(57)【要約】  本発明は、外科手術等において用いることができる技術であって、レーザー光の出射端の位置や方向を機械的に制御することなく、照射対象領域にレーザー光をパターンで照射する（パターン照射する）技術を提供するための照射対象領域にレーザー光をパターン照射するレーザー光照射装置を提供する。この装置は、レーザー光を照射対象領域に向けて出射する出射部（４）と、出射部へのレーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバ（３）と、パターン照射に対応するように、バンドルファイバの各コアを選択してレーザー光を入射させる選択入射部（２）とを備えている。
2013002050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射対象領域にレーザー光をパターン照射するレーザー光照射装置であって、
レーザー光を照射対象領域に向けて出射する出射部と、
前記出射部へのレーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバと、
前記パターン照射に対応するように、前記バンドルファイバの各コアを選択してレーザー光を入射させる選択入射部と、を備えることを特徴とするレーザー光照射装置。
【請求項２】
前記出射部は、前記バンドルファイバの各コアの位置に応じて、該バンドルファイバの光軸に対して異なる方向にレーザー光を偏向させる、偏向部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー光照射装置。
【請求項３】
前記出射部は、前記偏向部から出射するレーザー光を、前記照射対象領域で結像させる出射光学系を含むことを特徴とする、請求項２に記載のレーザー光照射装置。
【請求項４】
前記選択入射部は、
レーザー光源と、
前記レーザー光源からのレーザー光が、前記バンドルファイバの全コアに対し順次入射し得るように、経時的に入射光路を変化させる、入射光路可変部と、を備え、
前記レーザー光源は、前記パターン照射に対応する入射光路が形成されたときに、前記レーザー光の出力をオンにする、レーザー光出力制御部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザー光照射装置。
【請求項５】
前記入射光路可変部は、角度可変ミラーを備え、
該角度可変ミラーの傾斜角度とバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられていることを特徴とする、請求項４に記載のレーザー光照射装置。
【請求項６】
前記入射光路可変部は、前記角度可変ミラーで反射されたレーザー光を、前記角度可変ミラーと前記偏向部との間で結像させる結像光学系を備えていることを特徴とする、請求項５に記載のレーザー光照射装置。
【請求項７】
前記選択入射部は、
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出力されたレーザー光を、前記バンドルファイバの選択された各コアに対してのみ入射し得るように、入射光路を形成する、入射光路形成部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー光照射装置。
【請求項８】
前記レーザー光源は、複数のレーザー素子を備えるレーザーアレイであり、
前記入射光路形成部は、前記レーザー素子毎に出力を制御するレーザー素子出力制御部を備えることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー光照射装置。
【請求項９】
前記レーザー光出力制御部及び前記レーザー素子出力制御部は、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことを特徴とする、請求項４〜８の何れかに記載のレーザー光照射装置。
【請求項１０】
前記入射光路形成部は、
デジタルミラーデバイスと、
前記デジタルミラーデバイスの微小ミラー毎に投射を制御する、投射制御部と、を備え、
該微小ミラーとバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられていることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー光照射装置。
【請求項１１】
前記選択入射部と前記バンドルファイバとが、光結合器を介して着脱可能に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１０の何れかに記載のレーザー光照射装置。
【請求項１２】
前記選択入射部は、
照射対象領域の画像データを取得して画像表示部に照射対象領域の画像を表示する画像データ取得部と、
前記照射対象領域における照射パターンを特定するための座標データを取得する座標データ取得部と、
前記座標データを前記画像データと合成し、前記照射対象領域の画像上に照射パターンを表示する画像合成部と、を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１の何れかに記載のレーザー光照射装置。
【請求項１３】
前記出射部は内視鏡の先端部に着脱可能に固定され、
前記レーザー光の照射対象領域は内視鏡の観察視野内にあり、
前記出射部の各コアから出射する各レーザー光と、前記照射対象領域の各照射位置とがそれぞれ対応付けられていることを特徴とする、請求項１〜１２の何れかに記載のレーザー光照射装置。
【請求項１４】
照射対象領域にレーザー光をパターン照射するレーザー光照射方法であって、
レーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバを用い、
そのバンドルファイバの任意のコアに選択的にレーザー光を入射させる第１ステップと、バンドルファイバの各コアを通って導かれたレーザー光を、照射対象領域に照射する第２ステップと、を有し、
前記第１ステップでは、前記パターン照射に対応するように前記各コアを選択することを特徴とするレーザー光の照射方法。
【請求項１５】
前記第１ステップにおいて、照射対象領域の画像データを取得してその画像を画像表示部に表示するステップと、照射対象領域におけるレーザー光の照射パターンを特定するための座標データを取得するステップと、座標データを画像データと合成し、照射対象領域の画像上に照射パターンを表示するステップと、を行うことを特徴とする請求項１４に記載のレーザー光の照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射対象にレーザー光をパターン照射することができるレーザー光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科手術においては、組織を焼灼或いは切除したり、切開したりするのに、光ファイバ等を用いてレーザー光を体腔内に導入し、当該組織に照射することが行われている。このようなレーザー光の照射による外科手術は、内視鏡下、消化管や脳深部、血管、気管支等の、径の小さい組織に対しても有用である。この際、正常な組織を傷つけることなく、異常な組織のみを焼灼或いは切除したりすることが極めて重要であり、そのため、レーザー光の照射方向、照射範囲の精密な制御が要求される。
このような要求に応えるためには、従来は、レーザー光照射装置のレーザー光の出射端の位置や向きを、内視鏡モニタを見ながら人の手で機械的に制御する必要があった。【０００３】
例えば、レーザー光を照射したい部位が内視鏡モニタの斜め方向に見えている場合、径の小さい組織では内視鏡の首ふりができず、斜め方向にレーザー照射ができない。この場合は、レーザー光の照射方向が適切となるように、医師が内視鏡モニタで確認しながら、レーザー光照射装置を挿入しなおしたり、回転したりする必要があり、時間のロスや煩雑さが問題となっていた。【０００４】
また、神経や血管に囲まれた組織に対し、数百μｍの精度で領域を特定してレーザー光を照射する必要がある場合に、人の手の機械的制御では、十分にその精度を実現できないという問題もあった。【０００５】
このような背景において、レーザー光照射装置の出射端の位置や向きを動かさずに、レーザー光の出射方向を変える技術が開発されている。【０００６】
例えば、特許文献１には、挿入部内にレーザー導光手段を有したレーザープローブにおいて、前記挿入部の先端部に設けられたレーザー光反射ミラー及び該反射ミラーを揺動する揺動運動手段と、その揺動運動手段を任意のパターンで制御する制御手段とを具備したことを特徴とするレーザープローブが記載されている（特許文献１）。【０００７】
また、波源部から射出した所定のビームを体腔内で走査して観察像を得るビーム走査型プローブにおいて、前記所定のビームを体腔内で走査するための走査ミラーを備え、走査ミラーは、弾性部材と圧電部材とを貼り合わせ、基台に一端を支持されている少なくとも１本のカンチレバーと、そのカンチレバーの自由端に周辺部を支持されている回動ミラーと、を備え、前記圧電部材に電圧が印加されると、前記自由端が、所定方向に変位して前記回動ミラーの中心部を略一定位置に保持しつつ前記周辺部を変位させ、前記回動ミラーを傾斜させることを特徴とするビーム走査型プローブが記載されている（特許文献２）。【０００８】
他方、大きな画角で走査でき、広い走査範囲を有する光走査装置としては、対象領域を走査するよう、入射した光を偏向させて前記対象領域に向けて出射する走査部と、前記走査部への光路を順次選択して、光を前記走査部へ入射させる選択入射部と、を備えることを特徴とする光走査装置が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１４９７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１８８９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び２に記載された技術は、電気的に駆動する反射ミラーを光ファイバの出射端側に取り付ける構造であるため、光照射範囲が一定範囲に限定されてしまい、任意の領域にレーザー光をパターン照射することはできず、未だ、レーザー光の出射端の位置や方向を機械的に制御することなしでは照射の精度を確保できないものであった。【００１１】
なお、特許文献３に記載された技術は、大きな画角で走査を行うことに着目した技術であり、走査範囲において、レーザー光をパターンで照射するという観点は一切存在しない。【００１２】
本発明は、例えば外科手術等において用いることができる技術であって、レーザー光の出射端の位置や方向を機械的に制御することなく、照射対象領域にレーザー光をパターンで照射する（パターン照射する）技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決する本発明は、照射対象領域にレーザー光をパターン照射するレーザー光照射装置であって、レーザー光を照射対象領域に向けて出射する出射部と、前記出射部へのレーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバと、前記パターン照射に対応するように、前記バンドルファイバの各コアを選択してレーザー光を入射させる選択入射部と、を備えることを特徴とする。
レーザー光照射装置のレーザー光の光路として、複数のコアを有するバンドルファイバを用い、パターン照射に対応するように各コアを選択してレーザー光を入射することにより、レーザー光の出射端の位置や方向を機械的に制御することなく、レーザー光を、照射対象領域に、任意のパターンで照射（パターン照射）することが可能となる。【００１４】
本発明の好ましい形態では、前記出射部は、前記バンドルファイバの各コアの位置に応じて、該バンドルファイバの光軸に対して異なる方向にレーザー光を偏向させる、偏向部を備える。
これにより、照射する対象（例えば組織）の大きさや形状に応じて、レーザー光の出射方向を設定することができ、照射装置の照射可能範囲を適正化することができる。
また、照射パワー密度が一定以上にならないよう、レーザー光を成形することができるので、手術の安全性を確保することができる。【００１５】
本発明の好ましい形態では、前記出射部は、前記偏向部から出射するレーザー光を、前記照射対象領域で結像させる出射光学系を含むことを特徴とする。
入射光路可変部の出射部をこのように構成することで、必要な投影倍率に設定することが容易になり、設計の簡易化及び微小構造化の両方を併せて図ることができる。【００１６】
本発明の一形態では、前記選択入射部は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光が、前記バンドルファイバの全コアに対し順次入射し得るように、経時的に入射光路を変化させる、入射光路可変部とを備え、前記レーザー光源は、前記パターン照射に対応する入射光路が形成されたときに、前記レーザー光の出力をオンにする、レーザー光出力制御部を有することを特徴とする。
この形態では、入射光路の変化を周期的にすることで、照射するパターンに応じてその都度入射光路を形成する機械的制御を排除することができ、レーザー光源からのレーザー光の出力のオンオフの電気的制御によって任意のパターン照射を実現することが可能となる。【００１７】
前記形態では、前記入射光路可変部は、例えば、角度可変ミラーを備え、該角度可変ミラーの傾斜角度とバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられている。【００１８】
本発明の好ましい形態として、前記入射光路可変部は、前記角度可変ミラーで反射されたレーザー光を、前記角度可変ミラーと前記偏向部との間で結像させる結像光学系を備えていることを特徴とする。
この形態に係る入射光路可変部は、角度可変ミラーで反射されたレーザー光を、途中で結像させてから、各コアへ入射させる結像光学系を備えているので、各コアへの入射光路の設定や制御を容易にすることができる。即ち、途中で結像させる光学系を備えることで、特にフォーカス距離などとの関係においてレンズの配置を設定しやすくすることができる。これにより、各コアに入射させるレーザー光ごとの制御処理が可能となり、より高精度に制御することができる。【００１９】
本発明の一形態では、前記選択入射部は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光が、前記バンドルファイバの選択された各コアに対してのみ入射し得るように、入射光路を形成する、入射光路形成部と、を備えることを特徴とする。【００２０】
前記形態では、前記レーザー光源は、例えば、複数のレーザー素子を備えるレーザーアレイである。この場合、前記入射光路形成部は、前記レーザー素子毎に出力を制御するレーザー素子出力制御部を備えることを特徴とする。ここでは、各レーザー素子とバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられている。
このような形態では、照射するパターンに応じてその都度入射光路を形成する機械的制御を排除することができ、レーザー光源からのレーザー光素子毎の出力のオンオフの電気的制御によって任意のパターン照射を実現することが可能となる。【００２１】
本発明の好ましい形態では、前記レーザー光出力制御部及び前記レーザー素子出力制御部は、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことを特徴とする。
このようにレーザー光出力制御部及びレーザー素子出力制御部が、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことで、例えばパターン照射するレーザー光の出力値（強弱）を時間的に調整して、部分的に照射強度を変化させることができる。これにより、必要な部位だけ強く焼いたり、弱く焼いたりすることも可能になる。【００２２】
また、前記形態では、例えば、前記入射光路形成部は、デジタルミラーデバイスと、前記デジタルミラーデバイスの微小ミラー毎に投射を制御する、投射制御部とを備える。この場合、当該微小ミラーとバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられている。
このような形態では、照射するパターンに応じてその都度入射光路を形成する機械的制御を排除することができ、微小ミラーの駆動のオンオフの電気的制御によって任意のパターン照射を実現することが可能となる。【００２３】
本発明の好ましい形態では、前記選択入射部と前記バンドルファイバとは、光結合器を介して着脱可能に接続されていることを特徴とする。
これにより、バンドルファイバ及び出射部を、選択入射部と分離して、処分することが可能となる。特に、本発明のレーザー光照射装置を外科手術に用いる場合には、バンドルファイバ及び出射部は体腔内へ挿入されることになるので使い捨てとすることが好ましいが、選択入射部は繰り返し使うことが経済上好ましい。【００２４】
本発明の好ましい形態では、前記選択入射部は、照射対象領域の画像データを取得して画像表示部に照射対象領域の画像を表示する画像データ取得部と、前記照射対象領域における照射パターンを特定するための座標データを取得する座標データ取得部と、前記座標データを前記画像データと合成し、前記照射対象領域の画像上に照射パターンを表示する画像合成部と、を備えていることを特徴とする。
これにより、照射パターンの位置を正確に特定しやすくなり、パターン照射の精度を上げることが可能となる。【００２５】
本発明の好ましい形態では、前記出射部は内視鏡の先端部に着脱可能に固定され、前記レーザー光の照射対象領域は内視鏡の観察視野内にあり、前記出射部の各コアから出射する各レーザー光と、前記照射対象領域の各照射位置とがそれぞれ対応付けられていることを特徴とする。
これにより、内視鏡での観察下、パターン照射を精度よく行うことができる。【００２６】
また、本発明は、照射対象領域にレーザー光をパターン照射するレーザー光照射方法であって、レーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバを用い、そのバンドルファイバの任意のコアに選択的にレーザー光を入射させる第１ステップと、バンドルファイバの各コアに導かれたレーザー光を、照射対象領域に照射する第２ステップと、を有し、前記第１ステップでは、前記パターン照射に対応するように前記各コアを選択することを特徴とする。
レーザー光照射装置のレーザー光の光路として、バンドルファイバを用い、照射しようとするパターンに対応するように各コアを選択してレーザー光を入射し、各コアに導かれたレーザー光を照射対象領域に照射することにより、レーザー光を、照射対象領域に、必要とする任意のパターンで照射（パターン照射）することが可能となる。【００２７】
本発明の好ましい形態では、前記第１ステップにおいて、照射対象領域の画像データを取得してその画像を画像表示部に表示するステップと、照射対象領域におけるレーザー光の照射パターンを特定するための座標データを取得するステップと、座標データを画像データと合成し、照射対象領域の画像上に照射パターンを表示するステップと、を行う。
これにより、マウス等の操作性の良い入力手段を用いることで、照射パターンの位置を正確に特定しやすくなり、パターン照射の精度を上げることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、レーザー光の出射端の位置や方向を機械的に制御することなく、レーザー光を、照射対象領域に、任意のパターンで照射（パターン照射）することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置を内視鏡に適用した例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置の入射光路可変部の構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置の出射部の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置のレーザー光源の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置の先端構造例を示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るレーザー光照射装置の照射例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る照射対象領域の照射パターン例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るレーザー光照射装置の入射光路形成部の構成図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るレーザー光照射装置のレーザーアレイの概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るレーザー光照射装置のレーザーアレイの概略斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係るレーザー光照射装置の入射光路可変部の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係るレーザー光照射装置の出射部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜実施形態１＞
図１〜図８を参照して、本発明のレーザー光照射装置の実施形態１について説明する。
このレーザー光照射装置１は、外科手術において、組織の焼灼や切開等の目的で、内視鏡下、体腔内に挿入して用いられ、照射対象領域にレーザー光をパターン照射するものである。本発明において、「照射対象領域」とは、レーザー光を照射し得る対象の領域をいい、「パターン照射」とは、その領域の特定の部分に特定のパターン（形状乃至は模様）でレーザー光を照射することをいう。
【００３１】
本実施形態では、図１に示すように、レーザー光照射装置１を、既存の直視型の内視鏡システムに適用した例を示している。内視鏡システムは、ビデオスコープ１００と、ビデオシステム本体１１０とを備えている。ビデオシステム本体１１０は、撮影用の光や空気等を供給する光源装置１１１、ビデオプロセッサー１１２、カラーモニター１１３等を備えている。ビデオスコープ１００は、光源装置１１１への接続部１０１、操作部１０２、挿入部１０３、先端部１０４、鉗子の挿入口１０５等を備えている。そして、レーザー光照射装置１は、このビデオスコープ１００の鉗子の挿入口１０５からその挿入部６（図２参照）を挿入して、出射部４を先端部１０４部分（鉗子口部分）に装着可能に構成されている。
【００３２】
レーザー光照射装置１は、図２に示すように、レーザー光を照射対象領域に向けて出射する出射部４と、出射部４へのレーザー光の光路となる複数のコアを有するバンドルファイバ３と、パターン照射に対応するように、バンドルファイバ３の各コアを選択してレーザー光を入射させる選択入射部２と、光結合器５とを備えている。レーザー光は、選択入射部２から光結合器５、バンドルファイバ３を通して出射部４に導かれる。ここで、バンドルファイバ３は、出射部４と共に、内視鏡下、体腔内に挿入して用いられる挿入部６を構成している。
【００３３】
選択入射部２は、レーザー光を照射しようとするパターンに対応するように、バンドルファイバ３の各コア３１を選択してレーザー光を入射させる。本実施形態では、選択入射部２は、レーザー光源２１と、レーザー光源２１からのレーザー光が、バンドルファイバ３の全コア３１に対し順次入射し得るように、経時的に入射光路を変化させる、入射光路可変部２２と、を備えている。そして、レーザー光源２１は、パターン照射に対応する入射光路が形成されたときに、レーザー光の出力をオンにする、後述のレーザー光出力制御部を含む。
【００３４】
レーザー光源２１は、図５に示すように、内視鏡のカメラ画像信号を受信するカメラ画像受信部（画像データ取得部）２３と、マウス操作認識部（座標データ取得部）２４と、画像合成部２５と、照射領域判断部２６と、レーザー光出力制御部２７と、レーザー素子２１０と、ミラー駆動部２８と、ミラー素子２２０と、光結合器２９とを備えている。次いで、これらの詳細について説明する。
【００３５】
カメラ画像受信部２３は、レーザー光の照射対象を映した内視鏡のカメラ画像信号を受信してモニタ１１３に出力できる信号に変換する。
マウス操作認識部２４は、マウスＭの操作を認識し、モニタ画像中でのレーザー光照射領域を指定する信号に変換する。
画像合成部２５は、カメラ画像とマウス操作の信号を合成し、モニタ１１３上で、カメラ画像とレーザー光照射指定領域（照射パターン）とを合成した画像信号に変換する。
照射領域判断部２６はカメラ画像に合成されたレーザー光照射指定領域にレーザー光を照射するよう、レーザー光出力制御部２７と、ミラー駆動装部２８のそれぞれの信号にわけて出力する。
レーザー光出力制御部２７は、照射領域判断部２６からの制御信号に基づいて、レーザー素子２１０の出力値を決定してレーザー素子２１０を駆動する。
ミラー駆動部２８は、照射領域判断部２６からの制御信号に基づいて、ミラー素子２２０の動作を決定してミラー素子２２０を駆動する。
【００３６】
レーザー光源２１は、種々の波長のレーザー光を出力することができる。
入射光路可変部２２は、レーザー光源２１のレーザー素子２１０から出射されたレーザー光Ｌが、バンドルファイバ３の全コアに対し順次入射し得るように、経時的に入射光路を変化させる。例えば、この入射光路可変部２２は、図３に示すように、角度可変ミラー２２１と反射ミラー２２２とを備えている。角度可変ミラー２２１の傾斜角度とバンドルファイバ３の各コアへの入射光路とは、それぞれ対応付けられており、角度可変ミラー２２１の傾斜角度がαの場合には、反射ミラー２２２を介してバンドルファイバ３のコアａへ入射光路Ａが形成され、傾斜角度がβの場合には、反射ミラー２２２を介してコアｂへ入射光路Ｂが形成され、その後傾斜角度が変化するのに応じて、異なるコアに対して、入射光路が順次形成されることとなる。例えば、傾斜角度がγの場合には、反射ミラー２２２を介してコアｃへ入射光路Ｃが形成される。この入射光路は、周期的に形成される。なお、１つの傾斜角度に対し、必ずしも１つのコアが選択されなくてもよく、例えば、１つの傾斜角度に対し、ある領域の複数のコアが選択されていても良い。
【００３７】
本実施形態において、角度可変ミラー２２１はガルバノミラーから構成されており、図示しない駆動系（アクチュエータ）を介して、一定の駆動を行うよう制御されている。
また、反射ミラー２２２は、角度可変ミラー２２１によりパターン化されたレーザー光を、反射し、コリメートされた状態で特定の方向に導く。
【００３８】
図３の例では、レーザー素子２１０と角度可変ミラー２２１との間に、レーザー光のパワーを増加させるための集光レンズ６１、集光されたレーザー光をコリメートするためのコリメートレンズ６２が設けられている。コリメートレンズ６２と角度可変ミラー２２１との間には、コリメートされたレーザー光の断面形状を成形するためのスロット６３が設けられている。
【００３９】
本実施形態においては、選択入射部２は、さらに、前記入射光路可変部２２でパターン化されたレーザー光の方向を、後述するバンドルファイバ３の各コア３１に対応させるための偏向レンズ群７を備えている。偏向レンズ群７は、前記反射ミラー２２２によって反射されたパターンのレーザー光の範囲を縮小する方向に偏向するパターン縮小レンズ７１と、偏向されたレーザー光をコアの入射位置に対してほぼ垂直方向に入射するようにレーザー光を偏向させるパターン光入射レンズ７２とからなる。
【００４０】
レーザー光出力制御部２７は、前記パターン照射に対応する入射光路が形成されたときに、レーザー素子２１０からのレーザー光Ｌの出力をオンにする。すなわち、前記順次形成されていく入射光路のうち、照射しようとするパターンに対応する入射光路にのみレーザー光が入射するように、パターンに対応する入射光路が形成されている時間のみ、レーザー素子２１０からのレーザー光Ｌの出力がオンになるように制御する。
【００４１】
このように構成することで、照射するパターンに応じて、その都度角度可変ミラー２２１の駆動を制御する必要がなく、レーザー素子２１０からのレーザー光の出力のオンオフを電気的に制御することにより、任意のパターンを描くことが可能となる。
【００４２】
なお、前記レーザー光出力制御部は、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことが大変望ましい。このようにレーザー光出力制御が、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことで、例えばパターン照射するレーザー光の出力値（強弱）を時間的に調整して、部分的に照射強度を変化させることができる。これにより、必要な部位だけ強く焼いたり、弱く焼いたりすることも可能になる。
【００４３】
バンドルファイバ３は、複数の光ファイバ３１の束である。各光ファイバ３１は、その中心部に光を搬送するコア（図示しない）を有する。光ファイバ３１は、選択入射部２のレーザー光源２１から、その先端においてコアに対して入射されたレーザー光を伝送して、他端から出射する。バンドルファイバ３を構成する光ファイバ３１の本数は、例えば、数百〜数千本程度である。
【００４４】
選択入射部２とバンドルファイバ３とは、光結合器５によって着脱可能に接続されている。光結合器５は、選択入射部２でパターン化されたレーザー光をバンドルファイバ３のコアに結合させる。
【００４５】
出射部４は、図４に示すように、前記バンドルファイバ３に導かれたレーザー光を、照射対象領域に向けて出射する。バンドルファイバ３の各コアと、照射対象領域の照射ポイントとはそれぞれ対応付けられており、例えば、バンドルファイバ３のコアａから出射したレーザー光は、照射ポイントＡ２に向けて出射され、コアｂから出射したレーザー光は、照射ポイントＢ２に向けて出射され、コアｃから出射したレーザー光は、照射ポイントＣ２に向けて出射されることとなる。したがって、上述したレーザー光出力制御部２７によるレーザー光の出力に応じて、どの照射ポイントにレーザー光が照射されるかが決まる。
【００４６】
出射部４は、偏向レンズ（偏向部）４１を備えている。偏向部４１は、バンドルファイバ３の各コアの位置に応じて、該バンドルファイバ３の光軸に対して異なる方向にレーザー光を偏向させる。すなわち、コアａから出射したレーザー光は照射ポイントＡ２の方向へ、コアｂから出射したレーザー光は照射ポイントＢ２の方向へというように、コアごとにどの方向にレーザー光を導くかが決められている。
【００４７】
本実施形態においては、バンドルファイバ３のコアからのレーザー光が、偏向部４１により偏向されて、予め設定された角度で放射状に出射され、適切な範囲に照射が可能となる。さらに、各コアから出射されたレーザー光が重なって、パワーが増大することを防ぎ、意図しない組織の損傷等の危険性を回避し、手術の安全性を確保することができるように配慮されている。
【００４８】
前記出射部４は、図６に示すように、内視鏡の挿入部１０３の先端部１０４に着脱可能に固定（位置決め）される。さらに、前記レーザー光Ｌの照射対象領域は内視鏡の観察視野内に設定される。そして、出射部４の各コアから出射する各レーザー光と、照射対象領域の各照射位置とがそれぞれ対応付けられている。これにより、内視鏡での観察下、パターン照射を精度よく行うことができるように配慮されている。
【００４９】
図６に示す例では、ビデオスコープ（内視鏡）１００の先端部１０４にキー溝１０６が設けられ、このキー溝１０６に、バンドルファイバ３と出射部４との境界部分に設けた凸状のキー４ａが嵌り込んだ状態で着脱可能に固定（位置決め）されている。なお、この出射部１０４の、内視鏡の先端部１０４に対する固定手段としては、図示例に限らず、相対的な固定手段として機能するものであれば種々の方法を採用することができる。例えば、先端部１０４の、出射部４が挿入される穴の部分（鉗子口付近）の内周面形状を断面多角形や楕円等の真円形以外に形成し、その穴に出射部４の部分が緊密に嵌り込んで着脱可能に固定されるように、出射部４の外周面形状を形成することができる。図６において、１０７は超小型カメラの対物レンズを示し、１０８は光源からの光で体内を照らすライトガイドを示している。
【００５０】
本実施形態のレーザー光照射装置１によれば、図１のように直視型の内視鏡と一緒に使用し、挿入部６を鉗子の挿入口１０５から挿入して使用可能になる。
また、図７に示すように、レーザー光照射装置１は出射部４に偏向レンズ４１を装備してあるので、バンドルファイバ３の軸に対して放射状となる斜め方向（上下左右）に自由に照射可能になる。これにより、同図に示すように、体内の管腔９の径が先細りになっていて、内視鏡の首振りができないような狭い管腔内９１で、レーザー光Ｌを照射したい部位９２、９３、９４が内視鏡モニタ１１３の斜め方向にそれぞれ見えているケースにおいても確実に照射することができる。
【００５１】
また、照射対象領域の画像データと、照射パターンをマウスで特定するための座標データとを合成し、照射対象領域の画像上に照射パターンをマウス操作で表示できるようにしたので、モニタ画像を見ながら、マウス操作でレーザー光の照射方向と照射箇所を指定し、指定した領域のみに照射することができる。例えば図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような指定したパターンＰ１，Ｐ２、Ｐ３で照射（パターン照射）するのを実施することができる。これにより、パターン照射の位置を正確に特定しやすくなり、パターン照射の精度を格段に上げることが可能となる。図８ではパターン照射する照射対象領域が食道内壁の例を示している。
【００５２】
＜実施形態２＞
上記実施形態において、レーザー素子２１０としては、単一のレーザービームを射出するものに限らず、複数のレーザービーム（レーザー光）を射出するレーザーアレイを用いても良い。このようにすれば、上記の入射光路可変部２２における角度可変ミラー２２１の操作回数を減らすことができる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、選択入射部２に関し、角度可変ミラー２２１を用いた走査と、レーザー素子２１０の出力制御とを組み合わせてパターン照射する方式としたが、他の方式を採用することもできる。
例えば、図９に示すように、選択入射部２は、レーザー光源２１と、レーザー光源２１のレーザーアレイ２１２からのレーザー光が、バンドルファイバ３の選択された各コアに対してのみ入射し得るように、入射光路を形成する、入射光路形成部２７０と、を備える構成とすることができる。図９において、Ｐ４、Ｐ５は照射パターンを示している。
【００５４】
この構成では、レーザー光源２１は、例えば、図１０に示すように、面発光型半導体レーザーアレイのような複数のレーザー素子２１１を備えるレーザーアレイ２１３や、図１１に示すように、端面発光型半導体レーザーアレイ２１４などである。この場合、入射光路形成部２７０は、レーザー素子２１１毎に出力を制御するレーザー素子出力制御部を備える構成とすることが好ましい。なお、このレーザー素子出力制御部も、レーザー光の出力値を制御する機能を含むことが望ましい。
このような実施形態においても、照射するパターンに応じてその都度入射光路を形成する機械的制御を排除することができ、レーザー光源２１からのレーザー素子２１１毎の出力のオンオフの電気的制御によって任意のパターン照射を実現することが可能となる。
【００５５】
なお、他の実施形態として、例えば、入射光路形成部は、特に図示しないが、デジタルミラーデバイスと、デジタルミラーデバイスの微小ミラー毎に投射を制御する、投射制御部とを備える構成としても良い。この場合、当該微小ミラーとバンドルファイバの各コアへの入射光路とが対応付けられている。
このような実施形態においても、照射するパターンに応じてその都度入射光路を形成する機械的制御を排除することができ、微小ミラーの駆動のオンオフの電気的制御によって任意のパターン照射を実現することが可能となる。
【００５６】
＜実施形態３＞
図１２は入射光路可変部２２の他の実施形態を示す概略構成図であり、図１３はその出射部の概略構成図である。なお、図１２では説明の便宜上、複数の光路が一部重畳しないように分かりやすく示す目的で、異なるファイバに入射させるレーザー光の光路を（ａ）、（ｂ）別図として記載してある。
【００５７】
この実施形態に係る入射光路可変部２２も、図３で示したレーザー素子２１０から出射されるレーザー光Ｌの集光レンズ６１、コリメートレンズ６２、レーザー光成形用のスロット６３、角度可変ミラー２２１をこの順で備えている。但し、この実施形態では、図３の反射ミラー２２２、偏向レンズ群７を含む光路全体の縮小光学系に換えて、図１２に示すように、スキャンミラー中心で示された角度可変ミラー２２１で反射されたレーザー光Ｌを、途中で結像させてから、バンドルファイバ３の各コアへ入射させる結像光学系８を備えている。
【００５８】
この結像光学系８は、角度可変ミラー２２１で反射されたパターンのレーザー光Ｌを結像させる結像レンズ８１と、矢印Ｓで示す結像領域８２を経て順次拡大される光路に配置されて、前記パターンのレーザー光の範囲を縮小する方向に偏向するパターン縮小レンズ８３と、偏向されたレーザー光をコアの入射位置に対してほぼ垂直方向に入射するようにレーザー光を偏向させるパターン光入射レンズ群８４とを備えている。結像光学系８の結像レンズ８１、パターン縮小レンズ８３、パターン光入射レンズ群８４は鏡筒８５内に配設されている。
【００５９】
この実施形態の入射光路可変部２２は、結像レンズ８１でのレーザー光の入射ビーム径Φ１を、例えば８ｍｍとした場合、結像領域８２における絞り位置でのスポット径Φ２が０.４ｍｍ程度となり、ファイバ端面でのスポット径Φ３が０.０４ｍｍ程度に縮小投影されるように設定されている。したがって、絞り位置からファイバ端面までは１０倍程度の縮小投影となるように設定されている。
【００６０】
この実施形態に係る入射光路可変部２２は、図１２に示すように、角度可変ミラー２２１で反射されたレーザー光Ｌを、途中で結像させてから、バンドルファイバ３の各コアへ入射させる結像光学系８を備えているので、各コアへの入射光路の設定や制御を容易にすることができる。即ち、途中で結像させる光学系を備えることで、特にフォーカス距離などとの関係においてレンズの配置を設定しやすくすることができる。これにより、各コアに入射させるレーザー光ごとの個別の制御処理が可能となり、より高精度に制御することができる。
【００６１】
図１３は、バンドルファイバ３の先端部の出射部４の構成を示す図であり、一部断面で示している。シリコンラバー等の外皮３３で被覆されたファイバ束３４の先端露出部（ファイバマウント部）が鏡筒４３内にその基端側から挿入されて位置決め固定されている。鏡筒４３内の先端近くには偏向レンズ４１が設けられている。
【００６２】
この実施形態の出射部４は、例えば鏡筒４３の長さが１０ｍｍ、その内径が１ｍｍ程度に設定されている。ファイバ束３４の先端は鏡筒４３の長さの中間付近に位置している。偏向レンズ４１の厚さは１ｍｍ以内に形成されており、偏向レンズ４１とファイバ端面３４ａとの間には、鏡筒４３内の光路となる間隔が設けられている。
【００６３】
したがって、この実施形態の出射部４においては、ファイバ端面でのスポット径Φ４が、例えば０.０４ｍｍの場合、レーザー光照射対象における結像位置でのスポット径Φ５が０.１６〜０.２０程度となるように設定されている。投影倍率は４〜４.７倍程度である。
【００６４】
入射光路可変部２２の出射部４をこのように構成することで、必要な投影倍率に設定することが容易になり、設計の簡易化及び微小構造化の両方を併せて図ることができる。
【００６５】
なお、以上の実施形態においては、レーザー光照射装置を医療用に適用する例について述べたが、プロジェクタや顕微鏡用など、他にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のレーザー光照射技術は、レーザー光をパターン照射する照射対象に利用することができる。特に、内視鏡下の外科手術等において、照射対象領域にレーザー光をパターンで照射する場合に有効である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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