JPS60108190A - レ−ザ応用機の集光レンズ冷却装置 - Google Patents
レ−ザ応用機の集光レンズ冷却装置Info
- Publication number
- JPS60108190A JPS60108190A JP58216925A JP21692583A JPS60108190A JP S60108190 A JPS60108190 A JP S60108190A JP 58216925 A JP58216925 A JP 58216925A JP 21692583 A JP21692583 A JP 21692583A JP S60108190 A JPS60108190 A JP S60108190A
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- JP
- Japan
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- lens
- gas
- laser
- condenser lens
- cooling
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/703—Cooling arrangements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザメス、レーザ加工機等のレーザ応用機
に係り、特にその集光レンズ冷却装置に関する。
に係り、特にその集光レンズ冷却装置に関する。
例えばレーザメスは１周知のようにＣＯ２レーザ光また
はＹＡＧレーザ光により、生体組織の切開・凝固・止血
或いはポリープや潰瘍等の患部の切除・気化消滅操作を
行うものであり、レーザ光を発振させるための発振器と
、レーザ光を手術部位まで導く導光路と、導光路から出
射するレーザ光を集束して患部に照射する集光レンズを
内蔵した集光部とから成っている。
はＹＡＧレーザ光により、生体組織の切開・凝固・止血
或いはポリープや潰瘍等の患部の切除・気化消滅操作を
行うものであり、レーザ光を発振させるための発振器と
、レーザ光を手術部位まで導く導光路と、導光路から出
射するレーザ光を集束して患部に照射する集光レンズを
内蔵した集光部とから成っている。
このレーザメスにおいて、レーザ光を手術部位に導く導
光路としては、従来より複数のミラーを用いてレーザ光
を任意の位置・方向に導くミラー多関節型と称するもの
が使用されているが、操作性が悪く而もミラーの光軸が
ずれた場合には伝送損失が急激に増加して導光路から出
射するレーザ光のエネルギー密度が低下するばかりか、
導光路にレーザ光が照射されると導光路或いは集光レン
ズが加熱されて安全性が損われることになるため、最近
は軽量で可撓性に富む光学ファイバの中にレーザ光を通
し、任意の位置・方向にレーザ光を導く方法が利用され
ている６ ところで、このような可撓性の光学ファイバを使用する
場合、光学ファイバから出射するレーザ光は平行光でな
くある程度の開き角を持つため、患部に対して適当な作
動距離で而も極めて微小な点にレーザ光を集光させるた
めには複数の集光しンズを組合せて集光する必要がある
が、レーザ光が集光レンズを通過する際には集光レンズ
にコーティングされた反射防止層や集光レンズ材質内の
極僅かな吸収、或いは集光レンズ表面の凹凸等による散
乱によってエネルギー損失が生じ、この損失エネルギー
が熱に変わるため、集光レンズの枚数が増える程、また
レーザ光の照射時間が長くなる程、集光レンズは熱によ
る影響を受けやすくなる。
光路としては、従来より複数のミラーを用いてレーザ光
を任意の位置・方向に導くミラー多関節型と称するもの
が使用されているが、操作性が悪く而もミラーの光軸が
ずれた場合には伝送損失が急激に増加して導光路から出
射するレーザ光のエネルギー密度が低下するばかりか、
導光路にレーザ光が照射されると導光路或いは集光レン
ズが加熱されて安全性が損われることになるため、最近
は軽量で可撓性に富む光学ファイバの中にレーザ光を通
し、任意の位置・方向にレーザ光を導く方法が利用され
ている６ ところで、このような可撓性の光学ファイバを使用する
場合、光学ファイバから出射するレーザ光は平行光でな
くある程度の開き角を持つため、患部に対して適当な作
動距離で而も極めて微小な点にレーザ光を集光させるた
めには複数の集光しンズを組合せて集光する必要がある
が、レーザ光が集光レンズを通過する際には集光レンズ
にコーティングされた反射防止層や集光レンズ材質内の
極僅かな吸収、或いは集光レンズ表面の凹凸等による散
乱によってエネルギー損失が生じ、この損失エネルギー
が熱に変わるため、集光レンズの枚数が増える程、また
レーザ光の照射時間が長くなる程、集光レンズは熱によ
る影響を受けやすくなる。
発熱の結果、集光レンズは熱変形を起こしてレーザ光の
照射位置がずれ、また屈折率変化を起こして焦点位置が
狂ったり、或いはレーザ光の集束効率が低下して照射部
位のパワー密度が下がり。
照射位置がずれ、また屈折率変化を起こして焦点位置が
狂ったり、或いはレーザ光の集束効率が低下して照射部
位のパワー密度が下がり。
更には集光レンズの耐久性を低下させるという稚拙の問
題が生じる。
題が生じる。
このような問題を解決するため、従来より集光部に集光
レンズ冷却液の通路を形成し、焦光レンズをこの冷却液
で冷やすようにした冷却装置が用いられているが、この
ような装置では冷却液用の通路や配管のために構造が複
雑で重くなり、而も高コストで操作性が悪いという種々
の欠点を有していた。
レンズ冷却液の通路を形成し、焦光レンズをこの冷却液
で冷やすようにした冷却装置が用いられているが、この
ような装置では冷却液用の通路や配管のために構造が複
雑で重くなり、而も高コストで操作性が悪いという種々
の欠点を有していた。
また、第１図に示すように光学ファイバ１の端面１ａか
ら射出するレーザ光２を集束する集光レンズ３及び集光
レンズ４をレンズボルダ５に保持し、このレンズホルダ
５をノズル６を有する外筒７に螺合して、導入管８から
導入した補助ガス９をレンズホルダ５と外筒７との間に
形成されたガス導入通路１０を通過させノズル６から噴
射することによりレンズホルダ５を介して間接的に集光
レンズ３及び集光レンズ４を冷却するようにした装置に
あっては、導入管８から供給される補助ガス９はその一
部分がレンズホルダ５に接するのみであり、このレンズ
ホルダ５の外周に冷却フィンを設けたり、或いは冷却フ
ィンの表面に細かい凹凸を形成しても、間接的に集光レ
ンズを冷却することになるため確実な冷却効果をあげる
ことはできず、大口径の集光レンズを用いて熱容量に大
きくする必要があり、装置の大型化・コスト高等の事態
を回避することはできない。
ら射出するレーザ光２を集束する集光レンズ３及び集光
レンズ４をレンズボルダ５に保持し、このレンズホルダ
５をノズル６を有する外筒７に螺合して、導入管８から
導入した補助ガス９をレンズホルダ５と外筒７との間に
形成されたガス導入通路１０を通過させノズル６から噴
射することによりレンズホルダ５を介して間接的に集光
レンズ３及び集光レンズ４を冷却するようにした装置に
あっては、導入管８から供給される補助ガス９はその一
部分がレンズホルダ５に接するのみであり、このレンズ
ホルダ５の外周に冷却フィンを設けたり、或いは冷却フ
ィンの表面に細かい凹凸を形成しても、間接的に集光レ
ンズを冷却することになるため確実な冷却効果をあげる
ことはできず、大口径の集光レンズを用いて熱容量に大
きくする必要があり、装置の大型化・コスト高等の事態
を回避することはできない。
更に、第１図に示すような従来のレーザメスで実際にレ
ーザ照射を行うと、照射部位は瞬時に蒸発・揮散するた
めこれらの異物がノズル６内に進入して集光レンズ４の
射出面に付着し、レーザ光のエネルギー損失が大きくな
って熱による集光レンズの破損等を免れないという実用
上火きな欠点を有していた。
ーザ照射を行うと、照射部位は瞬時に蒸発・揮散するた
めこれらの異物がノズル６内に進入して集光レンズ４の
射出面に付着し、レーザ光のエネルギー損失が大きくな
って熱による集光レンズの破損等を免れないという実用
上火きな欠点を有していた。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、集光レ
ンズを保持するレンズホルダの夫々の集光レンズと接す
る部分の少なくとも一部を切欠き、切欠き部と補助ガス
供給源に連通ずるガス導入通路を設けて夫々の集光レン
ズ面に沿って補助ガスを通過させた後、集光レンズ間に
設けた排気孔と対物側集光レンズの射出面を臨む位置に
設けた切欠き部とを連通ずるガス排気通路を設けて補助
ガスを対物側集光レンズの射出面に沿って通過させノズ
ルから噴射させる構成とすることにより、夫夫の集光レ
ンズを直接冷却し、更に対物側集光レンズの射出面に補
助ガスによるガスカーテンを形成して異物の付着をも防
止するレーザ応用機の集光レンズ冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
ンズを保持するレンズホルダの夫々の集光レンズと接す
る部分の少なくとも一部を切欠き、切欠き部と補助ガス
供給源に連通ずるガス導入通路を設けて夫々の集光レン
ズ面に沿って補助ガスを通過させた後、集光レンズ間に
設けた排気孔と対物側集光レンズの射出面を臨む位置に
設けた切欠き部とを連通ずるガス排気通路を設けて補助
ガスを対物側集光レンズの射出面に沿って通過させノズ
ルから噴射させる構成とすることにより、夫夫の集光レ
ンズを直接冷却し、更に対物側集光レンズの射出面に補
助ガスによるガスカーテンを形成して異物の付着をも防
止するレーザ応用機の集光レンズ冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明に係る装置の一実施例の断面図である。
尚、第１図に示した従来例と同じ部材については同じ符
号を付しである。
号を付しである。
光学ファイバｌは図示しない発振器から発振されたレー
ザ光を集束するプローブ部に接続さＪしており、一方光
学ファイバｌの先端外周部はレンズホルダ５に固着され
、光学ファイバ１の端面１ａからはレーザ光２が射出さ
れる。
ザ光を集束するプローブ部に接続さＪしており、一方光
学ファイバｌの先端外周部はレンズホルダ５に固着され
、光学ファイバ１の端面１ａからはレーザ光２が射出さ
れる。
先端にノズル６を有する外筒７に固定環１１によって着
脱可能に固定されるレンズホルダ５の内周には、集光レ
ンズ３及び集光レンズ４がカラー１２とカラー１３によ
って位置決めされ、前記レンズホルダ５に螺合する押え
環１４によって着脱可能に保持されている。
脱可能に固定されるレンズホルダ５の内周には、集光レ
ンズ３及び集光レンズ４がカラー１２とカラー１３によ
って位置決めされ、前記レンズホルダ５に螺合する押え
環１４によって着脱可能に保持されている。
前記カラー１２の集光レンズ３側の端部、前記カラー１
３の両端部及び前記押え環１４の集光ジーンズ４側の端
部には、外周・面に機状のガス供給室１５ａ、１５ｂ、
１５ｃ、１５ｄが形成されておリ、該ガス供給室１５ａ
、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには等間隔に複数の切欠き部
１６が形成されている。更に、前記カラー１２及びカラ
ー１３の略中央部の外周面には環状の排気室１７が形成
されており、該排気室１７には排気孔１８が設けられて
いる。前記レンズホルダ５の外周面には光軸方向に二つ
の長溝が形成されており、前記レンズボルダ５が外筒７
に固定された状態で、前記導入管８と連通ずる長溝がガ
ス導入通路ｌＯに、もう一方の長溝が排気通路１９にな
っている。
３の両端部及び前記押え環１４の集光ジーンズ４側の端
部には、外周・面に機状のガス供給室１５ａ、１５ｂ、
１５ｃ、１５ｄが形成されておリ、該ガス供給室１５ａ
、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには等間隔に複数の切欠き部
１６が形成されている。更に、前記カラー１２及びカラ
ー１３の略中央部の外周面には環状の排気室１７が形成
されており、該排気室１７には排気孔１８が設けられて
いる。前記レンズホルダ５の外周面には光軸方向に二つ
の長溝が形成されており、前記レンズボルダ５が外筒７
に固定された状態で、前記導入管８と連通ずる長溝がガ
ス導入通路ｌＯに、もう一方の長溝が排気通路１９にな
っている。
また、前記レンズホルダ５には、前記ガス導入通路ｌＯ
とガス供給室１５ａ、１５ｂ、１５ｃが対向する位置に
供給孔２０が、前記排気通路１９と排気室１７が対向す
る位置に排気連通孔２１が夫々配設されており、更に前
記押え環１４に形成されたガス供給室１５ｄと前記排気
通路１９が対向する位置に排気連通孔２２が設けられて
いる。
とガス供給室１５ａ、１５ｂ、１５ｃが対向する位置に
供給孔２０が、前記排気通路１９と排気室１７が対向す
る位置に排気連通孔２１が夫々配設されており、更に前
記押え環１４に形成されたガス供給室１５ｄと前記排気
通路１９が対向する位置に排気連通孔２２が設けられて
いる。
上述のように構成された本発明装置においては、導入管
８からガス導入通路ｌＯ内に導入される補助ガス９が供
給孔２０を通ってガス供給室１５ａ。
８からガス導入通路ｌＯ内に導入される補助ガス９が供
給孔２０を通ってガス供給室１５ａ。
１５ｂ、１５ｃに入り、該ガス供給室１５ａ。
１５ｂ、１５ｃに配設された複数の切欠き部１６から集
光レンズ３の両面及び集光レンズ４の入射面に沿って噴
射する。
光レンズ３の両面及び集光レンズ４の入射面に沿って噴
射する。
この過程において、複数の切欠き部１６から噴射する補
助ガス９は、断熱膨張して集光レンズ３の両面及び集光
レンズ４の入射面にガスカーテンを形成しこれらを直接
冷却すると共に、レンズホ ゛ルダー５．カラー１２及
びカラー１３と熱交換を行なって間接的に集光レンズ３
及び集光レンズ４を冷却している。
助ガス９は、断熱膨張して集光レンズ３の両面及び集光
レンズ４の入射面にガスカーテンを形成しこれらを直接
冷却すると共に、レンズホ ゛ルダー５．カラー１２及
びカラー１３と熱交換を行なって間接的に集光レンズ３
及び集光レンズ４を冷却している。
その後、補助ガス９は排気孔１８を通り排気室１７、排
気連通孔２１を介して排気通路１９に達し、排気連通孔
２２からガス供給室１５ｄへと導かれ、該ガス供給室１
５ｄに配設された複数の切欠き部１６から集光レンズ４
の射出面に沿って噴射排気されて断熱膨張し集光レンズ
４の射出面にガスカーテン層を形成する。
気連通孔２１を介して排気通路１９に達し、排気連通孔
２２からガス供給室１５ｄへと導かれ、該ガス供給室１
５ｄに配設された複数の切欠き部１６から集光レンズ４
の射出面に沿って噴射排気されて断熱膨張し集光レンズ
４の射出面にガスカーテン層を形成する。
このため、集光レンズ４はこのガスカーテンによって更
に冷却され、また射出面に異物が付着するのを防止され
ている。
に冷却され、また射出面に異物が付着するのを防止され
ている。
第３図は本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
この実施例においては、レンズホルダ５にガス導入通路
ｌＯとガス供給室１５ａ、１５ｂを連通する供給開口２
３ａ、ガス導入通路１０とガス供給室１５ｃを連通ずる
供給開口２３ｂ及び排気通路１９とガス供給室１５ｄを
連通ずる排気開口２４を設け、前記供給開口２３ａに検
光レンズ３の外周面を露出させ、前記供給開口２３ｂ及
び排気開口２４に集光レンズ４の外周面を露出させる構
成として、上述の実施例と同様に、補助ガス９で集光レ
ンズ３及び集光レンズ４の端面にガスカーテン層を形成
し該端面の直接冷却を行ない、更に補助ガス９を集光レ
ンズ３及び集光レンズ４の外周面の一部とも接触させて
該外周面をも直接冷却して冷却効果の一層の向上をはか
つている。
ｌＯとガス供給室１５ａ、１５ｂを連通する供給開口２
３ａ、ガス導入通路１０とガス供給室１５ｃを連通ずる
供給開口２３ｂ及び排気通路１９とガス供給室１５ｄを
連通ずる排気開口２４を設け、前記供給開口２３ａに検
光レンズ３の外周面を露出させ、前記供給開口２３ｂ及
び排気開口２４に集光レンズ４の外周面を露出させる構
成として、上述の実施例と同様に、補助ガス９で集光レ
ンズ３及び集光レンズ４の端面にガスカーテン層を形成
し該端面の直接冷却を行ない、更に補助ガス９を集光レ
ンズ３及び集光レンズ４の外周面の一部とも接触させて
該外周面をも直接冷却して冷却効果の一層の向上をはか
つている。
尚、他の構成は第２図に示した実施例と同じなので、同
一の部材には同一符号を付して説明は省略する。
一の部材には同一符号を付して説明は省略する。
以上のように本発明に係る装置によれば、補助ガスが全
ての集光レンズに接触して直接冷却するので、集光レン
ズの確実な冷却が可能となり、発熱による集光レンズの
熱変形、屈折率変化及び集束効率の低下等を防止でき、
更に対物側集つｔし２．・ズにおいては、レーザ光射出
面の前面に形成され□□□□□□□□□□ るガスカーテンによって異物が集光レンズに（−１着す
るのを防止しているので、レーザ光のエネルギー損失を
少なくできる等価れた効果を有する。
ての集光レンズに接触して直接冷却するので、集光レン
ズの確実な冷却が可能となり、発熱による集光レンズの
熱変形、屈折率変化及び集束効率の低下等を防止でき、
更に対物側集つｔし２．・ズにおいては、レーザ光射出
面の前面に形成され□□□□□□□□□□ るガスカーテンによって異物が集光レンズに（−１着す
るのを防止しているので、レーザ光のエネルギー損失を
少なくできる等価れた効果を有する。
第１図は従来のレーザメスの断面図。第２図及び第３図
は本発明の実施例を示す断面図。 ２・・・レーザ光 ３，４・・・集光レンズ６・・・ノ
ズル ９・・・補助ガス ２０・・・供給孔 ２１．２２・・・排気連通孔 第 ｆ 口
は本発明の実施例を示す断面図。 ２・・・レーザ光 ３，４・・・集光レンズ６・・・ノ
ズル ９・・・補助ガス ２０・・・供給孔 ２１．２２・・・排気連通孔 第 ｆ 口
Claims (1)
- レーザ光を導く導光路の先端に、レーザ光を集束させる
集光レンズと、補助ガスを噴射するノズルとを配設した
レーザ応用機において、前記補助ガスによって前記集光
レンズを直接冷却する冷却手段を設けたことを特徴とす
るレーザ応用機の集光レンズ冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58216925A JPS60108190A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | レ−ザ応用機の集光レンズ冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58216925A JPS60108190A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | レ−ザ応用機の集光レンズ冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108190A true JPS60108190A (ja) | 1985-06-13 |
Family
ID=16696074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58216925A Pending JPS60108190A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | レ−ザ応用機の集光レンズ冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108190A (ja) |
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-
1983
- 1983-11-17 JP JP58216925A patent/JPS60108190A/ja active Pending
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