JPS6261895B2 - - Google Patents
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- JPS6261895B2 JPS6261895B2 JP56203273A JP20327381A JPS6261895B2 JP S6261895 B2 JPS6261895 B2 JP S6261895B2 JP 56203273 A JP56203273 A JP 56203273A JP 20327381 A JP20327381 A JP 20327381A JP S6261895 B2 JPS6261895 B2 JP S6261895B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/35—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is transversely coupled into or out of the fibre or waveguide, e.g. using integrating spheres
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
- A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
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- A61B2017/00115—Electrical control of surgical instruments with audible or visual output
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- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
- G02B2006/4297—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources having protection means, e.g. protecting humans against accidental exposure to harmful laser radiation
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光導波路として光フアイバーを用いる
レーザー加工装置またはレーザー手術装置等にお
いて光フアイバーの出射端から出射される光エネ
ルギーの一部を測定することによつて出射光エネ
ルギーの総量を監視する装置に関し、その目的と
するところは加工中または手術中であつても監視
を中断することなしに常時監視を行うことができ
るものを提供することにある。
レーザー加工装置またはレーザー手術装置等にお
いて光フアイバーの出射端から出射される光エネ
ルギーの一部を測定することによつて出射光エネ
ルギーの総量を監視する装置に関し、その目的と
するところは加工中または手術中であつても監視
を中断することなしに常時監視を行うことができ
るものを提供することにある。
CO2レーザー光を用いるレーザー加工装置また
はレーザー手術装置は、加工部位または手術部位
にレーザー光を導く方法として、普通は複数のミ
ラーから成るミラー関節型導波路を用いるが、ミ
ラー関節型導波路は操作性やミラー角度の振動に
よるズレなどが問題であり、これらの欠点を解決
するために導波路として光フアイバーを用いるこ
とが検討されている。
はレーザー手術装置は、加工部位または手術部位
にレーザー光を導く方法として、普通は複数のミ
ラーから成るミラー関節型導波路を用いるが、ミ
ラー関節型導波路は操作性やミラー角度の振動に
よるズレなどが問題であり、これらの欠点を解決
するために導波路として光フアイバーを用いるこ
とが検討されている。
第１図に光フアイバーを光導波路として用いる
レーザー加工装置またはレーザー手術装置の光導
波路および集光部分を示す。レーザー光源１で発
生した光ビーム５は第１の集光レンズ２で光ビー
ム６のように集光されて光フアイバー３の入射端
に入射する。光フアイバー３の内部を導波した光
は光フアイバー３の出射端から光ビーム７のよう
に出射し、第２の集光レンズ４によつて焦点位置
８に小さな焦点を結ぶので、この焦点位置８に被
加工物または被手術物を置いて高密度の光エネル
ギーによつて加工または手術を行う。
レーザー加工装置またはレーザー手術装置の光導
波路および集光部分を示す。レーザー光源１で発
生した光ビーム５は第１の集光レンズ２で光ビー
ム６のように集光されて光フアイバー３の入射端
に入射する。光フアイバー３の内部を導波した光
は光フアイバー３の出射端から光ビーム７のよう
に出射し、第２の集光レンズ４によつて焦点位置
８に小さな焦点を結ぶので、この焦点位置８に被
加工物または被手術物を置いて高密度の光エネル
ギーによつて加工または手術を行う。
レーザー加工またはレーザー手術においては、
焦点近傍に集められたエネルギーを直接利用する
ので出射エネルギー量を監視することが必要であ
るが、従来はレーザー発振管に流れる電流を測定
して間接的に出射エネルギーを監視するか、ある
いはレーザー光源の出口近くに光軸に対して45度
のミラーを設け、レーザー光を90度曲げてレーザ
ー光検出器に導き測定する。何れの方法の場合に
おいてもレーザー光源から出射される光エネルギ
ーの監視であつて、実際に焦点に集光される光エ
ネルギーの監視にはなつていない。光フアイバー
を導波路として用いる場合には、該光フアイバー
の入射端、出射端での反射損失とその経年変化お
よび該光フアイバー内部での光の損失とその経年
変化などのために該光フアイバーへの入射エネル
ギーの大きさがわかつても、出射エネルギーの監
視にはならない。極端な場合の例として、光フア
イバーが途中で折れた場合には、入射エネルギー
の如何にかかわらず出射エネルギーは零になり、
監視できないことは明らかである。また、レーザ
ー光源の出口近くにミラーを設けてレーザー光を
90度曲げて光検出器で測定する方法の場合には、
前記ミラーをレーザー光路上に配置しなければな
らないために、レーザー出力を監視している間は
加工または手術を行うことができないし、逆に加
工または手術を行つている時にはミラーをレーザ
ー光路から外すためにレーザー出力の測定が行え
ず、従つて出力エネルギーの監視ができないと云
う欠点がある。
焦点近傍に集められたエネルギーを直接利用する
ので出射エネルギー量を監視することが必要であ
るが、従来はレーザー発振管に流れる電流を測定
して間接的に出射エネルギーを監視するか、ある
いはレーザー光源の出口近くに光軸に対して45度
のミラーを設け、レーザー光を90度曲げてレーザ
ー光検出器に導き測定する。何れの方法の場合に
おいてもレーザー光源から出射される光エネルギ
ーの監視であつて、実際に焦点に集光される光エ
ネルギーの監視にはなつていない。光フアイバー
を導波路として用いる場合には、該光フアイバー
の入射端、出射端での反射損失とその経年変化お
よび該光フアイバー内部での光の損失とその経年
変化などのために該光フアイバーへの入射エネル
ギーの大きさがわかつても、出射エネルギーの監
視にはならない。極端な場合の例として、光フア
イバーが途中で折れた場合には、入射エネルギー
の如何にかかわらず出射エネルギーは零になり、
監視できないことは明らかである。また、レーザ
ー光源の出口近くにミラーを設けてレーザー光を
90度曲げて光検出器で測定する方法の場合には、
前記ミラーをレーザー光路上に配置しなければな
らないために、レーザー出力を監視している間は
加工または手術を行うことができないし、逆に加
工または手術を行つている時にはミラーをレーザ
ー光路から外すためにレーザー出力の測定が行え
ず、従つて出力エネルギーの監視ができないと云
う欠点がある。
そこで本発明は、光フアイバーと、この光フア
イバーから出射される光エネルギーを集光する集
光レンズと、この集光レンズと前記光フアイバー
の出射端の間で集光レンズに入射する円錐形状の
光束の外側に受光面を前記光フアイバー側に向け
て配設され、前記光フアイバーから出射される前
記円錐形状の光束の外側部分の光エネルギーを受
光検出する光エネルギー検出素子と、この光エネ
ルギー検出素子からの信号をエネルギー値に換算
する処理回路と、この処理回路の処理結果を表示
するエネルギー表示手段とを設け、前記エネルギ
ー検出素子は、複数の直列接続された熱電対と、
光エネルギー検出素子配設位置における前記円錐
形状の光束の内径より径大の内孔径を有し、かつ
前記熱電対より前記光フアイバー側に配設された
リング状光遮蔽板とを有し、前記複数の熱電対の
第１の接点は、前記光束の内径より径大でかつ前
記リング状光遮蔽板の内孔径より径小の同一円周
上に配設し、前記複数の熱電対の第２の接点は前
記光フアイバーからの光を受光しないよう前記リ
ング状光遮蔽板の後部に配設した構成を有し、光
フアイバーから放射状に出射される光エネルギー
をその円錐形状の光束の使用されない外側部分を
用いて直接監視し、かつ加工中であつても監視を
中断することなく行えるようにしたものである。
イバーから出射される光エネルギーを集光する集
光レンズと、この集光レンズと前記光フアイバー
の出射端の間で集光レンズに入射する円錐形状の
光束の外側に受光面を前記光フアイバー側に向け
て配設され、前記光フアイバーから出射される前
記円錐形状の光束の外側部分の光エネルギーを受
光検出する光エネルギー検出素子と、この光エネ
ルギー検出素子からの信号をエネルギー値に換算
する処理回路と、この処理回路の処理結果を表示
するエネルギー表示手段とを設け、前記エネルギ
ー検出素子は、複数の直列接続された熱電対と、
光エネルギー検出素子配設位置における前記円錐
形状の光束の内径より径大の内孔径を有し、かつ
前記熱電対より前記光フアイバー側に配設された
リング状光遮蔽板とを有し、前記複数の熱電対の
第１の接点は、前記光束の内径より径大でかつ前
記リング状光遮蔽板の内孔径より径小の同一円周
上に配設し、前記複数の熱電対の第２の接点は前
記光フアイバーからの光を受光しないよう前記リ
ング状光遮蔽板の後部に配設した構成を有し、光
フアイバーから放射状に出射される光エネルギー
をその円錐形状の光束の使用されない外側部分を
用いて直接監視し、かつ加工中であつても監視を
中断することなく行えるようにしたものである。
本発明の説明に入る前に、光フアイバーから出
射される光の性質について説明する。
射される光の性質について説明する。
光フアイバーから出射される光エネルギーは光
フアイバー出射端から放射状に出射される。第２
図ａは上記光フアイバーから出射される光エネル
ギーの分布の一定を示したもので、横軸は光フア
イバーの光軸を基準とした角度、縦軸はエネルギ
ーである。第２図ｂは光フアイバーからの出射光
が放射状に出射されることを説明する図で、９は
光フアイバー、９ａは光フアイバー９の出射端、
１０は光フアイバー９の光軸を示す。光フアイバ
ー９からの出射光は、このように光軸１０の近傍
では角度の増加と共に急激に減少するが、ある角
度以上では減少がゆるやかになり、第２図ａのよ
うに裾が拡がつた形である。今、仮りに全出射エ
ネルギーの90％が角度θ１で定める範囲の中にあ
り、95％が角度θ２で定める範囲の中にあるとす
る。上記光フアイバー９から出射される光エネル
ギーを集光するために集光レンズを光軸１０に一
致させて設ける時、全出射エネルギーの90％を利
用するか、95％を利用するかによつて、集光レン
ズのレンズ口径に相当大きな差が生じる。一例と
してθ１＝15゜、θ２＝30゜、光フアイバー９の
出射端９ａから集光レンズまでの距離を４cmとす
ると、90％を利用する場合のレンズ口径は約１cm
φ、95％の利用の場合には約２cmφとなる。レン
ズ口径は操作性、重量、コストなどの制約から一
定値内に制限しなければならないので、上記の場
合、レンズ口径を１cmφと定めれば、全出射エネ
ルギーの10％が有効に使われずに捨てられること
になる。しかし、レンズ口径をたとえ２cmφとし
ても５％は有効に使われないし、原理的にはレン
ズ口径を更に大きくしていつても、全出射エネル
ギーを100％利用することは不可能である。本発
明では、このように集光レンズのレンズ口径の外
に分布して、加工や手術に使われずに捨てられる
エネルギーを利用して出射エネルギーの監視を行
うものであつて、以下、本発明の一実施例を第３
図〜第５図に基づいて説明する。
フアイバー出射端から放射状に出射される。第２
図ａは上記光フアイバーから出射される光エネル
ギーの分布の一定を示したもので、横軸は光フア
イバーの光軸を基準とした角度、縦軸はエネルギ
ーである。第２図ｂは光フアイバーからの出射光
が放射状に出射されることを説明する図で、９は
光フアイバー、９ａは光フアイバー９の出射端、
１０は光フアイバー９の光軸を示す。光フアイバ
ー９からの出射光は、このように光軸１０の近傍
では角度の増加と共に急激に減少するが、ある角
度以上では減少がゆるやかになり、第２図ａのよ
うに裾が拡がつた形である。今、仮りに全出射エ
ネルギーの90％が角度θ１で定める範囲の中にあ
り、95％が角度θ２で定める範囲の中にあるとす
る。上記光フアイバー９から出射される光エネル
ギーを集光するために集光レンズを光軸１０に一
致させて設ける時、全出射エネルギーの90％を利
用するか、95％を利用するかによつて、集光レン
ズのレンズ口径に相当大きな差が生じる。一例と
してθ１＝15゜、θ２＝30゜、光フアイバー９の
出射端９ａから集光レンズまでの距離を４cmとす
ると、90％を利用する場合のレンズ口径は約１cm
φ、95％の利用の場合には約２cmφとなる。レン
ズ口径は操作性、重量、コストなどの制約から一
定値内に制限しなければならないので、上記の場
合、レンズ口径を１cmφと定めれば、全出射エネ
ルギーの10％が有効に使われずに捨てられること
になる。しかし、レンズ口径をたとえ２cmφとし
ても５％は有効に使われないし、原理的にはレン
ズ口径を更に大きくしていつても、全出射エネル
ギーを100％利用することは不可能である。本発
明では、このように集光レンズのレンズ口径の外
に分布して、加工や手術に使われずに捨てられる
エネルギーを利用して出射エネルギーの監視を行
うものであつて、以下、本発明の一実施例を第３
図〜第５図に基づいて説明する。
第３図は本発明になる光フアイバーから出射エ
ネルギー監視装置の具体的配置図で、１１は光フ
アイバー、１１ａは光フアイバー１１の出射端、
１２は集光レンズ、１３は光フアイバー１１から
集光レンズ１２に入射する光の光路の出射角最大
を示す線、１４は集光レンズ１２によつて集光さ
れる光の光路を示す線、１５は光フアイバー１１
から出射し集光レンズ１２に入射する光を遮ぎら
ず、かつ光フアイバー１１から出射され、集光レ
ンズ１２に入射される円錐形状の光束のうちの入
射光としては使用されない外側部分の光エネルギ
ーを直接検出するための光エネルギー検出素子、
１６は前記集光レンズ１２を固定するレンズホル
ダー、１７は筒状筐体で、光フアイバー１１と集
光レンズ１２および前記光エネルギー検出素子１
５を収容している。１８は前記光エネルギー検出
素子１５からの信号を増幅し、エネルギー変換す
るための増幅変換回路〔処理回路〕、１９はエネ
ルギー表示手段である。
ネルギー監視装置の具体的配置図で、１１は光フ
アイバー、１１ａは光フアイバー１１の出射端、
１２は集光レンズ、１３は光フアイバー１１から
集光レンズ１２に入射する光の光路の出射角最大
を示す線、１４は集光レンズ１２によつて集光さ
れる光の光路を示す線、１５は光フアイバー１１
から出射し集光レンズ１２に入射する光を遮ぎら
ず、かつ光フアイバー１１から出射され、集光レ
ンズ１２に入射される円錐形状の光束のうちの入
射光としては使用されない外側部分の光エネルギ
ーを直接検出するための光エネルギー検出素子、
１６は前記集光レンズ１２を固定するレンズホル
ダー、１７は筒状筐体で、光フアイバー１１と集
光レンズ１２および前記光エネルギー検出素子１
５を収容している。１８は前記光エネルギー検出
素子１５からの信号を増幅し、エネルギー変換す
るための増幅変換回路〔処理回路〕、１９はエネ
ルギー表示手段である。
光フアイバー１１の出射端１１ａから出射した
光の大部分は集光レンズ１２によつて集光された
焦点位置に焦点を結ぶ。一方、前記光フアイバー
１１から出射した光のうち、光路１３よりも広い
角度で出射した光は前記光エネルギー検出素子１
５に入射し、吸収されて熱に変換され、温度上昇
に対応する電気信号となる。前記光フアイバー１
１から出射する全エネルギーに対して光エネルギ
ー検出素子１５に入射するエネルギーの割合は既
知であるから、前記光エネルギー検出素子からの
信号を増幅変換回路１８によつて全出射エネルギ
ーあるいは集光レンズ１２に入射するエネルギー
値に換算し、エネルギー表示手段１９に表示して
焦点に集光されるエネルギー値の監視を常時行う
ことが可能であり、しかもエネルギー監視のため
の実質的なエネルギー損失がまつたくないと云う
もう一つの特長がある。
光の大部分は集光レンズ１２によつて集光された
焦点位置に焦点を結ぶ。一方、前記光フアイバー
１１から出射した光のうち、光路１３よりも広い
角度で出射した光は前記光エネルギー検出素子１
５に入射し、吸収されて熱に変換され、温度上昇
に対応する電気信号となる。前記光フアイバー１
１から出射する全エネルギーに対して光エネルギ
ー検出素子１５に入射するエネルギーの割合は既
知であるから、前記光エネルギー検出素子からの
信号を増幅変換回路１８によつて全出射エネルギ
ーあるいは集光レンズ１２に入射するエネルギー
値に換算し、エネルギー表示手段１９に表示して
焦点に集光されるエネルギー値の監視を常時行う
ことが可能であり、しかもエネルギー監視のため
の実質的なエネルギー損失がまつたくないと云う
もう一つの特長がある。
光エネルギー検出素子１５の一実施例を第４図
に示す。２０は複数個の熱電対を直列接続した熱
電対列、２１，２２は熱電対列２０を構成する各
熱電対を構成する第１、第２の金属から成る細い
線または箔、２３は第１、第２の金属２１と２２
の第１の接触点、２４は同様に第２の接触点、２
５は熱電対列２０の出力リード線、２６は熱電対
列２０を支えるための熱容量の小さな基板、２７
は熱電対列２０と基板２６を収容する容器、２８
は容器２７の一部を構成し光フアイバー１１から
の出射光が各第２の接触点２４に入射することを
防ぐ遮蔽リングである。なお、熱電対列２０を構
成する各熱電対の第１の接触点２３は、光フアイ
バー１１から出射されるエネルギーを受けるよ
う、光路１３で定まる円周よりも若干大きな円周
上に配列されており、各第２の接触点２４は遮蔽
リング２８で光フアイバー１１からの光が直接あ
たらないように構成されて冷接点を構成してい
る。また、熱電対列２０は、これらの熱電対を直
列に接続されているので出力リード線２５には各
熱電対に生じた熱起電力の和が得られる。
に示す。２０は複数個の熱電対を直列接続した熱
電対列、２１，２２は熱電対列２０を構成する各
熱電対を構成する第１、第２の金属から成る細い
線または箔、２３は第１、第２の金属２１と２２
の第１の接触点、２４は同様に第２の接触点、２
５は熱電対列２０の出力リード線、２６は熱電対
列２０を支えるための熱容量の小さな基板、２７
は熱電対列２０と基板２６を収容する容器、２８
は容器２７の一部を構成し光フアイバー１１から
の出射光が各第２の接触点２４に入射することを
防ぐ遮蔽リングである。なお、熱電対列２０を構
成する各熱電対の第１の接触点２３は、光フアイ
バー１１から出射されるエネルギーを受けるよ
う、光路１３で定まる円周よりも若干大きな円周
上に配列されており、各第２の接触点２４は遮蔽
リング２８で光フアイバー１１からの光が直接あ
たらないように構成されて冷接点を構成してい
る。また、熱電対列２０は、これらの熱電対を直
列に接続されているので出力リード線２５には各
熱電対に生じた熱起電力の和が得られる。
前記光フアイバー１１から出射される光エネル
ギーの分布は光フアイバー１１の材料および製造
工程によつて一様とならない。例えば光軸１０を
中心とするある半径の円周上のエネルギー分布を
みても、同じ半径の円周上でありながらもエネル
ギー密度は同じではない。従つて、このような不
均一なエネルギー分布をしている光エネルギーを
測定するために、同一円周上の一点だけを測定し
て全体のエネルギーを推定することは多くの誤差
を生じる。本発明では、この点を考慮して多数の
熱電対を同一円周上に配置し、各点のエネルギー
加算、すなわち積分を行うことによつて上記問題
を解決している。
ギーの分布は光フアイバー１１の材料および製造
工程によつて一様とならない。例えば光軸１０を
中心とするある半径の円周上のエネルギー分布を
みても、同じ半径の円周上でありながらもエネル
ギー密度は同じではない。従つて、このような不
均一なエネルギー分布をしている光エネルギーを
測定するために、同一円周上の一点だけを測定し
て全体のエネルギーを推定することは多くの誤差
を生じる。本発明では、この点を考慮して多数の
熱電対を同一円周上に配置し、各点のエネルギー
加算、すなわち積分を行うことによつて上記問題
を解決している。
熱電対材料としては銅−コンスタンタンなどの
他、一般に使用される各種金属の組合せが利用で
き、また具体的な構造としては細い熱電対素線を
交互に接続して第４図ａのような形状にする場合
の他、熱電対材料を真空蒸着によつて薄膜として
熱容量の小さな電対列とすることも可能である。
他、一般に使用される各種金属の組合せが利用で
き、また具体的な構造としては細い熱電対素線を
交互に接続して第４図ａのような形状にする場合
の他、熱電対材料を真空蒸着によつて薄膜として
熱容量の小さな電対列とすることも可能である。
第５図は本発明になる光エネルギー監視装置を
用いた一応用例を示し、第３図と同じ構成要素に
は同じ符号が附けられている。
用いた一応用例を示し、第３図と同じ構成要素に
は同じ符号が附けられている。
２９は比較回路、３０は基準電圧発生回路、３
１は制御警報装置、３２は出射光エネルギーを設
定するための出力設定手段である。今、光フアイ
バー１１から出力設定手段３２によつて設定され
たエネルギーが出射されているとする。光エネル
ギー検出素子１５はこの出射エネルギーに対応し
た出力信号を発生し、増幅変換手段１８はこれを
増幅変換した後、比較回路２９に入力する。基準
電圧発生回路３０には出力設定手段３２の設定位
置に対応した電圧が生じており、この基準電圧Ｖ
Rと前記増幅変換手段１８の出力電圧ＶSとが比較
回路２９で比較される。もし、何らかの原因で前
記光フアイバー１１が破断し、その結果、光フア
イバー１１の出射端１１ａから光エネルギーが出
射されなくなると、光エネルギー検出素子１５に
生じる信号がなくなり、比較回路２９はこれを検
出して異常信号を出力し、制御警報装置３１を駆
動してレーザー光源の電源を断にしたり、警報を
発して異常状態を操作者に通報する。このように
することにより、出射エネルギーの監視のみなら
ず、光フアイバー１１の破断、特性変化などの監
視を容易に行うことができる。
１は制御警報装置、３２は出射光エネルギーを設
定するための出力設定手段である。今、光フアイ
バー１１から出力設定手段３２によつて設定され
たエネルギーが出射されているとする。光エネル
ギー検出素子１５はこの出射エネルギーに対応し
た出力信号を発生し、増幅変換手段１８はこれを
増幅変換した後、比較回路２９に入力する。基準
電圧発生回路３０には出力設定手段３２の設定位
置に対応した電圧が生じており、この基準電圧Ｖ
Rと前記増幅変換手段１８の出力電圧ＶSとが比較
回路２９で比較される。もし、何らかの原因で前
記光フアイバー１１が破断し、その結果、光フア
イバー１１の出射端１１ａから光エネルギーが出
射されなくなると、光エネルギー検出素子１５に
生じる信号がなくなり、比較回路２９はこれを検
出して異常信号を出力し、制御警報装置３１を駆
動してレーザー光源の電源を断にしたり、警報を
発して異常状態を操作者に通報する。このように
することにより、出射エネルギーの監視のみなら
ず、光フアイバー１１の破断、特性変化などの監
視を容易に行うことができる。
以上説明のように本発明によれば、光フアイバ
ーから放射状に出射される円錐形状の光束の外側
部分で、集光レンズの入射には使用されない部分
の光エネルギーを検出することにより、光フアイ
バーからの出射エネルギーを直接的に、精度よ
く、常時監視できるという大きな特徴を有し、か
つこれを実施するために実質的に光エネルギーを
全く損失しないメリツトがある。更に、エネルギ
ー検出素子として、複数の直列接続された熱電対
と、光エネルギー検出素子配設位置における前記
円錐形状の光束の内径より径大の内孔径を有し、
かつ前記熱電対より前記光フアイバー側に配設さ
れたリング状光遮蔽板とを有し、前記複数の熱電
対の第１の接点は、前記光束の内径より径大でか
つ前記リング状光遮蔽板の内孔径より径小の同一
円周上に配設し、前記複数の熱電対の第２の接点
は前記光フアイバーからの光を受光しないようリ
ング状光遮蔽板の後部に配設した構成としたため
に、不均一なエネルギー分布をしている光エネル
ギーを、第１の接点の各点から得られるエネルギ
ーの加算として求めることができ、その測定精度
を向上させることができるものである。
ーから放射状に出射される円錐形状の光束の外側
部分で、集光レンズの入射には使用されない部分
の光エネルギーを検出することにより、光フアイ
バーからの出射エネルギーを直接的に、精度よ
く、常時監視できるという大きな特徴を有し、か
つこれを実施するために実質的に光エネルギーを
全く損失しないメリツトがある。更に、エネルギ
ー検出素子として、複数の直列接続された熱電対
と、光エネルギー検出素子配設位置における前記
円錐形状の光束の内径より径大の内孔径を有し、
かつ前記熱電対より前記光フアイバー側に配設さ
れたリング状光遮蔽板とを有し、前記複数の熱電
対の第１の接点は、前記光束の内径より径大でか
つ前記リング状光遮蔽板の内孔径より径小の同一
円周上に配設し、前記複数の熱電対の第２の接点
は前記光フアイバーからの光を受光しないようリ
ング状光遮蔽板の後部に配設した構成としたため
に、不均一なエネルギー分布をしている光エネル
ギーを、第１の接点の各点から得られるエネルギ
ーの加算として求めることができ、その測定精度
を向上させることができるものである。
第１図は光フアイバーを用いるレーザー加工装
置またはレーザー手術装置の光導波路および集光
部分の説明図、第２図は光フアイバーからの出射
エネルギー分布説明図、第３図は本発明による光
フアイバー出射エネルギー監視装置の構成図、第
４図は光エネルギー検出素子の要部断面図とその
Ａ―Ａ線に沿つた縦断面図、第５図は応用例を示
す構成図である。 １１……光フアイバ、１２……集光レンズ、１
５……光エネルギー検出素子、１６……レンズホ
ルダー、１７……筒状筐体、１８……増幅変換手
段、１９……エネルギー表示手段、２０……熱電
対列、２３……第１の接触点、２４……第２の接
触点、２５……リード線、２６……基板、２７…
…容器、２８……遮蔽リング、２９……比較回
路、３０……基準電圧発生回路、３１……制御警
報装置、３２……出力設定手段。
置またはレーザー手術装置の光導波路および集光
部分の説明図、第２図は光フアイバーからの出射
エネルギー分布説明図、第３図は本発明による光
フアイバー出射エネルギー監視装置の構成図、第
４図は光エネルギー検出素子の要部断面図とその
Ａ―Ａ線に沿つた縦断面図、第５図は応用例を示
す構成図である。 １１……光フアイバ、１２……集光レンズ、１
５……光エネルギー検出素子、１６……レンズホ
ルダー、１７……筒状筐体、１８……増幅変換手
段、１９……エネルギー表示手段、２０……熱電
対列、２３……第１の接触点、２４……第２の接
触点、２５……リード線、２６……基板、２７…
…容器、２８……遮蔽リング、２９……比較回
路、３０……基準電圧発生回路、３１……制御警
報装置、３２……出力設定手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバーと、この光フアイバーから放射
状に出射される光を集光する集光レンズと、この
集光レンズと前記光フアイバーの出射端の間で集
光レンズに入射する円錐形状の光束の外側に受光
面を前記光フアイバー側に向けて配設され、前記
光フアイバーから出射される前記円錐形状の光束
の外側部分の光エネルギーを受光検出する光エネ
ルギー検出素子と、この光エネルギー検出素子か
らの信号をエネルギー値に換算する処理回路と、
この処理回路の処理結果を表示するエネルギー表
示手段とを備え、前記エネルギー検出素子は、複
数の直列接続された熱電対と、光エネルギー検出
素子配設位置における前記円錐形状の光束の内径
より径大の内孔径を有し、かつ前記熱電対より前
記光フアイバー側に配設されたリング状光遮蔽板
とを有し、前記複数の熱電対の第１の接点は、前
記光束の外側部分の光を受光するよう互いに前記
光束の内径より径大でかつ前記リング状光遮蔽板
の内孔形より径小の同一円周上に配設し、前記複
数の熱電対の第２の接点は前記光フアイバーから
の光を受光しないよう前記リング状光遮蔽板の後
部に配設した構成を特徴とする光フアイバー出射
エネルギー監視装置。 ２ 処理回路出力を基準電圧と比較して光フアイ
バーの破断、特性劣化を検出し、異常発生時に警
報装置を作動させるよう構成した特許請求の範囲
第１項記載の光フアイバー出射エネルギー監視装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20327381A JPS58103623A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 光フアイバ−出射エネルギ−監視装置 |
| US06/444,331 US4556875A (en) | 1981-12-15 | 1982-11-24 | Irradiated power monitoring system for optical fiber |
| DE19823246290 DE3246290A1 (de) | 1981-12-15 | 1982-12-14 | Strahlungsenergie-ueberwachungssystem fuer eine optische faser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20327381A JPS58103623A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 光フアイバ−出射エネルギ−監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103623A JPS58103623A (ja) | 1983-06-20 |
| JPS6261895B2 true JPS6261895B2 (ja) | 1987-12-23 |
Family
ID=16471311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20327381A Granted JPS58103623A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 光フアイバ−出射エネルギ−監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58103623A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6111695Y2 (ja) * | 1980-03-31 | 1986-04-12 |
-
1981
- 1981-12-15 JP JP20327381A patent/JPS58103623A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58103623A (ja) | 1983-06-20 |
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