Прибор для обработки кожи на основе излучения
Изобретение относится к медицинской технике. Прибор для обработки кожи на основе излучения содержит лазерный источник излучения для выдачи падающего пучка импульсного излучения для обработки кожи посредством индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи. В одной компоновке фокусирующая система имеет линзу предварительной фокусировки для увеличения схождения падающего пучка излучения и линзу для контакта с кожей, имеющую выпуклые поверхности ввода излучения и выхода излучения. Положением фокального пятна управляют посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой для контакта с кожей. В другой компоновке имеет место регулируемая система линз перед регулируемой фокусирующей системой для обеспечения компенсации аберрации в регулируемой фокусирующей системе. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к прибору для создания индуцированного лазером оптического пробоя в ткани кожи, который по существу можно использовать для (косметической) обработки кожи человека или животных. Прибор содержит источник излучения и оптическую систему для фокусирования падающего пучка излучения от источника излучения в фокальное пятно, расположенное вне прибора.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Такие приборы для обработки кожи на основе излучения, например, используют для косметической обработки, например, такой как обработка морщин и для срезания волос. При обработке морщин на основе излучения, прибор создает фокальное пятно в слое дермы кожи, подлежащей обработке. Мощность и длительность импульса лазера и размеры фокального пятна выбирают так, что явление индуцированного лазером оптического пробоя (LIOB) воздействует на кожу для того, чтобы стимулировать повторный рост ткани кожи и, при этом, уменьшать морщины. Пример такого прибора раскрыт в международной патентной заявке, опубликованной как WO2008/001284.
При срезании волос на основе излучения падающий пучок излучения фокусируют внутри волоса, и явление LIOB вызывает срезание волоса. Например, в международной патентной заявке, опубликованной как WO2005/011510, описан прибор для укорочения волос, содержащий лазерный источник для генерации лазерного пучка в течение заданной длительности импульса, оптическую систему для фокусирования лазерного пучка в фокальное пятно и манипулятор лазерного пучка для расположения фокального пятна в целевом положении. Размеры фокального пятна и мощность генерируемого лазерного пучка таковы, что в фокальном пятне лазерный пучок имеет плотность мощности, которая выше характерного порогового значения для ткани волос, при превышении которого в течение заданной длительности импульса в ткани возникает волоса явление индуцированного лазером оптического пробоя (LIOB).
В целом, индуцированный лазером оптический пробой (LIOB) происходит в средах, которые прозрачны или полупрозрачны для длины волны лазерного пучка, когда плотность мощности (Вт/см2) лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характерным для конкретной среды. Ниже порогового значения конкретная среда имеет относительно слабые свойства линейного поглощения для конкретной длины волны лазерного пучка. Выше порогового значения среда имеет сильно нелинейные свойства поглощения для конкретной длины волны лазерного пучка, которые являются результатом ионизации среды и формирования плазмы. Это явление LIOB ведет к множеству механических эффектов, таких как кавитация и генерация ударных волн, которые повреждают среду в положениях, окружающих положение явления LIOB.
Обнаружено, что явление LIOB можно использовать для разрушения и укорочения волос, растущих из кожи. Ткань волоса прозрачна или полупрозрачна для длин волн между приблизительно 500 нм и 2000 нм. Для каждого значения длины волны в этом диапазоне явления LIOB возникают в ткани волоса в местоположении фокального пятна, когда плотность мощности (Вт/см2) лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характерным для ткани волоса. Упомянутое пороговое значение довольно близко к пороговому значению, которое является характерным для водных сред и ткани, и зависит от длительности импульса лазерного пучка. В частности, пороговое значение требуемой плотности мощности снижается, когда увеличивают длительность импульса.
Для того чтобы достигать механических эффектов в результате явлений LIOB, которые достаточно эффективны, чтобы вызывать значимое повреждение, т. е. по меньшей мере начальное разрушение волоса, достаточно длительности импульса порядка, например, 10 нс. Для этого значения длительности импульса, пороговое значение плотности мощности лазерного пучка в фокальном пятне составляет порядка 2×1010 Вт/см2. Для описанной длительности импульса и при достаточно малых размерах получаемого фокального пятна, например, с помощью линзы, имеющей достаточно большую числовую апертуру, этого порогового значения можно достичь при общей энергии импульса только нескольких десятых миллиджоуля. Значения параметров схожего порядка можно использовать для того, чтобы генерировать эффект LIOB в ткани кожи, как описано в WO2008/001284 более подробно.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Может возникать проблема, которая состоит в том, что части оптической системы, через которые излучение выходит из прибора (окно выхода излучения), можно повреждать продуктами LIOB (ударная волна, плазма, высокая плотность мощности). Поврежденная часть выхода излучения оказывает вредный эффект на способность прибора обеспечивать достаточно узкий фокус в требуемом положении, что может снижать эффект процесса обработки и/или может увеличивать возникновение нежелательных побочных эффектов, таких как раздражение кожи.
Следовательно, существует потребность в приборе для генерации LIOB, в котором введение излучения в кожу обеспечивают без повреждения окна выхода излучения.
Профессиональный прибор обработки кожи на основе LIOB необходим для того, чтобы создавать повреждения на различных или множестве глубин внутри кожи, чтобы достигать более высокого эффекта обработки и/или, в частности, для обработки глубоких морщин, татуировок или других характеристик кожи. Также кожа не имеет равномерную толщину по всей площади кожи человека. Диапазон глубины такого прибора, например, предпочтительно представляет собой диапазон от 100 мкм до 1000 мкм. Кроме того, прибор должен быть способен обеспечивать этот признак фокуса переменной глубины без чрезмерно сложных модификаций системы. В идеале, глубина обработки должна быть регулируемой без вмешательства технического специалиста. Также желательно, чтобы прибор был способным к быстрой обработке на всевозможных различных глубинах обработки, чтобы соответствовать множеству областей применения.
Требования пользователей о способности проводить обработку на различных глубинах, таким образом, преимущественно относится к оптимизации эффекта обработки.
Максимальная достижимая глубина обработки в целом ограничена количеством доступной мощности лазера и физической глубиной дермы с одной стороны и близостью к окну выхода излучения из прибора с другой стороны. Обработка слишком близко к окну (т. е. конечному оптическому элементу на пути лазерного излучения) может вести к оптическому разрушению в окне, приводя к устойчивому отказу.
Отдельные линзы, которые имеют и большую числовую апертуру и большое свободное рабочее расстояние, обычно относительно громоздки. Например, масса типичных известных водно-иммерсионных объективов, имеющих типичные свободные рабочие расстояния в воде 3,3 и 2,2 мм, например, в значительной мере слишком велика для того, чтобы сделать возможным высокое ускорение во время сканирования. Дополнительно, их незатененная апертура велика, что ведет к относительно громоздкой сканирующей оптике, необходимой для того, чтобы отклонять пучок. Другая проблема, связанная с такой линзой объектива общего назначения, состоит в том, что ее не оптимизировали для использования с фокусировкой внутри кожи, что ведет к сниженной эффективности в применениях этих типов.
Дополнительная проблема, которая, таким образом, возникает в системе, имеющей регулируемую глубину фокуса, состоит в том, что когда пучок фокусируют на множестве глубин внутри кожи, качество пучка в фокусе будет снижено в результате (сферической) аберрации. Эти аберрации вводятся за счет переменной глубины мишени у различных объективов и вариаций влажности кожи от области к области у субъекта и от субъекта к субъекту. Снижение качества пучка в фокусе в результате аберраций препятствует возникновению LIOB и, тем самым, дает плохой эффект обработки.
Следовательно, существует потребность в прибора для генерации LIOB, в котором введение излучения в кожу усовершенствовано или даже гарантировано для различных глубин фокуса в коже.
Задача изобретения состоит в том, чтобы по меньшей мере частично удовлетворить одну или более из указанных выше потребностей.
Эта задача достигается с помощью использования изобретения, как определено независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения предусматривают благоприятные варианты осуществления.
Примеры в соответствии с первым аспектом изобретения предусматривают прибор, который содержит:
источник излучения для выдачи падающего пучка импульсного излучения для обработки кожи посредством индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи;
фокусирующую систему для фокусирования падающего пучка излучения в фокальное пятно в ткани волос или кожи, прием фокусирующая система содержит:
линзу предварительной фокусировки, причем падающий пучок излучения сходится в линзе предварительной фокусировки и линза предварительной фокусировки служит для увеличения схождения падающего пучка излучения; и
линзу фокусировки, имеющую выпуклую поверхность ввода излучения и выпуклую поверхность выхода излучения, контактирующую с кожей, причем линза фокусировки имеет показатель преломления в диапазоне от 1,4 до 1,6 при длине волны падающего пучка импульсного излучения; и
контроллер фокуса для управления расстоянием от фокусирующей системы до фокального пятна посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой фокусировки.
Этот прибор может служить для генерации LIOB в коже или волосах человека или животного. Прибор может служить для обработки и, в частности, косметической обработки кожи такого человека или животного. Прибор, в частности, можно адаптировать с этой целью, и, таким образом, он может представлять собой прибор обработки кожи на основе излучения.
Эта компоновка обеспечивает фокусирующую систему, которая дает управляемую глубину и которую можно реализовать при низкой стоимости и простой применимостью к системе. Это предоставляет усовершенствование для других решений, которые позволяют реализовать требуемые свободные рабочие расстояния. Например, можно использовать коммерческую асферическую и сферическую оптику, которую обычно разрабатывают для применения в проигрывателях Blue-ray, проигрывателях CD, проигрывателях DVD и для оптических телекоммуникационных длин волн. Однако такая стандартная сферическая оптика обычно громоздка для легкого обращения. Эта оптика также дает низкую эффективность фокусирования в коже для того, чтобы создавать LIOB, поскольку ее оптические свойства и свойства материалов не являются удовлетворительными.
Изобретение делает возможной усовершенствованную комбинацию малой массы, большого свободного рабочего расстояния и надлежащей геометрии сопряжения с кожей.
Линза предварительной фокусировки может содержать асферическую линзу. Коммерческую асферическую линзу, например, можно использовать в комбинации со специальной сферической оптикой. Развитие приемов изготовления для миниатюрной асферической оптики все еще отстает от развития специальной сферической оптики. Большинство асферической микрооптики изготавливают с использованием компрессионного формования стеклянных материалов с низкой Tg и с использованием сложной итеративной конструкции формы. Альтернативные решения включают формование пластмассовой оптики и формование жидкого золь-гелевого кварцевого стекла.
Несмотря на то, что в этих последних двух приемах не используют сложную высокотемпературную стадию конструкции формы, они все еще требуют некоторой итерации в процессе.
Конструкции, содержащие комбинацию полностью специализированной сферической и асферической оптики, позволяют достигать самых высоких значений для числовой апертуры (NA), таких как NA>0,8. Например, можно использовать NA вплоть до 1,2, что возможно при контакте со средой, такой как кожа.
Линза предварительной фокусировки может содержать:
выпуклую поверхность ввода излучения; и
плоскую поверхность вывода излучения или выпуклую поверхность вывода излучения с усредненным радиусом кривизны, превышающим усредненный радиус кривизны поверхности ввода излучения.
Линза фокусировки может иметь показатель преломления, равный или между 1,4 и 1,6, чтобы отвечать показателю преломления кожи, насколько возможно, чтобы при этом снижать отражения на выходной поверхности линзы. Предпочтительно линза имеет число Аббе между 50 и 85, чтобы снижать дисперсию цвета. Линзу можно выполнять из BK стекла, предпочтительно, такого как стекло BK7, или выполнять из кварцевого стекла. Линзы этих типов являются предпочтительными ввиду способности выдерживать излучение высокой интенсивности, используемое для создания эффекта LIOB в коже, при этом имея показатели преломления, близкие к таковым у кожи.
Внешняя поверхность линзы фокусировки, поверхность выхода излучения предпочтительно содержит антиотражающее покрытие. Это позволяет снижать отражения используемого лазерного излучения в силу его высокой интенсивности. Это препятствует повреждению самой фокусирующей системы излучением, отраженным от кожи или самой поверхности линзы. Такое отражение может быть особенно значимым при высоких интенсивностях излучения, используемых для генерации LIOB в коже.
В одной компоновке прибор дополнительно содержит регулируемую систему линз, расположенную на пути излучения перед фокусирующей системой для обеспечения компенсации аберрации в фокусирующей системе. Это позволяет поддерживать эффективность LIOB при различных глубинах фокуса. Регулировки предпочтительно достигают электрически, например, с использованием электрически настраиваемых линз, у которых фокусное расстояние можно изменять электрически.
В первом примере регулируемая система линз содержит электрически настраиваемую линзу, такую как электрически настраиваемая линза на основе полимерного материала. Тогда регулируемая система линз дополнительно может содержать отрицательную линзу на выходе электрически настраиваемой линзы. Эта отрицательная линза обеспечивает компенсацию начальной геометрической формы электрически настраиваемой линзы.
Во втором примере регулируемая система линз содержит электросмачиваемую или жидкостную линзу фокусировки.
Прибор предпочтительно содержит сканирующую систему, причем регулируемая система линз предусмотрена на вводе в сканирующую систему.
Изобретение относится к способу, включающему:
выдачу падающего пучка импульсного излучения для генерации индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи;
фокусировку падающего пучка излучения в фокальное пятно в ткани волос или кожи посредством:
увеличения схождения падающего пучка излучения с использованием линзы предварительной фокусировки;
фокусировки излучения, выходящего из линзы предварительной фокусировки, в коже с использованием линзы фокусировки, которая находится в контакте с кожей и имеет выпуклые поверхности ввода излучения и выхода излучения, причем линза фокусировки имеет показатель преломления в диапазоне от 1,4 до 1,6 при длине волны падающего пучка импульсного излучения; и
управления расстоянием от фокусирующей системы до фокального пятна посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой фокусировки.
Примеры в соответствии со вторым аспектом изобретения предусматривают прибор, содержащий:
источник излучения для выдачи падающего пучка импульсного излучения для генерации индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи;
регулируемую фокусирующую систему для фокусирования падающего пучка излучения в фокальное пятно в ткани волос или кожи;
сканирующую систему для сканирования фокального пятна; и
электрически регулируемую систему линз, расположенную на пути излучения перед регулируемой фокусирующей системой, для обеспечения компенсации аберрации в регулируемой фокусирующей системе, причем регулируемая система линз находится на вводе в сканирующую систему.
Эта регулируемая система линз позволяет поддерживать эффективность LIOB при различных глубинах фокуса.
Регулируемая фокусирующая система может представлять собой фокусирующую систему, как определено для первого аспекта изобретения.
В первом примере регулируемая система линз содержит электрически настраиваемую полимерную линзу. Тогда регулируемая система линз дополнительно может содержать отрицательную линзу на выводе электрически настраиваемой полимерной линзы. Эта отрицательная линза обеспечивает компенсацию начальной геометрической формы полимерной линзы.
Во втором примере регулируемая система линз содержит электросмачиваемую линзу.
Регулируемая фокусирующая система предпочтительно содержит:
линзу предварительной фокусировки для увеличения схождения падающего пучка излучения; и
линзу фокусировки, имеющую выпуклые поверхности ввода излучения и выхода излучения,
и прибор дополнительно содержит контроллер фокуса для управления расстоянием от фокусирующей системы до фокального пятна посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой фокусировки.
Таким образом, тогда фокусирующая система может быть основана на первом аспекте, описанном выше. Все признаки, которые определены ля первого аспекта, можно использовать для второго аспекта. Таким образом, как в первом аспекте, линза предварительной фокусировки может содержать асферическую линзу. Она может содержать выпуклую поверхность ввода излучения и плоскую поверхность вывода излучения или выпуклую поверхность вывода излучения с усредненным радиусом кривизны, превышающим усредненный радиус кривизны поверхности ввода излучения.
Линзу фокусировки можно сформировать из стекла BK7 или кварцевого стекла, и внешняя поверхность линзы для контакта с кожей для контакта с кожей предпочтительно содержит антиотражающее покрытие.
Второй аспект также предусматривает способ обработки кожи на основе излучения, который включает:
выдачу падающего пучка импульсного излучения для обработки кожи посредством индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи;
фокусирование падающего пучка излучения в фокальное пятно в ткани волос или кожи с использованием регулируемой фокусирующей системы;
сканирование фокального пятна по коже с использованием сканирующей системы; и
обеспечение компенсации аберрации в регулируемой фокусирующей системе с использованием электрически регулируемой системы линз перед регулируемой фокусирующей системой на вводе в сканирующую систему.
Способы или применения прибора в соответствии с изобретением предпочтительно являются не терапевтическими способами или применениями, в частности, косметическими способами, для изменения внешнего вида кожи, например, для омоложения кожи, уменьшения морщин или удаления волос с кожи и т.п.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Примеры изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные рисунки, на которых:
на фиг. 1 схематически представлен известный прибор LIOB для обработки кожи;
на фиг. 2 представлен известный путь реализации управления глубиной фокуса;
на фиг. 3 представлена конструкция фокусирующей системы;
на фиг. 4 представлена конструкция фокусирующей системы с фиг. 3 в двух крайних положениях фокуса;
на фиг. 5 представлен первый пример системы линз для обеспечения компенсации аберрации;
На фиг. 6 представлен второй пример системы линз для обеспечения компенсации аберрации; и
на фиг. 7 представлена система с фиг. 1, модифицированная для того, чтобы содержать систему линз для компенсации аберрации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к прибору для обработки кожи на основе излучения. Прибор содержит источник излучения и оптическую систему для фокусирования падающего пучка излучения источника излучения наружу в фокальное пятно, расположенное вне прибора. Сфокусированное излучение, таким образом, можно использовать для обработки ткани кожи животного или человека посредством индуцированного лазером оптического пробоя (LIOB) ткани кожи или волоса в ней.
В первом аспекте фокусирующая система имеет линзу предварительной фокусировки для увеличения схождения падающего пучка излучения и линзу фокусировки, имеющую выпуклые поверхности ввода излучения и выхода излучения. Положением фокального пятна управляют посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой фокусировки.
Во втором аспекте также имеет место регулируемая фокусирующая система для фокусирования падающего пучка излучения в фокальное пятно в ткани волос или кожи, и дополнительно имеет место регулируемая система линз перед регулируемой фокусирующей системой для обеспечения компенсации аберрации в регулируемой фокусирующей системе.
Для обоих аспектов и других предпочтительно линзу фокусировки адаптируют для применения в качестве контактирующей с кожей линзы, и по существу она представляет собой контактирующую с кожей линзу. Среды для усовершенствования оптического контакта между линзой и кожей, такие как текучие вещества с соответствующим показателем преломления, можно наносить между линзой и кожей, когда прибор используют, и материал линзы или материал поверхности можно адаптировать для того, чтобы лучше соответствовать показателю преломления текучего вещества или самой кожи. Альтернативно, линзу фокусировки также можно использовать в сочетании с оптическим окном, через которое излучение фокусируют в коже. Это оптическое окно может представлять собой часть прибора, и по существу даже может быть частью фокусирующей системы. Такой пример описан в US2015/0051593. Тогда оптическое окно можно прикладывать к коже так, что линзу фокусировки можно располагать около окна или даже в контакте с окном. В другой альтернативной установке оптическое окно отдельно от прибора прикладывают к коже одной из его сторон. Это отдельное оптическое окно, таким образом, может представлять собой оптически прозрачный лист (одно- или многослойный) относительно малой толщины и податливый/изгибаемый/гибкий, так что он по меньшей мере частично приспосабливается к кривизне кожи. Пример раскрыт в WO2013/128380. Тогда линза фокусировки может представлять собой оптически прозрачную листовую контактирующую линзу контактирующую линзу. Окно, отдельное от линзы фокусировки, позволяет выполнять эти два элемента из различных материалов для того, чтобы оптимизировать оптический контакт (например, лучше соответствовать показателям преломления) между кожей и линзой фокусировки, например, как описано в WO2013/128380.
Прежде чем описать изобретение подробно, обрисован один из примеров прибора того типа, к которому относится изобретение. Однако возможны другие приборы, для которых изобретение будет работать.
На фиг. 1 представлена LIOB система 1 для обработки кожи 3, имеющей поверхность 5. Поверхность в этом случае представляет собой голую кожу, но может быть покрыта прозрачным листом для согласования показателей, как раскрыто в настоящем описании выше.
Система 1 содержит источник 9 излучения для генерации лазерного пучка 11 излучения в течение по меньшей мере заданной длительности импульса, и она содержит оптическую систему 13 для фокусирования лазерного пучка 11 в фокальное пятно 15 и для расположения фокального пятна 15 в целевом положении в коже 3, которая по меньшей мере частично прозрачна для излучения от источника 9 излучения. Другими словами, предпочтительно источник излучения представляет собой тот, который выдает излучение, которое практически не или не полностью поглощается тканью кожи.
Пример оптической системы 13, схематически показанной на фиг. 1, содержит отражающую пучок систему 17, формирующую пучок систему 19, систему 21 сканирования пучка и фокусирующую систему 23, эти системы могут содержать одно или более зеркал, призм, делителей пучка, поляризаторов, оптических волокон, линз, отверстий, затворов и т. п., которые подходят для манипулирования излучением от источника излучения. Например, сканирующая система содержит сканирующие призмы. Отражающая пучок система 17 в этом случае представляет собой дихроический делитель пучка. Отражение пучка и формирование пучка обеспечивают расширение или сжатие и введение дополнительного схождения или расхождения в пучок излучения.
Фокусирующая система имеет выбор фокусной глубины, формирование и фокусирование пучка и поверхность/окно вывода излучения, которые в этом случае также подходят для образования контакта с кожей. Несмотря на то, что не изображено конкретно на фиг. 1, может иметь место подвесная система следования контуру для манипулирования фокусирующей системой так, чтобы она была способна поддерживать контакт поверхности вывода излучения с поверхностью кожи, когда прибор используют и независимо от того, покрыта ли кожа прозрачным листом, наложенным на нее.
По меньшей мере часть оптической системы 13 и/или путь пучка лазерного пучка 11 можно окружать такой блокирующей излучение оболочкой, например, которая содержит непрозрачные трубки и/или одно или более оптических волокон. Это можно осуществлять, например, для безопасности (глаз) пользователя, поскольку пучки излучения могут иметь высокую энергию в приборах на основе LIOB.
Источник 9 излучения предпочтительно представляет собой лазерный источник излучения, выполненный с возможностью испускать заданное число лазерных импульсов с заданной длиной волны (которую незначительно или лучше вовсе не поглощает ткань кожи) и с заданной длительностью импульса и скоростью или частотой повторения. Систему 1 можно выполнять так, что целевое положение фокального пятна 15 может быть под поверхностью кожи. Размеры фокального пятна 15 и мощность генерируемого лазерного пучка таковы, что в фокальном пятне 15 лазерный пучок 11 имеет плотность мощности, которая выше характерного порогового значения для ткани кожи, выше которого, в течение заданной длительности импульса, происходит событие индуцируемого лазером оптического пробоя.
Может иметь место световодная система между лазерным источником 9 и дихроическим делителем 17 пучка в форме шарнирного плеча (не показано на фиг. 1). Плечо может иметь трубки и зеркала для того, чтобы направлять излучение внутри них. Тогда отражающая пучок система 17 и последующие компоненты формируют часть ручного блока с подходящим захватом для удержания пользователем. Шарнирное плечо делает возможным легкое трехмерное движение ручного блока во время использования прибора. Из-за ошибок выставления зеркал шарнирного плеча, пучок может расширяться перед вхождением в шарнирное плечо и затем сжиматься после этого перед наведением пучка и коррекцией аберрации. Другие подходящие световодные структуры также можно использовать. Ручной блок можно делать отсоединяемым от световодных структур, что допускает легкую замену.
Кожа 3 содержит несколько слоев с различными оптическими свойствами. Эпидермис состоит из самых внешних слоев и образует водонепроницаемый защитный барьер. Самый внешний слой эпидермиса представляет собой роговой слой, который, из-за его микроскопических флуктуаций шероховатости, препятствует передаче излучения между прибором 1 и кожей 3. По этой причине предпочтительно предусматривают сопрягающее текучее вещество между фокусирующей системой и кожей с показателем преломления, который должен соответствовать таковому у кожи и/или выходной линзы фокусирующей системы.
Под эпидермисом находится дерма. Дерма содержит коллагеновые волокна, на которые направлена обработка кожи с использованием прибора в соответствии с изобретением.
Цель обработки кожи состоит в том, чтобы создавать фокус 15 пучка 11 излучения в дерме для того, чтобы создавать микроскопические повреждения, которые в свою очередь могут вести к образованию нового коллагена благодаря, как полагают, нормальным механизмам восстановления, работающим в коже, которые запускают посредством повреждений.
Источником 9 излучения можно управлять с использованием необязательного контроллера 25, который может предусматривать пользовательский интерфейс для настройки, например, интенсивностей лазера, ширины или длительности импульса и скоростей повторения или даже настройки длины волны, если возможно, с источником под рукой. Также одной или более частями оптической системы 13 можно управлять с использованием необязательного контроллера (не показано), который можно интегрировать с необязательным контроллером 25 источника излучения для того, чтобы управлять одним или более свойствами целевого положения и/или фокального пятна, такими как глубина фокального пятна, измеряемая от поверхности выхода излучения из прибора.
Параметры фокусировки лазерного пучка можно определять посредством подходящих настроек формирования системы формирования и/или фокусировки пучка, например, посредством регулировки числовой апертуры фокусирующей системы. Подходящие значения числовой апертуры NA фокусирующей системы можно выбирать из диапазона 0,05<NA<nm, в котором nm представляет собой показатель преломления среды для длины волны лазера во время работы. Пояснения и подходящие значения NA для различных энергий пучка, которые можно использовать с этим изобретением, раскрыты в WO2008001284. Также диапазоны длин волн для лазерных источников и их настройки энергии, пригодные для использования с данным изобретением, раскрыты в WO2008001284. Следовательно, специалисты в данной области могут обратиться к WO2008001284 за этими и другими (подробными) вариантами, а также к способам работы, которые можно реализовать в или использовать с прибором по данному изобретению. Следует отметить, что такие варианты и способы использования можно реализовать без описанных систем сенсорной обратной связи и способов из WO2008001284.
Один подходящий источник излучения содержит Nd:YAG лазер с модулируемой добротностью, испускающий лазерные импульсы при длине волны примерно 1064 нм с длительностью импульса примерно 5-10 нс, хотя также можно использовать другие лазеры, например, Nd:Cr:Yag 3-уровневый лазер и/или диодные лазеры.
В примерном приборе с фиг. 1, отражающая пучок система 17 содержит дихроический делитель пучка, который отражает лазерное излучение, но пропускает излучение с длиной волны в видимом диапазоне спектра, в этом случае это предпочтительно, поскольку в этом случае излучение в зеленой области спектра на удвоенной частоте относительно лазерного источника излучения. Таким образом, излучение видимой длины волны, принимаемое от кожи 3, захватывают с помощью оптической системы и предоставляют в качестве сигнала 11' обратной связи, который можно использовать для управления системой или вручную или автоматически. Известно, что LIOB может вызывать удвоение частоты излучения в коже при определенных условиях, и это можно использовать для того, чтобы измерять или оценивать фактическую глубину обработки и/или степень обработки.
Следует отметить, что конкретная конструкция со сканированием и движением пучка, описанная выше, является только одним из примеров. Как изложено выше, данное изобретение относится к конструкции фокусирующей системы, которую можно использовать во многих других различных конфигурациях системы для генерации LIOB в коже, например, лазер с низкой скоростью повторения и компоновкой линз по изобретению можно использовать в качестве обособленного прибора без использования какого-либо сканирования, так что по меньшей мере сканирующая система 21 не присутствует. В этом случае для обработки более крупных областей кожи, потребитель или оператор может перемещать прибор вручную.
Предпочтительно фокусную глубину, обеспечиваемую фокусирующей системой 23, можно регулировать.
На фиг. 2 представлен один способ реализации такой регулировки. Фокусирующая система 23 содержит набор линз фокусировки, каждая имеет поверхность/окна 26 вывода излучения с отличающейся глубиной фокуса, а оптический путь обеспечивают до одной из линз с помощью двигателя 27 сканера, который поворачивает сканирующую систему 21. Поверхности/окна 26 вывода удерживают с помощью подвесной системы 28 следования контуру. Поверхности/окна вывода, таким образом, располагают около кругового пути, а система отметок обеспечивает позиционирование относительно сканирующей системы 21. Могут иметь место четыре окна 26 вывода, и, таким образом, четыре набора линз, каждый отдельно подпружинен для обеспечения следования контуру.
Сканирующую систему 21 используют для сканирования фокуса по области кожи.
Электромеханическая система приводит в действие сканирующую систему для того, чтобы перемещать положение пучка и также перемещать фокусирующую систему 23 (т.е. линзу объектива) синхронно. Таким образом, фокусирующая система сканирует физически, тогда как все компоненты выше сканирующей системы 21 остаются неподвижными.
Один из примеров лазера, который можно использовать в системе с фиг. 1, имеет максимальную частоту повторения 1000 Гц, а в типичной схеме обработки используют шаг повреждения 200 мкм, что ведет к типичной максимальной скорости сканирования 200 мм/с. Эта скорость сканирования исключает любые возможности сканирования только вручную по причине недостатка управления, когда применяют эти скорости сканирования руками.
Дополнительно, любой стартстопной сканирующей системе типа будет крайне сложно достигать этой скорости сканирования на коротком расстоянии ускорения, что приведет к механическим вибрациям и неэффективному использованию возможностей лазера. Более легко управляемая более низкая скорость сканирования будет значительно увеличивать время обработки для больших площадей поверхности.
Чтобы преодолеть эту проблему, можно использовать сканирование с непрерывным движением, предпочтительно на основе вращательного движения, которое позволяет легко достигать этих скоростей сканирования и не страдает сильными вибрациями и неэффективным использованием возможностей лазера. С этой целью можно использовать установку вращающейся призмы в сканирующей системе 21.
Первая возможная конструкция призмы содержит ромбоид. Две противоположные параллельные торцевые грани выполняют функцию граней полного внутреннего отражения (например, имеют форму ромба, как показано на фиг. 1 в виде сбоку). Они находятся под углом 45° к направлению падающего пучка. Два внутренних отражения в призме обеспечивают латеральный сдвиг падающего пучка с тем, чтобы выходящий пучок был параллелен, но латерально смещен относительно вводимого пучка. Посредством вращения призмы вокруг оси, перпендикулярной направлению латерального сдвига, и, следовательно, параллельной направлению падающего пучка, круговой путь охватывают выводимым пучком. Вращение происходит вокруг оси вводимого пучка. Радиус охватываемого круга представляет собой длину ромбоида. Ромбоидные призмы можно изготавливать с использованием антиотражающих покрытий на тех гранях, где необходимо.
Вторая возможная конструкция призмы представляет собой призму Дове. Две торцевые грани выполняют функцию границ лучепреломления, а нижняя грань выполняет функцию грани полного внутреннего отражения. Торцевые грани находятся под углом 45° к падающему излучению, но они находятся под углом 90° друг к другу, вместо того, чтобы быть параллельными друг другу, как в ромбоидной призме (таким образом, с другим видом сбоку, нежели тот, который представлен схематически на фиг. 1). Два лучепреломления и одно полное внутреннее отражение в призме снова обеспечивают латеральный сдвиг падающего пучка с тем, чтобы выходящий пучок был параллелен, но латерально смещен относительно вводимого пучка. Посредством вращения призм вокруг оси, перпендикулярной направлению латерального сдвига и, следовательно, параллельно направлению падающего пучка, круговой путь охватывают выводимым пучком. Вращение происходит вокруг оси вводимого пучка. Величина смещения пучка зависит от положения падающего пучка относительно поверхности введения у призмы Дове и от размера призмы. Призму поворачивают вокруг главного падающего луча. Антиотражающие покрытия также можно добавлять на наклонные поверхности для того, чтобы снижать потери при отражении.
Вращающуюся призму механически уравновешивают для того, чтобы избегать вибрации. Крепление призмы подвешивают на шарикоподшипниках и соединяют непосредственно с ротором двигателя с тем, чтобы минимизировать влияние настроек коррекции аберрации, оказываемое на эффективную числовую апертуру для сфокусированного излучения.
В первом аспекте, это изобретение относится, в частности, к фокусирующей системе 23 и предусматривает систему линз, которая позволяет регулировать положение фокуса, при этом также обеспечивая оптимальное сопряжение с кожей, с использованием или без использования сопрягающей среды, такой как прозрачный лист, применяемый между кожей и системой. Конструкция предназначена для того, чтобы предотвращать повреждение контактного окна/выходной линзы и повреждение кожи и, таким образом, обеспечивает усовершенствованную безопасность и увеличенный эффект обработки. Этих целей достигают на основе комбинации специально сконструированных и специально созданных контактного окна/линзы для кожи и коммерчески доступной асферической линзы.
На фиг. 3 представлена конструкция фокусирующей системы 23. Она содержит комбинацию линзы 30 фокусировки, через которую излучение выходит из прибора прежде, чем войти в кожу, и линзы 32 предварительной фокусировки.
Линзу 30 изготавливают из оптического материала, такого как оптическое стекло, предпочтительно с числом Аббе в диапазоне от 50 до 85, чтобы минимизировать дисперсию. Наиболее предпочтительно показатель преломления этой линзы близок к 1,4, т.е. показателю преломления кожи. Насколько возможно, согласование снижает отражение между выходной поверхностью фокусирующей системы и поверхностью кожи (с использованием или без использования прозрачного листа, применяемого между), при этом уменьшая повреждение, обусловленное отражениями поверхности и системы и кожи. Предпочтительно показатель преломления составляет между 1,4 и 1,6 или между 1,4 и 1,55 или даже между 1,4 и 1,5. Также оптический материал предпочтительно выбирают для того, чтобы выдерживать высокие интенсивности лазерного пучка излучения, используемого при генерации LIOB в коже. Неорганические материалы предпочтительнее пластмассовых материалов. Учитывая указанное выше, можно использовать, например, стекло Borosilicate Crown (BK) и, в частности, тип BK7. Они имеют показатели преломления 1,5, который выше, но близок к 1,4, при этом обеспечивая хорошую стабильность материала и число Аббе для генерации LIOB при сниженных отражениях. Альтернативно можно использовать линзу из кварцевого стекла, который имеет показатель преломления 1,46. Наиболее предпочтительно линзу фокусировки изготавливают из оптического стекла BK7 или кварцевого стекла.
Линза 30 включает двояковыпуклую линзу, например, в этом случае двояковыпуклую линзу из кварцевого стекла. Она имеет антиотражающие покрытия 31 на по меньшей мере стороне поверхности вывода, подходящие для 1064 нм высокомощного лазера. Выпуклые поверхности на каждой стороне линзы имеют одну и ту же кривизну и конструкцию.
Линза 30 имеет первую поверхность ввода и вторую поверхность вывода. Первая поверхность является сферической и создает фокус в конкретной фокальной точке в коже. Вторая поверхность также является сферической и предназначена для непосредственного контакта с кожей. Сферические поверхности избегают внесения аберраций. Вторая поверхность не влияет на фокусные углы лучей, в частности, поскольку показатель преломления соответствует коже, с которой линза образует контакт. Предпочтительно она имеет высокий порог повреждения. Числовую апертуру линзы увеличивают на коэффициент, соответствующий показателю преломления кожи. Числовая апертура становится инвариантной к глубине фокуса.
Большая числовая апертура линзы 30 обозначает, что практически невозможно сканировать фокус из сканирующей системы по очень значимой части размера линзы объектива. Например, типичная область, которую можно сканировать посредством отклонения пучка по линзе объектива с фиксированной большой числовой апертурой, составляет примерно 10% от радиуса самой линзы. Например, она будет ограничена несколькими сотнями микрометров. Чем больше числовая апертура, тем сложнее это становится, так что область сканирования ограничена даже больше только несколькими десятками микрометров, что в пределах размеров одной зоны обработки. Таким образом, сканирование включает движение линзы объектива в целом.
Линза 32 содержит коммерчески доступную асферическую линзу, способную поддерживать интенсивность лазера. Задача линзы 32 состоит в том, чтобы преобразовывать близкое к коллимированному излучение 11 (см. фиг. 1) в требуемый угол схождения. Линза 32 имеет первую асферическую поверхность 34 линзы, которая, только с линзой 32 в воздухе, фокусируется на той же глубине, что и линза 30 фокусировки. Линза 32 имеет большую числовую апертуру (в воздухе), такую как 0,7 или выше.
Лучи излучения после прохождения первой поверхности 34 линзы фокусирующей системы показаны на фиг. 3.
Известны асферические линзы, подходящие для использования с лазерными диодами, фотодиодами и волоконными сопрягающими системами, а также в области оптической регистрации данных. В качестве примера, подходящие линзы производит LightPath Technologies Inc.
Линза 32 имеет выпуклую первую поверхность 34 ввода излучения и плоскую поверхность 36 выхода излучения или еще выпуклую поверхность 36 выхода излучения с поверхность линзы с большим радиусом кривизны, чем поверхность ввода излучения.
Асферическую линзу можно использовать слегка за пределами ее расчетной длины волны, например, 780 нм, что ведет к слегка более низкому показателю преломления материала стекла ECO-550, из которого ее изготавливают в этом случае. Тогда, как следствие, схождение излучения, падающего на асферическую поверхность, нужно регулировать по этому эффекту, т. е. необходимо слегка сходящееся падение.
Линзу 32 можно сформировать из того же материала, что и линзу 30, но ее можно создавать из более дешевого и легкого в производстве материала, поскольку интенсивность в линзе 32 ниже по сравнению с другими линзами. Таким образом, линзу 32 можно создавать из оптического стекла BK7 или кварцевого стекла или других материалов.
Линза 32 предварительной фокусировки, например, содержит линзу Lightpath 352230-1064 с фокусным расстоянием f=4,55 мм и NA=0,55 с 1064 нм антиотражающим покрытием.
Линза 30, например, содержит двояковыпуклую линзу из кварцевого стекла с 1064 нм антиотражающим покрытием и с радиусом кривизны поверхностей линзы r1,2=3,2248 мм, диаметром 3,6 мм и толщиной 2 мм, измеренной в центре линзы 30 вдоль ее оптической оси.
Промежуток между двумя линзами 30, 32 можно регулировать, чтобы менять глубину фокуса. Это может происходить вручную, но предпочтительно происходит электрически или иным образом по управлением аппарата. Регулировку можно осуществлять во время обработки, хотя предпочтительно регулировкой управляют, например, когда лазерное излучение по меньшей мере не входит в линзу 30, но предпочтительно не входит в фокусирующую систему. Обычно регулировку глубины фокуса не осуществляют в реальном времени во время обработки.
Имеет место тракт управления между контроллером 25 и фокусирующей системой 23, как показано на фиг. 1. Регулировка показана на фиг. 4.
Управление с обратной связью можно использовать, например, с использованием излучения, получаемого от кожи, и датчика изображения и процессора изображения. Как показано в настоящем описании ранее, такое излучение может представлять собой лазерное излучения в видимой области спектра с удвоенной частотой, генерируемое в коже. Затем изображение, захваченное с помощью датчика изображения, можно использовать для того, чтобы определять свойства контакта между фокусирующей системой и тканью кожи, и фокус можно регулировать соответствующим образом. Такая регулировка, например, может учитывать сухость кожи.
На фиг. 4A представлено первое нулевой промежуток между двумя линзами, который соответствует максимальной глубине фокуса, например, приблизительно 750 мкм. На фиг. 4B показан максимальный промежуток между двумя линзами, который соответствует минимальной глубине фокуса, например, приблизительно 200 мкм. Для первого порядка, глубина фокуса относительно линзы 32 остается постоянной.
Комбинация двух линз вводит некоторые ограничения в отношении пользовательского описания. Это связано с ограниченным свободным рабочим расстоянием асферической линзы 32, в комбинации с ограничениями минимальной достижимой толщины линзы 30 для контакта с кожей. Как следствие, максимальная достижимая глубина обработки внутри дермы может составлять приблизительно 750 мкм, слегка меньше предпочтительного 1 мм.
Относительный сдвиг в расстоянии между двумя линзами подразумевает, что для компенсации нужно устанавливать некоторое средство коррекции аберрации. Примеры того, как реализовать эту коррекцию аберрации, рассмотрены далее.
Дополнительно, асферическую линзу в примере выше используют слегка за пределами ее расчетной длины волны 780 нм, что ведет к слегка более низкому показателю преломления материала стекла ECO-550, из которого ее изготавливают. Как следствие, схождение излучения, падающего на асферическую поверхность, нужно регулировать по этому эффекту, т. е. необходимо слегка сходящееся падение.
Изобретение относится к приборам обработки кожи на основе LIOB. Фокусирующая система дает усовершенствованный контакт с кожей, однородное оптическое сопряжение, и она предотвращает повреждение контактного окна/выходной линзы и повреждение кожи. Также она делает возможным плавное следование контуру для обработки кожи или даже бритья, при желании. Таким образом, обработка кожи может включать процесс удаления волос при бритье. Во время использования фокусирующую систему 23 перемещают по поверхности кожи, подлежащей обработке или бритью. Фокусирующая система формирует выходное окно, чтобы позволять падающему пучку излучения покидать прибор. Тогда фокусирующая система формирует оптическое лезвие.
Обработка кожи может включать прибор для омоложения кожи для уменьшения морщин, которые могут возникать в коже человека в результате нормальных процессов старения. Во время использования, фокусирующий элемент прижимают или держат близко к коже, подлежащей обработке. Выходное окно, формируемое фокусирующей системой, держат параллельно коже, и падающий пучок излучения покидает выходное окно и входит в кожу в направлении, практически перпендикулярном поверхности кожи. Как описано в WO2013/128380, прозрачный лист, содержаний одно или более текущих веществ с соответствующим показателем, можно предусмотреть между линзой фокусировки (или, если присутствует, выходным окном дополнительного плоского выходного окна) и кожей. Это является предпочтительной установкой и способом использования данного изобретения, поскольку может увеличивать латеральное движение фокусирующей системы по коже или, скорее, по верхней поверхности прозрачного листа. Лист можно использовать для улучшенного соответствия показателей, а также уплощения кожи посредством притягивания кожи к нему через капиллярные силы шероховатости рогового слоя, также как подробно описано в WO2013/128380. Подробности о таком листе или фольге раскрыты в приведенном источнике и предназначены в качестве части данного изобретения, но для краткости не повторены здесь.
Таким образом, во всех применениях прибора в соответствии с изобретением, иммерсионное текучее вещество можно предусмотреть между фокусирующей системой и поверхностью кожи. Предпочтительно, используют иммерсионное текучее вещество с показателем преломления, близким к показателю преломления линзы для контакта с кожей фокусирующей системы 23 и кожи или волос, где должен возникать LIOB. С этой целью подходят текучие вещества с показателем преломления от примерно 1,4 до примерно 1,5. Также вода, несмотря на несколько пониженный показатель преломления 1,33, может для некоторых приборов и приложений быть подходящим иммерсионным текучим веществом. Примеры текучих веществ, пригодных для использования с прозрачным листом, предоставлены в WO2013/128380.
Как показано выше, переменная способность к фокусировке обозначает, что может требоваться установка некоторой коррекции аберрации для осуществления компенсации.
Эту коррекцию аберрации можно реализовать в различных точках в системе, например, до или после формирования пучка (с помощью формирующей пучок системы 19). Кроме того, формирующую пучок систему 19 можно реализовать посредством фокусирующей системы 23 с тем, чтобы обеспечивать только коррекцию аберрации между отражающей пучок системой 17 и сканирующей системой 21.
Для того чтобы регулировать сферическую аберрацию, которую ожидают при фокусировке на различных глубинах внутри кожи, расхождение пучка, падающего на сканирующие призмы сканирующей системы 21, можно делать регулируемым.
Самое простое решение будет состоять в том, чтобы позволять пользователю регулировать расхождение пучка посредством манипулирования положениями одной или более линз. Однако, поскольку размещение этих линз достаточно критично и систему должны приводить в действие пользователи без опыта в лазерной оптике, будет лучше реализовать некоторую форму автоматизированной коррекции, которая регулирует положение или силу линзы в зависимости от выбранной фокусной глубины, или даже на лету, например, в зависимости от наблюдаемой интенсивности вспышки LIOB.
Второй аспект изобретения относится к коррекции аберрации.
Поскольку моторизованное фокусирование обычно требует много пространства и является механически сложным и обычно слишком медленным, чтобы отвечать на динамические вариации, адаптивный оптический элемент является предпочтительным.
Два примера подходящего адаптивного оптического элемента представляют собой электрически настраиваемую низкодисперсную полимерную и жидкостную линзу фокусировки. Они представляют собой два примера электрически настраиваемых линз.
Электрически настраиваемая низкодисперсная полимерная линза основана на эластической деформации гибкого полимера посредством исполнительного механизма со звуковой катушкой. Такие линзы, например, коммерчески доступны в компании Optotune (товарный знак). Жидкостная линза фокусировки основана на принципе электросмачивания, в соответствии с которым кривизну поверхности контакта между водной фазой с низким показателем преломления и жидкостной масляной фазой с высоким показателем преломления меняют посредством изменения свойств смачивания поверхностей оправы линзы. Такие линзы, например, коммерчески доступны в компании Varioptic (товарный знак) или Optilux (товарный знак). Такие линзы также описаны, например, в US7616737 или 7808717 и источниках в них.
Низкодисперсная полимерная линза имеет преимущества в отношении большого диаметра отверстия, например, 10 мм, по сравнению с диаметром 2,5 мм у готовых жидкостных линз фокусировки. Более крупная линза делает выставление менее сложным. Недостаток полимерной линзы связан с ее чувствительностью к температуре, что может вести к неправильной фокусной глубине и/или физическому повреждению при работе или при непрерывной высокой мощности лазера или высоких электрических токах возбуждения для звуковой катушки. Линза фокусировки на основе текучей среды имеет преимущество в виде потребления очень маленького тока.
Линзы предпочтительно предоставляют с покрытиями, которые подходят для 1064 нм лазерного излучения высокой мощности.
На фиг. 5 представлена конструкция трансфокатора на основе полимерной линзы.
На фиг. 5 представлен блок управления 40 (звуковая катушка), полимерная линза 42 и дополнительная отрицательная линза 44.
Отрицательная линза компенсирует общее фокусное расстояние положительной полимерной линзы так, что излучение все еще будет почти коллимированным после прохождения через две линзы. Дополнительную отрицательную линзу 44 используют для того, чтобы сделать возможной регулировку пучку в подходящем диапазоне между сходящимся и слегка расходящимся.
Полимерная линза содержит корпус, который содержит звуковую катушку и связанную механику и множество окон для того, чтобы защищать чувствительную выпуклую полимерную поверхность от внешних воздействий.
Цель регулировки состоит в том, чтобы компенсировать аберрации, индуцируемые всей оптической системой. Фокусирующая система фактически содержит множество линз и саму кожу. Эта система может варьировать по многим причинам:
(i) Пользователь или оператор выбирает другой набор линз фокусировки для того, чтобы менять глубину обработки внутри кожи.
(ii) Падающий лазерный пучок претерпевает изменения, например, из-за изменений в рабочей температуре.
(iii) Изменение профиля показателя преломления в коже, которую обрабатывают, вследствие различных уровней гидратации и т. д.
Регулировка может слегка изменять расхождение пучка, падающего на линзы объектива (при этом сохраняя диаметр пучка главным образом неизменным), что можно использовать для того, чтобы снижать влияние эффектов, указанных выше, на качество фокусирования. Кроме того, оптическая симуляция показывает, что при использовании инструментов этих типов также можно эффективно снижать аберрации более высокого порядка (в частности, сферические аберрации 3-го порядка).
Конструкцию трансфокатора помещают перед асферической линзой 32 фокусирующей системы 23.
Для того чтобы ограничивать влияние переменного расхождения на диаметр пучка, падающего на асферическую линзу 32 фокусирующей системы 23, элементы коррекции аберрации помещают как можно ближе к сканирующей системе 21, эффективно ограничивая величину пространства, которое доступно для размещения механических компонентов и сканирующих двигателей.
На фиг. 6 представлен ход лучей электросмачиваемой линзы 50, используемой для коррекции аберрации.
Линза вносит очень небольшую величину схождения. Для этой линзы не требуется дополнительная компенсация начальной кривизны. Вместо этого, может требоваться, чтобы линза вносила небольшую величину расхождения. Падающий пучок близок к коллимированному, и необходимая коррекция обычно мала.
На фиг. 7 представлена система с фиг. 1, модифицированная для того, чтобы содержать регулируемую систему 60 линз для коррекции аберрации фокусирующей системы 23. Регулируемой системой 60 линз управляют посредством контроллера 25 синхронно с регулировкой глубины фокуса фокусирующей системы 23 с тем, чтобы коррекция аберрации совпадала с настройкой фокусирующей системы 23. Регулируемая система 60 линз предусмотрена на вводе в сканирующую систему 21.
Сканирующая система, например, содержит набор линз 23 объектива для различных глубин. Регулируемую систему линз совместно использует каждая из этих линз объектива, тогда как выбранная линза объектива сканирует кожу. Таким образом, компонент коррекции аберрации остается в статической части системы. Коррекция аберрации учитывает глубину фокуса, т. е. линзу объектива, которую выбрали, а также аберрацию, вносимую всеми другими компонентами на оптическом пути. Цель состоит в том, чтобы скомпенсировать сферическую аберрацию без изменения диаметра пучка. Сферическую аберрацию, например, вводят посредством линзы 32 предварительной фокусировки.
Таким образом, система коррекции аберрации, которая может быть громоздкой и тяжелой, не требует сканирования фокусирующей системой 23 (линзы объектива), что сделало бы сканирование на высоких скоростях и в непрерывном движении сложным, по причине необходимости скользящих электрических контактов и т. д. и по той причине, что движение также может вызывать вибрацию в самих настраиваемых линзах. Линзы фокусировки и оправы, образующие фокусирующую систему 23, весят только несколько граммов. Полимерная настраиваемая линза, например, весит только десятков граммов, без учета ассоциированных оправ и плоско-вогнутых линз.
Таким образом, коррекция аберрации является статичной в пространстве, несмотря на то, что она может варьировать по времени в зависимости от различных средств обратной связи, которые являются пространственно зависимыми (например, на основе интенсивности вспышки или слышимой обратной связи).
Система с фиг. 1 и 7 имеет один конкретный набор оптических компонентов между лазером и фокусирующей системой. Однако эта компоновка не предназначена для ограничения. Фокусирующую систему и систему компенсации аберрации по изобретению можно использовать в различных конфигурациях системы с меньшим или большим числом компонентов. Как ясно из приведенного описания, изобретение относится, в частности, к конечной фокусирующей системе, которая образует контакт с кожей, и к системе компенсации аберрации.
Коррекция аберрации представляет особый интерес для электрически регулируемой фокусирующей системы, такой как описано в связи с первым аспектом изобретения. Однако коррекцию аберрации также можно использовать в связи с механически регулируемой фокусирующей системой, такой как показано на фиг. 2.
В частности, не всеми аберрациями можно управлять в выбираемом наборе регулировок, так что тонкая настройка может быть желательной от случая к случаю или динамическим образом.
Система коррекции аберрации не обладает достаточной мощностью, чтобы значительно влиять на фокусную глубину, так что систему показателей (с фиг. 2) можно комбинировать с системой коррекции аберрации.
Следует отметить, что указанные выше варианты осуществления иллюстрируют изобретение, вместо того, чтобы ограничивать его, и что специалисты в данной области будут способны сконструировать многие альтернативные варианты осуществления, не отступая от объема приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в круглые скобки, не следует толковать в качестве ограничения пункта формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает присутствия элементов или стадий, отличных от тех, что указаны в пункте формулы изобретения. Элемент в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов. Изобретение можно реализовать посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством подходящим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, заявляющем прибор, где перечислено несколько средств, несколько из этих средств можно осуществлять посредством одной и той же единицы аппаратного обеспечения. Сам факт того, что определенные средства перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинацию этих средств нельзя использовать с пользой.
1. Прибор (1) для обработки кожи на основе излучения, содержащий:
источник (9) излучения для выдачи падающего пучка (11) импульсного излучения для генерации индуцированного лазером оптического пробоя ткани волос или кожи;
регулируемую фокусирующую систему (23) для фокусирования падающего пучка (11) излучения в фокальное пятно (15) в ткани волос или кожи;
сканирующую систему (21) для сканирования фокального пятна; и
электрически регулируемую систему линз, расположенную на оптическом пути перед регулируемой фокусирующей системой для обеспечения компенсации аберрации в регулируемой фокусирующей системе, причем регулируемая система линз предусмотрена на вводе в сканирующую систему (21).
2. Прибор по п. 1, причем регулируемая система линз содержит настраиваемую линзу (42), способную менять свое фокусное расстояние посредством настройки.
3. Прибор по п. 2, причем регулируемая система линз дополнительно содержит отрицательную линзу (44), расположенную на оптическом пути позади настраиваемой линзы (42).
4. Прибор по п. 2 или 3, причем настраиваемая линза является электрически настраиваемой.
5. Прибор по п. 4, причем электрически настраиваемая линза содержит электрически настраиваемую полимерную линзу или электросмачиваемую или жидкостную линзу (50) фокусировки.
6. Прибор по любому предшествующему пункту, причем регулируемая фокусирующая система содержит:
- линзу предварительной фокусировки для увеличения схождения падающего пучка (11) излучения; и
- линзу фокусировки, имеющую выпуклые поверхности ввода излучения и выхода излучения,
и причем прибор дополнительно содержит контроллер фокуса для управления расстоянием от регулируемой фокусирующей системы до фокального пятна посредством регулировки промежутка между линзой предварительной фокусировки и линзой фокусировки.
7. Прибор по п. 6, причем линза предварительной фокусировки содержит асферическую линзу.
8. Прибор по п. 6 или 7, причем линза предварительной фокусировки содержит:
выпуклую поверхность ввода излучения; и
плоскую поверхность вывода излучения или выпуклую поверхность вывода излучения с усредненным радиусом кривизны, превышающим усредненный радиус кривизны поверхности ввода излучения.
9. Прибор по любому из пп. 6-8, причем линза для контакта с кожей сформирована из стекла BK7 или из кварцевого стекла.
10. Прибор по любому из пп. 6-9, причем внешняя поверхность линзы фокусировки для контакта с кожей содержит антиотражающее покрытие.
