JPS6110738A - Apparatus for monitoring state of optical fiber - Google Patents
Apparatus for monitoring state of optical fiberInfo
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- JPS6110738A JPS6110738A JP59131380A JP13138084A JPS6110738A JP S6110738 A JPS6110738 A JP S6110738A JP 59131380 A JP59131380 A JP 59131380A JP 13138084 A JP13138084 A JP 13138084A JP S6110738 A JPS6110738 A JP S6110738A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
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Abstract
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て加工部あるいは
患部に導き、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等に組み込まれる光ファイバの状
態監視装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a laser beam that is incorporated into a laser processing device, etc. that guides a laser beam to a processed or affected area through an optical fiber and performs welding, cutting, incision of the affected area, evaporation, etc. This invention relates to a fiber condition monitoring device.
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光フアイバ方式とがある。ミラ
ー関節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シ、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。Conventional configurations and their problems Laser processing devices or laser surgical devices that use YAG laser light or CO2 laser light use a plurality of reflecting mirrors to direct the laser beam to the processing site or surgical site. The so-called mirror joint method that leads to
There is an optical fiber method that is currently being put into practical use. The mirror articulation method has problems such as poor operability during processing or surgery and misalignment of the mirror angle due to vibration, and in order to solve these drawbacks, it has been desired to put optical fiber into practical use as a waveguide.
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KRS−6等が挙げられている。For Co2 laser light, KRS-6, a mixed crystal of thallium iodide and thallium bromide, is cited.
KR8−5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。KR8-5 has the disadvantage that it will break if bent beyond a certain curvature, so it must be used carefully with curvature limits.
曲率制限にもかかわらずファイバが折損した9部分的な
熱集中によシ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。If the fiber breaks despite the curvature limit and melts due to localized heat concentration, a high-power laser beam will penetrate the outer jacket and irradiate the patient or operator. Danger may occur.
また、KRS−5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
たファイバ破損を防ぐとともに、光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。In addition, the vapor generated when KRS-5 melts may have some effect on the human body, so it is important to prevent the fiber damage mentioned above and constantly monitor the deterioration state of the optical fiber. It was absolutely necessary to do so.
ところが、監視の手段として従来から種々のものが試み
られてきたが、いろいろな欠点を持ち、完全であるもの
はなかった。However, although various monitoring methods have been tried in the past, they have various drawbacks and none are perfect.
例えば、光フアイバ全長に電気抵抗が温度によって変化
する樹脂テープを巻き付けて、溶融または破損による急
激な温度上昇を樹脂テープを通して監視する手段がある
が、これは、樹脂テープにより光ファイバの利点である
可撓性を損なったり樹脂テープの接触により、光ファイ
バの光透過特性に影響を及ぼしたりして、光ファイバの
特性に悪影響を与えた。また、光ファイバの出射側に光
ファイバから出射される光エネルギの数チを光検出器で
検出する事によって、ファイバの状態を監視する手段が
あるが、出射側の構成が複雑になり、小型化してゆくハ
ンドピースに対して対応できなかった。For example, there is a method of wrapping a resin tape whose electrical resistance changes with temperature around the entire length of the optical fiber and monitoring the sudden temperature rise due to melting or breakage through the resin tape. The characteristics of the optical fiber were adversely affected by loss of flexibility and contact with the resin tape, which affected the light transmission characteristics of the optical fiber. In addition, there is a means to monitor the state of the fiber by using a photodetector to detect several pieces of light energy emitted from the optical fiber on the output side of the optical fiber, but this requires a complicated configuration on the output side and is small. We were unable to respond to the ever-changing handpieces.
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、光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ようにすることを目的とする。OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks, and provides a method for reliably monitoring the deterioration or damage state of optical fibers and making it compatible with various types of handpieces. The purpose is to
発明の構成
本発明は、光エネルギ発生手段とこの光エネルイバに入
射させる集光レンズと、前記光ファイバの一部分に平行
かつ同軸に設置され、前記光ファイバからの散乱光を受
光検知する光検出素子と前記光検出素子の出力を電気出
力に変換する変換器とを備えた光ファイバの状態監視装
置である。Structure of the Invention The present invention comprises a light energy generating means, a condensing lens for making the light energy enter the light energy bar, and a photodetecting element that is installed parallel to and coaxially with a portion of the optical fiber and that receives and detects scattered light from the optical fiber. and a converter that converts the output of the photodetector into an electrical output.
実施例の説明 本発明の実施例を第1図〜第2図を参照して説明する。Description of examples Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図は本発明による光ファイバの状態監視装置を組み
込んだレーザ本体1と、光ケーブル2からなる炭酸ガス
レーザメス装置の構成図である。炭酸ガスレーザ発振器
3から出射された破線で表わされた炭酸ガスレーザ光4
は、ミラー5によシ、曲げられ、集光レンズ6によって
集光される。FIG. 1 is a configuration diagram of a carbon dioxide laser scalpel device consisting of a laser main body 1 incorporating an optical fiber condition monitoring device according to the present invention and an optical cable 2. As shown in FIG. Carbon dioxide laser light 4 emitted from the carbon dioxide laser oscillator 3 and represented by a broken line
is bent by the mirror 5 and condensed by the condensing lens 6.
集光されたレーザ光は光ケーブルの入射部6にあるウィ
ンドウ7を通過して、炭酸ガスレーザ光を伝送するKR
S−ts等の赤外光学材料からなる光フアイバ80入射
端よシ、入射する。伝送されたレーザ光は、ハンドピー
ス部9に設けられた出射側集光レンズ10により集光さ
れ患部11に導ひかれ、切開、蒸散、止血などの手術を
行う。The focused laser beam passes through the window 7 at the entrance part 6 of the optical cable, and the KR transmits the carbon dioxide laser beam.
The light enters the input end of an optical fiber 80 made of an infrared optical material such as S-TS. The transmitted laser light is focused by an output-side condensing lens 10 provided on the handpiece section 9 and guided to the affected area 11 to perform surgeries such as incision, evaporation, and hemostasis.
また、光フアイバ入射部6に設けられたチャック部11
により、固定され、ステンレス等の金属からなる保護チ
ューブ12によって被覆される。In addition, a chuck section 11 provided on the optical fiber input section 6
, and is covered with a protective tube 12 made of metal such as stainless steel.
ハンドピース部9の出射部の光ファイバは、全長におけ
る光フ、フィバの熱膨張を吸収する為に、チャックされ
ず、フリーな構成となっている。The optical fiber at the output section of the handpiece section 9 is not chucked and has a free structure in order to absorb thermal expansion of the optical fiber over its entire length.
13は、光検出器であり、光ファイバ8から散乱される
散乱光14を検出する。A photodetector 13 detects scattered light 14 scattered from the optical fiber 8.
光検出器13は、第2図に示す様にサーミスタからなる
熱感応素子15と光吸収体を内面に塗布したセラミック
からなり、熱感応素子が密着させられた薄肉の円筒部1
6と金属チューブ12と接合する円筒部16と同一部材
の円筒の接合部17と、熱感応素子16の両端から引き
出されたリード線18からなる。As shown in FIG. 2, the photodetector 13 consists of a heat sensitive element 15 made of a thermistor and a ceramic material coated with a light absorber on the inner surface, and has a thin cylindrical part 1 in which the heat sensitive element is brought into close contact.
6 and the metal tube 12, a cylindrical joint part 17 made of the same material as the cylindrical part 16, and lead wires 18 drawn out from both ends of the heat sensitive element 16.
増幅変換器19は、熱感応素子の抵抗値をそれに応じた
電気出力に増幅変換するものであり、散乱光が円筒部1
6に照射されてない場合は零になる。The amplification converter 19 amplifies and converts the resistance value of the heat sensitive element into an electric output corresponding to the resistance value, and the scattered light is transmitted to the cylindrical portion 1.
If 6 is not irradiated, it will be 0.
次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.
光ファイバにレーザ光が伝送されると、光ファイバから
入射されるレーザ光のエネルギに応じた散乱光が、光フ
ァイバの出射端付近にも生じる。When a laser beam is transmitted through an optical fiber, scattered light corresponding to the energy of the laser beam incident from the optical fiber is also generated near the output end of the optical fiber.
生じた散乱光は薄肉の円筒部16に吸収され、円筒部1
6の温度を上昇させ、円筒部16の内側にある薄膜状の
サーミスタによって散乱光のエネルギに応じた抵抗値に
変換され、増幅変換器によシミ気信号に変えられる。す
なわち、この電気徊号を常時検出する事によって光ファ
イバに伝送されるレーザのエネルギを検知できる。The generated scattered light is absorbed by the thin cylindrical part 16, and the cylindrical part 1
6 is raised, the thin film thermistor inside the cylindrical part 16 converts the scattered light into a resistance value corresponding to the energy of the scattered light, and the amplification converter converts it into a stain signal. That is, by constantly detecting this electric signal, the energy of the laser transmitted to the optical fiber can be detected.
第3図は、光ファイバの状態と電気信号の関係を示すも
のである。■の領域は、光ファイバが正常な場合であシ
、先に述べた様に、入射するレーザ光のエネルギに応じ
た電気信号を示す。FIG. 3 shows the relationship between the state of the optical fiber and the electrical signal. The region (2) corresponds to the case where the optical fiber is normal, and as described above, shows an electrical signal corresponding to the energy of the incident laser light.
ところが、光ファイバに何らかの原因で、傷が生じた場
合n、その部分からの乱反射により高次モードへの変換
が生じ、散乱光が増加し、電気信号は増大する。また、
光ファイバが溶断した場合■、光検出器までレーザ光は
伝播されなくなり、電気信号は零になる。However, if a flaw occurs in the optical fiber for some reason, conversion to a higher-order mode occurs due to diffuse reflection from the flaw, increasing scattered light and increasing the electrical signal. Also,
If the optical fiber is fused, the laser light will no longer be propagated to the photodetector, and the electrical signal will become zero.
以上の動作の説明の通9、増幅変換器の電気信号を検出
する事によって、n、mi光ファイバの傷の発生や溶断
を検知することが可能である。As described above, by detecting the electrical signal of the amplification converter, it is possible to detect the occurrence of flaws or fusing of the n-mi optical fiber.
また、■の領域の電気信号を検出する事によって、光フ
ァイバに伝送されるレーザ光エネルギを知る事も出来る
。Furthermore, by detecting the electrical signal in the region (2), it is also possible to know the laser light energy transmitted to the optical fiber.
尚、実施例では出射側近傍に光検出素子を設けたが、光
ファイバの途中に設けても、光ファイバの状態を監視す
ることは可能である。In the embodiment, the photodetecting element was provided near the output side, but it is also possible to monitor the state of the optical fiber even if it is provided in the middle of the optical fiber.
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、光ファイバの出射端
近傍の散乱光を、熱感応素子によって検出する事によっ
て、光ファイバの状態を常時また確実に監視が出来る。As described in detail, according to the present invention, the state of the optical fiber can be constantly and reliably monitored by detecting scattered light near the output end of the optical fiber using a heat sensitive element.
また、光ファイバの一部分に平行かつ同軸に光検出器を
配置する事によって、光ファイバの出射側の構成は簡単
なものとなり、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る。Furthermore, by arranging the photodetector parallel and coaxially with a portion of the optical fiber, the configuration on the output side of the optical fiber is simplified and can be applied to various types of handpieces.
第1図は本発明の一実施例における光ファイバの状態監
視装置を含むレーザメス装置の一部分を断面にて示す構
成図、第2図は同装置の光検出素子の拡大断面図、第3
図は同装置説明の為の特性図である。
3・・・・・レーザ発振器、4・・・・・・レーザ光、
6・・・・・・集光レンズ、8・・・・・・光ファイバ
、12・・・・・・保護チューブ、13・・・・・・光
検出器、17・・・・・・増幅変換器。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a part of a laser scalpel device including an optical fiber condition monitoring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a photodetecting element of the device, and FIG.
The figure is a characteristic diagram for explaining the device. 3... Laser oscillator, 4... Laser light,
6...Condenser lens, 8...Optical fiber, 12...Protection tube, 13...Photodetector, 17...Amplification converter.
Claims (2)
より発生する光エネルギを伝送する光ファイバと、前記
光エネルギを集光して前記光ファイバに入射させる集光
レンズと、前記光ファイバの一部分に平行かつ同軸に設
置され、前記光ファイバからの散乱光を受光検知する光
検出素子と、この光検出素子の出力を電気出力に変換す
る変換器とを備えた光ファイバの状態監視装置。(1) A light energy generating means, an optical fiber that transmits the light energy generated by the light energy generating means, a condensing lens that focuses the light energy and makes it enter the optical fiber, and a part of the optical fiber. An optical fiber condition monitoring device comprising: a photodetection element that is installed parallel to and coaxially with the optical fiber and receives and detects scattered light from the optical fiber; and a converter that converts the output of the photodetection element into an electrical output.
ーブにより被覆されている事を特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の光ファイバの状態監視装置。(2) The optical fiber condition monitoring device according to claim 1, wherein the optical fiber is covered with a protective tube made of metal or resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131380A JPS6110738A (en) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Apparatus for monitoring state of optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131380A JPS6110738A (en) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Apparatus for monitoring state of optical fiber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110738A true JPS6110738A (en) | 1986-01-18 |
Family
ID=15056593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59131380A Pending JPS6110738A (en) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Apparatus for monitoring state of optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110738A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63123928A (en) * | 1986-11-11 | 1988-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | High frequency heating device |
| US4864088A (en) * | 1987-07-03 | 1989-09-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electronically controlled cooking apparatus for controlling heating of food using a humidity sensor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5729346A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-17 | Medos Kenkyusho Kk | Detection safety device for trouble of fiber for transmitting laser power |
| JPS5892838A (en) * | 1981-11-27 | 1983-06-02 | Olympus Optical Co Ltd | Measuring device for light loss |
| JPS5968641A (en) * | 1982-10-13 | 1984-04-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Detection for damage of fiber for energy transmission |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59131380A patent/JPS6110738A/en active Pending
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| JPS5729346A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-17 | Medos Kenkyusho Kk | Detection safety device for trouble of fiber for transmitting laser power |
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| US4864088A (en) * | 1987-07-03 | 1989-09-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electronically controlled cooking apparatus for controlling heating of food using a humidity sensor |
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