JPS60210387A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS60210387A JPS60210387A JP59066937A JP6693784A JPS60210387A JP S60210387 A JPS60210387 A JP S60210387A JP 59066937 A JP59066937 A JP 59066937A JP 6693784 A JP6693784 A JP 6693784A JP S60210387 A JPS60210387 A JP S60210387A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- fiber
- laser
- optical fiber
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザ光線を光ファイバに工迦工部あるい暖
鼻郭に導き、溶接、切断あるいは、患部の切開、蒸散等
を行なうレーザ加工装置に関するものである。
鼻郭に導き、溶接、切断あるいは、患部の切開、蒸散等
を行なうレーザ加工装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
ＹＡＧレーザ光、あるいはＣＯ２レーザ光を用いるレー
ザ加工装置またはレーザ手術装置には、加工部位あるい
は手術部位にレーザ光を導く方法として、複数個の反射
鏡によりレーザ光線を導くいわゆるミラー関節方式と、
現在実用化されつつある元ファイバ方式とがある。ミラ
ー関ｍ方式は加工または手術に対する操作性とかミラー
角度の振動によるズレなどが問題であり、これらの欠点
を解決するために、導波路として光ファイバの実用化が
望まれてきている。
ザ加工装置またはレーザ手術装置には、加工部位あるい
は手術部位にレーザ光を導く方法として、複数個の反射
鏡によりレーザ光線を導くいわゆるミラー関節方式と、
現在実用化されつつある元ファイバ方式とがある。ミラ
ー関ｍ方式は加工または手術に対する操作性とかミラー
角度の振動によるズレなどが問題であり、これらの欠点
を解決するために、導波路として光ファイバの実用化が
望まれてきている。
ＣＯ２レーザ光に対しては沃化タリウムと臭化タリウム
との混晶物ＫＲＧ−６等が挙げられている。
との混晶物ＫＲＧ−６等が挙げられている。
ＫＲＣ−６はある曲率以上に曲げると折れるという欠点
をもつため、曲率制限をして慎重に使わなければいけな
い。
をもつため、曲率制限をして慎重に使わなければいけな
い。
曲率制限にもかかわらずファイバが折損したり部分的な
熱集中により溶融したような場合には、高出力のレーザ
光線が外被を貫通し、患者あるいは術者に、照射される
という危険がおこる可能性がある。
熱集中により溶融したような場合には、高出力のレーザ
光線が外被を貫通し、患者あるいは術者に、照射される
という危険がおこる可能性がある。
また、ＫＨ２−ｅｓが溶融する時に生じる蒸気は人体に
とって何らかの影響を与える可能性があるため、先に述
べたファイ、パ破損を防ぐとともに、元ファイバの劣化
状態を、常時監視する事は、ファイバを使用する上で絶
対必要であった。
とって何らかの影響を与える可能性があるため、先に述
べたファイ、パ破損を防ぐとともに、元ファイバの劣化
状態を、常時監視する事は、ファイバを使用する上で絶
対必要であった。
ところが、監視の手段として、従来から種々のものが試
みられてきた。
みられてきた。
第１図に従来のファイバの監視手段を示す。従来例を第
１図に従って説明する。
１図に従って説明する。
レーザ光線発生手段１より発生するレーザ光線２−１入
射側集光レンズ３により集光され、レーザ光線を伝送す
る元ファイバ４に入射される。
射側集光レンズ３により集光され、レーザ光線を伝送す
る元ファイバ４に入射される。
前記元ファイバから出射されるレーザ光線は再びハンド
ピース６内にある出射側集光レンズ６により、集光され
、患部７に導かれる。また、前記元ファイバから出射さ
れたレーザ光線の一部は、この円錐状光束を取り巻くド
ーナツ形の光検出器８に、受光検知される。この光検出
器は、元ファイバが正常な場合には、元ファイバに入射
されるレーザ光線のエネルギに比例した電圧出力を生じ
るが、元ファイバが何らかの原因で溶断した場合などに
は、比例した電圧出力を生じなくなり、光ファイバの状
態を知る事ができる。従来のこの構成においては、以下
に述べる様な欠点があった。
ピース６内にある出射側集光レンズ６により、集光され
、患部７に導かれる。また、前記元ファイバから出射さ
れたレーザ光線の一部は、この円錐状光束を取り巻くド
ーナツ形の光検出器８に、受光検知される。この光検出
器は、元ファイバが正常な場合には、元ファイバに入射
されるレーザ光線のエネルギに比例した電圧出力を生じ
るが、元ファイバが何らかの原因で溶断した場合などに
は、比例した電圧出力を生じなくなり、光ファイバの状
態を知る事ができる。従来のこの構成においては、以下
に述べる様な欠点があった。
（１）出射側に光検出器に取り付ける為に、元ケーブル
に伝送用の元ファイバ以外に、電線を通さなければなら
なく、また、元ケーブルと本体をつなぐ為に、電線のコ
ネクタが必要であり、小型軽量な元ケーブルの構成が複
雑になる。
に伝送用の元ファイバ以外に、電線を通さなければなら
なく、また、元ケーブルと本体をつなぐ為に、電線のコ
ネクタが必要であり、小型軽量な元ケーブルの構成が複
雑になる。
（２） 眼科手術用タイプのハンドピースや、内視鏡タ
イプのハンドピース等に、この構成を用いる事は、不可
能である。
イプのハンドピース等に、この構成を用いる事は、不可
能である。
発明の目的
本発明は、上述した従来の欠点に鑑みてなされたもので
あり、元ファイバの劣化状態あるいは、損傷状態を確実
に監視するとともに、いろいろなタイプのハンドピース
に対しても対応できるレーザ加工装置を提供することを
目的とする。
あり、元ファイバの劣化状態あるいは、損傷状態を確実
に監視するとともに、いろいろなタイプのハンドピース
に対しても対応できるレーザ加工装置を提供することを
目的とする。
発明の構成
本発明は、レーザ光線発生手段と、このレーザ光線発生
手段より発生するレーザ光線を伝送するファイバと、前
記レーザ光線を集光して前記元ファイバに入射させる入
射側集光レンズと、前記元ファイバから出射されるレー
ザ光線を集光結像させる出射側集光レンズと、前記入射
側集光レンズにより集光される円錐状光束の外側の円周
上に等角度に２個以上配置されて元ファイバからの反射
光を受光する受光素子群と、この受光素子群の出力のバ
ランスを演算するバランス演算回路と、このバランス演
算回路の出力から前記元ファイバの劣化状態を認識する
中央制御部とを備えたレーザ加工装置である。
手段より発生するレーザ光線を伝送するファイバと、前
記レーザ光線を集光して前記元ファイバに入射させる入
射側集光レンズと、前記元ファイバから出射されるレー
ザ光線を集光結像させる出射側集光レンズと、前記入射
側集光レンズにより集光される円錐状光束の外側の円周
上に等角度に２個以上配置されて元ファイバからの反射
光を受光する受光素子群と、この受光素子群の出力のバ
ランスを演算するバランス演算回路と、このバランス演
算回路の出力から前記元ファイバの劣化状態を認識する
中央制御部とを備えたレーザ加工装置である。
実施例の説明
本発明の一実施例を°第２図〜第５図を参照して説明す
る。第２図はレーザ加工装置の一例としてノ００２レー
ザメスの外観斜視であり９はＣ０２レーザ発振管及びこ
れより発射されたＣ０２レーザ光線を集光するための集
光レンズが組み込まれたハウジング、１０は電源及び制
御部、１１は内部にＫＨ２−５等の赤外元用元ファイバ
が組み込まれた曲率制限型の保護管、１２は保護管１１
をハウジング９に固定するためのコネクタ部、１３は元
ファイバから出射された赤外光を集光するための集光レ
ンズを組み込んだハンドピースである。
る。第２図はレーザ加工装置の一例としてノ００２レー
ザメスの外観斜視であり９はＣ０２レーザ発振管及びこ
れより発射されたＣ０２レーザ光線を集光するための集
光レンズが組み込まれたハウジング、１０は電源及び制
御部、１１は内部にＫＨ２−５等の赤外元用元ファイバ
が組み込まれた曲率制限型の保護管、１２は保護管１１
をハウジング９に固定するためのコネクタ部、１３は元
ファイバから出射された赤外光を集光するための集光レ
ンズを組み込んだハンドピースである。
第３図は要部の構成図、第４図は受光素子群の正面図で
ある。
ある。
Ｃ０２レーザ発振管１４より、出射されたＣＯ２レーザ
ビーム１５は、入射側集光レンズ１６により集光され元
ファイバ１７の入射端１７ａに入射される。元ファイバ
の出射端１７ｂから出射されたレーザビームは出射側集
光レンズ１８により、集光され、患部１９に導かれる。
ビーム１５は、入射側集光レンズ１６により集光され元
ファイバ１７の入射端１７ａに入射される。元ファイバ
の出射端１７ｂから出射されたレーザビームは出射側集
光レンズ１８により、集光され、患部１９に導かれる。
２０はザーミスタや熱電対で構成される受光素子群であ
り、入射光の円錐状光束の外側に同芯状に設置されてい
る。
り、入射光の円錐状光束の外側に同芯状に設置されてい
る。
受光面２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、光ファイバの入射端
１７ａから出射される反射光を受光する面であり、２２
ａ、ｂ、ｃは出射される反射光から遮光される部分であ
る。受光面に入射された赤外光線は受光面で、熱エネル
ギに変換され、温接点２３−ａ 、 ２３−ｂ 、 ２
３−ｃと冷接点２４−ａ。
１７ａから出射される反射光を受光する面であり、２２
ａ、ｂ、ｃは出射される反射光から遮光される部分であ
る。受光面に入射された赤外光線は受光面で、熱エネル
ギに変換され、温接点２３−ａ 、 ２３−ｂ 、 ２
３−ｃと冷接点２４−ａ。
２４−ｂ、２４−ｃの熱電対によって、熱エネルギに応
じた電気出力ｖａ、ｖｂ、ｖｃに変換される。
じた電気出力ｖａ、ｖｂ、ｖｃに変換される。
電気出力ｖａ、ｖｂ、ｖｏはバランス演算回路２５によ
って、演算処理され、その出力から、中央制御部２６は
、ファイバ状態を検知し、異常があれば、直ちにＣＯ２
レーザ発振管の発振を停止などの安全処理を行なう。
って、演算処理され、その出力から、中央制御部２６は
、ファイバ状態を検知し、異常があれば、直ちにＣＯ２
レーザ発振管の発振を停止などの安全処理を行なう。
次に動作を説明する。入射側集光レンズ１６によって集
光されたＧＯ□レーザビーム１６は光ファイバ１７ａよ
り入射し、大部分のレーザ光は、出射端１７ｂより出射
し、患部１９の切開及び蒸散を行なう。また、一部のレ
ーザビームは、ファイバ入射端１７ａと、出射端１７ｂ
で、反射され。
光されたＧＯ□レーザビーム１６は光ファイバ１７ａよ
り入射し、大部分のレーザ光は、出射端１７ｂより出射
し、患部１９の切開及び蒸散を行なう。また、一部のレ
ーザビームは、ファイバ入射端１７ａと、出射端１７ｂ
で、反射され。
入射端１７ａより、反射光２７として出射され、ろ。
一般に、ＫＨ２−５等の多結晶ファイバ内を通過した光
は、結晶境界面での散乱ヤ、元ファイバ表面状態等の影
響で、光ファイバに入射する時の角度よりも広がって出
射され履。
は、結晶境界面での散乱ヤ、元ファイバ表面状態等の影
響で、光ファイバに入射する時の角度よりも広がって出
射され履。
第５図は、ファイバの状態と、熱電対群２３゜２４の出
力ｖａ、ｖｂ、ｖ０ト、バランス演算口ＩＭの出力Ｖ、
を示したものである。
力ｖａ、ｖｂ、ｖ０ト、バランス演算口ＩＭの出力Ｖ、
を示したものである。
上段が元ファイバと、入射レーザ光と、反射レーザ光を
示したものであり、左側から元ファイノ（が正常な場合
（ＮＯＲＭＡＬ）、元ファイバに傷が生じた場合（Ａｂ
ｎｏｒｍａｌ １ ）、光ファイバが溶断し、溶融が進
行している場合（Ａｂｎｏｔｍａｌ ｌｌ ）を示した
状態図である。
示したものであり、左側から元ファイノ（が正常な場合
（ＮＯＲＭＡＬ）、元ファイバに傷が生じた場合（Ａｂ
ｎｏｒｍａｌ １ ）、光ファイバが溶断し、溶融が進
行している場合（Ａｂｎｏｔｍａｌ ｌｌ ）を示した
状態図である。
下段は、受光面２１− ａ 、 ２１− ｂ 、 ２１
− ｃに入射された赤外光を電気出力に変えた出力ｖａ
。
− ｃに入射された赤外光を電気出力に変えた出力ｖａ
。
ｖｂ ＋ ｖｃであり、反射光の角度分布を示す。
中段は、ｖａ、 ｖｂ、 ｖｏのバランス値を示したも
のであり、角度分布の偏り度を示すものである。
のであり、角度分布の偏り度を示すものである。
元ファイバが正常な場合は、反射光の角度分布の偏りは
少なくｖａ、ｖｂ、ｖｏは一足の値を保ち、バランス値
は０に近い。ところが元ファイバに傷が生じた場合、そ
の部分からの乱反射により、反射光は拡がり、角度分布
に偏りが生じ、バランス値ＶＢは増大する。また、この
傷が進行し、溶断し、溶融点が進行している場合は、角
度分布ｖａ。
少なくｖａ、ｖｂ、ｖｏは一足の値を保ち、バランス値
は０に近い。ところが元ファイバに傷が生じた場合、そ
の部分からの乱反射により、反射光は拡がり、角度分布
に偏りが生じ、バランス値ＶＢは増大する。また、この
傷が進行し、溶断し、溶融点が進行している場合は、角
度分布ｖａ。
ｖｂ、ｖｏは変動し、バランス値は、大きく変動する。
すな４″：）ち、バランス値ＶＢにより、元ファイバの
状態と判断することが出来る。中央制御部２６は、バラ
ンス値を常に監視して異常を判断すればＣ０２レーザ発
振管の停止等の安全処置を行なう。
状態と判断することが出来る。中央制御部２６は、バラ
ンス値を常に監視して異常を判断すればＣ０２レーザ発
振管の停止等の安全処置を行なう。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、元ファイバの入射端
からの反射光の角度分布を受光素子群で検出し、その出
力から演算されたバランス値によって元ファイバの状態
を中央制御部で、常時監視するので、異常があれば直ち
にレーザ発振停止等の異常処置を確実に行うことが出来
、入射側に検出器を設けた事によって、元ケーブルの構
成はより簡単化し、いろいろなタイプのハンドピースに
対して対応することが出来恩。
からの反射光の角度分布を受光素子群で検出し、その出
力から演算されたバランス値によって元ファイバの状態
を中央制御部で、常時監視するので、異常があれば直ち
にレーザ発振停止等の異常処置を確実に行うことが出来
、入射側に検出器を設けた事によって、元ケーブルの構
成はより簡単化し、いろいろなタイプのハンドピースに
対して対応することが出来恩。
第１図は従来例のレーザ加工装置の原理図、第２図は本
発明の一実施例におけるレーザ加工装置の斜視図、第３
図は同装置の原理図、第４図は同装置の一部品の平面図
、第６図は同装置説明の為の波形図である。 １４・・・・・・レーザ光線発生手段、１５・・・・・
・レーザ光線、１６・・・・・入射側集光レンズ、１７
・・・・・・元ファイバ、１８・・・・・・出射側集光
レンズ、２０・・・・・・受光素子群、２６・・・・・
バランス演算回路、２７・・・・・・中央制御部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名「−
バ；−］ ２図 第４図 Ｙ（−１）
発明の一実施例におけるレーザ加工装置の斜視図、第３
図は同装置の原理図、第４図は同装置の一部品の平面図
、第６図は同装置説明の為の波形図である。 １４・・・・・・レーザ光線発生手段、１５・・・・・
・レーザ光線、１６・・・・・入射側集光レンズ、１７
・・・・・・元ファイバ、１８・・・・・・出射側集光
レンズ、２０・・・・・・受光素子群、２６・・・・・
バランス演算回路、２７・・・・・・中央制御部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名「−
バ；−］ ２図 第４図 Ｙ（−１）
Claims (1)
- レーザ光線発生手段と、このレーザ光線発生手段より発
生するレーザ光線を伝送するファイバと、前記レーザ光
線を集光して前記元ファイバに入射させる入射側集光レ
ンズと、前記党ファイバから出射されるし〜ザ元ａｆ：
集光結像させる出射側集光レンズと、前記入射側集光レ
ンズにより集光される円錐状光束の外側の円周上に筆角
度に２個以上配置されて元ファイバからの反射光を受光
する受光素子群と、この受光素子群の出力のバランスを
演算するバランス演算回路と、このバランス演算回路の
出力から前記光ファイバの劣化状態を認識する中央制御
部とを備えたレーザ加工装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59066937A JPS60210387A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59066937A JPS60210387A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210387A true JPS60210387A (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=13330410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59066937A Pending JPS60210387A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210387A (ja) |
-
1984
- 1984-04-04 JP JP59066937A patent/JPS60210387A/ja active Pending
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