(57)【要約】  本発明は、レーザー装置１００に関するものであり、レーザ装置１００は、ハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラー３０との間にレーザ光を照射して増幅および共振するように設置されるパルス発生器１０と、前記アウトプットカプラーミラー３０により入力された増幅および共振されたレーザパルスを出力するパルス出力部７０と、前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退できるように設置されるＱスイッチ２０からなる。前記アウトプットカプラーミラー３０は、ベース板３３上に配置される第１ミラー３１と第２ミラー３２からなり、前記第１ミラーと第２ミラーはレーザ光の経路へ前記Ｑスイッチ２０の進退状態によって選択的に位置移動するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラー３０との間にレーザ光を照射して増幅および共振するように設置されるパルス発生器１０と、
前記アウトプットカプラーミラー３０により入力された増幅および共振されたレーザパルスを出力するパルス出力部７０と、
前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退できるように設置されるＱスイッチ２０からなり、
前記アウトプットカプラーミラー３０はベース板３３上に配置される少なくとも一つ以上のミラーから構成されることを特徴とするレーザ装置１００。
【請求項２】
前記アウトプットカプラーミラー３０は、第１ミラー３１と第２ミラー３２から構成され、前記第１ミラーと第２ミラーは前記Ｑスイッチ２０の進退によって選択的に位置移動できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置１００。
【請求項３】
前記第１ミラー３１と第２ミラー３２は、互いに直角をなすように前記ベース板上に配置されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置１００。
【請求項４】
前記第１ミラーと第２ミラーが設置されるベース板３３は、回転可能である円板から構成され、前記ベース板の回転角度を規制する回転板駆動装置３９と回転角度を感知する少なくとも一つ以上のリミットスイッチが前記ベース板の周りに設置されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置１００。
【請求項５】
前記Ｑスイッチ２０は、移動板２５上に設置され、前記移動板２５は、該移動板下部に設置される移動板駆動装置２６の駆動によって前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退できるように構成されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置１００。
【請求項６】
前記パルス発生器１０には、前記Ｑスイッチ２０の進退位置によってレーザ光の照度を調節することができる照度スイッチング手段が構成されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置１００。
【請求項７】
前記パルス発生器１０は、ＹＡＧ結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質を利用して光を発生させることができるように構成される一対のランプを備え、前記照度スイッチング手段は、一対のランプを直列または並列に接続するスイッチング回路からなることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置１００。
【請求項８】
前記パルス発生器１０は、ＹＡＧ結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質を利用して光を発生させることができるように構成される一つのランプを備え、前記照度スイッチング手段は、前記ランプの出力を調節するパワー調節装置からなることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置１００。
【請求項９】
前記Ｑスイッチ２０は、１／４波長ミラー２１および偏光子ミラー２３と、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３との間に構成されるポッケルスセル２２からなり、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３が前記ハイリフレクターミラー６０とパルス発生器１０との間のレーザ光の経路上に位置した際、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３によってレーザ光の密度反転が最大になる瞬間に前記ポッケルスセルが高電圧によって瞬間的に開放されることを繰り返す電気光学シャッタとして動作することを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＱスイッチＮｄ−ＹＡＧレーザ装置に関し、さらに詳しくは、１台のレーザ装置を利用して比較的長い時間の間照射される長パルスと、極めて短く高いエネルギーを有する短パルスレーザに変換して照射することができるパルス変換装置を備えるレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ装置は、１〜３％のネオジムイオン処理したイットリウムアルミニウムガーネット（ｙｔｔｒｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｇａｒｎｅｔ）結晶を、高圧閃光放電管で活性化させて１０６４ｎｍの近赤外線領域に属する波長のレーザ光を照射する装置である。
【０００３】
Ｎｄ−ＹＡＧレーザ装置は、レーザ反射鏡の一部を遮蔽してパルスの分布逆転エネルギーをコントロールすることができるように構成される従来のＱスイッチを利用して１０６４ｎｍの長パルス波長帯域をＱスイッチパルス即ち、１０６４ｎｍパルスを極めて短いパルス幅と高い出力エネルギーを有する短パルス帯域に変換させることができる。
【０００４】
１０６４ｎｍの長パルス波長帯域を利用するレーザは、比較的長い照射時間を有し小さいエネルギーを有するので永久除毛、顔面の血管拡張症、静脈の血管拡張症など血管治療に利用され、非浸湿顔面皮膚再生術にも幅広く利用されている。
【０００５】
極めて短いパルス幅と高い出力エネルギーを有する短パルスに変換された１０６４ｎｍのパルス波長帯域を利用するレーザは、真皮深く位置する病変を治療するレーザとして太田母斑、眉毛のタトゥー、アイラインなどに多く利用される。
【０００６】
前記一般のＮｄ−ＹＡＧレーザ装置は、１０６４ｎｍパルスのレーザを長パルス波長帯域に利用したり、Ｑスイッチを介してレーザを短パルスに変換することができるように構成する場合、装置の構造が複雑になって小型化に限界があり、製造コストが増加する問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するために、Ｑスイッチ、パルス発生器、アウトプットカプラーミラーの設置構造および動作を改善して、１台の装置でレーザの出力を効率よく変換して出力することができるレーザ装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、レーザ装置の利用の範囲が拡張されるとともに機能が向上されるレーザ装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、低い製造コストで機能が向上されるレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的の達成のために、レーザ装置１００は、ハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラー３０との間にレーザ光を照射して増幅および共振するように設置されるパルス発生器１０と、前記アウトプットカプラーミラー３０により入力された増幅および共振されたレーザパルスを出力するパルス出力部７０と、前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退できるように設置されるＱスイッチ２０からなり、前記アウトプットカプラーミラー３０はベース板３３上に配置される少なくとも一つ以上のミラーから構成されることを特徴とする。
【００１０】
特に、前記アウトプットカプラーミラー３０は、ベース板３３上に配置される第１ミラー３１と第２ミラー３２から構成され、前記第１ミラーと第２ミラーは前記Ｑスイッチ２０の進退によって選択的に位置移動できるように構成されることを特徴とする。
また、前記第１ミラー３１と第２ミラー３２は、互いに直角をなすように前記ベース板上に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第１ミラーと第２ミラーが設置されるベース板３３は、回転可能である円板から構成され、前記ベース板の回転角度を規制する回転板駆動装置３９と回転角度を感知する少なくとも一つ以上のリミットスイッチ３４、３５が前記ベース板の周りに設置されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記Ｑスイッチ２０は、移動板２５上に設置され、前記移動板２５は該移動板下部に設置される移動板駆動装置２６の駆動によって前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退できるように構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記パルス発生器１０には前記Ｑスイッチ２０の進退位置によってレーザ光の照度を調節することができる照度スイッチング手段が構成されることを特徴とする。
また、前記パルス発生器１０は、ＹＡＧ（Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２）結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質を利用して光を発生させることができるように構成される一対のランプを備え、前記照度スイッチング手段は、一対のランプを直列または並列に接続するスイッチング回路からなることを特徴とする。
【００１４】
また、前記パルス発生器１０は、ＹＡＧ（Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２）結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質を利用して光を発生させることができるように構成される一つのランプを備え、前記照度スイッチング手段は、前記ランプの出力を調節するパワー調節装置からなることを特徴とする。
【００１５】
また、前記Ｑスイッチ２０は、１／４波長ミラー２１（ｑｕａｒｔｅｒ  ｗａｖｅ  ｐｌａｔｅ）および偏光子ミラー２３と、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３との間に構成されるポッケルスセル２２からなり、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３が前記ハイリフレクターミラー６０とパルス発生器１０との間のレーザ光の経路上に位置した際、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３によってレーザ光の密度反転が最大になる瞬間に前記ポッケルスセルが高電圧によって瞬間的に開放されることを繰り返す電気光学シャッタとして動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、Ｑスイッチ２０をパルス発生器１０とハイリフレクターミラー６０との間にレーザ経路と直角方向に進退できるように設置して、パルス発生器から照射される１０６４ｎｍ波長のレーザパルスを選択的にＱスイッチングし、アウトプットカプラーミラー３０は、光経路上に前記Ｑスイッチ２０の進退状態によって前記レーザ発生器１０から出力されるレーザを受光することができるように回転可能であるベース板３３上に互いに直角方向に配置される第１ミラー３１と第２ミラー３２からなるので、レーザ装置を小さくすることができ、１台のレーザ装置を利用してレーザパルスを効率よく変換して出力するという効果が得られる。
【００１７】
また、パルス幅の利用を拡張することができるレーザ装置を低コストで提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のレーザ装置のブロック図である。
【図２】本発明のレーザ装置に於いて、Ｑスイッチが後退した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２の側面図である。
【図５】本発明のレーザ装置に於いて、Ｑスイッチが前進した状態を示す斜視図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】図５の側面図である。
【図８】本発明のＱスイッチおよびその移動装置の分解斜視図である。
【図９】本発明のパルス発生器のランプが直列接続された構造を示す図面である。
【図１０】本発明のパルス発生器のランプが並列接続された構造を示す図面である。
【図１１】本発明のＱスイッチが光経路の位置から後退した状態のレーザパルスを示す図面である。
【図１２】本発明のＱスイッチが光経路の位置から後退した状態のレーザパルスの他の例を示す図面である。
【図１３】本発明のＱスイッチが光経路の位置に前進した状態のレーザパルスを示す図面である。
【図１４】本発明のレーザ装置の駆動過程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１乃至図１４を参照して、本発明のレーザ装置の技術構成および作用について詳しく説明する。
【００２０】
先ず、本発明のレーザ装置は、パルス発生器１０、Ｑスイッチ２０、アウトプットカプラーミラー３０、ハイリフレクターミラー６０、中央処理装置５０、パルス出力部７０から構成される。特に、Ｑスイッチ２０とアウトプットカプラーミラー３０およびパルス発生器１０の駆動制御によりレーザ装置の出力パルスを変換させることができるように構成される。
【００２１】
前記パルス発生器１０は、一例として図９および図１０のようにＹＡＧ（Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２）結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質用の棒７を利用して１０６４ｎｍ波長のレーザ光を発生するように構成される一対のランプ５、６を備え、前記一対のランプを直列または並列に接続するスイッチング回路を備える。
また、Ｑスイッチ２０は、図５乃至図８のように移動板２５上に設置され、前記移動板２５は移動板駆動装置２６の動作によって前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間に形成されるレーザ光の経路と直角方向に進退するように設置される。
【００２２】
また、前記アウトプットカプラーミラー３０は、図５のようにベース板３３上に配置される第１ミラー３１と第２ミラー３２から構成され、前記第１ミラーと第２ミラーは前記Ｑスイッチ２０の進退によって選択的に位置移動するように構成される。
特に、前記パルス発生器１０のスイッチング回路は、Ｑスイッチ２０を駆動して１０６４ｎｍ波長のレーザ光を短パルスに出力するときランプ５、６を並列に切り替えることによってレーザ光の出力エネルギーを増加させ、１０６４ｎｍ波長のレーザ光を長パルスに出力するためにＱスイッチ２０を駆動しないときは、レーザ光の出力エネルギーが短パルスに比べて高くなくてもよいのでランプ５、６を直列に切り替える役割を果す。即ち、前記パルス発生器１０のスイッチング回路は、ランプの照度を調節する照度スイッチング手段として作用する。
【００２３】
本発明から説明される１０６４ｎｍのレーザ光の長パルスと短パルスは相対的な概念として、図１１および図１２に例示しているようにパルスの幅が１−４５０ｍｓである場合長パルスと定義し、図１３に例示しているようにパルスの幅が１−５０ｎｓである場合短パルスと定義する。
【００２４】
本発明のレーザ装置に於いて、長パルスの幅は２０−１００ｍｓが理想的であり、短パルスの幅は５ｎｓが理想的である。
前記のように構成される本発明のレーザ装置は、パルス発生器１０を通じて１０６４ｎｍ波長のレーザ光がハイリフレクターミラー６０の方に照射されるとハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラー３０との間から増幅および共振過程を経てパルス出力部７０に出力される。前記パルス発生器１０およびレーザ光の増幅および共振メカニズムは、従来のＮｄ−ＹＡＧレーザ装置の技術を利用することができるので、その具体的な技術構成および動作の説明は省略する。
【００２５】
前記パルス発生器１０を通じて１０６４ｎｍ波長のレーザ光がハイリフレクターミラー６０の方に照射されるとき、Ｑスイッチ２０が図２のように光の移動経路から離脱された状態にあれば、１０６４ｎｍの長パルス光がアウトプットカプラーミラー３０を通じてパルス出力部７０に出力され、Ｑスイッチ２０が図５のように光の移動経路上に位置してＱスイッチングされると、短いパルス幅と高いエネルギーを有する１０６４ｎｍの短パルス光に切り替えられてアウトプットカプラーミラー３０を通じてパルス出力部７０に出力される。
【００２６】
前記Ｑスイッチ２０は、１／４波長ミラー２１および偏光子ミラー２３と、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３との間に構成されるポッケルスセル２２からなり、該動作をさらに詳しく説明する。
【００２７】
図５のように１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３が前記ハイリフレクターミラー６０とパルス発生器１０との間のレーザ光の経路上に位置した際、前記１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３によってレーザ光の密度反転が最大になり、密度反転が最大になった瞬間に前記ポッケルスセル２２が高電圧によって瞬間的に開放されて電気光学シャッタとしての機能をするように構成される。
従って、光の移動経路上にＱスイッチ２０が移動すると、１０６４ｎｍの長パルス光を短いパルス幅と高いパワーエネルギーを有する１０６４ｎｍの短パルス光に転換する。
前記Ｑスイッチ２０は既に公知されているＱスイッチの技術を利用することができる。
【００２８】
一方、本発明のアウトプットカプラーミラー３０は、Ｑスイッチ２０の進退によって１０６４ｎｍの長パルスおよび１０６４ｎｍの短パルスのレーザ光を選択的に受光することができる第１ミラー３１と第２ミラー３２を備える。
前記１／４波長ミラー２１、ポッケルスセル２２、偏光子ミラー２３からなるＱスイッチ２０は移動板２５上に設置され、前記移動板２５は前記パルス発生器１０と前記ハイリフレクターミラー６０との間の光の移動経路を直交する方向に進退できるように設置される。
【００２９】
前記移動板２５は移動板駆動装置２６によって駆動し、前記移動板駆動装置２６は、直線上のラックギア２７ａが設置される支持板２７と、前記支持板の移動をカイドするガイド部２８a、２８ｂが構成されるガイド板２８と、前記ガイド板の一側部に設置されて前記ラックギア２７ａに歯合される駆動ギア２７ｂを軸結合した駆動モータ２９から構成される。
【００３０】
前記駆動ギア２７ｂは、ガイド板２８に装着された支持板２７のラックギア２７ａに歯合されて支持板２７がガイド板２８のガイド部２８a、２８ｂに沿って直線移動するように構成される。
【００３１】
また、本発明のアウトプットカプラーミラー３０は、円板形のベース板３３上に直角に配置される第１ミラー３１と第２ミラー３２を備え、前記ベース板３３は回転板駆動装置３９によって回転位置が制御され、リミットスイッチ３４、３５によって制御位置を感知することにより第１ミラー３１と第２ミラー３２を選択的に切り替えて配置できるようにする。第２ミラー３２は、Ｑスイッチングが行なわれていない１０６４ｎｍの長パルスを受光してパルス出力部７０に出力するミラーであり、第１ミラー３１は、Ｑスイッチングが行なわれた１０６４ｎｍの短パルスを受光してパルス出力部７０に出力するミラーに利用される。前記第１ミラーと第２ミラーは、パルス発生器１０から出力されるレーザ光を同じ位置から受光することができるように設置される。
前記ベース板３３を駆動する駆動装置は、タイミングベルトまたはウォームギアなどを利用して容易に構成できるので説明は省略する。
【００３２】
前記のように構成される本発明のレーザ装置１００は、１０６４ｎｍの長パルスを出力する場合、Ｑスイッチ２０をパルス発生器１０とハイリフレクターミラー６０との間のレーザ光の移送経路から離脱させた状態で、アウトプットカプラーミラー３０の第２ミラー３２がパルス発生器１０から出力されるレーザ光を受光してパルス出力部７０に出力するようにパルス発生器１０の媒質用の棒７と直線をなすレーザ光の移送経路上に位置するようにする。
【００３３】
逆に、１０６４ｎｍの短パルスを出力する場合は、Ｑスイッチ２０をパルス発生器１０とハイリフレクターミラー６０との間のレーザ光の移送経路に位置させて、１／４波長ミラー２１、ポッケルスセル２２、偏光子ミラー２３がレーザ光の移送経路上に位置するようにし、アウトプットカプラーミラー３０の第１ミラー３１がパルス発生器１０から出力されるレーザ光を受光してパルス出力部７０に出力できるように、パルス発生器１０のレーザ光の移送経路上にベース板３３を回転移動させる。
続いて、本発明のレーザ装置１００の動作および作用は図１４のフローチャートを参照して詳しく説明する。
【００３４】
先ず、中央処理装置５０は、利用者がレーザ装置の長パルスまたは短パルス出力の中でどの出力モードを選択したかを判断する（Ｓ１０）。
長パルス出力モードが選択された場合には、中央処理装置５０は駆動モータ２９を駆動して移動板２５上に設置されたＱスイッチ２０をレーザ光の経路から後退させる（Ｓ１１）。
【００３５】
続いて、中央処理装置は、ベース板３３を回転させてアウトプットカプラーミラー３０を構成する第２ミラー３２がパルス発生器１０から出力されるレーザ光を受光してパルス出力部７０に出力するように制御する（Ｓ１２）。
【００３６】
第２ミラー３２の回転位置は、回転板駆動装置３９によって精密にコントロールされ、リミットスイッチ３４、３５によって位置が感知される。
【００３７】
続いて、中央処理装置は、パルス発生器１０の一対のランプ５、６が直列に接続されるようにランプの電源回路の接続を切り替える（Ｓ１３）。
【００３８】
前記のようにＱスイッチ２０が光の経路から後退し、第２ミラー３２が受光位置に移動し、パルス発生器１０のランプ５、６が直列に接続されると、パルス発生器１０から生成される１０６４ｎｍのレーザ光がハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラーの第２ミラー３２との間から増幅および共振過程を経て長パルスの形態でパルス出力部７０に出力される（Ｓ１４）。
【００３９】
一方、短パルス出力モードが選択された場合には、中央処理装置５０は駆動モータ２９を駆動して移動板２５上に設置されたＱスイッチ２０をパルス発生器の媒質用の棒７と直線をなすレーザ光の経路位置に前進させて、１／４波長ミラー２１、ポッケルスセル２２、偏光子ミラー２３をレーザ光の移送経路上に一列に配置させる（Ｓ２１）。
【００４０】
続いて、中央処理装置は、ベース板３３を回転させてアウトプットカプラーミラー３０を構成する第１ミラー３１がパルス発生器１０から出力されるレーザ光を受光してパルス出力部７０に出力するように制御する（Ｓ２２）。
【００４１】
続いて、中央処理装置は、パルス発生器１０の一対のランプ５、６が並列に接続されるようにランプの電源回路の接続を切り替える（Ｓ２３）。
【００４２】
前記のようにＱスイッチ２０が光の経路に前進し、第１ミラー３１が受光位置に移動し、パルス発生器１０のランプ５、６が並列に接続されると、ハイリフレクターミラー６０とアウトプットカプラーミラーの第１ミラー３１との間に増幅および共振する１０６４ｎｍのレーザ光が１／４波長ミラー２１と偏光子ミラー２３によって密度反転が最大になり、密度反転が最大になった瞬間にポッケルスセル２２が高電圧によって瞬間的に開放されるシャッタ動作を繰り返すことによって、１０６４ｎｍのレーザ光を相対的に短いパルス幅と高いパワーエネルギーを有する短パルスの形態に転換してパルス出力部７０に出力する（Ｓ２４）。
【００４３】
本発明のレーザ装置は例示する図面構造および動作方法に限定されず、本発明の請求範囲および目的の範囲内で様々に変形できる。
【００４４】
例えば、本発明のパルス発生器１０はＹＡＧ結晶にネオジムイオンをドーピングした媒質用の棒７を介して一対のランプ５、６を設置し、Ｑスイッチ２０を駆動するときランプの光の出力を高めるためにランプ５、６を直列接続から並列接続に切り替えることができる構造に構成されているが、ランプを媒質用の棒７の一側部または両側部に設置し、そのランプの照度を任意に調節することができる従来のパワー調節装置を設置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によるレーザ装置は、皮膚にレーザを照射する医療機器に利用できる。
【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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【図１４】
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【国際調査報告】
2013504871.tif 000017
2013504871.tif 000018
2013504871.tif 000019
2013504871.tif 000020