JPS5883973A - レ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １）発明の技術分野 本発明はレーデ装置に係わり、特に被照射体における照
射レーザ光の強度分布が一様になるようにレーザ光を重
力できるレーザ装置に関するものである。

２）従来の技術 現在、レーザに関する技術の発展には著しいものがあシ
、各種の分野においてその応用が試みられている。

その一つとして生体表面の母斑（例えばアザ、シミ、ソ
バカスなど）の治療にレーザ装置を用いる方法が提案さ
れ、試験的に実施されつつあり、その有効性が報告され
ている。

ところで、従来のアザの治療には一気乾固法で焼く方藻
や、ドライアイス等を用いた細胞破壊、或いは切除、薄
く削るなどの方法や、皮膚移植などの多くの治療法があ
るが、いずれも侵襲が大きく、治療に苦痛を伴なう他、
治療期間も長く、シかもその効果も思わしくない々どの
欠点があり、入院の必要がある場合もあった。

これに対し、レーザ光によシ患部を焼く方法では侵襲が
少なく、従って苦痛が少ないなどの長所があるものの、
レーデビームの進行方向に対して直角の断面における光
強度分布はレーザ発振源′内の共振器や励起源固有の特
性によって決まる分布を持ち、しかも一般に均一で）無
く、更にはレーザ発振源からのレーザ光を導く導光系で
の光強度分布特性のために生体表面にレーザビームを照
射した場合、照射ムラを生じて期待した治療結果が得に
くい場合もあった。

即ち、現在、レーザによる治療では大きく分けてレーザ
光を直接患部に照射する方法とレーザ光を光ファイバな
どの導光体によシ導き、患部に照射する方法が存在する
が、前者の方法では照射されるレーザ光はその光強度分
布が中心附近で強く、外周にゆくほど弱い凸形の分布を
呈している。

また、後者の方式ではファイバの出力端面より出射する
レーザ光はファイバの特性により決まるファーフィール
トノぐターンを持っており、ファイノ々出力端面と患部
との距離によシ、出射されるレーデ光の光強度分布の形
は複雑に変化し、均一な分布のレーザ光を得ることは不
可能である。

従って、いずれの方法も照射ムラを生ずる根本的な原因
を有している。

そこで、このような欠点を解消すべく開発されたものが
以下に述べるカライドスコープである。カライドスコー
プを用いる方法は照射野内にほぼ均一な光強度分布でレ
ーザ光を照射することができ、照射野の形状も任意に選
定できるなどの特徴を持っておシ、またカライドスコー
プの光出射端面から出射される光は自由空間中では急激
に拡がって単位面積当シの出力、も急激に減衰し、しか
も出力光はコヒーレント性を失なうため、誤まって体、
特に目に入った場合などでの安全性が高いと云う長所も
あることから、アゾなどの治療に対し理想的な方法であ
る。カライドスコープはアクリルや光学ガラスなどによ
り作られた透明な棒状の光伝達体で、両端面は平らで側
周は滑らかに形成してあり、導光過程中に光をランダム
化させる一種の導光路であこのカライドスコープを通す
ことによってレーデ光はその光強度分布が均一化され、
しかも出射光のフィールドはカライドスコープの光出射
呻面形状ａ０１従って所望のフィールド形状で均一な光
強度分布のレーザ光を照射できる。

３）従来技術の問題点 しかしながら、カライドスコープは光学ガラスなどの柱
体であるために材質的にもろく、従って角部や側辺部に
わずかに衝撃が加わってもその部分が欠けたり、クラッ
クを生ずるなど損傷を受は易い。

カライドスコープはその内部を通過する過程で通過する
光がランダム化され均一化されるものであシ、上述のよ
うに損傷を受けるとその部分で乱反射が起こる等のため
に光強度分布に変化が生ずることになる。

また、この損傷を受けるとこの部分よシ新たな欠けや割
れなどを引起こして最後には使用不能な状態となる。

５− ４）＠明の目的 本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、カライドス
コープがこのよう彦損傷を受けにくい形状に成形し、し
かも光強度分布の均一化を図ることのできるようにした
カライドスコープを有するレーザ装置を提供することを
目的とする。

５）発明の要約 即ち、具体的にはカライドスコープの側辺部をわずかに
面取シ加工し、欠は易い鋭角部分を無くすようにして取
扱い中における衝撃による損傷を無くすようにするもの
である。

６）発明の構成 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明装置の全体的構成を示す斜視図であシ、
図中１は電源、２はこの電源１よりケーブル１ａを介し
て電力供給を受けてレーデ光を励振するレーデ発振源で
ある。３はこのレーザ発振源２の出力端側にコネクタ４
を介して６− 接続されたレーデ光導出用の光ファイバであシ、レーデ
発振源２の励振するレーザ光はこの光ファイバ３を伝幡
して他端へと導かれる。

５は多角柱状のカライドスコープを内蔵した操作具であ
り、この操作具５は光ファイバ３の前記他端に設けたコ
ネクタ６を介して光ファイバ３に接続され、元ファイノ
々３を伝幡して米たレーザ光は操作具５内のカライドス
コープに入射して光強度分布が均一化された後、出射端
５ａより出射される。

第２図は操作具５部分の構成を示す断面図であシ、７は
筒状の筐体で、５ａは前記出射端である。８はこの筐体
７内に設けられた多角形例えは方形柱状のカライドスコ
ープである。

前記筐体７はそのレーデ光入射側に前記光ファイバ３の
コネクタ６が螺着されるねじ部７ａが形成されておシ、
ここにカライドスコープ８と光ファイバ３の軸を互いに
一致させて光ファイバ３のコネクタ６が螺着される。こ
れにより光ファイバ３より出射されるレーザ光はカライ
ドスコープ８の入射端面８ａよシカライドスコープ８内
へ伝わってゆく。

このような構成の本装置は操作具５を手で持ち、光ファ
イバ３によシ導かれて操作具５内のカライドスコープ８
で光強度分布の均一化が成された後、その出射端５ａよ
シ出射されるレーザ光を患部に照射して治療を行なう。

操作具５はペン形であり、また光ファイノぐ３は可撓性
に富むため、術者は所望の位置に照準を合わせてレーザ
光を照射することができる。

本発明はこのような治療用のレーザ装置において、前記
カライドスコープ８の欠けや割れなどの損傷が生じにく
いようにカライドスコープ８を成形することに特徴があ
り、以下、これについて説明する。

即ち、多角形柱状のカライドスコープにおいては取扱い
中に鋭角部分に衝撃を加えたシすると簡単に欠けや割れ
が生じ、これによって光強度分布均一化が損なわれたり
傷が進行して使用不能になるなどの心配がある。

そこで、この割れや欠けを防ぐためにカライドスコープ
８の側辺や角部を面取シ加工し、横漏を受は易い鋭角部
分を無くすようにする。　−しかじ面取シの仕方により
少なからず光強度分布に対する影響が生ずるので実用上
問題のないように面取り加工しなければならない。

以下、最適状態の面取シ加工について説明する。

まず初めにレーザ光の出射端面の周囲各辺の面取りにつ
いて説明する。

第３図は方形柱状カライドスコープの理想的な形状を示
したものである。即ち、軸長Ｂ１断面が一辺の長さａ（
但し図ではＸ軸方向長を１１Ｙ軸方向長をｂで示すがａ
　＝　ｌ）である）で表わされる正四角断面のカライド
スコープにおいて、−件を示す。

即ち、第３図においてカライドスコープの軸心Ｏよシ見
てＹ軸方向の長さをｙ、Ｘ軸方向の長さをＸとするとｘ
　、　Ｘ　、　ｙ　、　Ｙは９− −−＜ｙ＜−・・・（２） ２ Ｘ＝十ｍｂ＋ｘ　　（但しｍ＝ｏ、ｔ、２・　）　　　
　　・　（３）Ｙ＝±ｎａ＋ｙ　　（但しｎ　＝　ｏ　
、　１．　ｓ”・・）　　　　−（４）ここでカライド
スコープに入射する光のプロフィルをｅｘｐ（ｅｘｐｏ
ｎｅｎｔｉａｌ　）で近似するとｘｙ平面における光強
度分布σｘｙは次式で表わされる。

＋（±ｎａ＋（１）”ｙ）２）　ｊ（ωｔ−θ□、ｎ）
〕　　・・・（Ｂ５ただしＫはカライドスコープの反射
率、Ｗｏは全アイパの径、ψは光ファイバから出射され
るレーザ光の拡がシ角、輻、ｎはカライドスコープ中を
伝搬する際に生ずるレーデ光の位相差である。

これに対し、第４図（、）に示すようにカライドスコー
プ出射端面の辺部を面取シすると、その面取多部分ｔが
各々第４図（日に示すようにＺ。

１０− の幅で成されたとすればカライドスコープ出射端面上の
光強度σ、アは次式で表わされる。

１１− 持ｎ８０ａ５Ｂ−８３９７３（５） ？ ｒ＊　　　　　　／−１： １ Ｉ ＋　　　＋ 上記（６）式を演算してみるとＺ、を大きくとる程、カ
ライドスコープ出射端面上での光強度変動（Ｆｌｕｃｔ
ｕａｔｉｏｎ　：フラクチェエーシ目ン）は四辺の附近
、即ち、カライドスコープ出射端面の周辺部から中心部
に向けて悪化してゆくことがわかる。

一方、四辺部分での割れや欠けを防ぎ、機械的な強度を
上げるにはこのｚｏを出来るだけ大きく、少なくとも５
０μｍ程度はとる必要がある。

そこで、カライドスコープ素材として光学ガラスの一つ
であるＢＫ−７を用いた場合についてｚｏを変数として
フラクチュエーシ冒ンが悪化しない即ち一定に置いてカ
ライドスコープ出射端面側部分の面取シ幅ＵＯを求めて
みると次式で表わされる条件式が＆シ立つ。

Ｕ（１＃Ｚ６　　　　　　　　　　・・・（７）但しこ
こでは反射は空気とＢＫ−７による全反射を仮定してお
シ、ｚｏはカライドスコープ側面取り幅を指すものとす
る。

一般的には空気以外の光学材料との全反射でもカライド
スコープは光分布の均一化機能を持つがこの時は次式に
従った面取シが望ましい。

Ｕｏ＜Ｚｏ　　　　　　　　　　　・・・（８）一方、
Ｕｏを大きくとれば衝・堆による割れや欠けの発生を大
幅に防ぐことができ機械的強度を向上させることができ
るが、カライドスコープ出射端面上で得られる光出方が
減少し上記（７）式で示される条件下で２．を０．２朋
以下とした場合、面取シしたことによる光出射効率の劣
化は（９）式によシ近似できる。

ただしηは出射端面周辺を面取シしたことによる光出射
効率劣化の割合。

このようなことから四角形柱状のカライドスコープにお
いてａ　＝　１０　ｗ　ｌｂ　＝　１０１ａｍ　＊　Ｂ
　＝１００　ｒ、ｕｔ　＋カライドスコープ素材をＢＫ
−７とし、またＵｏ”’Ｚｏ　として光出射端面周辺部
の面取り盆した時の面取り幅Ｕｏ＝Ｚｏと７ラクテーエ
ーシ目ンの関係及び面取シ幅ＵＯｓＺＯと効率劣化ηの
関係をグラフに示すと第５図に示す如きとなる。また１
１面取り幅Ｕ（１＊ＺＯとして実際の使用に供した時の
割れや欠けの生ずる頻度を調べた結果も合わせて同図に
示しておく。

第５図よシ効率の劣化は漸減的傾向を示しフラクテエエ
ーシ盲ンは２００μｍ以上で急激に増加する。

一方、割れや欠けの発生頻度は１００μｍを境に急激に
減少する傾向を示すことがわかる。

このようなことから上記素材及び形状に２いてフラクテ
ユエーシ冒ンを悪化させることなく十分な機械的強度を
得るには１００μｍ〜２００μｍの幅で面取りすること
が必要である。

次にカライドスコープの軸方向に沿う周面の辺部（但し
光出射端面の四辺部に該当する部を除く）を第６図（ａ
）の斜線部ｔの如く面取シした場合について説明する。

この場合、カライドスコープの光出射端面上の光強度分
布σｘｙは←り式で与えられる。

１５− ロ ー１６− 七〇 り１１ ＋ ｍ 飄 ＋ 〔 特開’８５８−８３９７３　（８） 口 １禰昭５８−１’１３９７３（９） ｒ ε ＋ ＋ ％ く ＋　　　　　ｓ、 十　　　　　　　　十　　　　　　　エ１悲ε　　　　
　−十 −−〇 −ε　　審 句へｌ　　　ハ１ｍ　　＋ 一ε　鴫 卜　　　　　　　　　↓　　＝二　　　日＝７　　　　
　　　　　１　　１　　　　へ十　　　　　　　　５　
９　　−　　。

−Ｉ　　ε 、、−＋ｉ−凸 −Ｉ　　　１ ″′　　己Ａ　失１ −　８　　　　。　　ε　　　　　８ Ｉ　　１　　　　＋　　　　　暑　　十、、　　　　　
　ｊｌ　　　　　　　。

二　十　　　　′　１　　　　　１ １　　　　　　　　　　￥　ε ！　−仁　　　　Ａ ＋　　　　春　　　　　　　　　　　＾　　　　　　　
８−　　　　” Ａ　　　　　　　Ｉ　　　　Ｉ −−一〒−一　　　　−Ｉ ｒ−・ 飄　　　　　　　　　２ ×　　　　　　　　× ９ −４５（ 特開昭５８−８３９７３　（１１） 特開昭５８−８３９７３（１２） −２１− 缶（ｙ＜リーΔａ１）＝Ｋ。

Ｋｙｇ（ｙく−”−十Δａ）＝ＫＹＵ（ｉ−Δａ　＜　
ｙ　）　＝　Ｋ２Ｋｙ　ｏ　（ｙ　＜　Ｉ　Ｔ−Δａ１
）＝に１尚、Ｒｅｇは余す、ｍＯｄはモジュラスでｎ進
を表し、またＫは反射係数でまたｎ、ｍは反射回数を示
す。

このとき、前記ａ、ｂ、Ｂをａ　＝１０　ｍｍ　＊ｂ　
＝　１０　ｍ　、　Ｂ　＝　１００朋とし、第６図（ｂ
）に示す如く一方の面の面取シ幅Δａ１他方の面の面取
り幅Δｂを各々５０μｍとすれば第７図のようにカライ
ドスコープ光出射端面上の光強度分布はＸ印状の／ＩＰ
ターンを描き、図におけるＥ部を・基準とするとＦ部で
は出力１０チの減少、中心Ｇ部では２０％の減少となシ
、このときのフラクチーエーションは約２０％にもなる
。

このようなことからカライドスコープの軸方向に沿う辺
を面取シするとこの部分の割れや欠けなどに対する機械
的強度は向上するもののカライドスコープの光強度分布
均一化機能は著しく劣化し、本来の特性が失なわれる結
果となる。

従って、カライドスコープは出来るだけ辺部の面取シを
行なわ力いようにするのが望ましいから覆うことの可能
なカライドスコープ軸方向に沿う周面は衝撃などに対す
る保護用のカバー（筐体）などで覆ってこの部分の面取
りを行なわないようにし、カバーなどで覆うことのでき
ない光入出射端面もしくは光出射端面の辺部のみ１００
μｔｎ〜２００μｍの面取シを行なう。これによシ、機
械的衝撃を受は易い部分の機械的強度を高め、損傷を受
けにくくすることができ、しかも光強度分布均一化機能
を損なうことなくカライドスコープの高寿命化を図れる
。

また、光の減衰をできるだけ少なくするため、カライド
スコープの光入射端面は第８図に示す如くその中央部に
凹状の曲面部８１を形成する。

これによυ凹レンズ効果を得てレンズ系を省き、またカ
ライドスコープの軸長Ｂを短かくすることができる。

即ち、前記光ファイバから出射されるレーデ光は光フア
イバ固有の開口数によシ決定される角度で拡がるため、
カライドスコープの光入射端面において必ずしもレンズ
系を用いて拡大する必要は力いが、一般的に光ファイバ
の出射光はカライドスコープに必要とする拡が多角の１
／３〜２／３程度であり、同じフラクチュエーションを
得るのに必要なカライドスコープ長Ｂは２４− より長くなければならない。

即チ、カライドスコープの光出射端面におｉる光強度分
布が均一化されるようにするにはカライドスコープの光
軸に垂直な断面全体にレーザ光が拡がらなければならな
いが、光ファイノ４から出射してカライドスコープ光入
射端面に達したレーザ光の拡がりが構造上の制約によシ
上述の如くカライドスコープの光軸に垂直な断面に対し
１／３〜２／３程度しか得られないため、カライドスコ
ープ内で拡げるようにするか、レンズ系を介して拡げる
ようにするかいずれかの方法をとらなければならない。

しかし、レンズ系ではこのレンズ系内でのレーデ光減衰
があるため、これを避けようとするならば、カライドス
コープでの拡散を待つしかなく、その場合、カライドス
コープの軸長が十分に必要となる。

側光ば光ファイバの出射レーデ光の拡がり角を３０°と
踵カライドスコーグは素材がＢＫ−７であるとしてこの
ＢＫ−７と空気の全反射で決まるカライドスコープ光入
射端面上への最犬入２５− 射角を４５°としたとき、カライドスコープ光入射端面
が平面の場合と凹面状の場合とでは同一のフラクチェエ
ーションを得るのに必要なカライドスコープ軸長は５０
％も異なり、凹面状として凹レンズ効果を持たせるよう
にした方が軸長が半分で済むことになって高価なカライ
ドスコープ素材の節約が図れ、且つカライドスコープを
納めた手操作部である操作具５を小型化でき、操作性の
良い大きさにするととが可能となる。更に上述の如き凹
面状とすることにより平面状の場合と比較して同じカラ
イドスコープ軸長であってもよシ優れた光強度分布均一
化機能を得ることができる。

７）発明の効果 以上詳述したように本発明はレーザ光源から光ファイバ
により導かれたレーザ光を透明柱状のカライドスコープ
を内蔵した操作具に入射させ、そのカライドスコープに
て光強度分布を均一化させて出射させその出射光を治療
に用いるようにしたレーザ装置において、前記カライド
スコープはそのレーザ光出射端部の辺部を１００〜２０
０μｍ面取９加工し、機械的衝撃やひっかきなどにより
生ずるカライドスコープの割れや欠けに対する該辺部の
強度を高めるようにしたので、保護用のカバー等を設け
ることのできにくいしかも外部衝撃の受は易い光出射端
面の損傷が大幅に抑制でき、従って、割れや欠けによシ
生ずるカライドスコープの光強度分布均一化機能の低下
を防止でき、且つ損傷を受けにくい構造としたことによ
υカライドスコープの傷の進展破壊の発生が無いなど長
寿命で光強度分布均一化機能の良いカライドスコープを
備えたレーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体的な構成を示す斜視図、第２
図はその操作具部分の構成を示す側断面図、第３図はカ
ライドスコープを説明するための図、第４図、第６図は
本発明による面取シ加工を施こしたカライドスコープを
示す図、第５図は面取シ加工を施こしたカライドスコー
プの諸物件を説明するだめの図、第７図は第６図のカラ
イドスコープにおける光出射端面上の光強度分布を説明
するための図、第８図は光入射端面に凹面状の曲面部を
設けたカライドスコープを示す図である。 １・・・電源、２・・・レーザ発振源、３・・・光ファ
イノ々、４，６・・・コネクタ、５・・・操作具、５＆
・・・出射端、７・・・筐体、８・・・カライドスコー
プ、ｔ・・・面取シ部。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦−２８＝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　レーデ光源から可撓性の導光体によシ導かれ
   たレーザ光を透明柱状のカライドスコープを内蔵した操
   作具に入射させ、そのカライドスコープにて光強度分布
   を均一化させて出射させ該出射レーザ光を治療に用いる
   ようにしたレーザ装置において、前記カライドスコープ
   はそのレーザ光の光出射端面の辺部に面取９加工を施こ
   したものを用いることを特徴とするレーデ装置０
2. （２）前記カライドスコープは前記面取シ加工を１．０
   Ｏμｍ〜２００μｍの１陥で施こしたものを用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーデ装置。