WO1994012116A1 - Medical handpiece - Google Patents

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WO1994012116A1
WO1994012116A1 PCT/EP1993/003107 EP9303107W WO9412116A1 WO 1994012116 A1 WO1994012116 A1 WO 1994012116A1 EP 9303107 W EP9303107 W EP 9303107W WO 9412116 A1 WO9412116 A1 WO 9412116A1
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medical handpiece
marking
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prism
partial beams
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Christof Donitzky
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Aesculap Ag
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    • A61B2018/2015—Miscellaneous features
    • A61B2018/2025—Miscellaneous features with a pilot laser

Definitions

  • the invention relates to a medical handpiece, in particular for dental medicine, with an optical system that focuses an electromagnetic treatment beam on a focal point located outside the handpiece and a visible marking beam for marking the treatment beam in the area of the focal point of the treatment beam directs.
  • Medical handpieces of this type can be used to apply electromagnetic radiation to a body part to be treated.
  • tooth substance can be removed very well with the radiation emitted by an Er: YAG aser with a wavelength of 2.94 ⁇ m.
  • Infrared radiation is also increasingly used to coagulate or burn body tissues and then vaporize them.
  • the electromagnetic treatment beam is focused on a focal point located outside the handpiece, and the treatment of the body part takes place in this focus area.
  • Using electromagnetic radiation with wavelengths in the infrared spectral range results in but with the difficulty that the treatment beam is invisible and its focus is therefore difficult to determine.
  • German patent specification 29 10 760 it is known to couple a visible marking beam into the treatment beam in such a way that it is guided in a collinear manner with the treatment beam in the handpiece and is irradiated to the focal point region of the treatment beam. Since in this case the patient is additionally given a substance which can be excited to fluorescence by the marking light, the marking beam serves on the one hand to mark the position of the treatment beam and on the other hand to make pathologically overgrown tissue visible in which the administered rich substance is preferentially deposited. With the aid of this marking beam, however, it is not possible to determine the position of the focal point of the invisible treatment beam.
  • a medical handpiece is known from German patent specification 39 11 853, in which the treatment beam is surrounded by a divergent visible marking beam outside the housing, so that the marking beam projects into the focal plane of the treatment beam a visible ring concentrically surrounding the treatment beam . Since the marking beam is divergent outside the housing, the size of the ring projected onto a surface changes with the distance of this surface from the outlet opening of the handpiece. This effect is used in this handpiece to inform the person treating the position of the treatment beam and the focus of the treatment beam. In the focal plane of the treatment beam, the ring of the marking beam has a certain size, which gives the person under treatment an indication that the image of the ring is exactly in the focal plane of the treatment beam.
  • the object of the invention is to improve a generic medical handpiece in such a way that the position of the focal point of the treatment beam can be clearly ascertained and the image projected onto the body part by the marking beam can be clearly recognized even without the use of a powerful marking beam source.
  • the medical handpiece comprises the visible marking beam into a bundle of a plurality of separate optical beams which are arranged at a distance from one another and which focuses the partial beam bundle on a focal point adjacent to the focal point of the treatment beam.
  • Optical means are thus arranged in the medical handpiece according to the invention, which split the visible marking beam into several separate partial beams.
  • the marking beam projects an image in the form of individual, separate points onto the body part to be treated.
  • the optical means of the handpiece according to the invention additionally focus the partial beam bundle on a focal point which is adjacent to the focal point of the treatment beam, the mutual distance between the points of the image projected by the marking beam decreases as the image plane approaches the focal point of the Treatment beam.
  • the points projected by the marking beam onto the body part lie one above the other. The superimposition of the points thus gives a clear indication of the position of the focal point of the treatment beam. No additional information is necessary for the treating person in order to clearly determine the position of the focal point of the treatment beam from the image projected by the marking beam.
  • the radiation energy of the marking beam is not distributed over a large area, so that the distance from the Marking beam projected onto the body part no high radiation power and therefore no powerful marking beam source is required.
  • the focal point of the marking beam and thus adjacent to the focal point of the treatment beam a clearly recognizable image results due to the superposition of the partial beams of the marking beam even with low power of the marking beam source.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece allow the diameter of the individual partial beams to be changed.
  • Another embodiment is characterized in that the optical means of the medical handpiece allow the diameter of the partial beam to be changed. Without changing the diameter of the individual partial beams, the mutual distance of the points projected by the marking beam onto the body part can thus be adapted to the respective requirements.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece guide the partial beam so that that this surrounds the treatment beam. This enables the treating person to recognize the position of the treatment beam at any time from the position of the points projected onto the body part by the marking beam, since the treatment beam is in all cases between these points.
  • the partial beam bundle surrounds the treatment beam asymmetrically with respect to a reflection on the treatment beam axis. If the distance between the medical handpiece and the body part is changed such that the body part is once in front of the focal plane of the marking beam and once behind its focal plane, the arrangement of the points projected by the marking beam onto the body part changes. The image behind the focal plane of the marking beam results from reflection on the treatment beam axis. If the partial beam bundle surrounds the treatment beam in an arrangement that is asymmetrical with respect to reflection at the treatment beam axis, the point distribution in front of the focal plane differs from the distribution that results behind the focal plane. The arrangement of the points projected from the marking beam onto the body part can thus be used to infer the position of the focal point of the marking beam and thus also the position of the focal point of the treatment beam.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece divide the marking beam into three partial beams.
  • the optical means of the medical handpiece comprise a prism which divides the marking beam into a bundle of several separate partial beams and which has a plurality of flat, obliquely arranged surfaces on a pointed side form a tip in the form of a common boundary point and which is delimited on the opposite flat side by a flat surface, the prism being positioned such that the beam axis of the marking beam is directed towards the tip of the prism.
  • the marking beam surrounds the tip of the prism uniformly, and different sectors of the marking beam cross section meet flat surfaces which are arranged differently relative to the marking beam axis and on which they are each broken.
  • the refraction of the individual sectors of the marking beam cross-section on differently oriented surfaces causes the marking beam to be divided into separate partial beams, which spread in different directions depending on the orientation of the surfaces on which they are broken.
  • a particularly simple course of the partial beams is obtained if the flat side of the dividing prism is positioned perpendicular to the marking beam axis.
  • the position of the marking beam axis coincides with the surface normal of the flat side of the dividing prism, so that when the marking beam strikes the vertically oriented flat side of the dividing prism, the marking beam is not refracted.
  • a regular arrangement of the individual partial beams of the marking beam results from the fact that all surfaces of the pointed side of the dividing prism have the same angle of inclination with respect to the plane defined by the flat side.
  • the same angle of refraction results on all surfaces due to the inclination angle being the same for all surfaces, and therefore the same angle between the partial beams and for all partial beams the extension of the marking beam axis in the direction of propagation.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the tip side of the dividing prism is formed from three flat, obliquely arranged surfaces.
  • the marking beam is broken into three partial beams by the three obliquely arranged surfaces of the tip side of the dividing prism. Since the marking beam is divided into individual separate partial beams by refraction, the distribution takes place essentially without radiation losses, ie the sum of the radiation power of the individual partial beams coincides practically with the total radiation power of the non-split marking beam.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that a circular diaphragm with a variable opening diameter is arranged at the tip of the dividing prism.
  • the tip of the dividing prism points in the direction of propagation of the marking beam, then in the area of the tip outside the prism, due to the refraction of the marking beam on the surfaces arranged at an angle to one another, the partial beams propagating in different directions are superimposed. If the circular aperture with variable opening diameter is positioned in the intersection of the partial beams, the diameter of all individual partial beams can be changed simultaneously with the help of a circular aperture.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that an optical element parallelizing the partial beams is arranged in the region of the separate partial beams at a distance from the dividing prism. With the help of this optical element, the divergent partial beams of the marking beam are deflected so that they then run parallel to one another.
  • the parallelizing optical element can be a converging lens or a corresponding lens system, but it is particularly expedient if the optical element is formed from a parallelizing prism whose shape corresponds to the dividing prism.
  • the parallelizing prism has the same shape and the same orientation relative to the beam path of the marking beam as the splitting prism, so that the diverging partial beams due to the refraction at the boundary surfaces of the parallelizing prism are deflected into a parallel beam path.
  • the use of a parallelizing prism has the advantage that the diameter of the partial beam can be changed continuously by changing the distance between the dividing prism and the parallelizing prism. By varying the distance between the two prisms, the partial beam can thus be widened without changing the diameter of the individual partial beams.
  • a further embodiment is characterized in that the partial beam and the treatment beam are focused by the same optical focusing elements. This ensures that the focal point of the marker beam is immediately adjacent to the focal point of the treatment beam. By suitable coupling of the treatment beam it can be achieved that the two focal points lie one above the other and thus the focal point of the visible marking radiation directly indicates the focal point of the treatment beam.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the marking beam is formed by the visible laser radiation emitted by a laser diode. Since due to the division of the marking beam into several separate partial beams and the associated clear recognition of the image projected from the marking beam onto the body part, no strong marking beam source must be used, the visible laser radiation emitted by a laser diode can be used as the marking beam. It is particularly advantageous if the laser diode used as the marking beam source is arranged in the medical handpiece. The laser diode can be positioned, for example, in the handle of the medical handpiece according to the invention. It is particularly advantageous if the radiation emitted by the laser diode is radially limited by a luminescent diaphragm that defines the beam cross section.
  • the radiation emitted by the laser diode generally has an inhomogeneous intensity distribution and a rectangular beam cross section.
  • a luminescent diaphragm with a circular opening cross section With the aid of a luminescent diaphragm with a circular opening cross section, the edge areas of the rectangular beam cross section of the laser radiation emitted by the laser diode can be masked out, as can the luminescent radiation also emitted by the laser diode.
  • a visible marking beam with a circular beam cross section is thus defined with the aid of the luminescent diaphragm. This circular marking beam is then directed onto the tip of the dividing prism and divided into several partial beams.
  • 1 a perspective view of a partially broken open dental handpiece with a marking beam divided into three partial beams and 2: a schematic representation of the beam guidance of the marking beam.
  • a handpiece 10 is shown with a handle 11 and an L-shaped housing 12 which adjoins the handle 11 with one leg 13, while the second leg 14 protrudes vertically downward at the end facing away from the handle 11.
  • the handle 11 of the handpiece is shown with a handle 11 and an L-shaped housing 12 which adjoins the handle 11 with one leg 13, while the second leg 14 protrudes vertically downward at the end facing away from the handle 11.
  • the marking beam there is a laser diode, not shown in FIG. 1, the emitted visible radiation of which is used as the marking beam.
  • the marker beam is divided into three sub-beams as described below.
  • the partial beams are collected with the aid of a convex lens 15 arranged in the housing 12 and guided out of the housing 12 via a deflecting mirror 16 arranged at 45 ° to both legs 13 and 14 through the open end of the leg 14 designed as an outlet opening 17 and outside of the housing 12 in a focal point 18 in order to subsequently strike a tooth 19 as the body part to be treated.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the beam guidance of the marking beam. In the middle of the figure, with dash-dotted lines, the arrangement of the optical elements used and the beam path of the marking beam are shown, while at the top the optical elements are shown in the beam direction and at the bottom the beam geometry at different cutting planes is shown. All of the optical elements listed below are located in the handle 11 or in the housing 12 of the handpiece 10.
  • a laser diode 21 serves as the source for the visible marking beam, to which a luminescent diaphragm 22 with a circular opening cross-section connects.
  • the radiation emitted by the laser diode essentially has a rectangular beam cross section.
  • a circular marking beam cross section is defined by the opening of the luminescent diaphragm.
  • the marking beam After passing through the luminescent diaphragm 22, the marking beam strikes a splitting prism 23, through which the marking beam is divided into a total of three partial beams. To simplify the illustration, only two of these partial beams are shown in FIG.
  • the prism 23 has a flat underside 24 oriented perpendicular to the marking beam axis and an upper side 25 pointing in the direction of propagation of the marking beam.
  • the upper side 25 is formed from three flat, equally large surfaces 26 which are opposite the plane defined by the underside are each inclined by the same angle of inclination. In each case two surfaces 26 form a common straight edge 29, so that the top 25 has a total of three edges 29, the common intersection of which forms a tip 30.
  • the tip which is arranged centrally on the upper side 25 of the dividing prism 23, is positioned in the beam axis of the marking beam, so that the marking beam strikes the flat surfaces 26 surrounding the tip with circular sectors of the same size of its circular cross section.
  • a circular diaphragm 27 with a circular opening cross-section is positioned, through which the partial beams of the marking beam pass.
  • the diverging partial beams meet a parallelizing prism 28 at a distance from the circular diaphragm 27.
  • the prism 28 has the same shape as the dividing prism 23 and also the same orientation relative to the beam axis of the marking beam.
  • the convex lens 15 At a distance from the parallelizing prism 28 in the beam direction is the convex lens 15, also shown in FIG. 1, through which the partial beams of the marking beam are focused on the focal point 18.
  • the marking beam emitted by the laser diode 21 and having a circular cross section due to the luminescent diaphragm strikes the underside 24 of the dividing prism (23) perpendicularly and then the tip 30. While there is no refraction on the underside 24 due to the vertical direction of incidence If the result is that the marking beam is broken into three equally large partial beams on the flat surfaces 26 surrounding the tip 30, so that the marking beam behind the tip 30 has a beam cross section in the form of three circular sectors.
  • the billing is carried out Weil in the direction of the beam axis of the marking beam, so that the three partial beams intersect in an area immediately after the tip 30 of the dividing prism 23.
  • the circular diaphragm 27 is positioned in this area.
  • a variation in the opening diameter of the circular diaphragm 27 causes a uniform change in the three diameters and the shape of the partial beams.
  • the diverging partial beams hit the parallelizing prism 28. Due to the refractions at the top and bottom thereof, the partial beams are deflected onto a parallel beam path. If the distance between the two prisms 23 and 28 is changed, the diameter of the bundle of the three partial beams is varied. A reduction in the distance between the two prisms results in a reduction in the diameter of the partial beam.
  • the convex lens 15 adjoining the parallelizing prism 28 focuses the three partial beams on the focal point 18, so that the three partial beams overlap in the focal point.
  • the projection of the marking beam, which is divided into three partial beams, into a plane in front of or behind the focal plane results in an image consisting of three separate points, while the image projected into the focal plane consists of a single point.
  • the image projected into a plane behind the focal plane results from the image projected into a plane before the focal plane by mirroring the point arrangement on the marking beam axis. Is thus on the surface of the body part to be treated, for example the tooth 19, with a If an image of the marking beam is projected, the position of the focal plane with respect to the body surface can be clearly determined from the arrangement of the points.
  • the image projected by the marking beam onto the body surface is clear even when using a marking beam source with low power, for example when using the laser diode 21 recognizable.

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Abstract

In order to improve a medical handpiece, especially for dental surgery, with a lens system which focuses an electromagnetic treatment beam on a focal point outside the handpiece and directs a visible marking beam to mark the treatment beam in the region of its focal point, in such a way that the position of the focal point of the treatment beam can clearly be established and the image projected by the marking beam on the part of the body is clearly visible even without the use of a powerful marking beam source, it is proposed that the medical handpiece comprise optical means splitting the visible marking beam in a bunch of several separate partial beams arranged at a distance one from another and focussing the bunch of partial beams on a focal point close from another and focussing the bunch of partial beams on a focal point close to that of the treatment beam.

Description

MEDIZINISCHES HANDSTUCK MEDICAL HANDPIECE
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Handstück, insbe¬ sondere für die Dentalmedizin, mit einer Optik, die einen elektromagnetischen Behandlungsstrahl auf einen außerhalb des Handstückes gelegenen Brennpunkt fokussiert und die einen sichtbaren Markierungsstrahl zur Markierung des Be¬ handlungsstrahles in den Bereich des Brennpunktes des Be¬ handlungsstrahles lenkt.The invention relates to a medical handpiece, in particular for dental medicine, with an optical system that focuses an electromagnetic treatment beam on a focal point located outside the handpiece and a visible marking beam for marking the treatment beam in the area of the focal point of the treatment beam directs.
Derartige medizinische Handstücke können dazu verwendet werden, um einen zu behandelnden Körperteil mit einer elektromagnetischen Strahlung zu beaufschlagen. Beispiels¬ weise kann Zahnsubstanz sehr gut mit der von einem Er:YAG- aser emittierten Strahlung mit einer Wellenlänge von 2,94 μm abgetragen werden. Infrarotstrahlung wird auch in zunehmendem Maße dazu verwendet, Körpergewebe zu koagu- lieren oder zu verbrennen und anschließend zu verdampfen.Medical handpieces of this type can be used to apply electromagnetic radiation to a body part to be treated. For example, tooth substance can be removed very well with the radiation emitted by an Er: YAG aser with a wavelength of 2.94 μm. Infrared radiation is also increasingly used to coagulate or burn body tissues and then vaporize them.
Bei medizinischen Handstücken der genannten Art wird der elektromagnetische Behandlungsstrahl auf einen außerhalb des Handstückes gelegenen Brennpunkt fokussiert, und in diesem Fokusbereich erfolgt die Behandlung des Körper¬ teils. Bei Benutzung von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im infraroten Spektralbereich ergibt sich da- bei jedoch die Schwierigkeit, daß der Behandlungsstrahl unsichtbar und dessen Fokus deshalb schwer feststellbar ist.In the case of medical handpieces of the type mentioned, the electromagnetic treatment beam is focused on a focal point located outside the handpiece, and the treatment of the body part takes place in this focus area. Using electromagnetic radiation with wavelengths in the infrared spectral range results in but with the difficulty that the treatment beam is invisible and its focus is therefore difficult to determine.
Aus der deutschen Patentschrift 29 10 760 ist bekannt, in den Behandlungsstrahl einen sichtbaren Markierungsstrahl derart einzukoppeln, daß er kollinear mit dem Behandlungs¬ strahl im Handstück geführt und dem Brennpunktbereich des Behandlungsstrahles zugestrahlt wird. Da in diesem Falle dem Patienten zusätzlich eine durch das Markierungslicht zu Fluoreszenz anregbare Substanz verabreicht wird, dient der Markierungsstrahl zum einen dazu, die Lage des Behand¬ lungsstrahles zu markieren, und zum anderen, krankhaft wucherndes Gewebe sichtbar zu machen, in dem die verab¬ reichte Substanz bevorzugt abgelagert wird. Mit Hilfe die¬ ses Markierungsstrahles ist es allerdings nicht möglich, die Lage des Brennpunktes des unsichtbaren Behandlungs¬ strahles festzustellen.From German patent specification 29 10 760 it is known to couple a visible marking beam into the treatment beam in such a way that it is guided in a collinear manner with the treatment beam in the handpiece and is irradiated to the focal point region of the treatment beam. Since in this case the patient is additionally given a substance which can be excited to fluorescence by the marking light, the marking beam serves on the one hand to mark the position of the treatment beam and on the other hand to make pathologically overgrown tissue visible in which the administered rich substance is preferentially deposited. With the aid of this marking beam, however, it is not possible to determine the position of the focal point of the invisible treatment beam.
Aus der deutschen Patentschrift 39 11 853 ist ein medizi¬ nisches Handstück bekannt, bei dem der Behandlungsstrahl außerhalb des Gehäuses von einem divergenten sichtbaren Markierungsstrahl umgeben ist, so daß der Markierungs¬ strahl in die Brennebene des Behandlungsstrahles einen den Behandlungsstrahl konzentrisch umgebenden, sichtbaren Ring projiziert. Da der Markierungsstrahl außerhalb des Gehäu¬ ses divergent ausgebildet ist, ändert sich die Größe des auf eine Fläche projizierten Ringes mit dem Abstand dieser Fläche von der Austrittsöffnung des Handstückes. Dieser Effekt wird bei diesem Handstück ausgenutzt, um der behan¬ delnden Person die Position des Behandlungsstrahles und des Brennpunktes des Behandlungsstrahles anzuzeigen. In der Brennebene des Behandlungsstrahles hat der Ring des Markierungsstrahles eine bestimmte Größe, die für die be¬ handelnde Person einen Hinweis darauf gibt, daß sich das Bild des Ringes genau in der Brennebene des Behandlungs¬ strahles befindet. Dies hat allerdings den Nachteil, daß die behandelnde Person im voraus die Größe des projizier¬ ten Ringes des Markierungsstrahles kennen muß, die sich in der Brennebene des Behandlungsstrahles ergibt. Nur dann kann die behandelnde Person die Lage des Brennpunktes des Behandlungsstrahles feststellen. Ohne zusätzliche Hinweise über die Größe des vom Markierungsstrahl in die Brennebene des Behandlungsstrahles projizierten Ringes läßt sich so¬ mit die Lage des Brennpunktes des Behandlungsstrahles nicht eindeutig feststellen. Eine weitere Schwierigkeit dieses medizinischen Handstückes ergibt sich daraus, daß die Strahlungsenergie des Markierungsstrahles auf eine Fläche in Form eines Ringes verteilt wird. Um den vom Mar¬ kierungsstrahl projizierten Ring auf dem Körperteil deut¬ lich erkennen zu können, ist eine relativ hohe Strahlungs¬ leistung des Markierungsstrahles und somit eine relativ leistungsstarke Markierungsstrahlquelle erforderlich.A medical handpiece is known from German patent specification 39 11 853, in which the treatment beam is surrounded by a divergent visible marking beam outside the housing, so that the marking beam projects into the focal plane of the treatment beam a visible ring concentrically surrounding the treatment beam . Since the marking beam is divergent outside the housing, the size of the ring projected onto a surface changes with the distance of this surface from the outlet opening of the handpiece. This effect is used in this handpiece to inform the person treating the position of the treatment beam and the focus of the treatment beam. In the focal plane of the treatment beam, the ring of the marking beam has a certain size, which gives the person under treatment an indication that the image of the ring is exactly in the focal plane of the treatment beam. However, this has the disadvantage that the treating person must know in advance the size of the projected ring of the marking beam, which results in the focal plane of the treatment beam. Only then can the treating person determine the position of the focal point of the treatment beam. Without additional information about the size of the ring projected by the marking beam into the focal plane of the treatment beam, the position of the focal point of the treatment beam cannot be clearly determined. Another difficulty of this medical handpiece arises from the fact that the radiation energy of the marking beam is distributed over an area in the form of a ring. In order to be able to clearly recognize the ring projected by the marking beam on the body part, a relatively high radiation power of the marking beam and thus a relatively powerful marking beam source are required.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes medizi¬ nisches Handstück so zu verbessern, daß die Lage des Brennpunktes des Behandlungsstrahles eindeutig feststell¬ bar ist und das vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierte Bild auch ohne Verwendung einer leistungsstar¬ ken Markierungsstrahlquelle deutlich erkennbar ist.The object of the invention is to improve a generic medical handpiece in such a way that the position of the focal point of the treatment beam can be clearly ascertained and the image projected onto the body part by the marking beam can be clearly recognized even without the use of a powerful marking beam source.
Diese Aufgabe wird bei einem medizinischen Handstück der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das medizinische Handstück den sichtbaren Markierungs¬ strahl in ein Bündel mehrerer separater, im Abstand von¬ einander angeordneter Teilstrahlen aufspaltende und das Teilstrahlbündel auf einen dem Brennpunkt des Behandlungs¬ strahles benachbarten Brennpunkt fokussierende optische Mittel umfaßt.This object is achieved according to the invention in a medical handpiece of the type described at the outset by that the medical handpiece comprises the visible marking beam into a bundle of a plurality of separate optical beams which are arranged at a distance from one another and which focuses the partial beam bundle on a focal point adjacent to the focal point of the treatment beam.
Im erfindungsgemäßen medizinischen Handstück sind somit optische Mittel angeordnet, die den sichtbaren Markie¬ rungsstrahl in mehrere separate Teilstrahlen aufspalten. Dadurch projiziert der Markierungsstrahl auf den zu behan¬ delnden Körperteil ein Bild in Form von einzelnen, separa¬ ten Punkten. Da die optischen Mittel des erfindungsgemäßen Handstückes das Teilstrahlbündel zusätzlich auf einen Brennpunkt fokussieren, der dem Brennpunkt des Behand¬ lungsstrahles benachbart ist, verringert sich der gegen¬ seitige Abstand der Punkte des vom Markierungsstrahl pro¬ jizierten Bildes mit zunehmender Annäherung der Bildebene an den Brennpunkt des Behandlungsstrahles. Im Brennpunkt des Markierungsstrahles liegen die vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Punkte übereinander. Das Ubereinanderliegen der Punkte gibt somit einen eindeutigen Hinweis auf die Lage des Brennpunktes des Behandlungs¬ strahles. Für die behandelnde Person ist keine zusätzliche Information notwendig, um aus dem vom Markierungsstrahl projizierten Bild die Lage des Brennpunktes des Behand¬ lungsstrahles eindeutig festzustellen.Optical means are thus arranged in the medical handpiece according to the invention, which split the visible marking beam into several separate partial beams. As a result, the marking beam projects an image in the form of individual, separate points onto the body part to be treated. Since the optical means of the handpiece according to the invention additionally focus the partial beam bundle on a focal point which is adjacent to the focal point of the treatment beam, the mutual distance between the points of the image projected by the marking beam decreases as the image plane approaches the focal point of the Treatment beam. In the focal point of the marking beam, the points projected by the marking beam onto the body part lie one above the other. The superimposition of the points thus gives a clear indication of the position of the focal point of the treatment beam. No additional information is necessary for the treating person in order to clearly determine the position of the focal point of the treatment beam from the image projected by the marking beam.
Da das vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizier¬ te Bild aus einzelnen Punkten besteht, wird die Strah¬ lungsenergie des Markierungsstrahles nicht großflächig verteilt, so daß für eine deutliche Erkennbarkeit des vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Bildes keine hohe Strahlungsleistung und damit keine leistungs¬ starke Markierungsstrahlquelle erforderlich ist. Insbeson¬ dere im Brennpunkt des Markierungsstrahles und damit dem Brennpunkt des Behandlungsstrahles benachbart, ergibt sich aufgrund der Überlagerung der Teilstrahlen des Markie¬ rungsstrahles auch bei geringer Leistung der Markierungs¬ strahlquelle ein deutlich erkennbares Bild.Since the image projected onto the body part by the marking beam consists of individual points, the radiation energy of the marking beam is not distributed over a large area, so that the distance from the Marking beam projected onto the body part no high radiation power and therefore no powerful marking beam source is required. In particular in the focal point of the marking beam and thus adjacent to the focal point of the treatment beam, a clearly recognizable image results due to the superposition of the partial beams of the marking beam even with low power of the marking beam source.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel des medizinischen Handstückes eine Veränderung des Durchmessers der einzel¬ nen Teilstrahlen erlauben.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece allow the diameter of the individual partial beams to be changed.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel des medizinischen Handstückes eine Veränderung des Durchmessers des Teilstrahlbündels erlauben. Ohne den Durchmesser der einzelnen Teilstrahlen zu verändern, kann damit der gegenseitige Abstand der vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Punkte den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Je größer der Durchmesser des Teilstrahlbündels gewählt wird, desto enger ist der Abstandsbereich zwischen medizinischem Hand¬ stück und Körperteil, innerhalb dessen sich eine Über¬ lagerung der vom Markierungsstrahl auf den Körperteil pro¬ jizierten Punkte ergibt.Another embodiment is characterized in that the optical means of the medical handpiece allow the diameter of the partial beam to be changed. Without changing the diameter of the individual partial beams, the mutual distance of the points projected by the marking beam onto the body part can thus be adapted to the respective requirements. The larger the diameter of the partial beam is chosen, the narrower the distance between the medical handpiece and the body part, within which there is an overlay of the points projected by the marking beam onto the body part.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel des medizinischen Handstückes das Teilstrahlbündel so führen, daß dieses den Behandlungsstrahl umgibt. Dies ermöglicht der behandelnden Person die Lage des Behandlungsstrahles jederzeit aus der Lage der vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Punkte zu erkennen, da sich der Behandlungsstrahl in allen Fällen zwischen diesen Punkten befindet.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece guide the partial beam so that that this surrounds the treatment beam. This enables the treating person to recognize the position of the treatment beam at any time from the position of the points projected onto the body part by the marking beam, since the treatment beam is in all cases between these points.
Besonders günstig ist es, wenn das Teilstrahlbündel den Behandlungsstrahl unsymmetrisch bezüglich einer Spiegelung an der Behandlungsstrahlachse umgibt. Wird der Abstand zwischen dem medizinischen Handstück und dem Körperteil so verändert, daß sich das Körperteil einmal vor der Fokal¬ ebene des Markierungsstrahles und einmal hinter dessen Fo¬ kalebene befindet, so verändert sich dadurch die Anordnung der vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Punkte. Das Bild hinter der Fokalebene des Markierungs¬ strahles ergibt sich durch Spiegelung an der Behandlungs- strahlachse. Umgibt das Teilstrahlbündel den Behandlungs¬ strahl in einer Anordnung, die unsymmetrisch ist bezüglich einer Spiegelung an der Behandlungsstrahlachse, so unter¬ scheidet sich die Punkteverteilung vor der Fokalebene von der sich hinter der Fokalebene ergebenden Verteilung. Da¬ mit läßt sich aus der Anordnung der vom Markierungsstrahl auf den Körperteil projizierten Punkte auf die Lage des Brennpunktes des Markierungsstrahles und damit auch auf die Lage des Brennpunktes des Behandlungsstrahles schließen.It is particularly favorable if the partial beam bundle surrounds the treatment beam asymmetrically with respect to a reflection on the treatment beam axis. If the distance between the medical handpiece and the body part is changed such that the body part is once in front of the focal plane of the marking beam and once behind its focal plane, the arrangement of the points projected by the marking beam onto the body part changes. The image behind the focal plane of the marking beam results from reflection on the treatment beam axis. If the partial beam bundle surrounds the treatment beam in an arrangement that is asymmetrical with respect to reflection at the treatment beam axis, the point distribution in front of the focal plane differs from the distribution that results behind the focal plane. The arrangement of the points projected from the marking beam onto the body part can thus be used to infer the position of the focal point of the marking beam and thus also the position of the focal point of the treatment beam.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel des medizinischen Handstückes den Markierungsstrahl in drei Teilstrahlen aufteilen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die optischen Mittel des medizinischen Handstückes ein den Markierungsstrahl in ein Bündel mehre¬ rer separater Teilstrahlen aufteilendes Prisma umfassen, das auf einer spitzen Seite mehrere ebene, schräg zu¬ einander angeordnete Flächen aufweist, die eine Spitze in Form eines gemeinsamen Begrenzungspunktes bilden, und das auf der gegenüberliegenden flachen Seite von einer ebenen Fläche begrenzt ist, wobei das Prisma so positioniert ist, daß die Strahlachse des Markierungsstrahles auf die Spitze des Prismas gerichtet ist. Der Markierungsstrahl umgibt die Spitze des Prismas gleichmäßig, und verschiedene Sek¬ toren des Markierungsstrahlquerschnitts treffen auf rela¬ tiv zur Markierungsstrahlachse unterschiedlich angeordnete ebene Flächen, an denen sie jeweils gebrochen werden. Die Brechung der einzelnen Sektoren des Markierungs- strahlquerschnitts an unterschiedlich orientierten Flächen bewirkt eine Aufteilung des Markierungsstrahles in sepa¬ rate Teilstrahlen, die sich je nach Orientierung der Flä¬ chen, an denen sie gebrochen werden, in unterschiedliche Richtung ausbreiten.A special embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece divide the marking beam into three partial beams. A further embodiment of the invention is characterized in that the optical means of the medical handpiece comprise a prism which divides the marking beam into a bundle of several separate partial beams and which has a plurality of flat, obliquely arranged surfaces on a pointed side form a tip in the form of a common boundary point and which is delimited on the opposite flat side by a flat surface, the prism being positioned such that the beam axis of the marking beam is directed towards the tip of the prism. The marking beam surrounds the tip of the prism uniformly, and different sectors of the marking beam cross section meet flat surfaces which are arranged differently relative to the marking beam axis and on which they are each broken. The refraction of the individual sectors of the marking beam cross-section on differently oriented surfaces causes the marking beam to be divided into separate partial beams, which spread in different directions depending on the orientation of the surfaces on which they are broken.
Einen besonders einfachen Verlauf der Teilstrahlen erhält man, wenn die flache Seite des aufteilenden Prismas senk¬ recht zur Markierungsstrahlachse positioniert ist. In die¬ sem Falle stimmt die Lage der Markierungsstrahlachse mit der Oberflächennormalen der flachen Seite des aufteilenden Prismas überein, so daß beim Auftreffen des Markierungs¬ strahles auf die senkrecht orientierte flache Seite des aufteilenden Prismas keine Brechung des Markierungs¬ strahles erfolgt. Eine regelmäßige Anordnung der einzelnen Teilstrahlen des Markierungsstrahles ergibt sich dadurch, daß alle Flächen der spitzen Seite des aufteilenden Prismas denselben Nei¬ gungswinkel bezüglich der durch die flache Seite definier¬ ten Ebene aufweisen. Trifft der Markierungsstrahl zuerst auf die senkrecht orientierte flache Seite des aufteilen¬ den Prismas und anschließend zentrisch auf dessen Spitze, so ergibt sich aufgrund des für alle Flächen gleichen Nei¬ gungswinkels an allen Flächen derselbe Brechungswinkel und damit für alle Teilstrahlen derselbe Winkel zwischen den Teilstrahlen und der Verlängerung der Markierungs- strahlachse in Ausbreitungsrichtung.A particularly simple course of the partial beams is obtained if the flat side of the dividing prism is positioned perpendicular to the marking beam axis. In this case, the position of the marking beam axis coincides with the surface normal of the flat side of the dividing prism, so that when the marking beam strikes the vertically oriented flat side of the dividing prism, the marking beam is not refracted. A regular arrangement of the individual partial beams of the marking beam results from the fact that all surfaces of the pointed side of the dividing prism have the same angle of inclination with respect to the plane defined by the flat side. If the marking beam hits the vertically oriented flat side of the dividing prism first and then centrally on its tip, the same angle of refraction results on all surfaces due to the inclination angle being the same for all surfaces, and therefore the same angle between the partial beams and for all partial beams the extension of the marking beam axis in the direction of propagation.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die spitze Seite des aufteilenden Prismas aus drei ebenen, schräg zueinander angeordneten Flächen gebildet ist. In diesem Fall wird der Markierungs¬ strahl durch die drei schräg angeordneten Flächen der spitzen Seite des aufteilenden Prismas in drei Teilstrah¬ len gebrochen. Da die Aufteilung des Markierungsstrahles in einzelne separate Teilstrahlen durch Brechung erfolgt, vollzieht sich die Aufteilung im wesentlichen ohne Strah¬ lungsverluste, d. h. die Summe der Strahlungsleistung der einzelnen Teilstrahlen stimmt praktisch mit der gesamten Strahlungsleistung des nicht aufgeteilten Markierungs¬ strahles überein. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze des aufteilenden Prismas eine Kreisblende mit variablem Öffnungsdurchmesser ange¬ ordnet ist. Weist die Spitze des aufteilenden Prismas in Ausbreitungsrichtung des Markierungsstrahles, so kommt es im Bereich der Spitze außerhalb des Prismas aufgrund der Brechung des Markierungsstrahles an den schräg zueinander angeordneten Flächen zu einer Überlagerung der sich in un¬ terschiedliche Richtungen ausbreitenden Teilstrahlen. Wird die Kreisblende mit variablem Öffnungsdurchmesser in den Schnittpunkt der Teilstrahlen positioniert, so läßt sich dadurch der Durchmesser aller einzelnen Teilstrahlen gleichzeitig mit Hilfe einer Kreisblende verändern.A special embodiment of the invention is characterized in that the tip side of the dividing prism is formed from three flat, obliquely arranged surfaces. In this case, the marking beam is broken into three partial beams by the three obliquely arranged surfaces of the tip side of the dividing prism. Since the marking beam is divided into individual separate partial beams by refraction, the distribution takes place essentially without radiation losses, ie the sum of the radiation power of the individual partial beams coincides practically with the total radiation power of the non-split marking beam. A special embodiment of the invention is characterized in that a circular diaphragm with a variable opening diameter is arranged at the tip of the dividing prism. If the tip of the dividing prism points in the direction of propagation of the marking beam, then in the area of the tip outside the prism, due to the refraction of the marking beam on the surfaces arranged at an angle to one another, the partial beams propagating in different directions are superimposed. If the circular aperture with variable opening diameter is positioned in the intersection of the partial beams, the diameter of all individual partial beams can be changed simultaneously with the help of a circular aperture.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge¬ kennzeichnet, daß im Abstand vom aufteilenden Prisma im Bereich der separaten Teilstrahlen ein die Teilstrahlen parallelisierendes optisches Element angeordnet ist. Mit Hilfe dieses optische Elementes werden die divergenten Teilstrahlen des Markierungsstrahles so abgelenkt, daß sie anschließend parallel zueinander verlaufen. Dabei kann es sich bei dem parallelisierenden optischen Element um eine Sammellinse oder um ein entsprechendes Linsensystem han¬ deln, besonders günstig ist es jedoch, wenn das optische Element aus einem in seiner Form dem aufteilenden Prisma entsprechenden parallelisierenden Prisma gebildet wird. Das parallelisierende Prisma weist dieselbe Form und die¬ selbe Orientierung relativ zum Strahlengang des Markie¬ rungsstrahles auf wie das aufteilende Prisma, so daß die divergierenden Teilstrahlen durch die Brechung an den Be- grenzungsflächen des parallelisierenden Prismas in einen parallelen Strahlengang abgelenkt werden. Die Verwendung eines parallelisierenden Prismas hat den Vorteil, daß durch Veränderung des Abstandes zwischen dem aufteilenden Prisma und dem parallelisierenden Prisma der Durchmesser des Teilstrahlbündels kontinuierlich verändert werden kann. Durch Variation des Abstandes zwischen den beiden Prismen kann somit das Teilstrahlbündel aufgeweitet wer¬ den, ohne daß dabei der Durchmesser der einzelnen Teil¬ strahlen verändert wird.A further embodiment of the invention is characterized in that an optical element parallelizing the partial beams is arranged in the region of the separate partial beams at a distance from the dividing prism. With the help of this optical element, the divergent partial beams of the marking beam are deflected so that they then run parallel to one another. The parallelizing optical element can be a converging lens or a corresponding lens system, but it is particularly expedient if the optical element is formed from a parallelizing prism whose shape corresponds to the dividing prism. The parallelizing prism has the same shape and the same orientation relative to the beam path of the marking beam as the splitting prism, so that the diverging partial beams due to the refraction at the boundary surfaces of the parallelizing prism are deflected into a parallel beam path. The use of a parallelizing prism has the advantage that the diameter of the partial beam can be changed continuously by changing the distance between the dividing prism and the parallelizing prism. By varying the distance between the two prisms, the partial beam can thus be widened without changing the diameter of the individual partial beams.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstrahlbündel und der Behandlungsstrahl durch dieselben optischen Fokussierungselemente fokussiert wer¬ den. Dadurch wird gewährleistet, daß der Brennpunkt des Markierungsstrahlbündels unmittelbar dem Brennpunkt des Behandlungsstrahles benachbart liegt. Durch geeignete Ein- koppelung des Behandlungsstrahles kann erreicht werden, daß die beiden Brennpunkte ubereinanderliegen und somit der Brennpunkt der sichtbaren Markierungsstrahlung unmit¬ telbar den Brennpunkt des Behandlungsstrahles anzeigt.A further embodiment is characterized in that the partial beam and the treatment beam are focused by the same optical focusing elements. This ensures that the focal point of the marker beam is immediately adjacent to the focal point of the treatment beam. By suitable coupling of the treatment beam it can be achieved that the two focal points lie one above the other and thus the focal point of the visible marking radiation directly indicates the focal point of the treatment beam.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungsstrahl von der von einer Laserdiode emittierten sichtbaren Laserstrahlung ge¬ bildet wird. Da aufgrund der Aufteilung des Markierungs¬ strahles in mehrere separate Teilstrahlen und der damit verbundenen deutlichen Erkennbarkeit des vom Markierungs¬ strahl auf den Körperteil projizierten Bildes keine lei- stungsstarke Markierungsstrahlquelle verwendet werden muß, kann als Markierungsstrahl die von einer Laserdiode emittierte sichtbare Laserstrahlung verwendet werden. Da¬ bei ist es besonders günstig, wenn die als Markierungs¬ strahlquelle verwendete Laserdiode im medizinischen Hand¬ stück angeordnet ist. Die Laserdiode läßt sich beispiels¬ weise im Griff des erfindungsgemäßen medizinischen Hand¬ stückes positionieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die von der Laserdiode emittierte Strahlung radial durch eine den Strahlquerschnitt definierende Lumineszenz- blende begrenzt wird. Die von der Laserdiode emittierte Strahlung weist im allgemeinen eine inhomogene Intensi¬ tätsverteilung und einen rechteckigen Strahlquerschnitt auf. Mit Hilfe einer Lumineszenzblende mit kreisförmigem Öffnungsquerschnitt lassen sich die Randbereiche des rechteckigen Strahlquerschnitts der von der Laserdiode emittierten Laserstrahlung ebenso ausblenden wie die eben¬ falls von der Laserdiode emittierte Lumineszenzstrahlung. Somit wird mit Hilfe der Lumineszenzblende ein sichtbarer Markierungsstrahl mit kreisrundem Strahlquerschnitt defi¬ niert. Dieser kreisrunde Markierungsstrahl wird an¬ schließend auf die Spitze des aufteilenden Prismas ge¬ richtet und in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the marking beam is formed by the visible laser radiation emitted by a laser diode. Since due to the division of the marking beam into several separate partial beams and the associated clear recognition of the image projected from the marking beam onto the body part, no strong marking beam source must be used, the visible laser radiation emitted by a laser diode can be used as the marking beam. It is particularly advantageous if the laser diode used as the marking beam source is arranged in the medical handpiece. The laser diode can be positioned, for example, in the handle of the medical handpiece according to the invention. It is particularly advantageous if the radiation emitted by the laser diode is radially limited by a luminescent diaphragm that defines the beam cross section. The radiation emitted by the laser diode generally has an inhomogeneous intensity distribution and a rectangular beam cross section. With the aid of a luminescent diaphragm with a circular opening cross section, the edge areas of the rectangular beam cross section of the laser radiation emitted by the laser diode can be masked out, as can the luminescent radiation also emitted by the laser diode. A visible marking beam with a circular beam cross section is thus defined with the aid of the luminescent diaphragm. This circular marking beam is then directed onto the tip of the dividing prism and divided into several partial beams.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawing to provide a more detailed explanation. Show it:
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgebrochen dargestellten Dentalhandstückes mit einem in drei Teilstrahlen aufgeteilten Markierungsstrahl und Fig. 2: eine schematische Darstellung der Strahl- führung des Markierungsstrahles.1: a perspective view of a partially broken open dental handpiece with a marking beam divided into three partial beams and 2: a schematic representation of the beam guidance of the marking beam.
In Figur 1 ist ein Handstück 10 mit einem Griff 11 und einem L-förmigen Gehäuse 12 dargestellt, welches sich mit einem Schenkel 13 an den Griff 11 anschließt, während der zweite Schenkel 14 an dem dem Griff 11 abgewandten Ende senkrecht nach unten absteht. Im Griff 11 des HandstückesIn Figure 1, a handpiece 10 is shown with a handle 11 and an L-shaped housing 12 which adjoins the handle 11 with one leg 13, while the second leg 14 protrudes vertically downward at the end facing away from the handle 11. In the handle 11 of the handpiece
10 befindet sich eine in Figur 1 nicht dargestellte Laserdiode, deren emittierte sichtbare Strahlung als Markierungsstrahl verwendet wird. Der Markierungsstrahl wird, wie weiter unten beschrieben, in drei Teilstrahlen aufgeteilt. Die Teilstrahlen werden mit Hilfe einer im Gehäuse 12 angeordneten Konvexlinse 15 gesammelt und über einen zu beiden Schenkeln 13 und 14 unter 45° angeordneten Umlenkspiegel 16 durch das als Austrittsöffnung 17 ausgebildete offene Ende des Schenkels 14 aus dem Gehäuse 12 herausgeführt und außerhalb des Gehäuses 12 in einem Brennpunkt 18 fokussiert, um anschließend auf einen Zahn 19 als zu behan- delnden Körperteil aufzutreffen.10 there is a laser diode, not shown in FIG. 1, the emitted visible radiation of which is used as the marking beam. The marker beam is divided into three sub-beams as described below. The partial beams are collected with the aid of a convex lens 15 arranged in the housing 12 and guided out of the housing 12 via a deflecting mirror 16 arranged at 45 ° to both legs 13 and 14 through the open end of the leg 14 designed as an outlet opening 17 and outside of the housing 12 in a focal point 18 in order to subsequently strike a tooth 19 as the body part to be treated.
Mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Lichtleiters, der an einer Anschlußstelle 20 an den GriffWith the help of a light guide, not shown in the drawing, which at a connection point 20 to the handle
11 des Handstückes 10 angeschlossen werden kann, wird dem Handstück 10 ein Behandlungsstrahl zugeführt. Dieser Be¬ handlungsstrahl kann ein Laserstrahl sein, beispielsweise die für die Zahnbehandlung besonders günstige gepulste Strahlung eines Er:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 2,94 μm. Der Behandlungsstrahl wird mit Hilfe der Konvex¬ linse 15 und dem Umlenkspiegel 16 ebenfalls auf den Zahn 19 gerichtet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Behandlungsstrahl in der Zeichnung nicht dargestellt. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Strahlfüh¬ rung des Markierungsstrahles. Dabei ist in der Mitte der Figur, strichpunktiert umrandet, die Anordnung der verwen¬ deten optischen Elemente und der Strahlverlauf des Mar¬ kierungsstrahles dargestellt, während am oberen Rand die optischen Elemente in Strahlrichtung gezeigt sind und am unteren Rand die Strahlgeometrie an verschiedenen Schnitt¬ ebenen dargestellt ist. Alle nachstehend aufgeführten op¬ tischen Elemente befinden sich im Griff 11 oder im Gehäuse 12 des Handstückes 10.11 of the handpiece 10 can be connected, a treatment beam is fed to the handpiece 10. This treatment beam can be a laser beam, for example the pulsed radiation of an Er: YAG laser with a wavelength of 2.94 μm, which is particularly favorable for dental treatment. The treatment beam is also directed onto the tooth 19 with the aid of the convex lens 15 and the deflecting mirror 16. For the sake of clarity, the treatment beam is not shown in the drawing. FIG. 2 shows a schematic representation of the beam guidance of the marking beam. In the middle of the figure, with dash-dotted lines, the arrangement of the optical elements used and the beam path of the marking beam are shown, while at the top the optical elements are shown in the beam direction and at the bottom the beam geometry at different cutting planes is shown. All of the optical elements listed below are located in the handle 11 or in the housing 12 of the handpiece 10.
Als Quelle für den sichtbaren Markierungsstrahl dient eine Laserdiode 21, an die sich eine Lumineszenzblende 22 mit kreisförmigem Öffnungsquerschnitt anschließt. Die von der Laserdiode emittierte Strahlung weist im wesentlichen einen rechteckförmigen Strahlquerschnitt auf. Durch die Öffnung der Lumineszenzblende wird ein kreisrunder Markie¬ rungsstrahlquerschnitt definiert. Nach Passieren der Lumi¬ neszenzblende 22 trifft der Markierungsstrahl auf ein auf¬ teilendes Prisma 23, durch das der Markierungsstrahl in insgesamt drei Teilstrahlen aufgeteilt wird. Zur Verein¬ fachung der Darstellung sind in Figur 2 nur zwei dieser Teilstrahlen dargestellt. Das Prisma 23 weist eine flache, senkrecht zur Markierungsstrahlachse orientierte Untersei¬ te 24 auf und eine in Ausbreitungsrichtung des Markie¬ rungsstrahles weisende Oberseite 25. Die Oberseite 25 wird aus drei ebenen, gleich großen Flächen 26 gebildet, die gegenüber der durch die Unterseite definierten Ebene je¬ weils um den gleichen Neigungswinkel geneigt sind. Jeweils zwei Flächen 26 bilden eine gemeinsame gerade Kante 29, so daß die Oberseite 25 insgesamt drei Kanten 29 aufweist, deren gemeinsamer Schnittpunkt eine Spitze 30 ausbildet. Die zentrisch auf der Oberseite 25 des aufteilenden Pris¬ mas 23 angeordnete Spitze ist in der Strahlachse des Mar¬ kierungsstrahles positioniert, so daß der Markierungs¬ strahl mit jeweils gleich großen Kreissektoren seines kreisförmigen Querschnitts auf die die Spitze umgebenden ebenen Flächen 26 auftrifft.A laser diode 21 serves as the source for the visible marking beam, to which a luminescent diaphragm 22 with a circular opening cross-section connects. The radiation emitted by the laser diode essentially has a rectangular beam cross section. A circular marking beam cross section is defined by the opening of the luminescent diaphragm. After passing through the luminescent diaphragm 22, the marking beam strikes a splitting prism 23, through which the marking beam is divided into a total of three partial beams. To simplify the illustration, only two of these partial beams are shown in FIG. The prism 23 has a flat underside 24 oriented perpendicular to the marking beam axis and an upper side 25 pointing in the direction of propagation of the marking beam. The upper side 25 is formed from three flat, equally large surfaces 26 which are opposite the plane defined by the underside are each inclined by the same angle of inclination. In each case two surfaces 26 form a common straight edge 29, so that the top 25 has a total of three edges 29, the common intersection of which forms a tip 30. The tip, which is arranged centrally on the upper side 25 of the dividing prism 23, is positioned in the beam axis of the marking beam, so that the marking beam strikes the flat surfaces 26 surrounding the tip with circular sectors of the same size of its circular cross section.
An der Spitze 30 des aufteilenden Prismas ist eine Kreis¬ blende 27 mit kreisrundem Öffnungsquerschnitt positio¬ niert, durch die die Teilstrahlen des Markierungsstrahles hindurchtreten. Die divergierenden Teilstrahlen treffen im Abstand von der Kreisblende 27 auf ein parallelisierendes Prisma 28. Dieses weist dieselbe Form auf wie das auftei¬ lende Prisma 23 und auch dieselbe Orientierung relativ zur Strahlachse des Markierungsstrahles.At the tip 30 of the dividing prism, a circular diaphragm 27 with a circular opening cross-section is positioned, through which the partial beams of the marking beam pass. The diverging partial beams meet a parallelizing prism 28 at a distance from the circular diaphragm 27. The prism 28 has the same shape as the dividing prism 23 and also the same orientation relative to the beam axis of the marking beam.
Im Abstand vom parallelisierenden Prisma 28 befindet sich in Strahlrichtung die auch in Figur 1 dargestellte Konvex¬ linse 15, durch die die Teilstrahlen des Markierungs¬ strahles auf den Brennpunkt 18 fokussiert werden.At a distance from the parallelizing prism 28 in the beam direction is the convex lens 15, also shown in FIG. 1, through which the partial beams of the marking beam are focused on the focal point 18.
Der von der Laserdiode 21 emittierte und aufgrund des Lu¬ mineszenzblende einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen¬ de Markierungsstrahl trifft senkrecht auf die Unterseite 24 des aufteilenden Prismas (23) und anschließend auf dessen Spitze 30. Während sich aufgrund der senkrechten Einfallsrichtung an der Unterseite 24 keine Brechung er¬ gibt, wird der Markierungsstrahl an den die Spitze 30 um¬ gebenden ebenen Flächen 26 in drei gleich große Teil¬ strahlen gebrochen, so daß der Markierungsstrahl hinter der Spitze 30 einen Strahlquerschnitt in Form von drei Kreissektoren aufweist. Die Brechnung erfolgt dabei je- weils in Richtung der Strahlachse des Markierungsstrahles, so daß sich die drei Teilstrahlen in einem Bereich unmit¬ telbar nach der Spitze 30 des aufteilenden Prismas 23 schneiden. In diesem Bereich ist die Kreisblende 27 po¬ sitioniert. Eine Variation des Öffnungsdurchmessers der Kreisblende 27 bewirkt eine gleichmäßige Veränderung der drei Durchmesser und der Form der Teilstrahlen. Nach der Kreisblende 27 treffen die divergierenden Teilstrahlen auf das parallelisierende Prisma 28. Durch die Brechungen an dessen Unter- und Oberseite werden die Teilstrahlen auf einen parallelen Strahlengang abgelenkt. Verändert man den Abstand zwischen den beiden Prismen 23 und 28, so wird da¬ durch der Durchmesser des Bündels der drei Teilstrahlen variiert. Eine Verkleinerung des Abstandes der beiden Prismen bewirkt eine Verminderung des Durchmessers des Teilstrahlbündels.The marking beam emitted by the laser diode 21 and having a circular cross section due to the luminescent diaphragm strikes the underside 24 of the dividing prism (23) perpendicularly and then the tip 30. While there is no refraction on the underside 24 due to the vertical direction of incidence If the result is that the marking beam is broken into three equally large partial beams on the flat surfaces 26 surrounding the tip 30, so that the marking beam behind the tip 30 has a beam cross section in the form of three circular sectors. The billing is carried out Weil in the direction of the beam axis of the marking beam, so that the three partial beams intersect in an area immediately after the tip 30 of the dividing prism 23. The circular diaphragm 27 is positioned in this area. A variation in the opening diameter of the circular diaphragm 27 causes a uniform change in the three diameters and the shape of the partial beams. After the circular diaphragm 27, the diverging partial beams hit the parallelizing prism 28. Due to the refractions at the top and bottom thereof, the partial beams are deflected onto a parallel beam path. If the distance between the two prisms 23 and 28 is changed, the diameter of the bundle of the three partial beams is varied. A reduction in the distance between the two prisms results in a reduction in the diameter of the partial beam.
Die sich an das parallelisierende Prisma 28 anschließende Konvexlinse 15 fokussiert die drei Teilstrahlen auf den Brennpunkt 18, so daß sich die drei Teilstrahlen im Brenn¬ punkt überlagern.The convex lens 15 adjoining the parallelizing prism 28 focuses the three partial beams on the focal point 18, so that the three partial beams overlap in the focal point.
Die Projektion des in drei Teilstrahlen aufgeteilten Mar¬ kierungsstrahles in eine Ebene vor oder hinter der Fokal- ebene ergibt ein aus drei separaten Punkten bestehendes Bild, während das in die Fokalebene projizierte Bild aus einem einzelnen Punkt besteht. Das in eine Ebene hinter der Fokalebene projizierte Bild ergibt sich dabei aus dem in eine Ebene vor der Fokalebene projiziertem Bild durch Spiegelung der Punkteanordnung an der Markierungs¬ strahlachse. Wird also auf die Oberfläche des zu behan¬ delnden Körperteils, beispielsweise des Zahns 19, mit Hil- fe des Markierungsstrahles ein Bild projiziert, so läßt sich aus der Anordnung der Punkte die Lage der Fokalebene bezüglich der Körperoberfläche eindeutig bestimmen. Da die gesamte Strahlenergie des Markierungsstrahles nur auf drei Punkte auf der Oberfläche des zu behandelnden Körperteiles verteilt wird, ist das vom Markierungsstrahl auf die Kör¬ peroberfläche projizierte Bild auch bei Verwendung einer Markierungsstrahlquelle mit geringer Leistung, beispiels¬ weise bei Verwendung der Laserdiode 21, deutlich erkennbar. The projection of the marking beam, which is divided into three partial beams, into a plane in front of or behind the focal plane results in an image consisting of three separate points, while the image projected into the focal plane consists of a single point. The image projected into a plane behind the focal plane results from the image projected into a plane before the focal plane by mirroring the point arrangement on the marking beam axis. Is thus on the surface of the body part to be treated, for example the tooth 19, with a If an image of the marking beam is projected, the position of the focal plane with respect to the body surface can be clearly determined from the arrangement of the points. Since the entire beam energy of the marking beam is distributed over only three points on the surface of the body part to be treated, the image projected by the marking beam onto the body surface is clear even when using a marking beam source with low power, for example when using the laser diode 21 recognizable.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1.) Medizinisches Handstück, insbesondere für die Den¬ talmedizin, mit einer Optik, die einen elektromag¬ netischen Behandlungsstrahl auf einen außerhalb des Handstückes gelegenen Brennpunkt fokussiert und die einen sichtbaren Markierungsstrahl zur Markierung des Behandlungsstrahles in den Bereich des Brenn¬ punktes des Behandlungsstrahles lenkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß1.) Medical handpiece, in particular for dental medicine, with an optical system which focuses an electromagnetic treatment beam onto a focal point located outside the handpiece and which directs a visible marking beam to mark the treatment beam in the area of the focal point of the treatment beam , characterized in that
das medizinische Handstück (10) den sichtbaren Mar¬ kierungsstrahl in ein Bündel mehrerer separater, im Abstand voneinander angeordneter Teilstrahlen auf¬ spaltende und das Teilstrahlbündel auf einen dem Brennpunkt des Behandlungsstrahles benachbarten Brennpunkt (18) fokussierende optische Mittel (23, 27, 28, 15) umfaßt.the medical handpiece (10) splits the visible marking beam into a bundle of several separate partial beams arranged at a distance from one another and focuses the partial beam bundle on an optical means (23) adjacent to the focal point of the treatment beam ) includes.
2. ) Medizinisches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (27) eine Veränderung des Durchmessers der einzelnen Teilstrahlen erlauben. 2.) Medical handpiece according to claim 1, characterized in that the optical means (27) allow a change in the diameter of the individual partial beams.
) Medizinisches Handstück nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (23, 28) eine Veränderung des Durchmessers des Teilstrahlbündels erlauben. ) Medical handpiece according to claim 1 or 2, characterized in that the optical means (23, 28) allow a change in the diameter of the partial beam.
4. ) Medizinisches Handstück nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die op¬ tischen Mittel (23, 27, 28, 15) das Teilstrahlbün¬ del so führen, daß dieses den Behandlungsstrahl um¬ gibt.4.) Medical handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the optical means (23, 27, 28, 15) guide the partial beam so that it surrounds the treatment beam.
5. ) Medizinisches Handstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstrahlbündel den Be¬ handlungsstrahl unsymmetrisch bezüglich einer Spie¬ gelung an der Behandlungsstrahlachse umgibt.5.) Medical handpiece according to claim 4, characterized in that the partial beam bundle surrounds the treatment beam asymmetrically with respect to a mirroring on the treatment beam axis.
) Medizinisches Handstück nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die op¬ tischen Mittel (23) den Markierungsstrahl in drei Teilstrahlen aufteilen.) Medical handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the optical means (23) divide the marking beam into three partial beams.
7. ) Medizinisches Handstück nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die op¬ tischen Mittel (23, 27, 28, 15) ein den Markie¬ rungsstrahl in ein Bündel mehrerer separater Teil- strahlen aufteilendes Prisma (23) umfassen, das auf einer spitzen Seite (25) mehrere ebene, schräg zu¬ einander angeordnete Flächen (26) aufweist, die eine Spitze (30) in Form eines gemeinsamen Begren¬ zungspunktes bilden, und das auf der gegenüberlie¬ genden flachen Seite (24) von einer ebenen Fläche begrenzt ist, wobei das Prisma (23) so positioniert ist, daß die Strahlachse des Markierungsstrahles auf die Spitze (30) des Prismas (23) gerichtet ist.7.) Medical handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the optical means (23, 27, 28, 15) comprise a prism (23) which divides the marking beam into a bundle of several separate partial beams which has on a pointed side (25) a plurality of flat surfaces (26) which are arranged obliquely to one another and which form a tip (30) in the form of a common delimitation point and which is delimited on the opposite flat side (24) by a flat surface, the prism (23) being positioned such that the beam axis of the marking beam points onto the Tip (30) of the prism (23) is directed.
8.) Medizinisches Handstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Seite (24) des auf¬ teilenden Prismas (23) senkrecht zur Markierungs¬ strahlachse positioniert ist.8.) Medical handpiece according to claim 7, characterized in that the flat side (24) of the dividing prism (23) is positioned perpendicular to the marking beam axis.
9.) Medizinisches Handstück nach Anspruch 7 oder 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß die ebenen, schräg zu¬ einander angeordneten Flächen (26) der spitzen Sei¬ te (25) des aufteilenden Prismas (23) alle densel¬ ben Neigungswinkel bezüglich der durch die flache Seite (24) definierten Ebene aufweisen.9.) Medical handpiece according to claim 7 or 8, characterized in that the flat, obliquely arranged surfaces (26) of the pointed side (25) of the dividing prism (23) all have the same inclination angle with respect to the have plane defined by the flat side (24).
10. ) Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die spitze Seite (25) aus drei ebenen, schräg zueinander angeord¬ neten Flächen (26) gebildet ist.10.) Medical handpiece according to one of claims 7 to 9, characterized in that the pointed side (25) is formed from three flat, obliquely arranged surfaces (26).
11.) Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze (30) des aufteilenden Prismas (23) eine Kreisblende (27) mit variablem Öffnungsdurchmesser angeordnet ist. 11.) Medical handpiece according to one of claims 7 to 10, characterized in that at the tip (30) of the dividing prism (23) a circular aperture (27) is arranged with a variable opening diameter.
12. ) Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand vom aufteilenden Prisma (23) im Bereich der separaten Teilstrahlen ein die Teilstrahlen parallelisieren- des optisches Element angeordnet ist.12.) Medical handpiece according to one of claims 7 to 11, characterized in that at a distance from the dividing prism (23) in the region of the separate partial beams is arranged an optical element parallelizing the partial beams.
13. ) Medizinisches Handstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element aus einem in seiner Form dem aufteilenden Prisma (23) ent¬ sprechenden parallelisierenden Prisma (28) gebildet wird.13.) Medical handpiece according to claim 12, characterized in that the optical element is formed from a paralleling prism (28) corresponding to the dividing prism (23) in its shape.
14. ) Medizinisches Handstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Prismen (23, 28) veränderbar ist.14.) Medical handpiece according to claim 13, characterized in that the distance between the two prisms (23, 28) is variable.
15. ) Medizinisches Handstück nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstrahlbündel und der Behandlungsstrahl durch dieselben optischen Fokussierungselemente (15) fo¬ kussiert werden.15.) Medical handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the partial beam and the treatment beam are focused by the same optical focusing elements (15).
16. ) Medizinisches Handstück nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mar¬ kierungsstrahl von der von einer Laserdiode emittierten sichtbaren Laserstrahlung gebildet wird. 16.) Medical handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the marking beam is formed by the visible laser radiation emitted by a laser diode.
17. ) Medizinisches Handstück nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (21) im medizi¬ nischen Handstück (10) angeordnet ist.17.) Medical handpiece according to claim 16, characterized in that the laser diode (21) is arranged in the medical handpiece (10).
18.) Medizinisches Handstück nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Laserdiode (21) emittierte Strahlung radial durch eine den Strahl- querschnitt definierende Lumineszenzblende (22) be¬ grenzt ist. 18.) Medical handpiece according to claim 17, characterized in that the radiation emitted by the laser diode (21) is radially limited by a luminescent diaphragm (22) defining the beam cross section.
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