(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波長のレーザビームを選択的に出射可能なレーザ装置において、第１固体レーザ媒質を励起して得られた第１レーザビームを非線型結晶により第２高調波である第１波長レーザビームを得る第１共振光学系と、第２固体レーザ媒質を励起して得られた第２レーザビームを非線型結晶により第２高調波である第２波長レーザビームを得る第２共振光学系と、第１共振光学系及び第２共振光学系の共用光路に切換光学ユニットを選択的に切換え配置する手段であって、該切換光学ユニットとして、第１共振光学系を構成する非線型結晶及び共振ミラーを持つ第１切換光学ユニットと、第２共振光学系を構成する非線型結晶及び共振ミラーを持つ第２切換光学ユニットと、第１レーザビームと第２レーザビームを位相整合させて和周波光である第３波長レーザビームとする非線型結晶及び共振ミラーを持つ第３切換光学ユニットとを有する切換え手段と、を備えたことを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる波長のレーザ光を出射可能なレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
複数の異なる波長のレーザ光を出射可能なレーザ装置としては、レーザ光の波長が可変なアルゴン・ダイレーザやマルチウェイブレングスのクリプトンレーザなどが知られている。これらは、患部や治療目的によって適する波長が異なる眼科手術等の医療分野など、様々な分野で使用されている。例えば、眼科手術においては、可視域を中心に波長（色）の違いによって異なる疾患（患部）の治療を行っており、疾患（患部）によっては赤と緑などの異なる波長（色）を同時に又は連続して使用する場合もあるため、１台の装置で複数の異なる波長を出射できるのは都合がよい。
【０００３】
また、前述した波長可変のレーザ治療装置は気体又はダイレーザであり、レーザチューブが短寿命であること、多大な電力を必要とすること、装置が大型化することなど問題が多いため、固体レーザによる多波長発振可能なレーザ装置が研究されている。そのような背景の中、従来は可視域のレーザ光を得られなかった固体レーザから可視域のレーザ光を得る方法や、複数の異なる波長の光から和周波光を得る方法が提案されている。
【０００４】
例えば、U.S.Patent No.5,345,457やU.S.Patent No.5,528,612では、１又は複数個のプリズムを使用し、且つ非線形結晶を使用して、複数の異なる波長の光を組合わせることによって和周波光を得ることができるレーザ装置を開示している。U.S.Patent No.5,345,457のレーザ装置では、Ｎｄ：ＹＡＧロッドによる１０６４ｎｍの光と１３１８ｎｍの光とから、和周波光である５８９ｎｍのレーザ光を出射することができる。さらに、U.S.Patent No.5,528,612のレーザ装置では、複数の波長のレーザ光をそれぞれ単独でも出射でき、組合わせて和周波光としても出射できる。これにより、例えば、３つの異なる波長のレーザ光を出射させる場合では、２つのレーザロッド及びそれを励起するための励起光源で行うことができ、従来に比べてそれぞれ１つずつ少なくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリズムによって異なる波長を組合わせる場合、特にＮｄ：ＹＡＧ結晶をレーザロッドとし、１０６４ｎｍと１３１８ｎｍといった近赤外域以上の比較的近い波長を組合わせる場合は、プリズムへの入射角の差が非常に小さいため広範囲のスペースが必要となる。また、プリズムを用いて各波長を同一光軸上へ導光するので、共振器内の損失が比較的大きくなり、励起光からレーザ光への変換効率が低くなる。さらにまた、プリズム自体及びその配置位置等に高い精度が要求される。
【０００６】
また、U.S.Patent No.5,345,457では、プリズムの代りにポラライザを用いて和周波光を得る方法も提案されているが、どちらの場合でも和周波光である５８９ｎｍのレーザ光のみしか出射することができない。
【０００７】
一方、U.S.Patent No.5,528,612では、１つの非線形結晶を使用し、温度を変化させることによって様々な波長変換に対応できるようにしている。しかしながら、温度を詳細に調整することは容易でなく、また１つの非線形結晶では対応できる波長変換には限界がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑み、コストを抑えつつ、効率良く複数の異なる波長のレーザ光を出射可能なレーザ装置を提供することを技術課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１０】
（１）  複数の異なる波長のレーザビームを選択的に出射可能なレーザ装置において、第１固体レーザ媒質を励起して得られた第１レーザビームを非線型結晶により第２高調波である第１波長レーザビームを得る第１共振光学系と、第２固体レーザ媒質を励起して得られた第２レーザビームを非線型結晶により第２高調波である第２波長レーザビームを得る第２共振光学系と、第１共振光学系及び第２共振光学系の共用光路に切換光学ユニットを選択的に切換え配置する手段であって、該切換光学ユニットとして、第１共振光学系を構成する非線型結晶及び共振ミラーを持つ第１切換光学ユニットと、第２共振光学系を構成する非線型結晶及び共振ミラーを持つ第２切換光学ユニットと、第１レーザビームと第２レーザビームを位相整合させて和周波光である第３波長レーザビームとする非線型結晶及び共振ミラーを持つ第３切換光学ユニットとを有する切換え手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１はスリットランプを使用する眼科用レーザ光凝固装置の外観図である。図２及び図３は装置の光学系及び制御系概略図である
１はレーザ装置本体であり、後述するレーザ発振器１０、レーザ光を患者眼の患部に導光して照射するための導光光学系の一部、制御部２０等が収納されている。２は装置のコントロール部であり、レーザ光の波長を選択する波長選択スイッチ２ａやレーザ照射条件を設定入力するための各種スイッチが設けられている。３はレーザ照射のトリガ信号を発信するためのフットスイッチである。
【００２０】
４はスリットランプであり、患者眼を観察するための観察光学系と導光光学系の一部とが備えられている。５は本体１からのレーザ光をスリットランプ４に導光するためのファイバである。６はスリットランプ４を上下動するための架台である。
【００２１】
１０はレーザ発振器であり、内部には固体レーザ媒質（レーザロッド）であるＮｄ：ＹＡＧ結晶（以下、単にロッドともいう）１１ａ，１１ｂ、励起光源である半導体レーザ（以下、単にＬＤ（Laser Diode）ともいう）１２ａ，１２ｂ、波長変換器である非線形結晶（以下、単にＮＬＣ（Non Linear Crystal）ともいう）１３ａ〜１３ｃ、全反射ミラー（以下、単にＨＲ（High Reflector）ともいう）１４ａ〜１４ｆ、ダイクロイックミラー（以下、単にＤＭ（Dicroic Mirror）ともいう）１５ａ〜１５ｃ、ミラー１６ａ〜１６ｃが備えられている。なお、非線形結晶としては、ＫＴＰ結晶、ＬＢＯ結晶、ＢＢＯ結晶、ＣＬＢＯ結晶等が使用可能であり、本実施形態ではＫＴＰ結晶を使用している。
【００２２】
また、ＮＬＣ１３ａ及びＨＲ１４ｂによって波長変換ユニット３０ａが、ＮＬＣ１３ｂ及びＨＲ１４ｄによって波長変換ユニット３０ｂが、ＮＬＣ１３ｃ，ＨＲ１４ｅ及びＨＲ１４ｆによって波長変換ユニット３０ｃがそれぞれ構成されている。これら波長変換ユニットは、移動装置１７によって切換え移動可能である。なお、移動装置１７は、ユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃが収納された各筐体を回転移動して切換えたり、スライド移動して切換えるものなど、周知のものを用いることができる。
【００２３】
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は励起光源からの励起光により、近赤外域の複数の発振線を持つ光を放出する（図４参照）。そこで、本実施形態の装置では、複数の発振線の内で出力が高く、それぞれ異なる色へ変換可能な約１０６４（1064.1）ｎｍと約１３１９（1318.8）ｎｍとを利用し、約５３２ｎｍ（緑）、約５８９ｎｍ（黄）、及び約６５９ｎｍ（赤）の３色のレーザ光を出射させる。本実施形態では、ロッド１１ａ側の共振器は１０６４ｎｍの光を発振し、ロッド１１ｂ側の共振器は１３１９ｎｍの光を発振する（詳しくは後述する）。
【００２４】
なお、ＨＲ１４ａは１０６４ｎｍに対して全反射、ＨＲ１４ｂは１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍに対して全反射、ＨＲ１４ｃは１３１９ｎｍに対して全反射、ＨＲ１４ｄは１３１９ｎｍ及び６５９ｎｍに対して全反射、ＨＲ１４ｅは１０６４ｎｍ及び５８９ｎｍに対して全反射で且つ１３１９ｎｍに対して全透過、ＨＲ１４ｆは１３１９ｎｍに対して全反射で且つ１０６４ｎｍ及び５８９ｎｍに対して全透過の特性をそれぞれ持つ。また、ＤＭ１５ａは１０６４ｎｍを反射して５３２ｎｍ及び５８９ｎｍを透過し、ＤＭ１５ｂは１３１９ｎｍを反射して６５９ｎｍを透過し、ＤＭ１５ｃは５３２ｎｍ及び５８９ｎｍを反射して６５９ｎｍを透過する特性をそれぞれ持つ。
【００２５】
１８ａ，１８ｂはそれぞれＬＤ１２ａ，１２ｂの駆動回路、１９はユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃを切換え配置する移動装置１７の駆動回路である。２０はコントロール部２やフットスイッチ３からの信号に基づいて装置各部を制御する制御部である。
【００２６】
次に、以上の構成に基づき、複数の異なる波長のレーザ光を出射させる方法について説明する。
【００２７】
＜５３２ｎｍのレーザ光の出射方法＞
術者は波長選択スイッチ２ａにより、手術に使用するレーザ光の色（波長）を緑（５３２ｎｍ）とする。制御部２０は駆動回路１８ａを介してＬＤ１２ａのみに電流を印可し、ＬＤ１２ａによってロッド１１ａを励起する。なお、ロッド１１ａであるＮｄ：ＹＡＧ結晶の両端面には、１０６４ｎｍに対して透過性を高めるようにＡＲ（Anti Reflective）コーティングが施されている。また、制御部２０は駆動回路１９を介して移動装置１７を駆動し、ＮＬＣ１３ａ及びＨＲ１４ｂによって構成されたユニット３０ａをセットする。ＨＲ１４ａ、ＤＭ１５ａ、及びＨＲ１４ｂによって共振器２５ａが構成され、ＨＲ１４ｂの直前には両端面に１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍに対するＡＲコーティングが施されたＮＬＣ１３ａが配置される（図３（ａ）参照）。これにより、共振器２５ａでは１０６４ｎｍの光が発振され、さらに共振器２５ａの内部で１０６４ｎｍの第２高調波である５３２ｎｍの光に波長変換される。得られた５３２ｎｍのレーザ光は、ＤＭ１５ａを透過し、ミラー１６ａ、ＤＭ１５ｃを介してファイバ５へ導光される。そして、スリットランプ４の照射口から患者眼に向けて照射される。
【００２８】
＜６５９ｎｍのレーザ光の出射方法＞
術者は波長選択スイッチ２ａにより、手術に使用するレーザ光の色（波長）を赤（６５９ｎｍ）とする。制御部２０は駆動回路１８ｂを介してＬＤ１２ｂのみに電流を印可し、ＬＤ１２ｂによってロッド１１ｂを励起する。なお、ロッド１１ｂであるＮｄ：ＹＡＧ結晶の両端面には、１３１９ｎｍに対して透過性を高めるようにＡＲコーティングが施されている。また、制御部２０は駆動回路１９を介して移動装置１７を駆動し、ＮＬＣ１３ｂ及びＨＲ１４ｄによって構成されたユニット３０ｂをセットする。ＨＲ１４ｃ、ＤＭ１５ｂ、及びＨＲ１４ｄによって共振器２５ｂが構成され、ＨＲ１４ｄの直前には両端面に１３１９ｎｍ及び６５９ｎｍに対するＡＲコーティングが施されたＮＬＣ１３ｂが配置される（図３（ｂ）参照）。これにより、共振器２５ｂでは１３１９ｎｍの光が発振され、さらに共振器２５ｂの内部で１３１９ｎｍの第２高調波である６５９ｎｍの光に波長変換される。得られた６５９ｎｍのレーザ光は、ＤＭ１５ｂを透過し、ミラー１６ｂ，１６ｃ、ＤＭ１５ｃを介してファイバ５へ導光される。そして、スリットランプ４の照射口から患者眼に向けて照射される。
【００２９】
＜５８９ｎｍのレーザ光の出射方法＞
術者は波長選択スイッチ２ａにより、手術に使用するレーザ光の色（波長）を黄（５８９ｎｍ）とする。制御部２０は駆動回路１８ａ，１８ｂを介してＬＤ１２ａ，１２ｂにそれぞれ電流を印可し、ロッド１１ａ，１１ｂを励起する。また、制御部２０は駆動回路１９を介して移動装置１７を駆動し、ＮＬＣ１３ｃ、ＨＲ１４ｅ及びＨＲ１４ｆによって構成されたユニット３０ｃをセットする。ＨＲ１４ａ、ＤＭ１５ａ、及びＨＲ１４ｅによる共振器２５ｃとＨＲ１４ｃ、ＤＭ１５ｂ、及びＨＲ１４ｆによる共振器２５ｄとがそれぞれ構成され、ＨＲ１４ｅとＨＲ１４ｆとの間（略中間）には両端面に１０６４ｎｍ、１３１９ｎｍ及び５８９ｎｍに対するＡＲコーティングが施されたＮＬＣ１３ｃが配置される（図２参照）。これにより、共振器２５ｃで発振された１０６４ｎｍの光と共振器２５ｄで発振された１３１９ｎｍの光とは、ＮＬＣ１３ｃに入射されて位相整合され、和周波光である５８９ｎｍの光に波長変換されて、ＤＭ１４ｅの反射及びＤＭ１４ｆの透過を介してＤＭ１５ａを透過する。得られた５８９ｎｍのレーザ光は、ミラー１６ａ、ＤＭ１５ｃによって反射され、ファイバ５へ導光される。そして、スリットランプ４の照射口から患者眼に向けて照射される。
【００３０】
なお、和周波を求める公式としては、以下の式１が知られており（λ1，λ2は基本波長、λ3は和周波を示す）、
【００３１】
【数１】
0003699867.tif 000002
本実施形態の波長に当てはめると、以下の式２となる。
【００３２】
【数２】
0003699867.tif 000003
また、本実施形態では、２つの異なる波長の光の和周波光を得たが、差周波光を得るようにすることもできる。この場合の計算式は、以下の式３となる（λ4は和周波を示す）。
【００３３】
【数３】
0003699867.tif 000004
なお、本実施形態では、光の波長によって透過と反射とを区別して行う特性を持つダイクロイックミラー（ＤＭ１５ａ〜１５ｃ）を使用したが、その代わりに光の偏光方向によって透過と反射とを区別して行う特性を持つ偏光ビームスプリッタを使用してもよい。この場合は、光の偏光方向を変える偏光板を適宜光路中に配置する。
【００３４】
また、図５に示すように、ユニット３０ａ，３０ｂの代りに、ＮＬＣ１３ａ，１３ｂとＨＲ１４ｂ，１４ｄによって構成されたユニット３０ｄを使用し、５３２ｎｍのレーザ光と６５９ｎｍのレーザ光とを同時に出射できるようにしてもよい（もちろん別々に出射することも可能である）。
【００３５】
さらに、図６及び図７に示すように、２つのロッド１１ａ，１１ｂを非線形結晶の片側に配置して、２つの光を位相整合するようにしてもよい。図６は５８９ｎｍのレーザ光を出射する場合を示し、ＮＬＣ１３ｃ、ＨＲ１４ｇ及びＤＭ１５ｇによって構成された波長変換ユニット３１ｃが移動装置１７によって切換え配置される。図７（ａ）は５３２ｎｍのレーザ光を出射する場合を示し、ＮＬＣ１３ａ、ＨＲ１４ｂ及びＤＭ１５ｅによって構成された波長変換ユニット３１ａが移動装置１７によって切換え配置される。図７（ｂ）は６５９ｎｍのレーザ光を出射する場合を示し、ＮＬＣ１３ｂ、ＨＲ１４ｄ及びＤＭ１５ｆによって構成された波長変換ユニット３１ｂが移動装置１７によって切換え配置される。得られた５３２ｎｍ，６５９ｎｍ，５８９ｎｍのレーザ光は、それぞれミラー１６ｄによって反射され、ファイバ５へ導光される。そして、スリットランプ４の照射口から患者眼に向けて照射される。
【００３６】
なお、ＨＲ１４ｇは１０６４ｎｍ、１３１９ｎｍ及び５８９ｎｍに対して全反射の特性を持つ。また、ＤＭ１５ｄは１０６４ｎｍを透過して１３１９ｎｍを反射し、ＤＭ１５ｅは１０６４ｎｍを反射して５３２ｎｍを透過し、ＤＭ１５ｆは１３１９ｎｍを反射して６５９ｎｍを透過し、ＤＭ１５ｇは１０６４ｎｍ及び１３１９ｎｍを反射して５８９ｎｍを透過する特性をそれぞれ持つ。
【００３７】
また、本実施形態では、固体レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ結晶を使用したが、これに限定されるものではなく、周知の固体レーザ媒質（結晶）を使用することができる。もちろん、別々の種類の固体レーザ媒質（結晶）をそれぞれ使用してもよい。
【００３８】
さらにまた、本実施形態は眼科用のレーザ治療装置に限るものではなく、医療（形成外科を含む）用や産業（測定等）用など様々な用途のレーザ装置に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コストを抑えつつ、効率良く複数の異なる波長のレーザ光を出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の外観図である。
【図２】本実施形態の装置の光学系及び制御系概略図である。
【図３】本実施形態の装置の一部光学系及び一部制御系概略図である。
【図４】Ｎｄ：ＹＡＧロッドの発振線の種類を示す図である。
【図５】本実施形態の装置の光学系の一部変容例である。
【図６】本実施形態の装置の光学系及び制御系の変容例である。
【図７】変容例の装置の一部光学系及び一部制御系概略図である。
【符号の説明】
２  コントロール部
４  スリットランプ
１０  レーザ発振器
１１ａ，１１ｂ  Ｎｄ：ＹＡＧロッド
１２ａ，１２ｂ  半導体レーザ
１３ａ〜１３ｃ  非線形結晶
１４ａ〜１４ｇ  全反射ミラー
１５ａ〜１５ｇ  ダイクロイックミラー
１６ａ〜１６ｄ  ミラー
１７  移動装置
２０  制御部
【図１】
0003699867.tif 000005
【図２】
0003699867.tif 000006
【図３】
0003699867.tif 000007
【図４】
0003699867.tif 000008
【図５】
0003699867.tif 000009
【図６】
0003699867.tif 000010
【図７】
0003699867.tif 000011