KR101502852B1 - 레이저 장치를 검사하기 위한 방법 - Google Patents

레이저 장치를 검사하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 설계된 레이저 장치(10)를 검사하기 위한 방법에 관한 것이며, 레이저 방사선의 초점 위치(18)는 레이저 방사선의 진행 방향 및 진행 방향과 직교하는 방향으로 모두 조정가능하다. 레이저 장치는 레이저 방사선에 투과성이며 가공할 물체가 놓여지는 접촉면(34)을 구비하한 접촉 요소(30)를 포함한다. 검사 방법의 과정에서, 적어도 하나의 가공 구역에서 레이저 방사선에 대해 투과성인 시험체(36)가 접촉 요소의 접촉면에 놓인다. 그 다음에 접촉면에 맞닿은 시험체 내로 레이저 방사선이 방사되고, 시험체에 영구적인 가공 구조를 형성하기 위하여 소정의 검사 패턴에 따라 초점 위치가 이동된다.

Description

레이저 장치를 검사하기 위한 방법{PROCESS FOR TESTING A LASER DEVICE}
본 발명은 물체를 가공하기 위해 사용될 수 있으며 펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 만들어진 레이저 장치를 검사하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 방법은 레이저 방사선의 방사선 초점의 위치 결정 정밀도를 검사할 수 있다.
물체 재료 내의 깊이에서 재료를 가공하기 위하여, 초점에서 레이저 유도 광 돌파를 일으킬 수 있고 그 결과로서 초점의 구역에 실질적으로 국한되는 광파괴를 일으키는 펨토초 범위 내의 펄스 기간을 갖는 극초단 펄스 레이저 방사선을 사용하는 것이 알려져 있다. 이를 위한 전제 조건은 예를 들어 인간의 눈에 대한 가공 수술의 경우에, 약 300 ㎚ 이상의 파장을 갖게 되는 레이저 방사선에 대해 가공할 물체가 투과성이어야 한다. 인간 눈을 레이저 가공하는 경우에, 특히 각막이나 눈의 다른 조직 부분에 절개부를 형성하기 위해 예를 들어, 라식 수술(LASIK: laser in-site keratomileus)에서 각막 내에 렌즈 모양의 박막을 형성하기 위한 각막 렌티클 추출 과정에서 또는 대체하거나 이식할 각막 조직을 잘라내기 위한 각막 이식술의 과정에서 플랩을 생성하기 위해 펨토초 레이저 방사선이 사용된다.
이와 같은 가공 형태에서, 목표 조직에서 모든 3개의 공간적인 좌표에서의 레이저 초점의 높은 위치 결정 정밀도가 요구되는데, 출원 시점에서의 전형적인 정밀도 요건은 수 ㎛로 규정하고 있으며 최상의 경우에는 단지 1 ㎛ 또는 2 ㎛의 위치 결정 허용 공차만을 허용한다.
인간 눈에 대한 레이저 수술에 사용되는 펨토초 레이저 장치는, 레이저 방사선에 대해 투과성이며 눈의 표면이나 가공할 물체와 평면으로 맞닿아 접촉하는 접촉면을 갖는 접촉 요소를 구비한, 때때로 환자 어댑터라고 칭하는 기계적인 인터페이스 유닛을 포함한다. 인터페이스 유닛은 예를 들어 레이저 장치의 집속 광학 기구에 결합될 수 있는 교환가능한 모듈이다. 접촉면을 구비한 접촉 요소는 방사선 초점의 위치 조정을 위한 위치 기준으로서의 역할을 할 수 있다. 눈이 접촉 요소에 맞닿아 있으면, 정확한 가공이 가능하고 접촉면에 대한 초점 위치의 정확한 기준을 취할 수 있다.
본 발명은 특히 레이저 방사선의 진행 방향(이하 z 방향이라 함)에서 초점의 위치 결정 정밀도를 간단히 검사할 수 있는 정기적인 검사를 펨토초 레이저 장치의 사용자가 할 수 있도록 하는 것이다. 바람직하게는 검사 및 그 결과는 간단한 방식으로 기록될 수 있는 것이다.
레이저 장치의 압평판으로 지정된, 접촉 요소의 접촉면의 공간적인 위치 및 방위를 검사하기 위해, 미국 특허공개공보 US 2006/0114469 A1호는 사전에 결정된 원형의 경로를 따라 방사선 초점을 이동시키고 압평판의 가장자리에서 초점이 압평판과 충돌할 때 발생하는 플라즈마 스파크를 광검출기로 기록하는 것을 제시하고 있다.
대조적으로, 본 발명은 펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 장치를 검사하기 위한 방법을 제공하고, 초점 위치는 레이저 방사선의 진행 방향 및 진행 방향과 교차하는 방향으로 모두 조정가능하며, 레이저 장치는 가공할 물체와 맞닿는 접촉면을 구비한 레이저 방사선에 투과성인 접촉 요소를 포함하며, 상기 방법은,
- 적어도 가공 구역에서 레이저 방사선에 투과성인 시험체를 접촉면에 배치하는 단계,
- 접촉면에 대하여 맞닿은 시험체 내로 레이저 방사선을 보내고 이 과정에서 시험체의 가공 구조를 형성하기 위한 소정의 검사 패턴에 따라 초점 위치를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 일상적인 업무로서 레이저 장치가 방사선 초점의 위치 결정 정밀도의 요건을 충족시키는지 여부를 결정할 수 있는 간단히 적용할 수 있는 방법을 사용자에게 제공한다. 이러한 검사를 위해 적합한 시험체(기준 샘플)가 사용될 수 있으며, 시험체는 시험이 실시된 후에 장기간 보관될 수 있다. 본 발명의 범주 내에서 영구적인 가공 구조가 시험체에 생성되기 때문에, 검사 및 검사 결과는 나중에 또한 용이하게 재구성될 수 있다. 예를 들어, 시험체는 디스크 형상 또는 플레이트 형상일 수 있다. 다른 재료, 특히 다른 투과성의 비흡수성 플라스틱 재료가 배제되는 것은 아니지만, 예를 들어 레이저 방사선에 투과성인 시험체로 적합한 것은 PMMA(polymethyl methacrylate)이다.
본 발명의 방법의 일 양태에서, 가공 구조는 시험체의 주위 재료 구역과 광학적으로 대비되는 하나 이상의 퇴색(discolouration) 구역을 포함한다. 명세서에서 퇴색이 언급될 경우, 퇴색이 색상의 발현 또는 원래 색상의 변화와 관련된 것은 아니다. 방사되는 방사 에너지가 시험체 재료의 국부적인 광파괴를 일으킬 수 있기 때문에, 퇴색은 예를 들어 단순히 국부적인 흑화(어두워짐) 또는 희부연/흐릿한 부분의 생성으로 구성될 수도 있다. 따라서 퇴색은 밝기의 국부적인 변화 또는 레이저 방사선에 의해 촉발된 재료의 임의적인 변경으로 인한 시험체 재료의 휘도 변화로 구성될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 방식에서 시험체 재료와 레이저 방사선의 상호 작용은 육안 및/또는 카메라 기반의 영상 인식 시스템으로 검출될 수 있고 시험체의 주위 재료 구역에 대해 광학적으로 두드러지고 이러한 주위 재료 구역과 광학적으로 대비되는 구역의 생성을 초래한다.
바람직하게는, 가공 구조는 시험체의 주위 재료 영역과 광학적으로 대비되는 적어도 하나의 퇴색 구조를 포함하는데, 이 퇴색 구조는 접촉면을 향하여 마주하는 시험체의 외부 표면까지 레이저 방사선의 진행 방향(z 방향)을 가로질러, 특히 직선의 경사진 방식으로 연장된, 구조적인 크기의 방향을 따라 시험체에서 상승한다. 예를 들어 제1 퇴색 구조는 구조적인 크기의 방향을 따라 복수의 연속적인 퇴색 스트라이프(stripe)로 구성된 스트라이프 패턴으로 표현될 수 있다. 대안으로, 제1 퇴색 구조는 시험체의 외부 표면까지 레이저 방사선의 진행 방향에 대해 경사지게 상승하는 평평한 퇴색 표면으로 표현될 수 있다.
제1 퇴색 구조의 형태가 스트라이프 패턴인 경우에, 스트라이프 평면과 함께 퇴색 스트라이프는 우선적으로 방사선의 진행 방향과 직각으로 배향된다. 이 경우에 서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프는 방사선의 진행 방향에서 최대 10 ㎛, 바람직하게는 최대 8 ㎛, 더 바람직하게는 최대 6 ㎛, 그리고 예를 들어 5 ㎛의 분리된 간격을 갖는다. 방사선의 진행 방향과 직교하는 평면에 스트라이프 패턴의 투영을 관찰하는 경우에, 서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프는 분리된 간격을 가질 수 있다. 물론, 이러한 투영 관찰의 경우에 서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프가 서로 분리된 간격을 갖지 않는 것이 배제되는 것은 아니다.
바람직한 실시예에서, 시험체에 생성되는 가공 구조는 시험체의 주위 재료 구역과 광학적으로 대비되는 제2 퇴색 구조를 포함하는데, 이 퇴색 구조는 시험체의 외부 표면을 통해 제1 퇴색 구조의 구역을 천공하기 위한 하나 이상의 기준 마킹을 형성한다. 기준 마킹에 대한 제1 퇴색 구조의 천공 구역의 위치에 따라, 레이저 장치의 z 교정의 품질에 대한 결정이 가능하다. 유리하게, 기준 마킹은 시험체의 외부 표면을 통해 제1 퇴색 구조의 명시된 천공 구역을 표시한다. 제1 퇴색 구조가 명시된 천공 구역의 내부에서 또는 외부에서 시험체의 외부 표면을 천공하는 것에 따라, 검사를 통과한 것 또는 통과하지 못한 것이라 할 수 있다. 이러한 평가는 사용자 또는 자동화된 카메라 기반의 평가 시스템 모두를 위해서 특히 간편하다. 명시된 천공 구역을 표시하기 위한 목적으로, 예를 들어 기준 마킹은 서로 평행하게 분리되어 나란히 뻗은 한 쌍의 마킹 라인을 형성할 수 있다.
검사 패턴은 시험체의 주위 재료 구역과 광학적으로 대비되는 제3 퇴색 구조를 위해 제공될 수 있는데, 이 퇴색 구조는 방사선의 진행 방향과 직각인 초점 위치를 위한 소정의 이용가능한 위치 결정 영역의 외부 경계를 따라 뻗어 있다. 이러한 위치 결정 영역은 방사선 초점이 방사선의 진행 방향에 대한 횡단면(이하, x, y 평면이라 함)에서 명목상으로 조정될 수 있는 최대 스캔 구역을 나타낸다. 예를 들어 스캔 구역의 경계들은 레이저 방사선의 x, y 굴절을 위해 사용되는 스캐너의 구성 또는 다른 구조적인 특징 및/또는 제어 공학적인 사전 조정에 의해서 정의되었다. 종종 x, y 평면에서 최대 스캔 구역은 원으로 정의된다. 제3 퇴색 구조가 명목상으로 이용가능한 최대 x, y 스캔 구역의 외부 경계에 직접적으로 생성됨으로써, 최대 스캔 구역이 스캐너에 의해 실제로 횡단 될 수 있는지 여부를 용이하게 파악할 수 있다. 만약 제3 퇴색 구조에 중단이 일어나면, 이것은 중단 구역에서 명목상으로 이용가능한 최대 스캔 구역이 실제로 이용될 수 없다는 것을 나타낸다.
변경 양태에서, 가공 구조는 시험체가 서로 분리된 적어도 2개의 일부 시험체로 분리되게 하는 하나 이상의 절단면을 포함할 수 있다. 차후에 부분적인 시험체의 분수를 계측함으로써, 방사선 초점의 z 위치 결정 정밀도 그리고 레이저 장치의 z 교정에 대한 결정이 가능하다. 이러한 계측은 사용자 자신에 의해서 실행되거나, 또는 적합한 계측 시스템에 의한 자동화된 방식으로 실행될 수 있다.
더욱 향상됨에 따라, 절단면은 접촉면에 대해 맞닿은 시험체의 외부 표면으로부터 예를 들어 플레이트 형상이나 디스크 형상의 부분적인 시험체를 분리할 수 있으며, 분리된 시험체는 일정한 두께를 갖거나 또는 서로 옵셋된 상이한 두께의 다수의 계단 형태 구역을 갖는다.
바람직하게, 시험체는 가시 파장 영역 및 레이저 방사선의 파장에서 투과성인 재료로부터 가공 구역에서 제조된다.
시험체는 적어도 가공 구역에서 균일하게 형성될 수 있다. 대안으로, 시험체는 적어도 가공 구역에서 다층 구조이며 방사된 레이저 방사선에 대한 상호작용 반응이 시험체의 상이한 재료 층들에서 상이한 것을 상정할 수 있다.
검사를 실행하는 동안 접촉 요소에 시험체를 유지하기 위하여, 흡입력이 이용될 수 있다. 이를 위해 접촉 요소 또는 상기 접촉 요소를 유지하는 유지 몸체는 시험체를 향하여 개방되어 있고 배기 펌프(evacuation pump)로 배기될 수 있는 하나 이상의 흡입 챔버를 구비하여 구성될 수 있다.
시험체 또는 그 일부들은 가공 구조의 생성 후에 영구적으로 보관될 수 있다는 것은 이미 설명하였다. 가공된 시험체(또는 그 일부)의 보관은 검사의 실행 시점을 나타내는 배정된 날짜 및/또는 시간 데이터와 함께 간편하게 실행된다. 따라서, 보관된 시험체가 눈 치료를 하기 전에 실행된 마지막 검사와 관련되어 있고 이러한 검사가 성공적이었는지 아닌지를 나중에 임의 시점에서 재구성할 수 있다.
본 발명의 방법은 레이저 장치의 검사의 성공이 결정되면 레이저 장치를 인간 눈의 레이저 치료에 사용할 수 있게 하거나, 레이저 장치의 검사의 실패가 결정되면 레이저 장치를 인간 눈의 레이저 치료에 사용할 수 없도록 하는 것을 또한 포함할 수 있다. 사용할 수 있도록 하거나 사용할 수 없도록 하는 것은 레이저 장치의 프로그램 제어되는 제어 유닛에 의해서 이루어질 수 있고, 이에 의해 레이저 장치를 사용할 수 없게 하는 것은 예를 들어 재개된 검사의 성공적인 실행 다음에만 취소될 수 있다. 검사가 성공적으로 실행되었는지 여부의 결정은 예를 들어 레이저 장치의 입력 장치를 통한 사용자 입력에 기초하여 제어 유닛에 의해서 실행될 수 있다. 이를 위해 제어 유닛은 예를 들어 키보드, 위치 지정 장치 또는 다른 형태의 입력 장치를 통해서 검사의 결과에 대한 사용자 자신의 평가를 입력하도록 모니터 상의 적절한 프롬프트에 의해 사용자를 유도할 수 있다. 사용자가 입력하는 평가에 따라, 제어 유닛은 검사가 성공적이었는지 여부를 결정하고 그에 따라 레이저 장치를 사용할 수 있게 하거나 사용할 수 없도록 한다. 시험체 보관의 과정에, 사용자에 의해 입력된 평가도 저장될 수 있다.
대안적인 양태에서, 검사 결과의 평가는 적절한 계측 및 평가 시스템에 의해 자동적으로 수행될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 토대로 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 실시예에 따른 교정 검사의 실시 과정에서의 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 블록선도이다.
도 2는 실시예에 따른 교정 검사를 위해 사용되는 시험체가 시험체에 내에 도입된 가공 구조와 함께 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 시험체 내에 도입된 가공 구조의 상세도이다.
도 4a 내지 도 4c는 상이한 검사 결과를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 가공 구조의 일부로서 교정 검사의 범위에서 시험체 내에 도입될 수 있는 기준 마킹의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 시험체 내에 도입된 가공 구조를 갖는 시험체를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 기준 마킹이 제공된 시험체에 대한 예시적인 검사 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 시험체를 도시한 도면이다.
도 9는 교정 검사의 범위에서 시험체를 부분적인 시험체들로 분할하는 하나의 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 분할된 시험체의 다른 예를 도시한 도면이다.
먼저 도 1을 참조하여 설명한다. 도면 부호 10으로 전체적으로 표시된 도면에 도시된 레이저 가공 장치는 레이저 기술로 인간 눈에 절개부를 형성하는 역할을 한다. 도면에 도시된 것은 단지 예시적인 적용이며, 원칙적으로 레이저 가공 장치(10)는 다른 가공 목적을 위해 적용될 수 있다.
레이저 가공 장치(10)는 펨토초 범위, 예를 들어 세 자리 수의 펨토초 범위 내의 펄스 기간을 갖는 펄스 레이저 빔(14)을 방사하는 레이저 공급원(12)을 포함한다. 집속 광학 장치(16)는 초점(18)에 레이저 빔(14)을 집속하고, 빔 진행 방향(z 방향) 및 빔 진행 방향에 직각인 평면(x, y 평면)에서 빔 초점(18)의 위치는 명세서에서 배치의 명료함을 위해 통합된 기능 블록으로 표시된 스캔 부품(20)에 의해 조정될 수 있다. 레이저 공급원(12) 및 스캔 부품(20)은 프로그램 제어되는 제어 유닛(22)에 의해 제어될 수 있으며, 제어 유닛에는 모니터(24) 및 입력 장치(26)(예를 들어, 키보드, 위치 지정 장치, 등)가 연결되어 있다.
가공할 눈 내에 레이저 방사선을 정확하게 위치 결정하기 위한 목적으로, 레이저 가공 장치(10)는 초점 광학 장치(16)의 케이싱에 분리 가능하게 결합되고 레이저 방사선에 대해 투명한 접촉 요소(30)와 접촉 요소(30)를 위한 홀더(32)를 나타내는 인터페이스 유닛(환자 어댑터)(28)을 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 접촉 요소(30)는 평면과 평행한 압평판으로 구성되어 있지만, 눈을 향하여 마주하는 측면 및/또는 눈으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측면 상에서 다른 방식으로, 예를 들어 오목하거나 볼록하게 형성될 수 있다. 눈을 향하여 마주하는 접촉 요소(30)의 면은 치료할 눈을 위한 위치 기준으로서의 역할을 할 수 있는 접촉면(34)을 형성한다. 눈을 치료하기 위해, 상세하게 도시되어 있지 않지만 흡입 링이 공지된 방식으로 미리 눈에 장착되어 연결된 상태에서 눈은 접촉면(34)과 맞닿아 접촉하게 되고, 상기 흡입 링은 예를 들어 흡입력에 의해서 인터페이스 유닛(28)과 견고하게 결합될 수 있다.
접촉 요소(30)의 접촉면(34)은 가공할 물체 내에 빔 초점(18)을 매우 정확하게 위치 결정할 수 있는 z 방향 기준을 구성한다. 레이저 가공 장치(10)의 z 교정을 시험하기 위해서, 제어 유닛(22)은 레이저 빔(14)을 사용하여 규정된 검사 가공 구조가 접촉면(34) 상에 적용되는 시험체(36) 내로 작동되는 교정 검사를 실행하도록 셋업되고, 검사 가공 구조는 시험체(36)에 영구적으로 남아 있고 따라서 검사의 결과를 영구적으로 기록할 수 있다. 검사를 실행한 후에, 가공된 시험체(36)(또는 시험체의 적어도 일부)는 도면 부호 38로 개략적으로 나타낸 보관소(archive)에 저장된다. 도 1은 보관소(38)에 이미 기록된 일부 시험체를 도시하고 있는데, 가공할 시험체와 구별하기 위해 접촉면(34)과 맞닿은 것은 도면 부호 36'으로 표시되어 있다.
검사 가공 구조를 생성할 목적으로, 제어 유닛(22)의 제어 프로그램(상세한 도시되지 않음)은 소정의 검사 스캔 패턴에 상응하는 방식으로 빔 초점(18)을 이동시키기 위하여 적절한 명령들을 포함한다. 검사 스캔 패턴에 상응하는 방식으로 시험체(36)에 퇴색 패턴이 나타나도록 시험체의 재료와 레이저 방사선의 상호 작용을 제공하는 제1 형태는 시험체(36)에 영구적으로 국부적인 퇴색을 유발한다. 가시 파장 영역 내에서 투명하고 레이저 방사선에 대해 투과성인 시험체(36)의 경우, 퇴색은 예를 들어 시험체(36)의 재료가 초점의 영역에서 희부옇게 되는 것으로 이루어질 수 있다. 다른 형태에서, 검사 스캔 패턴은 시험체(36)에 절개부, 특히 시험체가 여러 개의 부분적인 시험체로 분할되게 하는 절개부의 생성을 제공한다.
검사를 기록하기 위해, 부분적인 시험체 전부 또는 부분적인 시험체 일부가 보관소(38)에 저장될 수 있다.
시험체(36)는 예를 들어, 흡입력에 의해 인터페이스 유닛(28)에 유지될 수 있는 PMMA로 구성된 판 형상의 조각이다. 이러한 목적으로, 상세하게 설명하지 않지만 인터페이스 유닛(28)에는 배기 펌프(42)가 배기 라인(40)을 통해서 부착될 수 있는 배기 포트가 구비된다.
이제 도 2 및 도 3을 또한 참조한다. 이 도면들은 본 발명에 따라 레이저 가공 장치(10)의 펨토초 레이저 방사선에 의해 시험체(36) 내에 도입될 수 있는 퇴색 구조를 보여준다. 퇴색 구조는 각각의 예에서 x, y 평면에 평행하게 배향된 복수의 퇴색 스트라이프(44)로 구성되는 계단 형태의 방식으로 z 방향으로 올라가는 스트라이프 패턴 그리고 도시된 예에서 x, y 평면의 평면도에 직선들로 도시되어 있는 서로 간격을 두고 x, y 평면을 따라 평행하게 나란히 뻗어 있는 두 개의 기준 마킹(46)을 포함한다. 이것과 무관하게, 두 개의 기준 마킹(46)은 이차원적으로 연장된 기준 스트라이프 또는 기준 평면으로 형성될 수 있으며 상응하는 z 방향에서의 크기를 가질 수 있다. 그러나, x, y 평면의 평면도에서 직선 형태의 외관으로 인하여, 두 개의 기준 마킹(46)은 이하에서 기준선이라 한다. 기준선(46)은 그들 사이에 명시된 천공 구역(47)을 형성하고, 레이저 가공 장치(10)의 적절한 z 교정에서 퇴색 스트라이프(44)에 의해 형성된 스트라이프 패턴은, 도 2에서 도면 부호 48로 표시된, 접촉면(34)을 향하여 마주하는 시험체의 외부 표면을 천공한다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)의 적절한 z 교정에서 스트라이프 패턴의 상승 방향에서 보았을 때 마지막 퇴색 스트라이프(44)가 명시된 천공 구역(47) 내에 놓이는 방식으로 검사 스캔 패턴이 지정된다. 이러한 상황이 도 4a에 도시되어 있다. 한편, 도 4b 및 도 4c는 퇴색 스트라이프(44)의 계단 패턴이 하나의 예(도 4b)에서 기준선(46)에 의해 한정되는 명시된 천공 구역(47) 앞에 그리고 다른 예(도 4c)에서 명시된 천공 구역 뒤에 시험체(36)의 외부 표면(48)을 천공하는 레이저 가공 장치(10)의 부정확한 z 교정의 경우를 도시한다. 계단 패턴의 기울기부터, 도 4b 및 도 4c의 경우에 레이저 가공 장치(10)의 z 교정을 정정하기 위한 필요한 수정 정도가 용이하게 확인되거나 또는 프로세스가 종료되어야 하는지 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도면 부호 d1으로 표시된 퇴색 스트라이프(44)의 z 방향의 상호 간의 간격은 5 ㎛이다. 간격(d1)에 대한 이러한 값으로, 빔 초점은 z 방향에서 기껏해야 5 ㎛의 부정확성으로 위치 결정되고 확인될 수 있다는 것이 보장될 수 있다.
도 3에 도면 부호 d2로 표시된 스트라이프 폭은 예를 들어 약 250 ㎛이다. 도 3에 도면 부호 d3로 표시된 x, y 투영에서 퇴색 스트라이프(44)의 상호 간의 간격은 예를 들어 스트라이프 폭(d2)에 상응할 수 있고, 따라서 이 예에서는 약 250 ㎛의 값을 가질 수 있다. 도 3에 도면 부호 d4로 표시된 기준선(46)의 상호 간의 간격은 도시된 예에서 스트라이프 폭(d2)의 4배이다. 스트라이프 폭이 250 ㎛인 경우에, d4의 치수는 1000 ㎛이다. 기울기(예를 들어, 5 ㎛/500 ㎛)로부터, 얻어질 수 있는 부정확한 교정이 또한 계산될 수 있다.
시험체(36)에 퇴색 스트라이프(44)를 생성하기 위해 검사 스캔 패턴은 퇴색 스트라이프(44)에 상응하는 복수의 계단들로 구성된 계단 패턴을 규정하고, 이에 의해 각각의 계단은 계단들의 종방향으로 서로 나란히 뻗은 다수의 스캔 라인들에 의해 형성될 수 있다. 시험체(36)의 재료 내에서 연장하는 이러한 계단 스캔 패턴의 계단들이 상응하는 퇴색 스트라이프(44)를 시험체(46)에 유발하는 것이 이해될 것이다. 원칙적으로, z 방향에서 레이저 가공 장치(10)의 약간 부정확한 교정의 경우에도 계단 스캔 패턴의 계단들의 일부가 시험체(36) 외부에 남아 있게 될 것이다. 시험체(36) 외부에 놓인 계단 스캔 패턴의 이러한 계단들은 도 2에 점선 방식으로 도면 부호 44'로 표시되어 있다.
시험체(36)에 생성되는 퇴색 구조는 예를 들어 레이저 가공 장치(10)의 최대 이용가능한 x, y 스캔 구역과 상응하거나 외부 경계로부터 간격을 두고 있는 이러한 최대 x, y 스캔 구역 내에서 연장될 수 있는 x, y 평면과 실질적으로 평행하게 놓인 원형 라인(50)을 또한 포함한다. 예를 들어, 원형 라인(50)은 펨토초 라식 치료의 범주에서 레이저 기술에 의해 형성되는 일반적인 각막 플랩과 같은 직경을 갖는 것으로 형성될 수 있다. 전형적인 플랩 직경은 예를 들어 9 ㎜ 내지 11 ㎜의 범위이다. 따라서, 원형 라인(50)은 10 ㎜ 또는 11 ㎜의 직경을 가질 수 있다. 만약 상기 원형 라인이 환형상 퇴색처럼 시험체(36)에서 완전하고 변형되지 않은 방식으로 확인될 수 있다면, 이것은 적어도 플랩의 생성을 위해 필요한 스캔 구역이 전혀 제한받지 않는 방식으로 이용가능하다는 것을 나타낸다.
도 5는 시험체(36) 내에 새겨지는 퇴색 패턴이 x, y 투영에서 서로 직각인 두 쌍의 기준선(46)을 포함하는 변경예를 도시한다. 이것은 각각의 경우에 두 개의 서로 수직인 방향에서 시험체(36)내로 계단 형상 방식 또는 다른 방식으로 직선으로 상승하는 퇴색 패턴을 도입할 수 있도록 한다.
계단 형상 방식으로 상승하는 퇴색 패턴에 대한 대안으로, 도 6은 x, y 단면을 도시한 도 6에 도시된 방식에서 직선으로 나타나는 평평한 퇴색 표면(52)을 도시한다. 퇴색 표면(52)은 예를 들어 퇴색 표면(52)이 평면에서 서로 나란히 뻗은 빔 초점의 복수의 라인 스캔으로 실현될 수 있다. 이러한 라인 스캔들은 함께 평면 스캔 패턴을 형성하고, 시험체(36) 외부에 위치된 라인 스캔의 일부는 도 6에 점선 방식으로 도면 부호 52'로 표시되어 있다. 퇴색 스트라이프(44)의 경우에서와 유사한 방식으로, 레이저 가공 장치(10)의 교정 정밀도는 퇴색 표면(52)이 시험체(52)의 외부 표면(48)과 부딪치는 천공 라인의 위치에 기초하여 평가될 수 있다(퇴색 스트라이프(44)에 의해 형성된 계단 패턴과 퇴색 표면(52)이 당연히 시험체(36) 외부로 계속되기 때문에 천공의 개념은 여기에서 상징적으로 이해되지만, 관측자가 외부 표면(48)에서 바라보기 때문에 마치 외부 표면(48)이 스트라이프 패턴 또는 퇴색 표면(52)에 의해서 천공되는 것처럼 보인다).
도 7a 및 도 7b는 서로 수직인 두 쌍의 기준선(46)을 갖는 시험체(도 5에 도시된 변경예에 해당)에서 도 6에 도시된 것과 유사한 평평한 퇴색 표면이 시험체(36) 내에 도입되고 각각의 쌍의 기준선에 배정되는 경우를 도시한다.
퇴색 표면을 인식하기 위한 목적으로, 빔 초점에 의해 그려지는 스캔 라인들이 식별될 수 있다. 스캔 라인들은 도면 부호 54로 표시되며 이차원 퇴색 자국을 관측자에게 보여주기에 충분하게 함께 가까이 놓여 있다. 도 7a 및 도 7b에서 개별적인 퇴색 표면은 쌍으로 이루어진 기준선 사이에 규정되는 명시된 천공 구역 내에서 시험체(36)의 외부 표면을 천공한다. 즉, 적절한 교정이 달성된다.
도 8에 도시된 실시예에서 시험체(36)는 다층 구조이며 중간층(interlayer)(56)을 갖고 있는데, 중간층(56)은 시험체(36)의 구역에서 z 방향으로 중간층 위와 아래에 놓인 재료와 상이한 재료로 구성된다. 중간층(56)의 재료는 교정 검사의 범위 내에서 방사되는 레이저 방사선에 대해 시험체(36)의 나머지 구역들의 재료와 상이한 상호작용 반응을 보인다. 예를 들어, 중간층(56)의 재료와 레이저 방사선의 상호작용은 시험체(36)의 나머지 구역들의 재료에서의 것과 상이한 퇴색을 발생시킨다. 시험체(36)의 외부 표면(48)으로부터 중간층(56)의 z 방향 분리에서, 외부 표면(48) 및 중간층(56)을 통한 퇴색 표면(52)의 천공 지점들의 상호 간의 간격에 의해 z 방향 옵셋에 대한 z 방향 교정이 검사될 수 있을 뿐만 아니라 레이저 가공 장치(10)에 의해 사용되는 좌표 시스템의 z 축의 정확한 스케일에 대한 검사가 또한 실행될 수 있다. 중간층(56)을 통한 퇴색 표면(52)의 천공 지점의 확실한 결정을 위해, 퇴색 표면(52)과 중간층(56)이 측방향의 관찰에서 모두 식별될 수 있도록 연마된 측면, 바람직하게는 직선의 측면을 구비한 시험체(36)를 형성하는 것이 유리할 수 있다. 이를 위해, 시험체(36)는 예를 들어 절반으로 나눈 디스크 또는 4 등분으로 나눈 디스크로서 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10은 시험체(36) 내로 도입된 가공 구조들이 시험체(36)를 부분적인 시험체(36a, 36b)로 분리하는 절개부를 구성하는 두 개의 실시예를 실제 치수가 아닌 방식으로 도시한다. 예를 들어, 판 형상의 부분적인 시험체(도 9) 또는 계단 형상의 방식으로 형성된 부분적인 시험체(도 10)가 시험체의 외부 표면(48)으로부터 절단될 수 있다. z 방향에서 부분적인 시험체(36b)의 정확한 두께 측정에 의해, 레이저 가공 장치(10)의 z 교정의 정밀도에 관한 추론이 그 후에 얻어질 수 있다. 두께 측정은 예를 들어 광학 측정 수단, 음향 측정 수단 또는 기계식 측정 수단으로 실행된다. 부분적인 시험체(36b)를 계측하는 대안으로서, 부분적인 시험체(36b)를 취한 결과로서 나머지 부분적인 시험체에 나타나는 표면 함몰부의 z 깊이를 계측하는 것을 상정할 수 있다.
시험체(36)에 가공 구조의 배치 후에, 레이저 가공 장치(10)의 제어 유닛(22)은 교정 검사가 성공적이었는지 아닌지를 사용자가 입력 장치(26)를 통해 입력하도록 유도하는 프롬프트의 출력을 모니터(24)에 나타낼 수 있다. 사용자의 입력에 따라, 그 다음에 제어 유닛(22)은 추후의 눈 수술을 위해서 레이저 가공 장치(10)를 사용할 수 있는지 또는 사용할 수 없는지를 나타낸다.
바람직한 실시예에, 시험체에 가공 구조를 생성하는 과정에서 발생할 수 있는 증기 및/또는 입자를 흡입하기 위하여 적절한 수단이 구비될 수 있다.

Claims (22)

  1. 펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스(10)를 검사하기 위한 방법으로서,
    레이저 방사선의 초점 위치(18)는 상기 레이저 방사선의 전파 방향 및 전파 방향과 교차하는 방향으로 모두 조정가능하고, 상기 레이저 디바이스는 가공될 물체와 맞닿는 접촉면(34)을 구비한 상기 레이저 방사선에 투과성인 접촉 요소(30)를 포함하며, 상기 방법은,
    적어도 가공 구역에서 레이저 방사선에 투과성인 시험체(36)를 상기 접촉면에 제공하는 단계,
    상기 접촉면에 대하여 맞닿은 상기 시험체 내로 상기 레이저 방사선을 방사하는 단계, 및
    상기 시험체에 영구적인 가공 구조(44, 46, 50, 52)들을 형성하기 위해 미리결정된 검사 패턴에 따라 상기 초점 위치를 이동시키는 단계를 포함하고,
    상기 가공 구조들은 시험체(36)의 주위 재료 영역들과 광학적으로 대비되는 적어도 하나의 제1 퇴색 구조(44, 52)를 포함하고, 상기 제1 퇴색 구조는 접촉면(34)을 향하여 마주하는 상기 시험체의 외부 표면(48)까지 상기 레이저 방사선의 전파 방향을 가로질러 연장하는 구조적인 크기의 방향을 따라 상기 시험체에서 상승하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퇴색 구조(44)는 상기 구조적인 크기의 방향을 따라 서로 후속하는 복수의 퇴색 스트라이프들로 구성된 스트라이프 패턴에 의해 표시되는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    스트라이프 평면과 함께 상기 퇴색 스트라이프(44)들은 상기 방사선의 전파 방향과 직각으로 배향되는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프(44)들은 상기 방사선의 전파 방향에서 최대 10 ㎛의 상호 간의 간격을 갖는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프(44)들은 상기 방사선의 전파 방향과 직교하는 평면에 투영하는 경우에 상호간의 간격을 갖는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퇴색 구조(52)는 상기 시험체의 외부 표면까지 상기 레이저 방사선의 전파 방향에 대해 비스듬히 상승하는 평평한 퇴색 표면에 의해 표시되는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가공 구조들은 상기 시험체(36)의 주위 재료 구역들과 광학적으로 대비되는 제2 퇴색 구조(46)를 포함하고, 상기 제2 퇴색 구조는 상기 시험체의 외부 표면(48)을 통한 상기 제1 퇴색 구조의 천공 구역을 위한 하나 또는 그 초과의 기준 마킹들을 형성하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준 마킹(46)들은 상기 시험체(36)의 외부 표면(48)을 통해 상기 제1 퇴색 구조(44, 52)의 특정된 천공 구역(47)을 표시하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준 마킹(46)들은 상기 특정된 천공 구역(47)을 표시하기 위해 서로 분리되어 평행하게 나란히 뻗은 한 쌍의 마킹 라인들을 형성하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검사 패턴은 상기 시험체(36)의 주위 재료 구역과 광학적으로 대비되는 제3 퇴색 구조(50)의 생성을 위해 제공되고, 상기 제3 퇴색 구조는 상기 방사선의 전파 방향과 직각인 초점 위치에 대한 미리결정된 이용가능한 위치 결정 영역의 외부 경계를 따라 뻗어 있는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가공 구조들은 시험체가 서로 분리된 적어도 2개의 부분적인 시험체(36a, 36b)들로 분리되게 하는 하나 또는 그 초과의 절단면들을 포함하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절단면들은 상기 접촉면에 대해 맞닿은 상기 시험체의 외부 표면(48)으로부터 부분적인 시험체(36b)를 분리하고, 분리된 상기 부분적인 시험체는 일정한 두께를 갖거나 또는 계단 방식으로 서로 옵셋된 상이한 두께의 하나 또는 그 초과의 구역들을 갖는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 시험체(36)는 적어도 상기 시험체의 가공 구역에서 가시 파장 영역에 투명한 재료로 제조되는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 시험체는 적어도 상기 시험체의 가공 구역에서 다층 구조(도 8)이며, 그리고 방사된 상기 레이저 방사선에 대한 상호작용 반응이 상기 시험체의 다른 재료 층들과 상이한,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 시험체(36)는 흡입력에 의해 상기 접촉 요소(30) 상에 유지되는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    배정된 날짜 및/또는 시간 데이터와 함께 가공된 시험체(36)를 보관하는 단계를 더 포함하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 디바이스의 검사의 성공이 결정되면 상기 레이저 디바이스(10)를 인간 눈의 레이저 치료를 위해 사용할 수 있게 하는 단계, 및
    상기 레이저 디바이스의 검사의 실패가 결정되면 상기 레이저 디바이스를 인간 눈의 레이저 치료를 위해 사용하지 못하도록 하는 단계를 더 포함하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 레이저 디바이스의 입력 디바이스(26)를 통한 사용자 입력에 기초하여 상기 검사의 성공 또는 실패를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  21. 제5항에 있어서,
    서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프(44)들은 상기 방사선의 전파 방향에서 최대 8 ㎛의 상호 간의 간격을 갖는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
  22. 제5항에 있어서,
    서로 쌍을 이루어 후속하는 스트라이프(44)는 상기 방사선의 전파 방향에서 최대 6 ㎛의 상호 간의 간격을 갖는,
    펄스식 집속 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 디바이스를 검사하기 위한 방법.
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