FR2763676A1 - LASER POSITIONING DEVICE CREATING A MARKING BEAM FOR POSITIONING A SUBJECT OR OBJECT IN THE MEDICAL OR INDUSTRIAL FIELD - Google Patents

LASER POSITIONING DEVICE CREATING A MARKING BEAM FOR POSITIONING A SUBJECT OR OBJECT IN THE MEDICAL OR INDUSTRIAL FIELD Download PDF

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Abstract

The invention concerns a laser positioning device generating a reference beam for positioning a subject or an object in the medical or industrial field, comprising: A) support and directing means (1, 3) connected to a fixed part (2) (wall, partition, ceiling); B) an optical assembly mounted pivoting on the support and directing means (1, 3) and comprising a laser source (50) formed by an infrared crystal laser and a frequency duplicator (507) to emit a green light, and in the laser source (50) output, means for reflecting the beam (51, 52) and a group of two mirrors (53, 54) series mounted in the beam, the first mirror (53) being semi-reflecting and each mirror (53, 54) in said group being followed by an optical system (57, 58) spreading the beams along two perpendicular fan-shaped directions.

Description

La présente invention concerne un dispositif de positionnement à laser créant un faisceau de repère servant à positionner un sujet ou un objet dans le domaine médical ou industriel. The present invention relates to a laser positioning device creating a reference beam for positioning a subject or an object in the medical or industrial field.

I1 est nécessaire, dans l'industrie ou dans le domaine médical, de repérer des sujets (objets ou personnes) pour effectuer des opérations ou des traitements. It is necessary, in industry or in the medical field, to identify subjects (objects or people) to carry out operations or treatments.

Dans le domaine médical on utilise de tels dispositifs de positionnement pour générer un repère lumineux dans l'espace servant à positionner ou à repositionner des patients par rapport à différents appareils de thérapie. Ces dispositifs de positionnement sont montés de manière fixe dans une salle de radiothérapie. In the medical field, such positioning devices are used to generate a light mark in the space used to position or reposition patients relative to different therapy devices. These positioning devices are fixedly mounted in a radiotherapy room.

De manière générale, grâce à la définition d'une très grande finesse que procurent ces dispositifs de positionnement ils assurent un niveau de sécurité important pour les interventions médicales par amélioration du repérage des zones ou points à traiter. In general, thanks to the definition of very great finesse that these positioning devices provide, they provide an important level of security for medical interventions by improving the identification of the areas or points to be treated.

Les mêmes avantages existent dans le domaine industriel. The same advantages exist in the industrial field.

Initialement, on utilisait des dispositifs de positionnement à lumière blanche, comportant des jeux de fentes placés dans le trajet des faisceaux lumineux. Toutefois, ces dispositifs ne permettaient pas un positionnement d'une grande résolution. Initially, white light positioning devices were used, comprising sets of slots placed in the path of the light beams. However, these devices did not allow high resolution positioning.

Pour améliorer la résolution on a utilisé des lasers hélium-néon émettant de la lumière rouge. Mais ces systèmes sont très encombrants. To improve the resolution, helium-neon lasers emitting red light were used. But these systems are very bulky.

Une troisième évolution des dispositifs de repérage à consisté à utiliser une diode laser émettant dans le rouge. (Longueurs d'onde de 632,8 nm et 670 nm). A third evolution of the tracking devices consisted in using a laser diode emitting in the red. (Wavelengths of 632.8 nm and 670 nm).

Ces dispositifs ont l'avantage d'une excellente précision. Malheureusement leur lisibilité est très réduite car le rayonnement rouge est très facilement absorbé par des surfaces sombres, par exemple une peau sombre. De ce fait, les repères sont peu visibles pour l'observateur. These devices have the advantage of excellent precision. Unfortunately their readability is very reduced because the red radiation is very easily absorbed by dark surfaces, for example dark skin. As a result, the markers are barely visible to the observer.

La seule solution consisterait à augmenter la puissance des faisceaux. Cette puissance est obligatoirement limitée pour ne pas mettre en danger les praticiens utilisant de telles installations. Actuellement, cette limite de puissance est fixée à 1 mW. Or, une telle puissance n'est pas suffisante pour permettre un positionnement avec un faisceau nettement visible. The only solution would be to increase the power of the beams. This power is necessarily limited so as not to endanger practitioners using such installations. Currently, this power limit is set at 1 mW. However, such a power is not sufficient to allow positioning with a clearly visible beam.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un dispositif de positionnement à laser comprenant un cristal laser infrarouge doublé, permettant d'assurer un positionnement ou un repérage très précis sans dépasser les puissances d'émission autorisées. The present invention aims to remedy these drawbacks and proposes to create a laser positioning device comprising a doubled infrared laser crystal, making it possible to ensure very precise positioning or location without exceeding the authorized transmission powers.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif de positionnement à laser, caractérisé en ce qu'il comprend
A un moyen de support et d'orientation relié à une partie
fixe (mur, cloison, plafond),
B un ensemble optique monté pivotant sur le moyen de support
et d'orientation et comprenant une source laser formée d'un
cristal laser infrarouge et d'un doubleur de fréquence pour
émettre une lumière verte, et en sortie de la source laser,
un moyen de renvoi du faisceau et un groupe de deux miroirs
montés en série dans le faisceau, le premier miroir étant
semi-transparent et chaque miroir de ce groupe étant suivi
chacun d'un système optique étalant les faisceaux suivant
deux éventails perpendiculaires et des moyens de réglage
pour régler l'orientation des faisceaux sortant de
l'ensemble optique.To this end, the invention relates to a laser positioning device, characterized in that it comprises
Has a support and orientation means connected to a part
fixed (wall, partition, ceiling),
B an optical assembly pivotally mounted on the support means
and orientation and comprising a laser source formed of a
infrared laser crystal and a frequency doubler for
emit a green light, and at the output of the laser source,
beam deflection means and a group of two mirrors
mounted in series in the beam, the first mirror being
semi-transparent and each mirror of this group being followed
each of an optical system spreading out the following beams
two perpendicular fans and adjustment means
to adjust the orientation of the beams coming out of
the optical assembly.

Le dispositif de positionnement permet un repérage précis même dans de mauvaises conditions de visibilité sans utiliser de faisceau de puissance importante avec des moyens simples à réaliser et à mettre en oeuvre. Le dispositif est d'un encombrement très réduit grâce à sa source de lumière particulièrement efficace. Cette réduction d'encombrement se traduit par une réduction très importante des moyens mécaniques de réglage et de positionnement proprement dits des faisceaux. The positioning device allows precise location even in poor visibility conditions without using a large power beam with means that are simple to produce and implement. The device is very compact thanks to its particularly efficient light source. This reduction in size results in a very significant reduction in the mechanical means of adjustment and proper positioning of the beams.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention - le moyen de support et d'orientation est formé d'une plaque
reliée solidairement à la partie fixe portant une console
formée d'une patte fixée de manière réglable à la plaque et
d'une embase portant elle-même l'ensemble optique, orienta
ble autour d'un axe.According to other advantageous features of the invention - the support and orientation means is formed of a plate
solidly connected to the fixed part carrying a console
formed of a leg which is adjustable to the plate and
a base itself carrying the optical assembly, orienta
ble around an axis.

- les systèmes optiques étalant les faisceaux sont deux len
tilles cylindriques réglables.- the optical systems spreading the beams are two len
adjustable cylindrical sills.

- l'ensemble optique est monté dans une tourelle formée d'une
embase portant un châssis recevant de manière réglable les
différents miroirs de renvoi et les moyens d'orientation
des faisceaux optiques, en sortie de la source laser,
l'ensemble étant couvert d'un capot muni d'une fenêtre.- the optical assembly is mounted in a turret formed of
base carrying a frame receiving in an adjustable manner the
different deflection mirrors and means of orientation
optical beams, at the output of the laser source,
the whole being covered by a hood provided with a window.

La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de positionnement à laser solide selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe axiale verticale du dispositif de positionnement selon la figure 1,
- la figure 3 est une vue de détail de la source laser.The present invention will be described in more detail using an embodiment shown in the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a perspective view of a solid laser positioning device according to the invention,
FIG. 2 is a view in vertical axial section of the positioning device according to FIG. 1,
- Figure 3 is a detail view of the laser source.

Selon les figures 1 et 2, le dispositif de positionnement à laser, solide, comprend un moyen de support et d'orientation portant un ensemble optique lui-même orientable et réglable. According to Figures 1 and 2, the solid laser positioning device comprises a support and orientation means carrying an optical assembly which is itself orientable and adjustable.

Le moyen de support et d'orientation se compose d'une plaque de fixation 1 reliée solidairement à une partie fixe 2, par exemple un bâtiment (mur, plafond, colonne) portant une console réglable 3 dans son orientation. Cette console 3 se compose d'une patte 31 montée sur la plaque 1 par des moyens de fixation et de réglage et d'un socle 32 portant l'ensemble optique. The support and orientation means consists of a fixing plate 1 connected integrally to a fixed part 2, for example a building (wall, ceiling, column) carrying an adjustable console 3 in its orientation. This console 3 consists of a tab 31 mounted on the plate 1 by fixing and adjusting means and a base 32 carrying the optical assembly.

La console 2 se règle par rapport à la plaque 1, suivant deux directions, par des liaisons à trous oblongs 311, 312 de la patte 31 coopérant avec des bossages (non représentés) appartenant à la plaque 1. Le blocage, une fois l'orientation réalisée, se fait par des vis 313, 314.  The console 2 is adjusted relative to the plate 1, in two directions, by connections with oblong holes 311, 312 of the tab 31 cooperating with bosses (not shown) belonging to the plate 1. The blocking, once the orientation achieved, is done by screws 313, 314.

Cet ensemble optique est intégré dans une tourelle 4 montée de manière pivotante autour d'un axe ZZ dans le socle 32 ; la rotation se commande et/ou se bloque à l'aide d'une vis 33 prévue dans le socle. This optical assembly is integrated in a turret 4 pivotally mounted around an axis ZZ in the base 32; rotation is controlled and / or blocked using a screw 33 provided in the base.

La tourelle 4 est formée d'une base 41 munie d'un châssis formé de deux flasques 42 reliés par des entretoises 43 et portant l'ensemble optique : la source laser 50, les miroirs de renvoi 51, 52, 53, 54 et les moyens de réglage. The turret 4 is formed by a base 41 provided with a frame formed by two flanges 42 connected by spacers 43 and carrying the optical assembly: the laser source 50, the deflection mirrors 51, 52, 53, 54 and the adjustment means.

Au-delà de la fenêtre de sortie de la source laser 50, le chemin optique comprend un premier miroir de renvoi 51 qui renvoie le faisceau émis sur un second miroir de renvoi 52. Le faisceau 52 attaque un ensemble de deux miroirs 53, 54 dont le premier est semi-transparent ; il renvoie une partie 55 du faisceau et transmet l'autre partie 56. Beyond the exit window of the laser source 50, the optical path includes a first deflection mirror 51 which returns the beam emitted on a second deflection mirror 52. The beam 52 attacks a set of two mirrors 53, 54 of which the first is semi-transparent; it returns part 55 of the beam and transmits the other part 56.

Le second miroir 54 renvoie un faisceau 56.The second mirror 54 returns a beam 56.

En aval des miroirs 53, 54 les faisceaux 55, 56 traversent des systèmes optiques 57, 58 qui étalent chaque faisceau pour former un éventail lumineux de préférence suivant une surface plane. Il s'agit par exemple de lentilles cylindriques dont les axes sont perpendiculaires. Ces deux surfaces planes sont perpendiculaires pour former un croisillon sur le point de positionnement. Downstream of the mirrors 53, 54 the beams 55, 56 pass through optical systems 57, 58 which spread out each beam to form a light fan preferably on a flat surface. These are for example cylindrical lenses whose axes are perpendicular. These two flat surfaces are perpendicular to form a cross on the positioning point.

La figure 3 montre de manière plus détaillée la source laser 50 comprenant, dans une enveloppe 501, une diode laser 502 émettant dans le domaine infrarouge, et dont le faisceau est focalisé par une lentille 503 pour attaquer un cristal YAG 504 dont l'entrée est munie d'un miroir dichroïque 505 et la sortie d'un miroir de sortie 506. En aval du cristal 504 il y a un doubleur de fréquence intercavitaire 507 qui transforme la lumière infrarouge en lumière verte visible. FIG. 3 shows in more detail the laser source 50 comprising, in an envelope 501, a laser diode 502 emitting in the infrared range, and the beam of which is focused by a lens 503 to attack a YAG crystal 504 whose input is provided with a dichroic mirror 505 and the output of an output mirror 506. Downstream of the crystal 504 there is an intercavity frequency doubler 507 which transforms infrared light into visible green light.

Enfin, en aval du miroir de sortie 506 un objectif de focalisation 508 dirige le faisceau vers la fenêtre de sortie 509. Finally, downstream of the exit mirror 506 a focusing objective 508 directs the beam towards the exit window 509.

L'ensemble optique est couvert par un capot 43 muni d'une fenêtre 44 pour la sortie des faisceaux 55, 56.  The optical assembly is covered by a cover 43 provided with a window 44 for the exit of the beams 55, 56.

L'ensemble optique est monté à rotation par l'embase 22. The optical assembly is rotatably mounted by the base 22.

Le positionnement et le réglage des faisceaux 55, 56 se fait par les miroirs 52, 53, à l'aide des vis de réglage 521, 522, 523 apparaissant sur le côté du châssis 31 (figure 1).  The positioning and adjustment of the beams 55, 56 is done by the mirrors 52, 53, using the adjustment screws 521, 522, 523 appearing on the side of the chassis 31 (FIG. 1).

Claims (3)

REVENDICATIONS 1") Dispositif de positionnement à laser créant un faisceau de repère servant à positionner un sujet ou un objet dans le domaine médical ou industriel, caractérisé en ce qu'il comprend A- un moyen de support et d'orientation (1, 3) relié à une partie fixe (2) (mur, cloison, plafond), B- un ensemble optique monté pivotant sur le moyen de support et d'orientation (1, 3) et comprenant une source laser (50) formée d'un cristal laser infrarouge et d'un doubleur de fréquence (507) pour émettre une lumière verte, et en sortie de la source laser (50), un moyen de renvoi du faisceau (51, 52) et un groupe de deux miroirs (53, 54) montés en série dans le faisceau, le premier miroir (53) étant semi-transparent et chaque miroir (53, 54) de ce groupe étant suivi chacun d'un système optique (57, 58) étalant les faisceaux suivant deux éventails perpendicu laires et des moyens de réglage pour régler l'orientation des faisceaux sortant de l'ensemble optique (50).CLAIMS 1 ") Laser positioning device creating a reference beam used to position a subject or an object in the medical or industrial field, characterized in that it comprises A- support and orientation means (1, 3 ) connected to a fixed part (2) (wall, partition, ceiling), B- an optical assembly pivotally mounted on the support and orientation means (1, 3) and comprising a laser source (50) formed of a infrared laser crystal and a frequency doubler (507) for emitting green light, and at the output of the laser source (50), a beam deflection means (51, 52) and a group of two mirrors (53, 54) mounted in series in the beam, the first mirror (53) being semi-transparent and each mirror (53, 54) of this group being each followed by an optical system (57, 58) spreading the beams along two fans perpendicular and adjustment means for adjusting the orientation of the beams leaving the optical assembly (50). 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support et d'orientation (1, 3) est formé d'une plaque (1) reliée solidairement à la partie fixe (2) portant une console (3) formée d'une patte (31) fixée de manière réglable à la plaque (1) et d'une embase (32) portant elle-même l'ensemble optique (50), orientable autour d'un axe (ZZ).20) Device according to claim 1, characterized in that the support and orientation means (1, 3) is formed of a plate (1) connected integrally to the fixed part (2) carrying a console (3) formed a tab (31) adjustable manner fixed to the plate (1) and a base (32) itself carrying the optical assembly (50), orientable around an axis (ZZ). 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes optiques (57, 58) étalant les faisceaux sont deux lentilles cylindriques réglables.30) Device according to claim 1, characterized in that the optical systems (57, 58) spreading the beams are two adjustable cylindrical lenses. 40) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble optique (50) est monté dans une tourelle (4) formée d'une embase (41) portant un châssis (42) recevant de manière réglable les différents miroirs de renvoi et les moyens d'orientation des faisceaux optiques, en sortie de la source laser (50), l'ensemble étant couvert d'un capot (43) muni d'une fenêtre (44). 40) Device according to claim 2, characterized in that the optical assembly (50) is mounted in a turret (4) formed by a base (41) carrying a frame (42) receiving in an adjustable manner the various deflection mirrors and the means for orienting the optical beams, at the output of the laser source (50), the assembly being covered by a cover (43) provided with a window (44).
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