JPH0466326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ光吸収装置に関し、より具体
的には、医療用レーザ・メス、医療用レーザ凝固
装置、加工用レーザ等の高エネルギー・レーザ光
を吸収したり、レーザ光の散乱を利用する測定装
置におけるノイズ的散乱を吸収するのに適したレ
ーザ光吸収装置に関する。

［従来の技術］ 不要のレーザ光を吸収する従来装置としては、
昭和51年実用新案出願公告第51183号及び同第
51184号にレーザ・メス用装置が開示され、また
昭和60年特許出願公開第146201号に測定分野用装
置が開示されている。

医療用レーザ・メスや加工用レーザでは、処置
したい患部又は加工部位に照準を定めるまでは、
レーザ光を別の安全な箇所に退避させておき、照
準を定めた後にレーザ光を患部又は加工部位に振
り向けることになるが、ここで用いられるレーザ
光は、非常に大きなパワーを具備するため、上記
レーザ光の退避箇所は、この大きなパワーのレー
ザ光にも耐えうるものでなければならない。実公
昭51−51183号及び同51−51184号公報に開示の装
置は、第３図に示すように、単に、良熱伝導性物
体からなるヒートシンク３の表面にＶ溝３ａを切
り、シヤツタ（又は可動ミラー）２によりこのＶ
溝面上にレーザ光を導いて、熱に変換させてい
た。この場合、１はレーザ発振器、８はレーザ・
ビーム、９はレーザ・ビームを導波する多関節の
マニプレータ、５は集束レンズ、６は被加工物又
は患部である。

また、特開昭60−146201号に開示の吸収装置
は、ブリユースター角で吸収材料にレーザ光を照
射してこれを吸収させるものであり、レーザ光の
進行方向での変換熱量の均一化を図つている。こ
れにより、レーザ散乱計測におけるバツクグラウ
ンドの（ノイズとなる）レーザ光を吸収しようと
するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが実公昭51−51183号及び51−51184号に
開示の構成では、Ｖ溝面上のレーザ・ビーム・熱
交換の効率が悪く、Ｖ溝面上で散乱したレーザ・
ビームが、オペレータ、術者、助手又は看護婦等
に向かつたり、レーザ発振器１に帰還したりす
る。オペレータ等にレーザ・ビームが向かう場合
には、その皮膚や眼に対し、知らぬうちにダメー
ジを与えることがあり、極めて危険である。ま
た、レーザ・ビームが発振器１に戻る場合には、
発振器の安定性を低下させたり、発振器の一部に
損傷を与える。

特開昭60−146201号公報に記載の装置は、レー
ザ光の吸収率を高め、また、レーザ光が不必要に
散乱しない点で好ましいが、この装置は，レーザ
光の出力が数mW〜数百mW程度のごく低出力の
場合に適用できるものであり、高出力レーザ光の
場合には、吸収板で熱を均一に発生させるように
したとしても、その発生熱により吸収板が溶融又
は破壊されてしまう。

そこで、本発明は、このような高出力のレーザ
光であつても、ほぼ完全に吸収できる吸収装置を
提案することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る吸収装置は、好ましくは内面に吸
収材を塗布した球状または略球状をなす中空の吸
収体の内部に、微小開口を通してレーザ光を導
き、且つ、当該吸収体の外面に冷却媒体を接触さ
せてこれを冷却するようにし、而もレーザ光を吸
収体内に導入する為の微小開口から入射したレー
ザ光が、吸収体としての球体内面で反射して再び
この微小開口から外部に射出されることを極限す
るようにした。

［作用］ 本発明のこの構成によれば、吸収体の内部反射
空間に入つたレーザ光は、内部で反射を繰り返す
うちに吸収体に吸収される。吸収体に吸収されて
発生する熱は吸収体の温度を上昇させようとする
が、吸収体は冷却媒体により冷却されるので、実
質上温度が上がることがない。レーザ光入射用の
微小開口しか具備させてないので、この開口から
外に出るレーザ光は極めて微量であるばかりでな
く、この微小開口に導入されるレーザ光をその光
軸に沿つて集光する集光レンズの光軸を吸収体の
中心から偏倚させたので、吸収体としての球体内
面で反射する光が再び微小開口から射出されるこ
とは殆んど無い状態となる。

［実施例］ 以下、図面に示した一実施例について説明す
る。第１図は、本発明に係る吸収装置の全体の中
央断面図を示し、第２図は、レーザ光が吸収体内
で多重散乱する様子を示す。

第１図において、本発明に係る吸収装置は、入
射レーザ光を内部で多重反射させる過程で吸収す
る球状の吸収体５０と、この吸収体５０を収容す
る外側筐体２０とを具備する。外側筐体２０は、
一端に開口を有する箱状若しくは円筒状をしてお
り、その開口から吸収体５０を内部に入れ、枠板
２４でその開口を密封する。２６はＯリングであ
る。吸収体５０と外側筐体２０の内面との間には
空隙を設けてあり、その空隙にフロンガス等の冷
却媒体２８を通し、吸収体５０を冷却する。その
冷却媒体２８のため、外側筐体２０には、冷却媒
体２８の導入管３０及び排出管３２を設けてあ
る。

枠板２４には、その中心から偏倚した位置に開
口を設け、この開口部分に集光レンズ３４をレン
ズ抑え環３６で固定してある。枠板２４は、この
集光レンズ３４部分の開口の内側に、中空円筒状
の突出部３８を具備する。

吸収体５０は、実質的に球状の内面を具備し、
熱伝導性及び耐熱性のよい材料からなる。その内
面はレーザ光を吸収（即ち、熱に変換）し易いよ
うに、例えば凹凸のある粗面及び／又は黒色にし
ておくが、好ましくは、第１図図示のように、レ
ーザ光を吸収し易いカーボン・グラフアクト又は
黒色耐熱塗料等の吸収材５２を塗布する。

図示例では、吸収体５０は、吸収体５０の主要
部を占め一部を切り欠いた球状内面を具備する球
体５０ａと、その切り欠きによる開口部分を密閉
する平板状のカバー５０ｂとからなる。カバー５
０ｂは球体５０ａに公知の手段で固定してある。
５３はＯリングである。カバー５０ｂの球体５０
ａとは反対の面には、カバー５０ｂの中心からず
れた位置に中空円筒状の突出部５４を設けてあ
り、突出部３８と同５４とにより、カバー５０
ｂ、ひいては吸収体５０を枠板２４に固定する。
カバー５０ｂには、突出部５４の中心部分に、レ
ーザ光を吸収体５０内に導き入れるための微小開
口５６を設けてあり、この開口５６は、ほぼ、集
光レンズの焦点に位置する。

図示実施例では、吸収体５０の内部球面の半径
をＲとすると、微小開口は、球の中心からＲ／２
だけ横にシフトした位置に設けることが望まし
く、また、カバー５０ｂの内側面と球の中心との
間隔もＲ／２となるようにすることが好ましい。
こうすることにより、図示形状においてレーザ光
の内部反射の回数をより増やし、吸収率を高める
ことができるばかりでなく、入射光の主光線が球
体の中心を通らないので、反射光は入射光軸を逆
行することがなく、これにより球体内面での反射
光が再び微小開口５６から射出されることは稀少
となり、極めて効果的な吸収成果が得られる。

図面には、吸収体５０が球体５０ａと平板状の
カバー５０ｂとからなる例を図示したが、平板状
のカバー５０ｂの代わりに、内部空間が球形とな
るように、内部球面の一部を形成する面を具備す
る球面状に湾曲したカバーを用いてもよい。ま
た、吸収体５０の内面は、吸収体内に入つたレー
ザ光が特定の箇所に集中することなく多重反射す
るものであればよい。即ち多面状でも、楕円状で
もよい。

吸収体５０の厚みは、冷却媒体２８の冷却効果
が高まるように、或る程度薄い方がよく、突出部
５４の部分を除いては、吸収体５０と外側筐体２
０との間には冷却媒体の通過を許容する充分な間
隔があるのが好ましい。

吸収体５０の微小開口５６は、吸収体５０内へ
のレーザ光の導入を許容する程度に大きければよ
い。

図示例では、集光レンズ３４を固定する枠板２
４に吸収体５０を固定したが、これにより、開口
５６を集光レンズ３４の焦点に位置するのが容易
である。ただし、本発明がこの構成に限定されな
いことは明らかである。例えば、吸収体５０の内
外面を共に球状にし、集光レンズ３８の焦点位置
に微小開口５６が位置するように吸収体５０を外
側筐体２０に固定してもよい。

また、本発明の場合、外側筐体２０は、その内
面と吸収体５０との間に間隙を形成して、そこに
冷却媒体を通過させうるようにするものであるか
ら、熱伝導率のよい（例えば銅製の）パイプを吸
収体５０の外面に密着固定して巻き付け、このパ
イプに冷却媒体２８を通すようにしてもよい。た
だし、図示例の方が、冷却媒体が広い接触面積で
吸収体５０に接触するので、冷却効率がよい。

本発明によれば、レーザ・メス等において一時
退避させているレーザ光を集光レンズ３４で吸収
体５０内に導く。すると、第２図に示すように、
レーザ光は吸収体５０内で吸収材５２により吸収
されつつ、内面の各所で反射し、最後には完全に
熱に変わる。この吸収による熱は吸収体５０の温
度を上昇させようとするが、吸収体５０は冷却媒
体２８により常時冷却されているので、吸収材５
２及び吸収体５０が蒸発・破壊される程温度が上
昇することはない。また、レーザ光は吸収体５０
内で発散性を有して多重反射するので、特定の箇
所にレーザ光が集中することが無く、従つて、局
所的に高温となることもない。

［発明の効果］ 以上の説明から理解できるように本発明によれ
ば、一時退避させたレーザ光をほぼ100％吸収す
ることができるので、操作者や周辺機器に損傷を
与えることは皆無となる。また、レーザ発振器側
に戻るレーザ光もほとんど零と評価でき、レーザ
発振器を不安定化したり損傷を与えることもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る吸収装置の一実施例の
中央断面図、第２図は、その実施例のレーザ光が
発散する様子を示す断面図。第３図は、従来の吸
収装置の一例を示す。 １……レーザ発振器、３……ヒートシンク、５
……集束レンズ、６……被加工物、８……レー
ザ・ビーム、９……マニプレータ、２０……外側
筐体、２４……枠板、２６……Ｏリング、２８…
…冷却媒体、３０……導入管、３２……排出管、
３４……集光レンズ、３６……レンズ抑え環、３
８……突出部、５０……吸収体、５０ａ……球
体、５０ｂ……カバー、５２……吸収材、５３…
…Ｏリング、５４……突出部、５６……微小開
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 球状もしくは略球状をなす内部反射空間を具
   えた熱伝導性の吸収体と、その中心から偏倚した
   位置を占め、この吸収体の内部空間に通ずるレー
   ザ光導入用の微小開口と、この微小開口に導入さ
   れるレーザ光をその光軸に沿つて集光する集光レ
   ンズと、前記吸収体の球状もしくは略球状をなす
   内部反射空間を囲む外周面に沿った案内流路をも
   つて前記吸収体を冷却すべくなした冷却媒体案内
   部材とから成るレーザ光吸収装置であつて、前記
   集光レンズの光軸は、前記微小開口を通り、且
   つ、前記吸収体の中心から偏倚していることを特
   徴とするレーザ光吸収装置。 ２ 前記吸収体が、その内面を凹凸のある粗面と
   して形成してある特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。 ３ 前記吸収体の内面が、レーザ光の波長域に対
   応する高い吸収力をもつた吸収材で塗布されてい
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の装
   置。 ４ 前記案内部材が、前記吸収体の外周面と前記
   吸収体を収容する外側筐体の内面との間の間隙に
   構成されている特許請求の範囲第１項乃至第３項
   の何れか１項に記載の装置。