JPS5927990Y2 - 不可視レ−ザ−加工機の照準装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はレーザーメスその他の加工機に用いられる赤外
線レーザー光などの不可視レーザー光の照射点を正確に
照準するためのガイド光装置に関する。

以下、不可視レーザー加工装置としてＣＯ２レーザ−メ
スを具体例に挙げて、従前におけるガイド光装置の問題
点を述べる。

通常、ＣＯ２レーザーを用いたレーザーメスにおいては
、マニピュレータ先端部にある集光レンズによりＣＯ２
レーザー光を微小スポットとなして患部組織に照射し、
これを切除する。

しかし乍ら、ＣＯ２レーザーは不可視のため、切除位置
を正確に知るためには可視光による照準手段即ちガイド
光装置が必要となる。

一般にガイド光としてはＨｅ−Ｎｅレーザーが用いられ
ているが、このＨｅ−Ｎｅｔ／−ザーは、ＣＯ２レーザ
ーと同軸でマニピュレータ中を通過し、上記集光レンズ
によって集光され、巣立即ち患部組織において高輝度な
照準スポットとして機能する。

しがしながら、現状のレーザーメスにおいては多関節ミ
ラーを有するマニピュレータを用いてなるため、この複
数個の関節ミラーでその反射による両レーザー光量の損
失は可成り著しい。

それに加えて、この両レーザー重量のためのミラ一部分
の光量損失があれば、マニピュレータ先端の照射出力が
低下し、それを補償するためには両レーザー発振器の出
力をその分だけ増加させねばならない。

この事はひいては両レーザー発振器の大型化につながり
、治療器械としてのレーザーメス装置の小型化の要請に
反する。

かかる現状を踏まえて従来のガイド光装置をみると、第
１図は従来のガイド光装置（特開昭４９−９６０８２）
の−例であるが、かかるガイド光装置は、ＣＯ２レーザ
ー発振器４よりＣＯ２レーザー光７を出射し、出射され
たＣＯ２レーザー光７は孔あきミラー５の中心孔６を通
過した後、集光レンズ８により集光されて、その焦点Ｆ
１に微小スポットを生成する。

（尚、レーザーメスなどの場合、点Ｍから集光レンズ８
の光量Ｎまでの距離は通常２ｍ近くあり、また、この光
路中に複数の関節ミラーが設置されている。

）一方、Ｈｅ−Ｎｅレーザー発振器１から出射されるＨ
ｅ−Ｎｅレーザー光３ａは、逆望遠鏡２により拡大され
平行光３ｂとなり、光軸がＣＯ２レーザー光７の光軸と
点Ｍにて直交し、孔あきミラー５の反射面５ａ（孔周辺
）にて反射され、ドーナツ状光束３Ｃ−３ｄとなり、集
光レンズ８により集光されてその焦点Ｆ２に微小スポッ
トとして結像した後、ＣＯ２レーザーに関する焦点Ｆ１
に少しテ゛フォーカスしたスポラ）３ｅを生成する。

（このように両レーザー光に対する焦点位置Ｆ工、Ｆ２
が異なるのは、各レーザー光の波長に対する集光レンズ
８の材質の屈曲率が異るためである。

）しかしながら、このガイド光装置にあっては、ＣＯ２
レーザーの光量損失なはいが、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの中
央部の光は孔あきミラー５の中心孔６を通過して反射し
ないため、光量損失は極めて大きいものとなる。

いま、中心孔６の直径を８φ、拡大されたＨｅＮｅレー
ザー３ｂの直径を１２φとすると、この光量損失は約４
４％になる。

レーザーメスの関節ミラー数を８枚、その反射率を９７
％とし、集光レンズ８（材質Ｚｎ５ｅ）の透過率を４０
％とすると、焦点Ｆ２に到達するＨｅ−Ｎｅレーザーの
光量は出射ビーム３ａの光量の僅か１７．５％になって
しまう。

通常のレーザーメスの場合、装置の小型化の観点から、
Ｈｅ−Ｎｅレーザー発振器１は出力２″′Ｗ級のものが
用いられているが、この方式によると焦点における光量
は約０．３５”となり、照準光としては光量不足である
ことが実用上伴っている。

第２図も従来のガイド光装置（特開昭５２−６６４４２
号）の−例であるが、かかるガイド光装置は、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー光３ａを半透鏡９及び全反射鏡１０により光
線３ ｆ 、３ ｇとに２分し、該光線３ｆ 、３ ｇ
を孔あきミラー５の中心孔６の周辺の２点で反射させる
と共にＣＯ２レーザー光７は中心孔６を通過させ、Ｈｅ
−Ｎｅレーザー光３ａとＣＯ２レーザー光７とを同軸上
にしてマニピュレータ中を通過させるものである。

しかし、かかる装置の欠点は、前述の如く、マニピュレ
ータの光路長が長いため、半透鏡９、全反射鏡１０、孔
あきミラー５などの化学調整が困難なことである。

第３図も従来のガイド光装置の一例であり、かかるガイ
ド光装置は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光３ａの光軸に対し４
５°の角度に設置したミラー１１を用いＣＯ２レーザー
光７を透過させＨｅ−Ｎｅレーザー光３ａは反射させて
両光線を同軸上に重畳させるものであるが、ミラー１１
はゲルマニウムより成り、その両面にＣＯ２レーザ−７
の波長に対する反射防止膜１１ ａが施こされているた
め、その透過率は約９７％である。

一方、Ｈｅ−Ｎｅレーザー３ａは点Ｍにおいて反射され
るが、このレーザー波長に対する反射率は約５０％であ
る。

従ってこのガイド光装置にあっては、両レーザー光を完
全に反射ないし透過するような蒸着膜いわゆるダイクロ
イックミラーを製作する必要があるが、かかるダイクロ
イックミラーを製作することは困難であり、従ってこの
ガイド光装置では両レーザー光ともに光量損失を伴うこ
とになる。

このように従来のガイド光装置は、赤外レーザー光及び
ガイド光の双方或はいずれか一方の光量損失が著しいも
のや、光学調整が困難なものであった。

そこで本考案は、従来公知のガイド光装置の欠点を除去
し、赤外レーザー及び可視光レーザーともに光量損失が
なく、光学的調整が容易な、両レーザー光の重畳を行い
うるガイド光装置を提供することにある。

さらに、本考案になる両レーザー光の重畳のための光学
部材は小型かつ廉価でなければならないが、これも亦本
考案の目的の一つである。

以下、本考案の実施例を図面について詳説する。

第４図は本考案になるガイド光装置の一実施例を示すも
のであり、４は赤外レーザー発振器、１は可視光レーザ
ー発振器で、該発振器４１，１から出射される赤外レー
ザー７及び可視光レーザー３ａの光軸ＡＭ及びＢＭの交
点Ｍには、両光軸に対して４５°角で交わる孔あきミラ
ー５が設置され、赤外レーザー光７はその中心孔６を図
示の如く通過する。

一方、可視光レーザー３ａの光軸ＡＭ上にはガラス製の
平行平面板１２が角θだけ傾けて設置され、光軸を中心
に回転可能となっている。

矢印１３は回転方向を示している。

（この回転運動は小型モータ等により現行技術により容
易に実現しうるので記述並びに図示を省略した。

）この平行平面板１２を透過した可視光レーザー３ａは
光軸から平行にｈだけ移動する。

このズレ量りはｈ ＝ｄｓｉｎ（θ−θ１）／ｃｏｓθ
１で表わされる。

（但し、ｄは平行平面板の厚さ、θ１は屈折角である。

）このように平行平面板１２を透過して円形に走査され
た光線３ｈ、３ｉは孔あきミラー５の中心孔６の周辺に
設けた全反射膜５ａで反射され、光軸ＢＭに平行に図示
の矢印のように進む。

この平行平面板１２は前述のように回転しているから、
孔あきミラー５により反射された可視レーザー光（３ｈ
、３ｉ）は円形矢印１４で示すように円形に走査される
。

この走査円の半径、つまり光線のズレ量りは前述の如く
平行平面板１２の傾角θを微調整することにより容易に
調整することが出来る。

なお、平行平面板１２の両面は可視光レーザー３ａ波長
に対して反射防止膜を施こしている。

また可視光レーザー３ａをこのように円環状に走査する
のは、もし平行平面板１２を回転させずに出射光線３ｈ
のみによる像がレーザーメスなどの集光レンズの焦点に
生成されていたとすると、レーザー７の照射点がこの焦
点の前後にずれた場合（レーザーメスによる手術の場合
には実際にしばしばこの状態でレーザー照射される）即
ちデフォーカス位置に来たとしても、赤外レーザー７の
照射スポットは光軸対称であるが、ガイド光たる可視光
レーザー３ａは光軸はずれのスポットとなり照準光とし
て役立たなくなる。

このためガイド光である可視光レーザーを円環状に走査
することにより光軸対称なガイド光を形成することが必
要となる。

このように円形に走査された可視光レーザー３ａは赤外
レーザー７と同軸上に重畳し、前述の如きレーザーメス
に使用される場合であれば、集光レンズの焦点において
微小な円形スポットとして結像する。

尚、赤外レーザー７は孔あきミラー５の中心孔６を通過
して照射されるため、ミラ−５自体は赤外レーザー７を
透過させる材質を用いる必要はない。

従ってＧｅ 、Ｚｎ５ｅなどの高価な赤外部品ではなく
、例えばベリリウム銅に金蒸着を施した安価な部品を用
いることができる。

第５図は本考案になるガイド光装置の他の実施例を示す
図である。

この実施例の基本的構成は第４図について既に示したも
のと同一であるから相違点についてだけ記述する。

本実施例では平行平面板１２の替りに一対の光学楔１５
ａ 、１５ ｂを用いている。

第５図において一対の光学楔１５ ａ 、１５ ｂは全
く同一楔角をもち、対向する面は互に平行で中心間隔ｌ
だけ離れて光軸上に設置されている。

これら光学楔１５ ａ 、１５ｂの外側即ち入射面、出
射面は光軸ＡＭに垂直であり、一対の光学楔１５ａ。

１５ｂは一体としてハウジング（図示せず）に納められ
、光軸ＡＭの廻りに回転しうる構造になっている。

従って、この一対の光学楔１５ ａ 、１５ ｂを回転
させながら可視光レーザー３ａを透過させると、該可視
光レーザー３ａは光軸から平行にｈだけ移動する。

このズレ量りは平行平面板１２の場合と同じｈ＝ｄｓｉ
ｎ（θ−θ１）／ｃｏｓθ１式によって表わされ（但し
ｄ＝ｌ、θ１は楔角）、又その大きさは光学楔１５ ａ
、１５ｂの間隔ｌを変えることにより調整することが
できる。

このようにして一対の光学楔１５ａ、１５ｂを透過して
円形に走査された光線３ｈ、３ｉは、孔あきミラー５の
中心孔６の周辺に設けた全反射膜５ａで光軸ＢＭに平行
に反射され、矢印１４に示す如く円形に走査され、赤外
レーザー７と重畳することになる。

本考案は、以上のように構成されるところから、発振器
から出射された可視光レーザーは該発振器と孔あきミラ
ーとの間の光軸上に設けられた光学部材によって孔あき
ミラーの中心孔の周辺に円環状に走査されて反射すると
共に不可視レーザーは孔あきミラーの中心孔を通過して
、両レーザー光は同軸上に重畳されるものであり、従来
のガイド光装置のように不可視レーザーをミラーに透過
させるものや、可視光レーザーを逆望遠鏡などによって
拡大し、そのまま孔あきミラーに反射させるものと異な
り、両レーザー光の光量の損失を著しく防ぐことができ
る。

また本考案は可視光レーザーの発振器と孔あきミラーの
間の可視光レーザーの光軸上に、単に小型で廉価な光学
部材を設けることによって可視光レーザーを円形走査で
きるものであり、従来のガイド光装置と比較して光学調
整が容易である。

このように本考案に係るガイド光装置は、従来のものに
比べて光量損失が少なく、光学的調整が容易であるため
、レーザーメス装置に採用しうるばかりか、他の不可視
レーザーの加工装置に広く応用できるものであり、その
実用的価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来公知のガイド光装置の例
を示す図である、第４図は本考案になるガイド光装置の
一実施例を示す図である、第５図は本考案になるガイド
光装置の他の実施例を示す図である。 １：Ｈｅ−Ｎｅレーザー発振器、３ ａ ： Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー光、可視光レーザー、７：ＣＯ２レーザー光
、赤外レーザー、５：孔あきミラー、６：中心孔、５ａ
：全反射膜、１２：平行平面板、１５ａ、１５ｂニ一対
の光学楔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 不可視レーザー加工装置に於いて、可視照準光と不
   可視レーザー光とを同軸にて被加工物に導き不可視レー
   ザー光照射部位を確認すべく、不可視レーザー光は中央
   開孔部を通過させ、可視照準光は該中心開孔部の周辺で
   反射されるように両光軸に対して一定の角度で傾設した
   孔あきミラーと、可視照準光の光源と上記孔あきミラー
   との間の光軸上にあって、可視照準光を光軸を中心とし
   て円環状に走査し、上記孔あきミラーの中心開孔部周辺
   にて反射させる光学部材とからなる不可視レーザー加工
   機の照準装置。 ２ 前記光学部材が照準光光軸に対し一定角傾けて設置
   した回転平行平面板である実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の不可視レーザー加工機の照準装置。 ３ 前記光学部材が相対する面が平行な同一楔角を有す
   る一対の回転楔から戊る実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の不可視レーザー加工機の照準装置。