JPS6138711B2 - - Google Patents

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JPS6138711B2
JPS6138711B2 JP56181814A JP18181481A JPS6138711B2 JP S6138711 B2 JPS6138711 B2 JP S6138711B2 JP 56181814 A JP56181814 A JP 56181814A JP 18181481 A JP18181481 A JP 18181481A JP S6138711 B2 JPS6138711 B2 JP S6138711B2
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JP
Japan
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kaleidoscope
light
laser
face
intensity distribution
Prior art date
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Expired
Application number
JP56181814A
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Japanese (ja)
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JPS5883973A (en
Inventor
Masaharu Suzuki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56181814A priority Critical patent/JPS5883973A/en
Publication of JPS5883973A publication Critical patent/JPS5883973A/en
Publication of JPS6138711B2 publication Critical patent/JPS6138711B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(1) 発明の技術分野 本発明はレーザ装置に係わり、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
にレーザ光を出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
のがあり、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電気乾固法で
焼く方法や、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、し
かもその効果も思わしくないなどの欠点があり、
入院の必要がある場合もあつた。 これに対し、レーザ光により患部を焼く方法で
は侵襲が少なく、従つて苦痛が少ないなどの長所
があるものの、レーザ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つて決まる分布
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
にくい場合もあつた。 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
を光フアイバなどの導光体により導き、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、後者の方式ではフアイバの出力端面より
出射するレーザ光はフアイバの特性により決まる
フアーフイールドパターンを持つており、フアイ
バ出力端面と患部との距離により、出射されるレ
ーザ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。 従つて、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
を持つており、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
つて単位面積当り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、誤まつて
体、特に目に入つ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、アザなどの治療に対し
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、導光過程中光をランダム化させる一種
の導光路である。 このカライドスコープを通すことによつてレー
ザ光はその光強度分布が均一化され、しかも出射
光のフイールドはカライドスコープの光出射端面
形状となり、従つて所望のフイールド形状で均一
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、従つて
角部や側辺部にわずかに衝撃が加わつてもその部
分が欠けたり、クラツクが生ずるなど損傷を受け
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
あり、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り新たな
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。 (4) 発明の目的 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な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
わずかに面取り加工し、欠け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
無くする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
であり、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ザ光を励
振するレーザ発振源である。3はこのレーザ発振
源2の出力端側にコネクタ4を介して接続された
レーザ光導出用の光フアイバであり、レーザ発振
源2の励振するレーザ光はこの光フアイバ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は光フアイバ3の前記
他端に設けたコネクタ6を介して光フアイバ3に
接続され、光フアイバ3を伝幡して来たレーザ光
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
り、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ば
方形柱状のカライドスコープである。 前記筐体7はそのレーザ光入射側に前記光フア
イバ3のコネクタ6が螺着されるねじ部7aが形
成されており、ここにカライドスコープ8と光フ
アイバ3の軸を互いに一致させて光フアイバ3の
コネクタ6が螺着される。これにより光フアイバ
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よりカライドスコープ8内へ伝わ
つてゆく。 このような構成の本装置は操作具5を手で持
ち、光フアイバ3により導かれて操作具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より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、また光フアイバ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を形
成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りすると簡
単に欠けや割れが生じ、これによつて光強度分布
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り加工し、損傷を
受け易い鋭角部分を無くすようにする。 しかし面取り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、最適状態の面取り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B、断面が
一辺の長さa(但し図ではX軸方向長をa、Y軸
方向長をbで示すがa=b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、B/a、
B/bが一定なとき光伝幡が最も低損失で高均一性
を示す。 即ち、第3図においてカライドスコープの軸心
Oより見て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 −b/2<x<b/2 …………………(1) −a/2<y<a/2 …………………(2) X=±mb+x(但しm=0、1、2……)
……(3) Y=±na+y(但しn=0、1、2……)
……(4) ここでカライドスコープに入射する光のプロフ
イルをexp(exponential)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。 ただしKはカライドスコープの反射率、Wp
全光エネルギ、ωは角振動数、=d/tan、dは 光フアイバの径、は光フアイバから出射される
レーザ光の拡がり角、θnoはカライドスコープ
中を伝搬する際に生ずるレーザ光の位相差であ
る。 これに対し、第4図aに示すようにカライドス
コープ出射端面の辺部を面取りすると、その面取
り部分tが各々第4図bに示すようにZ0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σxyは次式で表わされる。
(1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a laser device, and more particularly to a laser device capable of outputting laser light such that the intensity distribution of the irradiated laser light on an irradiated object is uniform. (2) Prior Art Currently, there has been remarkable progress in laser technology, and its application is being attempted in various fields. One of them is birthmarks on the surface of living organisms (e.g. birthmarks,
A method of using a laser device to treat dark spots, freckles, etc. has been proposed and is being carried out on a trial basis.
Its effectiveness has been reported. By the way, conventional treatments for birthmarks include baking with electric drying, cell destruction using dry ice, etc.
Alternatively, there are many treatment methods such as excision, thinning, and skin grafting, but all of them are highly invasive, painful, require long treatment periods, and have poor effects. There are drawbacks,
In some cases, hospitalization was necessary. On the other hand, the method of burning the affected area with laser light has the advantage of being less invasive and therefore less painful, but the light intensity distribution in the cross section perpendicular to the direction of travel of the laser beam is limited by the resonator inside the laser oscillation source. The laser beam has a distribution determined by the unique characteristics of the excitation source, and is generally not uniform.Furthermore, due to the light intensity distribution characteristics of the light guide system that guides the laser light from the laser oscillation source, the laser beam is irradiated onto the biological surface. In some cases, it was difficult to obtain the expected treatment results due to uneven irradiation. In other words, there are currently two main methods of laser therapy: one is to directly irradiate the affected area with laser light, and the other is to guide the laser light through a light guide such as an optical fiber and irradiate it to the affected area. The laser beam has a light intensity distribution that is strong near the center and weaker toward the outer periphery, exhibiting a convex shape distribution. In addition, in the latter method, the laser light emitted from the output end face of the fiber has a far-field pattern determined by the characteristics of the fiber, and the shape of the light intensity distribution of the emitted laser light is determined by the distance between the fiber output end face and the affected area. changes in a complicated manner, making it impossible to obtain laser light with a uniform distribution. Therefore, both methods have fundamental causes of uneven irradiation. Therefore, the kaleidoscope described below was developed to solve these drawbacks.
The method using a kaleidoscope has the characteristics that the laser beam can be irradiated with a nearly uniform light intensity distribution within the irradiation field, and the shape of the irradiation field can be arbitrarily selected. The light emitted from the end surface spreads rapidly in free space, and the output per unit area also rapidly attenuates.Moreover, the output light loses coherence, so if it accidentally hits the body, especially the eyes. It is an ideal method for treating bruises, etc., as it has the advantage of being highly safe. A kaleidoscope is a transparent rod-shaped light transmitter made of acrylic or optical glass. Both end faces are flat and the periphery is smooth. It is a type of light guide that randomizes light during the light guide process. It is. By passing through this kaleidoscope, the light intensity distribution of the laser light is made uniform, and the field of the emitted light has the shape of the light emitting end face of the kaleidoscope, so that the desired field shape and uniform light intensity distribution are achieved. can irradiate with laser light. (3) Problems with the conventional technology However, since the kaleidoscope is made of a column made of optical glass, the material is fragile, so even if a slight impact is applied to the corners or sides, those parts may break. , easy to damage such as cracks. The light that passes through a kaleidoscope is randomized and made uniform during the process of passing through the inside of the kaleidoscope, and as mentioned above, if it is damaged, the light intensity distribution will change due to diffuse reflection occurring at that part. will occur. Furthermore, if this damage occurs, new chips or cracks will occur in this area, and the product will eventually become unusable. (4) Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object to form a kaleidoscope into a shape that is less susceptible to such damage, and to make it possible to make the light intensity distribution uniform. An object of the present invention is to provide a laser device having a kaleidoscope. (5) Summary of the invention Specifically, the sides of the kaleidoscope are slightly chamfered to eliminate sharp edges that are likely to break, thereby eliminating damage caused by impact during handling. . (6) Structure of the Invention Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the device of the present invention, in which 1 is a power source, and 2 is a laser oscillation source that receives power from the power source 1 via a cable 1a to excite laser light. . Reference numeral 3 denotes an optical fiber for leading out laser light, which is connected to the output end of the laser oscillation source 2 via a connector 4, and the laser light excited by the laser oscillation source 2 is transmitted through the optical fiber 3 to other sources. led to the edge. Reference numeral 5 denotes an operating tool incorporating a polygonal prism-shaped kaleidoscope. The incoming laser light enters the kaleidoscope in the operating tool 5, and after the light intensity distribution is made uniform, it is emitted from the output end 5a. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the operating tool 5, in which 7 is a cylindrical housing and 5a is the output end. Reference numeral 8 denotes a polygonal, for example, rectangular columnar kaleidoscope provided within the housing 7. The casing 7 has a threaded portion 7a on the laser beam incident side, into which the connector 6 of the optical fiber 3 is screwed, and the axes of the kaleidoscope 8 and the optical fiber 3 are aligned with each other so that the light is transmitted. The connector 6 of the fiber 3 is screwed on. As a result, the laser beam emitted from the optical fiber 3 is transmitted to the kaleidoscope 8.
The light is transmitted into the kaleidoscope 8 from the entrance end face 8a of the light. In this device having such a configuration, the operating tool 5 is held in the hand, and after the light intensity distribution is made uniform by the kaleidoscope 8 inside the operating tool 5 guided by the optical fiber 3, the light is emitted from the output end 5a. Treatment is performed by irradiating the emitted laser light onto the affected area. Since the operating tool 5 is pen-shaped and the optical fiber 3 is highly flexible,
The operator can aim the laser beam at a desired location. The present invention is characterized in that, in such a laser device for treatment, the kaleidoscope 8 is formed so that damage such as chipping or cracking is less likely to occur in the kaleidoscope 8, and this will be explained below. In other words, in a polygonal columnar kaleidoscope, if an impact is applied to the sharp angle part during handling, it will easily chip or crack, which will impair the uniformity of the light intensity distribution or cause the damage to progress, making it unusable. I am worried that it will become. Therefore, in order to prevent this cracking and chipping, the sides and corners of the kaleidoscope 8 are chamfered to eliminate sharp corners that are easily damaged. However, since the method of chamfering has a considerable effect on the light intensity distribution, the chamfering process must be performed in a manner that causes no practical problems. The optimum chamfering process will be described below. First, the chamfering of each side around the laser beam output end face will be explained. FIG. 3 shows the ideal shape of a rectangular columnar kaleidoscope. That is, in a kaleidoscope with a regular square cross section, where the axis length is B and the cross section is represented by the side length a (however, in the figure, the length in the X-axis direction is shown as a and the length in the Y-axis direction is shown as b, but a = b). ,B/a,
When B/b is constant, optical transmission exhibits the lowest loss and highest uniformity. That is, in Fig. 3, if the length in the Y-axis direction is y and the length in the X-axis direction is x when viewed from the axis O of the kaleidoscope, then x, X, y, and Y are -b/2<x< b/2 ………………………(1) −a/2<y<a/2 …………………(2) X=±mb+x (however, m=0, 1, 2…)
...(3) Y=±na+y (however, n=0, 1, 2...)
...(4) Here, when the profile of the light incident on the kaleidoscope is approximated by exp (exponential), the light intensity distribution σ xy on the xy plane is expressed by the following equation. where K is the reflectance of the kaleidoscope, W p is the total optical energy, ω is the angular frequency, = d/tan, d is the diameter of the optical fiber, is the spread angle of the laser beam emitted from the optical fiber, θ n , o is the phase difference of the laser beam that occurs when propagating through the kaleidoscope. On the other hand, if the sides of the exit end face of the kaleidoscope are chamfered as shown in Fig. 4a, and each of the chamfered portions t has a width of Z 0 as shown in Fig. 4b, then the kaleidoscope The light intensity σ xy on the exit end face of the scope is expressed by the following equation.

【表】 上記(6)式を演算してみるとZ0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
(Fluctuation;フラクチユエーシヨン)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Z0を出来るだけ大きく、
少なくとも50μm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Z0
を変数としてフラクチユエーシヨンが悪化しない
即ち一定に置いてカライドスコープ出射端面側部
分の面取り幅U0を求めてみると次式で表わされ
る条件式が成り立つ。 U0≒Z0 ……………(7) 但しここでは反射は空気とBK−7による全反
射を仮定しており、Z0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
この時は次式に従つた面取りが望ましい。 U0<Z0 ……………(8) 一方、U0を大きくとれば衝撃による割れや欠
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力が減少し上記(7)式で示さ
れる条件下でZ0を0.2mm以下とした場合、面取り
したことによる光出射効率の劣化は(9)式により近
似できる。 η=1−(1/a+1/b)U0 ……………(9) ただしηは出射端面周辺を面取りしたことによ
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=10mm、b=10mm、B=100mm、
カライドスコープ素材をBK−7とし、またU0
Z0として光出射端面周辺部の面取りをした時の面
取り幅U0、Z0とフラクチユエーシヨンの関係及
び面取り幅U0、Z0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、面取り
幅U0、Z0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図より効率の劣化は漸減的傾向を示しフラ
クチユエーシヨンは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ことがわかる。 このようなことから上記素材及び形状において
フラクチユエーシヨ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の如く面取りした場合
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(10)式で与えられる。
[Table] When calculating the above equation (6), the larger Z 0 is, the more
It can be seen that the light intensity fluctuation (fractuation) on the output end face of the kaleidoscope worsens near the four sides, that is, from the periphery of the output end face of the kaleidoscope toward the center. On the other hand, to prevent cracking and chipping on the four sides and increase mechanical strength, make Z 0 as large as possible.
It is necessary to take at least about 50 μm. Therefore, regarding the case where BK-7, which is one of the optical glasses, is used as the kaleidoscope material, Z 0
When the chamfer width U 0 of the exit end face side of the kaleidoscope is determined by setting the value of U as a variable so that the fracture does not worsen, that is, keeping it constant, the following conditional expression holds true. U 0 ≒Z 0 ……………(7) However, here it is assumed that the reflection is total reflection due to air and BK-7, and Z 0 refers to the width of the side chamfer of the kaleidoscope. In general, a kaleidoscope has the function of uniformizing the light distribution even when total reflection occurs with an optical material other than air, but in this case, chamfering according to the following formula is preferable. U 0 < Z 0 ……………(8) On the other hand, if U 0 is set large, cracking and chipping due to impact can be greatly prevented and mechanical strength can be improved, but the kaleidoscope output When the light output obtained on the end face decreases and Z 0 is set to 0.2 mm or less under the conditions shown by the above equation (7), the deterioration in light output efficiency due to chamfering can be approximated by equation (9). η=1−(1/a+1/b)U 0 ……………(9) where η is the rate of light output efficiency deterioration due to chamfering around the output end face. For this reason, in a rectangular columnar kaleidoscope, a = 10 mm, b = 10 mm, B = 100 mm,
The kaleidoscope material is BK-7, and U 0 =
Figure 5 shows a graph of the relationship between the chamfer width U 0 , Z 0 and the fracture, and the relationship between the chamfer width U 0 , Z 0 and the efficiency deterioration η when the periphery of the light emitting end face is chamfered as Z 0 . It will look like this. The figure also shows the results of investigating the frequency of cracking and chipping when used in actual use with chamfer widths U 0 and Z 0 . As can be seen from FIG. 5, the deterioration of efficiency shows a gradual decreasing tendency, and the fractionation increases rapidly above 200 μm. On the other hand, it can be seen that the frequency of occurrence of cracks and chips shows a tendency to rapidly decrease after 100 μm. For this reason, in order to obtain sufficient mechanical strength without deteriorating fracturing in the above material and shape, it is necessary to chamfer with a width of 100 μm to 200 μm. Next, a case where the side portions of the peripheral surface along the axial direction of the kaleidoscope (excluding the portions corresponding to the four sides of the light emitting end face) are chamfered as shown by the hatched portion t in FIG. 6a will be described. In this case, the light intensity distribution σ xy on the light output end face of the kaleidoscope is given by equation (10).

【表】【table】

【表】 ただし【table】 however

【表】【table】

【表】 KXU{x<|b/2−Δb|}=K1XU{x−b/2+Δb}=KXU{b/2 −Δbx}=K2XD={x<|b/2−Δb|}=K1XD={x−b/2+Δb}=XXD{b/2 −Δbx}=K2YU{y<|a/2−Δa|}=K1YU{y−a/2+Δa}=KYU{a/2 −Δay}=K2YD{y<|a/2−Δa|}=K1YD{y−a/2+Δa}=KYD{a/2 −Δay}=K2 尚、Resは余り、modはモジユラスで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=10mm、b=10
mm、B=100mmとし、第6図bに示す如く一方の
面の面取り幅Δa、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印状のパター
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%の減少、中心G部では20%の減少とな
り、このときのフラクチユエーシヨンは約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
に沿う辺を面取り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。 従つて、カライドスコープは出来るだけ辺部の
面取りを行なわな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)
などで覆つ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100μm〜200
μmの面取りを行なう。これにより、機械的衝撃
を受け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
れにより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、前記光フアイバから出射されるレーザ光
は光フアイバ固有の開口数により決定される角度
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
ないが、一般的に光フアイバの出射光はカライド
スコープに必要とする拡がり角の1/3〜2/3程度で
あり、同じフラクチユエーシヨンを得るのに必要
なカライドスコープ長Bはより長くなければなら
ない。 即ち、カライドスコープの光出射端面における
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、光フアイバから出射
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り上述の如くカラ
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
ーザ光減衰があるため、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持つしかな
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。 例えば光フアイバの出射レーザ光の拡がり角を
30゜とし、カライドスコープは素材が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大入射角を
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
ユエーシヨ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
になつ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
することが可能となる。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つてもより優れた光強度分
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
フア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100〜200μm面取り
加工し、機械的衝撃やひつ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け
易い光出射端面の損傷が大幅に抑制でき、従つ
て、割れや欠けにより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りカライドス
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。
[Table] K XU {x<|b/2−Δb|}=K 1 K XU {x−b/2+Δb}=K XU {b/2 −Δbx}=K 2 K 2- Δb |}=K 1 K XD = {x- b /2 + Δb}= X y−a/2+Δa}=K YU {a/2−Δay}=K 2 K YD {y<|a/2−Δa|}=K 1 K YD {y−a/2+Δa}=K YD {a/ 2 -Δay}=K 2 Note that Res is the remainder, mod is the modulus and represents n-ary, K is the reflection coefficient, and n and m are the number of reflections. At this time, the above a, b, and B are a=10 mm, b=10
mm, B = 100 mm, and if the chamfer width Δa on one surface and the chamfer width Δb on the other surface are each 50 μm as shown in Figure 6b, the light on the light output end face of the kaleidoscope will be The intensity distribution draws an X-shaped pattern, and if the E part in the figure is used as a reference, the output will decrease by 10% in the F part, and 20% in the center G part, and the fracture at this time will be about 20%. It will also happen. For this reason, chamfering the sides along the axis of the kaleidoscope improves the mechanical strength of this part against cracks and chips, but the ability to equalize the light intensity distribution of the kaleidoscope is significantly degraded, and the original characteristics This results in the loss of information. Therefore, it is desirable to avoid chamfering the sides of the kaleidoscope as much as possible, so the circumferential surface along the axis of the kaleidoscope that can be covered should be covered with a cover (housing) to protect against shocks, etc.
Cover the area with a cover etc. to avoid chamfering this part, and only the edges of the light input/output end face or the light output end face that cannot be covered with a cover etc.
Perform chamfering in μm. This makes it possible to increase the mechanical strength of the parts that are susceptible to mechanical shock and make them less susceptible to damage, and also to extend the life of the kaleidoscope without impairing the light intensity distribution uniformity function. In addition, in order to minimize light attenuation,
As shown in FIG. 8, the light incident end face of the kaleidoscope has a concave curved surface 81 formed at its center. As a result, a concave lens effect can be obtained, a lens system can be omitted, and the axial length B of the kaleidoscope can be shortened. That is, since the laser light emitted from the optical fiber spreads at an angle determined by the numerical aperture unique to the optical fiber, it is not necessarily necessary to use a lens system at the light entrance end face of the kaleidoscope to spread the laser light, but it is common to The output light of the optical fiber is about 1/3 to 2/3 of the divergence angle required for the kaleidoscope, and the kaleidoscope length B required to obtain the same fractionation must be longer. . In other words, in order to make the light intensity distribution uniform at the light emitting end face of the kaleidoscope, the laser light must spread over the entire cross section perpendicular to the optical axis of the kaleidoscope. Due to structural constraints, the spread of the laser light that reaches the light incident end face of the kaleidoscope is 1/3 to 2/3 of the cross section perpendicular to the optical axis of the kaleidoscope.
Since only a certain extent can be obtained, it is necessary to either expand it within a kaleidoscope or expand it through a lens system. However, since there is laser light attenuation within the lens system, the only way to avoid this is to use a kaleidoscope to diffuse the light.In that case, the axial length of the kaleidoscope is sufficient. It becomes necessary. For example, the divergence angle of the laser beam emitted from the optical fiber is
Assuming that the material of the kaleidoscope is BK-7, the maximum angle of incidence on the light incident end face of the kaleidoscope determined by the total reflection of BK-7 and air is
When the angle is set at 45°, the axial length of the kaleidoscope required to obtain the same fracturing is 50% different when the light entrance end face of the kaleidoscope is flat and concave. By making the kaleidoscope more effective, the shaft length can be halved, which saves on expensive kaleidoscope material, and the operating tool 5, which is the manual operation part that houses the kaleidoscope, can be made smaller. It is possible to make the size easy to operate. Furthermore, by forming the concave surface as described above, it is possible to obtain a more excellent light intensity distribution uniformity function compared to a planar case even with the same kaleidoscope axis length. (7) Effects of the Invention As detailed above, the present invention allows laser light guided by an optical fiber from a laser light source to be incident on an operating tool having a built-in transparent columnar kaleidoscope, and the kaleidoscope measures the light intensity. In a laser device that emits light with a uniform distribution and uses the emitted light for treatment, the kaleidoscope is chamfered by 100 to 200 μm on the side of the laser light emitting end to prevent mechanical shock and strain. By increasing the strength of the edges of the kaleidoscope against cracks and chips caused by such causes, damage to the light emitting end face, where it is difficult to install a protective cover and is susceptible to external shocks, can be greatly suppressed. Therefore, it is possible to prevent the decline in the light intensity distribution uniformity function of the kaleidoscope caused by cracks and chips, and the structure is resistant to damage, so the kaleidoscope does not develop damage due to scratches and has a long service life. Accordingly, it is possible to provide a laser device equipped with a kaleidoscope that has a good function of uniformizing the light intensity distribution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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り加工を
施こしたカライドスコープを示す図、第5図は面
取り加工を施こしたカライドスコープの諸特性を
説明するための図、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
アイバ、4,6……コネクタ、5……操作具、5
a……出射端、7……筐体、8……カライドスコ
ープ、t……面取り部。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the device of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the operating tool, FIG. 3 is a diagram for explaining the kaleidoscope, and FIG. 4 , FIG. 6 is a diagram showing a kaleidoscope that has been chamfered according to the present invention, FIG. 5 is a diagram for explaining various characteristics of a kaleidoscope that has been chamfered, and FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the light intensity distribution on the light output end surface of the kaleidoscope shown in the figure, and FIG. 8 is a diagram showing a kaleidoscope in which a concave curved surface portion is provided on the light input end surface. 1... Power supply, 2... Laser oscillation source, 3... Optical fiber, 4, 6... Connector, 5... Operation tool, 5
a... Output end, 7... Housing, 8... Kaleidoscope, t... Chamfered portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーザ光源から可撓性の導光体により導かれ
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り加工を施こしたものを用い
ることを特徴とするレーザ装置。 2 前記カライドスコープは前記面取り加工を
100μm〜200μmの幅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
ザ装置。
[Scope of Claims] 1 Laser light guided from a laser light source by a flexible light guide is made incident on an operating tool having a built-in transparent columnar kaleidoscope, and the kaleidoscope uniformizes the light intensity distribution. The laser device is characterized in that the kaleidoscope has a chamfered edge on the side of the light emitting end face of the laser beam. laser equipment. 2 The kaleidoscope has the chamfering process
2. The laser device according to claim 1, wherein a laser device having a width of 100 μm to 200 μm is used.
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