ITFI960024A1

ITFI960024A1 - Dispositivo e metodo di deflessione di un fascio laser mediante specchio singolo

Info

Publication number: ITFI960024A1
Application number: IT96FI000024A
Authority: IT
Inventors: Leonardo Masotti; Gabriele Clementi; Angelo Bove
Original assignee: El En S R L
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-13
Also published as: DE69714799T2; US5754327A; EP0790512A1; IT1286550B1; DE69714799D1; EP0790512B1; ES2180914T3; ITFI960024A0

Abstract

Il dispositivo per la rimozione di strati adiposi sottocutanei comprende una prima sorgente laser (1), mezzi convogliatori a fibra ottica (3) per il convogliamento del fascio laser emesso da detta prima sorgente (1) ed un ago pervio (7) di guida della fibra, detta fibra terminando in prossimità dell'estremità dell'ago.(Fig. 1).

Description

DISPOSITIVO E METODO DI DEFLESSIONE DI UN FASCIO LASER MEDIANTE SPECCHIO SINGOLO

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda un dispositivo e metodo per la deflessione di un fascio laser, del tipo comprendente uno specchio e mezzi che orientano lo specchio in funzione di una legge prestabilita per deviare un fascio laser.

Stato della tecnica

Il laser trova attualmente molteplici applicazioni in cui ? necessario controllare il fascio laser secondo una determinata legge di moto. Ad esempio, per la marcatura di metalli viene comunemente impiegata una testa laser dove il fascio viene deviato tramite rinvio su due specchi controllati da due galvanometri. Ciascuno specchio viene fatto oscillare in modo controllato dal rispettivo galvanometro attorno ad un proprio asse ed i due assi sono tra loro ortogonali. In questo modo ? possibile deviare il fascio in uscita secondo un sistema di coordinate e controllarne il percorso ottenere la lavorazione richiesta.

In campo medico esistono diversi trattamenti che fanno uso di un fascio laser controllato tramite una coppia di galvanometri per eseguire un movimento di scansione .

I sistemi di deflessione attualmente noti, impieganti due specchi controllati da rispettivi galvanometri, sono complessi ed ingombranti.

Scopo della presente invenzione ? la realizzazione di un dispositivo di deflessione di un fascio laser che sia pi? semplice, compatto ed economico, e che ne consenta un impiego pi? esteso, anche in configurazioni ed in situazioni in cui i comuni sistemi di deflessione a doppio specchio non sarebbero compatibili.

Sommario dell'invenzione

Sostanzialmente, il dispositivo comprende uno specchio supportato in modo da poter oscillare attorno a due assi, ed una pluralit? di elettromagneti alimentati con correnti controllate e variabili nel tempo per esercitare forze magnetiche su detto specchio. Inoltre, sullo specchio agiscono forze elastiche che equilibrano le forze magnetiche. Modulando opportunamente le forze magnetiche esercitate da ciascun elettromagnete sullo specchio ? possibile muovere lo specchio attorno ai due assi di oscillazione, inclinandolo in uno degli infiniti piani passanti per il punto di intersezione degli assi d? rotazione. S? ottiene cos? un dispositivo estremamente compatto, in quanto presenta un solo specchio mobile attorno ad un centro di rotazione con un unico sistema elettromagnetico di controllo, anzich? due specchi, c?scuno oscillante attorno ad un solo asse e controllato da un proprio attuatore.

In pratica, il sistema pu? prevedere due coppie di espansioni polari; attorno alle espansioni di ciascuna coppia ? avvolto un rispettivo conduttore elettrico comune. In questo modo sullo specchio agiscono due coppie (costituite ciascuna dalle forze di attrazione e repulsione esercitate dalle due espansioni polari contrapposte rispettive). Si ottiene in questo modo un sistema particolarmente vantaggioso, in quanto occorre controllare due sole correnti (una per ogni coppia di espansioni polari) per gestire i movimenti dello specchio .

In pratica, essendo vantaggioso disporre d? un sistema simmetrico, le due espansioni polari di ciascuna coppia sono montate in posizione diametralmente opposta rispetto allo specchio ed a 90? l 'una rispetto all'altra.

In una pratica forma di attuazione, lo specchio ? supportato tramite uno snodo sferico. Attorno allo snodo ? disposto un organo elastico, come ad esempio una molla elicoidale che reagisce tra un basamento fisso ed il supporto dello specchio. In una forma di realizzazione preferita 1'oragno elastico ? costituito da un corpo toroidale o da un manicotto in materiale elastico, ad esempio un elastomero od equivalente. L'organo elastico tende a riportare lo specchio in una posizione di minima energia, con la normale alla propria superficie parallela agli assi delle espansioni polari. Quando gli avvolgimenti elettrici avvolti sulle espansioni polari generano delle forze magnetiche sullo specchio, dette forze tendono ad allontanare o ad avvicinare lo specchio dalla sua posizione di riposo deformando l'organo elastico e ci? genera le forze di reazione elastica. La posizione dello specchio ? definita dall'equilibrio tra le forze magnetiche e le forze elastiche e varia variando l'intensit? della corrente nelle varie espansioni polari secondo una legge definita.

Il dispositivo pu? trovare molteplici applicazioni, che verranno illustrate al termine della descrizione di una forma di attuazione del dispositivo stesso.

L'invenzione riguarda anche un metodo di deflessione, definito nelle allegate rivendicazioni. Breve descrizione dei disegni

Il trovato verr? meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegnoi la

Fig.1 mostra una vista laterale e parziale sezione del dispositivo secondo l'invenzione; la

Fig.2 mostra una sezione trasversale secondo II-II di Fig.l; e la

Fig.3 mostra una vista prospettica schematica, con parti asportate, del dispositivo.

Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell 'invenzione

Il dispositivo comprende uno specchio 1, circolare nell'esempio del disegno, portato da una base 3 di materiale ferromagnetico. Quest'ultima ? solidale ad un supporto 5 vincolato, tramite uno snodo sferico 7, ad un basamento 9.

Al basamento 9 sono vincolate due coppie di espansioni polari 1 A, 11B e 13A, 13B. Le espansioni di ciascuna coppia sono tra loro diametralmente opposte. Attorno alle due espansioni polari 1 A, 11B della prima coppia ? avvolto un primo conduttore 15 comune, attraverso cui circola una corrente I15 variabile nel tempo. Attorno alle espansioni polari 13A, 13B dell'altra coppia ? avvolto un conduttore 17, in cui circola una corrente I17 , anch'essa variabile nel tempo. La circolazione delle correnti Iis ed I17 genera un flusso di induzione magnetica che si richiude attraverso la base 3 di supporto dello specchio 1. Ci? determina l'insorgere di una forza di attrazione in corrispondenza di una espansione di ciascuna coppia e di una forza di repulsione in corrispondenza dell'espansione opposta di ciascuna coppia, che vengono esercitate sulla base 3 dello specchio 1. Le forze sono indicate in Fig.3 e contrassegnate con F1, F13. Ciascuna coppia di forze F1 , F1 e F13 , F13 sollecita la base 3 dello specchio a ruotare attorno ad un rispettivo assej due assi sono tra loro ortogonali e passanti per il centro dello snodo sferico .7.

Alle forze F1, F13 esercitate dagli elettromagneti costituiti dalle espansioni il, 13 e da rispettivi avvolgimenti 15, 17 si oppone una forza elastica esercitata sul supporto 5 da un manicotto elastico 19 a sviluppo toroidale od equivalente, realizzato ad esempio in elastomero. Il manicotto elastico 19 appoggia sulle due superfici tronco-coniche del supporto 5 e del basamento 9.

Modulando opportunamente le correnti I15 ed I17 circolanti nei due conduttori 15 e 17 si determina un'opportuna inclinazione dello specchio 1. Inserendo il dispositivo ora descritto nel percorso di un fascio laser (F), in posizione tale che il fascio in arrivo dalla sorgente incida sullo specchio 1, la rotazione di quest'ultimo attorno al centro dello snodo sferico 7 (determinato dalla combinazione delle forze F15, F17 e delle forze elastiche esercitate dal manicotto elastico 19} determina una deflessione controllata del fascio laser.

Applicazioni dell'invenzione

Il dispositivo oggetto dell'invenzione pu? trovare molteplici applicazioni.

Ad esempio, esso pu? essere inserito in un manipolo terminale del braccio di un'apparecchiatura laser per vari impieghi. Un esempio di braccio in cui pu? essere applicato il dispositivo ? descritto in US-A-5 ,000,553. Questo braccio presenta una pluralit? di specchi in corrispondenza delle articolazioni. Uno di questi specchi, tipicamente l'ultimo prima del manipolo terminale, pu? essere costituito dallo specchio del dispositivo sopra descritto.

Un manipolo di questo tipo pu? essere impiegato per il restauro di opere o di oggetti d'arte mediante fascio laser p?sto in scansione con legge casuale o deterministica tramite il dispositivo descritto, allo scopo di creare un'area di azione del fascio laser attorno al punto in cui l'operatore pone il manipolo.

Un ulteriore impiego di un manipolo di questo tipo pu? essere nel settore della medicina estetica, per dermoabrasione , od in lipolisi, od in altri trattamenti che richiedono una densit? di energia ed una legge di moto programmate del fascio laser.

Nel settore pi? strettamente industriale il dispositivo pu? essere associato ad un manipolo o ad una testa robotizzata per la pulizia di stampi od in genere per l'applicazione del laser in tutti quegli usi in cui ? necessario un movimento del fascio laser con legge nota attorno ad una direzione di puntamento.

Sempre nel settore delle applicazioni mediche il dispositivo pu? essere disposto a morite del normale sistema di deflessione tradizionale a due specchi con movimento galvanometrico della scansione. In questo modo il fascio raggiunge i due specchi pre-scansionato, e si crea cosi una distribuzione uniforme di energia attorno al centro di puntamento. Ci? conferisce il duplice vantaggio di creare una densit? di energia controllata in funzione della potenza del laser, della forma e della velocit? di pre-scansione, e di aumentare la sicurezza per il paziente nell'impiego del laser terapeutico, in quanto l'arresto dei galvanometri di scansione del sistema di scansione usuale non provoca l'ustione del paziente causata dall'alta densit? di energia che si raggiungerebbe con il fascio laser fermo.

Il dispositivo pu? essere usato anche per marcatura od altri impieghi industriali in cui normalmente viene usato un sistema a scansione a galvanometri e doppio specchio. Eventualmente il dispositivo pu? essere montato su un sistema di slitte che ne controlli il movimento secondo due assi cartesiani, cos? che spostando il dispositivo sia possibile lavorare superfici anche molto estese.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica del trovato, potendo esso trovato variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la deflessione di un fascio laser, comprendente uno specchio (1) e mezzi per orientare lo specchio in funzione di una legge prestabilita per la deflessione controllata del fascio laser (F), caratterizzato dal fatto? - che detto specchio (1) ? supportato in modo da- poter oscillare attorno a due assi; - che detti mezzi per orientare lo specchio comprendono una pluralit? di elettromagneti (1 A, 11B, 15; 13A, 13B , 17) alimentati con correnti controllate e variabili nel tempo (I15, I17) per esercitare forze magnetiche su detto specchio (3); - e che sono previsti mezzi elastici (19) che esercitano su detto specchio forze antagoniste di dette forze magnetiche .
2. Dispositivo come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere due coppie di espansioni polari (1A; 11B; 13A, 13B), attorno alle espansioni di ciascuna coppia essendo avvolto un rispettivo conduttore elettrico comune (15, 17).
3. Dispositivo come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le due espansioni polari di ciascuna coppia sono montate in posizione diametralmente opposta rispetto allo specchio ed a 90? l'una rispetto all 'altra.
4. Dispositivo come da una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto specchio (1) ? supportato tramite uno snodo sferico (7) da un basamento (9) e che attorno a detto snodo sferico ? disposto un organo elastico (19).
5. Dispositivo come da rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto organo elastico (19) ? costituito da un manicotto in elastomero.
6. Dispositivo come da rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto organo elastico (19) ? disposto tra un supporto (5) dello specchio (1) ed un basamento (9), detto supporto (5) e detto basamento (9) essendo tra loro articolati tramite uno snodo sferico (7) ed avendo forma tronco-conica con conicit? contrapposte.
7. Metodo per la deflessione di un fascio laser (F) in cui detto fascio viene riflesso da'uno specchio di deflessione (1) oscillatile in modo controllato, caratterizzato dal fatto di applicare a detto specchio un sistema di forze magnetiche (F1, F1) modulate che determinano l'oscillazione dello specchio attorno a due assi intersecantisi, e di equilibrare dette forze magnetiche con un sistema di forze elastiche.
8. Metodo come da rivendicazione 7, in cui dette forze magnetiche vengono generate da due coppie di elettromagneti alimentati da due correnti (I15, I17) controllate per determinare l'oscillazione controllata dello specchio.