DE112022002563T5

DE112022002563T5 - System zur Erweiterung des Bestrahlungsbereichs von Laserlicht

Info

Publication number: DE112022002563T5
Application number: DE112022002563.8T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Oka
Original assignee: OK Fiber Technology Co Ltd
Current assignee: OK Fiber Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-03-21
Also published as: CN117716270A; WO2023037932A1; JPWO2023037932A1; JP7309244B1

Abstract

Das System der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste optische Faser zum Übertragen eines Laserlichtes von einer Lichtquelle, eine zweite optische Faser zum Abstrahlen eines Laserlichtes, wobei die zweite optische Faser eine zweite optische Faser ist, die sich von der ersten optischen Faser unterscheidet, und eine Vorrichtung, die optisch mit der ersten optischen Faser und der zweiten optischen Faser verbunden ist, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse mit einem Innenraum, einer im Innenraum angeordneten ersten Linse und einer im Innenraum angeordneten zweiten Linse umfasst, wobei die erste Linse und die zweite Linse derart angeordnet sind, dass ein aus der ersten optischen Faser ausgetretenes Laserlicht durch die zweite Linse in die zweite optische Faser eintritt, nachdem es durch die erste Linse hindurchgegangen ist, wobei die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser kleiner ist als die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erweiterung des Bestrahlungsbereichs von Laserlicht.
Stand der Technik
Ein für ein Endoskop oder dergleichen verwendetes Fibroskop ist bekannt (siehe beispielsweise Nichtpatentliteratur 1).
Liste der Entgegenhaltungen
Nichtpatentliteratur
NPL 1 OLYMPUS CORPORATION, „Faibasukopu no tanjou (Birth of fiberscope [Die Geburt des Fibroskops])“, [online], [abgerufen am 24. August 2021], Internet <URL: https://www.onakakenko.com/endoscope-closeup/endoscope-history/eh_03.html>
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes eines herkömmlichen Fibroskops war nicht breit genug, um einen Einsatzbereich zu sicherzustellen. Obwohl es möglich ist, den Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes zu erweitern, indem man an einem Lichtstrahlungsteil eines Fibroskops eine Linse vorsieht, um den Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes zu vergrößern, ist hierfür eine große Linse erforderlich. Infolgedessen bestand das Problem, dass das Fibroskop selbst groß ist, was die Durchführung von Untersuchungen mit dem Fibroskop erschwerte.
Darüber hinaus hatte ein herkömmliches Fibroskop eine ungleichmäßige Strahlungsintensität eines Laserlichtes.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben genannte Problem gemacht und ihr Zweck besteht darin, ein System zur Erweiterung des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes bereitzustellen und eine gleichmäßige Strahlungsintensität eines Laserlichtes zu erreichen, während eine Vergrößerung der Vorrichtung vermieden wird.
Lösung des Problems
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das System der vorliegenden Erfindung ein System zur Erweiterung eines Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes, das System umfassend: eine erste optische Faser zum Übertragen eines Laserlichtes von einer Lichtquelle; eine zweite optische Faser zum Abstrahlen des Laserlichtes, wobei sich die zweite optische Faser von der ersten optischen Faser unterscheidet; und eine Vorrichtung, die optisch mit der ersten optischen Faser und der zweiten optischen Faser verbunden ist, die Vorrichtung umfassend: ein Gehäuse mit einem Innenraum; eine im Innenraum angeordnete erste Linse; und eine im Innenraum angeordnete zweite Linse, wobei die erste Linse und die zweite Linse derart angeordnet sind, dass das aus der ersten optischen Faser austretende Laserlicht durch die zweite Linse in die zweite optische Faser eintreten würde, nachdem es durch die erste Linse hindurchgegangen ist, und wobei die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser kleiner ist als die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die numerische Apertur der ersten Linse im Wesentlichen die gleiche sein wie die numerische Apertur der ersten optischen Faser, und die numerische Apertur der zweiten Linse kann im Wesentlichen die gleiche sein wie die numerische Apertur der zweiten optische Faser.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser um etwa 0,5 oder mehr kleiner sein als die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser etwa 0,2 betragen und die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser kann etwa 0,7 oder mehr betragen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Linse eine achromatische Linse sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die zweite Linse eine asphärische Linse sein, die dazu konfiguriert ist, das in die zweite Linse eingetretene Laserlicht auf den zweiten Steckverbinder zu fokussieren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung außerdem einen Filter zur Restriktion des Laserlichtes, das hindurchgehen kann, wobei der Filter zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse angeordnet sein kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Filter mindestens irgendeiner aus Bandpassfilter, Tiefpassfilter oder Hochpassfilter sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Filter in Bezug auf eine optische Achse des Laserlichtes geneigt angeordnet sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung außerdem ein optisches System zur Korrektur der Lichtmengenverteilung, das aus einem Paar kombinierter Linsen besteht, um eine gleichmäßige Lichtmengenverteilung eines Laserlichtes, das hindurchgehen kann, zu erreichen, wobei das optische System zur Korrektur der Lichtmengenverteilung zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse angeordnet sein kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine optische Achse der zweiten Linse die zweite Linse so anordnen, dass sie sich an einer Position befindet, die sich von einer optischen Achse der ersten Linse unterscheidet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste optische Faser eine Modenmischfaser sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Lichtstrahlungsteil der zweiten optischen Faser nicht mit einer Linse zur Erweiterung eines Bestrahlungsbereichs des Laserlichtes installiert sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Bestrahlungsbereich des durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes mindestens fünfmal so groß sein wie ein Bestrahlungsbereich eines nicht durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Maximalwert einer Strahlungsintensität des durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes etwa 60 % oder weniger eines Maximalwerts einer Strahlungsintensität eines nicht durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes betragen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das System außerdem die Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine weißfarbige Laserlichtquelle zur Beleuchtung sein kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können sich eine optische Achse innerhalb der Vorrichtung und eine optische Achse der zweiten optischen Faser schneiden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die zweite optische Faser eine in einem Endoskop installierte optische Faser sein.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein System zur Erweiterung eines Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes und zum Erreichen einer gleichmäßigen Strahlungsintensität eines Laserlichtes bereitzustellen, während eine Vergrößerung der Vorrichtung vermieden wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines neuen Systems 100 zeigt, das zum Bestrahlungsbereich und zur Strahlungsintensität eines Laserlichtes beiträgt.
1B ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Konfiguration der Vorrichtung 110 zeigt.
1C ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Konfiguration der Vorrichtung 110 zeigt.
1D ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Konfiguration der Vorrichtung 110 zeigt.
1E ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Konfiguration der Vorrichtung 110 zeigt.
1F ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Konfiguration der Vorrichtung 110 zeigt.
2A ist ein Diagramm, das ein Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110 zeigt.
2B ist ein Diagramm, das ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110 zeigt.
3A ist ein Diagramm, das das Ergebnis eines Vergleichsexperiments in Abhängigkeit vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Verwendung der Vorrichtung 110 zeigt.
3B ist ein Diagramm, das das Ergebnis eines weiteren Vergleichsexperiments in Abhängigkeit vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Verwendung der Vorrichtung 110 zeigt.
4A ist ein Diagramm, das ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110 zeigt.
4B ist ein Diagramm, das ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110 zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die hier verwendeten Begriffe werden nachstehend definiert.
Sofern nicht ausdrücklich in einer anderen Form angegeben, bezieht sich der Begriff „etwa“ auf ±10 % des direkt danach angezeigten Wertes.
Der Begriff „im Wesentlichen die gleiche“ bezieht sich auf einen Unterschied von 0,1 oder weniger, wenn er in Bezug auf die numerische Apertur verwendet wird.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darüber hinaus werden in den Zeichnungen durchgehend für die gleiche Komponente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1. Ein neues optisches System, das zum Bestrahlungsbereich und zur Strahlungsintensität eines Laserlichtes beiträgt
Die Anmelderin schlägt ein neues optisches System vor, das zum Bestrahlungsbereich und zur Strahlungsintensität eines Laserlichtes beiträgt Die Absicht dieses neuen optischen Systems besteht darin, die Erweiterung des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes zu ermöglichen und eine wesentliche Gleichmäßigkeit der Strahlungsintensität eines Laserlichtes zu erreichen, während eine Vergrößerung der Vorrichtung vermieden wird. Gemäß diesem neuen optischen System ist es möglich, dass ein Laserlicht, das durch eine erste optische Faser mit einer ersten numerischen Apertur übertragen wird, durch eine erste Linse mit der ersten numerischen Apertur und weiterhin durch eine zweite Linse mit einer zweiten numerischen Apertur, die größer ist als die erste numerische Apertur, hindurchgeht, und auf eine zweite optische Faser mit der zweiten numerischen Apertur fokussiert wird, um so ein Laserlicht mit einem breiterem Bestrahlungsbereich und einer gleichmäßigeren Strahlungsintensität auf einen bestrahlten Ort abzustrahlen.
Die 1A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines neuen Systems 100 zeigt, das zum Bestrahlungsbereich und zur Strahlungsintensität eines Laserlichtes beiträgt.
In der in der 1A gezeigten Ausführungsform umfasst das System 100: eine Vorrichtung 110, die zum Bestrahlungsbereich und zur Strahlungsintensität eines Laserlichtes beiträgt; eine optische Faser 120 (erste optische Faser) zum Übertragen eines Laserlichtes von einer Lichtquelle; und eine optische Faser 130 (zweite optische Faser), die einen Lichtstrahlungsteil zum Abstrahlen eines Laserlichtes umfasst. Die Lichtquelle kann eine beliebige Lichtquelle sein. In einer Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Laserlichtquelle zur Beleuchtung. Darüber hinaus gibt es in 1A eine optische Faser 120 und eine optische Faser 130, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Die Anzahl der optischen Fasern 120 und der optischen Faser 130 kann jeweils beliebig sein. Beispielsweise können mindestens eine der optischen Fasern 120 und der optischen Faser 130 eine Mehrzahl sein.
Die Vorrichtung 110 umfasst ein Gehäuse, das einen optisch mit der optischen Faser 120 verbundenen Steckverbinder 111 und einen optisch mit der optischen Faser 130 verbundenen Steckverbinder 112 umfasst. Der Steckverbinder 111 und der Steckverbinder 112 können so konfiguriert sein, dass sie austauschbar sind. Der Steckverbinder 111 und der Steckverbinder 112 sind beispielsweise ein FC-Stecker oder ein SMA-Stecker, aber darauf nicht beschränkt.
Die Vorrichtung 110 umfasst weiterhin eine Linse 113 und eine Linse 114 innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung 110. Die Linse 113 ist näher am Steckverbinder 111 als am Steckverbinder 112 innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung 110 angeordnet, und die Linse 114 ist näher am Steckverbinder 112 als am Steckverbinder 111 innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung 110 angeordnet. Mit anderen Worten sind die Linse 113 und die Linse 114 so angeordnet, dass ein im Steckverbinder 111 empfangenes Laserlicht durch die optische Faser 120 in den Steckverbinder 112 durch die Linse 114 eintreten würde, nachdem es durch die Linse 113 hindurchgegangen ist. Die Linse 113 kann beispielsweise eine achromatische Linse sein. Die Linse 114 kann beispielsweise eine asphärische Linse sein, die dazu konfiguriert ist, ein in der Linse 114 empfangenes Laserlicht auf den Steckverbinder 112 zu fokussieren.
Die numerische Apertur der Linse 113 kann im Wesentlichen die gleiche sein wie die numerische Apertur der optischen Faser 120, und die numerische Apertur der Linse 114 kann im Wesentlichen die gleiche sein wie die numerische Apertur der optischen Faser 130. Die numerische Apertur der optischen Faser 120 und die numerische Apertur der Linse 113 sind kleiner als die numerische Apertur der Linse 114 und die numerische Apertur der optischen Faser 130. Die numerische Apertur der optischen Faser 120 und die numerische Apertur der Linse 113 können beispielsweise etwa 0,2, noch bevorzugter etwa 0,22 betragen. Die numerische Apertur der Linse 114 und die numerische Apertur der optischen Faser 130 können beispielsweise etwa 0,5 oder mehr betragen, vorzugsweise etwa 0,7 oder mehr, am bevorzugtesten etwa 0,87. Daher kann der maximale Abstrahlungswinkel θ eines Laserlichtes, das über die Vorrichtung 110 zu einer optischen Faser übertragen und in die Atmosphäre abgestrahlt wird, etwa 30° oder mehr, vorzugsweise etwa 44,4°, am bevorzugtesten etwa 60,5° betragen.
Der maximale Abstrahlungswinkel θ eines Laserlichtes, das von einer optischen Faser in eine Atmosphäre abgestrahlt wird, wird im Allgemeinen unter Verwendung einer inversen trigonometrischen Funktion mit einer numerischen Apertur NA der optischen Faser als Variable ermittelt.
Da ein Laserlicht herkömmlicherweise von einer optischen Faser mit einer numerischen Apertur von etwa 0,22 abgestrahlt wird, betrug der maximale Abstrahlungswinkel θ des Laserlichtes sin-1(0,22) = etwa 12,7°. Zwischenzeitlich vergrößert die vorliegende Erfindung den Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes unter Verwendung der Vorrichtung 110 der vorliegenden Erfindung, um die Strahlung des Laserlichtes beispielsweise unter Verwendung einer optischen Faser mit einer numerischen Apertur von etwa 0,87 zu ermöglichen, und der maximale Einstrahlungswinkel θ des Laserlichtes wäre folglich sin-1(0,87) = etwa 60,5°. Die Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes, das durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist, hätte eine Größe, die etwa dem 61-fachen des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes des Falles entspricht, in dem es nicht durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist (d. h. ein Laserlicht, das nicht durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist und keiner Bearbeitung unterzogen worden ist). Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Durch das Anpassen der Größe der numerischen Apertur der Linse 114 und der numerischen Apertur der optischen Faser 130 an die numerische Apertur der Linse 113 und der optischen Faser 120 können verschiedene Erweiterungen des Bestrahlungsbereichs ausgewählt werden. Beispielsweise kann der Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes, das durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist, eine Größe von mindestens etwa dem 5-fachen, mindestens etwa dem 6-fachen, mindestens etwa dem 7-fachen, mindestens etwa dem 8-fachen, mindestens etwa dem 9-fachen, mindestens etwa dem 10-fachen, mindestens etwa dem 15-fachen, mindestens etwa dem 20-fachen, mindestens etwa dem 30-fachen, mindestens etwa dem 40-fachen, mindestens etwa dem 50-fachen, mindestens etwa dem 60-fachen des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes des Falles aufweisen, in dem es nicht durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist (d. h. ein Laserlicht, das nicht durch die Vorrichtung 110 hindurchgegangen ist und keiner Bearbeitung unterzogen wurde).
Dementsprechend ist es möglich, den Bestrahlungsbereich eines vom Lichtstrahlungsteil der optischen Faser 130 abgestrahlten Laserlichtes zu erweitern, indem das Laserlicht unter Verwendung der Linse 113 mit einer kleineren numerischen Apertur vorübergehend vergrößert wird und das durch die Linse 113 hindurchgegangene Laserlicht unter Verwendung der Linse 114 mit einer größeren numerischen Apertur auf die optische Faser 130 fokussiert wird.
Darüber hinaus ist es möglich, ein Laserlicht mit einer Top-Hat-Strahlungsintensität (d. h. einer geglätteten Strahlungsintensität mit im Wesentlichen gleicher Strahlungsintensität eines Laserlichtes innerhalb eines bestimmten Bestrahlungsbereichs) abzustrahlen, wie es schematisch in der nachstehenden Grafik mit der in der 1A gezeigten Konfiguration der Vorrichtung 110 dargestellt ist. Dies ermöglicht die Bestrahlung eines bestrahlten Ortes mit Laserlicht in einem weiten Bereich und ohne jegliche Ungleichmäßigkeit.
Die oben beschriebenen Grafiken verwenden die horizontale Achse für den Bestrahlungsbereich und die vertikale Achse für die Strahlungsintensität. Darüber hinaus verwenden die oben beschriebenen Grafiken den Strahlungsort, der sich in der kürzesten Entfernung vom Lichtstrahlungsteil der optischen Faser befindet, als Kriterium (Nullpunkt) für den Bestrahlungsbereich. Wenn Laserlicht von einer herkömmlichen optischen Faser abgestrahlt wurde, wurde eine Strahlung mit einem Profil einer Gaußschen Verteilung beobachtet. Da eine Strahlung mit einem Gaußschen Verteilungsprofil eine Ungleichmäßigkeit bei der Abstrahlung des Laserlichtes verursacht (d. h. die Strahlungsintensität ist in der Nähe des Kriteriumpunktes des Bestrahlungsbereichs zu hoch und sehr hell, und die Strahlungsintensität ist an einer vom Kriteriumpunkt des Bestrahlungsbereichs entfernten Position zu niedrig und dunkel), ist die Strahlung, insbesondere für die Verwendung in einem Fibroskop, nicht zu bevorzugen. In dieser Hinsicht würde die vorliegende Erfindung ein Laserlicht von einer optischen Faser über die Vorrichtung 110 abstrahlen, wodurch eine Strahlung mit einem Top-Hat-Profil realisiert werden kann (siehe die 3A und die 3B). Da es möglich ist, ein Laserlicht mit einer konstanten Strahlungsintensität über einen konstanten Bestrahlungsbereich auf eine bestrahlte Stelle (z. B. eine Behandlungsstelle innerhalb des Körpers eines Menschen) zu strahlen, ist es beispielsweise möglich, die bestrahlte Stelle relativ gleichmäßig zu beleuchten, wenn das System für Beleuchtungszwecke verwendet wird. Der Maximalwert der Strahlungsintensität eines Laserlichtes, das einer Bearbeitung durch die Vorrichtung 110 unterzogen wurde, kann etwa 40 % oder weniger, etwa 45 % oder weniger, etwa 50 % oder weniger, etwa 55 % oder weniger, etwa 60 % oder weniger, etwa 65 % oder weniger, etwa 70 % oder weniger, etwa 75 % oder weniger, etwa 80 % oder weniger oder etwa 90 % oder weniger des Maximalwerts der Strahlungsintensität eines unbearbeiteten Laserlichtes betragen (d. h. eines Laserlichtes, das nicht durch das Gerät 100 hindurchgegangen ist und keiner Bearbeitung unterzogen wurde).
In der in der 1A gezeigten Ausführungsform umfasst der Lichtstrahlungsteil, der der Spitze der optischen Faser 130 (z. B. der Spitze eines Endoskops) bereitgestellt wird, kein optisches System (z. B. eine Linse), das den Bestrahlungsbereich eines Laserlichtes erweitern kann und kein optisches System (z. B. Linse), das die Strahlungsintensität eines Laserlichtes zumindest teilweise anpassen kann.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung 110 in der in der 1A gezeigten Ausführungsform außerdem einen (nicht gezeigten) Filter für die Restriktion eines Laserlicht, das zwischen der Linse 113 und der Linse 114 hindurchgehen kann. Beispielsweise kann der Filter zwischen der Linse 113 und die Linse 114 ein Filter sein, der die Vergrößerung der Wellenlänge einer Laserlichtquelle begrenzt. Der Filter ist beispielsweise ein Bandpassfilter, ein Tiefpassfilter, ein Langpassfilter oder dergleichen, darauf aber nicht beschränkt. Wenn der Filter ein Bandpassfilter ist, ist es möglich, selektiv nur Laserlicht mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen. Selbst wenn beispielsweise ein Laserelement mit einer großen Wellenlängenbreite verwendet wird, ist es möglich, die Wellenlänge verengen. Da außerdem ein Laserlicht vorübergehend durch die Linse 113 vergrößert wird, würde der Filter nicht beschädigt werden, selbst wenn ein Laserlicht mit hoher Ausgangsleistung in der Vorrichtung 110 verwendet wird.
Die 1B zeigt ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Vorrichtung 110. In der in der 1B gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 110 weiterhin einen Filter 115, der nur Laserlicht mit einer vorgegebenen Strahlungsintensität zwischen der Linse 113 und der Linse 114 durchlässt, um die Vergrößerung der Wellenlänge einer Laserlichtquelle zu begrenzen. Ein solcher Filter 115 kann beispielsweise senkrecht zur optischen Achse der Linse 113 und der Linse 114 angeordnet sein. Dies kann die Vergrößerung der Wellenlänge des Laserlichtes unterdrücken und dazu führen, dass das Laserlicht, das weniger als eine vorgegebene Strahlungsintensität aufweist, die Linse 114 nicht erreicht, was somit eine Reduzierung des Rauschens des Laserlichtes, das in einem Fluoreszenzbetrachtungsbild verursacht wird, ermöglicht.
Die 1C zeigt ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Vorrichtung 110. In der in 1C gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 110 weiterhin einen Filter 116, der mindestens einen Teil eines Laserlichtes durchdringt, das durch die Linse 113 hindurchgegangen ist, und den Rest zwischen der Linse 113 und der Linse 114 reflektiert, um die Vergrößerung der Wellenlänge einer Laserlichtquelle zu begrenzen. Ein solcher Filter 116 kann so angeordnet sein, dass er in Bezug auf die optische Achse der Linse 113 und der Linse 114 angewinkelt ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die Oszillation eines vom Filter 116 reflektiertes Laserlicht, das zur Seite der Linse 113 zurückkehrt, ohne den Filter 116 zu durchdringen, instabil wird. Mit anderen Worten: Es ist möglich, die Oszillation eines Laserlichtes zu stabilisieren und die Erzeugung von Streulicht innerhalb des optischen Systems zu unterdrücken. Ein Laserlicht, das reflektiert wird, ohne den angewinkelten Filter 116 zu durchdringen, kann sich beispielsweise in eine Richtung bewegen, die senkrecht zur optischen Achse der Linse 113 und der Linse 114 verläuft, um von einem Absorber 117 absorbiert zu werden. In der in der 1C gezeigten Ausführungsform kann die Vorrichtung 110 auch einen Absorber 117 umfassen.
Die 1D zeigt ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Vorrichtung 110. In der in der 1D gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 110 weiterhin ein optisches System zur Korrektur der Lichtmengenverteilung (ein Paar kombinierter Linsen 118 und 119), das eine Korrektur vornimmt, so dass die Strahlungsintensität eines in ein paralleles Licht umgewandeltes Laserlicht gleichmäßig wäre. Das Paar kombinierter Linsen 118 und 119 kann die Strahlungsintensitätsverteilung eines Laserlichtes konkav formen, wie in der 1D gezeigt. Dies ermöglicht eine Korrektur der Lichtmenge der Peripherie, die in einer optischen Ausgangsfaser verringert ist (d. h. in Bezug auf die Anordnungsrichtung eines Laseraustrittsendes, Erhöhung der Dichte eines Lichtstrahls in einem von der optischen Achse separaten Abschnitt, während die Dichte eines Lichtstrahls in einem Abschnitt nahe der optischen Achse der Linse verringert wird und in Bezug auf eine Richtung, die senkrecht zur Anordnungsrichtung des Laseraustrittsendes verläuft, durch ein Laserlicht hindurchtreten, so wie es ist), so dass die Strahlungsintensitätsverteilung an der bestrahlten Stelle nahezu gleichmäßig (flach) wäre. Da die Verteilung der abgestrahlten Lichtmenge gleichmäßig wäre, wäre die Lichtemissionsintensität einer Fluoreszenz an sich konstant, was es ermöglicht, dass die Grenze der bestrahlten Stelle leicht nachvollziehbar ist. Da es zudem möglich ist, die Strahlungsintensität um das Kriterium (Null) des Bestrahlungsbereichs herum zu reduzieren, ist es möglich, einen Temperaturanstieg an der bestrahlten Stelle und/oder eine Verschlechterung eines Wirkstoffs an der bestrahlten Stelle zu unterdrücken.
Die 1E zeigt ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Vorrichtung 110. In der in der 1E gezeigten Ausführungsform ist die optische Achse der Linse 113 relativ zur optischen Achse der Linse 114 versetzt. Dies ermöglicht ein durch die Linse 114 hindurchgegangenes Laserlicht aus einer Richtung, die in Bezug auf die optische Achse der optischen Faser 130 abgewinkelt ist, in die optische Faser 130 zu eintreten. Es ist möglich, die Verringerung der peripheren Lichtmenge der optischen Faser 130 aufgrund der Erhöhung der Lichtkomponente mit einem großen Einfallswinkel zu unterdrücken.
In der in der 1E gezeigten Ausführungsform wurde ein Beispiel erläutert, bei dem sich die optische Achse der Linse 113 und die optische Achse der Linse 114 unterscheiden, während sie parallel zueinander stehen, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise können, wie in der 1F gezeigt, die optische Achse der Linse 113 und die optische Achse der Linse 114 so gewinkelt sein, dass sie einen Winkel X in Bezug auf die optische Achse der optischen Faser 130 bilden (d. h. die optische Achse der Linse 113 und die optische Achse der Linse 114 können so positioniert sein, dass sie die optische Achse der optischen Faser 130 schneiden).
Darüber hinaus kann die optische Faser 120 in der 1A beispielsweise eine Modenmischfaser sein. Dadurch kann die Strahlungsintensitätsverteilung eines in das Innere der Vorrichtung 110 eintretendes Laserlichtes abgeflacht werden. In diesem Fall kann die Verringerung der peripheren Lichtmenge innerhalb der Vorrichtung 110 und in der optischen Faser 130 nicht korrigiert werden, es kann jedoch ein gewisses Maß an Verbesserung erwartet werden.
2. Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110
Die 2A zeigt ein Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110.
In der in der 2A gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung 110 in einer Laseroszillationsvorrichtung 210 zur Oszillation eines Laserlichtes installiert. In der in der 2A gezeigten Ausführungsform umfasst die Laseroszillationsvorrichtung 210 ein Stromquellen-Versorgungsteil 211 zur Versorgung mit Strom von einer Stromquelle (nicht gezeigt), ein Treibersubstrat 212, das durch den Strom von dem Stromquellen-Versorgungsteil 211 angetrieben wird, ein Steuersubstrat 213, das den Betrieb des Treibersubstrats 212 steuert, und ein LED-Modul 214 (Lichtquelle), das ein Laserlicht mit dem Treibersubstrat 212 oszilliert.
Ein von dem LD-Modul 214 oszilliertes Laserlicht tritt durch die optische Faser 120 in die Vorrichtung 110 ein. Innerhalb der Vorrichtung 110 wird ein in die Vorrichtung 110 eingetretenes Laserlicht durch das Durchdringen der Linse 113 vergrößert, tritt in die Linse 114 ein und fokussiert auf die optische Faser 130, die im Vergleich zur optischen Faser 120 einen größeren Durchmesser und eine größere numerische Apertur aufweist. Das auf die optische Faser 130 fokussierte Laserlicht wird durch die optische Faser 130 übertragen und vom Lichtstrahlungsteil der optischen Faser 130 in Richtung der bestrahlten Stelle abgestrahlt.
An sich ist es möglich, eine Laseroszillationsvorrichtung zu realisieren, die so konfiguriert ist, dass sie eine Oszillation eines Laserlichtes mit einem breiten Bestrahlungsbereich und einer im Wesentlichen gleichmäßigen Strahlungsintensität ermöglicht, indem die Vorrichtung 110 innerhalb der Laseroszillationsvorrichtung 210 bereitgestellt wird.
Die 2B zeigt ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110.
In der in der 2B gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung 110 an der Außenseite der Laseroszillationsvorrichtung 210 installiert. In der in der 2B gezeigten Ausführungsform umfasst die Laseroszillationsvorrichtung 210 weiterhin eine optische Faser 215, die ein LD-Modul 214 und eine optische Faser 120 verbindet. Darüber hinaus können die optische Faser 120 und die optische Faser 215 über einen Steckerverbinder (z. B. einen FC-Stecker, einen SMA-Stecker) verbunden sein.
An sich es möglich, die Bestrahlung mit Laserlicht mit einem breiten Bestrahlungsbereich und einer im Wesentlichen gleichmäßigen Strahlungsintensität zu realisieren, ohne von der Leistung der Laseroszillationsvorrichtung 210 abhängig zu sein, indem die Vorrichtung 110 außerhalb der Laseroszillationsvorrichtung 210 bereitgestellt wird.
Darüber hinaus wurde in der in der 2B gezeigten Ausführungsform ein Beispiel für die Verbindung der sich von dem LD-Modul 214 erstreckenden optischen Faser 215 und der sich von der Vorrichtung 110 erstreckenden optischen Faser 120 erläutert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die sich von der Vorrichtung 110 erstreckende optische Faser 120 eine optische Faser sein, die mit dem LD-Modul 214 ausgestattet ist (d. h. die Vorrichtung 110 und das LD-Modul 214 können allein durch die optische Faser 120 miteinander verbunden sein).
Die in den 1A bis 2B gezeigte Vorrichtung 110 kann in einem Endoskopsystem implementiert sein. In diesem Fall kann es sich bei der zweiten optischen Faser um eine in einem Endoskop installierte optische Faser handeln. Durch den Einsatz der Vorrichtung 110 in dem Endoskopsystem ist es möglich, einen Einsatzbereich bei endoskopischen Eingriffen in einer breiteren und anschaulicheren Weise sicherzustellen. Darüber hinaus ist es bei Einnahme eines Testmedikaments, bei dem ein Läsionsteil auf Licht im Körper reagiert, möglich, die Läsionsbeobachtung in einem weiten Bereich auf effizientere Weise durchzuführen.
Die 4B zeigt ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110. Bei der in der 4A gezeigten Ausführungsform sind ein optisches System eines Laserlichtes der Vorrichtung 110, ein optisches System eines Bildes eines Bildsensors 410 und ein optisches System eines Beleuchtungslichtes einer Beleuchtungslichtquelle 420 (z. B. LED) über einen Dreifachsteckverbinder 430 mit der optischen Faser 130 verbunden. In der in der 4A gezeigten Ausführungsform ist das optische System des Laserlichtes der Vorrichtung 110 so positioniert, dass es einen Winkel α in Bezug auf die optische Achse der optischen Faser 130 entsprechend dem optischen System des Laserlichtes der Vorrichtung 110 bildet. Darüber hinaus ist das optische System des Beleuchtungslichtes der Beleuchtungslichtquelle 420 so positioniert, dass es einen Winkel β in Bezug auf die optische Achse der optische Fasern 130 entsprechend dem optischen System des Beleuchtungslichtes der Beleuchtungslichtquelle 420 bildet. Durch die Bildung solcher Winkel α und β kann versucht werden, mehr Platz zu sparen, und es ist möglich, einen Steckverbinder im Vergleich zu dem Fall zu miniaturisieren, in dem das optische System des Laserlichtes der Vorrichtung 110, das optische System eines Bildes des Bildsensors 410 und das optische System des Beleuchtungslichtes der Beleuchtungslichtquelle 420 (z. B. LED) parallel zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus nehmen durch die Bildung der Winkel α und β die Komponenten eines Lichtes mit einem großen Einfallswinkel zu, und es ist möglich, eine Verringerung der peripheren Lichtmenge der optischen Faser 130 zu unterdrücken.
Die 4B zeigt ein weiteres Implementierungsbeispiel der Vorrichtung 110. In der in der 4B gezeigten Ausführungsform sind ein das optische System des Laserlichtes der Vorrichtung 110 und das optische System des Beleuchtungslichtes der Beleuchtungslichtquelle 420 (z. B., LED) kombinierendes optisches System (d. h. ein optisches System aus Laserlicht + Beleuchtungslicht einer Vorrichtung 440, die eine Laserlichtquelle + Beleuchtungslichtquelle oszillieren kann) und ein optisches System eines Bildes des Bildsensors 410 über einen Doppelsteckverbinder 430' mit der optischen Faser verbunden 130. Durch die Verwendung eines auf diese Weise kombinierten optischen Systems ist es möglich zu versuchen, mehr Platz einzusparen und eine weitere Miniaturisierung eines Steckverbinders anzustreben.
Beispiele
Die 3A zeigt ein Ergebnis eines Vergleichsexperiments in Abhängigkeit vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Verwendung der Vorrichtung 110.
Die in der 3A gezeigte Ausführungsform zeigt das Ergebnis eines Experiments zur Bestrahlung mit Laserlicht aus einer Höhe, die etwa 10 mm von der bestrahlten Stelle entfernt ist. Darüber hinaus beträgt die numerische Apertur der ersten optischen Faser etwa 0,22, der Kerndurchmesser der ersten optischen Faser beträgt etwa 105 µm, die numerische Apertur der zweiten optischen Faser beträgt etwa 0,87 und der Kerndurchmesser der zweiten optischen Faser beträgt etwa 120 µm. Wenn ein Laserlicht mit einem herkömmlichen Verfahren abgestrahlt wird, bei dem die Vorrichtung 110 nicht verwendet wird, wurde das Laserlicht auf die Mitte der Bestrahlungsstelle fokussiert, und der Durchmesser des Bestrahlungsbereichs des Laserlichtes betrug etwa 6 mm. Wenn andererseits ein Laserlicht mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Vorrichtung 110 abgestrahlt wird, wurde das Laserlicht gleichmäßig um die Mitte der Bestrahlungsstelle abgestrahlt und der Durchmesser des Bestrahlungsbereichs des Laserlichtes wurde auf ca. 12 mm erweitert.
Die 3B zeigt ein Ergebnis eines weiteren Vergleichsexperiments in Abhängigkeit vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Verwendung der Vorrichtung 110.
Die in der 3B gezeigte Ausführungsform zeigt das Ergebnis eines Experiments zur Bestrahlung mit Laserlicht aus einer Höhe, die etwa 20 mm von der bestrahlten Stelle entfernt ist. Die numerische Apertur der ersten optischen Faser beträgt etwa 0,22, der Kerndurchmesser der ersten optischen Faser beträgt etwa 105 µm, die numerische Apertur der zweiten optischen Faser beträgt etwa 0,87 und der Kerndurchmesser der zweiten optischen Faser beträgt etwa 120 µm. Auf die gleiche Weise wie bei der in der 3A gezeigten Ausführungsform wurde bei der Bestrahlung mit Laserlicht mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Vorrichtung 110 eine gleichmäßigere Abstrahlung des Laserlichtes um die Mitte der Bestrahlungsstelle herum erreicht und ein breiterer Bestrahlungsbereich des Laserlichtes, im Vergleich zu dem Fall der Bestrahlung mit Laserlicht mit einem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Vorrichtung 110 nicht verwendet wird, erreicht.
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die Interpretation der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform zu beschränken. Es versteht sich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung allein durch die Ansprüche zu interpretieren ist. Es versteht sich, dass der Fachmann auf der Grundlage der Beschreibung der vorliegenden Erfindung und des generellen Allgemeinwissens aus der Beschreibung der spezifischen und bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung einen gleichwertigen Umfang umsetzen kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist als eine Erfindung nützlich, die ein System oder dergleichen zur Erweiterung des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes und zur Erzielung einer gleichmäßigen Strahlungsintensität eines Laserlichtes bereitstellt, während eine Vergrößerung der Vorrichtung vermieden wird.
Liste der Bezugszeichen

100: System
110: Vorrichtung
120: optische Faser
130: optische Faser
111: Steckverbinder
112: Steckverbinder
113: Linse
114: Linse

Claims

Ein System zur Erweiterung des Bestrahlungsbereichs eines Laserlichtes, das System umfassend: eine erste optische Faser zum Übertragen eines Laserlichtes von einer Lichtquelle; eine zweite optische Faser zum Abstrahlen des Laserlichtes, wobei sich die zweite optische Faser von der ersten optischen Faser unterscheidet; und eine Vorrichtung, die optisch mit der ersten optischen Faser und der zweiten optischen Faser verbunden ist, die Vorrichtung umfassend: ein Gehäuse mit einem Innenraum; eine im Innenraum angeordnete erste Linse; und eine im Innenraum angeordnete zweite Linse; wobei die erste Linse und die zweite Linse derart angeordnet sind, dass das aus der ersten optischen Faser ausgetretene Laserlicht durch die zweite Linse in die zweite optische Faser eintreten würde, nachdem es durch die erste Linse hindurchgegangen ist, und wobei die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser kleiner ist als die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser.
Das System nach Anspruch 1, wobei die numerische Apertur der ersten Linse im Wesentlichen die gleiche ist wie die numerische Apertur der ersten optischen Faser, und wobei die numerische Apertur der zweiten Linse im Wesentlichen die gleiche ist wie die numerische Apertur der zweiten optischen Faser.
Das System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser um etwa 0,5 oder mehr kleiner ist als die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser.
Das System nach Anspruch 3, wobei die numerische Apertur der ersten Linse und der ersten optischen Faser etwa 0,2 beträgt und die numerische Apertur der zweiten Linse und der zweiten optischen Faser etwa 0,7 oder mehr beträgt.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Linse eine achromatische Linse ist.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Linse eine asphärische Linse ist, die so konfiguriert ist, dass sie das in die zweite Linse eingetretene Laserlicht auf den zweiten Steckverbinder fokussiert.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Filter zur Restriktion des Laserlichtes, das hindurchgehen kann, umfasst, wobei der Filter zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse angeordnet ist.
Das System nach Anspruch 7, wobei der Filter mindestens irgendeiner aus Bandpassfilter, Tiefpassfilter oder Hochpassfilter ist.
Das System nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Filter in Bezug auf eine optische Achse des Laserlichtes geneigt angeordnet ist.
System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung weiterhin ein optisches System zur Korrektur der Lichtmengenverteilung umfasst, das aus einem Paar kombinierter Linsen besteht, um eine gleichmäßige Lichtmengenverteilung eines Laserlichtes zu erreichen, das hindurchgehen kann, zu erreichen, wobei das optische System zur Korrektur der Lichtmengenverteilung zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse angeordnet ist.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine optische Achse der zweiten Linse die zweite Linse so anordnet, dass sie sich an einer Position befindet, die sich von einer optischen Achse der ersten Linse unterscheidet.
Das System nach den Ansprüchen 1 bis 11, wobei die erste optische Faser eine Modenmischfaser ist.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Lichtstrahlungsteil der zweiten optischen Faser nicht mit einer Linse zur Erweiterung eines Bestrahlungsbereichs des Laserlichtes installiert ist.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Bestrahlungsbereich des durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes mindestens fünfmal so groß ist wie ein Bestrahlungsbereich eines nicht durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Maximalwert einer Strahlungsintensität des durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes etwa 60 % oder weniger eines Maximalwerts einer Strahlungsintensität eines nicht durch die Vorrichtung hindurchgegangenen Laserlichtes betragen.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das System weiterhin die Lichtquelle umfasst, wobei die Lichtquelle eine weißfarbige Laserlichtquelle zur Beleuchtung ist.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, wobei sich eine optische Achse innerhalb der Vorrichtung und eine optische Achse der zweiten optischen Faser schneiden.
Das System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die zweite optische Faser eine in einem Endoskop installierte optische Faser ist.