JPS6225380B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明レーザ作業装置特に光高調波を利用した
レーザ外科処置装置或いはレーザ加工装置のよう
なレーザ作業装置に関する。 かかる従来のレーザ作業装置では強力な出力を
得るためYAGレーザまたはCO₂レーザをを光源
として使用しているが、これらのレーザ光は不可
視光であるため照射前はもちろん照射中も被照射
部を照準して照射部位を肉眼で確認するためには
ガイド光として可視光を必要とする。 先ず従来のレーザ外科処置装置の一例を第１図
につき説明すると、外科処置用のレーザ光をずる
レーザ光源例えばYAGレーザ１と可視光を生ず
るHe−Neレーザまたはキセノンランプの様な可
視光源２とを個別に具え両光源からの光を、
YAGレーザ光を透過し可視光を反射させ両光の
光軸を一致させるミラー３と、集光レンズ４と、
オプチカルフアイバー等による導光系５を経て照
射部位６まで導くように構成し、外科処置時には
YAGレーザ１をまた照射時には可視光源２を切
換え作動させている。しかしながら、従来のこの
方式によれば、可視光源としてHe−Neレーザを
使用するとそのレーザ光は赤色であるため体腔内
表面や組織表面上で織別出来ず照準が困難であ
り、キセノンランプを用いた場合には装置が大型
化しまたフイルタを用いてグリーン等の見やすい
色にした場合には暗くなり、さらにはいずれの可
視光源を使用した場合でもYAGレーザの光軸と
高精度に一致させる調整工数が必要であつてしか
もその調整が困難であるという欠点がある。 そこで本願人は先にこれら欠点を除去するため
に個別の可視光源を用いる代わりに例えば第２図
に示すような光高調波発生装置を構成する非線型
光学結晶例えばADP、KDP、LiNbO₃、LiIO₃、
BNN、Ｄ−CDAその他等を用いてYAGレーザ光
を可視領域の光高調波特に第２高調波に変換させ
てガイド光を得るように構成した例えばレーザ外
科処置装置を提案している。第２図に示す装置に
よれば照準時にはYAGレーザ光を集光レンズ７
を経て非線型結晶８へ入射させ、これより出射し
た光高調波をこれを透過するミラー３および他の
光系素子４，５を経て照射部位６にガイド光とし
て導くとともに同時に出射したYAGレーザ光を
ミラー３で反射させてパワーメータその他の吸収
体９に導くようになし、他方外科処置時には非線
型結晶８を光軸Ｏから外しまたミラー３をその駆
動装置１１によつて光軸Ｏから外しYAGレーザ
光を直接照射部位６に導くように構成している。
尚１０は角度同調法または温度同調法により非線
型結晶８の位相整合をとりレーザ光を有効に第２
高調波へ変換させるための結晶制御装置である。
しかしながら、この方法では、光高調波を発生さ
せるためにYAGレーザ光の全部を非線型結晶８
に入射させているため、CW動作で100Wという
高出力レーザ光を入射させると結晶が損傷して破
壊したり効率が低下したりすること、またＱスイ
ツチをかけた高出力YAGレーザ光を用いた場合
には、ガイド光として出力の大きすぎる光高調波
が得られてしまうこと、さらにその場合には
YAGレーザ光の相当な部分が光高調波に変換さ
れてしまうためYAGレーザ光の出力を処置に用
いる場合にはその分パワーの損失となることとい
う欠点がある他、作業中は被照射部位を目で確認
することができないという欠点がある。 本発明の目的は上述した従来装置の欠点はもと
より本願人が先に提案した装置の欠点をも除去し
たレーザ作業装置を提供することにある。 従つて、本発明によればレーザ装置からの不可
視レーザ光を光高調波発生装置により光高調波と
しての可射光に変換しこの可視光をガイド光とし
て用いるようになしたレーザ作業装置において、
前記高調波発生装置は、前記不可視レーザ光と光
高調波との位相整合がとれる方向と平行に穴が設
けられている非線型結晶を具えていることを特徴
とする。 このように構成することにより、体腔内表面、
組織表面等一般に赤色に近い人体表面において見
やすい色の可視光領域のガイド光が得られるこ
と、ガイド光と作業用レーザ光との光軸合致精度
を高めることができること、しかも作業時にも被
照射部の確認を可能ならしめることができるこ
と、高出力のレーザ光に対しても結晶の破壊を生
じることなくしかも過度の光高調波が発生するこ
となく安定かつ安全なガイド光が得られること、
装置全体が小型化し光軸調整の工数を著しく低減
できることおよび使用の態様により例えばYAG
レーザ外科処置装置とAr⁺レーザ外科処置装置の
両者の機能を併せ持たせることができるという利
益を得る。 以下、図面により本発明をYAGレーザ１を使
用したレーザ外科処置装置に適用した実施例につ
き説明する。尚、各図においては対応する構成成
分には同一番号または記号を附して示してある。 本発明レーザ作業装置に使用する高調波発生装
置が有する非線型結晶８は、第３図に示すよう
に、これに入射する不可視レーザ光Ｌとこれから
発生する光高調波Ｇとの位相整合が正しくとれる
方向と平行に設けられた穴１２を具えている。従
つてこの穴１２はほぼ光軸Ｏに沿つて形成されて
いるとみなしてもよい。この結晶８の穴１２の中
央部にYAGレーザ光Ｌを集光させると、YAGレ
ーザ光Ｌ（またはレーザビームという）の大部分
L₁は結晶８の穴１１を通過し、レーザ光Ｌの周
辺部L₂が結晶８に入射してその一部分のみが光
高調波例えば第２高調波に変換されて結晶から射
出する（尚、結晶中では自己集束効果のためレー
ザビームはあまり広がらない）。この場合には穴
１２を通過したレーザ光L₁の周囲を取り囲むよ
うにレーザ光L₂とガイド光としての第２高調波
Ｇとが生じ、これらの光Ｌ，L₁，L₂とＧとを外
科処置時に使用する。 第４図はこのように構成した非線型結晶８を使
用しているレーザ外科処置装置の概略構成を示す
線図であつて、１３はこの結晶８を光軸Ｏに対し
平行移動させて結晶の穴１１の中心軸を光軸Ｏと
一致させたり或いはこの穴を光軸外にもたらすた
めの駆動装置である。さらに１４はYAGレーザ
１の出力を例えば低出力（CW動作で数Ｗ〜10W
程度）と高出力（CW動作で数10W〜100W程
度：Ｑスイツチのかかつたレーザ光）とに制御す
るための制御装置、１５はこれらレーザ出力と、
結晶８へのレーザ光Ｌの入射位置と、ミラー３の
挿入または退出とを組み合わせ同期させるための
同期装置である。この場合取り得る実用的組み合
わせを次表に示す。

【表】 第５図および第６図は結晶に対しレーザが通過
する位置とその出力との関係を説明するための線
図であり、第５図はレーザ光Ｌが結晶８の穴１２
を通過する場合を示し、第６図はレーザ光Ｌがこ
の穴１１を通過しない場合をそれぞれ示してい
る。第５図に示すように、高出力のYAGレーザ
光Ｌを結晶８の穴１２に集光させるようにして入
射させると、YAGレーザ光Ｌのほとんどが穴１
２を通過してレーザ光L₁として射出し、その周
辺のレーザ光Ｌが結晶８を通過してその一部分は
レーザ光L₂として、また残りの一部分が第２高
調波に変換されてグリーン色のガイド光Ｇとなつ
て射出させる。この場合ミラー３を図示のように
光路外へ退出させておけば、ガイド光Ｇと高出力
レーザ光L₁，L₂とを被照射部へ導くことができ
る。これは前述の表のＩの場合に相当しこの場合
には被照射部からの反射光のうちガイド光成分の
みで完全に観察できるように構成された観察系を
用いて外科処置或いは加工等の作業箇所を確認し
つつこれらの作業を進めることができる。 第６図はYAGレーザ光Ｌが穴１２以外の結晶
８の部分に入射する場合を示しており、この場合
には前述の表のとの両場合のように低出力レ
ーザ光を入射させる場合と高出力レーザを入射さ
せる場合とがあり、前者の場合には作業前後の照
準用にのみしか使用できないが、後者の場合には
ガイド光Ｇの出力も高いので、眼科処置、コアグ
レーター、痣取り等の皮膚科処置に対して、Ar⁺
レーザ外科処置装置に代わつて、使用することが
できる。 第７図は本発明の他の実施例を示し、この実施
例では穴のあいた非線型結晶８と穴のない非線型
結晶８′とを光軸Ｏ上に順次に並べて設け、前者
８をその穴１２の中心と光軸Ｏと一致させて固定
し、後者８′を駆動装置１３′によつて光路に対し
出し入れできるように構成し、前述と同様に処置
用レーザ光Ｌとガイド光Ｇとを切換えることがで
きる。 第８図は非線型結晶の位相整合を角度同調法に
より行ないかつこの結晶を光軸に対して移動させ
るための具体的な構成例を示す線図である。この
実施例では、非線型結晶８としてKDPを用い、
従つて入射面の法線を結晶Ｚ軸と41゜³¹′の角度
をなすようにして容器１６中に支持する。この容
器１６は結晶を湿気、汚染等から保護し、無反射
処理を施した石英等の窓１７を有していて所要の
光が通過できるようになつており、この容器１６
の上部をばね１８とねじ１９とで支持体２０に取
り付け、このねじの締め付け状態に応じて支点２
１を中心として容器１６すなわち結晶８を前述の
角度の近傍で微調整できるように構成している。
さらに支持体２０の下部に設けたラツク２２とモ
ータ２３の軸に取り付けたピニオン２４との協働
により結晶８を光軸に対し垂直方向に平行移動さ
せるとともにモータ２３の軸に取り付けたプーリ
ー２５と、ミラー３に連結したプーリー２６と、
これらプーリー間に架張したベルト２７とによつ
て、ミラー３を結晶８の上下方向の移動に応じて
光路中に出し入れするようになしている。第８図
に示す状態は例えば低出力レーザ光を結晶の穴か
ら外れた位置に入射させ（0′）からガイド光のみ
を使用する場合を示し、高出力レーザ光を結晶の
穴に入射させ（０）かつ高レーザ光を取り出す場
合にはモータ２３を回転駆動させて支持体２０を
下方へ移動させると同様にミラー３を回動させて
光路から外せばよい。 第９図は、第８図の実施例とは異なり、結晶の
支持体２０をリニアソレノイド２８でかつミラー
３をロータリーソレノイド２９によつて同期駆動
させるように構成した例を示す。この実施例で
は、ガイド光のみを使用したい場合には同期装置
１５の入力端子１５ａには対応するOFF信号を
供給しリレー１５ｂを介してYAGレーザを低出
力で作動させるため出力端子１４ａに信号を送る
とともにリレー１５ｃを介してリニアソレノイド
２８およびロータリーソレノイド２９をそれぞれ
駆動して結晶の穴を光路から外すように支持体２
０を移動させるとともにミラー３を光路中に挿入
するようになし、他方ガイド光と高出力YAGレ
ーザ光とを使用する場合にはこれに対応するON
信号を端子１５ａに供給して端子１４ｂから
YAGレーザを高出力で作動させるための信号を
出しかつリレー１５ｃ、ソレノイド２８および２
９を介して結晶の穴を光路と一致させるとともに
ミラー３を光路から外すように構成している。 第１０図はYAGレーザ１と、結晶およびミラ
ーの駆動装置１０，１０′および１１との接続関
係を示す図で、３０は電源であつてYAGレーザ
１の高または低出力での作動に対応して高電力ま
たは低電力を供給し、この電力をスイツチング回
路３１で切換てYAGレーザ１に送給するととも
にこの高または低出力作動に対応しした信号を同
期装置１５に供給するように構成したものであ
る。この場合、前述の表の組み合わせおよび
のみで使用する場合にはミラーは常に光路中に挿
入されているので駆動装置１１は不要であり、ま
た組み合わせのみで使用する場合には同期装置
１５、駆動装置１０，１０′および１１、ミラー
３およびスイツチング回路３１は不要となり、装
置の構成が簡単となる。 第１１図ａは本発明レーザ作業装置の他の実施
例を示す線図であり、この実施例では前述した実
施例とは異なり集光レンズ７の代わりにコリメー
トレンズ３２を使用してレーザ光Ｌを平行光線と
なして結晶８へ入射させるとともに導光管５を使
用せずに集光レンズ５により直接被照射部位７に
レージ光を照射するように構成している。さらに
前述した実施例の場合はもとよりこの実施例にお
いても第１１図ｂに示すようにレーザ光Ｌの光軸
を結晶８の穴１２の中心軸に正確に一致させる必
要はなく第１１図ｃに示すように両軸は多少ずれ
ていてもよい。この場合にも高出力レーザ光L₁
およびガイド光Ｇを伴つたレーザ光L₂を得る。 上述した実施例では本発明をレーザ外科装置に
適用した場合につき説明したが、本発明はこれに
のみ限定されるものではなく、例えばレーザ加工
装置にも適用できること明らかである。 さらに本発明によるレーザ作業装置ではレーザ
光源としてYAGレーザの代わりにCO₂レーザを
使用することができるが、その場合には複数個の
非線型結晶と複数のレンズを用いるのが好適であ
る。 また、本発明によるレーザ作業装置では第１１
図に示した実施例以外であつても導光系は必らず
しも使用しなくてもよいし、また導光系５からの
出射光を照射部位６に集束するため導光系５と照
射部位６間に集束レンズを配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のレーザ作業装置を
示す線図、第３図は本発明によるレーザ作業装置
に使用する光高調波発生装置の非線型光学結晶の
説明に供する線図、第４図は本発明によるレーザ
作業装置の一実施例を示す線図、第５図ないし第
７図は第４図の装置に使用する非線型光学結晶の
説明に供する線図、第８図は本発明によるレーザ
作業装置に使用する光高調波発生装置とミラーと
を同期駆動させる機構の一実施例を示す部分的断
面図、第９図は光高調波発生装置とミラーとの同
期駆動機構の他の実施例を示す線図、第１０図は
本発明のレーザ作業装置に使用するレーザ光源
と、光高調波発生装置およびミラーの各駆動装置
との関係を示す線図、第１１図ａは本発明のレー
ザ作業装置の他の実施例を示す線図、第１１図ｂ
およびｃは第１１図ａの装置に使用する非線型光
学結晶の説明に供する線図である。 １……レーザ光源、３……ミラー、４，７……
集光レンズ、５……導光系、６……照射部位、８
……非線型光学結晶、９……パワメータその他の
吸収体、１０，１０′……結晶制御装置、１１…
…（ミラーの）駆動装置、１２……（結晶に設け
た）穴、１３……（結晶の）駆動装置、１４……
（レーザ光源の）制御装置、１４ａ，１４ｂ，１
５ａ……端子、１５……同期装置、１５ｂ，１５
ｃ……リレー、１６……容器、１７……窓、１８
……ばね、１９……ねじ、２０……支持体、２１
……支点、２２……ラツク、２３……モータ、２
４……ピニオン、２５，２６……プーリー、２７
……ベルト、２８，２９……ソレノイド、３０…
…電源、３１……スイツチング回路、Ｌ，L₁，
L₂……レーザ光、Ｇ……ガイド光。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザ装置からの不可視レーザ光を光高調波
   発生装置により光高調波としての可視光に変換し
   この可視光をガイド光として用いるようになした
   レーザ作業装置において、前記高調波発生装置
   は、前記不可視レーザ光と光高調波との位相整合
   がとれる方向と平行に穴が設けられている非線型
   結晶を具えていることを特徴とするレーザ作業装
   置。