mayor que la tolerancia de fabricación. Por ejemplo, si la tolerancia de fabricación es < 25 gm, el tamaño puede seleccionarse como 50 gm. De acuerdo con la gráfica 300, la señal de TPA es más alta en la posición 304b, por lo que la región general de la superficie cero 50 puede ser el intervalo 302b mayor que el 304b y el intervalo 302a menor que el 304b.

A continuación, el ordenador 46 da instrucciones a la óptica de enfoque 40 para ajustar la posición a intervalos más pequeños 306, definidos por las posiciones 308, dentro de la región general para reducir la posición de la señal máxima, que indica la ubicación de la superficie cero 50. Los intervalos más pequeños 306 pueden tener cualquier tamaño adecuado. En ciertos casos, el tamaño puede seleccionarse teniendo en cuenta el tamaño de los intervalos más grandes 302, por ejemplo, el tamaño de los intervalos más pequeños 306 puede ser de 0,001 a 0,01 o de 0,01 a 0,1 del tamaño de los intervalos más grandes 302. Por ejemplo, si el tamaño de los intervalos más grandes 302 es de 50 pm, el tamaño de los intervalos más pequeños 306 puede seleccionarse como 1 pm. De acuerdo con la gráfica 300, la señal en la posición 308a está entre las partes ascendente y descendente de la señal, es decir, la señal máxima se estima alrededor de la posición 308a, por lo que la superficie cero 50 puede estar sustancialmente en la posición 308a. "Sustancialmente en" puede describirse como dentro de los intervalos más pequeños 306 alrededor de la posición 308a. En ciertas realizaciones, puede realizarse la interpolación para refinar adicionalmente la posición de la superficie cero 50.

Volviendo a la figura 2, como otro ejemplo de un patrón de ajuste que puede realizarse en la etapa 122, el ordenador 46 puede dar instrucciones a la óptica de enfoque 40 para cambiar la posición o las propiedades refractivas de la lente 42a para mover el punto focal en una dirección. Si el movimiento en esa dirección aumenta la señal, lo que indica que el punto focal se está acercando a la superficie cero 50, el movimiento puede continuar en esa dirección hasta alcanzar la señal máxima. Si el movimiento en esa dirección disminuye la señal, lo que indica que el punto focal se está alejando más de la superficie cero 50, el movimiento del punto focal puede cambiarse a la dirección opuesta.

Si la señal está en un máximo en la etapa 120, el ordenador 46 determina que el punto focal está sustancialmente en la superficie cero 50 en la etapa 126 y notifica los resultados en la etapa 128. En ciertas realizaciones, puede realizarse la interpolación para refinar adicionalmente la posición de la superficie cero 50. A continuación, el método finaliza.

Las figuras 4A y 4B son unas gráficas 320 y 330 que ilustran ejemplos de calibración del haz láser para las IF de paciente 14 de diferentes longitudes. El ordenador 52 del sistema 10 de la figura 1 puede generar las gráficas 320 y 330. Las unidades de medida pueden ser las descritas en las gráficas anteriores, a menos que se indique lo contrario.

La figura 4A es una gráfica 320 que ilustra un ejemplo de los patrones de señal de TPA de las IF de paciente 14 de diferentes longitudes. El eje vertical de la gráfica 300 representa las señales de TPA, que indican intensidades máximas, y el eje horizontal representa la posición del punto focal. Los picos 322a-d representan las posiciones de la señal máxima para las IF de paciente 14 de diferentes longitudes. Los picos 322a-d se producen en diferentes posiciones de puntos focales, como deberían ser para las IF de paciente 14 de diferentes longitudes.

La figura 4B es una gráfica 330 que ilustra las posiciones del punto focal de la señal máxima de las IF de paciente 14 de diferentes longitudes. El eje vertical de la gráfica 300 representa la posición del punto focal de la intensidad pico máxima y el eje horizontal representa la longitud de la IF de paciente 14 (medida en, por ejemplo, pm). La gráfica 300 muestra la posición del punto focal y la longitud de la IF de paciente 14 que están relacionadas linealmente.

Un componente (por ejemplo, un ordenador) de los sistemas y aparatos desvelados en el presente documento puede incluir una interfaz, lógica y/o memoria, cualquiera de los cuales puede incluir hardware y/o software. Una interfaz puede recibir una entrada al componente, proporcionar una salida del componente y/o procesar la entrada y/o la salida. La lógica puede realizar las operaciones del componente, por ejemplo, ejecutar instrucciones para generar una salida a partir de una entrada. La lógica puede ser un procesador, como uno o más ordenadores o uno o más microprocesadores (por ejemplo, un chip que reside en ordenadores tal como una matriz de puertas programables en campo (FPGA)). La lógica puede ser instrucciones ejecutables por ordenador codificadas en la memoria que pueden ejecutarse por un ordenador, como un programa o software informático. Una memoria puede almacenar información y puede comprender uno o más medios de almacenamiento tangibles, no transitorios, legibles por ordenador y ejecutables por ordenador. Los ejemplos de memoria incluyen la memoria de ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM) o memoria de solo lectura (ROM)), medios de almacenamiento masivo (por ejemplo, un disco duro), medios de almacenamiento extraíbles (por ejemplo, un disco compacto (CD) o un disco de video digital (DVD)) y almacenamiento en red (por ejemplo, un servidor o una base de datos).

La invención se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para calibrar un punto focal de un haz láser, que comprende:

un láser configurado para generar el haz láser;

una pluralidad de ópticas de enfoque configuradas para:

dirigir el punto focal del haz láser a lo largo del eje z hacia una superficie cero, correspondiendo la superficie cero a un plano cero; y

recibir al menos una porción del haz láser reflejado por la superficie cero;

caracterizado por que el sistema comprende, además:

una o más ópticas detectoras configuradas para:

recibir la porción reflejada de la óptica de enfoque; y

dirigir la porción reflejada hacia un detector de absorción de dos fotones (TPA);

estando el detector de TPA configurado para:

detectar una intensidad pico de la porción reflejada, indicando la intensidad pico una proximidad del punto focal a la superficie cero; y

generar una señal que represente la intensidad pico de la porción reflejada; y

un ordenador configurado para determinar si el punto focal del haz láser está calibrado en respuesta a la señal que representa la intensidad pico.

2. El sistema de la reivindicación 1, el ordenador configurado para:

determinar si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y

si la intensidad pico es la intensidad pico máxima, determinar que el punto focal está sustancialmente en la superficie cero.

3. El sistema de la reivindicación 1, el ordenador configurado para:

determinar si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y

si la intensidad pico no es la intensidad pico máxima, ajustar la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a un punto diferente del eje z.

4. El sistema de la reivindicación 1, el ordenador configurado para repetir lo siguiente hasta que la intensidad pico sea una intensidad pico máxima:

determinar si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y

5. El sistema de la reivindicación 1, el ordenador configurado para:

ajustar la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a lo largo de una pluralidad de intervalos más grandes para ubicar una región general de la superficie cero; y

ajustar la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a lo largo de una pluralidad de intervalos más pequeños de la región general para determinar la ubicación de la superficie cero.

6. El sistema de la reivindicación 1, el ordenador configurado para:

generar, a partir de la señal, una gráfica que represente la intensidad pico de la porción reflejada.

7. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo la óptica de enfoque un expansor de haz, un escáner y un objetivo.

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde la óptica detectora comprende un polarizador y una placa de cuarto de onda:

estando el polarizador configurado para transmitir el haz láser con una primera polarización lineal a la placa de cuarto de onda;

estando la placa de cuarto de onda configurada para:

convertir el haz láser de la primera polarización lineal a una polarización circular; y

convertir la porción reflejada de la polarización circular a una segunda polarización lineal;

estando el polarizador configurado además para desviar la porción reflejada con la segunda polarización lineal hacia el detector de TPA.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde la óptica detectora comprende un polarizador y una combinación que comprende una placa de media onda y un rotador de Faraday:

estando el polarizador configurado para transmitir el haz láser con una primera polarización lineal a la combinación; estando la combinación configurada para:

hacer rotar la polarización lineal del haz láser 0 grados y hacer rotar la primera polarización lineal de la porción reflejada 90 grados a una segunda polarización lineal; o

hacer rotar la polarización lineal del haz láser 90 grados y hacer rotar la primera polarización lineal de la porción reflejada 0 grados a una segunda polarización lineal; y

10. Un método para calibrar un punto focal de un haz láser, en un sistema de la reivindicación 1, comprendiendo el método:

generar un haz láser;

dirigir, mediante una pluralidad de ópticas de enfoque, el punto focal del haz láser a lo largo del eje z hacia una superficie cero, correspondiendo la superficie cero a un plano cero;

recibir al menos una porción del haz láser reflejado por la superficie cero;

recibir, mediante una o más ópticas detectoras, la porción reflejada desde la óptica de enfoque;

detectar, mediante el detector de TPA, una intensidad pico de la porción reflejada, indicando la intensidad pico una proximidad del punto focal a la superficie cero;

determinar, mediante un ordenador, si el punto focal del haz láser está calibrado en respuesta a la señal que representa la intensidad pico.

11. El método de la reivindicación 10, que comprende, además:

determinar, mediante el ordenador, si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y

12. El método de la reivindicación 10, que comprende, además:

13. El método de la reivindicación 10, que comprende además repetir, mediante el ordenador, lo siguiente hasta que la intensidad pico sea una intensidad pico máxima:

determinar si la intensidad pico es una intensidad pico máxima; y

14. El método de la reivindicación 10, que comprende, además:

ajustar, mediante el ordenador, la óptica de enfoque para dirigir el punto focal a lo largo de una pluralidad de intervalos más grandes para ubicar una región general de la superficie cero; y

15. El método de la reivindicación 10, el ordenador configurado para:

generar, mediante el ordenador, a partir de la señal, una gráfica que represente la intensidad pico de la porción reflejada.