JPH0551093B2 - - Google Patents
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- JPH0551093B2 JPH0551093B2 JP61005419A JP541986A JPH0551093B2 JP H0551093 B2 JPH0551093 B2 JP H0551093B2 JP 61005419 A JP61005419 A JP 61005419A JP 541986 A JP541986 A JP 541986A JP H0551093 B2 JPH0551093 B2 JP H0551093B2
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザ光線を光フアイバにて加工部
あるいは、患部に導き、溶接・切断あるいは、患
部の切開・蒸散等を行うレーザ加工装置に用いら
れる光フアイバの状態監視装置に関するものであ
る。
あるいは、患部に導き、溶接・切断あるいは、患
部の切開・蒸散等を行うレーザ加工装置に用いら
れる光フアイバの状態監視装置に関するものであ
る。
従来の技術
YAGレーザ光、あるいはCO2レーザ光を用い
るレーザ加工装置またはレーザメスには導光路と
してミラー関節方式と現在実用化されつつある光
フアイバ方式とがある。ミラー関節方式は、加工
または手術に対する操作性の問題や、内視鏡への
展開が不可能である事から、導光路として光フア
イバの実用化が望やれている。CO2レーザ光に対
しては沃化タリウムと臭化タリウムとの混晶物
KRS−５等に挙げられている。
るレーザ加工装置またはレーザメスには導光路と
してミラー関節方式と現在実用化されつつある光
フアイバ方式とがある。ミラー関節方式は、加工
または手術に対する操作性の問題や、内視鏡への
展開が不可能である事から、導光路として光フア
イバの実用化が望やれている。CO2レーザ光に対
しては沃化タリウムと臭化タリウムとの混晶物
KRS−５等に挙げられている。
KRS−５は、ある曲率以上に曲げると折れる
という欠点をもつため、曲率制限をして慎重に使
わなければならない。
という欠点をもつため、曲率制限をして慎重に使
わなければならない。
曲率制限にもかかわらずフアイバが折損したり
部分的に熱集中により溶融したような場合には、
高出力のレーザ光線が外被を貫通し、患者あるい
は術者に、照射されるという危険がおこる可能性
がある。
部分的に熱集中により溶融したような場合には、
高出力のレーザ光線が外被を貫通し、患者あるい
は術者に、照射されるという危険がおこる可能性
がある。
また、KRS−５が溶融する時に生じる蒸気は
人体にとつて何らかの影響を与える可能性がある
為、先に述べたフアイバ破損を防ぐとともに、光
フアイバの劣化状態を、常時監視する事は、フア
イバを使用する上で絶対必要であつた。
人体にとつて何らかの影響を与える可能性がある
為、先に述べたフアイバ破損を防ぐとともに、光
フアイバの劣化状態を、常時監視する事は、フア
イバを使用する上で絶対必要であつた。
ところが、監視の手段として従来から種々のも
のが試みられてきたが、いろいろな欠点を持ち、
完全であるものはなかつた。
のが試みられてきたが、いろいろな欠点を持ち、
完全であるものはなかつた。
例えば第４図（特開昭58−103623号公報参照）
に示されているように、光フアイバ１の出射側２
に、光フアイバ１から出射される光エネルギー３
の数％４を、光検出器５で受光検出する事によつ
て光フアイバの状態を監視する手段があつた。
に示されているように、光フアイバ１の出射側２
に、光フアイバ１から出射される光エネルギー３
の数％４を、光検出器５で受光検出する事によつ
て光フアイバの状態を監視する手段があつた。
発明が解決しようとする問題点
ところが、出射側に、光検出器を設ける為に出
射側の構成が複雑になり、近年の小型化して行く
ハンドピースに対応できなかつた。
射側の構成が複雑になり、近年の小型化して行く
ハンドピースに対応できなかつた。
また、出射側に電気回路の一部分となる光検出
器があるので、人体表面に、リーク電流を流す事
がない様に、ハンドピースの設計上、絶縁または
アースに対して充分に注意を払わなければいけな
かつた。
器があるので、人体表面に、リーク電流を流す事
がない様に、ハンドピースの設計上、絶縁または
アースに対して充分に注意を払わなければいけな
かつた。
問題点を解決するための手段
本発明はレーザ光発生手段と、このレーザ光発
生手段より発生するレーザ光を伝送する光フアイ
バと、前記レーザ光を集光して前記光フアイバに
入射させる集光レンズとこの集光レンズにより集
光される円錐状光束を取り巻く位置に配置されて
前記光フアイバからの反射光の反射角度分布を受
光検出する反射角度分布検出素子と、この反射角
度分布検出素子の出力から、前記光フアイバの劣
化状態を監視する制御部とを備えた光フアイバの
状態監視装置である。
生手段より発生するレーザ光を伝送する光フアイ
バと、前記レーザ光を集光して前記光フアイバに
入射させる集光レンズとこの集光レンズにより集
光される円錐状光束を取り巻く位置に配置されて
前記光フアイバからの反射光の反射角度分布を受
光検出する反射角度分布検出素子と、この反射角
度分布検出素子の出力から、前記光フアイバの劣
化状態を監視する制御部とを備えた光フアイバの
状態監視装置である。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、光フアイバから反射してくる反射光の
反射角度分布を入射側に設けた反射角度分布検出
素子により検出し、光フアイバの状態を認識する
ことにより出射側の構成は簡単になり、また、光
フアイバの状態の監視は確実なものとなる。
すなわち、光フアイバから反射してくる反射光の
反射角度分布を入射側に設けた反射角度分布検出
素子により検出し、光フアイバの状態を認識する
ことにより出射側の構成は簡単になり、また、光
フアイバの状態の監視は確実なものとなる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第１図は、本発明による光フアイバの状態監視
装置の一実施例の構成図である。
装置の一実施例の構成図である。
CO2レーザ発振管６より出射されたCO2レーザ
光線７は、赤外透過材料であるジンクセレンから
なる集光レンズ８により集光される。集光された
レーザ光線７は、赤外透過材料であるKRS−５
を熱間押出成型した赤外光フアイバ９を導波し、
赤外光フアイバの出射側にある出射側集光レンズ
１０により集光されて、患部の切開及び蒸散等を
行う。一般に、KRS−５等の多結晶赤外光フア
イバを通過した光は、結晶境界面での散乱や、赤
外光フアイバ表面状態等の影響で、光フアイバに
入射する時の角度よりも広がつて出射される。
光線７は、赤外透過材料であるジンクセレンから
なる集光レンズ８により集光される。集光された
レーザ光線７は、赤外透過材料であるKRS−５
を熱間押出成型した赤外光フアイバ９を導波し、
赤外光フアイバの出射側にある出射側集光レンズ
１０により集光されて、患部の切開及び蒸散等を
行う。一般に、KRS−５等の多結晶赤外光フア
イバを通過した光は、結晶境界面での散乱や、赤
外光フアイバ表面状態等の影響で、光フアイバに
入射する時の角度よりも広がつて出射される。
一方、赤外光フアイバ９の入射端９ａで反射す
るレーザ光線は、フレネル反射により、入射端９
ａに入射される入射角θiとほぼ同じ角度で反射す
る。ところが赤外光フアイバ９の出射端９ｂで反
射し再び入射端９ａより出射してくるレーザ光線
は入射角より若干拡がつて出射される。赤外光フ
アイバ９からの反射光１１は、入射角の外側に配
置された反射角度分布検出素子１２に照射され
る。この出力は演算回路１３により演算され反射
角度分布が求められる。
るレーザ光線は、フレネル反射により、入射端９
ａに入射される入射角θiとほぼ同じ角度で反射す
る。ところが赤外光フアイバ９の出射端９ｂで反
射し再び入射端９ａより出射してくるレーザ光線
は入射角より若干拡がつて出射される。赤外光フ
アイバ９からの反射光１１は、入射角の外側に配
置された反射角度分布検出素子１２に照射され
る。この出力は演算回路１３により演算され反射
角度分布が求められる。
第２図は本発明による反射角度分布検出素子の
構成図である。
構成図である。
アルミナセラミツクからなる熱伝導性の高いド
ーナツ形基板１４の表側には、赤外光フアイバ９
からの反射光１１を光吸収する受光面１５があ
り、裏側には、SiCからなるサーミスタ材料をス
パツタリング後焼成したリング型の３個の熱感温
素子１６が形成されている。エネルギ分布Ｐ(r)を
もつ反射光１１が受光面に照射されると、エネル
ギ分布Ｐ(r)に対応する径方向の温度分布Ｔ(r)を生
じる。一般に、空気への熱伝達を無視すると、エ
ネルギ分布Ｐ(r)は温度分布Ｔ(r)と以下の関係があ
る。
ーナツ形基板１４の表側には、赤外光フアイバ９
からの反射光１１を光吸収する受光面１５があ
り、裏側には、SiCからなるサーミスタ材料をス
パツタリング後焼成したリング型の３個の熱感温
素子１６が形成されている。エネルギ分布Ｐ(r)を
もつ反射光１１が受光面に照射されると、エネル
ギ分布Ｐ(r)に対応する径方向の温度分布Ｔ(r)を生
じる。一般に、空気への熱伝達を無視すると、エ
ネルギ分布Ｐ(r)は温度分布Ｔ(r)と以下の関係があ
る。
ここで、ｄは基板の厚さ、Ｋは熱伝導率であ
る。すなわち、温度差（Ti+1−Ti）をサーミスタ
熱感温素子を用いて検出する事によつて、半径
（ri＋ri+1）／２内に照射されるレーザ光線のエネ
ルギが求められ、このエネルギから受光面１５に
照射される反射光の角度分布Ｐ（θ）を導くこと
が出来る。
る。すなわち、温度差（Ti+1−Ti）をサーミスタ
熱感温素子を用いて検出する事によつて、半径
（ri＋ri+1）／２内に照射されるレーザ光線のエネ
ルギが求められ、このエネルギから受光面１５に
照射される反射光の角度分布Ｐ（θ）を導くこと
が出来る。
次に動作と原理を第３図を用いて説明する。
横軸は経過時間、縦軸には赤外光フアイバから
の出射エネルギと、光フアイバからの反射光の分
布をパラメータ化した値Ｐ（30°）−Ｐ（40°）／Ｐ（
30°）を示 してある。
の出射エネルギと、光フアイバからの反射光の分
布をパラメータ化した値Ｐ（30°）−Ｐ（40°）／Ｐ（
30°）を示 してある。
赤外光フアイバが正常な場合には、反射光分布
パラメータは、0.35の一定の値を示す（領域）。
パラメータは、0.35の一定の値を示す（領域）。
また赤外光フアイバへの入射エネルギを増加し
ても反射光分布パラメータは変化がない（領域
）。
ても反射光分布パラメータは変化がない（領域
）。
ところが、赤外光フアイバに劣化が生じ徐々に
赤外光フアイバの出射エネルギが減少していつた
場合には、劣化箇所からの散乱光により反射光分
布パラメータは、大きな減少を生じる（領域）。
赤外光フアイバの出射エネルギが減少していつた
場合には、劣化箇所からの散乱光により反射光分
布パラメータは、大きな減少を生じる（領域）。
また、赤外光フアイバが焼損した場合には、焼
損箇所からの乱反射光により、反射光分布パラメ
ータは、約0.05の値に減少する（領域）。
損箇所からの乱反射光により、反射光分布パラメ
ータは、約0.05の値に減少する（領域）。
以上の結果から、反射光分布パラメータの値
と、例えば0.35の約半分の0.12を閾値として設定
した値とを常時比較する事によつて赤外光フアイ
バの損傷状態が認識出来、これによつて損傷と認
識されれば、レーザ発振出力を停止などの処理が
され赤外光フアイバを用いた装置の安全を確保す
る事が出来る。
と、例えば0.35の約半分の0.12を閾値として設定
した値とを常時比較する事によつて赤外光フアイ
バの損傷状態が認識出来、これによつて損傷と認
識されれば、レーザ発振出力を停止などの処理が
され赤外光フアイバを用いた装置の安全を確保す
る事が出来る。
尚、反射角度分布検出素子の熱感温素子として
サーミスタを用いたが、熱電対を使用しても同等
の検出が可能である。
サーミスタを用いたが、熱電対を使用しても同等
の検出が可能である。
また、基板材料としてボロンナイトライドセラ
ミツクを用いて説明したが、アルミ基板にアルマ
イトの表面絶縁膜処理した基板材料を使用しても
良い。
ミツクを用いて説明したが、アルミ基板にアルマ
イトの表面絶縁膜処理した基板材料を使用しても
良い。
また、基板材料の形状をドーナツ型を用いた
が、Ｃの字形でも、同等の検出が可能である。
が、Ｃの字形でも、同等の検出が可能である。
また、赤外光フアイバに反射防止膜等のコーテ
イングがほどこされていても、検出は簡単であ
る。
イングがほどこされていても、検出は簡単であ
る。
発明の効果
以上説明したように本発明によれば、光フアイ
バからの反射光を常時反射光分布検出素子で受
け、検出された反射光分布により光フアイバの損
傷状態を認識する事が可能である。また、ハンド
ピース部には、何も置かないのでアース、絶縁に
対して考慮する必要がなくいろいろなタイプのハ
ンドピースに対応する事が出来る。
バからの反射光を常時反射光分布検出素子で受
け、検出された反射光分布により光フアイバの損
傷状態を認識する事が可能である。また、ハンド
ピース部には、何も置かないのでアース、絶縁に
対して考慮する必要がなくいろいろなタイプのハ
ンドピースに対応する事が出来る。
更に、この検出方法は、損傷検出感度が高く、
また、損傷の初期段階で検出出来るので、赤外光
フアイバを焼損する前に、レーザ光線の入射を停
止する事が出来、安全且つ確実な光フアイバの状
態監視方法である。
また、損傷の初期段階で検出出来るので、赤外光
フアイバを焼損する前に、レーザ光線の入射を停
止する事が出来、安全且つ確実な光フアイバの状
態監視方法である。
第１図は本発明の一実施例における光フアイバ
の状態監視装置の構成図、第２図は同装置の反射
角度分布検出素子の構成図、第３図は本発明の光
フアイバの状態監視装置の動作原理を説明する動
作図、第４図は従来の光フアイバの状態監視装置
の断側面図である。 ６……CO2レーザ発振管、７……CO2レーザ光
線、８……集光レンズ、９……赤外光フアイバ、
１１……反射光、１２……反射角度分布検出素
子、１４……ドーナツ型基板、１５……受光面、
１６……熱感温素子群。
の状態監視装置の構成図、第２図は同装置の反射
角度分布検出素子の構成図、第３図は本発明の光
フアイバの状態監視装置の動作原理を説明する動
作図、第４図は従来の光フアイバの状態監視装置
の断側面図である。 ６……CO2レーザ発振管、７……CO2レーザ光
線、８……集光レンズ、９……赤外光フアイバ、
１１……反射光、１２……反射角度分布検出素
子、１４……ドーナツ型基板、１５……受光面、
１６……熱感温素子群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段
により発生するレーザ光を伝送する光フアイバ
と、前記レーザ光を集光して前記光フアイバに入
射させる集光レンズと、この集光レンズにより集
光される円錐状光束を取り巻く位置に配置されて
前記光フアイバからの反射光の反射角度分布を受
光検出する反射角度分布検出素子と、この反射角
度分布検出素子の出力により前記光フアイバの劣
化状態を推定及び監視する制御部とを備えた光フ
アイバの状態監視装置。 ２ 反射角度分布検出素子は熱伝導性のドーナツ
基板と、この基板の表面に設けられた光吸収面で
ある受光面とこの受光面の裏面にあり前記ドーナ
ツ基板に対して同心円上に２個以上Ｎ個配置され
たリング状の熱感温素子とを有する特許請求の範
囲第１項記載の光フアイバの状態監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61005419A JPS62163947A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 光フアイバの状態監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61005419A JPS62163947A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 光フアイバの状態監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163947A JPS62163947A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH0551093B2 true JPH0551093B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11610634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61005419A Granted JPS62163947A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 光フアイバの状態監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62163947A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2756053B1 (fr) * | 1996-11-21 | 1999-01-29 | Quantel | Dispositif de detection de dommage dans une fibre optique |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997785A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ−加工装置 |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP61005419A patent/JPS62163947A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997785A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ−加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163947A (ja) | 1987-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |