JP2003124545A - レーザシステムにおいて熱的に管理されたビームダンプへレーザビームを向ける装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザシステムの熱管理されたビームダンプ
にレーザビームを向ける装置及び方法を提供する。 【解決手段】 レーザシステムのレーザ光を処理する光
学ベンチ３４が、光学ベンチハウジング６０と、光学ベ
ンチハウジングと光学的に連通するように光学ベンチハ
ウジングに取り付けられたビームダンプ５０と、光学ベ
ンチハウジング内に設けられていてレーザ光をレーザ光
入力から出力に経路をなして向けるかじ取り光学系５
４，５８，６２，６４，６６等と、レーザシステム中の
指定条件の認識時にレーザ光が経路から逸れてビームダ
ンプへ向けられるようにする機構３８，４０とを有す
る。この機構は、少なくとも１つの光学的反射要素３８
が経路中へ挿入されるようにし、かじ取り光学系の少な
くとも１つの光学要素が経路に対して位置の変化を生じ
るようにすると共に（或いは）かじ取り光学系の少なく
とも１つの光学要素が経路から外されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザシステム用
の光学ベンチに関し、特に、ある条件を認識するときに
レーザビームを熱的に管理されたビームダンプへ向ける
かじ取り光学系を備えた光学ベンチを有するレーザシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レーザ
システムの形態をしたエネルギ発生器が外科手技を介し
て多くの病状を治療するのに用いられてきていることが
良く知られている。かかるレーザシステムは、一般的に
緊急事態又は他の異常状態が生じた場合にレーザビーム
の放出を止める安全機構を持つ。この機能を実行する１
つの例示の安全機構は、レーザシステムが異常状態を検
出するときに、レーザ光経路中へ動くことができる金属
プレートを含む。この機構は、レーザ光を効果的に遮断
することにより、その意図した安全機能を実行すること
ができる。一方、金属プレートはレーザからのレーザ光
エネルギを吸収すると、必ずこれに対応してレーザシス
テムの光学ベンチ内での温度上昇が生じる。このことは
レーザシステムの光学系の熱損傷を生じさせるという悪
影響がある。レーザ光はまた金属プレートから粒子及び
デブリ（破壊物の断片）を放出させる場合があり、これ
ら粒子等は光学要素上に散乱してこれらを物理的に損傷
させる場合がある。したがって、レーザシステムの光学
系は、一般的にかかる安全装置を起動させるときに修理
又は交換の必要がある。

【０００３】上記問題及びレーザ治療システムの安全機
構に関する要望が引き続き存在していることに照らし
て、起動されてもレーザ光学系に損傷を生じさせない安
全機構を提供することが有利であろう。したがって、か
かる安全機構を備えたレーザ治療システムの光学ベンチ
はレーザビームから放散された熱エネルギを管理して損
傷を引き起こすエネルギ及び粒子を光学系から遠ざけた
ままにする機能を有する。また、この点に関し治療シス
テムが光学系から熱的に隔離されたビームダンプを含む
ことが望ましい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
れば、レーザシステムのレーザ光を処理する光学ベンチ
が、光学ベンチハウジングと、光学ベンチハウジングと
光学的に連通するように光学ベンチハウジングに取り付
けられたビームダンプと、光学ベンチハウジング内部に
設けられていてレーザ光をレーザ光入力から出力に経路
をなして向けるかじ取り光学系と、レーザシステム内の
指定条件を認識するときにレーザ光が経路から逸れてビ
ームダンプへ向けられるようにする機構とを含むものと
して開示される。この機構は、少なくとも１つの光学的
反射要素が経路中へ挿入されるようにし、かじ取り光学
系の少なくとも１つの光学要素が経路に対して位置の変
化を生じるようにする、及び／又は、かじ取り光学系の
少なくとも１つの光学要素が経路から外されるようにす
ることができる。

【０００５】本発明の第２の特徴によれば、レーザシス
テムが、レーザ光を生じさせるレーザと、レーザ光と光
学的に連通している第１の光ファイバと、第２の光ファ
イバと、レーザ光を第１の光ファイバから第２の光ファ
イバに向ける光学ベンチとを含むものとして開示され
る。光学ベンチは、光学ベンチハウジングと、光学ベン
チハウジングと光学的に連通するように光学ベンチハウ
ジングに取り付けられたビームダンプと、光学ベンチハ
ウジング内に設けられていて、レーザ光を、経路をなし
て第１の光ファイバから第２の光ファイバへ向けるかじ
取り光学系と、レーザシステム中の指定条件の認識時に
レーザ光が経路から逸れてビームダンプ中へ向けられる
ようにする機構とを更に含み、レーザ光は、かじ取り光
学系から熱的に隔離される。さらに機構を制御するプロ
セッサが設けられている。この機構は、少なくとも１つ
の光学的反射要素が経路中へ挿入されるようにし、かじ
取り光学系の少なくとも１つの光学要素が経路に対して
位置の変化を生じるようにする、及び／又は、かじ取り
光学系の少なくとも１つの光学要素が経路から外される
ようにすることができる。

【０００６】本発明の第３の特徴によれば、レーザシス
テム中のレーザ光が、光学ベンチを介して光ファイバと
光学的に連通するように経路をなして向けられるのを阻
止する方法が、レーザシステム内の指定条件を検出する
段階と、指定条件を認識するときにレーザ光が経路から
ビームダンプ中へ逸れるようにする段階と、レーザ光を
光学ベンチから熱的に隔離する段階と含むものとして開
示される。

【０００７】本明細書は、本発明を具体的に記載してそ
の特徴を明確に示した特許請求の範囲を含むが、本発明
の内容は、添付の図面を参照して以下の説明を読むと一
層よく理解されると考えられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】今、図面を詳細に参照すると（図
中、同一の符号は、同一の要素を示している）、図１
は、光ファイバ２０からの光によりエネルギを人の組織
に伝えるレーザ治療システム１０を示している。第１の
レーザダイオード１２は、病気の医学的治療に役立つ所
定の出力（好ましくは約２ワット乃至２０ワットの範囲
内にある）及び所定の波長（好ましくは約８００ナノメ
ートル乃至８５０ナノメートルの範囲内にある）を有す
る第１のレーザビーム１４を生じさせるためにレーザ治
療システム１０内に設けられている。さらに、図１で分
かるように、接続ブロック１６が、レーザ治療システム
１０用のハウジング１８のフロント部内部に配置されて
いる。接続ブロック１６は、コネクタ２４を介して第１
のレーザビーム１４を光ファイバ２０の第１の端部２２
に光学的に結合して第１のレーザビーム１４を光ファイ
バ２０の第２の端部（又は先端部）２６から伝送できる
ようにするのに役立つ。

【０００９】図２は、全体が符号３４で示されていて、
通常の作動中、第１のレーザビーム１４を光ファイバの
第１の端部２２と光学的に連通するように向ける光学ベ
ンチを露出させるようハウジング１８を取り除いた状態
のレーザ治療システム１０を示している。さらに、コン
トローラボード２８が示されており、このコントローラ
ボード２８は、構成部品としてとりわけ、各種電子信号
を受けかつ処理し、それによりレーザ治療システム１０
の動作を制御するメインプロセッサ３０を有している。
本明細書において詳細に説明するように、メインプロセ
ッサ３０は、レーザ治療システム１０が作動していると
きに、光学ベンチ３４内部の、ある幾つかの光学部品へ
エネルギをもたらす。このように、メインプロセッサ３
０は、エネルギをかかる光学部品から除去することによ
り異常状態を認識するときに第１のレーザビーム１４が
光ファイバ２０に入るのを阻止することができる。ま
た、光学ベンチ３４の光学部品は、好ましくはレーザシ
ステム１０がフェイルセーフ構成の特徴として作動して
いない（即ち、レーザ発光していない）とき、好ましく
は第１のレーザビーム１４が光ファイバ２０に入るのを
阻止することがまた理解される。本明細書においては他
の異常状態が何であるかということを説明することにな
るが、レーザ治療システム１０が望ましくない状態、例
えば、組織の高い温度状態、組織の焦げ状態又は光ファ
イバに過大応力が加わっている状態又は光ファイバが破
損している状態を検出すると、かかる光学部品を非動作
状態にすることが理解される。

【００１０】光学ベンチ３４の動作に関し、図３及び図
４から分かることとして、第１のレーザビーム１４の経
路は、好ましくは第１のレーザダイオードと光学的に連
通された光ファイバ１３を介して光学ベンチ３４に入
る。光ファイバ１３は、適切な位置決め（アラインメン
ト）状態が得られるように光学ベンチ３４内部に設けら
れたコネクタ３５内部に配置されている。第１のレーザ
ビーム１４は、レンズ５６を有するビームコリメータ５
４を介して伝送され、好ましくは光学ベンチ３４のハウ
ジング６０に取り付けられた全反射（ＴＩＲ）プリズム
５８へ向けられる。第１のレーザビーム１４は、好まし
くはＴＩＲプリズム５８で反射して第１のビームスプリ
ッタ６２によって受光される。このビームスプリッタ
は、第１のレーザビーム１４を反射して第２のビームプ
スリッタ６４の方へ向ける。次に、第１のレーザビーム
１４は、出力レンズ６８を収納した出力ビームレンズ組
立体６６を介して第２のビームスプリッタ６４で反射さ
れ、それにより、第１のレーザビーム１４がコネクタ２
４を介して光ファイバの第１の端部２２と光学的に連通
するように配置される。第１のレーザビーム１４のうち
数％の部分（これは、参照符号１５で示されている）
が、好ましくは回転ミラー７２を用いることにより第１
のビームスプリッタ６２によってレーザ出力検出器７０
へ伝送され、第１のレーザビーム１４の出力をモニター
可能であることが理解される。第１のビームスプリッタ
６２、レーザ出力検出器７０及びレーザビーム１５につ
いての詳細な説明は、本願と同日に出願された関連の米
国特許出願（発明の名称：ApparatusAnd Method Of Mon
itoring And Controlling Power Output Of A Laser Sy
stem（レーザビームの出力をモニターして制御する装置
及び方法）、なお本願出願時においては出願番号が未付
与である）に記載されている。なお、この関連出願も本
発明の譲受人によって所有されており、かかる米国特許
出願の開示内容は引用することによって本明細書の一部
を形成する。勿論、第１のレーザビーム１４によって与
えられる光の波長を一層よく隔離かつ減衰させるため
に、フィルタ７４、補正フィルタ７６及びＮＤ（中性濃
度）フィルタ７８によって例示されているように種々の
フィルタを用いるのがよい。

【００１１】これと同様に、第２のレーザダイオード８
０が、好ましくは第２のレーザビーム８２（これは、マ
ーカーレーザビームとも呼ばれている）を光ファイバ８
１によって光学ベンチ３４へ供給する。光ファイバ８１
は、好ましい位置決め状態が得られるように光学ベンチ
３４内に設けられたコネクタ８５内に配置されている。
第２のレーザビーム８２は、光学ベンチハウジング６０
に取り付けられたマーカービームコリメータ８４、マー
カーレンズ８６及びマーカーフィルタ８７を介して伝送
される。マーカーレーザビーム８４は、好ましくは所定
の出力（好ましくは約０．５ミリワット乃至２ミリワッ
トの範囲内にある）及び所定の波長（好ましくは約６０
０ナノメートル乃至６５０ナノメートルの範囲内にあ
る）を持つ。マーカーレーザビーム８２は、好ましくは
光ファイバ２０内の蛍光物質のスラグ（以下、「蛍光ス
ラグ」という場合がある）を光学的に刺激してこれから
所望の光学的蛍光応答を生じさせる光源として用いられ
ることが理解される。コネクタ２４を介してマーカーレ
ーザビーム８２を光ファイバの第１の端部２２と光学的
に連通するように配置するためには、マーカーレーザビ
ームを第１のレーザ回転ミラー８８へ向け、この回転ミ
ラーは、これを反射して第２のレーザ回転ミラー９０へ
向ける。次に、マーカーレーザビーム８２は、第１のビ
ームスプリッタ６２に当たり、この第１のビームスプリ
ッタは、マーカーレーザビーム８２の大部分を（その波
長の関数として）透過させて、これが第１のビームスプ
リッタを介して第２のビームスプリッタ６４へ向かうよ
うにする。マーカーレーザビーム８２は次に、第２のビ
ームスプリッタ６４で反射し、出力レンズ６８付きの出
力ビームレンズ組立体６６を通る。したがって、第１
（治療）レーザビーム１４と第２（マーカー）レーザビ
ーム８２の両方は、レーザ治療システム１０の通常の動
作中、参照符号９２で示すように第１のビームスプリッ
タ６２から第２のビームスプリッタ６４へ向けられ、そ
して光ファイバ２０の第１の端部２２中へ向けられるよ
うになる。

【００１２】マーカーレーザビーム８２は、光学的刺激
を光ファイバの第２の端部内の蛍光スラグにもたらし、
この蛍光スラグは、マーカーレーザビーム８２のエネル
ギを吸収してこれに応答して蛍光を発する。マーカーレ
ーザビーム８２による蛍光スラグの刺激から蛍光スラグ
の蛍光発生までの時間の遅れは、光ファイバの第２の端
部２６の温度の関数であり、これを測定して用いると、
かかる温度を計算することができる。参照符号９４で示
す光学的蛍光応答は、光ファイバ２０へ戻されて光ファ
イバの第１の端部２２から出て光学ベンチ３４に入る。
光学的蛍光応答９４は、好ましくは極めて低い出力（約
５ナノワット乃至１００ナノワットの範囲内にある）を
有し、約６８０ナノメートル乃至７８０ナノメートルの
好ましい波長を有する。次に、光学的蛍光応答９４は、
出力レンズ６８及び出力ビームレンズ組立体６６を介し
て第２のビームスプリッタ６４に達する。第２のビーム
スプリッタ６４は、光学的蛍光応答９４がそこを介して
信号フィルタセット９６に伝えられるように構成されて
いる。この信号フィルタセットは、反射マーカー及び治
療光を遮断するよう機能する。蛍光波長及び黒体波長だ
けを通過するよう濾波された残りの信号は、信号光学組
立体９９内に信号フィルタセット９６と一緒に保持され
た合焦レンズ９８を介して蛍光／黒体検出器１００と遭
遇する。黒体放射線は、光学的蛍光信号９４と同一の経
路に沿って戻るが、第４の波長帯で第２のビームスプリ
ッタ６４を介して通されることが理解される。蛍光／黒
体検出器１００はこのようにして、フェイルセーフモー
ドのための２次又は副次的温度機構としてこの信号を捕
捉して分析し、ここで、適正な動作のためには温度が高
すぎることを示す黒体放射線は、第１のレーザダイオー
ドへの電力を止めることになろう。

【００１３】センサボード１０２が、蛍光／黒体検出器
１００及びレーザ出力検出器７０と接続するように光学
ベンチハウジング６０に隣接して設けられていることが
分かる。センサボード１０２上に設けられた回路構成
は、コントローラボード２８に接続されていて、光ファ
イバの第２の端部２６の温度を計算するためにコントロ
ーラボード２８と情報のやりとりをする。光学ベンチハ
ウジング６０は、または光学ベンチ３４を覆い、迷光が
入らないようにするのに役立つ。本発明の好ましい実施
形態では、周囲光の反射及び散乱を最小限に抑えるため
に黒色でアルマイト処理された６０６１−Ｔ６アルミニ
ウムが光学ベンチハウジング６０に利用されている。し
かし、光学ベンチハウジング６０を第１のレーザビーム
１４との直接的な経路中に意図的に配置しない場合、光
学ベンチハウジング６０を吸収材料で被覆した反射材料
で形成してもよいことが理解される。

【００１４】好ましい実施形態では、ソレノイド３６
が、光学ベンチハウジング６０に取り付けられていて、
シャッターアーム４０の端部のところにミラー３８を保
持している。ソレノイド３６は、シャッターアーム４０
を作動させて、ミラー３８をビームコリメータ５４によ
る通過後の第１のレーザビーム１４の経路に出し入れさ
せることができるということが理解される。図３は、ミ
ラー３８をレーザ治療システム１０の通常の作動中にお
いて第１のレーザビーム１４の経路の外部に配置された
状態で示している。これにより、レーザ光は光学ベンチ
３４の残部内へ入ることができる。シャッターアーム４
０は図５に示す位置から約９０°回転した状態で示され
ているが、ソレノイド３６は、ミラー３８を第１のレー
ザビーム１４の経路から出すのに必要な量だけシャッタ
ーアーム４０を回転させるだけでよいことが理解され
る。全体が符号４２で示された位置検出機構（図５参
照）は、シャッターアーム４０の位置を連続的にモニタ
ーするよう設けられている。具体的には、位置検出シス
テム４２は、好ましくはシャッターアーム４０上に配置
されたマグネット４６の近くに配置されている１対のホ
ール効果センサ４４を含む。理解されるように、ホール
効果センサ４４はミラー３８の位置を検出し、その位置
をメインプロセッサ３０へ伝える。特に、ホール効果セ
ンサ４４のうち一つのみが、ミラー３８が第１のレーザ
ビーム１４をビームダンプ５０内へ偏向するとき（即
ち、閉鎖又は遮断位置にあるとき）、マグネット４６が
存在していることを検出し、ホール効果センサ４４のそ
の他のみが、ミラー３８が第１のレーザビーム１４がレ
ーザフィルタ７４へ引き続き反射するとき（即ち、開放
位置にあるとき）、マグネット４６の存在を検出する。

【００１５】レーザフィルタ７４は、好ましくは第１の
レーザビーム１４の側波帯を濾波して（第１のレーザビ
ーム１４がレーザフィルタ７４に至るようになっている
場合）レーザ光の最適波長が通過することができるよう
にすることを目的としてミラー３８に隣接して設けられ
ていることは注目されよう。それと同時に、最適波長よ
りも僅かに長い又は短い波長の光（図３において参照符
号１１で示されている）が、好ましくは光学ベンチ３４
に隣接してそのハウジング６０に取り付けられたビーム
ダンプ５０中へ反射される。

【００１６】具体的に説明すると、ビームダンプ５０
は、好ましくは逆円錐形の光吸収物質の層（以下、「吸
収体層」という）５１及び吸収体層５１を包み込んだビ
ームダンプハウジング５２（例えばアルミニウムで作ら
れている）を含む。層５１の円錐角及び光吸収性によ
り、ビームダンプ５０は、光学ベンチ３４の内部の方へ
向けられた開口部５５からビームダンプに入る光のほぼ
全てを取り入れることができる。被覆ガラスで作られた
透明な窓５７が、好ましくはビームダンプ５０のキャビ
ティ６５内を密封状態にするために開口部５５を覆い、
それにより、吸収体層５１からの放出ガスが光ベンチ３
４の高感度内部光学系の上に付着しないようにする。フ
ィン５９が、好ましくはビームダンプハウジング５２の
外面６１上に設けられていて熱をこの外面からより良く
消散させるようになっている。このように、吸収体層５
１内部に取り込まれた熱はビームダンプハウジング５２
及びフィン５９へ熱伝導することが理解される。

【００１７】吸収体層５１は、好ましくはビームダンプ
５０全体を通じて単一の材料（例えば、カーボングラフ
ァイト）であり、したがって、たとえ円錐形の凹み６３
の表面上の材料が除去された場合でさえ、光吸収表面が
常時入射光ビームを捕捉するよう存在していることにな
る。この種の吸収体層５１は、反射材料に被着された吸
収膜を有しているに過ぎない吸収体と比べて有利であ
り、この反射材料は、吸収膜が除去されると、レーザ光
を捕捉してこれを熱エネルギに変換するのではなく、レ
ーザ光を散乱させる。吸収体層５１は、好ましくは幅広
の端部がビームダンプハウジングの開口部５５に隣接し
て位置していて、ビームダンプ５０へのレーザ光の入射
方向へ向くように向けられた円錐形の凹み６３を有して
いる。円錐形の凹み６３は、極めて少量の非吸収光をビ
ームダンプ５０から外へ出すのではなくこの中へ向ける
よう設計されている。吸収体層５１の全ての内面は、好
ましくは反射性ではなく吸収性であり、吸収体層５１に
入射する光エネルギの後方散乱を無くすようになってい
る。

【００１８】図３は、レーザ治療システム１０が作動中
であって第１のレーザビーム１４が用いられていると
き、第１のレーザビーム１４が、光ファイバ１３を介し
て光学ベンチ３４に入射し、そしてビームコリメータ５
４のレンズ５６を通過して進む状態を示している。レー
ザ治療システム１０はエラーが検出されること無く作動
しているとき、図３に示すように、ソレノイド３６は、
ミラー３８を第１のレーザビーム１４の経路から外れた
状態に保持し、これがミラー３８を通過してレーザフィ
ルタ７４に進むことができるようにする。本明細書で説
明されているように、レーザフィルタ７４は、光ファイ
バ２０内の蛍光スラグによって放出された光学的蛍光応
答９４の波長に近い側波帯波長を遮断する。

【００１９】レーザフィルタ７４によって遮断された第
１のレーザビーム１４の部分（参照符号１１で示されて
いる）は、好ましくは反射されてビームダンプ５０に入
射する。したがって、ビームダンプ５０は、レーザフィ
ルタ７４によって反射されたレーザ光の少なくとも一部
を捕捉するようレーザフィルタ７４の近くに配置されて
いる。ビームダンプ５０によって捕捉されたレーザ光エ
ネルギは熱に変換され、光学ベンチ３４内の光学系から
運び出されてかかる光学系が低温に保たれるようになる
ことが理解される。また、光学ベンチ３４からの治療光
の不適格な波長を除くことは、第１のレーザビーム１４
からのかかる光を蛍光／黒体検出器１００から遠ざけた
ままにし、それにより、蛍光／黒体検出器１００によっ
てもたらされる情報を利用する測定の精度が一層高くな
るという利点がある。

【００２０】コントローラボード２８上のメインプロセ
ッサ３０が異常状態を検出すると、メインプロセッサ
は、好ましくはソレノイド３０を開き状態に保持する信
号を無くし、その結果ミラー３８が第１のレーザビーム
１４の経路内に動くようにする。これは、フェイルセー
フ構成である。その理由は、ソレノイド３６はビームダ
ンプからの光が光学ベンチ３４の残部を通過する代わり
に、デフォルトによって第１のレーザビーム１４をビー
ムダンプ５０に逸らすからである。一方、ソレノイド３
６を開き位置に維持するのに信号を必要としない場合、
メインプロセッサ３０は、ミラー３８を第１のレーザビ
ーム１４の経路中に動かすために、信号をソレノイド３
６に送ってもよい。いずれの場合においても、第１のレ
ーザビーム１４はビームダンプ５０に反射される。ソレ
ノイド作動ミラー３８が第１のレーザビーム１４の経路
内に位置するこの位置は、図５に示されている。

【００２１】図５は、第１のレーザビーム１４の経路内
のミラー３８を示している図である。第１のレーザビー
ム１４は、ミラー３８から反射され、窓５７を介してビ
ームダンプ５０内の吸収体層５１へ進む。それからビー
ムダンプ５０は第１のレーザビーム１４を吸収し、その
光エネルギを熱エネルギに変換し、そして熱エネルギを
光学ベンチハウジング６０内の光学系から消散させる。
熱伝達係数が高く、第１のレーザビーム１４の波長帯の
光に対して吸収性の材料（例えば、カーボングラファイ
ト）で作られた吸収体層５１は、当たった光エネルギの
ほぼ全てを吸収する。しかしながら、反射された光エネ
ルギの僅かな部分が吸収体層５１内の別の高吸収性表面
に進むことが理解される。円錐の形をした凹み６３の角
度により、エネルギを凹み内の深いところへ向ける反射
角が生じるからである。次に、吸収体層５１の熱伝導性
により、熱エネルギがビームダンプハウジング５２を介
してフィン５９に伝わる。ここで対流が生じて熱を周囲
空気中へ逃がすことにより熱を光学ベンチ３４から遠ざ
ける。かかる対流は、フィン５９と周囲空気との温度差
により生じる自然な空気の動きを利用する自然対流であ
ってもよく、或いは、外部源、例えばファンで送風を行
うことにより生じる強制対流であってもよいことが理解
される。窓５７は、光学ベンチ３４の光学要素を吸収体
層５１とレーザ光との衝突により生じるデブリ又は粒子
から保護するのに役立つと共に、熱を光学ベンチ３４か
ら遠ざけたままにするのを助ける断熱材として働く。

【００２２】開示した構造に代えて等価な構造を用いて
もよく、本発明の図示の実施形態は、特許請求の範囲に
記載された発明を実施するのに用いることができる唯一
の構造ではないことは認識されよう。本発明の実施に用
いることができる均等な構造体の一例として、フィン５
９に代えて任意の冷却手段を利用できる。例えば、フィ
ン５９に代えて循環水を用いて熱をビームダンプハウジ
ング５２から運び出すこともできるであろう。しかし、
吸収体層５１及びビームダンプハウジング５２の熱伝達
性を考慮すると、電子機器回路が高価であり、しかも密
接して配置されているので漏れの生じる恐れのある水冷
方式が使えない医学的レーザ用途ではフィン５９を使用
するのがよい。

【００２３】本発明の実施に用いることができる均等な
構造体の別の例として、ソレノイド作動式ミラー３８に
代えて、第１のレーザビーム１４をビームダンプ５０中
へ偏向するかじ取り光学系、例えばプリズムを使用でき
る。さらに、かかるかじ取り光学系は、レーザ治療シス
テム１０が通常作動状態にあることを示す信号をメイン
プロセッサ３０から受け取るまで、第１のレーザビーム
１４を自動的にビームダンプ５０中へ偏向することがで
きることが理解される。この方式では、例えばミラー３
８は図５で分かるように当初においては第１のレーザビ
ーム１４の経路中に配置される。レーザ治療システム１
０が通常動作状態になっているといったん見なされる
と、ミラー３８はかかる経路から取り去られ、第１のレ
ーザビーム１４が光ファイバ２０に入射することができ
るようにする。また、指定条件が認識されるときに、光
学ベンチ３４の内部に既に存在している反射面のうち１
又は２以上を回転させ、取り外し、或いは再位置決めし
て第１のレーザビーム１４をビームダンプ５０中へ偏向
させることができるということも理解されよう。

【００２４】本発明の好ましい実施形態を開示したが、
かかる実施形態が例示に過ぎないことは当業者には明ら
かである。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱しな
いで多くの変形例、改造例、置換例を想到できよう。し
たがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載にの
み基づいて定められる。

【００２５】本発明の他の実施態様は、以下の通りであ
る。 （１）前記機構は、前記経路中に挿入される少なくとも
１つの光学的反射要素を含むことを特徴とする請求項１
記載の光学ベンチ。 （２）前記機構は、（ａ）前記経路中へ出入り可能な光
学的反射要素と、（ｂ）前記光学的反射要素に取り付け
られたシャッターアームと、（ｃ）前記シャッターアー
ムを動かす動力源と、（ｄ）前記動力源を制御するプロ
セッサとを更に有していることを特徴とする実施態様
（１）記載の光学ベンチ。 （３）前記光学的反射要素の位置を検出し、前記位置を
前記プロセッサへ伝える装置を更に有していることを特
徴とする実施態様（２）記載の光学ベンチ。 （４）前記機構は、指定条件が認識されるときに非動作
状態にされることを特徴とする請求項１記載の光学ベン
チ。 （５）前記機構は、前記かじ取り光学系の少なくとも１
つの光学要素が前記経路に対して位置の変化を生じさせ
ることを特徴とする請求項１記載の光学ベンチ。

【００２６】（６）前記機構は、前記かじ取り光学系の
少なくとも１つの光学要素が前記経路から取り去られる
ことを特徴とする請求項１記載の光学ベンチ。 （７）前記レーザ光経路内に配置されていて、指定波長
範囲外にある光を反射して前記ビームダンプ中へ向ける
光フィルタを更に有していることを特徴とする請求項１
記載の光学ベンチ。 （８）前記ビームダンプは、（ａ）閉鎖端部及び開口端
部を備えており、そこにキャビティが形成された実質的
に円錐形のビームダンプハウジングと、（ｂ）前記リン
グダンプキャビティ内部に設けられていて、前記ビーム
ダンプ中へ向けられたレーザ光を吸収する物質から成る
吸収体層と、（ｃ）前記ビームダンプハウジングの外面
上に設けられた複数のフィンとを有し、前記吸収体層内
に含まれている熱は、前記ビームダンプハウジング及び
前記フィンに伝えられることを特徴とする請求項１記載
の光学ベンチ。 （９）前記ビームダンプは、前記キャビティのシールを
形成するように前記ビームダンプハウジングの前記開放
端部を覆って配置された窓を更に有し、前記ビームダン
プ内の前記レーザ光の物理的効果は、前記かじ取り光学
系から隔絶されていることを特徴とする実施態様（８）
記載の光学ベンチ。 （１０）前記吸収体層は、単一の物質で作られているこ
とを特徴とする上記実施形態（８）記載の光学ベンチ。

【００２７】（１１）前記機構は、前記経路中に挿入さ
れる少なくとも１つの光学的反射要素を有していること
を特徴とする請求項２記載のレーザシステム。 （１２）前記機構は、（ａ）前記経路中へ出入可能な光
学的反射要素と、（ｂ）前記光学的反射要素に取り付け
られたシャッターアームと、（ｃ）前記シャッターアー
ムを動かす動力源とを有し、前記プロセッサは、前記光
学的反射要素を動かすために前記動力源を制御すること
を特徴とする実施態様（１１）記載の光学ベンチ。 （１３）前記光学的反射要素の位置を検出し、前記位置
を前記プロセッサに伝える装置を更に有していることを
特徴とする実施態様（１２）記載の光学ベンチ。 （１４）前記機構は、指定条件が認識されるときに非動
作状態にされることを特徴とする請求項２記載の光学ベ
ンチ。 （１５）前記機構は、前記かじ取り光学系の少なくとも
１つの光学要素が前記経路に対して位置の変化を生じさ
せるようにすることを特徴とする請求項２記載の光学ベ
ンチ。

【００２８】（１６）前記機構は、前記かじ取り光学系
の少なくとも１つの光学要素が前記経路から取り除かれ
るようにされていることを特徴とする請求項２記載の光
学ベンチ。 （１７）前記レーザ光経路内に配置されており、指定波
長範囲外にある光を反射して前記ビームダンプ中へ向け
る光フィルタを更に有していることを特徴とする請求項
２記載の光学ベンチ。 （１８）前記ビームダンプは、（ａ）閉鎖端部及び開口
端部を備えており、キャビティが形成された実質的に円
錐形のビームダンプハウジングと、（ｂ）前記リングダ
ンプキャビティ内部に設けられていて、前記ビームダン
プ中へ向けられたレーザ光を吸収する物質から成る吸収
体層と、（ｃ）前記ビームダンプハウジングの外面上に
設けられた複数のフィンとを有し、前記吸収体層内に含
まれている熱は、前記ビームダンプハウジング及び前記
フィンへ伝えられることを特徴とする請求項２記載の光
学ベンチ。 （１９）前記ビームダンプは、前記キャビティのシール
を形成するように前記ビームダンプハウジングの前記開
放端部を覆って配置された窓を更に有し、前記ビームダ
ンプ内の前記レーザ光の物理的効果は、前記かじ取り光
学系から隔絶されていることを特徴とする実施態様（１
８）記載の光学ベンチ。 （２０）前記吸収体層は、単一の物質で作られているこ
とを特徴とする実施態様（１８）記載の光学ベンチ。

【００２９】（２１）前記光学ベンチから前記レーザ光
を物理的に隔絶する段階を更に有していることを特徴と
する請求項３記載の方法。 （２２）指定波長範囲外にあるレーザ光を反射して前記
ビームダンプ中へ反射する段階を更に有していることを
特徴とする請求項３記載の方法。 （２３）前記レーザ光を逸らすようにする段階は、前記
光学ベンチ内の光学的反射要素を前記経路中へ挿入する
段階を更に含むことを特徴とする請求項３記載の方法。 （２４）前記方法は、（ａ）前記光学的反射要素の位置
を検出する段階と、（ｂ）前記位置を前記光学的反射要
素の運動を制御するプロセッサに伝える段階とを更に有
していることを特徴とする実施態様（２３）記載の方
法。 （２５）前記レーザ光を逸らすようにする段階は、前記
光学ベンチ内の光学要素を前記経路から取り去る段階を
更に含むことを特徴とする請求項３記載方法。 （２６）前記レーザ光が逸らすようにする段階は、前記
光学ベンチ内の光学要素を前記経路に対して再位置決め
する段階を更に含むことを特徴とする請求項３記載の方
法。

【００３０】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
レーザシステム内の異常状態の検出時にレーザ光をレー
ザシステム内の所定の経路から逸らしてこれを光学系か
ら熱的に管理された光学ベンチ内のビームダンプに差し
向け、かくして、レーザ光は、かじ取り光学系から熱的
に隔離されるようになるので、光学系の熱損傷が回避さ
れる。換言すると、本発明の光学ベンチの構成では、レ
ーザ治療に用いられる光レーザビームからの熱エネルギ
を管理して損傷を引き起こす熱エネルギ及び粒子をレー
ザシステム内の光学系から遠ざけたままにすることがで
きる。かくして、レーザ治療システムのレーザ光学系を
修理し又は交換しなければならないような従来技術にお
ける熱損傷の問題は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ治療システムの等角図である。

【図２】コントローラボード及びこの中に収納された光
学ベンチの外部が見えるようにハウジングを取り外した
状態の図１に示すレーザ治療システムの等角図である。

【図３】図２に示す光学ベンチの断面図であり、光学ベ
ンチ内に設けられたかじ取り光学系が、医学的治療手技
に用いられるレーザビームを光学ベンチを通過させて光
ファイバ中へ導くことができるようにするために通常の
動作位置にある状態を示す図である。

【図４】図２及び図３に示す光学ベンチの等角図であ
り、接続ブロック及びセンサボードが、光学ベンチに取
り付けられている状態で示されている図である。

【図５】図３に示す光学ベンチの断面図であり、光学ベ
ンチ内に設けられているかじ取り光学系が、レーザビー
ムを熱管理されたビームダンプ中へ向けるようフェイル
セーフ動作位置にある状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ レーザ治療システム １４ 第１の（治療）レーザビーム ２０ 光ファイバ ２４ コネクタ ３０ メインプロセッサ ３２ ディジタル信号プロセッサ ３４ 光学ベンチ ３６ ソレノイド ３８ ミラー ４０ シャッターアーム ５０ ビームダンプ ５１ 放熱フィン ５２ ビームダンプハウジング ６０ 光学ベンチハウジング ６２，６４ ビームスプリッタ ６３ 凹み ６５ キャビティ ６６ 出力レンズ組立体 ８２ 第２の（マーカー）レーザビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット・アレン・ニールド アメリカ合衆国、45215 オハイオ州、リ ーディング、イースト・ベンソン・ストリ ート 743 (72)発明者 ロバート・エム・トラスティ アメリカ合衆国、45241 オハイオ州、シ ンシナティ、コヨーテ・コート 12126 (72)発明者 ウィリアム・コンラッド・ステントン カナダ国、オンタリオ州、ミッドランド、 サンドーナー・ロード 1195 (72)発明者 エイ・ジェームス・ガブラ カナダ国、オンタリオ州、ミッドランド、 ウィリアム・ストリート １−572 (72)発明者 エドワード・マルコーム・ベニーワース カナダ国、オンタリオ州、ミッドランド、 パークビュー・コート 462 Ｆターム(参考） 4C026 AA01 FF11 FF60 GG02 GG09 HH02 HH06 HH16 HH17 HH23 5F072 AB13 JJ11 KK05 KK15 KK30 YY01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザシステムにおいてレーザ光を処理
   する光学ベンチであって、 （ａ）光学ベンチハウジングと、 （ｂ）光学ベンチハウジングと光学的に連通するように
   光学ベンチハウジングに取り付けられたビームダンプ
   と、 （ｃ）光学ベンチハウジング内部に設けられていて、経
   路中の前記レーザ光をレーザ光の入力から出力へ向ける
   かじ取り光学系と、 （ｄ）レーザシステム内の指定条件を認識するときに前
   記レーザ光が前記経路から逸れて前記ビームダンプへ向
   けられるようにする機構とを有し、 前記レーザ光は、前記かじ取り光学系から熱的に隔離さ
   れることを特徴とする光学ベンチ。
2. 【請求項２】 レーザシステムであって、 （ａ）レーザ光を供給するレーザと、 （ｂ）前記レーザ光と光学的に連通している第１の光フ
   ァイバと、 （ｃ）第２の光ファイバと、 （ｄ）前記レーザ光を前記第１の光ファイバから前記第
   ２の光ファイバに向ける光学ベンチとを有し、 さらに、前記光学ベンチが、 （１）光学ベンチハウジングと、 （２）前記光学ベンチハウジングと光学的に連通するよ
   うに前記光学ベンチハウジングに取り付けられたビーム
   ダンプと、 （３）前記光学ベンチハウジング内部に設けられてい
   て、前記レーザ光を、経路において前記第１の光ファイ
   バから前記第２の光ファイバへ向けるかじ取り光学系
   と、 （４）前記レーザシステム中の指定条件を認識するとき
   に前記レーザ光が前記経路から逸れて前記ビームダンプ
   中へ向けられるようにする機構とを有し、前記レーザ光
   は、前記かじ取り光学系から熱的に隔離され、 （ｅ）前記機構を制御するプロセッサを有していること
   を特徴とするレーザシステム。
3. 【請求項３】 レーザシステムにおいて、レーザ光が経
   路において光学ベンチを介して光ファイバと光学的に連
   通して向けられるのを阻止する方法であって、 （ａ）前記レーザシステム内の指定条件を検出する段階
   と、 （ｂ）前記指定条件が認識されるとき前記レーザ光が前
   記経路からビームダンプ中へ逸らすようにする段階と、 （ｃ）前記レーザ光を前記光学ベンチから熱的に隔離す
   る段階とを有していることを特徴とする方法。