JPS5931080A - レ−ザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はレーザのポンピングのために光照射により誘
導放出される所謂光励起型式のレーザ発振装置に関する
ものであり、特にレーザ媒体とポンピング用光照射光源
を二つの焦点軸とする楕円筒反射鏡よりなるポンピング
用光照射光学系を有するレーザ発振装置に係るものであ
る。

生体にレーザを照射し、そのエネルギーを生体組織や血
液に吸収させて熱変換し、生体の組織の切開や凝固、又
血液の止血や凝固等の作用を行なう所謂レーザメスの有
用性は広く認識されており、特に内視鏡等を介在して生
体内部にレーザな誘導することにより、その医学的有用
性を飛躍的に高めることか可能である。

一方、生体に対してレーザ光の持つ危険性も見過ごすこ
とができない問題であり、生体の安全保護のために種々
の対策がなされている。しかし、これらの安全対策はレ
ーザが正常に発振されていることを前提とするものであ
り、レーザメスを生体に対して、特に生体内部に対して
使用している間に、突然レーザ出力が低下したり、又は
出力が停止したり１〜た場合についての安全対策はこれ
まで提案されていない。レーザメスを生体に対して使用
している間（術中）に、その生体は種々の危険に直面し
、時に生命の危険に到ることもあり得る。緊急を要する
場合には生体を切開して術部を露出した上で従前の技術
を継続しなければならない。

術中のレーザ出力の急激な低下あるいは停止する原因は
種々あるが、そのうちの重要なものの一つは、レーザ媒
体のポンピング用光照射光源の機能劣化及び機能停止を
原因とするものである。ポンピング用光照射光源がその
機能において劣化し、あるいは機能を停止した場合に、
その光源を直ちに交換して手術を継続することができれ
ば、術中の生体に及ぼす致命的危険はある程度まで回避
することができるが、そのような光源交換作業は不可能
に近い。その理由は、術中にレーザ出力が急激に低下し
、又は出力が停止した場合に、その原因がポンピング用
光照射光源であることを発見する迄には医学的に許容で
きない程度の極めて長い時間を要するからであり、仮り
に許容し得る時間内に発見できたとしても、現実問題と
してその光源を交換する事は、レーザ発振装置そのもの
及びその取扱上の安全性への配慮から装置構造が極めて
堅固にできていることもあって、困難である。

一方これら光源はそれ程頻繁に切れるものでもな（急激
に出力を低下するものでもないことから、これを予測す
ることは困難である。従って、術中常に予備光源を準備
してお（ことはまれであり、術中そのような事態に遭遇
した場合の生体に及ぼす影響は計り知れない３、 従ってこの発明は、術中にポンピング用光照射光源がそ
の機能を停止した場合には、自動的に代替光源に交換で
き、はとんど中断することなくレーザ出力が得られるよ
うにしたレーザ発振装置を提供することを目的とするも
のである。

この発明のレーザ発振装置は、レーザ媒体１例えば固体
レーザロツＰに対して（光源及び反射鏡よりなる）少な
くとも二組のポンピング用光照射光学系を組合せ、現在
使用中のポンピング用光照射光源の機能の停止を検知し
て自動的に他の組の光照射光学系の機能を能動化するよ
うに構成したものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。本発明の実施例においては、レーザ媒体として
固体レーザロッドを例示しているがレーザ媒体の相違が
この発明の要旨に影響を及ぼすものではない。

第１図及び第２図（Ａ）、　（Ｂ１図は従来の光励起式
レーザ発振装置の説明図であり１図において符号１はレ
ーザ媒体でルビーレーザ、ヤグレーザ等の固体レーザロ
ッドであり符号２はポンピング用光照射光源２例えばク
リゾトンアークランプ等で電源装置３に接続されている
っボンピング用の光照射系は、レーザロッド１と照射光
源２を二つの焦点軸とする楕円筒反射鏡４より構成され
ている。この楕円筒反射鏡４は完全楕円筒のものも、複
数部分からなる不完全楕円筒のものもともに周知である
。このような構成のポンピング用光照射光学系（光源及
び反射鏡二以下同様）は、楕円の一方の焦点軸上の光源
から発光した光はその一部は直接。

残りの殆んどは楕円筒反射鏡で反射されて楕円の他方の
焦点軸上のレーザロツＰ１上に集光するから（第２図（
Ｂ）参照）最も効率のよい照射光学系として広く用いら
れている。光照射により誘導放出サレタ光は、レーザロ
ッド１の一方の端面に形成された反射膜６及び他端面前
方に光学的に同軸的に配置された凹面鏡よりなる反射鏡
７で構成される共振系により増幅されて光周波数の発振
が起る。

このようなレーザ発振装置は通常堅固な金属製構体８内
に収納されている。従って光源ランプ２の交換は頻雑で
あり、とりわけ術中等緊急時には致命的欠陥となる。光
源ランプ２の交換が比較的容易に行ない得る構造を採用
するにしても、医学的見地からすればそれに要する手術
の中断は回復不能な欠陥である。

」；述のような光源ランプの交換作業を不要とする本発
明のレーザ発振装置は、第３図（Ａ）、　（Ｂ）及び第
４図に示されるように、レーザロッド１を共有する二組
のポンピング用光照射光学系を備えている。第一の照射
光学系は共有レーザロッド１と照射光源２ａとを二つの
焦点軸とする部分楕円筒反射鏡４ａ及び照射光源２ａよ
りなり、第二の照射光学系は同様に照射光源２ｂ及び部
分楕円筒反射鏡４ｂよりなり、第−及び第二の照射光学
系は共有レーザロッド１に関して対称位置にある。画部
分楕円筒反射鏡４ａ及び４ｂは分離配置されているが、
光照射効率を少しでも高めるために両端を連結して間隙
を除去してもよい。この第−及び第二の照射光学系は第
４図に示す制御装置によって能動化される。

第４図において照明光学系制御装置はレーザ光源用電源
装置２１．電源回路切換手段２２．この電源回路切換手
段２２によって動作制御され二系統の電源回路を避択的
に閉成する回路閉成手段２３゜及び一方の電源回路に流
れる電流を予め設定された値において検知して電源回路
切換手段２２を起動する電流検出装置２４を主要構成要
素としている。光源用電源回路系統は電源２１→電源ス
イッチ３１→Ｎ−Ｎａスイッチ（ノーマリクローズスイ
ッチ）→光源ランプ２ａの第一系統と、電源２１→電源
スイツチ３１→Ｎ　−Ｎｂ　スイッチ（ノーマリ・オー
プン）→光源ランプ２ｂの第二系統とよりなり１通常電
源スイッチ３１をオン状態にすると前記第一系統回路に
より光源ランプ２ａが発光し、レーザロツｒ１を照射す
る。光源ランプ２ａを含む第一系統電源回路に電流が流
れている間、電流検出装置２４はそれを検出し、電圧と
しての増幅出力を出力し、Ｐ点の電圧が設定される。光
源ランプ２ａを流れる電流が減少してくると、電流検出
装置２４の出力はＰ点の電圧を次第に高めてゆく。この
Ｐ点における電圧が、電源回路切換手段２２の８　ＣＲ
，）　リガー電圧に等しくなると、このＳＣＲは導通状
態となり、電磁リレー３２が作動する。このリレー３２
は回路閉成手段２３に連動しており、そのＮ−Ｎｂ接続
を閉成して第二系統電源回路に瞬時に切り換える。この
電流検出装置Ｗ２４の入・出力関係によって光源ランプ
２ａに必要な最少限度電流と電源回路切換手段２２のＳ
　ＣＩ（のトリガー電圧とを対応させておけば、光源ラ
ンプ２ａの劣化断線等に起因して光源ランプ２ａの発光
停止が予測され、あるいは停止した時に自動的に第二系
統の電源回路が能動化され光源２ｂが発光する。図中電
源回路切換手段２２中のスイッチ３３はレーザ発振用電
源装置２１０投入時に投入されるもので、３４は電源で
ある。電源回路切換手段２２は第二系統電源回路を保持
し続けるが電源スィッチ３３を切るとその動作が停止す
る。従って回路閉成手段２３はそのＮ−Ｎａ接続を閉成
して第一系統電源回路を構成する。即ちレーザ発振装置
の不使用時には常に第一系統電源回路が準備されている
。次の使用に際して電源スイツチ３１をオンしてレーザ
発振電源を投入すると、光源ランプ２ａが新しいものと
交換されていれば、そのランプが発光し、もし光源ラン
プ２ａが未交換であれば電源投入と同時に第二系統電源
回路が閉成され光源ランプ２ｂが発光する。

この実施例では第二の光源ランプ２ｂの劣化。

断線等による機能の低下及び停止に対する安全対策が施
されていないが、必要に応じて第二光源ランプ相電流検
出装置２同路切換手段等を増設し、二つの光源ランプを
その使用可能な機能寿命の長さで交互に使用することが
できる。このような変更はこの発明の要旨の範囲内にお
いて当業者が容易に行なうことができるものである。

第５図及び第６図はこの発明の他の実施例を示すもので
あり、これら実施例の意図する処は、第３図の実施例に
見られるような部分楕円筒反射鏡による集光効率上の欠
点を解決することにある。

即ち第３図の実施例においては、照射光の反射に寄与す
る反射鏡が完全楕円筒でな（、レーザロッド側において
欠落部（第３図世）中点線で示す）を有するものである
から該欠落部を通る照射光は殆どレーザロッド１上に集
光することはない。このような欠点は第５図、第６図に
示す実施例によって解決される３、 第５図に示されるレーザ発振装置において、第一の照射
光学系はレーザロッド１と第一照射光源２ａを二つの焦
点軸とする完全楕円筒反射鏡４よりなり、この完全楕円
筒反射鏡４はレーザロッド１を包含する部分楕円筒反射
鏡４ｃと光源２ａを包含する部分楕円筒反射鏡４ａの三
部分に分割されており、前者は固定され後者は水平方向
に移動できるよう構成されている１、又第二の照射光学
系は前記部分楕円筒反射鏡４ｃと部分楕円筒反射鏡４ａ
と全く同じであり光源２ｂを含む部分楕円筒反射鏡４ｂ
よりなる。このような構成のレーザ発振装置は第４図の
制御装置によって制御されるが。

第一系統と第二系統の電源回路の切換に連動して、例え
ば回路開成手段２３の動作に連動して駆動手段２例えば
モータを作動させ部分楕円筒反射鏡４ａ。

４ｂを水平方向に並行移動することによって常に完全楕
円筒反射鏡４を形成することができる。第５図（Ｂ）は
部分楕円筒反射鏡の移動機構の一例を示すものであり、
ラック板４０に部分楕円筒反射鏡４ａ、４ｂが固定され
ている。このラック板４０のギヤ部４０ａに、モータ４
１の回転軸に固着したギヤ４２が噛合している。第４図
に示す電磁リレー３２が通電された時に、モータ４１の
正転回路が形成される。モータ４１は回転を開始し、ラ
ック板４０を左方向へ移動させて、第二照射光学系に置
換する。この第二照射光学系に置換されると、ラック板
４０の突起４０ｂがスイッチ４３を作動させるから、モ
ータ４１の正転回路がオフしてモータ４１が停止する。

前記実施例では部分楕円筒反射鏡４ａ、４ｂを移動させ
ているが、この代わりに部分楕円筒反射鏡４ａを移動さ
せてもよい。しかし、この場合には、レーザーロッド１
と共振系とを光学的に整合させることが困難であるから
、余り好ましくないと云える。

第６図に示す実施例は叙上実施例の欠点、即ち、部分楕
円筒反射鏡４ａ、４ｂもしくは４ｃを水平方向に移動し
なげればならないこと、光源ランプ２ａ、２ｂもしくは
レーザロッドを水平移動しなければならないこと、及び
、部分楕円筒反射鏡４ａ。

４ｂの移動方向に余分なスペースを必要とするので装置
の容積が大きくなること等の欠点を解決するものである
。この実施例におけるレーザ発振装置においては、第３
図に示したものとほぼ同様の構成の対向配置した二つの
固定部分楕円筒反射鏡４ａ、４ｂ、その焦点軸上に配置
した光源２ａ。

２ｂより照射光学系が構成されている。しかしながらこ
の実施例において特徴的な構成は、第一。

第二の照射光学系の部分楕円筒反射鏡４ａ、４ｂのそれ
ぞれに対して共通な補完的に完全楕円筒反射鏡を形成す
るようにその楕円の焦点軸を中心に回転可能な部分楕円
筒反射鏡４ｃを有することである。この部分楕円筒反射
鏡４ｃは画部分楕円筒反射鏡４ａ、４ｂの共有焦点軸を
中心に画部分楕円筒反射鏡の内側でそれらが干渉し合う
ことがないようにその開口が決められている。第６図世
）は、部分楕円筒反射鏡の回転機構の一例を示すもので
ある。部分楕円筒反射鏡４Ｃはテーブル４５に固着され
ており、このテーブル４５はモータ４１で１８０度回転
されるようになっている。

この実施例で示されたレーザ発振装置は、光源ランプ、
レーザロッド、楕円反射鏡の主体部分を移動する必要が
なく、装置の容積ははｙ第２図示実施例の装置と同じで
あって照射集光効率において第４図示実施例装置と同等
である。

第５図、第６図に示された実施例においても、第３図示
の実施例の場合と全く同様に、第二系統の電源回路にも
電流検出装置２回路切換手段等を増設し、二つの光源ラ
ンプをその使用可能な機能寿命の長さで交互に使用する
ことができる。

以上の実施例から明らかなように、この発明のレーザ発
振装置は、特に生体の手術用機器とともに使用する場合
等における当該装置の機能の中断が、その使用対象物、
例えば生体等に対して２回避困難な危険をもたらすよう
な使用形態において顕著な効果を有するものである３、

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ発振装置の概要を示す斜視図、第
２図（５）及び（Ｂ）はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線、Ｂ
−Ｂ線に沿う断面図、第３図（５）、（Ｂ）は本発明の
レーザ発振装置の一実施例を示すものでそれぞれ第２図
（Ａ）、　（Ｂ）に対応する断面図、第４図は本発明の
レーザ発振装置の一部を構成する回路の一例を示すブロ
ック図、第５図ｆＡ）は本発明のレーザ発振装置の他の
実施例を示す断面図、第５図０３）は部分楕円筒反射鏡
の移動機構の一例を示す説明図、第６図（５）は本発明
のレーザ発振装置の更に他の実施例を示す断面図、第６
図（Ｂ）は部分楕円筒の回転機構の一例を示す説明図で
ある。 】・・・レーサロッ）’　　　　　　　　２１−　レー
ザ光源２ａ　、　２ｂ・・・光源オンジ　　　　　２２
・・・電源回路切換手段３・・・制御装置　　　　　　
　　２３・・・回路閉成手段４ａ、４ｂ、４ｃ・・・部
分楕円筒反射鏡　２４・・・電流検出装置。 特開昭５９−３１０８０（６） ２ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　レーザ媒体、ポンピング用光照射光源、及び
   これらを二つの焦点軸とする楕円筒反射鏡よりなるポン
   ピング用光照射光学系を有するレーザ発振装置において
   、１個のレーザ媒体を共有する少な（とも二組のポンピ
   ング用光照射光学系と、ポンピング用光照射光源の電流
   を検知する電流検出器及び核電流検出器によって動作制
   御される光照射光学系切換手段とを備え、前記電流検出
   器が所定値の電流を検知することによりポンピング用光
   照射機能を一方の光照射光学系から他方の光照射光学系
   へと切り換えるように構成したことを特徴とするレーザ
   発振装置。
2. （２）前記光照射光学系切換手段は、ポンピング用光照
   射光源の電源供給回路切換手段であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。
3. （３）前記二組のポンピング用光照射光学系はレーザ媒
   体上に一方の焦点軸を共有する相対向する部分楕円筒反
   射鏡、及びそれぞれの部分楕円筒反射鏡の他方の焦点軸
   上に各々配設されたポンピング用光照射光源よりなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１又は２項記載のレー
   ザ発振装置。
4. （４）前記二組のポンピング用光照射光学系は、その焦
   点軸上にポンピング用光照射光源を配設した二組の部分
   楕円筒反射鏡、及び該部分楕円筒反射鏡の部分楕円を補
   完してほぼ完全な楕円を形成し得る部分楕円筒であり、
   その焦点軸上に共有レーザ媒体を配設した共有補完部分
   楕円筒反射鏡よりなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載のレーザ発振装置。
5. （５）前記部分楕円筒反射鏡もしくは共有補完部分楕円
   筒反射鏡は前記光照射光学系切換手段により機能化され
   たもしくは機能化されるポンピング用光照射光源を包含
   する完全楕円筒反射鏡を形成するように位置的に変動可
   能に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項。 ２項及び４項いずれか記載のレーザ発振装置。
6. （６）前記部分楕円筒反射鏡もしくは共有補完部分楕円
   筒反射鏡はモータによって駆動され、位置的に変動する
   ように構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載のレーザ発振装置。