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1. (WO2015146317) 固体レーザ装置及び光音響計測装置
Document

明 細 書

発明の名称 固体レーザ装置及び光音響計測装置

技術分野

0001   0002  

背景技術

0003   0004   0005   0006  

先行技術文献

特許文献

0007  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0008   0009   0010   0011   0012  

課題を解決するための手段

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024  

発明の効果

0025  

図面の簡単な説明

0026  

発明を実施するための形態

0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066  

符号の説明

0067  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

明 細 書

発明の名称 : 固体レーザ装置及び光音響計測装置

技術分野

[0001]
 本発明は、固体レーザ装置に関し、更に詳しくは、レーザロッドと励起ランプとを収容するレーザチャンバを有する固体レーザ装置に関する。
[0002]
 また、本発明は、固体レーザ装置を含む光音響計測装置に関する。

背景技術

[0003]
 生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体(生体)に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射超音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。
[0004]
 また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波(光音響波)が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、その検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。
[0005]
 光音響波の計測には、強度が強いパルスレーザ光を照射する必要があることが多く、光源には、フラッシュランプ励起の固体レーザ装置が用いられることが多い。固体レーザ装置は、レーザロッド(レーザ媒質)と、レーザロッドを励起するためのフラッシュランプ(励起ランプ)とを有する。レーザロッド及び励起ランプは、レーザチャンバ内に収容される。レーザチャンバの内側には、フラッシュランプから出射した光を効率よくレーザロッドに照射するための反射面、又は光を拡散させて均一にレーザロッドに伝達するための拡散体が設けられている。
[0006]
 固体レーザ装置において、レーザロッドの端面や共振器ミラーの反射面にチリやほこりが付着すると、その部分にレーザ光のエネルギーが集中して、ロッド端面やミラー反射面が損傷を受ける可能性がある。レーザロッドや共振器ミラーをチリやほこりから守るために、箱形状のベース内にレーザロッドや共振器ミラーを収容し、ベース上部に蓋を被せてベース内部を密閉にした構造が考えられている(例えば特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0007]
特許文献1 : 特開平6-260701公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0008]
 ここで、フラッシュランプは消耗品であり、定期的に交換する必要がある。フラッシュランプの交換作業を容易にするために、レーザチャンバのフラッシュランプ部分を蓋部から露出させて、蓋部を開けずにレーザチャンバからフラッシュランプを引き抜くことが考えられる。その場合、フラッシュランプ交換の際にも内部の密閉状態が保たれるように、レーザチャンバの端部を蓋部で密閉することが好ましい。
[0009]
 レーザチャンバのフラッシュランプ部分を蓋部から露出させた場合に、レーザチャンバの端部を蓋部で密閉すると、フラッシュランプの延在方向と、レーザロッドの延在方向との間が蓋部で仕切られることになる。この蓋部とフラッシュランプとの干渉、又は蓋部とレーザロッド若しくはレーザロッドから出射した光との干渉を避けるために、フラッシュランプとレーザロッドとの間は距離をあける必要がある。
[0010]
 一般に、フラッシュランプとレーザロッドとの間の距離が近いほど、励起効率は高くなる。蓋部の干渉を避けるためにフラッシュランプとレーザロッドとの間の距離を長く取ると、距離が長くなった分だけ励起効率が落ちる。特に、レーザチャンバのフラッシュランプを挿通する孔部は端面封止用のOリング取り付け部を有していることが多く、Oリング取り付け部はフラッシュランプを挿通する孔部の径よりもサイズが大きい。Oリング取り付け部と蓋部との干渉を避けるために、フラッシュランプとレーザロッドとの間の距離を狭めることができず、励起効率を向上させることが困難であった。
[0011]
 本発明は、上記に鑑み、励起ランプの交換を容易としつつ、レーザロッド中心とフラッシュランプ中心との距離を狭めることができる固体レーザ装置を提供することを目的とする。
[0012]
 また、本発明は、上記の固体レーザ装置を含む光音響計測装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013]
 上記目的を達成するために、本発明は、レーザロッドと、レーザロッドに励起光を出射する励起ランプと、レーザロッド及び励起ランプを収容する空間を内部に有する枠体を含み、その枠体の内部で励起ランプから出射された光をレーザロッドに伝達するレーザチャンバであって、励起ランプを収容する枠体の第1の部分が励起ランプの外径よりも径が大きな第1の孔部を有し、レーザロッドを収容する枠体の第2の部分が内部にレーザロッドが挿通される第2の孔部を有するレーザチャンバと、レーザロッドから出射した光ビームの光路上に設けられた一対のミラーと、レーザチャンバ及び一対のミラーが取り付けられる筐体と、筐体に取り付けられたレーザチャンバの枠体の第2の部分、一対のミラー、及びレーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽する遮蔽部を備え、レーザチャンバの枠体の第1の部分は、長手方向の端部に第1の孔部の径よりも外径が大きいOリングが取り付けられるOリング取付け部を更に有し、励起ランプは第1の孔部を通してレーザチャンバに対して抜き差し可能であり、かつ、レーザチャンバの枠体の第1の部分よりも長手方向外側において、第2の孔部から出射した光ビームの光路を覆う遮蔽部の領域のうちの少なくとも一部の厚みは、遮蔽部の他の部分の厚みよりも薄い固体レーザ装置を提供する。
[0014]
 本発明の固体レーザ装置では、遮蔽部は、レーザチャンバよりも広い開口を有する板状の蓋部と、その板状の蓋部の開口を塞ぎ、レーザロッドから出射した光ビームが通るダクトを有する絶縁部材とを含み、レーザチャンバは絶縁部材を介して筐体に取り付けられる構成を採用できる。
[0015]
 レーザチャンバの枠体の第1の部分は絶縁部材から露出することとしてもよい。
[0016]
 ダクトは、絶縁部材に形成された貫通孔としてもよいし、枠体の第1の部分側の外部と貫通孔を隔てる絶縁部材の隔壁の厚みは板状の蓋部の厚みよりも薄くしてもよい。
[0017]
 ダクトは円筒形状であり、円筒形状のダクトの直径はレーザロッドから出射した光ビームの径よりも大きく、円筒形状のダクトを通過する光ビームの中心軸は、円筒形状のダクトの中心軸よりもレーザチャンバの枠体の第1の部分の方向にずれていてもよい。
[0018]
 ダクトは、絶縁部材に形成された、レーザチャンバの枠体の第1の部分方向に開口を有する溝としてもよい。その場合、遮蔽部はダクトの開口部分を覆うフィルムを更に有し、そのフィルムの厚みは板状の蓋部の厚みよりも薄くしてもよい。
[0019]
 遮蔽部は板状の蓋部から成り、板状の蓋部のうち、レーザチャンバの枠体の第1の部分よりも長手方向外側において、第2の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうちの少なくとも一部の厚みを、板状の蓋部の他の部分の厚みよりも薄くしてもよい。
[0020]
 枠体は金属材料から成っていてもよい。
[0021]
 本発明の固体レーザ装置は、レーザチャンバの枠体の第1の部分にOリングを介して取り外し可能に取り付けられる絶縁ブロックを更に有していてもよい。
[0022]
 枠体の第1の部分の長手方向の長さは枠体の第2の部分の長手方向の長さよりも長くてもよい。
[0023]
 レーザチャンバは、空間内に、励起ランプの外径よりも太い内径を有し、励起ランプを収容する第1の収容孔と、レーザロッドの外径よりも太い内径を有し、レーザロッドを内部に収容する第2の収容孔とを有するガラス材を更に有していてもよい。
[0024]
 本発明は、また、本発明の固体レーザ装置と、固体レーザ装置から出射したレーザ光が被検体に照射された後に被検体内で生じた光音響波を検出する光音響波検出手段と、検出された光音響波に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えた光音響計測装置を提供する。

発明の効果

[0025]
 本発明の固体レーザ装置及び光音響計測装置は、励起ランプの交換を容易としつつ、レーザロッド中心とフラッシュランプ中心との距離を狭めて、励起効率を高めることができる。

図面の簡単な説明

[0026]
[図1] 本発明の第1実施形態に係る固体レーザ装置を示すブロック図。
[図2] レーザチャンバの外観を示す斜視図。
[図3] レーザチャンバの中央部分の断面を示す断面図。
[図4] 固体レーザ装置の中央付近の断面を示す断面図。
[図5] 固体レーザ装置の上面図。
[図6] 図4の絶縁ブロック付近を拡大して示す断面図。
[図7] 本発明の第2実施形態に係る固体レーザ装置を示す斜視図。
[図8] 図7から遮蔽蓋を取り外した状態の固体レーザ装置を示す斜視図。
[図9] レーザチャンバの枠体の第1の部分の端部付近の断面を拡大して示す断面斜視図。
[図10] 図9から遮蔽蓋を除去した状態を示す断面斜視図。
[図11] 枠体の第1の部分付近の断面を示す断面図。
[図12] 第1の変形例における枠体の第1の部分付近の断面を示す断面図。
[図13] 第2の変形例における枠体の第1の部分付近の断面を示す断面図。
[図14] 固体レーザ装置を含む光音響計測装置を示すブロック図

発明を実施するための形態

[0027]
 以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る固体レーザ装置を示す。固体レーザ装置100は、レーザロッド111、フラッシュランプ112、レーザチャンバ113、ミラー114、115、Qスイッチ116、及びプリズム117を有する。レーザロッド111、フラッシュランプ112、レーザチャンバ113、ミラー114、115、Qスイッチ116、及びプリズム117は、箱状の筐体118の内部に配置される。図1では図示を省略するが、固体レーザ装置100は、筐体118の内部の空間を外部から遮蔽する板状の遮蔽蓋も有している。なお、図1は、固体レーザ装置100の構成要素を説明するための図であり、図1において構成要素間の空間的な位置関係は必ずしも正確に描かれていない。
[0028]
 レーザロッド111はレーザ媒質である。レーザロッド111には、例えば棒状に形成されたアレキサンドライト結晶が用いられる。レーザロッド111に用いられるレーザ媒質は特には限定されず、ネオジウムYAG(Nd:YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット))などのYAG結晶であってもよい。
[0029]
 フラッシュランプ112は、励起ランプであり、レーザロッド111を励起するための励起光を出射する。レーザロッド111及びフラッシュランプ112は、レーザチャンバ113内に収容されている。レーザチャンバ113は、内部にレーザロッド111及びフラッシュランプ112を収容するための空間を有しており、内部で励起ランプから出射された光をレーザロッドに伝達する。例えば、レーザチャンバ113の内側には反射面が形成されており、フラッシュランプ112から出射した光は、直接にレーザロッド111に照射されるか、又は反射面で反射してレーザロッド111に照射される。
[0030]
 レーザチャンバ113は、配管231、232を通じて冷却機器230に接続される。冷却機器230は、レーザロッド111及びフラッシュランプ112を冷却するための機器である。冷却機器230は、例えば純水などの冷却媒体を、配管231を通じてレーザチャンバ113に送り込む。冷却機器230は、配管232を通じてレーザチャンバ113からの排水を受け取り、冷却媒体の温度を下げた上で、再びレーザチャンバ113に送り込む。このように冷却媒体を循環させることで、レーザチャンバ113内のレーザロッド111の温度を所望の温度範囲に保つことができる。
[0031]
 ミラー114、115は、レーザロッド111を挟んで対向しており、ミラー114、115により共振器が構成される。例えば、ミラー114は、筐体118の短手方向の側面に取り付けられ、ミラー115は、短手方向の側面と直交する筐体118の長手方向の側面に取り付けられる。レーザロッド111とミラー115との間にはプリズムが配置されており、レーザロッド111から出射した光はプリズム117で向きを変えてミラー115に向かう。プリズム117を省略し、光共振器内の光路を直線状にしてもよい。ミラー114はアウトプットカプラー(OC:output coupler)であり、ミラー115は全反射ミラーである。出力光であるレーザ光はミラー114から出射する。
[0032]
 共振器内には、Qスイッチ116が挿入される。図1では、Qスイッチ116は、レーザロッド111とミラー115との間の、レーザロッド111から誘導放出された光の光軸上に配置されている。Qスイッチ116には、例えば印加電圧に応じて透過する光の偏光状態を変化させるポッケルスセルが用いられる。Qスイッチ116は印加電圧に応じて共振器のQ値を変化させる。レーザロッドの励起後、Qスイッチ116を制御して共振器のQ値を低Q状態から高Q状態に急激に切り替えることで、レーザをQスイッチパルス発振させることができる。ポッケルスセルに加えて、1/4波長板やポラライザを共振器の光路上に配置してもよい。
[0033]
 図2は、レーザチャンバ113の外観を示す斜視図である。図2では、配管231、232(図1参照)を接続するための穴などは図示を省略している。レーザチャンバ113は枠体151を有する。枠体151は、例えば金属材料から成る。枠体151は、レーザロッド111とフラッシュランプ112とを収容する空間を内部に有する。レーザチャンバ113は、枠体151の内部にフラッシュランプ112から出射された光を拡散させてレーザロッドに伝達する拡散体を有する。あるいは、拡散体の代わりに反射面を有し、フラッシュランプの光を反射させて、レーザロッドに伝達する構造でもよい。
[0034]
 枠体151は、フラッシュランプ112を収容する第1の部分151aと、レーザロッド111を収容する第2の部分151bとを有する。枠体の第1の部分151aは、フラッシュランプ112の外径よりも径が大きな第1の孔部132を有する。また、枠体の第1の部分151aは、長手方向の端部にOリングが取り付けられるOリング取付け部133を有する。Oリングの外径、及びOリング取付け部133の外径は、第1の孔部132の径よりも大きい。例えばフラッシュランプ112の直径が5mmのとき、第1の孔部132の直径は6mmであり、Oリング及びOリング取付け部133の外径は7mmである。枠体の第2の部分151bは、レーザロッド111を内部に挿通する第2の孔部131を有する。
[0035]
 フラッシュランプ112は、第1の孔部132を通してレーザチャンバ113に対して長手方向に抜き差し可能である。枠体の第1の部分151aの長手方向の長さは、枠体の第2の部分151bの長手方向の長さよりも長い。枠体の第1の部分151aと第2の部分151bの長手方向の長さは同じでもよい。
[0036]
 図3は、レーザチャンバ113の中央部分の断面を示す。レーザチャンバ113は、枠体151の内部の空間に、拡散材料155及びガラス材156を有する。拡散材料155は、ガラス材156を介してレーザロッド111及びフラッシュランプ112を取り囲む。拡散材料155は、入射した光を拡散反射する。拡散材料155は、フラッシュランプ112から出射した光を反射する反射面を構成する。拡散材料155には、例えば硫酸バリウムや酸化マグネシウムなどを用いることができる。あるいは、アルミナセラミックス、スペクトラロン(米国ラブスフェア社の商品名)を用いてもよい。
[0037]
 ガラス材156は、フラッシュランプ112を内部に収容する第1の収容孔157と、レーザロッド111を内部に収容する第2の収容孔158とを有する。第1の収容孔157の内径は、フラッシュランプ112の外径よりも太い。第2の収容孔158の内径は、レーザロッド111の外径よりも太い。また、第1の収容孔157とフラッシュランプ112との間の空間は冷却媒体で満たされ、第2の収容孔158とレーザロッド111との間の空間は冷却媒体で満たされる。フラッシュランプ112の直径は例えば5mm程度である。レーザロッド111の中心とフラッシュランプ112の中心との間の距離は例えば6mm~7mm程度である。
[0038]
 図4は、固体レーザ装置の中央付近の断面を示す。ミラー114やQスイッチ116、プリズム117などは筐体118に取り付けられる。また、レーザチャンバの枠体151は、絶縁部材123を介して筐体118に取り付けられる。遮蔽蓋(遮蔽部)119は、筐体118を覆い、ミラー114やQスイッチ116、プリズム117、レーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽する。遮蔽蓋119は、例えばポリカーボネート、ナイロン、ABS樹脂などの絶縁性を有する樹脂から成る。
[0039]
 レーザチャンバの枠体151のうち、第1の部分151aは遮蔽蓋119から露出する。外部に露出した枠体の第1の部分151aには、フラッシュランプ112(図1参照)の電極を絶縁するための絶縁ブロック121がOリングを介して取り付けられる。遮蔽蓋119は、枠体の第1の部分151aよりも長手方向外側で、レーザ光の光路を覆う領域のうちの少なくとも一部に、厚みが、遮蔽蓋119の他の部分の厚みよりも薄い薄膜部分120を有する。
[0040]
 図5は、固体レーザ装置の上面図である。遮蔽蓋119により、ミラー114、115、Qスイッチ116、及びプリズム117が筐体118内に密閉される。レーザチャンバの枠体の第1の部分151aは遮蔽蓋119から露出し、絶縁ブロック121は遮蔽蓋119の上部に存在する。絶縁ブロック121は、例えばABS樹脂やアセタール樹脂(POM)などの樹脂から成る。絶縁ブロック121は、固体レーザ装置の使用状態では、枠体151にOリングを介してねじ止めされる。絶縁ブロック121は、フラッシュランプ112を交換するときは、枠体151から取り外される。遮蔽蓋119は、枠体の第1の部分151aの端部から、枠体151の長手方向に沿って、レーザ光の光軸を中心とした所定の範囲に薄膜部分120を有する。
[0041]
 図6は、絶縁ブロック121付近を拡大して示す。遮蔽蓋119は、絶縁ブロック121を枠体151から取り外したときにも内部の密閉を保つために、枠体151と絶縁ブロック121との境界まで伸びている。絶縁ブロック121は、遮蔽蓋119の上で枠体151に取り付けられる。遮蔽蓋119のうち、絶縁ブロック121の下方に位置する部分は薄膜部分120となっている。
[0042]
 遮蔽蓋119の薄膜部分120の厚みはd1で他の部分の厚みはd2であるとする。例えば遮蔽蓋119の薄膜部分120の厚みd1は0.5mmであり、他の部分の厚みd2は6mmである。仮に、遮蔽蓋119の、枠体の第1の部分151aの端部と接触する部分の厚みが薄膜部分120の厚み(d1)ではなく通常の厚み(d2)であったとすると、薄膜部分120との厚みの差の分だけ、絶縁ブロック121及び枠体の第1の部分151aにおける第1の孔部132及びOリング取付け部133(図2参照)の位置を、第2の孔部131から離れる方向に移動させる必要がある。絶縁ブロック121及び枠体151の第1の孔部132がそのままで、薄膜部分120の厚みを通常の厚みd2にすると、遮蔽蓋119がレーザ光に干渉する場合がある。
[0043]
 枠体の第1の部分151aを遮蔽蓋119から露出させる場合、特に端部のOリング取付け部133が遮蔽蓋119と干渉しやすい。本実施形態では、遮蔽蓋119のうち、Oリング取付け部133を有する枠体の第1の部分151aの端部から所定の範囲を薄膜部分120とする。そのようにすることで、共振器内部の光学部材を露出させることなくフラッシュランプ112の交換を可能としつつも、遮蔽蓋119を一定の厚みとする場合に比べてレーザロッド111とフラッシュランプ112との間の距離を縮めることができ、励起効率を向上させることができる。
[0044]
 ここで、遮蔽蓋119の全体の厚みを薄くすればレーザロッド111とフラッシュランプ112との間の距離を狭めることはできる。しかし、遮蔽蓋119の全てを薄膜部分120と同じ厚みとすると、遮蔽蓋119の強度が不足する。本実施形態では、特に遮蔽蓋119のうちで、枠体の第1の部分151aから延び、レーザ光の光路を覆う一部の領域の厚みを薄くしているため、全体的な強度を保ちつつ、レーザロッド111とフラッシュランプ112との間の距離を狭めることができる。
[0045]
 次いで、本発明の第2実施形態を説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る固体レーザ装置を示す斜視図である。図8は、図7から遮蔽蓋119aを取り外した状態の固体レーザ装置を示す。ミラー114、115、Qスイッチ116、及びプリズム117は、板状の遮蔽蓋119aにより筐体118内に密閉される。遮蔽蓋119aは、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属から成る。
[0046]
 フラッシュランプ112の発光に際して、レーザチャンバ113に数kVの高電圧が印加されるため、遮蔽蓋に金属板を用いる場合には、遮蔽蓋119aに高電圧が印加されないようにするために、遮蔽蓋119aとレーザチャンバ113とを離す必要がある。本実施形態において、遮蔽蓋119aは、レーザチャンバ113(枠体の第1の部分151a)に対応する領域よりも広い開口を有する。遮蔽蓋119aの開口は、レーザチャンバ113と絶縁部材123とで塞がれる。レーザチャンバ113の枠体の第1の部分151aは、絶縁部材123から露出する。
[0047]
 図9は、レーザチャンバの枠体の第1の部分151aの端部付近の断面を拡大して示す断面斜視図である。図10は、図9から遮蔽蓋119aを除去した状態を示す。枠体151は、長手方向の端部にOリング取付け部133を有している(図2も参照)。Oリング134は、Oリング取付け部133と絶縁ブロック121とに挟み込まれて保持される。Oリング134は、枠体151の第1の収容孔157(図3参照)とフラッシュランプ112との隙間をシールし、フラッシュランプ112を冷却するための冷却媒体が枠体151から外部にあふれ出すことを防ぐ。
[0048]
 ここで、レーザロッド111から出射した光の進行方向にミラー115を配置した場合、ミラー115はプリズム117に比べてサイズが大きいため、その分だけ蓋部119の高さを高くする必要がある。フラッシュランプ112を引き抜く方向の蓋部119の高さが高くなると、フラッシュランプ112の引き抜き時にフラッシュランプ112が蓋部119の高くなっている部分にあたり、フラッシュランプ112が引き抜きにくくなる。本実施形態では、ミラー115よりもサイズが小さいプリズム117を用いて光を90°曲げ、ミラー115を筐体の長手方向の側面に配置することで、フラッシュランプ112を引き抜きやすくしている。
[0049]
 絶縁部材123は、レーザチャンバの枠体の第1の部分151a側に開口を有する溝141を有する。溝141は例えば矩形状に形成される。この溝141は、レーザロッド111から出射した光ビームが通るダクトを構成する。溝(ダクト)141の開口部分は、図10に示すように、薄膜フィルム124で覆われる(図8も参照)。薄膜フィルム124は、例えばポリイミドフィルムであり、その厚みは、板状の遮蔽蓋119aの厚みよりも薄い。例えば遮蔽蓋119aの厚み(図6のd2に相当)は6mmであり、薄膜フィルム124の厚みは100μmである。絶縁ブロック121は、薄膜フィルム124の上で、レーザチャンバの枠体の第1の部分151aの端部に取り付けられる。本実施形態では、絶縁部材123及び薄膜フィルム124が遮蔽部の一部を構成する。
[0050]
 図11は、枠体の第1の部分151a付近の断面を示す。筐体118の内部は、遮蔽蓋119aと絶縁部材123とで塞がれる。レーザチャンバの枠体151は、絶縁部材123を介して筐体118に取り付けられる。枠体の第1の部分151aは絶縁材料から露出し、第2の部分151bは絶縁部材123に埋もれている。枠体の第1の部分151aは、絶縁ブロック121の取り付け部分にOリング取付け部133を有している。レーザロッド111から出射したレーザ光はダクト141を通る。ダクト141の上部は薄膜フィルム124で覆われており、レーザ光の光路は絶縁部材123と薄膜フィルム124とによって外部から保護されている。
[0051]
 例えばレーザロッド111の径が3mmで、フラッシュランプ112の径が5mmであり、両者の軸間の距離が7mmであるとする。この場合、レーザロッド111とフラッシュランプ112との間の最短距離は3mmとなる。端面封止用のOリングの線径を1mmとすると、Oリング取付け部133からレーザロッド111までの最短距離は約1.25mm程度となる。この距離が短いため、幾何公差、光軸の微調整範囲を考慮すると、機械加工のみで絶縁部材123を貫通するダクト(貫通孔)を作製することは難しい。レーザチャンバ113は、フラッシュランプ112の点灯時に高電圧が印加されるため、絶縁部材123を介して筐体に取り付けられることが好ましいが、絶縁部材123は、金属部材に比べて加工精度が悪い。そこで、本実施形態では、絶縁部材123に上部が解放された溝を形成し、その上部を薄膜フィルム124で覆うこととしている。
[0052]
 本実施形態では、レーザ光の光路(ダクト141)を薄膜フィルム124で覆っており、ダクト141と外部とを仕切る隔壁の厚みが、遮蔽蓋119aの厚みよりも薄い。この部分の厚みを薄くすることで、特にOリング取付け部133と、ダクト141と外部とを仕切る隔壁との干渉を避けることができる。従って、共振器内部の光学部材を露出させることなくフラッシュランプ112の交換を可能としつつも、遮蔽蓋119aを一定の厚みとする場合に比べてレーザロッド111とフラッシュランプ112との間の距離を縮めることができ、励起効率を向上させることができる。
[0053]
 上記では、薄膜フィルム124をダクト141と外部とを隔てる隔壁として用いる例を説明したが、これには限定されない。図12は、第1の変形例における固体レーザ装置の枠体の第1の部分151a付近の断面を示す。この例では、絶縁部材123に形成された貫通孔142がダクトを構成する。貫通孔(ダクト)142は、例えば円筒形状に形成される。枠体の第1の部分151a側の外部とダクト142とを隔てる絶縁部材123の隔壁(ダクト142の壁部)の厚みは、遮蔽蓋119aの厚みよりも薄い。機械加工精度が高ければ、このようなダクト142を形成しても、上記と同様な効果が得られる。
[0054]
 図13は、第2の変形例における固体レーザ装置の枠体の第1の部分151a付近の断面を示す。この変形例も、第1の変形例と同様に、絶縁部材123に形成された円筒形状の貫通孔142がダクトを構成する。第2の変形例では、貫通孔(ダクト)142の直径はレーザロッドから出射した光ビームの径よりも十分に大きく、ダクト142を通過する光ビームの中心軸は、円筒形状のダクト142の中心軸よりもレーザチャンバの枠体の第1の部分151a方向にずれている。ダクト142の中心軸とレーザ光の中心軸とのずれは、少なくとも1mm、例えば2mm程度とする。このようにダクト142の中心軸とレーザ光の中心軸とをずらすことで、両者が一致している場合に比べて、光路の調整に余裕を持たせることができる。
[0055]
 続いて、本発明の固体レーザ装置を含む光音響計測装置を説明する。図14は、固体レーザ装置100を含む光音響計測装置を示す。光音響計測装置10は、超音波探触子(プローブ)11と、超音波ユニット12と、固体レーザ装置100とを備える。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
[0056]
 固体レーザ装置100から出射したレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ11まで導光され、プローブ11から被検体に向けて照射される。レーザ光の照射位置は特に限定されず、プローブ11以外の場所からレーザ光の照射を行ってもよい。
[0057]
 被検体内では、光吸収体が照射されたレーザ光のエネルギーを吸収することで超音波(音響波)が生じる。プローブ11は、音響波検出手段であり、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有している。プローブ11は、一次元配列された複数の超音波振動子により、被検体内からの音響波(光音響波)を検出する。また、プローブ11は、被検体に対する音響波(超音波)の送信、及び送信した超音波に対する被検体からの反射音響波(反射超音波)の受信を行う。
[0058]
 超音波ユニット12は、信号処理手段である。超音波ユニット12は、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、データ分離手段24、光音響画像生成手段25、超音波画像生成手段26、画像合成手段27、制御手段28、及び送信制御回路29を有する。
[0059]
 受信回路21は、プローブ11で検出された光音響波の検出信号を受信する。また、プローブ11で検出された反射超音波の検出信号を受信する。AD変換手段22は、受信回路21が受信した光音響波及び反射超音波の検出信号をデジタル信号に変換する。AD変換手段22は、例えば所定の周期のサンプリングクロック信号に基づいて光音響波及び反射超音波の検出信号をサンプリングする。AD変換手段22は、サンプリングした光音響波及び反射超音波の検出信号(サンプリングデータ)を受信メモリ23に格納する。
[0060]
 データ分離手段24は、受信メモリ23に格納された光音響波の検出信号のサンプリングデータと反射超音波の検出信号のサンプリングデータとを分離する。データ分離手段24は、光音響波の検出信号のサンプリングデータを光音響画像生成手段25に入力する。また、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像生成手段(反射音響波画像生成手段)26に入力する。
[0061]
 光音響画像生成手段25は、プローブ11で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。超音波画像生成手段26は、プローブ11で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像(反射音響波画像)を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。
[0062]
 画像合成手段27は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段27は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、ディスプレイなどの画像表示手段14に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段14に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。
[0063]
 制御手段28は、超音波ユニット12内の各部を制御する。また、制御手段28は、固体レーザ装置100に対して光出射を指示する制御も行う。制御手段28は、例えば固体レーザ装置100にトリガ信号を送る。固体レーザ装置100内の図示しない制御手段は、トリガ信号を受け取ると、フラッシュランプ112を点灯し、その後、Qスイッチ116によって共振器のQ値を低Q状態から高Q状態へと切り替えてパルスレーザ光を出射させる。制御手段28は、固体レーザ装置100から出射した光が被検体に照射されるタイミングに合わせて、AD変換手段22にサンプリングトリガ信号を送り、光音響波のサンプリング開始タイミングを制御する。
[0064]
 制御手段28は、超音波画像の生成時は、送信制御回路29に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路29は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ11から超音波を送信させる。制御手段28は、超音波送信のタイミングに合わせてAD変換手段22にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。
[0065]
 上記では、光音響計測装置10においてプローブ11が光音響波と反射超音波の双方を検出するものとして説明したが、超音波画像の生成に用いるプローブと光音響画像の生成に用いるプローブとは、必ずしも同一である必要はない。光音響波と反射超音波とを、それぞれ別個のプローブで検出するようにしてもよい。また、上記実施形態では、固体レーザ装置が光音響計測装置の一部を構成する例について説明したが、これには限定されない。本発明の固体レーザ装置を、光音響計測装置とは異なる装置に用いてもよい。
[0066]
 以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の固体レーザ装置及び光音響計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

符号の説明

[0067]
100:固体レーザ装置
111:レーザロッド
112:フラッシュランプ
113:レーザチャンバ
114、115:ミラー
116:Qスイッチ
117:プリズム
118:筐体
119:遮蔽蓋
120:薄膜部分
121:絶縁ブロック
123:絶縁部材
124:薄膜フィルム
141、142:ダクト
131、132:孔部
133:Oリング取付け部
134:Oリング
151:枠体
155:拡散材料
156:ガラス材
157、158:収容孔
230:冷却機器
231、232:配管
10:光音響計測装置
11:プローブ
12:超音波ユニット
14:画像表示手段
21:受信回路
22:AD変換手段
23:受信メモリ
24:データ分離手段
25:光音響画像生成手段
26:超音波画像生成手段
27:画像合成手段
28:制御手段
29:送信制御回路

請求の範囲

[請求項1]
 レーザロッドと、
 前記レーザロッドに励起光を出射する励起ランプと、
 前記レーザロッド及び前記励起ランプを収容する空間を内部に有する枠体を含み、該枠体の内部で前記励起ランプから出射された光を前記レーザロッドに伝達するレーザチャンバであって、前記励起ランプを収容する前記枠体の第1の部分が前記励起ランプの外径よりも径が大きな第1の孔部を有し、前記レーザロッドを収容する前記枠体の第2の部分が内部に前記レーザロッドが挿通される第2の孔部を有するレーザチャンバと、
 前記レーザロッドから出射した光ビームの光路上に設けられた一対のミラーと、
 前記レーザチャンバ及び前記一対のミラーが取り付けられる筐体と、
 前記筐体に取り付けられた前記レーザチャンバの前記枠体の第2の部分、前記一対のミラー、及び前記レーザロッドから出射した光ビームの光路を外部から遮蔽する遮蔽部を備え、
 前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分は、長手方向の端部に前記第1の孔部の径よりも大きな外径を有するOリングが取り付けられるOリング取付け部を更に有し、前記励起ランプは前記第1の孔部を通して前記レーザチャンバに対して抜き差し可能であり、かつ、前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分よりも長手方向外側において、前記第2の孔部から出射した光ビームの光路を覆う前記遮蔽部の領域のうちの少なくとも一部の厚みは、前記遮蔽部の他の部分の厚みよりも薄い固体レーザ装置。
[請求項2]
 前記遮蔽部は、前記レーザチャンバよりも広い開口を有する板状の蓋部と、該板状の蓋部の開口を塞ぎ、前記レーザロッドから出射した光ビームが通るダクトを有する絶縁部材とを含み、前記レーザチャンバは前記絶縁部材を介して前記筐体に取り付けられる請求項1に記載の固体レーザ装置。
[請求項3]
 前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分は前記絶縁部材から露出する請求項2に記載の固体レーザ装置。
[請求項4]
 前記ダクトは、前記絶縁部材に形成された貫通孔であり、前記枠体の第1の部分側の外部と前記貫通孔とを隔てる前記絶縁部材の隔壁の厚みは前記板状の蓋部の厚みよりも薄い請求項2又は3に記載の固体レーザ装置。
[請求項5]
 前記ダクトは円筒形状であり、該円筒形状のダクトの直径は前記レーザロッドから出射した光ビームの径よりも大きく、前記円筒形状のダクトを通過する光ビームの中心軸は、前記円筒形状のダクトの中心軸よりも前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分の方向にずれている請求項4に記載の固体レーザ装置。
[請求項6]
 前記ダクトは、前記絶縁部材に形成された、前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分方向に開口を有する溝であり、前記遮蔽部は前記ダクトの開口を覆うフィルムを更に有し、該フィルムの厚みは前記板状の蓋部の厚みよりも薄い請求項2又は3に記載の固体レーザ装置。
[請求項7]
 前記遮蔽部は板状の蓋部から成り、該板状の蓋部のうち、前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分よりも長手方向外側において、前記第2の孔部から出射した光ビームの光路を覆う領域のうちの少なくとも一部の厚みは、前記板状の蓋部の他の部分の厚みよりも薄い請求項1に記載の固体レーザ装置。
[請求項8]
 前記枠体は金属材料から成る請求項2から7何れか1項に記載の固体レーザ装置。
[請求項9]
 前記レーザチャンバの前記枠体の第1の部分にOリングを介して取り外し可能に取り付けられる絶縁ブロックを更に備えた請求項8に記載の固体レーザ装置。
[請求項10]
 前記枠体の第1の部分の長手方向の長さは前記枠体の第2の部分の長手方向の長さよりも長い請求項1から9何れか1項に記載の固体レーザ装置。
[請求項11]
 前記レーザチャンバは、前記空間内に、前記励起ランプの外径よりも太い内径を有し、前記励起ランプを収容する第1の収容孔と、前記レーザロッドの外径よりも太い内径を有し、前記レーザロッドを内部に収容する第2の収容孔とを有するガラス材を更に有する請求項1から10何れか1項に記載の固体レーザ装置。
[請求項12]
 請求項1から11何れか1項に記載の固体レーザ装置と、
 前記固体レーザ装置から出射したレーザ光が被検体に照射された後に被検体内で生じた光音響波を検出する光音響波検出手段と、
 前記検出された光音響波に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えた光音響計測装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]