(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源からの励起光により複数のピーク波長の発振線を持つ光を放出するレーザ発振源を持ち，波長変換素子を用いて前記複数の発振線の第２高調波をレーザ光として各々出射するレーザ装置において、
前記レーザ発振源が配置される光路の一端に置かれる第１の全反射ミラーと、他端に前記複数のピーク波長の光を反射し該ピーク波長の第２高調波の光を透過する出力ミラーであって前記光路に所定角度だけ傾けて配置される出力ミラーと、該出力ミラーの反射方向に配置される第１の波長変換素子及び第２の全反射ミラーとを有し，前記第１及び第２の全反射ミラー間の共振によって前記出力ミラーから第１の発振線の第２高調波となる第１レーザ光を出射する第１共振光学系と、
該第１共振光学系における前記出力ミラーと第１の波長変換素子との間の光路に平面ミラーをその平面方向に移動させて挿脱する挿脱手段と、
前記平面ミラーの光路への挿入によって前記第１共振光学系における前記レーザ発振源側の共振光路を共用すると共に，その平面ミラーの反射方向に第２の波長変換素子及び第３の全反射ミラーが配置され、前記第１及び第３の全反射ミラー間の共振によって前記第１のレーザ光とは異なる第２の発振線の第２高調波となる第２のレーザ光を前記出力ミラーから出射する第２共振光学系と、
前記第２共振光学系を構成する第１の平面ミラーとは異なる第２の平面ミラーと、該第２平面ミラーをその平面方向に移動させる第２の挿脱手段であって，前記第１共振光学系における前記出力ミラーと第１の波長変換素子との間の光路において前記第１平面ミラーとは異なる位置に挿脱する第２挿脱手段と、前記第２平面ミラーの光路への挿入によって前記第１共振光学系における前記レーザ発振源側の共振光路を共用すると共に，その第２平面ミラーの反射方向に第３の波長変換素子及び第４の全反射ミラーが配置され、前記第１及び第４の全反射ミラー間の共振によって前記第１及び第２のレーザ光とは異なる第３の発振線の第２高調波となる第３のレーザ光を前記出力ミラーから出射する第３共振光学系と、を備え、前記第１平面ミラーの挿脱手段及び第２平面ミラーの挿脱手段は、各平面ミラーの平面と直交する共通の軸を中心にその軸回りに回転する回転駆動機構を持つことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１のレーザ装置において、前記第１平面ミラーと第２平面ミラーとは同一の挿脱手段にて共振光路内に各々挿脱される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、複数の波長のレーザ光を選択、発振することができる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）を同時に又は切換え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。
ところで、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、例えば本出願人による特願平2001-248714号に示すように、ミラー等の光学部材を共振光路内に挿脱させることによって共振光路の切り替えを行い、それによって波長選択を行う方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特願平2001-248714号では波長切り替え時に駆動する光学部材の数を極力少なくさせることにより、アライメント精度を妨げる要因を少なくさせるものとしている。しかしながら、さらにアライメント精度を高めようとする場合、駆動する光学部材の挿脱に伴う停止位置の再現性等を考慮する必要がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を鑑み、簡略な構成で波長切換え時のアライメント精度の確保をさらに容易にし、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。
【０００５】
【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。
（１）  励起光源からの励起光により複数のピーク波長の発振線を持つ光を放出するレーザ発振源を持ち，波長変換素子を用いて前記複数の発振線の第２高調波をレーザ光として各々出射するレーザ装置において、
前記レーザ発振源が配置される光路の一端に置かれる第１の全反射ミラーと、他端に前記複数のピーク波長の光を反射し該ピーク波長の第２高調波の光を透過する出力ミラーであって前記光路に所定角度だけ傾けて配置される出力ミラーと、該出力ミラーの反射方向に配置される第１の波長変換素子及び第２の全反射ミラーとを有し，前記第１及び第２の全反射ミラー間の共振によって前記出力ミラーから第１の発振線の第２高調波となる第１レーザ光を出射する第１共振光学系と、
該第１共振光学系における前記出力ミラーと第１の波長変換素子との間の光路に平面ミラーをその平面方向に移動させて挿脱する挿脱手段と、
前記平面ミラーの光路への挿入によって前記第１共振光学系における前記レーザ発振源側の共振光路を共用すると共に，その平面ミラーの反射方向に第２の波長変換素子及び第３の全反射ミラーが配置され、前記第１及び第３の全反射ミラー間の共振によって前記第１のレーザ光とは異なる第２の発振線の第２高調波となる第２のレーザ光を前記出力ミラーから出射する第２共振光学系と、
前記第２共振光学系を構成する第１の平面ミラーとは異なる第２の平面ミラーと、該第２平面ミラーをその平面方向に移動させる第２の挿脱手段であって，前記第１共振光学系における前記出力ミラーと第１の波長変換素子との間の光路において前記第１平面ミラーとは異なる位置に挿脱する第２挿脱手段と、前記第２平面ミラーの光路への挿入によって前記第１共振光学系における前記レーザ発振源側の共振光路を共用すると共に，その第２平面ミラーの反射方向に第３の波長変換素子及び第４の全反射ミラーが配置され、前記第１及び第４の全反射ミラー間の共振によって前記第１及び第２のレーザ光とは異なる第３の発振線の第２高調波となる第３のレーザ光を前記出力ミラーから出射する第３共振光学系と、を備え、前記第１平面ミラーの挿脱手段及び第２平面ミラーの挿脱手段は、各平面ミラーの平面と直交する共通の軸を中心にその軸回りに回転する回転駆動機構を持つことを特徴とする。
（２）  （１）のレーザ装置において、前記第１平面ミラーと第２平面ミラーとは同一の挿脱手段にて共振光路内に各々挿脱されることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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２波長のレーザ光を選択的に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。
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。
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。
【０００７】
図２おいて、１０はレーザ発振器であり、内部にはレーザ発振源としての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、波長変換器である非線形結晶（以下、単にＮＬＣ（Non Linear Crystal）ともいう）１３ａ，１３ｂ、全反射ミラー（以下、単にＨＲ（High Reflector）ともいう）１４ａ〜１４ｄ、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。
【０００８】
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。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１０６４ｎｍ、約１３１９ｎｍ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６５９ｎｍ（赤）の２色のレーザ光を出射させる。
【０００９】
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１０６４ｎｍ及び１３１９ｎｍ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１３１９ｎｍ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。出力ミラー１５は１０６４ｎｍ及び１３１９ｎｍの波長を全反射するとともに、５３２ｎｍ及び６５９ｎｍを透過する特性を持つ。出力ミラー１５の反射方向の光軸Ｌ２上には、ＮＬＣ１３ａとＨＲ１４ｂが固定されて設けられている。ＮＬＣ１３ａは１３１９ｎｍの波長に対して、その第二高調波である６５９ｎｍの波長を発生させるように配置されている。ＨＲ１４ｂは１３１９ｎｍ及び６５９ｎｍに対して全反射の特性を持つ。
【００１０】
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ＨＲ１４ｂ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、ＮＬＣ１３ａによって発生される第二高調波の６５９ｎｍ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。なお、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。
【００１１】
また、光軸Ｌ２上の出力ミラー１５とＮＬＣ１３ａとの間には、平面ミラーであるＨＲ１４ｃが挿脱可能に配置される。ＨＲ１４ｃは１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍに対して全反射の特性を持つ。ＨＲ１４ｃの反射方向の光軸Ｌ３上には、ＮＬＣ１３ｂとＨＲ１４ｄが固定的に設けられている。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。ＨＲ１４ｄはＨＲ１４ｃと同じく１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍに対して全反射の特性を持つ。
【００１２】
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ＨＲ１４ｄ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。
ＨＲ１４ｃの光軸Ｌ２上への挿脱は、挿脱装置３０によって行われる。図３は挿脱装置３０の構成を示した概略図である。
【００１３】
３１は駆動手段であり、本実施例ではステッピングモータを使用する。また、駆動手段３１はステッピングモータに限らず、回転角度の制御ができるような物であればよい。駆動手段３１には接合部材３３を介して軸部３２が接合されており、駆動手段３１の駆動により軸部３２が回転するようになっている。また、軸部３２にはミラーホルダ３４が回転軸に対して所定の軸角度にて取り付けられている。さらにＨＲ１４ｃはその反射面の平面が軸部３２の回転軸に対して直角となるようにミラーホルダ３４に取り付けられている。このような構成を備える挿脱手段３０によって、ＨＲ１４ｃは回転動作にてその平面方向に移動され、光軸Ｌ２上に挿脱されることとなる。
【００１４】
また、このような回転動作により、ＨＲ１４ｃが図３に示す実線の位置にあるときは、第２の共振光学系を形成し、図３に示す点線の位置（ＨＲ１４ｃの反射面に光軸Ｌ２が当たらない位置）にＨＲ１４ｃがあるときには、第１の共振光学系を形成することとなる。
【００１５】
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。
＜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）を赤色（６５９ｎｍ）とする。赤色の選択時には、ＨＲ１４ｃは図３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。
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。なお、ロッド１１であるＮｄ：ＹＡＧ結晶の両端面には、１０６４ｎｍ、１３１９ｎｍ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。
ロッド１１が励起されると、ＨＲ１４ａとＨＲ１４ｂとの間では１３１９ｎｍ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６５９ｎｍの光に波長変換される。得られた６５９ｎｍ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。
【００１６】
＜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）を緑色（５３２ｎｍ）とする。制御部２０は挿脱装置３０を駆動させ、ＨＲ１４ｃを光軸Ｌ２上に位置させる（図３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。
ロッド１１が励起されると、ＨＲ１４ａとＨＲ１４ｄとの間では１０６４ｎｍの光が共振され、さらに光軸Ｌ３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、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。
【００１７】
なお、以上ではＨＲ１４ｃを回転動作によってその平面方向に移動して光軸Ｌ２上に挿脱するものとしたが、これは直線移動による機構としても良い。このような構成のため、ＨＲ１４ｃの停止位置のずれが発生しても、ＨＲ１４ｃの反射面に光軸Ｌ２が当たっていれば、常にその反射光は光軸Ｌ３上に位置することとなる。したがって駆動手段３１の駆動誤差等により、ＨＲ１４ｃの反射面の中心に光軸Ｌ２が位置しなくても第２の共振光学系を形成する際のアライメント精度が確保されることとなり、レーザ発振が効率よく行われることとなる。
【００１８】
＜実施例２＞
次に実施例２では３波長のレーザ光を選択的に発振する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、図５は挿脱装置３０′の構成を示す図である。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。
実施例２の装置では、約１０６４ｎｍ、約１１２３ｎｍ、約１３１９ｎｍの３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）、約５６１ｎｍ（黄）及び約６５９ｎｍ（赤）の３色のレーザ光を出射させる。
【００１９】
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。ここでＨＲ１４ａ′は１０６４ｎｍ、１１２３ｎｍ及び１３１９ｎｍの波長に対して全反射の特性を持つものである。出力ミラー１５′は１０６４ｎｍ、１１２３ｎｍ及び１３１９ｎｍの波長を全反射するとともに、５３２ｎｍ、５６１ｎｍ及び６５９ｎｍを透過する特性を持つ。
【００２０】
実施例２では実施例１に示した光学部材に加えて、ＨＲ１４ｅ、ＨＲ１４ｆ、ＮＬＣ１３ｃ、波長選択素子６０が追加される。ＨＲ１４ｅは、ＨＲ１４ｃが挿脱される位置とＮＬＣ１３ａとの間にて光軸Ｌ２上を挿脱可能に配置されている。また、ＨＲ１４ｅの反射方向の光軸Ｌ４上には、ＮＬＣ１３ｃとＨＲ１４ｆが固定的に設けられている。ここでＨＲ１４ｅ及びＨＲ１４ｆは１１２３ｎｍ及び５６１ｎｍに対して全反射の特性を持つ。ＮＬＣ１３ｃは１１２３ｎｍの波長に対して、その第二高調波である５６１ｎｍを発生するように配置されている。
このような構成を用いることにより、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ＨＲ１４ｆとがロッド１１を挟んで一対の共振器となり、第３の共振光学系が形成される。
【００２１】
また、ＨＲ１４ｅを光軸Ｌ２上に挿脱させるための挿脱装置３０′は図５に示すような構成を用いる。ここで示す挿脱装置３０′は、実施例１に示した挿脱装置３０にミラーホルダ３５及びＨＲ１４ｅが加わったものとなっている。ミラーホルダ３４とミラーホルダ３５とは軸部３２の回転軸に対して異なる軸角度にて、軸部３２上の異なる位置に各々取り付けられている。また、ＨＲ１４ｃ及びＨＲ１４ｅはともに平面ミラーであり、回転軸を中心に同心円上にミラーホルダ３４、３５に各々取り付けられている。
【００２２】
なお、実施例１と同様に、ＨＲ１４ｃ及びＨＲ１４ｅの取付はその反射面が回転軸に対して直角になるようにされている。また、光軸Ｌ２上におけるＨＲ１４ｃとＨＲ１４ｅとを切り替えは、回転による駆動誤差をできるだけ少なくすることが好ましい。したがって、軸部３２に取り付けられたミラーホルダ３４に対するミラーホルダ３５の設置角度（軸角度）は、共振光学系を設計する上で障害とならない程度に小さくしておく。
【００２３】
以上のような構成を備えるレーザ光凝固装置において３波長を選択的に発振、出射させる動作を説明する。
６５９ｎｍのレーザ光を出射する場合は、挿脱装置３０′を使用してＨＲ１４ｃ及びＨＲ１４ｅを光軸Ｌ２から外しておけばよい。また、５３２ｎｍのレーザ光を発振、出射させる場合は、挿脱装置３０′を使用してＨＲ１４ｃを光軸Ｌ２上に位置させておけばよい。このときＨＲ１４ｅは自動的に光軸Ｌ２から外れることとなる（図５においてＨＲ１４ｃを実線の位置に置いた場合）。また、５６１ｎｍのレーザ光を発振、出射させる場合は挿脱装置３０′を使用してＨＲ１４ｅを光軸Ｌ２上に位置させておけばよい。このときＨＲ１４ｃは自動的に光軸Ｌ２から外れることとなる（図５においてＨＲ１４ｆを点線の位置に置いた場合）。
【００２４】
このように３波長の切り替えを１つの挿脱機構にて行うことにより、複数の挿脱機構を用いるのに比べて、さらにアライメント精度が向上し、効率の良いレーザ発振が可能となる。また、簡略な構成であるため、複数の挿脱機構を用いるのに比べてコストを下げることができる。
以上の実施例では、３波長を選択、出射するものとしているが、これに限るものではなく、４波長等のさらに複数の波長を選択、出射することができる。
【００２５】
また、実施例１、２では平面ミラーの反射面を回転軸に対して直角に位置させるものとしたが、駆動手段の駆動動作時に回転動作時における軸のがたつきが生じる場合がある。このような場合、がたつきによって反射面が回転軸に対して直角を維持できなくなることも考えられる。このような場合であってもアライメント精度を維持することのできる構成を図６に示し、説明する。ここで実施例１と同様の機能を有するものは同符号を付し、説明を省略する。
【００２６】
３６はステッピングモータからなる駆動手段であり、図示なき駆動軸を介して軸部３２を図６に示す矢印方向にＨＲ１３ｃを回転駆動させることができ、これによってＨＲ１４ｃに当たる光束の反射角度を変化させることができる。５０はビームスプリッタ、５１は集光レンズ、５２はフォトダイオードからなる出力検知手段である。
【００２７】
実施例１と同様にＨＲ１４ｃを光軸Ｌ２上に置き、出力ミラー１５から５３２ｎｍのレーザ光が出射されると、その光束の一部はビームスプリッタ５０によって反射され、集光レンズ５１を経て出力検知手段５２に受光されることとなる。制御部２０は出力検知手段５２からの出力検知信号が最大となるように、駆動手段３６を使用してＨＲ１４ｃの反射角度を変化させ、ＨＲ１４ｃの位置角度を決定させる。
【００２８】
このような構成を用いることにより、光軸Ｌ２上にＨＲ１４ｃの挿入時のガタツキ等によって、軸部３２の回転軸とＨＲ１４ｃの反射面とが直角に維持されていない場合であっても、アライメント精度を上げることが可能である。
また、本実施の形態では眼科に使用するレーザ光凝固装置を例に挙げ説明したが、これに限るものではなく、多波長の切り替えを行うレーザ装置であれば本発明を適用することができる。また、固体レーザだけではなくガスレーザ等、他のレーザ発振形態にも適用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長切換え時のアライメント精度の確保を容易にし、効率良く複数の異なる波長のレーザ光を得ることができる。
また、３波長以上のレーザ光を切り替えて出力する場合であっても、切り替えの駆動機構を１つにすることにより、アライメントずれを極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態で使用するレーザ装置の外観を示した図である。
【図２】実施例１の光学系及び制御系を示した図である。
【図３】実施例１に使用する挿脱装置の構成を示した図である。
【図４】実施例２の光学系及び制御系を示した図である。
【図５】実施例２に使用する挿脱装置の構成を示した図である。
【図６】挿脱するミラーの反射角度を調整するための機構を示した図である。
【符号の説明】
１  レーザ装置本体
１０  レーザ発振器
１１  Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
１２  半導体レーザ
１３ａ、１３ｂ  非線型結晶
１４ａ〜１４ｄ  全反射ミラー
１５  出力ミラー
３０  挿脱装置
【図１】
0004104334.tif 000002
【図２】
0004104334.tif 000003
【図３】
0004104334.tif 000004
【図４】
0004104334.tif 000005
【図５】
0004104334.tif 000006
【図６】
0004104334.tif 000007