JPH10133145A - レーザー照射装置のガイド光システム - Google Patents

レーザー照射装置のガイド光システム

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JPH10133145A
JPH10133145A JP8285168A JP28516896A JPH10133145A JP H10133145 A JPH10133145 A JP H10133145A JP 8285168 A JP8285168 A JP 8285168A JP 28516896 A JP28516896 A JP 28516896A JP H10133145 A JPH10133145 A JP H10133145A
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JP
Japan
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laser
infrared
visible light
light
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP8285168A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsunobu Shishido
光伸 宍戸
Yasushi Watanabe
泰史 渡辺
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Furukawa Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不可視の赤外光レーザー6の集光スポット8
の位置を視覚で確認できるようにする。 【解決手段】 赤外光用ファイバー1と、可視光用ファ
イバー3と、赤外光用ファイバー1から出射された赤外
光レーザー6と可視光用ファイバー3から出射された可
視光7とを集光するコンデンサーレンズ4とを備えたレ
ーザー照射装置において、赤外光用ファイバー1および
可視光用ファイバー3の出射端面とコンデンサーレンズ
4との間に、赤外光レーザー6は選択的に透過するが可
視光7は透過しない赤外光選択透過板5を設け、赤外光
選択透過板5に可視光7を通過させる開口部9を設ける
ことにより、可視光7のコンデンサーレンズ4への入射
角を調節し、可視光7と赤外光レーザー6の集光スポッ
トの位置を一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスレーザ
ー、一酸化炭素レーザー、半導体レーザー等の赤外光レ
ーザーを、赤外光用ファイバーを導波路として人体や加
工物等の所定位置に照射するレーザー照射装置におい
て、レーザーの照射位置を可視化するためのガイド光シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】医療用レーザーメスや低出力レーザー加
工機に用いられるレーザー照射装置では、赤外光用ファ
イバーを導波路とし、この導波路から出射された赤外光
レーザーを、コンデンサーレンズで集光してエネルギー
密度を高めてから人体や加工物等の所定の位置に照射
し、レーザー治療や加工を行っている。
【0003】しかし、赤外光レーザーは不可視であり、
レーザーの照射位置が視認できないので危険であること
から、可視光でその照射位置を明示することが安全上求
められる。
【0004】そこで、赤外光用ファイバーの外周に複数
の可視光用導波路をコーティングするか、あるいは可視
光用ファイバーを配置し、レーザーと可視光とを同一の
コンデンサーレンズを透過させてレーザーの照射位置を
可視化するものや、あるいは複数の可視光の出射端で屈
折率分布型レンズなどのマイクロレンズを使用して角度
や焦点を補正してレーザーの照射位置を可視化するもの
が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、赤外光レー
ザーおよび可視光が同時にコンデンサーレンズを透過す
ると、それぞれの波長の相違に起因してコンデンサーレ
ンズ透過時の屈折率が相違することから、赤外光レーザ
ーと可視光の集光スポットの位置にずれが生じるので、
赤外光レーザーの照射位置を正確に明示することができ
ない。
【0006】このずれを防止するための赤外光レーザー
および可視光の集光スポットの位置の修正は単にそれぞ
れの光の出射位置を調整して行うことはできない。特
に、赤外光レーザーの出射端面より前方に可視光用ファ
イバーが出ると、可視光用ファイバーが損傷する。
【0007】また、可視光の出射方向を調整してコンデ
ンサレンズへの入射角を変更することで屈折率の差を解
消させる方法は、可視光用ファイバーの角度調整と保持
が困難である。
【0008】さらに、角度や焦点を精密に補正しつつ屈
折率分布型レンズなどのマイクロレンズを使用して赤外
光レーザーおよび可視光の集光位置を一致させるもの
は、構造が複雑であることから製造が難しいばかりでな
く、先端レンズの保持部分の口径が大きくなるのでレー
ザーメス等の操作性が著しく悪化し、その上、マイクロ
レンズの球面収差によって惹起される可視光の集光面が
不明瞭になるという問題がある。
【0009】特に医療用レーザーメスおよび低出力レー
ザー加工機に用いられる、入射器、赤外光用ファイバー
ケーブル、および出射赤外光レーザーを集光する光学系
からなるレーザー照射装置用ファイバーユニットでは、
可視光を境界が明確な状態で集光させた点と赤外光レー
ザーの集光スポットの位置を一致させることがレーザー
をより安全に取扱い、レーザーメスなどの操作性の向上
や誤操作、誤作業を防止するうえからも求められてい
る。構造を簡素化することにより部品の矮小化を可能に
することも求められている。
【0010】本発明は、レーザー照射装置における上記
課題を解決するものであって、簡単な構造で、赤外光レ
ーザーと可視光の集光スポットの位置を容易に一致させ
ることができ、レーザーの照射位置を明示して操作性、
安全性を向上させるレーザー照射装置のガイド光システ
ムを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明では、赤外光用フ
ァイバーと、赤外光用ファイバーの周囲に配置された複
数の可視光用ファイバーと、赤外光用ファイバーから出
射された赤外光レーザーと可視光用ファイバーから出射
された可視光とを集光するコンデンサーレンズとを備え
たレーザー照射装置において、赤外光用ファイバーおよ
び可視光用ファイバーの出射端面とコンデンサーレンズ
との間に、赤外光レーザーは選択的に透過するが可視光
は透過しない赤外光選択透過板を設け、赤外光選択透過
板に可視光を通過させる開口部を設けてレーザー照射装
置のガイド光システムを構成している。
【0012】このレーザー照射装置のガイド光システム
では、赤外光用ファイバーから出射された赤外光レーザ
ーは、赤外光選択透過板を透過した後コンデンサーレン
ズで集光される。可視光用ファイバーから出射された可
視光は、赤外光選択透過板を透過できないが、開口部だ
けは通過できる。開口部を通過した可視光はコンデンサ
ーレンズで集光される。
【0013】ここで、コンデンサーレンズで集光された
可視光は、可視光用ファイバーの出射端面の像が集光し
たものではなく、赤外光選択透過板の開口部における可
視光の像が集光したものである。赤外光選択透過板の設
置位置をコンデンサーレンズに近づけると、可視光はコ
ンデンサーレンズへの入射角が大きくなるので、集光ス
ポットの位置がコンデンサーレンズから遠くなる。逆
に、赤外光選択透過板の設置位置をコンデンサーレンズ
から離すと、可視光はコンデンサーレンズへの入射角が
小さくなるので、集光スポットの位置がコンデンサーレ
ンズから近くなる。
【0014】よって、屈折率を勘案して赤外光選択透過
板を適切な位置に設ければ、赤外光レーザーの集光スポ
ットと可視光の集光スポットの位置を一致させることが
できる。このように、赤外光レーザーの集光スポットと
可視光の集光スポットの位置を一致させることにより、
不可視の赤外光レーザーの集光スポットを視認すること
ができるようになる。
【0015】可視光用ファイバーは、赤外光用ファイバ
ーの光軸上に設置できないので、赤外光用ファイバーの
外周に配置されるが、可視光用ファイバーを一本だけ設
けて可視光を出射すると、可視光が赤外光レーザーの光
路から外れ、フォーカス部での可視化ができなくなる。
複数の可視光用ファイバーを赤外光用ファイバーの外周
上に対称に配置させることにより、コンデンサーレンズ
以降の光軸上を複数の可視光が通過し、複数の可視光が
通過する点は可視光量が多くなるので視覚化することが
できる。可視光用ファイバーの本数が多いほど、複数の
可視光が通過する点の光量が増えるので視認し易くな
る。
【0016】この構造は、単純であることからレーザー
照射装置用ファイバーユニットの光学系を小型化するこ
とが可能である。赤外光選択透過板は、赤外光レーザー
の光軸方向へ移動可能に設けることにより、可視光の集
光スポットの位置を調節できるようになるので、赤外光
レーザーの集光スポットと可視光の集光スポットの位置
を一致させることが極めて容易になる。
【0017】赤外光選択透過板は、赤外光レーザーの波
長により、材質をゲルマニウム、シリコン、または砒化
ガリウムに変更し、赤外光レーザーの透過率が最大とな
るようにする。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の一形態
であるレーザー照射装置のガイド光システムの構成の説
明図である。
【0019】レーザー照射装置は、赤外光レーザー6を
発生させるレーザー発振器(図示略)、赤外光レーザー
6の導波路である赤外光用ファイバー1、レーザー発振
器からの赤外光レーザー6を集光して赤外光用ファイバ
ー1へ入射させる入射器(図示略)、赤外光用ファイバ
ー1からの赤外光レーザー6を出射する出射器2を備え
ている。
【0020】赤外光レーザー6の発振器としては、炭酸
ガスレーザー発振器、一酸化炭素レーザー発振器、半導
体レーザー発振器等が使用されるが、レーザー発生器の
価格、効率や可能出力パワーなどから主に炭酸ガスレー
ザーが医療用レーザーメスや小型の加工機に多用されて
いる。
【0021】入射器はセレン化亜鉛製のレンズとファイ
バー接続用アダプタからなり、入射器ホルダーによっ
て、光、衝撃、塵埃から保護されるようになっている。
入射器はレーザー発振器からの赤外光レーザー6を集光
して赤外光用ファイバー1へ入射させる機能を行うが、
入射器の端面で赤外光レーザー6が全部入射しきれずに
漏洩して焼損することのないように精密に組み立てられ
ている。
【0022】赤外光用ファイバー1は、レーザー発振器
からのレーザー波長、レーザーパワーや、使用目的によ
り材質が選定される。炭酸ガスレーザーではタリウムハ
ライド系、銀ハライド系や、フッ化物系ファイバー、あ
るいは中空パイプが使用可能であるが、毒性やファイバ
ーの透過率、あるいは弾力性から銀ハライド系ファイバ
ーが使用されている。
【0023】赤外光用ファイバー1の周囲には、ガイド
光システムの可視光7の導波路として、石英製の可視光
用ファイバー3が4本乃至6本配置されている。視認で
きない赤外光レーザー7の集光スポット8を可視化する
ためのものであるので、使用する可視光7は、視認し易
い色としてCD−ROMにも使用されている赤色の半導
体レーザー光を使用するのが好ましい。ここでは、半導
体型可視光レーザー発振器から出射される波長0.64
μm、出力3mVの赤色レーザー光を使用している。
【0024】出射器2は、出射器ホルダー(図示略)に
内蔵されたコンデンサーレンズ4と赤外光選択透過板5
とからなる。コンデンサーレンズ4は、赤外光用ファイ
バー1から出射された赤外光レーザー6と可視光用ファ
イバー3から出射された可視光7とを集光するものであ
り、一般にセレン化亜鉛製の平凸レンズが使用される
が、球面収差を緩和するため同質の非球面レンズが使用
されることもある。
【0025】赤外光選択透過板5は、赤外光用ファイバ
ー1および可視光用ファイバー3の出射端面とコンデン
サーレンズ4との間に、赤外光レーザー6の光軸方向へ
移動可能に設けられている。
【0026】赤外光選択透過板5は、赤外光レーザー6
は選択的に透過するが可視光7は透過しないものであ
り、その材質としては、半導体レーザーやYAGレーザ
ーの波長である1.3から2μmではシリコン、一酸化
炭素レーザーの波長である5μmでは砒化ガリウム、炭
酸ガスレーザーの波長である10.6μmではゲルマニ
ウムが透過率の点から適している。赤外光選択透過板5
の厚さは、許容される赤外光レーザー6の透過率と、赤
外光選択透過板5の強度により決定される。
【0027】ここでは、赤外光レーザー6として炭酸ガ
スレーザーを用いていて、赤外光選択透過板5は、ゲル
マニウム製で厚さ0.5mmとなっており、赤外光レー
ザー6の光軸の位置に可視光7を通過させるための直径
1mmの開口部9が設けられている。
【0028】赤外光用ファイバー1には炭酸ガスレーザ
ー伝送用の銀ハライド系ファイバーを用いている。この
赤外光用ファイバー1から出射された赤外光レーザー6
は、赤外光選択透過板5を透過した後コンデンサーレン
ズ4で集光される。コンデンサーレンズ4としては炭酸
ガスレーザーの焦点距離が25mmのセレン化亜鉛製を
使用している。可視光用ファイバー3から出射された可
視光7は、赤外光選択透過板5を透過できないが、開口
部9を通過した可視光7はコンデンサーレンズ4で集光
される。
【0029】セレン化亜鉛の炭酸ガスレーザの波長であ
る10.6μmでの屈折率は2.40、半導体型可視光
レーザーの波長である0.64μmでの屈折率は2.5
8であるので、選択透過板5がなければ赤外光レーザー
6と可視光7の集光スポット8の位置にはずれが生じ、
可視光7の方がコンデンサーレンズ4に近い位置で集光
する。
【0030】この位置ずれを解消するために、赤外光用
ファイバー1の出射端面から4.5mmの位置に赤外光
選択透過板5を設置し、そこから34mmの位置にコン
デンサーレンズ4が来るように配置した。
【0031】このように赤外光選択透過板5を設置する
よって、可視光7はコンデンサーレンズ4への入射角が
大きくなるので、赤外光レーザー6と可視光7の集光ス
ポット8の位置を一致させることができる。従って、不
可視の赤外光レーザーの集光スポットを視認することが
できる。また、従来のマイクロレンズで補正する方法に
付随する球面収差による集光面の歪みがなくなり、明瞭
な形で視覚化が可能となった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザー
照射装置のガイド光システムによれば、簡単な構造で、
赤外光レーザーと可視光の集光スポットの位置を一致さ
せてレーザーの照射位置を視覚で確認できるようにな
り、操作性、安全性を向上させることができる。
【0033】赤外光選択透過板は、赤外光レーザーの光
軸方向へ移動可能に設けることにより、可視光の集光ス
ポットの位置を調節できるようになるので、赤外光レー
ザーの集光スポットと可視光の集光スポットの位置を一
致させることが極めて容易になる。
【0034】赤外光選択透過板は、赤外光レーザーの波
長により、材質をゲルマニウム、シリコン、または砒化
ガリウムに変更し、赤外光レーザーの透過率が最大とな
るようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態であるレーザー照射装
置のガイド光システムの構成の説明図である。
【符号の説明】
1 赤外光用ファイバー 2 出射器 3 可視光用ファイバー 4 コンデンサーレンズ 5 赤外光選択透過板 6 赤外光レーザー 7 可視光 8 集光スポット 9 開口部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外光用ファイバーと、赤外光用ファイ
    バーの周囲に配置された複数の可視光用ファイバーと、
    赤外光用ファイバーから出射された赤外光レーザーと可
    視光用ファイバーから出射された可視光とを集光するコ
    ンデンサーレンズとを備えたレーザー照射装置におい
    て、赤外光用ファイバーおよび可視光用ファイバーの出
    射端面とコンデンサーレンズとの間に、赤外光レーザー
    は選択的に透過するが可視光は透過しない赤外光選択透
    過板を設け、赤外光選択透過板に可視光を通過させる開
    口部を設けたことを特徴とするレーザー照射装置のガイ
    ド光システム。
  2. 【請求項2】 赤外光選択透過板を赤外光レーザーの光
    軸方向へ移動可能に設けたことを特徴とする請求項1記
    載のレーザー照射装置のガイド光システム。
  3. 【請求項3】 赤外光選択透過板がゲルマニウム、シリ
    コン、または砒化ガリウムからなることを特徴とする請
    求項1または請求項2記載のレーザー照射装置のガイド
    光システム。
JP8285168A 1996-10-28 1996-10-28 レーザー照射装置のガイド光システム Pending JPH10133145A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8285168A JPH10133145A (ja) 1996-10-28 1996-10-28 レーザー照射装置のガイド光システム

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JP8285168A JPH10133145A (ja) 1996-10-28 1996-10-28 レーザー照射装置のガイド光システム

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JPH10133145A true JPH10133145A (ja) 1998-05-22

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JP (1) JPH10133145A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8294123B2 (en) 2006-08-30 2012-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Laser processing method and laser processing apparatus
US11145191B2 (en) * 2016-12-07 2021-10-12 Lumileds Llc Flash light emitter with remote communication function

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US8294123B2 (en) 2006-08-30 2012-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Laser processing method and laser processing apparatus
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Effective date: 20060418

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