JP6609643B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ装置に関し、更に詳しくは、冷却機構を有するレーザ装置に関する。

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、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、Ｑスイッチパルス発振を行う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、例えばレーザロッド（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。また、レーザ装置は、Ｑスイッチパルス発振のためのＱスイッチを有する。光音響計測に用いることができるレーザ装置として、レーザ媒質にアレキサンドライト結晶を用いたものが、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、アレキサンドライト結晶を小体積化し、レーザ装置を小型化することが記載されている。

ここで、レーザ装置を小型化するほど、発熱の問題が大きくなり、いかに効率よく冷却を行うかが重要になる。小型で高出力のレーザ装置の冷却に関して、特許文献２には、ファイバレーザ用光ファイバに半導体レーザから出射した光を励起光として入射して出力レーザ光を得るレーザ発振装置における冷却構造が記載されている。特許文献２に記載されるレーザ発振装置は、励起レーザ光を出射する半導体レーザアレイと、レーザ活性物質を有し、励起レーザ光が入射されると入射された励起レーザ光にて励起された出力レーザ光を発生するファイバレーザ用光ファイバとを有する。レーザ発振装置は、略箱状の筐体（ケース）に収容されており、脚部にて水平面に載置される。

特許文献２に記載の冷却構造は、半導体レーザアレイから発生する熱を放熱する半導体レーザ放熱部材と、ファイバレーザ用光ファイバから発生する熱を放熱するファイバレーザ放熱部材と、半導体レーザ放熱部材とファイバレーザ放熱部材に冷却風を送風する冷却ファンとを備える。冷却ファンは、半導体レーザ放熱部に対向して配置され、冷却ファンから送風される冷却風は半導体レーザ放熱部材に当てられる。冷却風は、半導体レーザ放熱部材に当たった後、ガイド部材を介してファイバレーザ放熱部材に導かれる。特許文献２では、このような構成により、冷却ファンにて半導体レーザアレイとファイバレーザ用光ファイバとを冷却する。

レーザを含む光学系の冷却に関して、ホログラフィックステレオグラム作製装置における冷却構造が特許文献３に記載されている。特許文献３に記載のホログラフィックステレオグラム作製装置は、物体レーザ光と参照レーザ光とによって生じる干渉縞を要素ホログラムとして記録媒体に記録する光学系と、筐体に対して少なくとも光学系を防振支持する防振支持手段と、少なくとも光学系を冷却する冷却手段とを備える。光学系は、レーザ光源を含んでいる。冷却手段は、筐体側に配置される送風ファンなどの駆動部と、この駆動部と光学系との間に設けられた非剛性体からなるダクトとから構成される。特許文献３では、レーザ光源を含む光学系が防振支持手段によって筐体に対して防振支持されているため、ファンが回転することで発生する振動の光学系に対する振動伝達が抑制される。

特開２０１５−１１１６６０号公報 特開２００８−２１８９９号公報 特開平１１−８４９９２号公報

特許文献２では、冷却用のファンが載置面に垂直な側面に配置されている。側面の面積は、載置面に平行な底面の面積に比べて狭く、配置することができるファンの数が限定され、冷却能力が制限される。また、特許文献２では、冷却用のファンから発生する振動が半導体レーザアレイに伝達される問題もある。

特許文献３では、レーザ光源は筐体に対して防振支持されており、かつファンなどの駆動部が筐体側に配置されているため、ファンから発生する振動がレーザ光源などに伝達されにくい。しかしながら、特許文献３では、ダクトの一方の端部に送風ファンが配置され、かつ他方の端部に排気ファンが配置されており、レーザ光源は、ダクト内を流れる冷却風により冷却される。特許文献３において、冷却風が流れるのはダクト内のみであり、ダクトの直径（面積）によって冷却風の風量が決まり、冷却能力の向上には限界がある。

本発明は、上記事情に鑑み、冷却用気流を生じさせる部分において発生する振動のレーザ部に対する伝達を抑制でき、かつレーザ部から発生する熱を効率的に放熱できるレーザ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、複数の面を含む箱状の筐体の内部に収容されるレーザ部と、筐体の内部でレーザ部を第１のマウントを介して支持するフレームと、フレームとは異なる部材に取り付けられ、レーザ部を冷却するための冷却用気体の流れを生じさせる冷却用気流発生部とを備え、冷却用気流発生部は、筐体の複数の面のうちで面積が最大の面、又はその面に対向する面側に、レーザ部と対向して配置され、フレームは、レーザ部を支持する側の面である一方の面から他方の面に貫通する貫通孔を有しており、冷却用気体は、冷却用気流発生部とレーザ部との間でフレームの貫通孔を通じて移動するレーザ装置を提供する。

本発明のレーザ装置は、更に、レーザ部を搭載する基板を更に備え、基板のレーザ部が搭載されている一方の面とは反対側である他方の面に取り付けられた放熱器とを有していてもよい。

上記において、基板は、第１のマウントを介してフレームに支持されることが好ましい。

レーザ装置がレーザ部を搭載する基板を有する構成である場合、その基板は、レーザ部が搭載される第１の部分と、第１の部分からレーザ部が搭載されている一方の面側に立ち上がる第２の部分と、第２の部分を介して第１の部分に接続される第３の部分とを含み第３の部分において第１のマウントを介してフレームに支持されることとしてもよい。

基板には、光音響計測用のプローブと接続するための伝送光学系、結合光学系、及び光コネクタの少なくとも１つが更に搭載されていてもよい。

上記において、基板の第１の部分の少なくとも一部及び／又は放熱器の少なくとも一部がフレームの貫通孔に入り込んでいることが好ましい。

本発明のレーザ装置は、レーザ部及び基板の少なくとも一方に接続され、レーザ部が発する熱をフレームに伝達する熱伝導部材を更に有していてもよい。

上記の熱伝導部材は、レーザ部及び基板の少なくとも一方の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料から成る編組シールド線を含んでいてもよい。

あるいは、熱伝導部材は、レーザ部及び基板の少なくとも一方の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料から成るフィルムを含んでいてもよい。

本発明のレーザ装置では、冷却用竜発生部の少なくとも一部はフレームの貫通孔に入り込んでいてもよい。

本発明のレーザ装置は、筐体の内部の空間を、レーザ部が存在する空間と、冷却用気体が流れる空間とに仕切る仕切り部材を更に有していてもよい。

上記の仕切り部材は例えばエアフィルタを含んでいてもよく、フィルム部材を含んでいてもよい。

本発明のレーザ装置において、その筐体は、互いに分離可能な第１の筐体部分と第２の筐体部分とを含んでいてもよく、第１の筐体部分と第２の筐体部分とはそれぞれフレームに取り付けられていてもよい。

本発明のレーザ装置において、フレームは、第１の筐体部分及び２の筐体部分から突き出した突き出し部を有していてもよい。

本発明のレーザ装置において、第２の筐体部分は冷却用気体が通過する通気口を有していてもよく、冷却用気流発生部は第２の筐体部分に取り付けられていてもよい。

本発明のレーザ装置において、フレームは、第２のマウントを介して筐体に取り付けられることしてもよい。

本発明のレーザ装置は、冷却用気流発生部を支持する冷却用気流発生部支持部材を更に有していてもよい。

上記の冷却用気流発生部支持部材は、第３のマウントを介して筐体の内部に取り付けられていてもよい。

本発明のレーザ装置は、冷却用の冷却用気流を発生させる部分において発生する振動のレーザ部に対する伝達を抑制でき、かつレーザ部から発生する熱を効率的に放熱することが可能である。

本発明の第１実施形態に係るレーザ装置を含む光音響計測装置を示すブロック図。 本発明の第１実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 レーザ装置を底面側から見た図。 本発明の第２実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 本発明の第４実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 本発明の第５実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 レーザ装置の内部を筐体の上面側から見た図。 本発明の第６実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図。 変形例に係るレーザ装置の内部を示す断面図。

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実施形態に係るレーザ装置を含む光音響計測装置を示す。光音響計測装置１０は、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、及びレーザ装置１３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なく、被検対象、及び／又は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よい。

レーザ装置１３は、生体組織などの被検体に照射される測定光を出射する。測定光の波長は、観察対象の生体組織などに応じて適宜設定される。レーザ装置１３は、例えば固体レーザ光源である。光源のタイプは特に限定されず、レーザ装置１３が、レーザダイオード光源（半導体レーザ光源）であってもよいし、或いはレーザダイオード光源を種光源とする光増幅型レーザ光源であってもよい。レーザ装置１３から出射した測定光は、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。測定光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所から測定光の照射を行ってもよい。

プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の検出器素子（超音波振動子）を有している。プローブ１１は、被検体内の光吸収体が被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波を検出する。プローブ１１は、光音響波の検出に加えて、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反射音響波（反射超音波）の受信を行う。超音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。プローブ１１のタイプは特に限定されず、リニアプローブであってもよいし、コンベクスプローブ、又はセクタープローブであってもよい。

超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離手段２３、光音響画像生成手段２４、超音波画像生成手段２５、画像出力手段２６、制御手段２８、及び送信回路２９を有する。超音波ユニット１２は、信号処理装置を構成する。超音波ユニット１２は、例えばプロセッサ、メモリ、及びバスなどを有するコンピュータ装置として構成される。超音波ユニット１２には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれており、そのプログラムが動作することで、超音波ユニット１２内の各部の少なくとも一部の機能が実現する。

受信回路２１は、プローブ１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２２に格納する。受信回路２１は、典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、及びＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）を含む。プローブ１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に格納され、受信メモリ２２に格納される。受信回路２１は、例えば１つのＩＣ（Integrated Circuit）で構成される。

プローブ１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力し、受信メモリ２２には、ＡＤ変換され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）が格納される。データ分離手段２３は、受信メモリ２２から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出し、光音響画像生成手段２４に送信する。また、受信メモリ２２から反射超音波のサンプリングデータを読み出し、超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）２６に送信する。

光音響画像生成手段２４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、検波、及び対数変換などを含む。超音波画像生成手段２５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、検波、及び対数変換などを含む。画像出力手段２６は、光音響画像と超音波画像とをディスプレイ装置などの画像表示手段１４に出力する。

制御手段２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御手段２８は、例えば光音響画像を取得する場合は、レーザ装置１３に光トリガ信号を送信し、レーザ装置１３から測定光を出射させる。また、測定光の出射に合わせて、受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。

制御手段２８は、超音波画像を取得する場合は、送信回路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信する。送信回路２９は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１に、プローブ１１から超音波を送信させるための送信信号を出力し、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、例えば音響ラインを一ラインずつずらしながら走査して反射超音波の検出を行う。制御手段２８は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。

図２は、レーザ装置１３の内部を示す断面図である。図２では、レーザ装置１３から出射した測定光が例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光される場合について説明している。なお、以下では、超音波ユニットとプローブとの接続に関連する部分については説明を省略する。図３は、レーザ装置１３を底面側から見た図である。図２に示されるように、レーザ装置１３は、レーザ部３５と、伝送光学系３６と、ファイバ接続光学系３７とを有する。レーザ部３５は、レーザ光を生成する部分である。レーザ部３５は、例えばＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ光源として構成される。レーザ部３５は、例えば励起用レーザダイオード光源、レーザロッド、及びレーザ共振器光学系を有する。レーザ共振器光学系は、例えばミラーとＱスイッチとを含む。レーザ部３５は、励起用レーザダイオード光源の電源、Ｑスイッチの電源、伝送光学系、結合光学系、及び／又は光コネクタを含んでいてもよい。

レーザ部３５は、複数の面を含む箱状の筐体（ケース）の内部に収容される。本実施形態において、筐体は、互いに分離可能な上部筐体（第１の筐体部分）３１と下部筐体（第２の筐体部分）３２とを含む。上部筐体３１及び下部筐体３２は、それぞれフレーム３３に取り付けられている。上部筐体３１及び下部筐体３２は、例えばそれぞれネジを用いてフレーム３３に固定される。本実施形態では、フレーム３３は、上部筐体３１及び下部筐体３２から突き出した突き出し部を有している。突き出し部を有することで、レーザ装置１３が障害物にぶつかった場合でも、筐体部分に衝撃が伝わることを抑制できる。下部筐体３２には脚部４１が取り付けられており（図３も参照）、レーザ装置１３は下部筐体３２を下に水平面などに載置される。以下では、便宜上、筐体の脚部４１がある側の面を底面と呼び、それに対向する面を上面と呼ぶ。また、上面及び底面と垂直な面を、側面と呼ぶ。

レーザ部３５から出射したレーザ光は、伝送光学系３６を介してファイバ接続光学系３７に入射する。結合光学系は、例えばレンズなどを含む。伝送光学系３６は、拡散板及び／又はビームエキスパンダなどを含んでいてもよい。伝送光学系３６は必須ではなく、レーザ装置１３は伝送光学系３６を有していなくてもよい。ファイバ接続光学系３７は、例えば結合光学系及び光コネクタを含む。ファイバ接続光学系３７の光コネクタには、プローブ１１から延びる光ファイバが接続される。光ファイバには、例えば複数の素線を束ねたバンドルファイバが用いられる。プローブ１１は、例えば測定光を導光する導光板及び／又は測定光を拡散させる拡散板などを含んでおり、それらを介して、測定光を被検体に向けて出射する。

レーザ部３５、伝送光学系３６、及びファイバ接続光学系３７は、光学基板３４に搭載される。光学基板３４は、例えばアルミ系合金、マグネシウム系合金、チタン系合金、又は銅系合金などの熱伝導率が高い材料から成る。光学基板３４のレーザ部３５が搭載される面とは反対側の面には、放熱器３８が取り付けられる。放熱器３８は、例えば複数の放熱フィンを含む。放熱器３８は、例えばアルミ系合金、マグネシウム系合金、チタン系合金、又は銅系合金など熱伝導率が高い材料から成る。

光学基板３４は、マウント（第１のマウント）４０を介してフレーム３３により取り付けられる。別の言い方をすれば、フレーム３３は、光学基板３４に搭載されたレーザ部３５をマウント４０を介して支持する。マウント４０には、例えば防振ゴムが用いられる。フレーム３３は、レーザ部３５（光学基板３４）を支持する側の面である一方の面から他方の面に貫通する貫通孔を有している。

冷却用気流発生部の一例である送風ファン３９は、レーザ部３５の冷却に用いられる冷却用気体の流れ（冷却用気流）を生じさせるためのファンである。送風ファン３９は、フレーム３３とは異なる部材に取り付けられる。なお、冷却用気流発生部はこれに限らず、ブロワなどを用いてもよい。送風ファン３９は、レーザ装置１３の筐体の複数の面のうちで面積が最大の面、又はその面に対向する面側に、レーザ部３５と対向して配置される。ここで、筐体の複数の面のそれぞれの面積は、各面を、その面に垂直な方向から見た場合における面積を意味する。別の言い方をすれば、各面の面積は、各面を、その面に平行な面に投影した場合における面積として定義される。

本実施形態において、送風ファン３９は、下部筐体３２に光学基板３４と対向して配置されている。下部筐体３２には、例えば計６個の送風ファン３９が取り付けられる。送風ファン３９は、フレーム３３の貫通孔を通じて、レーザ部３５を搭載する光学基板３４に冷却用気体を送風する。図３に示されるように、下部筐体３２は、送風ファン３９が配置される部分に、冷却用気体が通過するための通気口を有する。送風ファン３９は、通気口から冷却用気流を吸い込む。送風ファン３９が吸い込んだ冷却用気体は、図２中に破線矢印で示すように、フレーム３３の貫通孔を通じて放熱器３８に送風される。

レーザ部３５などが発生する熱は、光学基板３４を通じて放熱器３８に到達しており、放熱器３８に冷却用気体が送風されることで、レーザ部３５などが冷却される。送風ファン３９の少なくとも一部は、フレーム３３の貫通孔に入り込んでいることが好ましい。その場合、送風ファンと放熱器３８との間の距離も短くすることができ、レーザ部３５を効率的に冷却することができる。放熱器３８に送風された冷却用気体は、上部筐体３１に設けられた排気口を通じて、筐体の外部に排出される。

本実施形態では、送風ファン３９は、レーザ装置１３の筐体の複数の面のうちで面積が最大の面、又はその面に対向する面側に配置される。この場合、送風ファン３９を他の面に配置する場合より、多くの送風ファンを配置することができる。あるいは、他の面に配置する場合より、大型の送風ファン３９を配置することができる。本実施形態では、多数の送風ファン３９及び／又は大型の送風ファンを配置することができるため、単位時間あたりに送風できる冷却用気体を増加でき、レーザ部３５の冷却を効率的に実施することが可能である。

本実施形態では、送風ファン３９はフレーム３３とは異なる部材、例えば下部筐体３２に取り付けられる。送風ファン３９は、回転動作に伴って振動を発生する。送風ファン３９において発生した振動は、下部筐体３２を通じてフレーム３３に伝わるため、フレーム３３に直接に送風ファン３９を取り付ける場合に比べて、フレーム３３が振動することを抑制することができる。その結果、フレーム３３からレーザ部３５を搭載する光学基板３４へ伝達する振動を抑制できる。さらに、本実施形態では、フレーム３３は防振ゴムなどのマウント４０を介して光学基板３４を支持する。マウント４０が、フレーム３３から光学基板３４へ伝達する振動を抑制することで、送風ファン３９において発生する振動のレーザ部３５への伝達を更に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、送風ファン３９は光学基板３４と対向して配置される。フレーム３３は貫通孔を有しており、送風ファン３９が送風する冷却用気流は、その貫通孔を通じて光学基板３４に取り付けられた放熱器３８に送られる。フレーム３３に貫通孔を設けることで、光学基板３４に対向した位置に送風ファン３９を設け、光学基板３４に対向した位置から光学基板３４に冷却用気流を送風することができる。このような構成を採用した場合、ダクトを通じて冷却する場合に比べて、冷却用気流を効率的に光学基板３４（放熱器３８）に当てることができ、振動の伝達を抑制しつつ、冷却効率を高めることができる。

次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本発明の第４実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。本実施形態に係るレーザ装置１３ａでは、フレーム３３は筐体４３の内部に収容されており、図２に示す第１実施形態に係るレーザ装置１３とは異なり、フレーム３３は筐体から外部に突き出す突き出し部を有していない。また、フレーム３３は、マウント（第２のマウント）４５を介して筐体４３に取り付けられる。

本実施形態に係るレーザ装置１３ａは、第１実施形態に係るレーザ装置１３の構成要素に加えて、送風ファン３９を支持する送風ファン支持部材（冷却用気流発生部支持部材）４４を更に有している。送風ファン支持部材４４は、マウント（第３のマウント）４６を介して筐体４３の内部に取り付けられる。送風ファン支持部材４４には、例えば金属材料又は樹脂材料から成る薄い基板が用いられる。

本実施形態に係るレーザ装置１３ａでは、筐体４３の底面に冷却用気流を吸い込むための通気口（吸気口）が設けられるのに代えて、又はこれに加えて、筐体４３の側面に吸気口が設けられる。筐体４３の側面から筐体４３の内部に吸い込まれた冷却用気体は、図４中に破線矢印で示すように、送風ファン３９から、フレーム３３の貫通孔を通じて放熱器３８に送風される。本実施形態においても、送風ファン３９の少なくとも一部は、フレーム３３の貫通孔に入り込んでいることが好ましい。

本実施形態では、送風ファン３９は送風ファン支持部材４４に取り付けられている。送風ファン３９において発生した振動は、送風ファン支持部材４４からマウント４６を通じて筐体４３に伝わった後、マウント４５を介してフレーム３３に伝わる。本実施形態では、送風ファン３９からフレーム３３に至る振動の伝達経路に２つのマウントが介在しているため、第１実施形態に比べて、フレーム３３に伝達される振動を抑制できる効果がある。その他の効果は第１実施形態と同様である。

続いて、本発明の第３実施形態を説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。本実施形態に係るレーザ装置１３ｂでは、光学基板３４が、レーザ部３５が搭載される第１の部分３４ａと、第１の部分からレーザ部３５が搭載される面側に立ち上る第２の部分３４ｂと、その第２の部分３４ｂを介して第１の部分３４ａに接続される第３の部分３４ｃとを含む。第１の部分３４ａと第３の部分３４ｃとは、ほぼ平行に構成される。光学基板３４は、第３の部分３４ｃにおいてマウント４０を介してフレーム３３に支持される。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。

本実施形態では、光学基板３４が、光学基板の第１の部分３４ａから折れ曲がる第２の部分３４ｂを有している。光学基板３４が送風ファン３９側に折れ曲がっているため、熱源であるレーザ部３５が搭載される光学基板の第１の部分３４ａの位置を、フレーム３３と光学基板３４との接続位置よりも、送風ファン３９に近い位置に移動させることができる。本実施形態において、光学基板の第１の部分３４ａの少なくとも一部及び／又はそこに取り付けられた放熱器３８の少なくとも一部が、フレーム３３の貫通孔に入り込んでいることが好ましい。

本実施形態に係るレーザ装置１３ｂでは、下部筐体３２の側面に排気口が設けられる。下部筐体３２の底面に設けられた吸気口から吸い込まれた冷却用気体は、図５中に破線矢印で示すように、フレーム３３の貫通孔から突き出る放熱器３８に送風される。放熱器３８に送風された冷却用気体は、下部筐体３２の側面に設けられた排気口を通じて、筐体の外部に排出される。

本実施形態では、光学基板３４が、レーザ部３５が搭載される第１の部分３４ａからレーザ部３５が搭載された面側に折れ曲がる第２の部分３４ｂを有している。また、光学基板３４は、第２の部分３４ｂから第１の部分３４ａとは反対側に折れ曲がる第３の部分３４ｃにおいて、マウント４０を介してフレーム３３に支持される。このような構成とすることで、光学基板３４が折れ曲がっていない場合に比べて、放熱器３８と送風ファン３９との間の距離も短くすることができる。放熱器３８と送風ファン３９との間の距離も短くできた分だけ、レーザ部３５などが発する熱を効率的に冷却できる。また、第１実施形態に比べて、筐体の底面から上面までの距離を短くでき、装置の縦方向のサイズを小型化できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。

引き続き、本発明の第４実施形態を説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。本実施形態に係るレーザ装置１３ｃは、図２に示す第１実施形態に係るレーザ装置１３とは異なり、下部筐体３２（図２を参照）を有しない。本実施形態では、送風ファン３９はフレーム３３の貫通孔内に取り付けられる。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。

本実施形態に係るレーザ装置１３ｃでは、冷却用気体は、図６中に破線矢印で示すように、フレーム３３の貫通孔に取り付けられた送風ファン３９から放熱器３８に送風される。放熱器３８に送風された冷却用気体は、筐体４３の側面に設けられた排気口を通じて、筐体４３の外部に排出される。

本実施形態では、送風ファン３９において発生した振動は防振ゴムなどから成るマウントを介さずにフレーム３３に伝わる。このため、送風ファン３９からフレーム３３に至る振動の伝達経路にマウント４０（図２を参照）が介在する第１実施形態に比べて、レーザ部３５に伝達される振動が増加する可能性がある。しかしながら、第１実施形態において説明したものと同様に、レーザ部３５の冷却を効率的に実施できるという効果、及びダクトを通じて冷却する場合に比べて冷却効率を高めることができるという効果を得ることができる。

次いで、本発明の第５実施形態を説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。本実施形態に係るレーザ装置１３ｄは、図２に示す第１実施形態に係るレーザ装置の構成に加えて、仕切り部材４７を有する。仕切り部材４７は、光学基板３４と上部筐体３１の内壁との間を接続する。図８は、レーザ装置１３ｄの内部を筐体の上面側から見た図である。同図に示すように、仕切り部材４７は、光学基板３４の全周にわたって、光学基板３４と上部筐体３１の内壁との間を接続する。その他の点は第１実施形態と同様でよい。

レーザ装置１３ｄにおいて、冷却用気流は、図７中に破線矢印で示すように、下部筐体３２の底面から筐体の内部に吸い込まれ、上部筐体３１の側面から筐体の外部に排出される。仕切り部材４７は、筐体内部の空間を、レーザ部３５が存在する空間と、冷却用気流が流れる空間とに仕切る。仕切り部材４７は、例えば、冷却用気流は通すものの、浮遊ゴミなどは通さないエアフィルタを含む。エアフィルタには、例えばＨＥＰＡフィルタ (High Efficiency Particulate Air Filter)を使用することができる。仕切り部材４７は、冷却用気流も浮遊ゴミも通さないフィルム部材を含んでいてもよい。フィルム部材には、例えばアルミニウムテープ、銅テープ、ポリイミドフィルム、又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）シートなどの薄膜フィルムテープ又は薄膜フィルムシートを使用することができる。

本実施形態では、仕切り部材４７により、レーザ部３５が存在する空間と冷却用気流が流れる空間とが仕切られる。仕切り部材４７が存在しない場合は、冷却用気体に含まれる浮遊ゴミなどが、レーザ部３５が存在する空間に入り込む可能性がある。仕切り部材４７がレーザ部３５が存在する空間と冷却用気流が流れる空間とを仕切ることで、筐体内部のレーザ部３５が存在する空間に浮遊ゴミが入り込むことを防止できる。加えて、仕切り部材４７にエアフィルタ及び／又はフィルム部材を用いた場合、筐体に対して衝撃が加わった場合でも、その衝撃が光学基板３４に伝達することを抑制できる効果がある。その他の効果は第１実施形態と同様である。

引き続き、本発明の第６実施形態を説明する。図９は、本発明の第６実施形態に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。本実施形態に係るレーザ装置１３ｅは、図２に示す第１実施形態に係るレーザ装置の構成に加えて、熱伝導部材４８を有する。熱伝導部材４８は、レーザ部３５及び光学基板３４の少なくとも一方と、フレーム３３との間を接続する。熱伝導部材４８は、レーザ部３５などが発する熱を、フレーム３３に伝達する。その他の点は第１実施形態と同様でよい。

熱伝導部材４８は、レーザ部３５及び光学基板３４の少なくとも一方の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料から成る。熱伝導部材４８に熱伝導率が高い材料を用いることで、レーザ部３５及び光学基板３４の少なくとも一方が熱伝導部材４８と接続する部分からフレーム３３へ熱を伝達させることができる。熱伝導部材４８は、例えば編組シールド線を含む。熱伝導部材４８は、熱伝導率が高い材料から成るフィルムを含んでいてもよい。熱伝導率が高い材料から成るフィルムには、例えばアルミニウムテープ、銅テープ、又はグラファイトシートなどを用いることができる。

本実施形態では、熱伝導部材４８を用いて、レーザ部３５などから発せられた熱をフレーム３３に伝達させる。本実施形態では、冷却用気流を送風することでレーザ部３５を冷却することに加えて、レーザ部３５及び／又は光学基板３４からフレーム３３に熱を移しているため、レーザ部３５の冷却をより効率的に実施できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。

なお、上記各実施形態は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、第３実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態の各実施形態に係るレーザ装置おいて、第２実施形態に係るレーザ装置１３ａ（図４を参照）と同様に、フレーム３３が筐体４３の内部に収容される構成を採用してもよい。あるいは、送風ファン支持部材４４が送風ファン３９を支持する構成を採用してもよい。また、第３実施形態で説明した光学基板３４が第１の部分３４ａ、第２の部分３４ｂ、及び第３の部分３４ｃを有する構成を、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態の各実施形態に係るレーザ装置において採用してもよい。

さらには、第５実施形態と第６実施形態と組み合わせ、レーザ装置が仕切り部材４７と熱伝導部材４８との双方を有することとしてもよい。図１０は、変形例に係るレーザ装置の内部を示す断面図である。この変形例に係るレーザ装置１３ｆの構成は、図５に示す第３実施形態に係るレーザ装置１３ｂの構成に、第５実施形態で説明した仕切り部材４７と第６実施形態で説明した熱伝導部材４８とを追加した構成である。この変形例に係るレーザ装置１３ｆでは、第３実施形態で説明した効果に加えて、第５実施形態で説明した効果と、第６実施形態で説明した効果とが得られる。

上記では、第３実施形態に係るレーザ装置１３ｂの構成に仕切り部材４７と熱伝導部材４８とを追加した変形例に係るレーザ装置を説明したが、他の実施形態に係るレーザ装置の構成に仕切り部材４７と熱伝導部材４８とを追加した構成とすることも可能である。例えば、図４に示す第２実施形態に係るレーザ装置１３ａの構成に仕切り部材４７と熱伝導部材４８とを追加した構成を採用することもできるし、図６に示す第４実施形態に係るレーザ装置１３ｃの構成に仕切り部材４７と熱伝導部材４８とを追加した構成を採用することもできる。

上記各実施形態では、光学基板３４に放熱器３８が取り付けられることとしたが、これには限定されず、光学基板３４と放熱器３８とが一体に構成されていてもよい。また、放熱器３８は、光学基板３４の平坦な基板表面に取り付けられることには限定されず、放熱器３８は光学基板３４に入り込んでいてもよい。

上記各実施形態では、筐体の外部から筐体の内部に空気を取り込み、送風ファン３９から放熱器３８へ冷却用気体を送風する例について説明したが、冷却用気体の流れ向きは逆でもよい。すなわち、送風ファン３９を用いて筐体の内部から外部に冷却用気体の流れを生じさせ、放熱器３８の熱を、送風ファン３９を通じて筐体の外部の放出させることとしてもよい。その場合でも、レーザ部３５の冷却に関して、上記各実施形態で説明したものと同様な効果を得ることができる。

上記各実施形態では、レーザ装置１３が光音響計測装置１０に用いられる例について説明したが、これには限定されない。上記各実施形態に係るレーザ装置は、光音響計測装置１０とは異なる装置に用いられてもよい。

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、本発明のレーザ装置は、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。

１０：光音響計測装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザ装置
１３ａ〜ｆ：レーザ装置
１４：画像表示手段
２１：受信回路
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：画像出力手段
２８：制御手段
２９：送信回路
３１：上部筐体
３２：下部筐体
３３：フレーム
３４：光学基板
３４ａ：第１の部分
３４ｂ：第２の部分
３４ｃ：第３の部分
３５：レーザ部
３６：伝送光学系
３７：ファイバ接続光学系
３８：放熱器
３９：送風ファン
４０：マウント
４１：脚部
４３：筐体
４４：送風ファン支持部材
４５：マウント
４６：マウント
４７：仕切り部材
４８：熱伝導部材

Claims (19)

1. 複数の面を含む箱状の筐体の内部に収容されるレーザ部と、
   前記筐体に取り付けられ、前記筐体の内部で前記レーザ部を、防振ゴムが用いられた第１のマウントを介して支持するフレームと、
   前記筐体に取り付けられ、前記レーザ部を冷却するための冷却用気体の流れを生じさせる冷却用気流発生部とを備え、
   前記冷却用気流発生部は、前記筐体の複数の面のうちで面積が最大の面、又は該面積が
   最大の面に対向する面側に、前記レーザ部と対向して配置され、
   前記フレームは、前記レーザ部を支持する側の面である一方の面から他方の面に貫通す
   る貫通孔を有しており、
   前記冷却用気体は、前記冷却用気流発生部と前記レーザ部との間で前記フレームの貫通
   孔を通じて移動するレーザ装置。
2. 前記レーザ部を搭載する基板を更に備え、
   前記基板の前記レーザ部が搭載されている一方の面とは反対側である他方の面に取り付
   けられた放熱器とを更に有する請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記基板は、前記第１のマウントを介して前記フレームに支持される請求項２に記載の
   レーザ装置。
4. 前記基板は、前記レーザ部が搭載される第１の部分と、前記第１の部分から前記レーザ
   部が搭載されている一方の面側に立ち上がる第２の部分と、該第２の部分を介して第１の
   部分に接続される第３の部分とを含み、前記第３の部分において前記第１のマウントを介
   して前記フレームに支持される請求項３に記載のレーザ装置。
5. 前記基板の第１の部分の少なくとも一部及び／又は前記放熱器の少なくとも一部が前記
   フレームの貫通孔に入り込む請求項４に記載のレーザ装置。
6. 前記基板に、光音響計測用のプローブと接続するための伝送光学系、結合光学系、及び
   光コネクタの少なくとも１つが更に搭載されている請求項２から５何れか１項に記載のレ
   ーザ装置。
7. 前記レーザ部及び前記基板の少なくとも一方に接続され、前記レーザ部が発する熱を前
   記フレームに伝達する熱伝導部材を更に有する請求項２から６何れか１項に記載のレーザ
   装置。
8. 前記熱伝導部材は、前記レーザ部及び前記基板の少なくとも一方の熱伝導率よりも熱伝
   導率が高い材料から成る編組シールド線を含む請求項７に記載のレーザ装置。
9. 前記熱伝導部材は、前記レーザ部及び前記基板の少なくとも一方の熱伝導率よりも熱伝
   導率が高い材料から成るフィルムを含む請求項７に記載のレーザ装置。
10. 前記冷却用気流発生部の少なくとも一部は前記フレームの貫通孔に入り込む請求項１か
    ら３何れか１項に記載のレーザ装置。
11. 前記筐体の内部の空間を、前記レーザ部が存在する空間と、前記冷却用気体が流れる空
    間とに仕切る仕切り部材を更に有する請求項１から１０何れか１項に記載のレーザ装置。
12. 前記仕切り部材はエアフィルタを含む請求項１１に記載のレーザ装置。
13. 前記仕切り部材はフィルム部材を含む請求項１１に記載のレーザ装置。
14. 前記筐体は、互いに分離可能な第１の筐体部分と第２の筐体部分とを含み、前記第１の
    筐体部分と前記第２の筐体部分とはそれぞれ前記フレームに取り付けられる請求項１から
    １３何れか１項に記載のレーザ装置。
15. 前記フレームは、前記第１の筐体部分及び前記第２の筐体部分から突き出した突き出し
    部を有する請求項１４に記載のレーザ装置。
16. 前記第２の筐体部分は前記冷却用気体が通過する通気口を有しており、前記冷却用気流
    発生部は前記第２の筐体部分に取り付けられる請求項１５に記載のレーザ装置。
17. 前記フレームは、第２のマウントを介して前記筐体に取り付けられる請求項１から１３
    何れか１項に記載のレーザ装置。
18. 前記冷却用気流発生部を支持する冷却用気流発生部支持部材を更に有する請求項１７に
    記載のレーザ装置。
19. 前記冷却用気流発生部支持部材は、第３のマウントを介して前記筐体の内部に取り付け
    られる請求項１８に記載のレーザ装置。

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