LASERSTRAHLS EINES OPHTHALMISCHEN LASERSYSTEMS

Bereitgestellt werden eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems, ein ophthalmisches Lasersystem, ein Verfahren zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems und eine Verwendung eines Wellenfrontsensors. Die Ausführungsformen liegen somit insbesondere auf dem Gebiet der ophthalmischen Lasersysteme und der refraktiven Chirurgie.

Für die Behandlung der Cornea eines Patientenauges mittels eines ophthalmischen Femtosekundenlasersystems wird die Cornea in der Regel an ein planes oder sphärisches Kontaktglas angedockt. Das Kontaktglas fixiert dabei das Patientenauge bzw. die Cornea mechanisch und ermöglicht den Durchtritt des Laserstrahls und dessen Applikation auf die Cornea. Dabei wird der Laserstrahl typischerweise auf einen gewünschten Punkt in einem Bearbeitungsbereich des Laserstrahls auf bzw. in der Cornea fokussiert, sodass im Fokus eine Einwirkung auf die Cornea stattfindet. Für die gewünschte Behandlung wird sodann der Laserfokus mittels einer Übertragungsoptik des ophthalmischen Lasersystems und Scannern dreidimensional über das Behandlungsgebiet im Bearbeitungsbereich bewegt, um mittels der räumlich versetzen Foki die gewünschten Schnittflächen in der Cornea zu erzeugen. Das Behandlungsgebiet wird dabei durch das Kontaktglas definiert, und liegt unterhalb des Kontaktglases in der Cornea. Die Cornea weist in etwa eine Brechzahl von 1 ,336 auf. Kontaktgläser sind typischerweise für den einmaligen Gebrauch ausgelegt und werden daher in der Regel für jede Behandlung neu an das Gerät angebracht. Das Anbringen des Kontaktglases erfolgt typischerweise durch ein Ansaugen mittels Unterdrück.

Alternativ kann eine andere mechanische Verbindung, beispielsweise mittels eines Bajonett-Verschlusses für das Koppeln des Kontaktglases mit dem ophthalmischen Lasersystem verwendet werden. Die Größe und Qualität des Laserfokus ist oftmals maßgeblich für die Trennbarkeit des Gewebes der Cornea. Um ein zufriedenstellendes Behandlungsergebnis zu erzielen, ist typischerweise ein Fokus mit einem Durchmesser von 10 pm oder weniger oder gar 5 pm oder kleiner erforderlich. Die Größe des Laserfokus ist in der Regel von den Eigenschaften der Laserquelle des Lasersystems und der Übertragungsoptik abhängig, wie etwa von der numerischen Apertur und/oder von Abbildungsfehlern der Übertragungsoptik, wie beispielsweise Astigmatismus oder Koma. Insbesondere bei komplexen optischen Systemen kann die Qualität des Fokus vom Ort im Behandlungsgebiet abhängen. Das Erzielen und zuverlässige Beibehalten eines Fokus mit geeigneter und definierter Größe und Qualität ist daher von zentraler Bedeutung.

Es liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine einfache und zuverlässige Charakterisierung des Laserstrahls ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems, ein ophthalmisches Lasersystem und eine Verwendung mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Optionale Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.

Eine erste Ausführungsform betrifft eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems. Die Vorrichtung umfasst ein Kontaktelement, mittels welchem die Vorrichtung derart mit dem Lasersystem koppelbar ist, dass der Laserstrahl über eine Übertragungsoptik des ophthalmischen Lasersystems und über das Kontaktelement in die Vorrichtung einkoppelbar ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Kollimationsoptik, welche dazu ausgelegt ist, den über das Kontaktelement in die Vorrichtung eingekoppelten Laserstrahl zumindest teilweise zu kollimieren. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Wellenfrontsensor, welcher dazu ausgelegt ist, eine Wellenfront zumindest eines Teils des kollimierten Laserstrahls zu bestimmen. Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Vorrichtung zur Charakterisierung des Laserstrahls, welches ein Kontaktelement, eine Kollimationsoptik und einen Wellenfrontsensor aufweist. Ferner umfasst das Verfahren ein Koppeln der Vorrichtung zur Charakterisierung des Laserstrahls mit dem ophthalmischen Lasersystem mittels des Kontaktelements derart, dass der durch eine Übertragungsoptik des ophthalmischen Lasersystems emittierte Laserstrahl über das Kontaktelement in die Vorrichtung eingekoppelt wird. Zudem umfasst das Verfahren ein Kollimieren des eingekoppelten Laserstrahls mittels der Kollimationsoptik, sowie ein Bestimmen einer Wellenfront des kollimierten Laserstrahls mittels des Wellenfrontsensors.

Eine weitere Ausführungsform betrifft ein ophthalmisches Lasersystem umfassend eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls gemäß einer Ausführungsform.

Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Verwendung eines Wellenfrontsensors zur Charakterisierung des Fokus eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems.

Ein ophthalmisches Lasersystem ist dabei ein Lasersystem für die refraktive chirurgische Behandlung eines Patientenauges, insbesondere der Cornea. Das ophthalmische Lasersystem kann insbesondere eine Laserquelle umfassen und auch eine oder mehrere optische Elemente, um den von der Laserquelle bereitgestellten Laserstrahl auf das Patientenauge zu applizieren. Zudem umfasst das ophthalmische Lasersystem eine Übertragungsoptik, an welche entweder ein Kontaktglas zur Fixierung eines Patientenauges oder ein Kontaktelement einer offenbarten Vorrichtung koppelbar ist. Das ophthalmische Lasersystem ist insbesondere dazu ausgelegt, durch die Übertragungsoptik und ein Kontaktglas den Laserstrahl auf das Patientenauge zu applizieren. Ferner kann das ophthalmische Lasersystem eine Ablenkeinrichtung bzw. einen Scanner aufweisen, um den Laserstrahl abzulenken und entlang unterschiedlicher Strahlpfade durch die Übertragungsoptik und das Kontaktglas oder ein Kontaktelement einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform an verschiedene Positionen des Bearbeitungsbereichs zu applizieren. Ein ophthalmisches Lasersystem wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als Lasersystem bezeichnet. Die Übertragungsoptik ist dabei ein optisches Element, an welchem der Laserstrahl aus dem ophthalmischen Lasersystem ausgekoppelt wird. Die Übertragungsoptik kann dabei derart ausgestaltet sein, dass diese ein Ankoppeln eines Kontaktglases und/oder eines Kontaktelements ermöglicht. Das ophthalmische Lasersystem umfasst optional eine Laserquelle zur Bereitstellung des Laserstrahls. Optional kann die Laserquelle als eine Femtosekundenlaserquelle ausgebildet sein.

Die Charakterisierung des Laserstrahls umfasst insbesondere die Charakterisierung eines oder mehrerer Strahlparameter des Laserstrahls. Insbesondere kann die Charakterisierung des Laserstrahls eine Charakterisierung des Fokus des Laserstrahls umfassen. Der Fokus wird dabei durch das ophthalmische Lasersystem bereitgestellt und ist optional für die Behandlung des Patientenauges vorgesehen. Die Charakterisierung des Laserstrahls kann insbesondere die Charakterisierung der Größe und/oder Qualität des Fokus umfassen. Als Größe des Fokus kann beispielsweise ein Durchmesser des Fokus bestimmt werden, bzw. ein Durchmesser des Bereichs des Fokus, in welchem die Intensität des Fokus mindestens einen Wert von 1/e der maximalen Intensität aufweist. Als Qualität des Fokus kann beispielsweise dessen Übereinstimmung bzw. Abweichung von einem Gauß'schen Intensitätsprofil bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Qualität des Fokus anhand Anwesenheit oder Abwesenheit von möglichen Aberrationen bestimmt werden, welche beispielsweise durch Zernike Polynome beschreibbar sind.

Ein Kontaktelement ist dabei ein optisches Element, welches mit dem Lasersystem koppelbar ist und ein Einkoppeln des durch das Lasersystem bereitgestellten und über die Übertragungsoptik emittierten Laserstrahls in eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform ermöglicht. Das Kontaktelement ist demnach derart ausgebildet, dass dieses ein Einkoppeln des Laserstrahls in die Kollimationsoptik ermöglicht. Das Kontaktelement kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass dieses sich ebenso an das ophthalmische Lasersystem koppeln lässt, wie ein Kontaktglas zur Fixierung eines Patientenauges. Ein herkömmliches Kontaktglas kann dabei aber muss nicht zwingend aus Glas gefertigt sein, sondern kann auch aus einem anderen Material gefertigt sein, welches für den Laserstrahl transparent ist, beispielsweise aus einem Kunststoffmatenal. Ebenso kann ein Kontaktelement aus einem für den Laserstrahl transparenten Material gefertigt sein, insbesondere aus Glas und/oder einem Kunststoffmaterial. Insbesondere kann das Kontaktelement derart ausgebildet sein, dass dieses eine Kontaktfläche aufweist, welche identisch oder ähnlich zur Kontaktfläche von Kontaktgläsern ist, die mit demselben ophthalmischen Lasersystem zur Behandlung des Auges vorgesehen ist.

Insbesondere kann das Kontaktelement derart ausgestaltet sein, dass dieses die gleichen oder sehr ähnliche optische Eigenschaften aufweist, wie die für die Fixierung eines Patientenauges vorgesehenen Kontaktgläser. Dadurch kann der Fokus in der Vorrichtung des Laserstrahls genauso oder möglichst ähnlich zu jenem Fokus bereitgestellt werden, wie er bei Verwendung eines Kontaktglases in einem daran fixierten Patientenauge vorliegt. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement optional derart ausgebildet, dass dieses hinsichtlich der Fokussierung des Laserstrahls möglichst die gleichen Eigenschaften aufweist, wie ein für die Fixierung des Patientenauges vorgesehenes Kontaktglas. Sofern verschiedene Kontaktgläser für die Verwendung mit dem Lasersystem vorgesehen sind, kann optional für jedes der verschiedenen Kontaktgläser separat ein entsprechendes Kontaktelement bereitgestellt werden.

Die Kollimationsoptik ist dabei ein optisches Element, welches dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl, welcher fokussiert durch die Übertragungsoptik des Lasersystems ausgekoppelt und durch das Kontaktelement in die Vorrichtung eingekoppelt wird, nach dem Fokus zu kollimieren. Alternativ kann die Kollimationsoptik eine Anordnung mehrerer optischer Elemente umfassen oder daraus bestehen. Mit anderen Worten ist die Kollimationsoptik dazu ausgelegt, den divergenten Laserstrahl nach dem Fokus in ein annähernd planparalleles Strahlenbündel zu überführen. Dass die Kollimationsoptik dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl zumindest teilweise zu kollimieren, bedeutet, dass nicht notwendigerweise eine perfekte Kollimierung erzielt werden muss, sondern dass optional auch eine nicht-vollständige Kollimation vorgenommen werden kann. Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist jedoch die Kollimationsoptik derart ausgebildet, dass diese eine möglichst vollständige Kollimation des Laserstrahls bewirkt. Optional kann mittels eines Strahlteilers ein Teil des Laserstrahls vor der Kollimation ausgekoppelt werden, um etwa die Intensität des Laserstrahls zu reduzieren.

Ein Wellenfrontsensor ist dabei ein Sensor, welcher ein Bestimmen der Wellenfront des kollimierten Laserstrahls ermöglicht. Beispielsweise kann der Wellenfrontsensor als ein Shack-Hartmann-Sensor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Der Wellenfrontsensor kann optional ein Mikrolinsenarray und ein dahinter angeordnetes CCD Array und/oder CMOS Array aufweisen, um eine räumliche Verteilung der Ausbreitungsrichtung der Wellenfront bestimmen zu können.

Die Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass eine Vorrichtung bereitgestellt wird, welche kompakt ausgebildet werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass die Vorrichtung dort angeordnet werden kann, wo der Kopf bzw. das Patientenauge für eine vorgesehene Behandlung positioniert wird. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung baulich derart ausgestaltet sein, dass diese relativ zum Lasersystem an einer vorgesehenen Position eines zu behandelnden Patientenauges anordenbar ist. Dies bietet wiederum den Vorteil, dass der Laserstrahl in derselben Positionierung und/oder Betriebsbereitschaft charakterisiert werden kann, welche bei der Behandlung des Patientenauges verwendet wird. Ferner bietet dies den Vorteil, dass die Vorrichtung transportabel ausgestaltet werden kann und damit das Mitführen der Vorrichtung durch einen Servicetechniker erleichtert wird.

Auch bieten die Ausführungsformen den Vorteil, dass die Vorrichtung auf gleiche oder ähnliche Weise an das Lasersystem koppelbar ist, wie Kontaktgläser zur Fixierung eines Patientenauges an das Lasersystem fixierbar sind. Dies bietet die Möglichkeit, den Laserstrahl unter denselben oder sehr ähnlichen Bedingungen zu charakterisieren, die bei gekoppeltem Kontaktglas vorherrschen würden.

Zudem bieten die Ausführungsformen den Vorteil, dass die Charakterisierung auf einfache Weise durchgeführt werden kann und somit keine hohen Anforderungen an die technischen Kenntnisse des Bedienpersonals gestellt werden müssen. Insbesondere bieten die Ausführungsformen die Möglichkeit, durch das Ankoppeln der Vorrichtung an das Lasersystem eine korrekte Positionierung und/oder Orientierung der Vorrichtung relativ zum Lasersystem zu erreichen, ohne dass dies eines weiteren Einwirkens des Bedienpersonals zur Ausrichtung der Vorrichtung erfordert. Optional kann auch eine teilweise oder vollständig automatisierte Selbst-Justage der Vorrichtung in gekoppeltem Zustand bereitgestellt werden, in welcher sich die Vorrichtung auf den Fokus des Laserstahls ausrichtet. Dies kann die Charakterisierung des Laserstrahls noch weiter vereinfachen.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst das Koppeln der Vorrichtung an das ophthalmische Lasersystem ein Koppeln des Kontaktelements an die Übertragungsoptik. Das Koppeln des Kontaktelements an die Übertragungsoptik kann optional ein Ansaugen und/oder ein mechanisches Verriegeln umfassen, beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusses. Dies bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Fixierung des Kontaktelements an das Lasersystem bzw. an die Übertragungsoptik ermöglicht wird. Auch ermöglicht dies, dass das Kontaktelement auf eine sehr ähnliche oder gleiche Weise am Lasersystem befestigt werden kann, wie ein für die Behandlung verwendetes Kontaktglas. Das Koppeln der Vorrichtung an das ophthalmische Lasersystem kann demnach insbesondere ein mechanisches Koppeln umfassen, bei welchem die Vorrichtung an einer vorbestimmten Position fest mit dem ophthalmischen Lasersystem verbunden wird. Das mechanische Koppeln kann dabei in gleicher oder ähnlicher Weise erfolgen, wie das Koppeln eines Kontaktglases, welches bei einer Operation als Patienteninterface zwischen einem zu behandelnden Auge eines Patienten und dem ophthalmischen Lasersystem dient. Zudem kann die vorbestimmte Position, an welcher die Vorrichtung an das ophthalmische Lasersystem gekoppelt wird, derart vorbestimmt sein, dass die Vorrichtung in derselben Position und/oder Orientierung an das ophthalmische Lasersystem gekoppelt wird, wie ein Kontaktglas bzw. Parienteninterface an das ophthalmische Lasersystem gekoppelt wird. Dies kann den Vorteil bieten, dass der Laserstrahl des ophthalmischen Lasersystems in gleicher weise in die Vorrichtung eingekoppelt werden kann, wie dies im Falle eines gekoppelten Kontaktglases bzw. Patienteninterfaces der Fall ist. Dadurch kann ermöglicht werden, dass der Laserstrahl bei der Charakterisierung dieselben Eigenschaften aufweist, wie bei einer Applikation des Laserstrahls auf das Auge, oder dass etwaige Abweichungen dazu möglichst gering sind. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Charakterisierung des Laserstrahls erfolgen. Zudem können dadurch optional die Eigenschaften des Laserstrahls in der Ausprägung ermittelt werden, in welcher sie tatsächlich bei der Behandlung eines Auges vorliegen.

Das Kontaktelement kann dabei an der mit dem ophthalmischen Lasersystem zu koppelnden Schnittstelle bzw. Seite einem Kontaktglas ähneln, welches als Patientenschnittstelle dient, oder identisch zu einem solchen ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Einkopplung des Laserstrahls in die Vorrichtung möglichst auf dieselbe Weise erfolgen kann, wie dies in einem Kontaktglas der Fall ist. Hingegen kann sich das Kontaktelement in anderen Aspekten von einem Kontaktglas unterscheiden. So kann etwa das Kontaktelement der Vorrichtung an einer im gekoppelten Zustand dem ophthalmischen Lasersystem abgewandten Seite eine plane bzw. ebenflächige Form aufweisen, wohingegen ein Kontaktglas an der dem ophthalmischen Lasersystem abgewandten Seite eine konkave Form aufweisen kann, welche zumindest teilweise an die Form eines zu fixierenden Auges angepasst sein kann. Mit anderen Worten kann sich eine Ähnlichkeit des Kontaktelements der Vorrichtung mit einem Kontaktglas, welches als Patienteninterface für eine Operation dienen kann, auf eine in gekoppeltem Zustand dem ophthalmischen Lasersystem zugewandte Seite beschränken. Ferner kann das Kontaktelement der Vorrichtung optional dazu eingerichtet sein, den Laser derart zu charakterisieren, dass dieser in der Vorrichtung in Luft vorliegt, wohingegen der Fokus bei Verwenden eines Kontaktglases in einem daran fixierten Auge in einer wässrigen Umgebung vorliegt. Etwaige Abweichungen, die daraus resultieren können, können optional bei der Charakterisierung des Laserstrahls durch die Vorrichtung berücksichtigt werden.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform bilden zumindest das Kontaktelement, die Kollimationsoptik und der Wellenfrontsensor zusammen eine Sensorbaugruppe. Insbesondere kann die Sensorbaugruppe eine bauliche Einheit bilden. Dies bietet den Vorteil, dass die Sensorbaugruppe über das Kontaktelement an dem Lasersystem befestigt werden kann und dadurch die Kollimationsoptik und der Wellenfrontsensor gleichermaßen am Lasersystem bzw. an der Übertragungsoptik befestigt sind. Ferner bietet dies den Vorteil, dass die Sensorbaugruppe aus Kontaktelement, Kollimationsoptik und Wellenfrontsensor in besonders kompakter Form bereitgestellt werden kann. Dies erleichtert ein Anordnen der Vorrichtung an jener Position, an welcher die Positionierung des Kopfes bzw. des Patientenauges während der Behandlung vorgesehen ist.

Gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform weist die Sensorbaugruppe eine Ausdehnung entlang der optischen Achse der Kollimationsoptik von nicht mehr als 15 cm auf. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner ein Stützelement, welches dazu ausgelegt ist, die Sensorbaugruppe zu tragen. Insbesondere kann das Stützelement dazu ausgestaltet sein, auf einen Behandlungstisch aufgelegt oder darauf angeordnet zu werden, auf welchem während einer Behandlung der Kopf des Patienten angeordnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Stützelement derart ausgebildet sein, dass das Stützelement an dem Lasersystem und optional an dessen Übertragungsoptik befestigbar ist, um die Sensorbaugruppe zu tragen. Mit anderen Worten kann das Stützelement eine Basis für die Sensorbaugruppe bilden, welche ein stabiles Positionieren der Vorrichtung und insbesondere der Sensorbaugruppe unterhalb bzw. in direkter Nähe zur Übertragungsoptik ermöglicht. Optional kann die Sensorbaugruppe derart an und/oder in dem Stützelement angeordnet sein, dass die Sensorbaugruppe und insbesondere das Kontaktelement von oben zugänglich ist und für ein Koppeln an die Übertragungsoptik freigestellt ist. Optional kann ein Teil der Sensorbaugruppe und insbesondere das Kontaktelement oben aus dem Stützelement herausragen.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist das Stützelement dazu ausgelegt, die Sensorbaugruppe derart zu tragen, dass ein für das Koppeln der Vorrichtung an das Lasersystem, insbesondere ein für das Ansaugen des Kontaktelements an die Übertragungsoptik des Lasersystems, erforderlicher Kraftaufwand reduziert wird. Beispielsweise kann das Stützelement eine abstoßende und/oder anziehende Kraft auf die Sensorbaugruppe in Richtung der Übertragungsoptik ausüben. Dazu kann beispielsweise die Vorrichtung ein Federelement aufweisen, welches eine Federkraft auf die Sensorbaugruppe und das Stützelement ausübt und auf diese Weise die Sensorbaugruppe und das Stützelement auseinander drückt. Die Vorrichtung kann dabei, insbesondere bauliche, Vorkehrungen aufweisen, welche verhindern, dass sich die Sensorbaugruppe von dem Stützelement löst und aus diesem herausfällt. Derartige Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass das Stützelement ein Andrücken der Sensorbaugruppe an das Lasersystem und insbesondere an die Übertragungsoptik unterstützen kann. Dies bietet den Vorteil, dass ein erforderlicher Kraftaufwand für das etwaige Ansaugen des Kontaktelements an die Übertragungsoptik verringert wird und entsprechend auch solche Sensorbaugruppen und/oder Vorrichtungen auf die gleiche oder ähnliche Weise an der Übertragungsoptik durch Ansaugen fixiert werden können, wie herkömmliche Kontaktgläser, wenngleich die Gewichtskraft der Vorrichtung und/oder der Sensorbaugruppe größer ist, als die herkömmlicher Kontaktgläser. Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zudem eine Verschiebeeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Kollimationsoptik und optional den Wellenfrontsensor relativ zum Kontaktelement zumindest senkrecht zur optischen Achse zu verschieben. „Zumindest senkrecht zur optischen Achse“ bedeutet dabei, dass die Kollimationsoptik und/oder der Wellenfrontsensor senkrecht zur optischen Achse verschiebbar ist und optional zusätzlich entlang einer Richtung parallel zur optischen Achse verschiebbar ist. Auch kann die Verschiebeeinrichtung optional sowohl senkrechte als auch parallele Richtungskomponenten relativ zur optischen Achse der Kollimationsoptik aufweisen. Die Verschiebeeinrichtung bietet den Vorteil, dass der Laserstrahl und insbesondere der Fokus an unterschiedlichen Positionen im Bearbeitungsbereich des Laserstrahls charakterisiert werden können. Dadurch können etwaige Abweichungen der Größe und/oder Qualität des Fokus an unterschiedlichen Positionen im Bearbeitungsbereich bestimmt und charakterisiert werden. Der Fokus kann insbesondere dadurch an unterschiedlichen Positionen des Bearbeitungsbereichs bereitgestellt werden, dass das Lasersystem mit einer integrierten Ablenkeinrichtung den Laserstrahl auf unterschiedlichen Strahlpfaden durch die Übertragungsoptik emittiert. Dies hat zur Folge, dass bei angekoppelter Vorrichtung der Laserstrahl auf unterschiedlichen Strahlpfaden durch das Kontaktelement hindurchtritt. Um den Laserstrahl und insbesondere den Fokus an den unterschiedlichen Positionen zu charakterisieren, ermöglicht die Verschiebeeinrichtung ein Nachführen der Kollimationsoptik und optional des Wellenfrontsensors, sodass der Fokusbereich der Kollimationsoptik wieder mit der Position des Fokus des Laserstrahls zusammenfällt und entsprechend der Laserstrahl durch die Kollimationsoptik kollim iert wird. Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass das Nachführen der Kollimationsoptik und optional des Wellenfrontsensors durch die Verschiebeeinrichtung in Abhängigkeit von dem durch die Ablenkeinrichtung vorgegebenen Strahlpfad erfolgt. Mit anderen Worten können die Verschiebeeinrichtung und Ablenkeinrichtung synchronisiert oder anderweitig aufeinander abgestimmt werden. Die Vorrichtung kann dabei derart ausgestaltet werden, dass ein Verschieben der Kollimationsoptik und optional des Wellenfrontsensors innerhalb der Sensorbaugruppe erfolgt, ohne dass sich das Kontaktelement relativ zum Lasersystem bewegt. Dazu kann insbesondre die Verschiebeeinrichtung in die Sensorbaugruppe integriert sein. Gemäß einer optionalen Ausführungsform werden die Kollimationsoptik und der Wellenfrontsensor gleichermaßen verschoben, sodass keine Relativbewegung zwischen der Kollimationsoptik und dem Wellenfrontsensor entsteht. Dies bietet den Vorteil, dass die an unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Daten des Wellenfrontsensors miteinander vergleichbar sind. Gemäß anderen optionalen Ausführungsformen kann eine Relativbewegung zwischen der Kollimationsoptik und dem Wellenfrontsensor erfolgen, beispielsweise indem nur die Kollimationsoptik, nicht aber der Wellenfrontsensor verschoben wird. In derartigen Ausführungsformen kann eine Berücksichtigung der relativen Verschiebung bei der Auswertung der Daten des Wellenfrontsensors erfolgen, um die Messdaten von verschiedenen Positionen im Bearbeitungsbereich vergleichbar zu machen.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform weist die Kollimationsoptik ein Mikroskopobjektiv auf oder ist als solches ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass eine effektive Aufweitung und Kollimation des Laserstrahls nach dem Fokus erzielt werden kann. Dies bietet den weiteren Vorteil, dass die Kollimationsoptik in äußerst kompakter Form bereitgestellt werden kann, wodurch der Bauraum der Vorrichtung besonders gering gehalten werden kann. Dies ist insbesondere für eine Anbringung der Vorrichtung an der Position, an welcher der Kopf des Patienten bei einer beabsichtigten Behandlung angeordnet ist, von großem Vorteil. Auch kann dadurch der Transport der Vorrichtung erleichtert werden, da die Kollimationsoptik in besonders kompakter und robuster Bauart bereitgestellt wird. Das Mikroskopobjektiv kann optional als ein Immersionsobjektiv ausgebildet sein, bei welchem ein Immersionsfilm, beispielsweise aus Wasser oder Öl, zwischen der Frontlinse des Immersionsobjektivs und dem Kontaktglas ausgebildet ist. In diesem Fall kann bei der Auswertung der Daten des Wellenfrontsensors, d.h. bei der Charakterisierung des Laserstrahls und/oder des Fokus, die Immersion berücksichtigt werden, um ein korrektes Ergebnis zu erzielen, welches für den Fall einer Behandlung unter Verwendung eines Kognakglases zur Fixierung des Patientenauges ohne Immersion aussagekräftig ist. Alternativ kann optional ein Mikroskopobjektiv verwendet werden, welches keine Immersion vorsieht. Beispielsweise kann in solchen optionalen Ausführungsformen eine Luftschicht zwischen dem Kontaktglas und der Frontlinse des Mikroskopobjektivs ausgebildet sein. Dazu kann sich optional ein Kontaktelement anbieten, welches eine dem Mikroskopobjektiv zugewandte ebene Oberfläche aufweist.

Alternativ kann die Kollimationsoptik von einem Mikroskopobjektiv abweichend ausgebildet sein. So kann die Kollimationsoptik optional nach Art eines Mikroskopobjektivs ausgebildet sein, aber eine andere Dimensionierung als ein Mikroskopobjektiv aufweisen. So kann die Kollimationsoptik optional größer sein, als ein konventionelles Mikroskopobjektiv. So kann die Kollimationsoptik optional ein Sehfeld mit einem Durchmesser von etwa 10 mm aufweisen bzw. bereitstellen, wohingegen ein herkömmliches Mikroskopobjektiv ein Sehfeld mit einem Durchmesser von etwa 1 mm aufweist.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, anhand der durch den Wellenfrontsensor bestimmten Wellenfront des Laserstrahls zumindest eine der folgenden Eigenschaften des Laserstrahls zu bestimmen: Strahldurchmesser, Strahlprofil, numerische Apertur, Wellenfront-Fehler, Fokusgröße. Gemäß einer anderen optionalen Ausführungsform kann die Vorrichtung mit einer Auswerteeinheit verbindbar sein, die jedoch nicht notwendigerweise einen Teil der Vorrichtung bildet. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit einen Mikrochip und/oder eine Recheneinheit aufweisen. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit einen Computer und/oder ein Smartphone aufweisen oder als solcher bzw. solches ausgebildet sein, mit welchem die Vorrichtung verbindbar ist. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Kabelverbindung, wie etwa eine Netzwerkkabelverbindung und/oder eine USB-Kabelverbindung, bereitgestellt werden und/oder drahtlos, beispielsweise über Bluetooth und/oder WIFI erfolgen. Die Auswerteeinheit ist optional dazu eingerichtet, die vom Wellenfrontsensor bereitgestellten Daten auszuwerten und auf Basis der Daten einen oder mehrere Eigenschaften des Laserstrahls und insbesondere des Fokus zu ermitteln.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausrichten der Vorrichtung relativ zum Lasersystem derart, dass ein Fokuspunkt der Kollimationsoptik mit dem Fokus des Laserstrahls in einem Bearbeitungsbereich zusammenfällt bzw. der Fokus des Laserstrahls und der Fokuspunkt der Kollimationsoptik zusammenlaufen. Dabei kann in einem Zustand, in welchem die Vorrichtung über das Kontaktelement an das Lasersystem angedockt bzw. gekoppelt ist, die Kollimationsoptik und optional der Wellenfrontsensor derart positioniert werden, beispielsweise mittels einer Verschiebeeinrichtung, sodass der Fokuspunkt der Kollimationsoptik mit dem Fokus des Laserstrahls zusammenfällt. Das Ausrichten kann optional teilweise oder vollständig automatisiert erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass die Benutzung der Vorrichtung und entsprechend die Charakterisierung des Laserstrahls vereinfacht werden kann. Die Verschiebeeinrichtung kann optional als ein Exzenter ausgebildet sein oder einen solchen aufweisen, welcher die Kollimationsoptik und den Wellenfrontsensor bewegen kann.

Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Ablenken des Laserstrahls durch das ophthalmische Lasersystem derart, dass der Fokus des Laserstrahls an zumindest eine weitere Position in einem Bearbeitungsgebiet des Laserstrahls gelenkt wird. Zudem umfasst das Verfahren gemäß der optionalen Ausführungsform ein Verschieben der Kollimationsoptik und optional des Wellenfrontsensors relativ zum Kontaktelement. Das Verschieben der Kollimationsoptik und optional des Wellenfrontsensors relativ zum Kontaktelement erfolgt dabei zumindest in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Kollimationsoptik derart, dass der Fokuspunkt der Kollimationsoptik mit dem Fokus des Laserstrahls an der zumindest einen weiteren Position in dem Bearbeitungsgebiet des Laserstrahls zusammenfällt. Außerdem umfasst das Verfahren optional ferner ein Bestimmen der Wellenfront des Laserstrahls an der zumindest einen weiteren Position in dem Bearbeitungsgebiet des Laserstrahls. Dies ermöglicht, den Laserstrahl und insbesondere den Fokus an verschiedenen Positionen im Bearbeitungsbereich zu charakterisieren und etwaige Abweichungen zu ermitteln. Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen zumindest einer der folgenden Eigenschaften des Laserstrahls anhand der durch den Wellenfrontsensor bestimmten Wellenfront des Laserstrahls: Strahldurchmesser, Strahlprofil, numerische Apertur, Wellenfront-Fehler, Fokusgröße, Strahlqualität, insbesondere in Form eines M ² Wertes. Optional erfolgt dabei das Ablenken des Laserstrahls mittels einer Ablenkeinrichtung des ophthalmischen Lasersystems, und wobei das Verschieben der Kollimationsoptik in Abhängigkeit von dem Ablenken des Laserstrahls durch die Ablenkeinrichtung erfolgt.

Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur als in den jeweils explizit genannten Kombinationen offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sollen nun anhand der folgenden Beispiele und optionalen Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems gemäß einer optionalen Ausführungsform in einer schematischen Darstellung.

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls eines ophthalmischen Lasersystems gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform in einer schematischen Darstellung. In den folgenden Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Charakterisierung eines Laserstrahls 12 eines ophthalmischen Lasersystems 14 gemäß einer optionalen Ausführungsform. Die Vorrichtung 10 weist dabei ein Kontaktelement 16, eine Kollimationsoptik 18 und einen Wellenfrontsensor 20 auf, welche zusammen eine Sensorbaugruppe 22 bilden. Die Sensorbaugruppe 22 kann ein Gehäuse 24 aufweisen, welches die Komponenten zumindest teilweise umschließt. Am oberen Ende der Sensorbaugruppe 22 ist das Kontaktelement 16 angeordnet, welches aus dem Gehäuse 24 herausragt und an der Oberseite der Sensorbaugruppe 22 zugänglich ist. Die Kollimationsoptik 18 ist als ein Mikroskopobjektiv 26 ausgebildet und der Wellenfrontsensor 20 als ein Shack- Hartmann-Wellenfrontsensor. In anderen Ausführungsformen können zusätzlich optional Relay-Optiken zwischen der Kollimationsoptik 18 und dem Wellenfrontsensor 20 angeordnet sein.

Die Vorrichtung ist mittels des Kontaktelements 16 an eine Übertragungsoptik 28 des ophthalmischen Lasersystems 14 gekoppelt. Optional können das Lasersystem 14 und/oder die Vorrichtung 10 derart ausgebildet sein, dass die Vorrichtung 10 durch ein Ansaugen des Kontaktelements 16 an die Übertragungsoptik 28 des Lasersystems 14 fixiert werden kann. Die Vorrichtung ist dabei optional auf gleiche Weise an die Übertragungsoptik 28 gekoppelt, wie im Falle einer Behandlung eines Patientenauges ein herkömmliches Kontaktglas (nicht gezeigt) zur Fixierung des Patientenauges an die Übertragungsoptik 28 gekoppelt ist. Dies ermöglicht, den Laserstrahl und insbesondere den Fokus des Laserstrahls 12 unter denselben oder möglichst ähnlichen Bedingungen zu charakterisieren, welche auch bei der Behandlung eines Patientenauges unter Verwendung eines herkömmlichen Kontaktglases vorherrschen. In der Vorrichtung 10 sind das Kontaktelement 16, die Kollimationsoptik 18 und der Wellenfrontsensor 20 derart zueinander angeordnet, dass ein über das Kontaktelement 16 eingekoppelter Laserstrahl 12 in einem Bearbeitungsbereich 1000 unterhalb des Kontaktelements 16 einen Fokus 12a bildet und der Fokusbereich der Kollimationsoptik 18 mit dem Fokus 12a des Laserstrahls 12 zusammenfällt. Die Kollimationsoptik 18 kann dabei als optional Mikroskopobjektiv 26 ausgebildet sein, wobei gemäß anderen Ausführungsformen auch eine andersartige Kollimationsoptik 18 verwendet werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die als Mikroskopobjektiv 26 ausgebildete Kollimationsoptik 18 derart angeordnet, dass sich der Fokus 12a des Laserstrahls 12 im Arbeitsabstand des Mikroskopobjektivs 26 befindet. Dadurch wird erreicht, dass die Kollimationsoptik 18 bzw. das Mikroskopobjektiv 26 den Laserstrahl 12 nach dem Fokus 12a zu einem möglichst planparallelen Lichtbündel kollimiert, welches sodann auf den darunter angeordneten Wellenfrontsensor 20 fällt.

Der Wellenfrontsensor 20 weist ein Mikrolinsen-Array 30 und ein darunter liegendes Sensor-Array 32 auf, etwa ein CCD oder CMOS Array, mittels welchem das durch das Mikrolinsen-Array hindurchtretende Strahlenbündel des kollimierten Laserstrahls ortsabhängig je nach der örtlichen Krümmung der Wellenfront durch die jeweilige Mikrolinse abgelenkt wird. Daraus lässt sich sodann mittels einer Auswerteeinheit 34 die Wellenfront des Laserstrahls und optional andere Parameter zur Charakterisierung des Laserstrahls bestimmen. Insbesondere lässt sich auf diese Weise die Größe und/oder Qualität des Fokus 12a anhand der aus der Wellenfront gewonnenen Daten ermitteln.

Die Richtungsangaben „oben“ und „unten“ werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung lediglich zur Veranschaulichung, insbesondere anhand der Figuren, benutzt. Selbstverständlich können manche Ausführungsformen optional auch in anderen Orientierungen, zum Beispiel horizontal, verwendet werden, bei welchen die Bezeichnungen „oben“ und „unten“ von den im allgemeinen Sprachgebrauch üblichen Bedeutungen der Begriffe abweichen können. Ferner weist die Vorrichtung 10 gemäß der gezeigten optionalen Ausführungsform ein Stützelement 36 auf, welches die Sensorbaugruppe 22 trägt und optional in seiner Position und/oder Orientierung stabilisiert. Das Stützelement kann an der unteren Seite eine geeignete Formgebung aufweisen, welche ein stabiles und positionssicheres Anordnen der Vorrichtung an jener Position ermöglicht, an welche im Falle einer Behandlung der Kopf des Patienten angeordnet ist. Dies erlaubt ein direktes Koppeln des Kontaktelements 16 mit der Übertragungsoptik 28. Gemäß anderen optionalen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 10 auch ohne Stützelement 36 bereitgestellt werden. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Sensorbaugruppe 22 eine geringe Masse aufweist und entsprechend kein Stützen bzw. Tragen der Sensorbaugruppe 22 zum Koppeln mit der Übertragungsoptik 28 notwendig oder vorteilhaft ist.

Ferner weist das Stützelement 36 ein mechanisches Federelement 38 auf, welches die Sensorbaugruppe 22 nach oben drückt und entsprechend der Gewichtskraft der Sensorbaugruppe 22 entgegenwirkt. Dadurch wird bei entsprechender Positionierung der Vorrichtung 10 relativ zum Lasersystem 14 das Koppeln erleichtert. Insbesondere kann dies die erforderliche Kraft zur Kopplung des Kontaktelements 16 an die Übertragungsoptik, welche beispielsweise durch eine Sogwirkung durch Ansaugen bereitgestellt wird, reduzieren, da die Sogwirkung nicht notwendigerweise die gesamte Gewichtskraft der Sensorbaugruppe 22 oder gar der gesamten Vorrichtung 10 überkommen muss. Optional kann die Federkraft derart auf die Gewichtskraft der Sensorbaugruppe 22 abgestimmt sein, dass die für das Koppeln erforderliche Saugkraft in etwa jener Saugkraft entspricht, welche für das Ansaugen eines herkömmlichen Kognakglases zur Fixierung eines Patientenauges aufgewendet wird. Gemäß optionalen Ausführungsformen kann das Federelement 38 eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen oder daraus bestehen: Schraubenfedern, Blattfedern, Luftfedern, magnetische Federelemente.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 10 gemäß einer weiteren optionalen

Ausführungsform. Diese entspricht in vielen Merkmalen der in Figur 1 präsentierten Ausführungsform, welche zugunsten der Knappheit nicht wiederholt werden. Diesbezüglich wird auf Figur 1 verwiesen. Zur besseren Übersichtlichkeit ist von der Vorrichtung 10 lediglich die Sensorbaugruppe 22 dargestellt. Die Vorrichtung 10 kann jedoch gleichwohl ein Stützelement 36 und eine Auswerteeinheit 34 aufweisen.

Abweichend von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform weist die Vorrichtung 10 in der Sensorbaugruppe 22 eine Verschiebeeinrichtung 40 auf, welche die Kollimationsoptik 18 und den Wellenfrontsensor 20 relativ zum Kontaktelement senkrecht zur optischen Achse der Kollimationsoptik verschieben kann. Dies ist schematisch durch die optische Achse der Kollimationsoptik 1002 und die optische Achse des Kontaktelements 1004 kenntlich gemacht, welche, anders als in Figur 1 , nicht mehr aufeinander liegen, sondern beabstandet parallel zueinander verlaufen. Dazu ist die Verschiebeeinrichtung 40 dazu eingerichtet, die Kollimationsoptik 18 und den Wellenfrontsensor 20 entlang einer Richtung oder in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Kontaktelements 16 zu verschieben, wie mit Pfeil 1006 angedeutet. Dies bietet die Möglichkeit, die Kollimationsoptik 18 auch dann präzise auf den Laserstrahl 12 bzw. den Laserfokus 12a ausrichten zu können, wenn dieser nicht auf der optischen Achse des Kontaktglases liegt. Insbesondere ermöglicht dies, die präzise Ausrichtung vorzunehmen, wenngleich das Kontaktelement 16 fest an die Übertragungsoptik 28 gekoppelt bleibt und diese nicht relativ zueinander bewegt werden.

Entsprechend bietet diese Ausführungsform die Möglichkeit, den Laserstrahl 12 an verschiedenen Positionen im Bearbeitungsbereich 1000 mit der Kollimationsoptik 16 präzise aufzufangen, zu kollimieren und entsprechend den Laserstrahl 12 und den Laserfokus 12a an verschiedenen Stellen im Bearbeitungsbereich 1000 präzise zu charakterisieren. Dadurch können insbesondere etwaige Abweichungen der Größe und/oder Qualität des Fokus 12a an unterschiedlichen Positionen im Bearbeitungsbereich 1000 ermittelt werden, welche sodann bei einer Planung einer Behandlung eines Patientenauges entsprechend berücksichtigt werden können. Dadurch kann die Genauigkeit der Behandlung noch weiter verbessert werden.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung zur Charakterisierung eines Laserstrahls

12 Laserstrahl

12a Fokus des Laserstrahls

14 ophthalmisches Lasersystem

16 Kontaktelement

18 Kollimationsoptik

20 Wellenfrontsensor

22 Sensorbaugruppe

24 Gehäuse der Sensorbaugruppe

26 Mikroskopobjektiv

28 Übertragungsoptik

30 Mikrolinsen-Array

32 Sensor-Array

34 Auswerteeinheit

36 Stützelement

38 Federelement

40 Verschiebeeinrichtung

1000 Bearbeitungsbereich

1002 optische Achse der Kollimationsoptik

1004 optische Achse des Kontaktelements

1006 Verschieberichtungen