JP2003204099A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JP2003204099A
JP2003204099A JP2002002812A JP2002002812A JP2003204099A JP 2003204099 A JP2003204099 A JP 2003204099A JP 2002002812 A JP2002002812 A JP 2002002812A JP 2002002812 A JP2002002812 A JP 2002002812A JP 2003204099 A JP2003204099 A JP 2003204099A
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Yasutoshi Takada
康利 高田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡略な構成で波長切換え時のアライメント精
度の確保をさらに容易にし、効率良く複数の異なる波長
のレーザ光を出射可能なレーザ装置を提供する。 【解決手段】 異なる波長のレーザ光を出射するレーザ
装置であって、レーザ発振源と、レーザ発振源を挟んで
配置された一対の共振用ミラーの共振によって第1レー
ザ光を発振する第1共振光学系と、平面ミラーと、平面
ミラーをその平面方向に移動させて第1共振光学系の光
路間に挿脱する挿脱手段と、平面ミラーの光路への挿入
によって第1共振光学系におけるレーザ発振源側の共振
光路を共用すると共に、その平面ミラーの反射方向に配
置された専用の共振用ミラーの共振によって第1のレー
ザ光とは異なる第2レーザ光を発振する第2共振光学系
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長のレー
ザ光を選択、発振することができるレーザ装置に関す
る。
【0002】
【従来技術】複数の異なる波長のレーザ光を出射可能な
レーザ装置としては、レーザ光の波長が可変なアルゴン
・ダイレーザやマルチウェイブレングスのクリプトンレ
ーザなどが知られている。これらは、患部や治療目的に
よって適する波長が異なる眼科手術等の医療分野など、
様々な分野で使用されている。例えば、眼科手術におい
ては、可視域を中心に波長(色)の違いによって異なる
疾患(患部)の治療を行っており、疾患(患部)によっ
ては赤と緑などの異なる波長(色)を同時に又は切換え
て使用する場合もあるため、1台の装置で複数の異なる
波長を出射できるのは都合がよい。ところで、前述した
波長可変のレーザ治療装置は気体又はダイレーザであ
り、レーザチューブが短寿命であること、多大な電力を
必要とすること、装置が大型化することなど問題が多い
ため、固体レーザによる多波長発振可能なレーザ装置が
研究されている。そのような背景の中、例えば本出願人
による特願平2001-248714号に示すように、ミラー等の
光学部材を共振光路内に挿脱させることによって共振光
路の切り替えを行い、それによって波長選択を行う方法
が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特願平2001-248714号
では波長切り替え時に駆動する光学部材の数を極力少な
くさせることにより、アライメント精度を妨げる要因を
少なくさせるものとしている。しかしながら、さらにア
ライメント精度を高めようとする場合、駆動する光学部
材の挿脱に伴う停止位置の再現性等を考慮する必要があ
る。
【0004】本発明は、上記問題点を鑑み、簡略な構成
で波長切換え時のアライメント精度の確保をさらに容易
にし、効率良く複数の異なる波長のレーザ光を出射可能
なレーザ装置を提供することを技術課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。 (1) 異なる波長のレーザ光を出射するレーザ装置で
あって、レーザ発振源と、該レーザ発振源を挟んで配置
された一対の共振用ミラーの共振によって第1レーザ光
を発振する第1共振光学系と、平面ミラーと、該平面ミ
ラーをその平面方向に移動させて前記第1共振光学系の
光路間に挿脱する挿脱手段と、前記平面ミラーの光路へ
の挿入によって前記第1共振光学系における前記レーザ
発振源側の共振光路を共用すると共に、その平面ミラー
の反射方向に配置された専用の共振用ミラーの共振によ
って前記第1のレーザ光とは異なる第2レーザ光を発振
する第2共振光学系と、を備えることを特徴とする。 (2) (1)のレーザ装置において、前記第1共振光
学系又は第2共振光学系の専用光路の少なくとも一方に
配置された波長変換素子を備えることを特徴とする。 (3) (1)のレーザ装置において、前記挿脱手段は
前記平面ミラーをその平面と直交する軸回りに回転させ
る回転駆動機構であることを特徴とする。 (4) (1)のレーザ装置において、前記第2共振光
学系を構成する第1の平面ミラーとは異なる第2の平面
ミラーと、該第2平面ミラーをその平面方向に移動させ
る第2の挿脱手段であって、前記第1共振光学系の光路
間において前記第1平面ミラーとは異なる位置に挿脱す
る第2挿脱手段と、前記第2平面ミラーの光路への挿入
によって前記第1共振光学系における前記レーザ発振源
側の共振光路を共用すると共に、その平面ミラーの反射
方向に配置された専用の共振用ミラーを持ち、前記第1
及び第2レーザ光とは異なるレーザ光を発振する第3共
振光学系とを備え、前記第1平面ミラーの挿脱手段と前
記第2平面ミラーの挿脱手段は、各平面ミラーの平面と
直交する共通の軸を中心にその軸回りに回転する回転駆
動機構を持つことを特徴とする。 (5) (4)のレーザ装置において、前記第1平面ミ
ラーと第2平面ミラーとは同一の挿脱手段にて共振光路
内に各々挿脱されることを特徴とする。 (6) (1)〜(5)の何れかのレーザ装置は、さら
に、発振するレーザ光の出力を検知する検知手段と、該
検知結果に基づいて前記第1共振光路内に挿入される平
面ミラーの反射角度を変化させる角度変更手段と、を備
えることを特徴とする。 (7)(1)のレーザ装置において、前記レーザ発振源
は異なる複数のピーク波長の発振線を持つ固体レーザ媒
質であり、前記第1光学系と第2光学系にはそれぞれ異
なる発振線の第2高調波をレーザ光として得るための波
長変換素子が配置されていることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 <実施例1>実施例1では2波長のレーザ光を選択的に
発振する装置を用いて説明する。図1はスリットランプ
を使用する眼科用レーザ光凝固装置の外観図である。図
2は装置の光学系及び制御系概略図である。1はレーザ
装置本体であり、後述するレーザ発振器10、レーザ光
を患者眼の患部に導光して照射するための導光光学系の
一部、制御部20等が収納されている。2は装置のコン
トロール部であり、レーザ光の波長を選択する波長選択
スイッチ2aやレーザ照射条件を設定入力するための各
種スイッチが設けられている。3はレーザ照射のトリガ
信号を発信するためのフットスイッチである。4はスリ
ットランプであり、患者眼を観察するための観察光学系
と導光光学系の一部とが備えられている。5は本体1か
らのレーザ光をスリットランプ4に導光するためのファ
イバである。6はスリットランプ4を上下動するための
架台である。
【0007】図2おいて、10はレーザ発振器であり、
内部にはレーザ発振源としての固体レーザ媒質であるN
d:YAG結晶(以下、単にロッドともいう)11、励
起光源である半導体レーザ(以下、単にLD(Laser Di
ode)ともいう)12、波長変換器である非線形結晶
(以下、単にNLC(Non Linear Crystal)ともいう)
13a,13b、全反射ミラー(以下、単にHR(High
Reflector)ともいう)14a〜14d、出力ミラー1
5が備えられている。なお、非線形結晶としては、KT
P結晶、LBO結晶、BBO結晶等が使用可能であり、
本実施形態ではKTP結晶を使用している。
【0008】Nd:YAG結晶は励起光源からの励起光
により、近赤外域の複数の発振線(ピーク波長)を持つ
光を放出する。そこで、本実施形態の装置では、複数の
発振線の内で出力が高い、約1064nm、約1319
nmの2つの発振線における第二高調波を、非線形結晶
を利用して発生させることにより、約532nm(緑)
及び約659nm(赤)の2色のレーザ光を出射させ
る。
【0009】ロッド11が配置される光軸L1の光路の
一端にはHR14aが設けられ、他端には出力ミラー1
5が所定角度だけ傾けて設けられている。HR14aは
1064nm及び1319nmの波長に対して全反射の
特性を持つものであるが、これに限るものではなく、1
064nm及び1319nmの波長を含んだ赤外域の波
長を広く反射するような特性を持つものであってもかま
わない。出力ミラー15は1064nm及び1319n
mの波長を全反射するとともに、532nm及び659
nmを透過する特性を持つ。出力ミラー15の反射方向
の光軸L2上には、NLC13aとHR14bが固定さ
れて設けられている。NLC13aは1319nmの波
長に対して、その第二高調波である659nmの波長を
発生させるように配置されている。HR14bは131
9nm及び659nmに対して全反射の特性を持つ。
【0010】このような光学配置により、ロッド11を
挟んで光軸L1のHR14aと光軸L2上のHR14b
が対向する一対の共振器構造を持つ第1の共振光学系が
構成され、NLC13aによって発生される第二高調波
の659nmをロッド11にて阻害されることなく、出
力ミラー15より出射することが可能である。なお、光
軸L1と光軸L2とがなす角度(反射角度)は収差の影
響を考慮するとできるだけ狭い方が好ましい。
【0011】また、光軸L2上の出力ミラー15とNL
C13aとの間には、平面ミラーであるHR14cが挿
脱可能に配置される。HR14cは1064nm及び5
32nmに対して全反射の特性を持つ。HR14cの反
射方向の光軸L3上には、NLC13bとHR14dが
固定的に設けられている。NLC13bは1064nm
の波長に対して、その第二高調波である532nmの波
長を発生させるように配置されている。HR14dはH
R14cと同じく1064nm及び532nmに対して
全反射の特性を持つ。
【0012】このような光学配置により、HR14cが
光軸L2上に挿入された時には、第1の共振光学系のH
R14a、ロッド11、出力ミラー15を共用し、HR
14aとHR14dとがロッド11を挟んで一対の共振
器となる第2の共振光学系が構成される。HR14cの
光軸L2上への挿脱は、挿脱装置30によって行われ
る。図3は挿脱装置30の構成を示した概略図である。
【0013】31は駆動手段であり、本実施例ではステ
ッピングモータを使用する。また、駆動手段31はステ
ッピングモータに限らず、回転角度の制御ができるよう
な物であればよい。駆動手段31には接合部材33を介
して軸部32が接合されており、駆動手段31の駆動に
より軸部32が回転するようになっている。また、軸部
32にはミラーホルダ34が回転軸に対して所定の軸角
度にて取り付けられている。さらにHR14cはその反
射面の平面が軸部32の回転軸に対して直角となるよう
にミラーホルダ34に取り付けられている。このような
構成を備える挿脱手段30によって、HR14cは回転
動作にてその平面方向に移動され、光軸L2上に挿脱さ
れることとなる。
【0014】また、このような回転動作により、HR1
4cが図3に示す実線の位置にあるときは、第2の共振
光学系を形成し、図3に示す点線の位置(HR14cの
反射面に光軸L2が当たらない位置)にHR14cがあ
るときには、第1の共振光学系を形成することとなる。
【0015】以上のような構成を備えるレーザ光凝固装
置において、その動作を説明する。 <659nmのレーザ光の出射方法>術者は波長選択ス
イッチ2aにより、手術に使用するレーザ光の色(波
長)を赤色(659nm)とする。赤色の選択時には、
HR14cは図3に示す点線の位置となっており、光軸
L2の外に置かれる。レーザ光の出射制御はフットスイ
ッチ3を使用して、制御部20に出射のトリガ信号を与
えることによって行われる。トリガ信号を受けると制御
部20は、LD12に電流を印可し、LD12によって
ロッド11を励起する。なお、ロッド11であるNd:
YAG結晶の両端面には、1064nm、1319nm
に対して透過性を高めるようにAR(Anti Reflectiv
e)コーティングが施されている。ロッド11が励起さ
れると、HR14aとHR14bとの間では1319n
mの光が共振され、さらに光軸L2上に配置されたNL
C13aによって第2高調波である659nmの光に波
長変換される。得られた659nmのレーザ光は、出力
ミラー15を透過し、ファイバ5へ導光される。そし
て、スリットランプ4の照射口から患者眼に向けて照射
される。
【0016】<532nmのレーザ光の出射方法>術者
は波長選択スイッチ2aにより、手術に使用するレーザ
光の色(波長)を緑色(532nm)とする。制御部2
0は挿脱装置30を駆動させ、HR14cを光軸L2上
に位置させる(図3の実線位置)。また、制御部20は
フットスイッチ3からのトリガ信号によってLD12に
電流を印可させ、ロッド11を励起させる。ロッド11
が励起されると、HR14aとHR14dとの間では1
064nmの光が共振され、さらに光軸L3上に配置さ
れたNLC13bによって第2高調波である532nm
の光に波長変換される。得られた532nmのレーザ光
は、出力ミラー15を透過し、ファイバ5へ導光され
る。そして、スリットランプ4の照射口から患者眼に向
けて照射される。
【0017】なお、以上ではHR14cを回転動作によ
ってその平面方向に移動して光軸L2上に挿脱するもの
としたが、これは直線移動による機構としても良い。こ
のような構成のため、HR14cの停止位置のずれが発
生しても、HR14cの反射面に光軸L2が当たってい
れば、常にその反射光は光軸L3上に位置することとな
る。したがって駆動手段31の駆動誤差等により、HR
14cの反射面の中心に光軸L2が位置しなくても第2
の共振光学系を形成する際のアライメント精度が確保さ
れることとなり、レーザ発振が効率よく行われることと
なる。
【0018】<実施例2>次に実施例2では3波長のレ
ーザ光を選択的に発振する装置を用いて説明する。図4
は装置の光学系及び制御系概略図、図5は挿脱装置3
0′の構成を示す図である。ここで実施例1と同機能を
有するものは同符号を付し、説明は省略する。実施例2
の装置では、約1064nm、約1123nm、約13
19nmの3つの発振線における第二高調波を、非線形
結晶を利用して発生させることにより、約532nm
(緑)、約561nm(黄)及び約659nm(赤)の
3色のレーザ光を出射させる。
【0019】ロッド11が配置される光軸L1の光路の
一端にはHR14a′が設けられ、他端には出力ミラー
15′が所定角度だけ傾けて設けられている。ここでH
R14a′は1064nm、1123nm及び1319
nmの波長に対して全反射の特性を持つものである。出
力ミラー15′は1064nm、1123nm及び13
19nmの波長を全反射するとともに、532nm、5
61nm及び659nmを透過する特性を持つ。
【0020】実施例2では実施例1に示した光学部材に
加えて、HR14e、HR14f、NLC13c、波長
選択素子60が追加される。HR14eは、HR14c
が挿脱される位置とNLC13aとの間にて光軸L2上
を挿脱可能に配置されている。また、HR14eの反射
方向の光軸L4上には、NLC13cとHR14fが固
定的に設けられている。ここでHR14e及びHR14
fは1123nm及び561nmに対して全反射の特性
を持つ。NLC13cは1123nmの波長に対して、
その第二高調波である561nmを発生するように配置
されている。このような構成を用いることにより、第1
の共振光学系のHR14a、ロッド11、出力ミラー1
5を共用し、HR14aとHR14fとがロッド11を
挟んで一対の共振器となり、第3の共振光学系が形成さ
れる。
【0021】また、HR14eを光軸L2上に挿脱させ
るための挿脱装置30′は図5に示すような構成を用い
る。ここで示す挿脱装置30′は、実施例1に示した挿
脱装置30にミラーホルダ35及びHR14eが加わっ
たものとなっている。ミラーホルダ34とミラーホルダ
35とは軸部32の回転軸に対して異なる軸角度にて、
軸部32上の異なる位置に各々取り付けられている。ま
た、HR14c及びHR14eはともに平面ミラーであ
り、回転軸を中心に同心円上にミラーホルダ34、35
に各々取り付けられている。
【0022】なお、実施例1と同様に、HR14c及び
HR14eの取付はその反射面が回転軸に対して直角に
なるようにされている。また、光軸L2上におけるHR
14cとHR14eとを切り替えは、回転による駆動誤
差をできるだけ少なくすることが好ましい。したがっ
て、軸部32に取り付けられたミラーホルダ34に対す
るミラーホルダ35の設置角度(軸角度)は、共振光学
系を設計する上で障害とならない程度に小さくしてお
く。
【0023】以上のような構成を備えるレーザ光凝固装
置において3波長を選択的に発振、出射させる動作を説
明する。659nmのレーザ光を出射する場合は、挿脱
装置30′を使用してHR14c及びHR14eを光軸
L2から外しておけばよい。また、532nmのレーザ
光を発振、出射させる場合は、挿脱装置30′を使用し
てHR14cを光軸L2上に位置させておけばよい。こ
のときHR14eは自動的に光軸L2から外れることと
なる(図5においてHR14cを実線の位置に置いた場
合)。また、561nmのレーザ光を発振、出射させる
場合は挿脱装置30′を使用してHR14eを光軸L2
上に位置させておけばよい。このときHR14cは自動
的に光軸L2から外れることとなる(図5においてHR
14fを点線の位置に置いた場合)。
【0024】このように3波長の切り替えを1つの挿脱
機構にて行うことにより、複数の挿脱機構を用いるのに
比べて、さらにアライメント精度が向上し、効率の良い
レーザ発振が可能となる。また、簡略な構成であるた
め、複数の挿脱機構を用いるのに比べてコストを下げる
ことができる。以上の実施例では、3波長を選択、出射
するものとしているが、これに限るものではなく、4波
長等のさらに複数の波長を選択、出射することができ
る。
【0025】また、実施例1、2では平面ミラーの反射
面を回転軸に対して直角に位置させるものとしたが、駆
動手段の駆動動作時に回転動作時における軸のがたつき
が生じる場合がある。このような場合、がたつきによっ
て反射面が回転軸に対して直角を維持できなくなること
も考えられる。このような場合であってもアライメント
精度を維持することのできる構成を図6に示し、説明す
る。ここで実施例1と同様の機能を有するものは同符号
を付し、説明を省略する。
【0026】36はステッピングモータからなる駆動手
段であり、図示なき駆動軸を介して軸部32を図6に示
す矢印方向にHR13cを回転駆動させることができ、
これによってHR14cに当たる光束の反射角度を変化
させることができる。50はビームスプリッタ、51は
集光レンズ、52はフォトダイオードからなる出力検知
手段である。
【0027】実施例1と同様にHR14cを光軸L2上
に置き、出力ミラー15から532nmのレーザ光が出
射されると、その光束の一部はビームスプリッタ50に
よって反射され、集光レンズ51を経て出力検知手段5
2に受光されることとなる。制御部20は出力検知手段
52からの出力検知信号が最大となるように、駆動手段
36を使用してHR14cの反射角度を変化させ、HR
14cの位置角度を決定させる。
【0028】このような構成を用いることにより、光軸
L2上にHR14cの挿入時のガタツキ等によって、軸
部32の回転軸とHR14cの反射面とが直角に維持さ
れていない場合であっても、アライメント精度を上げる
ことが可能である。また、本実施の形態では眼科に使用
するレーザ光凝固装置を例に挙げ説明したが、これに限
るものではなく、多波長の切り替えを行うレーザ装置で
あれば本発明を適用することができる。また、固体レー
ザだけではなくガスレーザ等、他のレーザ発振形態にも
適用することが可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長切換え時のアライメント精度の確保を容易にし、効
率良く複数の異なる波長のレーザ光を得ることができ
る。また、3波長以上のレーザ光を切り替えて出力する
場合であっても、切り替えの駆動機構を1つにすること
により、アライメントずれを極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態で使用するレーザ装置の外観を示し
た図である。
【図2】実施例1の光学系及び制御系を示した図であ
る。
【図3】実施例1に使用する挿脱装置の構成を示した図
である。
【図4】実施例2の光学系及び制御系を示した図であ
る。
【図5】実施例2に使用する挿脱装置の構成を示した図
である。
【図6】挿脱するミラーの反射角度を調整するための機
構を示した図である。
【符号の説明】 1 レーザ装置本体 10 レーザ発振器 11 Nd:YAG結晶 12 半導体レーザ 13a、13b 非線型結晶 14a〜14d 全反射ミラー 15 出力ミラー 30 挿脱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/109 A61F 9/00 511 506 Fターム(参考) 2K002 AA04 AB12 CA02 DA01 EA30 HA20 4C026 AA03 BB07 BB08 FF02 FF03 FF34 GG03 HH02 HH16 4C082 RA05 RA08 RC08 RC09 RE02 RE35 RJ03 RL02 RL13 RL16 RL23 5F072 AB02 KK01 KK05 KK12 QQ02 YY01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる波長のレーザ光を出射するレーザ
    装置であって、レーザ発振源と、該レーザ発振源を挟ん
    で配置された一対の共振用ミラーの共振によって第1レ
    ーザ光を発振する第1共振光学系と、平面ミラーと、該
    平面ミラーをその平面方向に移動させて前記第1共振光
    学系の光路間に挿脱する挿脱手段と、前記平面ミラーの
    光路への挿入によって前記第1共振光学系における前記
    レーザ発振源側の共振光路を共用すると共に、その平面
    ミラーの反射方向に配置された専用の共振用ミラーの共
    振によって前記第1のレーザ光とは異なる第2レーザ光
    を発振する第2共振光学系と、を備えることを特徴とす
    るレーザ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のレーザ装置において、前記第
    1共振光学系又は第2共振光学系の専用光路の少なくと
    も一方に配置された波長変換素子を備えることを特徴と
    するレーザ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1のレーザ装置において、前記挿
    脱手段は前記平面ミラーをその平面と直交する軸回りに
    回転させる回転駆動機構であることを特徴とするレーザ
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1のレーザ装置において、前記第
    2共振光学系を構成する第1の平面ミラーとは異なる第
    2の平面ミラーと、該第2平面ミラーをその平面方向に
    移動させる第2の挿脱手段であって、前記第1共振光学
    系の光路間において前記第1平面ミラーとは異なる位置
    に挿脱する第2挿脱手段と、前記第2平面ミラーの光路
    への挿入によって前記第1共振光学系における前記レー
    ザ発振源側の共振光路を共用すると共に、その平面ミラ
    ーの反射方向に配置された専用の共振用ミラーを持ち、
    前記第1及び第2レーザ光とは異なるレーザ光を発振す
    る第3共振光学系とを備え、前記第1平面ミラーの挿脱
    手段と前記第2平面ミラーの挿脱手段は、各平面ミラー
    の平面と直交する共通の軸を中心にその軸回りに回転す
    る回転駆動機構を持つことを特徴とするレーザ装置。
  5. 【請求項5】 請求項4のレーザ装置において、前記第
    1平面ミラーと第2平面ミラーとは同一の挿脱手段にて
    共振光路内に各々挿脱されることを特徴とするレーザ装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れかのレーザ装置は、
    さらに、発振するレーザ光の出力を検知する検知手段
    と、該検知結果に基づいて前記第1共振光路内に挿入さ
    れる平面ミラーの反射角度を変化させる角度変更手段
    と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
  7. 【請求項7】 請求項1のレーザ装置において、前記レ
    ーザ発振源は異なる複数のピーク波長の発振線を持つ固
    体レーザ媒質であり、前記第1光学系と第2光学系には
    それぞれ異なる発振線の第2高調波をレーザ光として得
    るための波長変換素子が配置されていることを特徴とす
    るレーザ装置。
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