(57)【要約】【課題】  所望する波長の近傍に高いゲインの波長がある場合であっても、所望する波長のレーザ光を得る。【解決手段】  固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第１波長に近接している第２波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、第２波長を選択的に取り出す波長選択素子と、第２波長をその第２高調波に波長変換する波長変換素子と、第２波長を全反射すると共に第２高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、レーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、レーザ発振器内に配置された一対の共振ミラー及び出力ミラーの内の少なくとも２つの部材には、それぞれ単独では第１波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その少なくとも２つの部材による複数段階の透過を経ることにより第１波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、第２波長を全反射させる特性のコーティングが施されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第１波長に近接している第２波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第２波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第２波長をその第２高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第２波長を全反射すると共に前記第２高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、
前記レーザ発振器内に配置された前記一対の共振ミラー及び前記出力ミラーの内の少なくとも２つの部材、あるいはこれらに加えて反射方向を変えるために光路内に配置された反射ミラーの内の少なくとも２つの部材には、それぞれ単独では前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その少なくとも２つの部材による複数段階の透過を経ることにより前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第２波長を全反射させる特性のコーティングが施されていることを特徴とする眼科用レーザ装置。
【請求項２】
固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第１波長に近接している第２波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第２波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第２波長をその第２高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第２波長を全反射すると共に前記第２高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、
前記レーザ発振器内に配置された前記波長変換素子の両端面には、それぞれの片面のみでは前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その両端面の２段階の透過を経ることにより前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第２波長及び前記第２高調波を全透過する特性のコーティングが施されていることを特徴とする眼科用レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科分野等で使用されるレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体レーザのレーザ発振器では、固体レーザ媒質が持つ複数の発振波長から所望する波長のみを選択的に発振させて得ることが可能である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶では、代表的な波長約１０６４ｎｍの他、１１２３ｎｍ、１３１９ｎｍの発振線を持つ。これらの第２高調波はそれぞれ波長約５３２ｎｍ（緑）、５６１ｎｍ（黄）、６５９ｎｍ（赤）であり、眼科用の光凝固に使用することができる。
【０００３】
ところで、低いゲインの波長を選択的に発振させる場合、高いゲインの発振波長のロスを大きくする。この場合、通常、選択する波長を高反射させ、他のゲインの高い波長を透過させるような光学特性を持つミラーを共振器内の全反射ミラーとして使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のＮｄ：ＹＡＧ結晶を使用して波長５６１ｎｍのレーザ光を得ようとした場合、その基本波の波長１１２３ｎｍに対してゲインの高い波長１０６４ｎｍが波長的に近接している。このため、波長１０６４ｎｍを大きくロスさせつつ波長１１２３ｎｍを効率良く反射させる特性のミラーを形成させるのは難しい。したがって、このような場合には、所望する波長のレーザ光が得られ難いといった問題が生じたり、得られたとしても十分な出力が得られないことが多い。また、特に５３２ｎｍ（緑）と５６１ｎｍ（黄）の双方をマルチ発振させるようなレーザ装置は実用化されていない。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、所望する波長の近傍に高いゲインの波長がある場合であっても、所望する波長のレーザ光を得ることができるレーザ装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）  固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第１波長に近接している第２波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第２波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第２波長をその第２高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第２波長を全反射すると共に前記第２高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、前記レーザ発振器内に配置された前記一対の共振ミラー及び前記出力ミラーの内の少なくとも２つの部材、あるいはこれらに加えて反射方向を変えるために光路内に配置された反射ミラーの内の少なくとも２つの部材には、それぞれ単独では前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その少なくとも２つの部材による複数段階の透過を経ることにより前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第２波長を全反射させる特性のコーティングが施されていることを特徴とする。
（２）  固体レーザ媒質が持つ発振波長の内の高いゲインの第１波長に近接している第２波長を全反射して共振させる一対の共振ミラーと、前記第２波長を選択的に取り出す波長選択素子と、前記第２波長をその第２高調波に波長変換する波長変換素子と、前記第２波長を全反射すると共に前記第２高調波を透過する出力ミラーと、が配置されたレーザ発振器を備え、前記出力ミラーから出射されたレーザ光を患者眼に導光する眼科用レーザ装置であって、前記レーザ発振器内に配置された前記波長変換素子の両端面には、それぞれの片面のみでは前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上にできないが、その両端面の２段階の透過を経ることにより前記第１波長のロスを発振に至らない閾値以上とすると共に、前記第２波長及び前記第２高調波を全透過する特性のコーティングが施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、所望する波長のレーザ光を効率よく発振させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜実施例１＞
実施例１では単波長のレーザ光を発振する装置を用いて説明する。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は装置の光学系及び制御系概略図である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図２おいて、１０はレーザ発振源としてのレーザ発振器であり、内部には固体レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧ結晶（以下、単にロッドともいう）１１、励起光源である半導体レーザ（以下、単にＬＤ（Laser Diode）ともいう）１２、波長変換素子である非線形結晶（以下、単にＮＬＣ（Non Linear Crystal）ともいう）１３ａ、全反射ミラー（以下、単にＨＲ（High Reflector）ともいう）１４ａ，１４ｂ、出力ミラー１５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。
【００１３】
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（ピーク波長）を持つ光を放出する。本実施形態の装置では、複数の発振線の内で約１１２３ｎｍの発振線における第二高調波を、非線形結晶を利用して発生させることにより、約５６１ｎｍ（黄）のレーザ光を出射させるものである。
【００１４】
ロッド１１が配置される光軸Ｌ１の光路の一端にはＨＲ１４ａが設けられ、他端には出力ミラー１５が所定角度だけ傾けて設けられている。ＨＲ１４ａは図３に示すような１１２３ｎｍの波長に対して全反射（本実施の形態では99.8％反射）、１０６４ｎｍの波長に対しては約５５％透過の特性を持つものである。出力ミラー１５は１１２３ｎｍの波長を全反射するとともに、５６１ｎｍを透過する特性を持つ。
【００１５】
出力ミラー１５の反射方向となる光軸Ｌ２の光路中にはＮＬＣ１３とＨＲ１４ｂが固定されて設けられている。ＮＬＣ１３ａは１１２３ｎｍの波長に対して、その第二高調波である５６１ｎｍの波長を発生させるように配置されている。ＨＲ１４ｂはＨＲ１４ａと同様に１０６４ｎｍの波長を約５５％透過させるとともに１１２３ｎｍ及び５６１ｎｍに対して全反射の特性を持つ。
【００１６】
１０６４ｎｍのピーク波長と１１２３ｎｍのピーク波長とは近接しているため、１１２３ｎｍの波長を共振させたい場合、１１２３ｎｍの波長の発振を維持しつつ１０６４ｎｍの波長をシングルパスで７０％程度（発振に至らない閾値）以上ロスさせる必要がある。この場合、一方の全反射ミラーのみに１０６４ｎｍの波長を高透過（透過率７０％程度）させ、１１２３ｎｍの波長を高反射させるような特性を有する光学部材を得ることは非常に難しい。そのため本実施の形態では、１１２３ｎｍの波長の反射率をできるだけ高くしつつ、１０６４ｎｍの波長をある程度（実施例では５５％）透過させるような特性を持つコーティングが施された光学部材を用意しておく。そしてこのような特性を有する光学部材を共振器両端の全反射ミラーとして用いることにより、共振器外に１０６４ｎｍの波長を透過させる。その結果、実施例１では１０６４ｎｍの波長が２段階の透過によってシングルパスで７０％程度ロスされることとなる。
【００１７】
なお、４０は１１２３ｎｍの波長を選択的に取り出す特性を有する波長選択素子（ここではエタロンを使用している）である。このように１０６４ｎｍの波長を光学部材によって段階的にロスさせるとともに波長選択素子４０にて１１２３ｎｍを選択的に取り出すことによって、１１２３ｎｍのピーク波長を用いて５６１ｎｍの波長を出射することができる。
【００１８】
なお、図２の例の場合、ＨＲ１４ａとＨＲ１４ｂの何れか一方と、出力ミラー１５に１０６４ｎｍの波長を５５％透過させる特性のコーティングを施すことでも良い。また、共振光学系の光路内に反射方向を変える平面ミラーを配置し、その平面ミラーに前記のコーティングを施した構成としても良い。
【００１９】
また、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とがなす角度（反射角度）は収差の影響を考慮するとできるだけ狭い方が好ましい。
【００２０】
以上のような構成を備えるレーザ光凝固装置において、その動作を説明する。
術者はコントロールボックス２により、手術に使用するレーザ光の諸条件を設定する。レーザ光の出射制御はフットスイッチ３を使用して、制御部２０に出射のトリガ信号を与えることによって行われる。
【００２１】
トリガ信号を受けると制御部２０は、ＬＤ１２に電流を印可し、ＬＤ１２によってロッド１１を励起する。ロッド１１が励起されると、ＨＲ１４ａとＨＲ１４ｂとの間では１１２３ｎｍの光が共振され、さらに光軸Ｌ２上に配置されたＮＬＣ１３ａによって第２高調波である５６１ｎｍの光に波長変換される。得られた５６１ｎｍのレーザ光は、出力ミラー１５を透過し、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。
＜実施例２＞
実施例２では２波長のレーザ光を選択的に発振するレーザ装置を用いて説明する。図４は装置の光学系及び制御系概略図である。ここで実施例１と同機能を有するものは同符号を付し、説明は省略する。
【００２２】
図４に示すレーザ装置では約１０６４ｎｍ、約１１２３ｎｍの２つの発振線における第二高調波を非線形結晶を利用して発生させることにより、約５３２ｎｍ（緑）及び約５６１ｎｍ（黄）の２色のレーザ光を出射させる。
【００２３】
ここでＨＲ１４ａ′は１０６４ｎｍ及び１１２３ｎｍの波長に対して全反射の特性を持つものであるが、これに限るものではなく、１０６４ｎｍ及び１１２３ｎｍの波長を含んだ赤外域の波長を広く反射するような特性を持つものであってもかまわない。また、出力ミラー１５′は１０６４ｎｍ及び１１２３ｎｍの波長を全反射するとともに、５３２ｎｍ及び５６１ｎｍを透過する特性を持つ。
【００２４】
出力ミラー１５′の反射方向の光軸Ｌ２上には、ＮＬＣ１３ｂとＨＲ１４ｃが固定されて設けられている。ＮＬＣ１３ｂは１０６４ｎｍの波長に対して、その第二高調波である５３２ｎｍの波長を発生させるように配置されている。ＨＲ１４ｃは１０６４及び５３２ｎｍに対して全反射の特性を持つ。
【００２５】
このような光学配置により、ロッド１１を挟んで光軸Ｌ１のＨＲ１４ａ′と光軸Ｌ２上のＨＲ１４ｃが対向する一対の共振器構造を持つ第１の共振光学系が構成され、ＮＬＣ１３ｂによって発生される第二高調波の５３２ｎｍをロッド１１にて阻害されることなく、出力ミラー１５′より出射することが可能である。
【００２６】
また、光軸Ｌ２上の出力ミラー１５′とＮＬＣ１３ｂとの間には、平面ミラーであるＨＲ１４ｄが挿脱可能に配置される。ＨＲ１４ｄは図３に示すように１１２３ｎｍ及び５６１ｎｍに対して全反射（反射率約99.8％）、１０６４に対して透過率約５５．０％の特性を持つ。ＨＲ１４ｄの反射方向の光軸Ｌ３上には、ＮＬＣ１３ａとＨＲ１４ｂが固定的に設けられている。
【００２７】
このような光学配置により、ＨＲ１４ｃが光軸Ｌ２上に挿入された時には、第１の共振光学系のＨＲ１４ａ′、ロッド１１、出力ミラー１５′を共用し、ＨＲ１４ａとＨＲ１４ｂとがロッド１１を挟んで一対の共振器となる第２の共振光学系が構成される。また、ＨＲ１４ｃの光軸Ｌ２上への挿脱は、挿脱装置２１によって行われる。
【００２８】
実施例２では２波長を選択して出射させるため、ＨＲ１４ａ′は１０６４ｎｍ及び１１２３ｎｍの波長を全反射させる必要がある。第２の共振光学系において５６１ｎｍの波長を出射させるために、ＨＲ１４ｂの光学特性によって１０６４ｎｍの波長の大部分をロスさせることは難しい。したがって、実施例２では出射させる波長の切り替えを行うとともに１０６４ｎｍの波長を共振器内において十分にロスさせるために、ＨＲ１４ｄにＨＲ１４ｂと同様の光学特性を有する光学部材を用いる。その結果、１０６４ｎｍの波長を大きくロスさせることができるため、１１２３ｎｍの波長を効率よく共振させ、その第２高調波の５６１ｎｍの波長を出射させることができる。
【００２９】
以上のような構成を備えるレーザ光凝固装置において、その動作を説明する。
＜５３２ｎｍのレーザ光の出射方法＞
術者はコントロールボックス２に設けられている波長選択スイッチ２ａにより、手術に使用するレーザ光の色（波長）を緑色（５３２ｎｍ）とする。緑色の選択時には、ＨＲ１４ｄは図４に示す点線の位置となっており、光軸Ｌ２の外に置かれる。レーザ光の出射制御はフットスイッチ３を使用して、制御部２０に出射のトリガ信号を与えることによって行われる。
【００３０】
トリガ信号を受けると制御部２０は、ＬＤ１２に電流を印可し、ＬＤ１２によってロッド１１を励起する。ロッド１１が励起されると、ＨＲ１４ａ′とＨＲ１４ｃとの間では１０６４ｎｍの光が共振され、さらに光軸Ｌ２上に配置されたＮＬＣ１３ｂによって第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、出力ミラー１５を透過し、図１に示すファイバ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。
【００３１】
＜５６１ｎｍ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）を黄色（５６１ｎｍ）とする。制御部２０は挿脱装置２１を駆動させ、ＨＲ１４ｄｃを光軸Ｌ２上に位置させる（図４の実線位置）。また、制御部２０はフットスイッチ３からのトリガ信号によってＬＤ１２に電流を印可させ、ロッド１１を励起させる。
【００３２】
ロッド１１が励起されると、ＨＲ１４ａ′とＨＲ１４ｂとの間において１０６４ｎｍの光が７０％程度ロスされるとともに波長選択素子４０によって１１２３ｎｍの波長のみが取り出されため、１１２３ｎｍの波長が共振する。さらに光軸Ｌ３上に配置されたＮＬＣ１３ａによって第２高調波である５６１ｎｍの光に波長変換され、得られた５６１ｎｍのレーザ光は、出力ミラー１５を透過し、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。
【００３３】
実施例２では光軸Ｌ２上にＨＲ１４ｄを挿入し、ＨＲ１４ｂとＨＲ１４ｄとで１０６４ｎｍを７０％程度ロスさせるようにすることにより、１１２３ｎｍの共振を行うようにしているが、これに限るものではない。例えば波長の選択を非線形結晶の交換によって行い、その非線形結晶の両端面に所定の波長を反射／透過させるコーティングを施すことで、近接するピーク波長の一方を共振させることもできる。
【００３４】
＜実施例３＞
図５は非線型結晶に所定の波長を反射／透過させるコーティングを施した場合の光学系を示す図である。ここで実施例２と同様の符号を付してあるものは、同機能を有するため説明は省略する。
【００３５】
ＨＲ１４ｂ′はＨＲ１４ａ′と同様に１０６４ｎｍ及び１１２３ｎｍの波長に対して全反射の特性を持つ。また、図５の光軸Ｌ２上に挿脱可能に置かれているＮＬＣ１３ａ′の両端面（光束が出入する面）には、図６に示すような１１２３ｎｍ及び５６１ｎｍの波長を全透過し、１０６４ｎｍの波長を４５％透過させる光学特性を有するためのコーティングが各々施されている。コーティングは真空蒸着法等の既知の方法によって行われる。
【００３６】
光軸Ｌ２上にＮＬＣ１３ａ′が置かれているときは、１０６４ｎｍの波長はＮＬＣ１３ａ′の両端に施されたコーティングによって３０％程度しか透過することができない。したがって１０６４ｎｍの波長はシングルパスで７０％程度ロスすることとなるため、実施例２と同様に１１２３ｎｍの共振を行うことができ、５６１ｎｍｎのレーザ光を出射させることが可能となる。また、駆動手段３０にてＮＬＣ１３ａ′及び波長選択素子４０を光軸Ｌ２上から外し、ＮＬＣ１３ｂを光軸Ｌ２上に設置することにより、１０６４ｎｍの第２高調波である５３２ｎｍ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】
【００３７】
【図１】眼科用レーザ光凝固装置の外観を示した図である。
【図２】実施例１の装置における光学系及び制御系を示した図である。
【図３】コーティングによる光学特性を示した図である。
【図４】実施例２の装置における光学系及び制御系を示した図である。
【図５】実施例３の装置における光学系及び制御系を示した図である。
【図６】コーティングによる光学特性を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  レーザ装置本体
２  コントロール部
１０  レーザ発振器
１１  Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
１２  半導体レーザ
１３ａ  波長変換素子
１４ａ、１４ｂ  全反射ミラー
１５  出力ミラー
２０  制御部
【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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