CN103620890B - 激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制激光装置的方法，该激光装置包括激光照射单元、包含闪光灯的激发单元、激光遮光单元、以及用于通过使用遮光单元控制激光发射的遮光和遮光的解除同时控制闪光灯的设定条件的控制单元。控制单元执行在暂停激光照射时通过使用遮光单元遮蔽激光的步骤，然后执行控制设定条件以使得闪光灯的损耗降低的步骤，以及执行控制设定条件以使得当恢复激光发射时稳定地发射激光的步骤，接着是解除遮光的步骤。

Description

激光装置
技术领域
本发明涉及激光装置。
背景技术
激光仪器的高输出的实现取得了进展。特别地，以利用通过向Y3Al5O12晶体添加钕（Nd）获得的激光介质作为基材的Nd:YAG激光器等为代表的固态激光器适于高能量应用。虽然稀有气体闪光灯和半导体激光器（LD）被用作固态激光器的激发源，但是稀有气体闪光灯具有便宜并且可增加每个脉冲的能量输出的优点。因此，稀有气体闪光灯被广泛用于诸如激光加工机和激光退火装置的工业应用。
近来，利用激光的医疗用光声测量装置的开发取得了进展（NPL1）。在该装置中，尝试了通过利用光声效果诊断乳房中的肿瘤的有无。光声测量装置是向被测量部分照射纳秒脉冲激光以接收在被测量部分中产生的超声波（光声波）从而分析接收的信号、由此获得图像的测量装置。特别地，为了从相对深的生物体部分获得光声信号，需要每个脉冲高能量输出的激光，并且，适当地使用灯激发固态激光器。
但是，由于闪光灯的发光光谱宽至从紫外区域到红外区域，因此闪光灯很少与激光介质的吸收谱一致。因此，向激光介质施加热负载，并且，存在射束质量由于热透镜效果和热双折射效果等劣化的缺点。特别地，在激光介质达到热平衡之前，激光振荡的初始上升阶段的输出能量是不稳定的。因此，由于激光振荡输出逐渐改变，因此在加工等中出现问题。
为了对应以上的问题，公开了测量各脉冲的激光输出以控制从电源供给到闪光灯的灯电流使得各脉冲能量恒定并由此获得稳定的输出的方法（PTL1）。
闪光灯具有相互不同的特性。当使用闪光灯时，发光强度降低，并且，闪光灯应最终被交换。闪光灯的损耗强烈地影响灯激发固态激光器的便利性。为了应对该问题，公开了通过光电检测元件随需要检测激光输出、然后当灯电流值大于预先确定的上限值或下限值时显示该事实并且通过显示器指示闪光灯的更换的方法（PTL2）。
在使用灯激发固态激光器的激光装置中，控制灯设置值以提高便利性是十分重要的。
引文列表
专利文献
PTL1：日本专利No.2542821
PTL2：日本专利申请公开No.8-195521
非专利文献
NPL1：S.Manohar等人,Proc.of SPIE vol.6437643702-1
发明内容
技术问题
虽然用于灯激发固态激光器中的闪光灯依赖于激光头的内部构成和照射时的灯设置条件，但闪光灯的寿命为约千万次出射。闪光灯具有寿命的个体特异性，并且，即使在具有相同的规格的闪光灯中，寿命也有时为约数百万次出射。虽然灯激发固态激光器中的闪光灯的损耗是不可避免的，但是，当考虑激光装置的便利性时，增加闪光灯的更换循环是非常重要的。
当闪光灯在遮光时被关断时，闪光灯的损耗降低。但是，当再次开始照射时，激光介质达到热平衡状态花费长的时间，使得输出稳定化花费长的时间，并因此丧失便利性。并且，与预热时间对应的非使用中的闪光灯的发光导致灯损耗。同时，当强调照射激光时的输出稳定性并且与照射激光时类似地保持阻挡激光时的激光振荡输出时，由于闪光灯的不必要的照射，出现灯损耗。即，提高照射激光时的输出稳定性并且同时降低遮光时的灯损耗以稳定地长期利用灯激发固态激 光器的灯控制方法是非常重要的。
但是，虽然作为常规例子的PTL1公开了从满足各脉冲的输出稳定性的观点执行灯控制的方法，但是，其中没有包括关于灯损耗降低的内容。虽然PTL2公开了从基于灯损耗指示闪光灯的更换的观点执行激光输出测量并且控制灯电流的方法，但是，该方法不是延长闪光灯的寿命的观点的控制方法。在常规的例子中，不能同时满足照射时的输出稳定性和遮光时的灯损耗降低。
在用于医疗应用的激光装置特别是出于诊断目的的激光装置而不是常规上常用作高输出灯激发固态激光器的应用的诸如加工和退火的工业应用中，输出稳定性和灯损耗降低的同时实现变为明显的问题。在医疗诊断设备中，提出根据诊断结果执行再次测量并根据诊断协议重复测量。并且，由于测量条件常常根据被检者的状况改变，因此与工业应用相比，使用状态较不可能标准化。相反，不使用激光装置的时间可能比使用激光装置的时间长，并且从利用闪光灯的观点看，这是非常低效的。
在用于医疗诊断的光声测量装置中，测量时间和方法等根据被检者的状态和要被诊断部位的状况而不同。当为了检测（测量）肿瘤以及测量两个乳房而检查乳房时，测量方向改变，并且，根据光声测量装置的使用重复测量和遮光。测量方向是基于X射线乳房照相术中的摄影方法的表现。测量方向包含Cranio-Caudal（CC）方向、Medio-Lateral-Oblique（MLO）方向和Medial-Lateral（ML）方向。由于光声测量是非侵入（低侵入）测量，因此，它具有能够执行重复测量的这样的特性。因此，对于防止限制随机重复激光照射和遮光的这种测量方法，该问题是重要的。
鉴于以上的问题，本发明提供同时满足照射激光时的激光稳定性和阻挡激光时的闪光灯的损耗降低的激光装置和控制该激光装置的方法。
问题的解决方案
本发明使用以下的构成。提供一种控制激光装置的方法，该激光 装置具有被配置为向照射对象照射激光的照射单元、被配置为通过闪光灯的发光激发照射单元的激发单元、被配置为阻挡从照射单元照射的激光的遮光单元和被配置为控制遮光单元的遮光和遮光的解除并控制与闪光灯的发光相关的设定条件的控制单元。控制单元在停止从照射单元向照射对象的激光照射时执行通过遮光单元阻挡激光的处理，然后，执行控制设定条件以使得闪光灯的损耗降低的损耗降低开始处理，在再次开始从照射单元向照射对象的激光照射时执行控制设定条件以使得通过照射单元稳定地照射激光的损耗降低停止处理，并然后执行解除遮光单元的遮光的处理。
本发明还使用以下的构成。一种激光装置，包括：被配置为向照射对象照射激光的照射单元；被配置为通过闪光灯的发光激发照射单元的激发单元；被配置为阻挡从照射单元照射的激光的遮光单元；和被配置为控制遮光单元的遮光和遮光的解除并控制与闪光灯的发光相关的设定条件的控制单元，其中，当停止从照射单元向照射对象的激光照射时，控制单元通过遮光单元阻挡激光，然后控制设定条件以使得闪光灯的损耗降低，并且，当再次开始从照射单元向照射对象的激光照射时，控制单元控制设定条件以使得通过照射单元稳定地照射激光，并然后解除遮光单元的遮光。
本发明的有利效果
本发明可提供同时满足照射激光时的激光稳定性和阻挡激光时的闪光灯的损耗降低的激光装置和控制激光装置的方法。
附图说明
图1是示出根据本发明的激光装置的实施例的构成图。
图2是示出激光共振器的基本构成的示图。
图3是示出根据本发明的激光装置的实施例的构成图。
图4是示出根据本发明的激光装置的实施例的构成图。
图5是示出控制方法的流程图的实施例的示图。
图6是示出控制方法的时间图的实施例和处理之间的间隔的名称 的示图。
图7是示出控制方法的流程图的实施例的示图。
图8是示出控制方法的时间图的实施例和处理之间的间隔的名称的示图。
图9是示出控制处理的激光输出的示图。
图10是示出本发明的激光装置的实施例的构成图。
图11是光声测量装置的顶视图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的例子的构成图。激光装置具有带闪光灯的灯激发固态激光器的激光头部分101和阻挡激光的遮光器件102。激光装置还具有设置在激光输出的光轴上的射束分离器103、检测通过射束分离器103分支的激光束的光电检测器104和控制激光装置的控制系统105。照射对象106是工业应用中的加工产品等，并且在医疗应用中是生物体部位（被检体）。
控制系统105具有外部控制部分107和激光头控制部分108。在图1中，虽然外部控制部分107和激光头控制部分108包含于控制系统105中，但它们可被单独地设置。在本发明中，虽然外部控制部分107用于控制光电检测器104和遮光器件102，但是，可以设置诸如温度监视器的其它的设备控制机构。
激光头控制部分108具有作为本发明的主要部分的用于闪光灯的灯设置控制机构109和与其它的激光控制相关的激光控制机构110。要被安装的激光控制机构110根据要使用的灯激发固态激光器而不同。例如，在广泛用作工业加工激光器的Nd:YAG（钕YAG）激光器中，包括用于形成高输出脉冲光的Q开关控制部分、安装于共振器中的快门控制部分、控制激光介质和闪光灯的温度的温度控制部分等。灯设置控制机构109包含重复频率控制部分、控制闪光灯发光输出的灯电流控制部分、和控制作为灯待机电流的预燃（simmer）电流的预燃电流控制部分。灯电流控制被设计为控制灯发光强度，并且，灯电压控制根据电路构成具有与灯电流控制类似的功能。因此，在本说明书中，虽然描述了灯电流控制，但灯电压控制也包含于本发明中。
在图2中示出激光头部分101的共振器结构的基本构成。用于诸如氙气和氪气的激发源闪光灯201和作为激光介质的激光杆（介质）202被布置在椭圆室203中的各焦点位置处。并且，构成共振器结构的输出镜204和反射镜205被布置在激光杆的轴上。向作为激发源的闪光灯201的两端上的电极施加高电压，并且，闪光灯201根据施加的电力发光。设置在室203的另一侧的激光杆202被从椭圆室203的内表面反射的灯光照射。激光杆202被激发，并且，光束在输出镜204与反射镜205之间往复，使得激光振荡。
为了提高每个脉冲的能量输出，使用利用普克耳斯效应的Q开关206。蓄积的能量被同时释放，由此产生高能量脉冲。借助于闪光灯发光的高能量和Q开关的脉冲化，在灯激发固态激光器中，可容易地获得具有大的脉冲能量的激光振荡。当使用Nd:YAG杆作为激光介质时，可相对容易地获得稳定的高脉冲能量，并且，它被广泛用于诸如加工的工业应用。但是，激光头部分101不限于Nd:YAG激光器。也可使用可通过闪光灯激发提高每个脉冲的能量输出的紫翠玉激光器和使用Nd:YAG的第二谐波作为激发源的钛-蓝宝石（Ti:sa）激光器等。
遮光器件102具有激光的终端处理部分。在终端处理部分中，终端处理与由激光的高能量导致的发热相关。因此，如图1所示，优选遮光器件102被安装在激光头部分101的外壳外。但是，遮光器件102可与激光头的内部一体化。当遮光器件102与激光头的内部一体化时，射束分离器103和光电检测器104可类似地与激光头的内部一体化。图3是激光头部分包含这些部件时的构成图。
通过采样通过使用射束分离器103发射的激光的一部分，测量输出光。因此，照射对象106的照射强度不明显降低，并且，激光可分支，使得光电检测器104中的必要的检测感度可被采样。
通过使用光电检测器104测量激光的一部分。作为光电检测器 104，适当地使用可主要测量振荡脉冲能量的能量检测器。但是，光电检测器不限于能量传感器，并且，只要可检测CCD等的光强度，就可使用任何光电检测器。
在本发明中，光电检测器104被安装以测量阻挡对于照射对象106的照射时的激光输出。当使用射束分离器103时，存在可恒定地连续地测量发射的激光的优点。即，可监视伴随灯的劣化的激光输出的减少。注意，遮光器件102可包含射束分离器103的功能（遮光器件可用作射束分离器）。在图4中示出这种构成。遮光器件和射束分离器以外的构成与图1类似。阻挡激光的遮光器件401被配置为不直接终止激光而是通过反射取出光束的至少一部分。光电检测器104被安装在部分光束的光路上。根据该构成，阻挡对于照射对象106的照射时的激光输出可被测量。
描述可通过图1～4的构成实现的作为本发明的实施例的控制激光装置的方法的例子。图5示出控制方法的流程图，图6示出包含处理序列的时间图。图6包含照射状态601、遮光状态602、照射/遮光时间控制603、照射再次开始时间控制604、损耗降低时段605和等待时段607。
如图6所示，在遮光状态602中执行照射/遮光时间控制603和照射再次开始时间控制604。照射状态601是激光介质已处于热平衡状态中并且获得稳定的激光振荡的状态。以下，在本说明书中，照射状态601中的灯设定状态被称为稳定照射条件。
在照射/遮光时间控制603中，执行照射阻挡处理（图5的处理1）和灯损耗降低处理（图5的处理2）。连续执行处理1和2，以使状态从照射状态601迁移到遮光状态602。通过处理2降低灯损耗。
在照射再次开始时间控制604中，执行照射阻挡时间控制停止处理（图5的处理3）和照射再次开始处理（图5的处理4）。在处理3中，在任意的定时停止照射/遮光时间控制603期间的处理，并且，处理迁移到照射再次开始时间控制604。处理3与处理4之间的时段被称为等待时段607。
虽然本发明的目的是减少等待时段607并获得激光照射的稳定性，但等待时段607的长度根据应用而不同。因此，需要根据应用设定预先确定的等待时间。当等待时段607相对长时（例如，当从灯停止状态到激光上升时间所需要的时间是大致与预热时间相同的长时间时），可与遮光状态602同时地停止灯发光。
<控制方法的例子>
将描述可通过图1～4的构成实现的作为本发明的实施例的控制激光装置的方法的另一例子。可与以上的控制方法同样地使用该方法。借助于该方法，当在阻挡照射时降低闪光灯的损耗时，当再次开始照射时激光介质达到热平衡状态花费时间，使得能够应对使输出稳定化花费时间的现象。
图7示出控制方法的流程图，图8示出包含处理序列的时间图。图8与图6同样地包含照射状态601、遮光状态602、照射/遮光时间控制603、照射再次开始时间控制604、损耗降低时段605和等待时段607，并且还包含照射预备时段806。
如图7所示，在照射/遮光时间控制603中，执行照射阻挡处理（处理1）、灯损耗降低处理（处理2）和稳定照射预备处理（处理5）。在处理5中，灯设定值与再次开始照射时相同，并且，执行用于在再次开始照射时保持在短时间内获得稳定的激光振荡的状态的处理5。在处理5之后再次执行处理2。处理5与处理2之间的时段被称为照射预备时段806。处理2和处理5构成循环处理，并且，在遮光状态602的时段中保持同时实现灯损耗的降低和再次开始照射时的输出稳定性的状态。处理3和随后的处理与以上的控制方法类似。在处理3中的任意定时处停止照射/遮光时间控制603中的处理，并且，处理迁移到照射再次开始时间控制604。等待时段607可比照射预备时段806短。
以下，将详细描述各处理。
在作为照射阻挡处理的处理1中，当装置处于照射状态601中时，在任意的定时处执行通过控制系统105的外部控制部分107的控制， 并且，通过使用遮光器件102阻挡照射。设置在激光共振器内的遮光部件的利用或闪光灯的发光控制停止激光振荡，由此可阻挡照射。但是，在本发明中，在以上的构成中，在保持激光振荡状态的同时阻挡对于照射对象106的照射。
在处理1之后，在作为灯损耗降低处理（损耗降低开始处理）的处理2中，通过控制系统105的灯设置控制机构109改变灯设定值。为了降低灯损耗，通过灯设定控制，改变重复频率控制部分、灯电流控制部分和预燃电流控制部分的设定条件。在后面将详细描述设定条件。
在作为停止照射阻挡时间控制的处理（损耗降低停止处理）的处理3中，为了降低处理2中的灯损耗而被改变的灯设定值变为用于再次照射到照射对象106的灯设定值。再次照射时的灯设定可与初始照射时的灯设定相同或不同。当直到从处理1到处理4的再次照射的循环是一个循环时，照射时的灯设定值可在各循环中改变。
将描述灯设定值如下。
在灯设定值中，重复频率的减小明显有助于灯损耗的降低。例如，在具有10～20Hz的重复频率和1J的每脉冲的能量输出的Nd:YAG激光器中，虽然依赖于激光头的内部构成和照射时的灯设定条件，但灯的寿命大致为千万次出射。闪光灯具有寿命的个体特异性，并且，即使在具有相同的规格的灯中，寿命也有时为约数百万次出射。因此，重复频率的减小对于灯损耗的降低是有效的。例如，在稳定照射条件下的重复频率为20Hz的Nd:YAG激光器中，设定频率可选自5Hz和1Hz等，并且，设定的重复频率越低，则降低灯损耗的效果越高。
但是，当灯设定值的重复频率降低时，激光介质的每次的灯发光照射量减少，因此，激光介质的热平衡状态被打破。因此，热透镜效果改变，并且，共振器的状态从最佳状态改变；因此，激光输出逐渐衰减。本发明的目的是，立即使照射时的激光振荡的能量输出稳定化。为了实现该目的，需要缩短照射预备时段806（和等待时段607）。照射预备时段806（和等待时段607）所需要的时间根据激光介质的状态 而不同，即，损耗降低时段605的长度根据正设定的照射预备时段806的长度而不同。
可通过测量激光振荡输出的变化，确定损耗降低时段605的长度。例如，当处理2中的重复频率被设为1Hz时，激光介质逐渐冷却，并且，激光振荡输出降低。能够获得希望的照射预备时段806的条件在于，激光介质不过量冷却并且照射条件可立即在处理5中返回稳定照射条件。在图9中，横轴是时间，纵轴是激光输出。可在希望的照射预备时段806的时间段内使照射状态返回到稳定的照射状态的激光输出值是下限值901。用于达到下限值901的时间是损耗降低时段605的长度。当在处理2中设定的重复频率接近稳定照射条件中的重复频率时，假定热平衡状态中的能量输出值大于下限值901。本发明包含这种条件。但是，当考虑灯损耗降低效果时，在处理2中将重复频率设为较低是有效和优选的。
在灯设定值中，灯电流值的减小可降低与发光相关的灯负载并降低灯损耗。与灯重复频率同样，灯电流值在处理2中降低，并且，灯电流值变为处理3和5中的再次照射时的值，由此，可实现照射时的输出稳定化和灯损耗的降低。当在处理2中减小灯电流时，与重复频率的减小同样，损耗降低时段605的长度根据灯电流设定值而不同。灯电流的下限值是激发激光介质以使得能够实现激光振荡的电流阈值。当损耗降低时段605中的灯设定电流值接近阈值时，灯电流值非常低，并且，振荡输出非常小，因此，灯损耗降低效果大。但是，由于激光介质的热吸收量减少，因此，闪光灯的热平衡状态显著改变。因此，当再次开始对于照射对象106的激光照射时，为了在短时间内获得稳定的能量输出，需要减小损耗降低时段605。并且，由于激光介质的激发状态不稳定，因此当阻挡照射时检测的能量值可能不稳定。虽然即使在接近下限值的灯电流值的设定中也可获得一定的效果，但优选使光电检测器104中的测量的能量值稳定化并使激光介质的激发状态稳定化的灯电流值。
在处理2中，虽然至少灯重复频率或灯电流值减小，但是可同时 执行两种灯设定控制。
在灯设定值中，预燃电流是出于稳定的激光振荡的目的在灯发光之前事先对于闪光灯通电的待机电流。当预燃电流减小时，灯上的负载减小，以降低灯损耗；但是，根据作为稳定的照射条件的灯电流值和重复频率优化预燃电流值。因此，与灯重复频率或灯电流的减小同时地，预燃电流在处理2中减小，并且，在处理3和5中施加再次照射时的预燃电流，由此，可以实现照射时的输出稳定化和灯损耗的降低。
可通过后面描述的两个控制序列，自动执行从处理3到处理4、从处理2到处理5、以及从处理5到处理2的处理迁移。控制序列中的一个被称为输出控制序列，另一个被称为时间控制序列。
当处理从处理2迁移到处理5时，在输出控制序列中，由光电检测器104测量的值被输入到控制系统105的外部控制部分107，并且，当输入不大于预先确定的下限值的值时，处理迁移到处理5。在时间控制序列中，事先通过使用光电检测器104测量损耗降低时段605，并且，设定时间。在实际的测量中，处理根据控制系统105中的设定时间迁移到处理3。
当处理从处理5再次迁移到处理2时，与从处理2迁移到处理5同样，可执行输出控制序列和时间控制序列。在输出控制序列中，如图9所示，用于在稳定的照射条件中达到照射输出值902的时间是照射预备时段806（在图8中示出）。激光输出由光电检测器104检测，并且，检测值被输入到控制系统105以与照射输出值902相比较，使得处理可自动迁移到处理2。例如，当输出的检测值不小于照射输出值时，处理可迁移到处理2。
当通过时间控制序列执行从处理5到处理2的迁移时，使用以下的过程。在处理5之后，事先测量用于达到照射输出值902的照射预备时段806，并且，在经过照射预备时段806之后，处理通过控制系统105再次迁移到处理2。此时，再次开始照射之后的稳定性会根据装置和测量条件而丢失。例如，当照射预备时段806非常短时，稳定 性会丢失。在这种情况下，可通过使用参照光电检测器的输出的输出控制序列来获得再次开始照射之后的稳定性，并因此优选输出控制序列。同时，鉴于照射预备时段806（和等待时段607）的减少是本发明的一目标的事实，优选根据使用条件事先确定照射预备时段806。因此，只要在再次开始照射之后获得输出稳定化的条件，时间控制序列就是更优选的手段。
处理2和处理5被依次重复，由此，可同时满足激光照射时的输出稳定性和激光阻挡时的闪光灯损耗降低。
在从处理3到处理4的迁移中使用输出控制序列的情况与处理从处理5再次迁移到处理2的情况类似。由于在任意的定时执行处理3，因此，等待时段607的长度不比照射预备时段806的长度长。因此，当使用时间控制序列时，等待时段607的长度与照射预备时段806的长度相同。因此，不管执行处理3的定时如何，都可在处理迁移到处理4时保持稳定的照射状态。
<装置的例子>
图10是示出本发明的实施例的例子的构成图。激光装置由灯激发固态激光器的激光头部分101、阻挡激光的遮光器件102和执行激光装置控制的控制系统105构成。照射对象106是工业应用中的加工产品等，并且在医疗应用中是生物体部位。与图1和图4所示的实施例不同，不包含射束分离器103和光电检测器104。在根据本实施例的控制激光装置的方法中，使用时间控制序列。即，在利用激光装置之前由光电检测器104测量遮光状态中的输出，并且，确定时间控制序列。控制处理与使用图1的激光装置的情况类似。
<例子1>
以下，示出在医疗诊断用光声测量装置中使用的控制激光装置的方法的例子。使用图1中配置的激光装置。该激光装置由激光头部分101、阻挡激光的遮光器件102、射束分离器103、光电检测器104和控制激光装置的控制系统105构成。
激光头部分101由Nd:YAG激光器和使用Nd:YAG激光的第二 谐波作为激发源的钛-蓝宝石（Ti:sa）激光器构成。使用作为伪活体的乳房假体作为照射对象106。作为照射状态601中的稳定照射条件，灯重复频率是20Hz，并且，使用在800nm的波长处获得100mJ/脉冲的能量输出的灯电流值。为了获得大的作为发光能量的脉冲能量，使用闪光灯作为Nd:YAG激光的激发源。通过使用热电传感器作为光电检测器104，测量各脉冲光强度。控制系统105由外部控制部分107和激光头控制部分108构成。
通过以下的处理继续四次测量。在第一测量中，测量左乳房假体CC方向。在第二测量中，测量左乳房假体MLO方向。在第三测量中，测量右乳房假体CC方向。在第四测量中，测量右乳房假体MLO方向。虽然可容易地改变乳房假体的固定，但假定在实际的临床实践中需要约4分钟的时间，因此，测量间隔为4分钟。在乳房假体测量之前事先确定测量序列。遮光时的灯重复频率是1Hz，并且，照射预备时段806是5秒。当损耗降低时段被测量使得照射预备时段806是5秒时，损耗降低时段是180秒。当稳定照射条件中的照射输出值902是4mJ/脉冲时，确定损耗降低时段605的激光输出的下限值901是2mJ/脉冲。与照射预备时段806同样，照射再次开始时间控制604中的等待时段607是5秒。
图11是在测量中使用的医疗诊断用光声测量装置的顶视图。激光束1101通过透明的压迫固定平行板1104照射到乳房假体1105。从图1所示的激光装置发射的激光束展开，并且形成形状，使得获得照射到希望的照射区域1102的激光束1101。超声探测器1103通过乳房假体1105和压迫固定平行板1104被设置在激光照射区域1102的相对侧，并且，检测由激光照射产生的光声信号。
首先，具有稳定的能量输出的激光在稳定的照射条件下被照射到乳房，并且，执行第一测量。测量时间为1分钟。
然后，在终止测量之后，执行照射阻挡处理（处理1）。根据来自控制系统105的外部控制部分107的控制由遮光器件102阻挡照射。处理1之后的能量输出是4mJ。
在处理1之后执行灯损耗降低处理（处理2）。在该处理中，灯重复频率通过使用控制系统105的灯设置控制机构109减小到1Hz。
然后，通过使用输出控制序列，处理从处理2迁移到处理5。由光电检测器104测量的输出值被输入到外部控制部分107，并且，当输出能量达到作为预先确定的下限值901的2mJ/脉冲时，处理迁移到稳定的照射预备处理（处理5）。损耗降低时段605是190秒。在处理5中，通过使用灯设置控制机构109，重复频率返回到作为稳定照射条件的20Hz。
在从处理5到处理2的迁移中，使用时间控制序列。在外部控制部分107中，在从执行处理5经过5秒之后，再次执行处理2。此时的重复频率为1Hz。
在从第一测量的终止经过4分钟之后，执行第二测量。为了执行第二测量，执行照射阻挡时间控制停止处理（处理3）。通过使用灯设置控制机构109，重复频率被设为作为照射状态中的稳定照射条件的20Hz。
在从处理3到处理4的迁移中，使用时间控制序列。在从处理3的执行经过5秒之后，通过借助于外部控制部分107使用遮光器件102解除遮光状态的处理4，开始第二测量。从第二测量的开始，光电检测器104的值是4mJ/脉冲。
随后，将以上的测量处理重复四次。在终止测量之后，立即停止灯发光。
将考虑该处理中的实际灯发光次数。作为测量乳房假体的时间的照射状态601是4分钟，并且，重复频率是20Hz；因此，灯发光次数是4800出射。由于测量间隔是4分钟，因此遮光状态602的总时间是12分钟。在该时段中，由于重复频率是20Hz的时间段在处理3与处理2之间的照射预备时段806中是15秒且在处理4与处理5之间的等待时段607中是5秒，因此，重复频率是20Hz的总时间段是20秒。该时段中的灯发光次数是400出射。同时，损耗降低时段605是11分40秒，并且，该时段中的重复频率是1Hz。因此，该时段中的灯发 光次数是700出射。即，在遮光状态中总共执行1100出射的灯发光。在该整个测量处理中执行5900出射的灯发光。
同时，将考虑不使用该处理中的控制方法的情况下的灯发光次数。该处理中的总测量时间为16分钟，并且，如果该时段中的重复频率保持在20Hz，那么灯发光的次数是19200出射。当考虑灯损耗简单地与灯发光次数成比例时，将趋于获得三倍或更多倍的损耗降低效果。同时，当再次开始测量时，随时在5秒内获得稳定的输出。因此发现，借助于使用测量控制方法，同时满足输出稳定化和灯损耗降低。
<例子2>
以下，示出在医疗诊断用光声测量装置中使用的控制激光装置的方法的例子。使用图1中配置的激光装置。该激光装置由激光头部分101、阻挡激光的遮光器件102、射束分离器103、光电检测器104和控制激光装置的控制系统105构成。
在激光头部分101中使用紫翠玉激光器。使用作为伪活体的乳房假体作为照射对象106。作为照射状态601中的稳定照射条件，灯重复频率是20Hz，并且，用于在750nm的波长处获得100mJ/脉冲的能量输出的灯电流值是100A。为了获得大的作为发光能量的脉冲能量，使用闪光灯作为紫翠玉激光的激发源。通过使用热电传感器作为光电检测器104，测量各脉冲光强度。控制系统105由外部控制部分107和激光控制部分108构成。
通过以下的处理继续四次测量。在第一测量中，测量左乳房假体CC方向。在第二测量中，测量左乳房假体MLO方向。在第三测量中，测量右乳房假体CC方向。在第四测量中，测量右乳房假体MLO方向。虽然可容易地改变乳房假体的固定，但假定在实际的临床实践中需要约4分钟的时间，因此，测量间隔为4分钟。在乳房假体测量之前事先确定测量序列。遮光时的灯电流值是70A，并且，照射预备时段806是5秒。当损耗降低时段被测量，使得照射预备时段806是5秒时，损耗降低时段是130秒。当稳定照射条件中的照射输出值902是5mJ/脉冲时，确定损耗降低时段605的激光输出的下限值901是 2mJ/脉冲。与照射预备时段806中一样，照射再次开始时间控制604中的等待时段607是5秒。
图11是在测量中使用的医疗诊断用光声测量装置的顶视图。激光束1101通过透明的压迫固定平行板1104照射到乳房假体1105。从图1所示的激光装置发射的激光束展开，并且形成形状，使得获得照射到希望的照射区域1102的激光束1101。超声探测器1103通过乳房假体1105和压迫固定平行板1104被设置在激光照射区域1102的相对侧，并且，检测由激光照射产生的光声信号。
具有稳定的能量输出的激光在稳定的照射条件下被照射到乳房，并且，执行第一测量。测量时间为1分钟。
在终止测量之后，执行照射阻挡处理（处理1）。根据来自控制系统105的外部控制部分107的控制由遮光器件102阻挡照射。处理1之后的能量输出是5mJ。
在处理1之后执行灯损耗降低处理（处理2）。在该处理中，灯电流值通过使用控制系统105的灯设置控制机构109减小到70A。
在从处理2到处理5的迁移中，使用输出控制序列。由光电检测器104测量的输出值被输入到外部控制部分107，并且，当输出值达到作为预先确定的下限值901的2mJ/脉冲时，处理迁移到稳定照射预备处理（处理5）。损耗降低时段605是135秒。
在处理5中，通过使用灯设置控制机构109，灯电流值返回到作为稳定照射条件的100A。在从处理5到处理2的迁移中，使用时间控制序列。在外部控制部分107中，在从处理5经过5秒之后，处理再次迁移到处理2。此时的灯电流值为70A。
在从第一测量的终止经过4分钟之后，执行第二测量。为了执行第二测量，执行照射阻挡时间控制停止处理（处理3）。通过使用灯设置控制机构109，灯电流值被设为作为稳定照射条件的100A。
在从处理3到处理4的迁移中，使用时间控制序列。在从处理3的执行经过5秒之后，通过借助于外部控制部分107使用遮光器件102解除遮光状态的处理4，开始第二测量。从第二测量的开始起，光电 检测器104的值是5mJ/脉冲。
重复以上的测量处理，以将测量执行四次。在终止测量之后，立即停止灯发光。
为了估计该测量中的灯损耗降低效果，执行以下的实验。
选择当灯电流为100A时输出脉冲能量是100mJ/脉冲的四个闪光灯A、B、C和D。闪光灯A和B在100A的灯电流和20Hz的重复频率下连续进行40小时的激光振荡。同时，闪光灯C和D在70A的灯电流和20Hz的重复频率下连续进行40小时的激光振荡。然后，通过使用闪光灯A、B、C和D，在100A的灯电流和20Hz的重复频率下测量能量输出。
结果，使用闪光灯A、B、C和D的情况下的能量输出分别是84mJ/脉冲、82mJ/脉冲、89mJ/脉冲和91mJ/脉冲。虽然存在依赖于闪光灯的个体差异，但在表示根据使用中的灯电流的灯损耗的输出能量上出现差异。发现，与闪光灯A和B相比，对于在低电流下操作的闪光灯C和D，灯损耗降低效果大。
根据以上的结果，发现，可通过使用例子2中的灯电流控制降低灯损耗。同时，当再次开始测量时，可随时在5秒内获得稳定的输出。因此，发现例子2中的控制方法同时满足照射时的输出稳定化和遮光时的灯损耗降低。
附图标记列表
101：激光头部分，102：遮光器件，105：控制系统，106：照射对象，107：外部控制部分，108：激光头控制部分，109：灯设置控制机构，110：激光控制机构，201：闪光灯。

Claims (9)

1.一种激光装置，其特征在于包括：
激光介质；
共振器，所述共振器包括激光介质置于其间的镜子；
激发单元，所述激发单元被配置为用激发光照射激光介质以激发激光介质；
遮光单元，所述遮光单元被配置为遮蔽从共振器发射的激光的至少一部分并且被设置在共振器外；
光检测器，所述光检测器被配置为检测从所述激光介质发射的激光的至少一部分，和
控制单元，所述控制单元被配置为选择光照射状态和遮光状态，在所述遮光状态中，与所述光照射状态相比，所述遮光单元被布置为遮蔽从所述共振器发射的激光，并且从通过设置值控制的激发单元照射激发光以与光照射状态相比减小激发单元的损耗，
其中，所述光检测器被配置为在两个光照射状态之间的遮光状态下检测激光的至少一部分，
其中，所述控制单元被配置为在两个光照射状态之间的遮光状态下基于来自所述光检测器的输出控制所述设置值，
其中，所述控制单元被配置为在两个光照射状态之间的遮光状态下控制所述设置值，以使得在遮光状态下来自所述光检测器的输出处于预先确定的范围内，并且
其中，控制单元被配置为当来自所述光检测器的输出不大于低限值时在两个光照射状态之间的遮光状态下改变所述设置值以增大激光的输出值。
2.根据权利要求1所述的激光装置，
其中，所述设置值包括从激发单元发射激发光的重复频率、流过激发单元的电流的值以及流过激发单元的预燃电流的值中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的激光装置，
其中，所述低限值是在预先确定的时间段内能够再次开始激光照射的值。
4.根据权利要求1所述的激光装置，
其中，控制单元被配置为当来自所述光检测器的输出不小于上限值时在两个光照射状态之间的遮光状态下改变所述设置值以减小激光的输出值。
5.根据权利要求4所述的激光装置，
其中，所述上限值与再次开始照射时相同。
6.根据权利要求1所述的激光装置，还包括：
其中，所述光检测器被布置为检测在共振器和遮光单元之间行进的激光。
7.根据权利要求1所述的激光装置，还包括：
射束分离器，所述射束分离器被配置为将从共振器发射的激光分束并且被设置在共振器外，
其中，光检测器被布置为检测由所述射束分离器分束的激光的一部分。
8.根据权利要求7所述的激光装置，
其中，所述遮光单元被布置为在遮光状态下遮蔽由所述射束分离器分束的激光的其余部分。
9.一种光声装置，其特征在于包含：
根据权利要求1-8中任一项所述的激光装置，和
探测器，所述探测器被配置为检测通过从所述激光装置发射的光的照射生成的对象内的光声波。
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