JPS6049507B2 - レ−ザ光誤照射防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、レーザ光照射端からレーザビームの方向
に沿つた一定距離内をレーザ光照射可能領域とすること
により、実質的にレーザビーム長をある設定値内に制限
し、人的ミスや事故によるレーザ光誤照射を防止するよ
うにしたレーザ光誤照射防止装置に関するものである。

この種の装置として第１図に示すものがある。図にお
いて１はレーザ光照射端、２、３はパイプ等で指向性を
持たせた一対の光検出器、４は照準、言′ −Ｊ、口
・ ・ ）゛、３’ 戸、Ｌ ｔｌユ’■（−ネ
Ｌ−７ノ ッチ、７は距離判定部、８はレーザ制御部、
９は レーザ発振部、１０はレーザ電源部である。 次
に動作について説明する。照準光用可視レーザ４を対象
物５に照射し、対象物５からの拡散反射光を光検出器２
、３により検出すると、第２図 に示すような出力が得
られる。図中、Ａｏ、Ａ、、んは光検出器２の距離−出
力特性であり、Ｂｏ、Ｂ、、Ｂ。は光検出器３の距離−
出力特性である。 これらの距離−出力特性の曲線は反
射率や傾きの影響によつてそれぞれＡ。からＡｌ、Ａ２
あるいはＢ。からＢ、、Ｂ。のような特性となるが、２
つの検出器の特性曲線の交点はほとんど変化しない。し
たがつて、この２つの検出器の差動出力を取ると、その
零交差点は、対象物が変わつてもほぼ一定の距離で生ず
る。この距離をレーザ照射開始の距離と設定すれば常に
一定の距離を検出した時点でレーザ光の照射、及びその
遮断をすることができる。そこで距離判定部７では２つ
の検出器の差を取り零交差点を境界にして（上記距離を
検出しＪて）ＯＮ領域かＯＦＦ領域かを判定し、レーザ
制御部８はこの結果をもとにして手もとスイッチがＯＮ
でかつ対象物がＯＮ領域内にあるときのみ手術用レーザ
が照射されるようにレーザ電源部１０とレーザ照射部９
を制御するようにしている。な；お、照準光と手術灯な
どの外光とを区別するためには、照準光に光チョッパを
行い、フィルタやロックインアンプなどを用いて、照準
光の周波数の光のみを検出するようにすればよい。現在
の装置は以上のように対象物からの拡散反射光を想定し
て構成されているので、正反射光成分の大きな対象物に
対して動作が不安定となる欠点がある。

実際にレーザ手術の対象となる生体の中には拡散反射光
成分がはるかに大きなものがある。ロースハムと牛レバ
ーについて反射光分布を実測した結果を第３図、第４図
に示す。ロースハムは拡散反射光成分が多いため問題は
ないが、牛レバーは一方向（この場合９００）に正反射
光成分の鋭いピークを持ち、この成分が２つの検出器の
どちらかで受光されるとほぼこの成分のみで距離の判定
がなされるため、設定距離の誤差が大きい。また手術用
レーザで対象物を切関すると、対象物表面の形状変化に
より動作が不安定となる。この発明は上記のような従来
のものの欠点を除去するためになされたもので、レーザ
照射端の周囲に沿つて複数対の光検出器を設置し、それ
ぞれの対で局部的に距離測定を行ない、あらかじめ設定
した閾値を越える数の対に対して０Ｎ領域と判定された
ときのみ全体として０Ｎ領域であると総合判断すること
により、正反射光成分や対象物の凹凸や形状変化に対し
ても安定に動作するレーザ光誤照射防止装置を提供する
ことを目的としている。以下、この発明の一実施例を図
について説明する。第５図はレーザ光照射端の構造を示
した図で、１１〜２０は指向性を持たせた５対の光検出
器であり、レーザ照射端において、第５図ａに示．すよ
うに円周上に配置している。第６図は、全体の構成を示
したブロック図で、２１〜２５はそれぞれの検出器対に
対応する距離測定部、２６は加算器、２７はコンパレー
ターを内蔵して全体としての距離判定を行なう距離判定
．部である。

次に動作について説明する。

まずそれぞれの光検出器の対の組について差動出力を計
測し、距離の測定を行ない、０Ｎ領域ならば１、０ＦＦ
領域ならばＯを出力する。この結果を加算し、これが閾
・値（例えば多数決で決めるならば２．５）を越えれは
最終的に０Ｎ領域と判定する。それぞれの検出器対に対
応する設定距離を同じにすれば、正反射光成分がどの検
出器にも受光されない場合すべての距離測定部で同じ判
定がなされる。

正反射光成分がいずれかの検出器で受光された場合、そ
の検出器を含む対では距離の判定に大きな誤差を生じる
危険があるが、正反射光成分は鋭い反射光成分のピーク
を持ち、特定の部位でのみ受光されるため他の対では拡
散反射光成分による正常な距離判定が行われるので、５
対の判定結果をもとに距離判定部２７で多数決をとれば
全体としての距離判定では正反射光成分の誤差をほノと
んど除去することが可能である。しかもビームの反射光
を５方向から計測するので、対象物表面の凹凸や形状変
化に対しても安定に動作する。

この場合、閾値を例えば３．５にとれば、フェイルセー
フの観点からは安全な方向に動作する。なお上記実施例
では５対の光検出器を用いたが、３対以上であれば何対
でもよい。

上記実施例では加算器を用いたが、この部分に論理回路
またはマイコンなどを用いてもよい。

また上記実施例では単に光検出器として説明したが、光
検出器の位置に光ファイバを装着し、光ファイバの他端
に光検出器を接続しても同様の効果を期待することがで
きる。この場合指向性を持たせるには、例えば第７図の
ように内側のファイバ２８，３０と外側のファイバ３０
，３１の間に指向板３２あるいはそれに代わるものを設
置すればよい。ファイバを用いると本装置を装着したた
めの操作性の低下を防ぐことができ、外観上もすつきり
としたものになる。なお、上記対の光検出器の配列はレ
ーザ照射端の周方向に並らべて指向方向を互いに異なら
せることにより、第２図のような出力特性をもたせてよ
い。以上では、レーザメスを例にとり、そのレーザ光誤
照射防止装置について説明したが、この発明はこれに限
らず、例えばレーザ加工機にも適用することができる。
更に、上記の実施例では既に照準光用可視レーザを備え
たレーザメス、レーザ加工機に対する場合について説明
したが、照準光は指向性がよく、細いビームであれば、
可視レーザでなくともよい。この他にレーザメス等のレ
ーザ手術治療用レーザ光あるいは加工機の加工用レーザ
光をレーザ光誤照射防止装置の光源として用いることも
可能であり、またレーザ光誤照射防止装置のための専用
光源を設けてもよい。以上のように、この発明によれば
、対象物の反射面の凹凸や正反射光成分の影響、さらに
はレーザ照射中の対象物の形状変化の影響を受けずに、
安定な照射領域設定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ光の誤照射防止装置の構成図、第
２図は光検出器の代表的な距離一出力特性図、第３図は
ロースハムの反射光分布特性図、第４図は牛レバーの反
射光分布特性図、第５図はこの発明の一実施例による光
検出器の構成図、第６図はこの発明の一実施例による全
体の構成を示すブロック図、第７図はファイバと指向板
を用いたこの発明の他の実施例による光検出器の断面側
面図である。 図において、１・・・・・ルーザ照射端、２，３・・・
・光検出器、４・・・・・・照準光用可視レーザビーム
、５・・・対象物、６・・・・・・手もとスイッチ、７
・・・・・・距離測定部、８・・・・・ルーザ制御部、
９・・・・・ルーザ照射部、１０・・・・・ルーザ電源
部、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８
，１９，２０・・５対の光検出器、２１，２２，２３，
２４，２５・・それぞれ対の距離判定回路、２６・ ・
・加算器、２７・・・・・・距離判定部、２８，２９，
３０，３１・・・・・・光ファイバ、３２・・・・・・
指向板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光照射端の周囲に配置された複数対の光検出
   器と、各対の光検出器の各差動出力に基づいて上記レー
   ザ光照射端から対象物までの距離を測定する複数個の距
   離測定部と、各距離測定部の出力に基づいて上記距離を
   最終的に判定する距離判定部と、この距離判定部からの
   判定出力により対象物へのレーザ光の照射を制御するフ
   ィードハック制御手段とを備えたレーザ光誤照射防止装
   置。 ２ 複数対の光検出器はレーザ光の照射軸と直交する面
   内において、上記照射軸を中心とする同一円周上に配列
   した特許請求の範囲第１項記載のレーザ光誤照射防止装
   置。