APARATO DE MEDICION PARA MEDIR UN RAYO LASER.

Utilización de un aparato de medición para medir un rayo láser enfocado,

comprendiendo el aparato de medición:

- una disposición de lentes de aumento con por lo menos dos lentes (10, 12) dispuestas, unas detrás de otra, en la trayectoria del rayo del rayo láser, presentando unas lentes consecutivas a pares de la disposición de lentes de aumento en cada caso unos focos coincidentes,

- un sensor de imagen (14) electrónico dispuesto detrás de la disposición de lentes de aumento en su foco para el registro de una imagen del rayo láser aumentado,

- unos medios de ajuste longitudinal (98), los cuales permiten un ajuste común de las lentes (10, 12) de la disposición de lentes de aumento y del sensor de imagen (14) a lo largo de la trayectoria del rayo con respecto a un punto de referencia (46) del aparato de medición,

- estando montadas por lo menos una parte de las lentes, en particular todas la lentes (10, 12), de la disposición de lentes de aumento en la trayectoria del rayo una detrás de otra en un tubo de lentes (68), el cual se puede ajustar mediante unos medios de ajuste longitudinal (98), en la dirección de su eje del tubo, con respecto a un punto de referencia (46),

- pudiendo desplazarse el tubo de lentes (68) axialmente, si bien preferentemente asegurado contra torsión, en una abertura de alojamiento de guiado (66) de un cuerpo de guiado (56), y actuando los medios de ajuste longitudinal (98) entre el tubo de lentes (68) y el cuerpo de guiado (56),

- soportando el cuerpo de guiado (56) un adaptador (42), que encierra la trayectoria del rayo, para el acoplamiento del aparato de medición a un sistema láser que proporciona el rayo láser, y

- formando el adaptador (42) una superficie de tope (46), orientada axialmente con respecto a un eje del rayo (16) del rayo láser, para el sistema láser, siendo acoplado el adaptador, en el marco de una utilización del aparato de medición, a un objetivo de un sistema láser que proporciona el rayo láser

Aparato de medición para medir un rayo láser.

La presente invención se refiere a un aparato de medición para medir un rayo láser. El rayo láser que hay que medir sirve, en particular, para su utilización en la cirugía oftalmológica láser, aproximadamente en el marco de un tratamiento fotorrefractivo de la córnea o del cristalino. Evidentemente esto es solo un ejemplo; la invención no está sometida fundamentalmente a ningún tipo de limitaciones en cuanto al objetivo de utilización del rayo láser que hay que medir. En muchas utilizaciones del láser, es necesario un conocimiento preciso acerca de determinados parámetros del rayo pudiendo mencionarse, únicamente como dos de entre muchos otros ejemplos, además de la cirugía láser del ojo, la técnica fotolitográfica de semiconductores así como la lectura láser o la escritura láser de soportes de datos ópticos.

Los parámetros del rayo interesantes de un rayo láser son frecuentemente el diámetro del rayo, en particular en la zona del cuello, así como la divergencia del rayo, aunque también otros parámetros como la medida de la difracción (abreviada usualmente mediante M²) o el perfil de intensidad transversalmente con respecto a la dirección del rayo.

Para la medición de un rayo láser se conocen los llamados métodos Knife-Edge o de ranura, en los cuales se mueve una cuchilla o una ranura suficientemente estrecha transversalmente a través del rayo y, dependiendo de la posición de la cuchilla o de la ranura, se mide la potencia transmitida mediante un detector. Mediante diferenciación de la curva de transmisión obtenida de este manera se puede determinar a continuación del perfil de intensidad sobre la base del cual se puede determinar de nuevo el diámetro del rayo.

Como alternativa a los métodos de transmisión que se basan en cada caso en una "exploración" del rayo se sabe por ejemplo, gracias a la patente US nº 4.917.489, aumentar el rayo láser mediante una única lente de aumento y dirigir el rayo láser aumentado de esta manera, tras reducción de la intensidad adecuada, sobre un registrador de imagen (sensor de imagen). A partir de la imagen de un rayo láser generada de esta manera se puede calcular acto seguido, teniendo en cuenta del factor de aumento de la lente, el diámetro del rayo en el foco de la lente del lado del objeto.

El documento US 2004/066504 A1 da a conocer una disposición de medición para medir el patrón del rayo de una radiación láser emitida por un diodo láser. El diodo láser está dispuesto sobre una mesa portadora, la cual se puede ajustar entre tres direcciones del espacio lineales perpendiculares entre sí. La disposición de medición comprende dos cámaras, una de las cuales sirve para el registro de una imagen del rayo láser enfocado del diodo láser y la otra para el registro de una imagen del patrón de campo lejano del rayo láser. La primera cámara se encuentra en el foco del lado de la imagen de un par telescópico afocal formado por una lente de objetivo y una lente Relay. Para la realización de la medición se posiciona el diodo láser, mediante gobierno de la mesa que lo porta, de tal manera que el punto de la salida de la luz del diodo láser está situado en el foco del lado del objeto del par de lentes.

El documento US 2006/043258 A1 muestra una disposición de medición Knife-Edge para medir la luz de una fuente de rayo láser. Además de una cuchilla, que se puede introducir en el rayo láser transversalmente con respecto a la dirección del rayo y que se puede extraer del mismo, el dispositivo de medición presenta un sensor CCD así como una óptica de aumento, situada entre la cuchilla y el sensor de imagen, con una única lente de objetivo. El sensor de imagen y la óptica de aumento están dispuestos sobre una mesa de ajuste, la cual se puede ajustar en las tres direcciones lineales del espacio.

La acomodación de lentes en una pieza de alojamiento cilíndrica se describe, para el ejemplo de un objetivo de una cámara fotográfica, en el documento CH 400 758 A.

La invención proporciona por el contrario la utilización de un aparato de medición con las características de la reivindicación 1. El aparato de medición comprende una disposición de lentes de aumento con por los menos dos lentes dispuestas, una detrás de otra, en la trayectoria del rayo del rayo láser, presentando unas lentes consecutivas a pares de la disposición de lentes de aumento en cada caso focos coincidentes, un sensor de imagen electrónico dispuesto detrás de la disposición de lentes de aumento en su foco para el registro de una imagen del rayo láser aumentado, así como medios de ajuste longitudinal, los cuales permiten un ajuste común de las lentes de la disposición de lentes de aumento y del sensor de imagen a lo largo de la trayectoria del rayo con respecto a un punto de referencia del aparato de medición.

Por la bibliografía especializada de la óptica de rayos gaussianos (comp. por ejemplo Kühle, Dietrich: "Óptica, Fundamentos y Aplicaciones", Harri Deutsch Verlag, 1ª edición, 1998) resulta una dependencia del factor de aumento de una lente de aumento individual con respecto al diámetro del rayo del rayo láser que hay que medir. Si se considera como factor de aumento el cociente entre el diámetro parcial del rayo aumentado y el diámetro de cuello del rayo no aumentado, resulta en especial que el factor de aumento de una única lente de aumento puede ser, para diámetros de cuello más pequeños, marcadamente mayor que para diámetros de cuello mayores. La suposición de una escala de aumento constante nominal puede conducir por lo tanto, en caso de utilización de una única lente de aumento, a errores de medición notables, cuando se miden focos con diámetros de cuello diferentes.

Los inventores han reconocido que con un sistema de varias lentes se puede eliminar la dependencia de la escala de aumento con respecto al diámetro del rayo, o sea cuando cada par de lentes consecutivas tiene en cada caso focos coincidentes. En este caso se puede partir de una escala de aumento que permanece siempre constante, sin importar lo grande que sea el diámetro de cuello del rayo que hay que medir. Esto permite una determinación notablemente más precisa del diámetro de cuello del rayo láser que hay que medir.

Los medios de ajuste longitudinal del aparato de medición según la invención permiten un ajuste definido de la totalidad de las lentes y del sensor de imagen a lo largo de la trayectoria del rayo con respecto a un punto de referencia propio del aparato de medición. Propio del aparato de medición significa que el punto de referencia se encuentra junto al o en el aparato de medición y es por consiguiente estacionario con respecto al aparato de medición como un todo. La posibilidad de ajuste del sistema formado por lentes y sensor de imagen a lo largo de la trayectoria del rayo posibilita una localización precisa del cuello del rayo láser que hay que medir y, como consecuencia de ello, un ajuste preciso del aparato de medición, de manera que el foco del rayo láser coincide con el foco de la primera lente de la disposición de lentes de aumento.

Esta situación se da cuando la sección transversal del rayo registrada por el sensor de imagen es lo menor posible. Dado que, en la disposición una respecto de otra de las lentes y del sensor de imagen entre sí, el cuello del rayo se forma entonces sobre la superficie del sensor de imagen, cuando se encuentra en el foco de la primera lente. Mediante ajuste longitudinal del sistema formado por lentes y sensor de imagen con respecto al foco del rayo se puede localizar fácilmente esta posición.

La posibilidad de ajuste longitudinal de las lentes y del sensor de imagen es útil, de manera alternativa o adicional, para poder determinar el diámetro del rayo en diferentes lugares a lo largo del rayo láser, dicho con otras palabras para determinar un perfil de diámetro del rayo láser. Un perfil de diámetro de este tipo permite hacer afirmaciones por ejemplo acerca de la divergencia del rayo y acerca de la medida de la difracción. Se sobrentiende que para la determinación de estos y otros parámetros del rayo está prevista una unidad de evaluación electrónica adecuadamente programada la cual evalúa e interpreta las señales de imagen eléctricas suministradas por el sensor de imagen, almacenadas temporalmente en su caso en una memoria.

El margen de ajustabilidad ofrecido por los medios de ajuste longitudinal para el sistema formado por lentes y sensor de imagen se extiende, preferentemente, a lo largo de por lo menos tres veces la longitud de Rayleigh del rayo láser.