JP6254887B2 - 固体レーザ装置及び光音響計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体レーザ装置に関し、更に詳しくは、レーザロッドと励起ランプとを収容するレーザチャンバを有する固体レーザ装置に関する。

また、本発明は、固体レーザ装置を含む光音響計測装置に関する。

生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射超音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。

また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、その検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。

光音響波の計測には、強度が強いパルスレーザ光を照射する必要があることが多く、光源には、フラッシュランプ励起の固体レーザ装置が用いられることが多い。固体レーザ装置は、レーザロッド（レーザ媒質）と、レーザロッドを励起するためのフラッシュランプ（励起ランプ）とを有する。レーザロッド及び励起ランプは、レーザチャンバ内に収容される。レーザチャンバの内側には、フラッシュランプから出射した光を効率よくレーザロッドに照射するための反射面、又は光を拡散させて均一にレーザーロッドに伝達するための拡散体が設けられている。

固体レーザ装置において、レーザロッドの端面や共振器ミラーの反射面にチリやほこりが付着すると、その部分にレーザ光のエネルギーが集中して、ロッド端面やミラー反射面が損傷を受ける可能性がある。レーザロッドや共振器ミラーをチリやほこりから守るために、箱形状のベース内にレーザロッドや共振器ミラーを収容し、ベース上部に蓋を被せてベース内部を密閉にした構造が考えられている（例えば特許文献１参照）。

特開平６−２６０７０１公報

ここで、フラッシュランプは消耗品であり、定期的に交換する必要がある。フラッシュランプの交換作業を容易にするために、レーザチャンバのフラッシュランプ部分を蓋部から露出させて、蓋部を開けずにレーザチャンバからフラッシュランプを引き抜くことが考えられる。その場合、フラッシュランプ交換の際にも内部の密閉状態が保たれるように、レーザチャンバの端部を蓋部で密閉することが好ましい。

レーザチャンバのフラッシュランプ部分を蓋部から露出させた場合に、レーザチャンバの端部を蓋部で密閉すると、フラッシュランプの延在方向と、レーザロッドの延在方向との間が蓋部で仕切られることになる。この蓋部とフラッシュランプとの干渉、又は蓋部とレーザロッド若しくはレーザロッドから出射した光との干渉を避けるために、フラッシュランプとレーザロッドとの間は距離をあける必要がある。

一般に、フラッシュランプとレーザロッドとの間の距離が近いほど、励起効率は高くなる。蓋部の干渉を避けるためにフラッシュランプとレーザロッドとの間の距離を長く取ると、距離が長くなった分だけ励起効率が落ちる。特に、レーザチャンバのフラッシュランプを挿通する孔部は端面封止用のＯリング取り付け部を有していることが多く、Ｏリング取り付け部はフラッシュランプを挿通する孔部の径よりもサイズが大きい。Ｏリング取り付け部と蓋部との干渉を避けるために、フラッシュランプとレーザロッドとの間の距離を狭めることができず、励起効率を向上させることが困難であった。

本発明は、上記に鑑み、励起ランプの交換を容易としつつ、レーザロッド中心とフラッシュランプ中心との距離を狭めることができる固体レーザ装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記の固体レーザ装置を含む光音響計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、レーザロッドと、レーザロッドに励起光を出射する励起ランプと、レーザロッドと励起ランプとを収容する空間を内部に有する枠体を含み、その枠体の内部で励起ランプから出射された光をレーザロッドに伝達するレーザチャンバであって、枠体の励起ランプを収容する第１の部分が励起ランプの外径よりも径が大きな第１の孔部を有し、枠体のレーザロッドを収容する第２の部分がレーザロッドを内部に挿通する第２の孔部を有するレーザチャンバと、レーザロッドから出射した光ビームの光路上に設けられた一対のミラーと、レーザチャンバ及び一対のミラーが取り付けられる筐体と、筐体に取り付けられたレーザチャンバの枠体の第２の部分、一対のミラー、及びレーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽する遮蔽部を備え、レーザチャンバの枠体の第１の部分は、長手方向の端部に第１の孔部の径よりも外径が大きいＯリングが取り付けられるＯリング取付け部を更に有し、励起ランプは第１の孔部を通してレーザチャンバに対して抜き差し可能であり、かつ、遮蔽部の、レーザチャンバの枠体の第１の部分よりも長手方向外側で、第２の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうちの少なくとも一部の厚みは、遮蔽部の他の部分の厚みよりも薄い固体レーザ装置を提供する。

本発明の固体レーザ装置では、遮蔽部は、レーザチャンバよりも広い開口を有する板状の蓋部と、その板状の蓋部の開口を塞ぎ、レーザロッドから出射した光ビームが通るダクトを有する絶縁部材とを含み、レーザチャンバは絶縁部材を介して筐体に取り付けられる構成を採用できる。

レーザチャンバの枠体の第１の部分は絶縁部材から露出することとしてもよい。

絶縁部材に形成された貫通孔はダクトを構成し、絶縁部材のレーザチャンバの枠体の第１の部分側の外部と貫通孔を隔てる隔壁の厚みは板状の蓋部の厚みよりも薄くしてもよい。

ダクトは円筒形状であり、円筒形状のダクトの直径はレーザロッドから出射した光ビームの径よりも大きく、円筒形状のダクトを通過する光ビームの中心は、円筒形状のダクトの中心よりもレーザチャンバの枠体の第１の部分の方向にずれていてもよい。

絶縁部材に形成された、レーザチャンバの枠体の第１の部分方向に開口を有する溝がダクトを構成してもよい。その場合、遮蔽部はダクトの開口部分を覆うフィルムを更に有し、そのフィルムの厚みは板状の蓋部の厚みよりも薄くしてもよい。

遮蔽部は板状の蓋部から成り、板状の蓋部のうち、レーザチャンバの枠体の第１の部分よりも長手方向外側で、第２の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうちの少なくとも一部の厚みを、板状の蓋部の他の部分の厚みよりも薄くしてもよい。

枠体は金属材料から成っていてもよい。

本発明の固体レーザ装置は、レーザチャンバの枠体の第１の部分にＯリングを介して取り外し可能に取り付けられる絶縁ブロックを更に有していてもよい。

枠体の第１の部分の長手方向の長さは枠体の第２の部分の長手方向の長さよりも長くてもよい。

レーザチャンバは、空間内に、励起ランプの外径よりも太い内径を有し、励起ランプを収容する第１の収容孔と、レーザロッドの外径よりも太い内径を有し、レーザロッドを内部に収容する第２の収容孔とを有するガラス材を更に有していてもよい。

本発明は、また、本発明の固体レーザ装置と、固体レーザ装置から出射したレーザ光が被検体に照射された後に被検体内で生じた光音響波を検出する光音響波検出手段と、検出された光音響波に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えた光音響計測装置を提供する。

本発明の固体レーザ装置及び光音響計測装置は、励起ランプの交換を容易としつつ、レーザロッド中心とフラッシュランプ中心との距離を狭めて、励起効率を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る固体レーザ装置を示すブロック図。 レーザチャンバの外観を示す斜視図。 レーザチャンバの中央部分の断面を示す断面図。 固体レーザ装置の中央付近の断面を示す断面図。 固体レーザ装置の上面図。 図４の絶縁ブロック付近を拡大して示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る固体レーザ装置を示す斜視図。 図７から遮蔽蓋を取り外した状態の固体レーザ装置を示す斜視図。 レーザチャンバの枠体の第１の部分の端部付近の断面を拡大して示す断面斜視図。 図９から遮蔽蓋を除去した状態を示す断面斜視図。 枠体の第１の部分付近の断面を示す断面図。 第１の変形例における枠体の第１の部分付近の断面を示す断面図。 第２の変形例における枠体の第１の部分付近の断面を示す断面図。 固体レーザ装置を含む光音響計測装置を示すブロック図

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る固体レーザ装置を示す。固体レーザ装置１００は、レーザロッド１１１、フラッシュランプ１１２、レーザチャンバ１１３、ミラー１１４、１１５、Ｑスイッチ１１６、及びプリズム１１７を有する。レーザロッド１１１、フラッシュランプ１１２、レーザチャンバ１１３、ミラー１１４、１１５、Ｑスイッチ１１６、及びプリズム１１７は、箱状の筐体１１８の内部に配置される。図１では図示を省略するが、固体レーザ装置１００は、筐体１１８の内部の空間を外部から遮蔽する板状の遮蔽蓋も有している。なお、図１は、固体レーザ装置１００の構成要素を説明するための図であり、図１において構成要素間の空間的な位置関係は必ずしも正確に描かれていない。

レーザロッド１１１はレーザ媒質である。レーザロッド１１１には、例えば棒状に形成されたアレキサンドライト結晶が用いられる。レーザロッド１１１に用いられるレーザ媒質は特には限定されず、ネオジウムＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット））などのＹＡＧ結晶であってもよい。

フラッシュランプ１１２は、励起ランプであり、レーザロッド１１１を励起するための励起光を出射する。レーザロッド１１１及びフラッシュランプ１１２は、レーザチャンバ１１３内に収容されている。レーザチャンバ１１３は、内部にレーザロッド１１１及びフラッシュランプ１１２を収容するための空間を有しており、内部で励起ランプから出射された光をレーザロッドに伝達する。例えば、レーザチャンバ１１３の内側には反射面が形成されており、フラッシュランプ１１２から出射した光は、直接にレーザロッド１１１に照射されるか、又は反射面で反射してレーザロッド１１１に照射される。

レーザチャンバ１１３は、配管２３１、２３２を通じて冷却機器２３０に接続される。冷却機器２３０は、レーザロッド１１１及びフラッシュランプ１１２を冷却するための機器である。冷却機器２３０は、例えば純水などの冷却媒体を、配管２３１を通じてレーザチャンバ１１３に送り込む。冷却機器２３０は、配管２３２を通じてレーザチャンバ１１３からの排水を受け取り、冷却媒体の温度を下げた上で、再びレーザチャンバ１１３に送り込む。このように冷却媒体を循環させることで、レーザチャンバ１１３内のレーザロッド１１１の温度を所望の温度範囲に保つことができる。

ミラー１１４、１１５は、レーザロッド１１１を挟んで対向しており、ミラー１１４、１１５により共振器が構成される。例えば、ミラー１１４は、筐体１１８の短手方向の側面に取り付けられ、ミラー１１５は、短手方向の側面と直交する筐体１１８の長手方向の側面に取り付けられる。レーザロッド１１１とミラー１１５との間にはプリズムが配置されており、レーザロッド１１１から出射した光はプリズム１１７で向きを変えてミラー１１５に向かう。プリズム１１７を省略し、光共振器内の光路を直線状にしてもよい。ミラー１１４はアウトプットカプラー（ＯＣ：output coupler）であり、ミラー１１５は全反射ミラーである。出力光であるレーザ光はミラー１１４から出射する。

共振器内には、Ｑスイッチ１１６が挿入される。図１では、Ｑスイッチ１１６は、レーザロッド１１１とミラー１１５との間の、レーザロッド１１１から誘導放出された光の光軸上に配置されている。Ｑスイッチ１１６には、例えば印加電圧に応じて透過する光の偏光状態を変化させるポッケルスセルが用いられる。Ｑスイッチ１１６は印加電圧に応じて共振器のＱ値を変化させる。Ｑスイッチ１１６により、レーザロッドの励起後、共振器のＱ値を低Ｑ状態から高Ｑ状態に急激に切り替えることで、レーザをＱスイッチパルス発振させることができる。ポッケルスセルに加えて、１／４波長板やポラライザを共振器の光路上に配置してもよい。

図２は、レーザチャンバ１１３の外観を示す斜視図である。図２では、配管２３１、２３２（図１参照）を接続するための穴などは図示を省略している。レーザチャンバ１１３は枠体１５１を有する。枠体１５１は、例えば金属材料から成る。枠体１５１は、レーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２とを収容する空間を内部に有する。レーザチャンバ１１３は、枠体１５１の内部にフラッシュランプ１１２から出射された光を拡散させてレーザロッドに伝達する拡散体を有する。あるいは、拡散体の代わりに反射面を有し、フラッシュランプの光を反射させて、レーザロッドに伝達する構造でもよい。

枠体１５１は、フラッシュランプ１１２を収容する第１の部分１５１ａと、レーザロッド１１１を収容する第２の部分１５１ｂとを有する。枠体の第１の部分１５１ａは、フラッシュランプ１１２の外径よりも径が大きな第１の孔部１３２を有する。また、枠体の第１の部分１５１ａは、長手方向の端部にＯリングが取り付けられるＯリング取付け部１３３を有する。Ｏリングの外径、及びＯリング取付け部１３３の外径は、第１の孔部１３２の径よりも大きい。例えばフラッシュランプ１１２の直径が５ｍｍのとき、第１の孔部１３２の直径は６ｍｍであり、Ｏリング及びＯリング取付け部１３３の外径は７ｍｍである。枠体の第２の部分１５１ｂは、レーザロッド１１１を内部に挿通する第２の孔部１３１を有する。

フラッシュランプ１１２は、第１の孔部１３２を通してレーザチャンバ１１３に対して長手方向に抜き差し可能である。枠体の第１の部分１５１ａの長手方向の長さは、枠体の第２の部分１５１ｂの長手方向の長さよりも長い。枠体の第１の部分１５１ａと第２の部分１５１ｂの長手方向の長さは同じでもよい。

図３は、レーザチャンバ１１３の中央部分の断面を示す。レーザチャンバ１１３は、枠体１５１の内部の空間に、拡散材料１５５及びガラス材１５６を有する。拡散材料１５５は、ガラス材１５６を介してレーザロッド１１１及びフラッシュランプ１１２を取り囲む。拡散材料１５５は、入射した光を拡散反射する。拡散材料１５５は、フラッシュランプ１１２から出射した光を反射する反射面を構成する。拡散材料１５５には、例えば硫酸バリウムや酸化マグネシウムなどを用いることができる。あるいは、アルミナセラミックス、スペクトラロン（米国ラブスフェア社の商品名）を用いてもよい。

ガラス材１５６は、フラッシュランプ１１２を内部に収容する第１の収容孔１５７と、レーザロッド１１１を内部に収容する第２の収容孔１５８とを有する。第１の収容孔１５７の内径は、フラッシュランプ１１２の外径よりも太い。第２の収容孔１５８の内径は、レーザロッド１１１の外径よりも太い。また、第１の収容孔１５７とフラッシュランプ１１２との間の空間は冷却媒体で満たされ、第２の収容孔１５８とレーザロッド１１１との間の空間は冷却媒体で満たされる。フラッシュランプ１１２の直径は例えば５ｍｍ程度である。レーザロッド１１１の中心とフラッシュランプ１１２の中心との間の距離は例えば６ｍｍ〜７ｍｍ程度である。

図４は、固体レーザ装置の中央付近の断面を示す。ミラー１１４やＱスイッチ１１６、プリズム１１７などは筐体１１８に取り付けられる。また、レーザチャンバの枠体１５１は、絶縁部材１２３を介して筐体１１８に取り付けられる。遮蔽蓋（遮蔽部）１１９は、筐体１１８を覆い、ミラー１１４やＱスイッチ１１６、プリズム１１７、レーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽する。遮蔽蓋１１９は、例えばポリカーボネート、ナイロン、ＡＢＳ樹脂などの絶縁性を有する樹脂から成る。

レーザチャンバの枠体１５１のうち、第１の部分１５１ａは遮蔽蓋１１９から露出する。外部に露出した枠体の第１の部分１５１ａには、フラッシュランプ１１２（図１参照）の電極を絶縁するための絶縁ブロック１２１がＯリングを介して取り付けられる。遮蔽蓋１１９は、枠体の第１の部分１５１ａよりも長手方向外側で、レーザ光の光路を覆う領域のうちの少なくとも一部に、厚みが、遮蔽蓋１１９の他の部分の厚みよりも薄い薄膜部分１２０を有する。

図５は、固体レーザ装置の上面図である。遮蔽蓋１１９により、ミラー１１４、１１５、Ｑスイッチ１１６、及びプリズム１１７が筐体１１８内に密閉される。レーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａは遮蔽蓋１１９から露出し、絶縁ブロック１２１は遮蔽蓋１１９の上部に存在する。絶縁ブロック１２１は、例えばＡＢＳ樹脂やアセタール樹脂（ＰＯＭ）などの樹脂から成る。絶縁ブロック１２１は、固体レーザ装置の使用状態では、枠体１５１にＯリングを介してねじ止めされる。絶縁ブロック１２１は、フラッシュランプ１１２を交換するときは、枠体１５１から取り外される。遮蔽蓋１１９は、枠体の第１の部分１５１ａの端部から、枠体１５１の長手方向に沿って、レーザ光の光軸を中心とした所定の範囲に薄膜部分１２０を有する。

図６は、絶縁ブロック１２１付近を拡大して示す。遮蔽蓋１１９は、絶縁ブロック１２１を枠体１５１から取り外したときにも内部の密閉を保つために、枠体１５１と絶縁ブロック１２１との境界まで伸びている。絶縁ブロック１２１は、遮蔽蓋１１９の上で枠体１５１に取り付けられる。遮蔽蓋１１９のうち、絶縁ブロック１２１の下方に位置する部分は薄膜部分１２０となっている。

遮蔽蓋１１９の薄膜部分１２０の厚みはｄ１で他の部分の厚みはｄ２であるとする。例えば遮蔽蓋１１９の薄膜部分１２０の厚みｄ１は０．５ｍｍであり、他の部分の厚みｄ２は６ｍｍである。仮に、遮蔽蓋１１９の、枠体の第１の部分１５１ａの端部と接触する部分の厚みが薄膜部分１２０の厚み（ｄ１）ではなく通常の厚み（ｄ２）であったとすると、薄膜部分１２０との厚みの差の分だけ、絶縁ブロック１２１及び枠体の第１の部分１５１ａにおける第１の孔部１３２及びＯリング取付け部１３３（図２参照）の位置を、第２の孔部１３１から離れる方向に移動させる必要がある。絶縁ブロック１２１及び枠体１５１の第１の孔部１３２がそのままで、薄膜部分１２０の厚みを通常の厚みｄ２にすると、今度は遮蔽蓋１１９がレーザ光に干渉する。

枠体の第１の部分１５１ａを遮蔽蓋１１９から露出させる場合、特に端部のＯリング取付け部１３３が遮蔽蓋１１９と干渉しやすい。本実施形態では、遮蔽蓋１１９のうち、Ｏリング取付け部１３３を有する枠体の第１の部分１５１ａの端部から所定の範囲を薄膜部分１２０とする。そのようにすることで、共振器内部の光学部材を露出させることなくフラッシュランプ１１２の交換を可能としつつも、遮蔽蓋１１９を一定の厚みとする場合に比べてレーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２との間の距離を縮めることができ、励起効率を向上させることができる。

ここで、遮蔽蓋１１９の全体の厚みを薄くすればレーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２との間の距離を狭めることはできる。しかし、遮蔽蓋１１９の全てを薄膜部分１２０と同じ厚みとすると、遮蔽蓋１１９の強度が不足する。本実施形態では、特に遮蔽蓋１１９のうちで、枠体の第１の部分１５１ａから延び、レーザ光の光路を覆う一部の領域の厚みを薄くしているため、全体的な強度を保ちつつ、レーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２との間の距離を狭めることができる。

次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る固体レーザ装置を示す斜視図である。図８は、図７から遮蔽蓋１１９ａを取り外した状態の固体レーザ装置を示す。ミラー１１４、１１５、Ｑスイッチ１１６、及びプリズム１１７は、板状の遮蔽蓋１１９ａにより筐体１１８内に密閉される。遮蔽蓋１１９ａは、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属から成る。

フラッシュランプ１１２の発光に際して、レーザチャンバ１１３に数ｋＶの高電圧が印加されるため、遮蔽蓋に金属板を用いる場合には、遮蔽蓋１１９ａに高電圧が印加されないようにするために、遮蔽蓋１１９ａとレーザチャンバ１１３とを離す必要がある。本実施形態において、遮蔽蓋１１９ａは、レーザチャンバ１１３（枠体の第１の部分１５１ａ）に対応する領域よりも広い開口を有する。遮蔽蓋１１９ａの開口は、レーザチャンバ１１３と絶縁部材１２３とで塞がれる。レーザチャンバ１１３の枠体の第１の部分１５１ａは、絶縁部材１２３から露出する。

図９は、レーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａの端部付近の断面を拡大して示す断面斜視図である。図１０は、図９から遮蔽蓋１１９ａを除去した状態を示す。枠体１５１は、長手方向の端部にＯリング取付け部１３３を有している（図２も参照）。Ｏリング１３４は、Ｏリング取付け部１３３と絶縁ブロック１２１とに挟み込まれて保持される。Ｏリング１３４は、枠体１５１の第１の収容孔１５７（図３参照）とフラッシュランプ１１２との隙間をシールし、フラッシュランプ１１２を冷却するための冷却媒体が枠体１５１から外部にあふれ出すことを防ぐ。

ここで、レーザロッド１１１から出射した光の進行方向にミラー１１５を配置した場合、ミラー１１５はプリズム１１７に比べてサイズが大きいため、その分だけ蓋部１１９の高さを高くする必要がある。フラッシュランプ１１２を引き抜く方向の蓋部１１９の高さが高くなると、フラッシュランプ１１２の引き抜き時にフラッシュランプ１１２が蓋部１１９の高くなっている部分にあたり、フラッシュランプ１１２が引き抜きにくくなる。本実施形態では、ミラー１１５よりもサイズが小さいプリズム１１７を用いて光を９０°曲げ、ミラー１１５を筐体の長手方向の側面に配置することで、フラッシュランプ１１２を引き抜きやすくしている。

絶縁部材１２３は、レーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａ側に開口を有する溝１４１を有する。溝１４１は例えば矩形状に形成される。この溝１４１は、レーザロッド１１１から出射した光ビームが通るダクトを構成する。溝（ダクト）１４１の開口部分は、図１０に示すように、薄膜フィルム１２４で覆われる（図８も参照）。薄膜フィルム１２４は、例えばポリイミドフィルムであり、その厚みは、板状の遮蔽蓋１１９ａの厚みよりも薄い。例えば遮蔽蓋１１９ａの厚み（図６のｄ２に相当）は６ｍｍであり、薄膜フィルム１２４の厚みは１００μｍである。絶縁ブロック１２１は、薄膜フィルム１２４の上で、レーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａの端部に取り付けられる。本実施形態では、絶縁部材１２３及び薄膜フィルム１２４が遮蔽部の一部を構成する。

図１１は、枠体の第１の部分１５１ａ付近の断面を示す。筐体１１８の内部は、遮蔽蓋１１９ａと絶縁部材１２３とで塞がれる。レーザチャンバの枠体１５１は、絶縁部材１２３を介して筐体１１８に取り付けられる。枠体の第１の部分１５１ａは絶縁材料から露出し、第２の部分１５１ｂは絶縁部材１２３に埋もれている。枠体の第１の部分１５１ａは、絶縁ブロック１２１の取り付け部分にＯリング取付け部１３３を有している。レーザロッド１１１から出射したレーザ光はダクト１４１を通る。ダクト１４１の上部は薄膜フィルム１２４で覆われており、レーザ光の光路は絶縁部材１２３と薄膜フィルム１２４とによって外部から保護されている。

例えばレーザロッド１１１の径が３ｍｍで、フラッシュランプ１１２の径が５ｍｍであり、両者の軸間の距離が７ｍｍであるとする。この場合、レーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２との間の最短距離は３ｍｍとなる。端面封止用のＯリングの線径を１ｍｍとすると、Ｏリング取付け部１３３からレーザロッド１１１までの最短距離は約１．２５ｍｍ程度となる。この距離が短いため、幾何公差、光軸の微調整範囲を考慮すると、機械加工のみで絶縁部材１２３を貫通するダクト（貫通孔）を作製することは難しい。レーザチャンバ１１３は、フラッシュランプ１１２の点灯時に高電圧が印加されるため、絶縁部材１２３を介して筐体に取り付けられることが好ましいが、絶縁部材１２３は、金属部材に比べて加工精度が悪い。そこで、本実施形態では、絶縁部材１２３に上部が解放された溝を形成し、その上部を薄膜フィルム１２４で覆うこととしている。

本実施形態では、レーザ光の光路（ダクト１４１）を薄膜フィルム１２４で覆っており、ダクト１４１と外部とを仕切る隔壁の厚みが、遮蔽蓋１１９ａの厚みよりも薄い。この部分の厚みを薄くすることで、特にＯリング取付け部１３３と、ダクト１４１と外部とを仕切る隔壁との干渉を避けることができる。従って、共振器内部の光学部材を露出させることなくフラッシュランプ１１２の交換を可能としつつも、遮蔽蓋１１９ａを一定の厚みとする場合に比べてレーザロッド１１１とフラッシュランプ１１２との間の距離を縮めることができ、励起効率を向上させることができる。

上記では、薄膜フィルム１２４をダクト１４１と外部とを隔てる隔壁として用いる例を説明したが、これには限定されない。図１２は、第１の変形例における固体レーザ装置の枠体の第１の部分１５１ａ付近の断面を示す。この例では、絶縁部材１２３に形成された貫通孔１４２がダクトを構成する。貫通孔（ダクト）１４２は、例えば円筒形状に形成される。絶縁部材１２３のレーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａ側の外部とダクト１４２を隔てる隔壁の厚みは、遮蔽蓋１１９ａの厚みよりも薄い。機械加工精度が高ければ、このようなダクト１４２を形成しても、上記と同様な効果が得られる。

図１３は、第２の変形例における固体レーザ装置の枠体の第１の部分１５１ａ付近の断面を示す。この変形例も、第１の変形例と同様に、絶縁部材１２３に形成された円筒形状の貫通孔１４２がダクトを構成する。第２の変形例では、貫通孔（ダクト）１４２の直径はレーザロッドから出射した光ビームの径よりも十分に大きく、ダクト１４２を通過する光ビームの中心は、円筒形状のダクトの中心よりもレーザチャンバの枠体の第１の部分１５１ａ方向にずれている。ダクト１４２の中心とレーザ光の中心とのずれは、少なくとも１ｍｍ、例えば２ｍｍ程度とする。このようにダクト１４２の中心とレーザ光の中心とをずらすことで、両者が一致している場合に比べて、光路の調整に余裕を持たせることができる。

続いて、本発明の固体レーザ装置を含む光音響計測装置を説明する。図１４は、固体レーザ装置１００を含む光音響計測装置を示す。光音響計測装置１０は、超音波探触子（プローブ）１１と、超音波ユニット１２と、固体レーザ装置１００とを備える。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。

固体レーザ装置１００から出射したレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて照射される。レーザ光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所からレーザ光の照射を行ってもよい。

被検体内では、光吸収体が照射されたレーザ光のエネルギーを吸収することで超音波（音響波）が生じる。プローブ１１は、音響波検出手段であり、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有している。プローブ１１は、一次元配列された複数の超音波振動子により、被検体内からの音響波（光音響波）を検出する。また、プローブ１１は、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する被検体からの反射音響波（反射超音波）の受信を行う。

超音波ユニット１２は、信号処理手段である。超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響画像生成手段２５、超音波画像生成手段２６、画像合成手段２７、制御手段２８、及び送信制御回路２９を有する。

受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号を受信する。また、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号を受信する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１が受信した光音響波及び反射超音波の検出信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換手段２２は、例えば所定の周期のサンプリングクロック信号に基づいて光音響波及び反射超音波の検出信号をサンプリングする。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングした光音響波及び反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）を受信メモリ２３に格納する。

データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響波の検出信号のサンプリングデータと反射超音波の検出信号のサンプリングデータとを分離する。データ分離手段２４は、光音響波の検出信号のサンプリングデータを光音響画像生成手段２５に入力する。また、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）２６に入力する。

光音響画像生成手段２５は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。超音波画像生成手段２６は、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。

画像合成手段２７は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段２７は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、ディスプレイなどの画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。

制御手段２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。また、制御手段２８は、固体レーザ装置１００に対して光出射を指示する制御も行う。制御手段２８は、例えば固体レーザ装置１００にトリガ信号を送る。固体レーザ装置１００内の図示しない制御手段は、トリガ信号を受け取ると、フラッシュランプ１１２を点灯し、その後、Ｑスイッチ１１６によって共振器のＱ値を低Ｑ状態から高Ｑ状態へと切り替えてパルスレーザ光を出射させる。制御手段２８は、固体レーザ装置１００から出射した光が被検体に照射されるタイミングに合わせて、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を送り、光音響波のサンプリング開始タイミングを制御する。

制御手段２８は、超音波画像の生成時は、送信制御回路２９に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路２９は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御手段２８は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。

上記では、光音響計測装置１０においてプローブ１１が光音響波と反射超音波の双方を検出するものとして説明したが、超音波画像の生成に用いるプローブと光音響画像の生成に用いるプローブとは、必ずしも同一である必要はない。光音響波と反射超音波とを、それぞれ別個のプローブで検出するようにしてもよい。また、上記実施形態では、固体レーザ装置が光音響計測装置の一部を構成する例について説明したが、これには限定されない。本発明の固体レーザ装置を、光音響計測装置とは異なる装置に用いてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の固体レーザ装置及び光音響計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

１００：固体レーザ装置
１１１：レーザロッド
１１２：フラッシュランプ
１１３：レーザチャンバ
１１４、１１５：ミラー
１１６：Ｑスイッチ
１１７：プリズム
１１８：筐体
１１９：遮蔽蓋
１２０：薄膜部分
１２１：絶縁ブロック
１２３：絶縁部材
１２４：薄膜フィルム
１４１、１４２：ダクト
１３１、１３２：孔部
１３３：Ｏリング取付け部
１３４：Ｏリング
１５１：枠体
１５５：拡散材料
１５６：ガラス材
１５７、１５８：収容孔
２３０：冷却機器
２３１、２３２：配管
１０：光音響計測装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１４：画像表示手段
２１：受信回路
２２：ＡＤ変換手段
２３：受信メモリ
２４：データ分離手段
２５：光音響画像生成手段
２６：超音波画像生成手段
２７：画像合成手段
２８：制御手段
２９：送信制御回路

Claims (12)

1. レーザロッドと、
   前記レーザロッドに励起光を出射する励起ランプと、
   前記レーザロッドと前記励起ランプとを収容する空間を内部に有する枠体を含み、該枠体の内部で前記励起ランプから出射された光を前記レーザロッドに伝達するレーザチャンバであって、前記枠体の前記励起ランプを収容する第１の部分が前記励起ランプの外径よりも径が大きな第１の孔部を有し、前記枠体の前記レーザロッドを収容する第２の部分が前記レーザロッドを内部に挿通する第２の孔部を有するレーザチャンバと、
   前記レーザロッドから出射した光ビームの光路上に設けられた一対のミラーと、
   開口を有し、内部に前記レーザチャンバ及び前記一対のミラーが取り付けられる筐体と、
   前記筐体に取り付けられた前記レーザチャンバの前記枠体の第２の部分、前記一対のミラー、及び前記レーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽し、前記第１の部分を露出させて前記開口を覆う遮蔽部を備え、
   前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分は、長手方向の端部に前記第１の孔部の径よりも大きな外径を有するＯリングが取り付けられるＯリング取付け部を更に有し、該Ｏリング取付け部は前記遮蔽部から露出し、前記励起ランプは前記第１の孔部を通して前記レーザチャンバに対して抜き差し可能であり、かつ、前記遮蔽部の、前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分よりも長手方向外側で、前記第２の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうち前記枠体の第１の部分に隣接する部分の厚みは、前記遮蔽部の他の部分の厚みよりも薄い固体レーザ装置。
2. 前記遮蔽部は、前記レーザチャンバよりも広い開口を有する板状の蓋部と、該板状の蓋部の開口を塞ぎ、前記レーザロッドから出射した光ビームが通るダクトを有する絶縁部材とを含み、前記レーザチャンバは前記絶縁部材を介して前記筐体に取り付けられる請求項１に記載の固体レーザ装置。
3. 前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分は前記絶縁部材から露出する請求項２に記載の固体レーザ装置。
4. 前記絶縁部材に形成された貫通孔は前記ダクトを構成し、前記絶縁部材の前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分側の外部と前記貫通孔を隔てる隔壁の厚みは前記板状の蓋部の厚みよりも薄い請求項２又は３に記載の固体レーザ装置。
5. 前記ダクトは円筒形状であり、該円筒形状のダクトの直径は前記レーザロッドから出射した光ビームの径よりも大きく、前記円筒形状のダクトを通過する光ビームの中心は、前記円筒形状のダクトの中心よりも前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分の方向にずれている請求項４に記載の固体レーザ装置。
6. 前記絶縁部材に形成された、前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分方向に開口を有する溝が前記ダクトを構成し、前記遮蔽部は前記ダクトの開口を覆うフィルムを更に有し、該フィルムの厚みは前記板状の蓋部の厚みよりも薄い請求項２又は３に記載の固体レーザ装置。
7. 前記遮蔽部は板状の蓋部から成り、該板状の蓋部のうち、前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分よりも長手方向外側で、前記第２の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうち前記枠体の第１の部分に隣接する部分の厚みは、前記板状の蓋部の他の部分の厚みよりも薄い請求項１に記載の固体レーザ装置。
8. 前記枠体は金属材料から成る請求項２から７何れか１項に記載の固体レーザ装置。
9. 前記レーザチャンバの前記枠体の第１の部分にＯリングを介して取り外し可能に取り付けられる絶縁ブロックを更に備えた請求項８に記載の固体レーザ装置。
10. 前記枠体の第１の部分の長手方向の長さは前記枠体の第２の部分の長手方向の長さよりも長い請求項１から９何れか１項に記載の固体レーザ装置。
11. 前記レーザチャンバは、前記空間内に、前記励起ランプの外径よりも太い内径を有し、前記励起ランプを収容する第１の収容孔と、前記レーザロッドの外径よりも太い内径を有し、前記レーザロッドを内部に収容する第２の収容孔とを有するガラス材を更に有する請求項１から１０何れか１項に記載の固体レーザ装置。
12. 請求項１から１１何れか１項に記載の固体レーザ装置と、
    前記固体レーザ装置から出射したレーザ光が被検体に照射された後に被検体内で生じた光音響波を検出する光音響波検出手段と、
    前記検出された光音響波に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えた光音響計測装置。

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