(57)【要約】【課題】  装置の起動時間を短くし、かつ装置全体の定格消費電力を抑制しつつ、レーザダイオードを駆動するときの温度安定化を効率良く達成できるレーザ装置を提供すること。【解決手段】  レーザダイオードからの励起光を固体レーザ媒質に照射してレーザ光を出射するレーザ装置において、前記レーザダイオードを冷却ための冷却媒体を冷却する冷却手段と、該冷却手段により冷却される冷却媒体を暖める加熱手段と、前記冷却媒体の冷却温度を検知する温度センサと、該温度センサにより検知される温度情報に基づいて前記冷却手段及び前記加熱手段の駆動を制御すると共に、検知される温度情報に基づいて前記レーザダイオードの駆動可能状態を切替え、その切替え温度に関連させて前記加熱手段を駆動する際の電力を切替える制御手段と、を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードからの励起光を固体レーザ媒質に照射してレーザ光を出射するレーザ装置において、前記レーザダイオードを冷却ための冷却媒体を冷却する冷却手段と、該冷却手段により冷却される冷却媒体を暖める加熱手段と、前記冷却媒体の冷却温度を検知する温度センサと、該温度センサにより検知される温度情報に基づいて前記冷却手段及び前記加熱手段の駆動を制御すると共に、検知される温度情報に基づいて前記レーザダイオードの駆動可能状態を切替え、その切替え温度に関連させて前記加熱手段を駆動する際の電力を切替える制御手段と、を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１の制御手段は、前記冷却手段及び前記加熱手段の駆動を制御し、検知された温度情報が前記所定の設定温度Ｔ１を含む所定の温度範囲内にあるときに前記レーザダイオードを駆動可能状態に切替え、検知前記温度センサにより検知される温度情報が所定の設定温度（Ｔ１）となるようにされた温度情報が前記所定の温度範囲以下で定められた所定温度（Ｔ２）に達しているか否かにより前記前記加熱手段を駆動する際の電力を切替えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項２の制御手段は、前記温度センサにより検知される温度情報が前記所定温度（Ｔ２）より低いときに前記加熱手段を駆動する電力に対して、検知される温度情報が前記所定温度（Ｔ２）以上のときは前記レーザダイオードの駆動に必要な電力を差引いた小電力に前記加熱手段を駆動するときの電力を切替えることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオードからの励起光を固体レーザ媒質に照射してレーザ光を出射するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードにより出射された励起光を固体レーザ媒質に照射し、固体レーザ媒質からレーザ光を出射するレーザ装置では、励起光の波長を一定にするために、レーザダイオードの温度を一定にする必要がある。レーザダイオードの温度を一定にするためには、冷却器で冷やされた冷却水を循環させてレーザダイオードからの発熱分を吸熱する方法がとられている。
【０００３】
また、上記の冷却器に加えて冷却水循環経路に加熱器を設け、冷却水の温度を暖めたり、冷却器と加熱器を併用することにより冷却水の温度を微調整して一定に保ち、これをレーザダイオードに循環させる装置もある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−７６５００号公報
【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、加熱器の駆動電力は大容量であるので、冷却器に加えて加熱器を同時に動作させつつレーザダイオードの駆動を可能することを考えると、装置全体の消費電力が定格消費電力を越えて大きくなる（１５００ＶＡ以上）。このため、従来装置では壁コンセントではなく、加熱器用に単独の電源を使用しなければならないとういう問題があった。
【０００５】
また、装置の起動時に冷却水が冷えていると加熱器により冷却水の温度を所定の温度に暖めないとならないが、加熱器の電力容量が低いとすばやく冷却水の温度を上げることができず、起動に時間が掛かってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、装置の起動時間を短くし、かつ装置全体の定格消費電力を抑制しつつ、レーザダイオードを駆動するときの温度安定化を効率良く達成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】
【０００７】
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。
【０００８】
（１）  レーザダイオードからの励起光を固体レーザ媒質に照射してレーザ光を出射するレーザ装置において、前記レーザダイオードを冷却ための冷却媒体を冷却する冷却手段と、該冷却手段により冷却される冷却媒体を暖める加熱手段と、前記冷却媒体の冷却温度を検知する温度センサと、該温度センサにより検知される温度情報に基づいて前記冷却手段及び前記加熱手段の駆動を制御すると共に、検知される温度情報に基づいて前記レーザダイオードの駆動可能状態を切替え、その切替え温度に関連させて前記加熱手段を駆動する際の電力を切替える制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
（２）  （１）の制御手段は、前記冷却手段及び前記加熱手段の駆動を制御し、検知された温度情報が前記所定の設定温度Ｔ１を含む所定の温度範囲内にあるときに前記レーザダイオードを駆動可能状態に切替え、検知前記温度センサにより検知される温度情報が所定の設定温度（Ｔ１）となるようにされた温度情報が前記所定の温度範囲以下で定められた所定温度（Ｔ２）に達しているか否かにより前記前記加熱手段を駆動する際の電力を切替えることを特徴とする。
【００１０】
（３）  （２）の制御手段は、前記温度センサにより検知される温度情報が前記所定温度（Ｔ２）より低いときに前記加熱手段を駆動する電力に対して、検知される温度情報が前記所定温度（Ｔ２）以上のときは前記レーザダイオードの駆動に必要な電力を差引いた小電力に前記加熱手段を駆動するときの電力を切替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の起動時間を短くし、かつ装置全体の定格消費電力を抑制しつつ、レーザダイオードを駆動するときの温度安定化を効率良く達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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は装置の光学系概略図、図３は冷却部の構成及び冷却制御系概略図である。
【００１３】
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８０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。
【００１４】
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。
【００１５】
１０は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１１、励起光源であるレーザダイオード（以下、単にＬＤという）１２からなる発振部２０、波長変換器である非線形結晶（以下、単にＮＬＣという）１３、全反射ミラー（以下、単にＨＲという）１４、出力ミラー１５、集光レンズ１６が備えられている。なお、非線形結晶として本実施形態ではＫＴＰ結晶を使用している。
【００１６】
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１１はＬＤ１２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。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い約１０６４（1064.1）ｎｍを利用し、約５３２ｎｍ（緑）のレーザ光を出射させる。なお、ＨＲ１４は１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍに対して全反射、出力ミラー１５は１０６４ｎｍを反射して５３２ｎｍを透過する特性をそれぞれ持つ。
【００１７】
図３に示すように、発振部２０は冷却ユニット３０の冷却水を循環することによって冷却される。冷却ユニット３０の構成について以下に説明する。一定温度の冷却水を蓄える恒温槽３１内部には、冷却部４０、ヒータ５０、撹拌羽根６０が配置されている。冷却部４０は恒温槽３１の外部にコンプレッサー４１、コンデンサ４２、凝縮器４３と配管で繋がれており、冷却サイクルが形成されている。ヒータ５０は、恒温槽３１の外部のヒータ駆動部５１により駆動される。撹拌羽根６０は、恒温槽３１の外部の撹拌器駆動部６１により駆動され、恒温槽３１内部の冷却部４０により冷やされた冷却水、ヒータ５０により加熱された冷却水が撹拌羽根６０により撹拌される。７０は温度センサであり、恒温槽３１内部の冷却水の温度が検知される。恒温槽３１内部の冷却水はポンプ３２によって循環され、フィルター３３によってゴミ等の異物が取り除かれ、発振部２０を循環して恒温槽３１に戻る。もちろん、恒温槽３１、ポンプ３２、フィルター３３、発振部２０は配管により繋がれている。ＬＤ１２が一定温度となり、一定波長で出力するように、冷却水は、発振部２０内部のＬＤ１２で発熱した熱を吸熱する。また、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１１で発熱した熱も、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１１の周りを循環することにより吸熱される。１７はガラス管であり、ＬＤ１２からの励起光を透過させ、冷却水をＮｄ：ＹＡＧ結晶１１の周りに循環させる役目をしている。
【００１８】
８０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。また、制御部８０は、温度センサ７０からの温度情報を基に恒温槽３１内部の冷却水の温度が所定の設定温度Ｔ１（例えば、２５℃）となるようにコンプレッサー４１の回転数、ヒータ駆動部５１の駆動を制御する。また、冷却水の温度が設定温度Ｔ１に対してある温度範囲（例えば、２５℃±２℃）である場合にＬＤ１２の駆動を可能にする。また、冷却水の温度が上記の温度Ｔ１を中心とした温度範囲（例えば、２５℃±２℃）より低い所定温度Ｔ２（例えば、２５℃より３℃低い２２℃）に達しているか否かにより、ヒータ５０を駆動するときの電力を切替える。
【００１９】
次に、以上の構成に基づき、レーザ光を出射させる方法について説明する。術者はコントロール部２により、レーザ照射条件を設定する。制御部８０は、ポンプ３２、撹拌器駆動部６１を駆動し、冷却水を循環させる。ポンプ３２の駆動には１００Ｗの電力を要するとする。また、コントロール部２等のシステムの電気系にも１００Ｗの電力を要するとする。また、コンプレッサー４１の回転には２００Ｗの電力を要するとする。コンプレッサー４１は回転し始めて３分程度たった後に冷却効果が出始めるので、装置起動中は立ち上げ当初から常時回転させる。なお、冷却効果が出始める３分まではコンプレッサー４１を最大２００Ｗで駆動するが、その後は３０〜１００％（６０〜２００Ｗ）で連続的に変更可能とする。したがって、装置起動時の３分間に最大必要な消費電力は４００Ｗになる。
【００２０】
ここで、装置全体の定格消費電力を１０００Ｗとすると、使用可能な残りの電力は６００Ｗとなる。制御部８０は、残りの６００Ｗを以下のように切替えて制御する。温度センサ７０からの検知温度、すなわち冷却水の温度が所定温度Ｔ２（２２℃）より低いか否かを確認し、図４に示すように、冷却水の温度が所定温度Ｔ２よりも低い場合は、ＬＤ１２が駆動可能状態で無いので、ヒータ５０を使用可能な６００Ｗの電力で駆動する。これにより、冷却水の温度を効率的に上昇できる。ヒータ駆動部５１はヒータ５０に通電する通電時間をコントロールすることにより、冷却水を加熱する熱量を制御する。
【００２１】
そして、冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上になると、ヒータ駆動部５１はヒータ５０を駆動するときの電力を、ＬＤ１２の駆動に必要な電力を差引いた電力に切替える。すなわち、ＬＤ１２の駆動に必要な電力が４００Ｗであるとすると、所定温度Ｔ２以上のきにヒータ５０を駆動する場合の電力は２００Ｗとされる。また、コンプレッサー４１は回転し始めて３分程度たった後は、コンプレッサー４１とヒータ５０を併用して冷却水の温度が設定温度Ｔ１（２５℃）になるように安定化させる。コンプレッサー４１の回転数を可変制御することにより冷却能力も可変されるが、温度安定性を効率良く達成するために、ヒータ５０も併用する。すなわち、冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上で、かつ設定温度Ｔ１を下回っているときは、コンプレッサー４１の回転を遅くしつつヒータ５０を２００Ｗで駆動し、冷却水の温度が設定温度Ｔ１となるようにする。冷却水の温度が設定温度Ｔ１より上回っている場合は、コンプレッサー４１の回転を速くしつつヒータ５０の通電をＯＦＦし、冷却水の温度が設定温度Ｔ１になるようにする。また、冷却水の温度が所定の温度範囲内（設定温度Ｔ１（２５℃）±２℃）にあるとき、制御部８０はＬＤ１２を駆動可能状態にする。
【００２２】
このように、コンプレッサー４１とヒータ５０を併用しつつ、ヒータ５０の駆動電力を切り替えることで、ＬＤ１２を駆動した場合も装置全体の消費電力を定格消費電力（１０００Ｗ）以下に抑えることができ、ＬＤ１２の温度安定性を効率良く確保できる。また、装置の起動時に冷却水が冷えていても、ヒータ５０を使用可能な６００Ｗの大容量で駆動するため、すばやく冷却水の温度を上げることができ、起動時間を短くすることができる。
【００２３】
なお、ヒータ５０の駆動電力を６００Ｗから２００Ｗに切替える条件としては、ＬＤ１２の駆動可能状態への切替え（冷却水の温度が設定温度２５℃±２℃にあるか否か）を条件としても良い。
【００２４】
また、装置起動からコンプレッサー４１を２００Ｗで３分ほど駆動した後、コンプレッサー４１の冷却効果が出始めるようになったらコンプレッサー４１の回転を３０％（駆動電力を６０Ｗ）に下げることにより、冷却水の温度が所定温度Ｔ２に満たないときは、ヒータ５０を残りの使用可能な７４０Ｗの電力で駆動しても良い。冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上又はＬＤ１２の駆動可能状態になれば、ヒータ５０を駆動するときの電力を２００Ｗとする。
【００２５】
レーザ発振器１０は、ＨＲ１４及び出力ミラー１５によって共振器２５が構成されており、ロッド１１と出力ミラー１５の間にはＮＬＣ１３が配置されている。フットスイッチ３からのトリガ信号の入力によりＬＤ１２が駆動され、ＬＤ１２からの励起レーザ光がロッド１１に照射されると、共振器２５では１０６４ｎｍの光が発振され、さらに共振器２５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、出力ミラー１５を透過し、集光レンズ１６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。
【００２６】
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。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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態の外観図である。
【図２】本実施形態の光学系の概略図である。
【図３】本実施形態の装置のレーザ冷却系の制御概略図である。
【図４】本実施形態の冷却水の温度変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  レーザ装置本体
１１  Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
１２  半導体レーザ
３０  冷却部
３１  恒温槽
３２  ポンプ
４０  冷却部
４１  コンプレッサー
４２  コンデンサ
４３  凝縮器
５０  ヒータ
５１  ヒータ駆動部
７０  温度センサ
８０  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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