JP2008147687A - Ophthalmic laser unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、眼科分野等で使用されるレーザ装置に関する。 The present invention relates to a laser apparatus used in the ophthalmic field or the like.
固体レーザのレーザ発振器では、固体レーザ媒質が持つ複数の発振波長から所望する波長のみを選択的に発振させて得ることが可能である。例えば、Nd:YAG結晶では、代表的な波長約1064nmの他、1123nm、1319nmの発振線を持つ。これらの第2高調波はそれぞれ波長約532nm(緑)、561nm(黄)、659nm(赤)であり、眼科用の光凝固に使用することができる。 A solid-state laser oscillator can be obtained by selectively oscillating only a desired wavelength from a plurality of oscillation wavelengths of a solid-state laser medium. For example, an Nd: YAG crystal has oscillation lines of 1123 nm and 1319 nm in addition to a typical wavelength of about 1064 nm. These second harmonics have wavelengths of about 532 nm (green), 561 nm (yellow), and 659 nm (red), respectively, and can be used for ophthalmic photocoagulation.
ところで、低いゲインの波長を選択的に発振させる場合、高いゲインの発振波長のロスを大きくする。この場合、通常、選択する波長を高反射させ、他のゲインの高い波長を透過させるような光学特性を持つミラーを共振器内の全反射ミラーとして使用している。 By the way, when selectively oscillating a low gain wavelength, the loss of the high gain oscillation wavelength is increased. In this case, a mirror having an optical characteristic that normally reflects a wavelength to be selected and transmits another wavelength having a high gain is used as the total reflection mirror in the resonator.
しかしながら、上記のNd:YAG結晶を使用して波長561nmのレーザ光を得ようとした場合、その基本波の波長1123nmに対してゲインの高い波長1064nmが波長的に近接している。このため、波長1064nmを大きくロスさせつつ波長1123nmを効率良く反射させる特性のミラーを形成させるのは難しい。したがって、このような場合には、所望する波長のレーザ光が得られ難いといった問題が生じたり、得られたとしても十分な出力が得られないことが多い。また、特に532nm(緑)と561nm(黄)の双方をマルチ発振させるようなレーザ装置は実用化されていない。
However, when an attempt is made to obtain laser light having a wavelength of 561 nm using the Nd: YAG crystal, a wavelength of 1064 nm having a high gain is close in wavelength to the fundamental wavelength of 1123 nm. For this reason, it is difficult to form a mirror having a characteristic of efficiently reflecting the
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、所望する波長の近傍に高いゲインの波長がある場合であっても、所望する波長のレーザ光を得ることができるレーザ装置を提供することを技術課題とする。 In view of the above-described problems of the conventional technology, the present invention provides a laser device capable of obtaining laser light having a desired wavelength even when there is a high gain wavelength in the vicinity of the desired wavelength. Let it be an issue.
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。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) 固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第1波長に近接している第2波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第2波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第2波長をその第2高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第2波長を全反射すると共に前記第2高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、前記レーザ発振器内に配置された前記一対の共振ミラー及び前記出力ミラーの内の少なくとも2つの部材、あるいはこれらに加えて反射方向を変えるために光路内に配置された反射ミラーの内の少なくとも2つの部材には、それぞれ単独では前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その少なくとも2つの部材による複数段階の透過を経ることにより前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第2波長を全反射させる特性のコーティングが施されていることを特徴とする。
(2) 固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第1波長に近接している第2波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第2波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第2波長をその第2高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第2波長を全反射すると共に前記第2高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、前記レーザ発振器内に配置された前記波長変換素子の両端面には、それぞれの片面のみでは前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その両端面の2段階の透過を経ることにより前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第2波長及び前記第2高調波を全透過する特性のコーティングが施されていることを特徴とする。
(1) A pair of resonant mirrors that totally reflect and resonate a second wavelength that is close to the first wavelength with a high gain among the oscillation wavelengths of the solid-state laser medium, and a wavelength that selectively extracts the second wavelength A laser oscillator comprising: a selection element; a wavelength conversion element that converts the second wavelength into a second harmonic thereof; and an output mirror that totally reflects the second wavelength and transmits the second harmonic. An ophthalmic laser device for guiding laser light emitted from the output mirror to a patient's eye, wherein at least two of the pair of resonant mirrors and the output mirror disposed in the laser oscillator In addition to these, or at least two members of the reflecting mirrors arranged in the optical path for changing the reflection direction, the loss of the first wavelength alone is not less than a threshold value that does not cause oscillation. However, the first wavelength loss is not less than a threshold value that does not lead to oscillation by passing through a plurality of stages of transmission by the at least two members, and a coating having a characteristic of totally reflecting the second wavelength is applied. It is characterized by being.
(2) A pair of resonant mirrors that totally reflect and resonate with a second wavelength that is close to the first wavelength with a high gain among the oscillation wavelengths of the solid-state laser medium, and a wavelength that selectively extracts the second wavelength. A laser oscillator comprising: a selection element; a wavelength conversion element that converts the second wavelength into a second harmonic thereof; and an output mirror that totally reflects the second wavelength and transmits the second harmonic. An ophthalmic laser device that guides laser light emitted from the output mirror to a patient's eye, wherein both end faces of the wavelength conversion element disposed in the laser oscillator are each only on one side. Although the loss of the first wavelength cannot be greater than or equal to the threshold value that does not lead to oscillation, the loss of the first wavelength is made to be greater than or equal to the threshold value that does not lead to oscillation by passing through the two-stage transmission of both end faces. And the second It is characterized by being provided with a coating having a characteristic of totally transmitting harmonics.
以上説明したように、本発明によれば、所望する波長のレーザ光を効率よく発振させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently oscillate laser light having a desired wavelength.
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では単波長のレーザ光を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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Example 1>
The first embodiment will be described using an apparatus that oscillates a single wavelength laser beam. FIG. 1 is an external view of an ophthalmic laser photocoagulation apparatus using a slit lamp. FIG. 2 is a schematic diagram of the optical system and control system of the apparatus.
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。
Reference numeral 1 denotes a laser device main body, which stores a
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。
Reference numeral 4 denotes a slit lamp, which includes an observation optical system for observing a patient's eye and a part of a light guide optical system. Reference numeral 5 denotes a fiber for guiding laser light from the main body 1 to the slit lamp 4.
図2おいて、10はレーザ発振源としてのレーザ発振器であり、内部には固体レーザ媒質であるNd: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 Diode)ともいう)12、波長変換素子である非線形結晶(以下、単にNLC(Non Linear Crystal)ともいう)13a、全反射ミラー(以下、単にHR(High Reflector)ともいう)14a,14b、出力ミラー15が備えられている。なお、非線形結晶としては、KTP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。
In FIG. 2,
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。本実施形態の装置では、複数の発振線の内で約1123nm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561nm(黄)のレーザ光を出射させるものである。 The Nd: YAG crystal emits light having a plurality of oscillation lines (peak wavelengths) in the near-infrared region by excitation light from the excitation light source. In the apparatus of the present embodiment, a laser beam of about 561 nm (yellow) is emitted by generating a second harmonic in an oscillation line of about 1123 nm among a plurality of oscillation lines using a nonlinear crystal. is there.
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。HR14aは図3に示すような1123nmの波長に対して全反射(本実施の形態では99.8%反射)、1064nmの波長に対しては約55%透過の特性を持つものである。出力ミラー15は1123nmの波長を全反射するとともに、561nmを透過する特性を持つ。
An
出力ミラー15の反射方向となる光軸L2の光路中にはNLC13とHR14bが固定されて設けられている。NLC13aは1123nmの波長に対して、その第二高調波である561nmの波長を発生させるように配置されている。HR14bはHR14aと同様に1064nmの波長を約55%透過させるとともに1123nm及び561nmに対して全反射の特性を持つ。
The NLC 13 and the
1064nmのピーク波長と1123nmのピーク波長とは近接しているため、1123nmの波長を共振させたい場合、1123nmの波長の発振を維持しつつ1064nmの波長をシングルパスで70%程度(発振に至らない閾値)以上ロスさせる必要がある。この場合、一方の全反射ミラーのみに1064nmの波長を高透過(透過率70%程度)させ、1123nmの波長を高反射させるような特性を有する光学部材を得ることは非常に難しい。そのため本実施の形態では、1123nmの波長の反射率をできるだけ高くしつつ、1064nmの波長をある程度(実施例では55%)透過させるような特性を持つコーティングが施された光学部材を用意しておく。そしてこのような特性を有する光学部材を共振器両端の全反射ミラーとして用いることにより、共振器外に1064nmの波長を透過させる。その結果、実施例1では1064nmの波長が2段階の透過によってシングルパスで70%程度ロスされることとなる。 Since the peak wavelength of 1064 nm and the peak wavelength of 1123 nm are close to each other, if it is desired to resonate the wavelength of 1123 nm, the wavelength of 1064 nm is maintained at about 70% by a single path while maintaining the oscillation of the wavelength of 1123 nm (not resulting in oscillation) It is necessary to lose more than (threshold). In this case, it is very difficult to obtain an optical member having such a characteristic that only one of the total reflection mirrors transmits a wavelength of 1064 nm highly (transmittance of about 70%) and highly reflects a wavelength of 1123 nm. For this reason, in the present embodiment, an optical member is prepared that has a coating property that allows the wavelength of 1064 nm to pass to some extent (55% in the embodiment) while making the reflectance of the wavelength of 1123 nm as high as possible. . By using an optical member having such characteristics as a total reflection mirror at both ends of the resonator, a wavelength of 1064 nm is transmitted outside the resonator. As a result, in Example 1, the wavelength of 1064 nm is lost by about 70% in a single pass due to two-stage transmission.
なお、40は1123nmの波長を選択的に取り出す特性を有する波長選択素子(ここではエタロンを使用している)である。このように1064nmの波長を光学部材によって段階的にロスさせるとともに波長選択素子40にて1123nmを選択的に取り出すことによって、1123nmのピーク波長を用いて561nmの波長を出射することができる。
なお、図2の例の場合、HR14aとHR14bの何れか一方と、出力ミラー15に1064nmの波長を55%透過させる特性のコーティングを施すことでも良い。また、共振光学系の光路内に反射方向を変える平面ミラーを配置し、その平面ミラーに前記のコーティングを施した構成としても良い。
In the case of the example in FIG. 2, either
また、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。 Further, it is preferable that the angle (reflection angle) formed by the optical axis L1 and the optical axis L2 is as narrow as possible in consideration of the influence of aberration.
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。
術者はコントロールボックス2により、手術に使用するレーザ光の諸条件を設定する。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。
The operation of the laser photocoagulation apparatus having the above configuration will be described.
The operator sets various conditions of the laser beam used for the operation by the
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。ロッド11が励起されると、HR14aとHR14bとの間では1123nmの光が共振され、さらに光軸L2上に配置されたNLC13aによって第2高調波である561nmの光に波長変換される。得られた561nm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。
<実施例2>
実施例2では2波長のレーザ光を選択的に発振するレーザ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。
Upon receiving the trigger signal, the
<Example 2>
The second embodiment will be described using a laser device that selectively oscillates two-wavelength laser light. FIG. 4 is a schematic diagram of the optical system and control system of the apparatus. Here, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図4に示すレーザ装置では約1064nm、約1123nm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561nm(黄)の2色のレーザ光を出射させる。 In the laser apparatus shown in FIG. 4, two-color lasers of about 532 nm (green) and about 561 nm (yellow) are generated by generating second harmonics in two oscillation lines of about 1064 nm and about 1123 nm using a nonlinear crystal. Light is emitted.
ここでHR14a′は1064nm及び1123nm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、1064nm及び1123nm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。また、出力ミラー15′は1064nm及び1123nmの波長を全反射するとともに、532nm及び561nmを透過する特性を持つ。
Here, the
出力ミラー15′の反射方向の光軸L2上には、NLC13bとHR14cが固定されて設けられている。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。HR14cは1064及び532nmに対して全反射の特性を持つ。
On the optical axis L2 in the reflection direction of the
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HR14c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、NLC13bによって発生される第二高調波の532nm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。
With such an optical arrangement, a first resonant optical system having a pair of resonator structures in which the
また、光軸L2上の出力ミラー15′とNLC13bとの間には、平面ミラーであるHR14dが挿脱可能に配置される。HR14dは図3に示すように1123nm及び561nmに対して全反射(反射率約99.8%)、1064に対して透過率約55.0%の特性を持つ。HR14dの反射方向の光軸L3上には、NLC13aとHR14bが固定的に設けられている。
An
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HR14a′、ロッド11、出力ミラー15′を共用し、HR14aとHR14b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。また、HR14cの光軸L2上への挿脱は、挿脱装置21によって行われる。
With such an optical arrangement, when the
実施例2では2波長を選択して出射させるため、HR14a′は1064nm及び1123nmの波長を全反射させる必要がある。第2の共振光学系において561nmの波長を出射させるために、HR14bの光学特性によって1064nmの波長の大部分をロスさせることは難しい。したがって、実施例2では出射させる波長の切り替えを行うとともに1064nmの波長を共振器内において十分にロスさせるために、HR14dにHR14bと同様の光学特性を有する光学部材を用いる。その結果、1064nmの波長を大きくロスさせることができるため、1123nmの波長を効率よく共振させ、その第2高調波の561nmの波長を出射させることができる。
In Example 2, since two wavelengths are selected and emitted, the
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。
<532nmのレーザ光の出射方法>
術者はコントロールボックス2に設けられている波長選択スイッチ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。緑色の選択時には、HR14dは図4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。
The operation of the laser photocoagulation apparatus having the above configuration will be described.
<Method of emitting laser beam of 532 nm>
The surgeon changes the color (wavelength) of the laser beam used for the operation to green (532 nm) by using the
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。ロッド11が励起されると、HR14a′とHR14cとの間では1064nmの光が共振され、さらに光軸L2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、図1に示すファイバ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。
Upon receiving the trigger signal, the
<561nm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)を黄色(561nm)とする。制御部20は挿脱装置21を駆動させ、HR14dcを光軸L2上に位置させる(図4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。
<Method of emitting laser beam of 561 nm>
The surgeon changes the color (wavelength) of the laser beam used for the operation to yellow (561 nm) by using the wavelength
ロッド11が励起されると、HR14a′とHR14bとの間において1064nmの光が70%程度ロスされるとともに波長選択素子40によって1123nmの波長のみが取り出されため、1123nmの波長が共振する。さらに光軸L3上に配置されたNLC13aによって第2高調波である561nmの光に波長変換され、得られた561nm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。
When the
実施例2では光軸L2上にHR14dを挿入し、HR14bとHR14dとで1064nmを70%程度ロスさせるようにすることにより、1123nmの共振を行うようにしているが、これに限るものではない。例えば波長の選択を非線形結晶の交換によって行い、その非線形結晶の両端面に所定の波長を反射/透過させるコーティングを施すことで、近接するピーク波長の一方を共振させることもできる。
In the second embodiment, the
<実施例3>
図5は非線型結晶に所定の波長を反射/透過させるコーティングを施した場合の光学系を示す図である。ここで実施例2と同様の符号を付してあるものは、同機能を有するため説明は省略する。
<Example 3>
FIG. 5 is a diagram showing an optical system in a case where a coating for reflecting / transmitting a predetermined wavelength is applied to a nonlinear crystal. Here, components having the same reference numerals as those in the second embodiment have the same functions, and thus description thereof is omitted.
HR14b′はHR14a′と同様に1064nm及び1123nmの波長に対して全反射の特性を持つ。また、図5の光軸L2上に挿脱可能に置かれているNLC13a′の両端面(光束が出入する面)には、図6に示すような1123nm及び561nmの波長を全透過し、1064nmの波長を45%透過させる光学特性を有するためのコーティングが各々施されている。コーティングは真空蒸着法等の既知の方法によって行われる。
HR14b 'has a characteristic of total reflection with respect to wavelengths of 1064 nm and 1123 nm, like HR14a'. Further, both end faces (surfaces through which the light flux enters and exits) of the
光軸L2上にNLC13a′が置かれているときは、1064nmの波長はNLC13a′の両端に施されたコーティングによって30%程度しか透過することができない。したがって1064nmの波長はシングルパスで70%程度ロスすることとなるため、実施例2と同様に1123nmの共振を行うことができ、561nmnのレーザ光を出射させることが可能となる。また、駆動手段30にてNLC13a′及び波長選択素子40を光軸L2上から外し、NLC13bを光軸L2上に設置することにより、1064nmの第2高調波である532nmのレーザ光を出射させることができる。
When the
1 レーザ装置本体
2 コントロール部
10 レーザ発振器
11 Nd:YAG結晶
12 半導体レーザ
13a 波長変換素子
14a、14b 全反射ミラー
15 出力ミラー
20 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser apparatus
Claims (2)
前記レーザ発振器内に配置された前記一対の共振ミラー及び前記出力ミラーの内の少なくとも2つの部材、あるいはこれらに加えて反射方向を変えるために光路内に配置された反射ミラーの内の少なくとも2つの部材には、それぞれ単独では前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その少なくとも2つの部材による複数段階の透過を経ることにより前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第2波長を全反射させる特性のコーティングが施されていることを特徴とする眼科用レーザ装置。 A pair of resonant mirrors that totally resonate and resonate with a second wavelength that is close to the first wavelength of the high gain of the oscillation wavelengths of the solid-state laser medium; and a wavelength selection element that selectively extracts the second wavelength; A laser oscillator in which a wavelength conversion element that converts the second wavelength into the second harmonic and an output mirror that totally reflects the second wavelength and transmits the second harmonic are disposed; An ophthalmic laser device for guiding laser light emitted from the output mirror to a patient's eye,
At least two members of the pair of resonant mirrors and the output mirror disposed in the laser oscillator, or at least two of the reflecting mirrors disposed in the optical path for changing the reflection direction in addition to these members Each of the members alone cannot make the loss of the first wavelength equal to or higher than a threshold value that does not lead to oscillation, but the threshold value that does not cause the loss of the first wavelength to pass through a plurality of stages of transmission through the at least two members. In addition to the above, an ophthalmic laser device is provided with a coating having a characteristic of totally reflecting the second wavelength.
前記レーザ発振器内に配置された前記波長変換素子の両端面には、それぞれの片面のみでは前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その両端面の2段階の透過を経ることにより前記第1波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第2波長及び前記第2高調波を全透過する特性のコーティングが施されていることを特徴とする眼科用レーザ装置。 A pair of resonant mirrors that totally resonate and resonate with a second wavelength that is close to the first wavelength of the high gain of the oscillation wavelengths of the solid-state laser medium; and a wavelength selection element that selectively extracts the second wavelength; A laser oscillator in which a wavelength conversion element that converts the second wavelength into the second harmonic and an output mirror that totally reflects the second wavelength and transmits the second harmonic are disposed; An ophthalmic laser device for guiding laser light emitted from the output mirror to a patient's eye,
On both end faces of the wavelength conversion element disposed in the laser oscillator, the loss of the first wavelength cannot be made to exceed the threshold value that does not lead to oscillation with only one of the faces, but the two end faces pass through two stages. Thus, the ophthalmic laser device is characterized in that the loss of the first wavelength is not less than a threshold value that does not lead to oscillation, and a coating having a characteristic of totally transmitting the second wavelength and the second harmonic is applied. .
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