JPS6047849B2

JPS6047849B2 - レ−ザ−光走査装置

Info

Publication number: JPS6047849B2
Application number: JP54014041A
Authority: JP
Inventors: 清伊藤; 春水川崎
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1985-10-24
Also published as: JPS55106144A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は顕微鏡下にて行うレーザーメスによる微細手術
に用いるレーザー光走査装置に関するものである。

本来、レーザーメスとは、例えばＣＯ。

レーザーを、可撓性を有する専光装置中に導びき、その
先端に位置する集光レンズにより微小スポットになして
、これを病変組織に照射してこれを切除するものである
。通常、レーザーメスの用法としては二通りあり、その
第一は導光装置を手で握つて操作する方法、その二は本
発明の如く導光装置の先端を可動ミラーを内蔵するアダ
プター箱に接続し、かつ手術顕微鏡を附帯せしめてこの
可動ミラーの繊細な走査により極小部位の手術を行う方
法である。

第一の用法においては、通常数種類の短焦点距離を有す
る集光レンズが用意されており、手術の種類に応じて交
換して使用している。一方、第二の用法においては、前
者より遥かに長い焦点距離を有する集光レンズを用いね
ばならないのが通常である。ＣＯ２レーザーを用いたレ
ーザーメスに伴う問題の一つは、このレーザーが赤外線
光であつて照射点を予め照準し得ないことである。

このための解決策として、可視光てあるＨｅ−Ｎｅレー
ザーをＣＯ２レーザー光と全く同軸になして専光装置中
に導びき、前述の集光レンズにより同様な微小スポット
になして照準を行わしめているのが一般的でＪある。と
ころで集光レンズの焦点距離が様々に異なることに伴つ
て、次のような問題点が発生する。その第一は集光スポ
ットの直径がレンズの焦点距離に比例して大きくなるこ
とである。

簡単な光５学理論から明らかなように、集光口径はレー
ザー波長と焦点距離の相乗積に比例し、レーザー光（集
光以前の）の半径に反比例する。ＣＯ。レーザー・
Ｈｅ−Ｎｅレーザーの波長はそれぞれ１０．６μ・０．
６３ｐであるが、後者の波長は短いため集光スポットの
大きさは問題にするには当らない。他方、ＣＯ２レーザ
ーに関してはおおいに問題である。例えば集光レンズの
焦点距離が５０−の場合、集光口径は２乃至３Ｗ＄Ｌφ
になる。（集光前のスポット径を８φとする）。就中、
顕微鏡下における微細手術においては、レーザーの照射
口径は極力小さくなければならないのは手術の性質上当
然である。第二の問題はＣＯ２レーザーの焦点とＨｅ−
Ｎｅレーザーの焦点が一致しないことである。

両レーザー光を透過させるためのレンズ材としてＺｎＳ
ｅなる硝材を用いるが、両レーザー光の波長差が大きい
ために、それぞれの屈折率が大きく異なるためである。
これの解決策としては従来公知の方法が幾つかあり、例
えばＣＯ２レーザー光は平行光でレンズに入射させ、他
方Ｈｅ−Ｎｅレーザー光がＣＯ２レーザーの結像点（即
ちレンズの焦点）に来るようにレンズ前方の物点位置に
てこれを一旦集光する方法などが考えられる。

ここで顕微鏡下のレーザー手術の用例について言及する
。

このような手術分野は咽喉部・子宮等の所謂管腔臓器の
ものであり、従つて直達鏡などを介しての遠隔的手術操
作を要するが故に、集光レンズの焦点距離も２００乃至
５００７ｒ０ｆＬと長くならざるを得ないのである。本
発明は、前述の二つの欠点を除去する方法として、第一
に短焦点距離の集光レンズによつて後述の方法により両
レーザー光の集光スポットを極、力小さくなし、第二に
楕円鏡の第一焦点をこの集光レンズの焦点に合致せしめ
、その第二焦点に極小スポットを結像せしめている。つ
まり、楕円鏡の本質である焦点間の結像作用を応用して
いる。既に一般公開されている特開昭５２−１１１２９
５におい！ては軸はずし放物面鏡が用いられているが、
この場合には焦点における光スポットの大きさが焦点距
離の関係により大きく変化するという欠陥がある。かく
して本発明の目的は、長い作動距離を有すクる光学部材
を用いるにも拘らず、照射光と照準光をともに微小な光
スポットとなし、かつ微細なるレーザー光の走査が可能
なレーザー光走査装置を提供することである。

以下図面に従つて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明における楕円鏡による結像の原理を示す
図である。ＣＯ２レーザー光１，１″は平行光束として
レンズ３に入射し、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光２，２″はＡ
点より発してレンズ３に入射し、共にレンズ３の焦点（
ＣＯ２レーザー波長に関する）に集光する。このレンズ
３は両レーザー光を透過するような材料・例えばＺｎＳ
ｅで出来ている。レンズ３の焦点距離を５０Ｔ！Ｔｍと
した場合、点ＦにおけるＣＯ２レーザーの集光口径は光
学計算より約０．２ＴｆｒＩｎφである（ＣＯ２レーザ
ー平行ビーム径を８φとする）。また、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザーの集光口径は物点Ａの位置にもよるが５０μ程度で
ある。点線４は回転楕円体であり、点Ｆ，Ｆ″はそれぞ
れ第７１焦点、第２焦点である。この回転楕円体の一部
Ｐ４Ｐ５で示す部分は楕円鏡５であり、内側面は全反射
面になつている。光線址はＰ１点で反射して焦点Ｆ″に
結像する。この場合、楕円体４の長軸、短軸及びＰ１点
を幾何学計算により適宜選択するこノとにより、／ＦＰ
ｌＦ″＝９０りになし、かつＦＰ／Ｆ″Ｐの比を所望の
値になすことが出来る。ＣＯ２レーザー光１，１″はそ
れぞれ楕円鏡５上の点Ｐ２，Ｐ３にて反射された後、焦
点Ｆ″のごく近傍に集光する。Ｈｅ−Ｎｅレーザー光２
，２″も折線ＦＰｌＦ″を中心にＰｌＰ２Ｐ３近傍の面
で反射され、やはり同様にＦ″点のごく近傍に集光する
。ＣＯ２レーザー光の点Ｆ″における集光口径ｄはほぼ
ＰｌＦ″／ＰｌＦに比例する。したがつて、Ｆ″点にお
ける集光口径を小さくするためには、この比ＰｌＦ″／
ＰｌＦは小さくしなければならない。なお直線６はＦ″
点を通り直線ＰｌＦ″に垂直な直線である。第２図は本
発明におけるレーザー走査装置の一実施例を示す図であ
る。

鏡筒８はボックス２９に取付けられており、軸Ｐ２７の
方向には可撓性のある導光装置（図示されていない）に
接続されている。またこの鏡筒８は例えばリングナット
によりボックス２９に固定することも出来るから、取は
ずし可能な機構にすることは可能である。ＣＯ２レーザ
ー光１，１″とＨｅ−Ｎｅレーザー光は鏡筒８に固定さ
れた集光レンズ３により楕円鏡５の焦点Ｆに結像する。
なえ第２図には図面を簡潔にするためにＨｅ−Ｎｅレー
ザー光は図示されていない。焦点Ｆに集光された両レー
ザー光はＦＰ２に沿つて楕円鏡５に至り、その中心点Ｐ
２を中心に反射されて可動ミラー１０に向つて進行する
。可動ミラー１０は透明な硝材で出来ており、その中点
Ｐ３を中心に両レーザー光を反射させるため、例えば金
蒸着膜が設けられている。レーザー光はこの金蒸着膜１
１により反射され、Ｐ３Ｆ″に沿つて進み、楕円鏡５の
第二の焦点Ｆ″に集光して微小なる光スポットとなる。
この焦点Ｆ″は顕微鏡の焦点でもあり、手術の場合の実
際のレーザー照射点になつている。次に可動ミラー１０
の上下・左右回転機構、所１謂ジンバン機構について述
べる。

可動ミラー１０はホルダーに固定されたピボット３１及
び可動ミラー１０に固定されかつミラーホルダー１２を
貫通するシャフト１３により支持されているため上下方
向の回転ができる。また可動ミラーの中点Ｐ３の鉛直線
と同軸にシャフト２０がミラーホルダー１２に固定され
、この鉛直軸廻りに回転しうる機構になつている。シャ
フト１３の先端部にはピン１４が固定され操作桿１５に
設けた溝１６に嵌合されている。一方、操作桿１５はホ
ルダー３２の−内径に設置され水平な直径方向をとる二
箇のピボット１７により支持されているので、操作桿１
５を上下動させることができる。この上下動に伴つてピ
ン１４が上下する結果、シャフト１３が回転して可動ミ
ラー１０は水平軸の廻りに回転する。ミラーホルダー１
２下方にはバー２１が固定され回転ビス３３によりバー
２２に連結されている。このバー２２の先端にはピン２
３が固定され、ホルダー３２に取付けられた駒１９の溝
に嵌合されている。一方、ボックス２９に固定されたピ
ボツトニ箇が垂直な直径上に設けられ、ホルダー３２を
支持している。このため操作桿１５を左右方向に動かす
とピン２３は左右に回転するが、回転軸は記号３０で示
されている。したがつてこの左右回転はバー２２及び２
１に伝達され、可動ミラー１０はシャフト２０の廻りに
回転しうる。以上の説明から明らかなように、操作桿１
５のみそ摺り状の操作により、可動ミラー１０は水平・
垂直両軸の廻りに同時に任意の角度だけ回転しうる。

従つてＰ３点を中心に反射されＰ３Ｆ″に向う両レーザ
ー光は焦点Ｆ″を中心とする所望の円形２７の視野内の
任意点に照射することが出来る。照射点の照準並びに観
察のためにボックス２９の後面に手術用顕微鏡が取付け
られている。通常は両眼用接眼鏡２５ａ，２５ｂにより
ボックス２９に設けた孔２６を通して視野を観察する。
この視野観察光線２８ａ，２８ｂは可動ミラー１０の透
明な面上の点Ｐ４及びＰ５近傍を通過する。ここで集光
レンズ３、楕円鏡５、焦点Ｆ″におけるレーザーの口径
に関する数値例を述べる。ＣＯ２Ｌ／ーザー光１，１″
のスポット径を８ＴｎＩｎφ、集光レンズの焦点距離を
５『とすると、楕円鏡の第１焦点Ｆにおける集光口径は
０．１６７０７７！φである。楕円鏡５の長軸を３００
７Ｔｆｍ１短軸を２０−とし、直線ＦＰｌ＝２００ｍ．
．Ｐ１Ｆ″＝４００ｗｒＬとすると、ＺＦＰｌＦ″＝９
００、ＺＰｌＦＯ＝６５０となる。前述のように焦点Ｆ
″における集光口径はＦ″Ｐ／ＦＰｌに比例することが
幾何光学的計算により判つているから、この点における
集光口径は０．３２？となる。このようにして、本発明
によれば、短焦点距離の集光レンズと楕円鏡との組合せ
により照射光であるＣＯ２レーザーと照準光であるＨｅ
−Ｎｅレーザーとを照射点である楕円鏡の第２焦点にお
いて共にごく微小なスポットになし得ること、レーザー
光を走査するジンバル機構と手術用顕微鏡との併用によ
り顕微鏡下における微細なるレーザーメス手術を実現で
きることが明白になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における楕円鏡による結像の原理を示す
図である。１，１″：ＣＯ２レーザー光、２，２″：Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー光、３：集光レンズ、４：回転楕円体、ノ５：楕
円鏡、６：直線、Ａ：物点、Ｘ，Ｙ：座標）Ｆ９Ｆ５：
焦点〜Ｐ１？Ｐ２９Ｐ３９Ｐ４９Ｐ５：楕円鏡上の点、
ｄφ：レーザー集光口径。第２図は本発明におけるレーザ走査装置の一実施例を示
す図である。 ″７：光軸、８：鏡筒、１０：可動ミラー、１１：金蒸
着膜、３１，１２，１７，１８：ピボツト、１３，２０
：シヤフト、１４，２３：ピン、１５：操作桿、１６：
溝、１９：駒、２１，２２：バー、２４：手術用顕微鏡
、２５ａ，２５０ｂ：接眼鏡、２６：孔、２７：円形、
２８ａ，２８ｂ：視野観察光線、２９：ボツクス、３０
：回転軸、３２：ホルダー、３３：回転ビス、Ｆ，Ｆ・
：楕円鏡５の焦点、Ｐ２：楕円鏡５の中心点、Ｐ３：可
動ミラーの中心点、Ｐ４，Ｐ５：可動ミラー１０上の点
。

Claims

【特許請求の範囲】

１導光装置から導びかれる照射用レーザ光と照準用レ
ーザ光とを集光する集光レンズ３を内蔵し且つボックス
２９に取付けられる鏡筒８と、ボックス２９内に配置さ
れ操作桿１５の操作によつて水平軸廻り及び垂直軸廻り
に回動し、上記照射用レーザ光及び照準用レーザ光を病
変組織に照射する可動ミラー１０と、ボックス２９内で
可動ミラー１０及び集光レンズ３と対峙し、上記集光レ
ンズ３を透過した照射用レーザ光及び照準用レーザ光と
を可動ミラー１０に反射する楕円鏡５とから成り、前記
集光レンズ３の焦点において、上記照射用レーザ光及び
照準用レーザ光を一旦集光させると共に、該集光レンズ
３の焦点を上記楕円鏡５の第１焦点と合致せしめ、更に
、該楕円鏡５の長軸短軸及び反射点Ｐを適宜選択するこ
とにより、楕円鏡５の第２焦点に両レーザ光を微小スポ
ットとして結像させることを特徴とする顕微鏡下手術用
レーザ光走査装置。