レーザー装置および光音響装置
【課題】レーザー出力の安定化を図ることが可能な簡潔な構成のレーザー装置を提供する。
【解決手段】レーザー媒質と、レーザー媒質に光を照射して励起させるとともに温度を上昇させる光源と、レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、レーザー媒質を間にして反射手段と対向して配置され、所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡を有するレーザー装置であって、反射手段は、出力鏡と第一の平面との間で光を共振させてレーザー装置を発振状態にする位置と、レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されているレーザー装置を用いる。
【解決手段】レーザー媒質と、レーザー媒質に光を照射して励起させるとともに温度を上昇させる光源と、レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、レーザー媒質を間にして反射手段と対向して配置され、所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡を有するレーザー装置であって、反射手段は、出力鏡と第一の平面との間で光を共振させてレーザー装置を発振状態にする位置と、レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されているレーザー装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー装置および光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長可変レーザーを用いた多くの製品開発が行われている。紫外光から可視光帯域では生化学測定や半導体測定の用途など、可視光から近赤外帯域では医用測定の用途などを対象としたレーザー開発が行われている。レーザーのコヒーレンス特性や高い出力特性などの特徴を活かした製品開発が行われているが、レーザーを高出力で安定化することは基本的な要求内容である。
【０００３】
一般的に、レーザー出力を安定化するために数十分のレーザー発振を伴う暖機が行われる。暖機により、共振器を構成する光学部材、レーザー媒質、励起媒体、冷却水などの温度を熱平衡状態とし安定化させる。レーザー準備完了状態を判断するために、レーザー発振を伴う暖機工程を段階的に行い、レーザー出力を安定化する手法が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
一方、フラッシュランプ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザーでは、レーザー発振を伴わずフラッシュランプの発光工程だけで、比較的安定なレーザー出力を得ることができる。ランプに隣接配置されたＮｄ：ＹＡＧロッドの温度が、フラッシュランプ発光によるエネルギーを吸収して上昇し、熱平衡状態に達してレーザー出力が安定化する。
非線形光学結晶であるＫＴＰ結晶を用いたレーザー発振では、ペルチェ素子を利用してＫＴＰ結晶の温度制御を行うことでレーザー出力を安定化する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
チタンサファイア（Ｔｉ：ｓａ）や色素をレーザー媒質とする波長可変レーザーは、Ｎｄ：ＹＡＧ等の基本波やその高調波を励起光源とし、発振可能な波長を選択的に共振させることによりレーザー発振させる。発振するレーザー出力の安定化には、励起源のレーザー出力の安定化と共にレーザー媒質（Ｔｉ：ｓａや色素）の温度をレーザー発振時と同じ熱平衡状態にすることが重要である。
【０００６】
波長可変レーザーを組み込んだ医療診断装置として、光音響効果を利用して乳房内部にある腫瘍の有無を診断する光音響測定装置の開発が進められている（非特許文献１）。光音響測定装置は、ナノ秒パルスレーザーを測定部位に照射して、そこで発生する超音波を受信し、受信信号を解析することで画像を得る測定装置である。Ｔｉ：ｓａのような波長可変レーザーを利用することで、生体内組織の吸収係数の違いに基づく組織情報を得ることができる。光音響測定は侵襲性が低いため、測定部位を変えながら繰り返し測定することが可能である。また、一回毎の測定時間が短くレーザー発振時間が比較的短い。このため、レーザーを間欠的に発振させることが多くレーザー出力の安定化を図ることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６２９７６号公報
【特許文献２】特開平０９−１６２４７９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S. Manohar et al, Proc. of SPIE vol. 6437 (2007) 643702-1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
医療用の光音響測定装置に用いるＴｉ：ｓａのような波長可変レーザーでは、使用状況に関わらず高出力かつ安定化したレーザー出力を得ることが好ましい。特許文献１に示すような暖機工程を要するレーザー装置を用いた場合、診断における被験者の拘束時間が長くなり診断時間が長くなるという課題を有する。また、高出力レーザーを利用する場合は、診断前はレーザー発振していないことが望ましいため、従来行ってきたレーザー発振を伴う暖機工程を行わないことが好ましい。
【００１０】
図１２に、波長可変機構を伴う従来使用されているＴｉ：ｓａレーザーのレーザー共振器１２０１を示す。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波である波長５３２ｎｍの励起光を用いてＴｉ：ｓａ結晶からなるレーザー媒質１２０２を励起する。レーザー共振器１２０１において、レーザー媒質１２０２の一端側に反射鏡１２０３が設けられている。そして、反射鏡１２０３と共振器構造を形成する出力鏡１２０６が設けられている。反射鏡１２０３とレーザー媒質１２０２との間には、波長選択素子である第１ブリュースター分散プリズム１２０４と、第２のブリュースター分散プリズム１２０５が設けられている。ここでは、分散プリズム２個を用いた例を示した。
【００１１】
上述するＴｉ：ｓａレーザーを用いて測定したレーザー出力を、縦軸を出力、横軸を時間として図２に示した。本測定は、励起光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波である波長５３２ｎｍのレーザー光を用いた。また、励起光の出力が安定していた状態でＴｉ：ｓａ結晶を照射している。図２で示されるように、励起光照射直後はＴｉ：ｓａレーザー光の出力は低い。時間の経過と共に徐々にレーザー出力が増大し、出力が安定化した平衡状態に達する。励起光を入射した直後のＴｉ：ｓａ結晶は周囲の環境温度と同一であり、Ｔｉ：ｓａ結晶の温度が低い。そして、励起光照射時間が経過するに連れてＴｉ：ｓａ結晶の温度が上昇する。安定なレーザー出力を得るためには、レーザー媒質を熱平衡状態とすることが必要である。即ち、本測定結果が示すように、従来使用されるＴｉ：ｓａレーザーの出力を安定化するには、レーザー発振の伴う、ある程度の時間を要する暖機工程を必要とする、という課題を有している。
【００１２】
レーザー媒質の温度制御を図るために、特許文献２のように、ペルチェ素子等を用いてレーザー媒質の温度をあらかじめ最適化する手法もある。しかしながら、温度モニターのためのセンサー及び制御機構を用いるため装置構成が複雑化する。
【００１３】
図１２に示した従来例では、比較的内部損失の少ないブリュースター分散プリズムを用いた例を示した。しかし、ブリュースター分散プリズムを用いた場合は共振器長が長くなるという欠点がある。波長選択は、２つのブュースター分散プリズムを経て屈折する光路に対して、共振器構造となるように反射鏡１２０３の位置及び角度を調整する。波長選択性及び波長分解能は、分散プリズムの数または屈折率に基づく分散能に応じて変化する。分散された波長に応じて反射鏡１２０３の位置を決めるため、波長選択精度と反射鏡１２０３の位置精度には相関がある。このように、分散プリズムを用いることで、波長制御機構部分を含めて装置が大型化し易い。
【００１４】
波長選択機構の別の従来例として、共振器内部に複屈折フィルターや回折格子を挿入する方法があるが、これらの波長選択素子は内部損失が大きくレーザー発振効率が低下し高出力化を阻害する要因となる。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー出力の安定化を図ることが可能な簡潔な構成のレーザー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】
【００１６】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、レーザー媒質と、前記レーザー媒質に光を照射することにより、前記レーザー媒質を励起させるとともに前記レーザー媒質の温度を上昇させる光源と、前記レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、前記レーザー媒質を間にして前記反射手段と対向して配置され、前記所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡と、を有するレーザー装置であって、前記反射手段は、前記出力鏡と前記第一の平面との間で光を共振させて前記レーザー装置を発振状態にする位置と、前記レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されていることを特徴とするレーザー装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザー出力の安定化を図ることが可能な簡潔な構成のレーザー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザー共振器の基本構造を示す平面図。
【図２】Ｔｉ：ｓａレーザーの発振初期特性を示す図。
【図３】第一の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図４】第一の実施例のレーザー共振器の非発振状態を示す平面図。
【図５】第一の実施例のレーザー共振器の発振状態を示す平面図。
【図６】第二の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図７】第二の実施例のレーザー共振器の非発振状態を示す平面図。
【図８】第二の実施例のレーザー共振器の発振状態を示す平面図。
【図９】回転する反射鏡を用いたレーザー共振器を示す平面図。
【図１０】第三の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図１１】レーザー装置の制御方法を示すフローチャート。
【図１２】従来の波長可変機構を伴うレーザー共振器の構造を示す図。
【図１３】本発明が適用できる光音響測定装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。
本発明の構成は、波長可変レーザーを用いる装置に適用可能であり、例えば医療用をはじめとする様々な分野に用いることができる。
【００２０】
図１に波長可変レーザーのレーザー共振器１０１の基本構成を示す。この共振器１０１はレーザー媒質１０２とフィードバックに相当する一組の共振器部分により形成される。共振器部分は、レーザー光を取り出す出力鏡１０３と反射鏡１０４から構成される。レーザー媒質の吸収特性に応じて励起用レーザー光源により、レーザー媒質を照射する。
色素レーザーやチタンサファイア（Ｔｉ：ｓａ）レーザーなど、広い波長範囲で利得を持つレーザー媒質を用いることにより波長可変レーザーを作成することが可能である。色素としては、ローダミン６Ｇやクマリン１０２などが挙げられ、各色素に応じて発振波長帯は異なる。本発明は固有の色素に限定されるものではない。Ｔｉ：ｓａはサファイアにチタンをドープした結晶であり、Ｔｉ：ｓａレーザーは６５０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長帯域の発振が可能な固体レーザーである。このように、色素やＴｉ：ｓａは発振波長領域の広いレーザー媒質である。
【００２１】
以下に、レーザー発振の基本条件をもとに、本発明のレーザー出力の安定化方法を示す。
レーザー発振の基本条件は、レーザー媒質１０２に励起光１０５を照射することにより、レーザー媒質の下準位帯の電子が上準位帯へ励起されて反転分布が形成されることである。ここで、レーザー媒質部分での利得をＧとし、レーザー発振における共振器内のロスをＬとおく。共振器内のロスとは、出力取り出しに関わる出力鏡１０３の透過率としてのロスと、出力鏡１０３以外の共振器内部の光学部材による内部損失としてのロスを足し合わせたものである。
共振器内のレーザー光が増幅され、出力が共振器外に出るためには、Ｇ＞Ｌでなければならない。一方、利得は光電場が強くなるにつれてレーザー媒質の上準位の原子数が減少するために小さくなる。ゆえに、レーザーを定常発振するためには、利得と損失が釣り合っていることが必要である。これに対して、Ｇ＜Ｌの状態ではレーザーは定常発振できない。
【００２２】
本発明では、励起光１０５がレーザー媒質１０２を照射しつつ、共振器内のロス（Ｌ）を制御して増大させて非発振状態が可能な構成とする。上記構成により、レーザー発振前に、レーザー媒質１０２が励起光１０５のエネルギーを吸収してレーザー媒質の温度が上昇する。結果として、レーザー媒質の温度をレーザー発振することなく上昇させ、安定出力となる熱平衡状態を作り出すことができ、発振と同時に出力が安定したレーザー装置とすることができる。
【００２３】
図１に示すレーザー共振器の反射鏡１０４に波長選択機構を付与することで、簡潔な構成の波長可変レーザーを構築することができる。波長選択機構としては、反射鏡１０４に所定の範囲の波長を反射する誘電体反射膜を形成する。そして、出力鏡１０３に対して反射鏡１０４を移動させて共振器構造を形成することにより波長選択を行うことができる。
【００２４】
かかる波長選択機構を有する装置において、レーザー媒質１０２に励起光１０５が照射されると、レーザー媒質１０２が励起光１０５のエネルギーを吸収し、レーザー媒質に特徴的な広い波長幅の蛍光が発生する。反射鏡１０４に所定の波長、例えば７５０ｎｍ付近のみを強く反射する誘電体反射膜を形成する場合、７５０ｎｍ付近の範囲の波長だけが共振器内部で増幅されてレーザー発振する。反射鏡と対となる出力鏡１０３はアウトプットカプラーであり、入射光を一定の割合で反射／透過させることでレーザーの発振を促す。反射鏡１０４に準備する誘電体反射防止膜は、あらかじめ必要な種類用意することにより、発振するレーザーの波長を選択することができる。
【００２５】
本構成では、反射鏡１０４に形成される誘電体反射膜の反射特性がレーザー品質に影響するため、波長幅が広くなりコヒーレンス特性が低下する可能性がある。しかしながら、波長選択のための特別な素子をレーザー共振器内部に挿入していないため、共振器内部における損失を抑制することが可能であり、高い出力を得ることができる。さらに、波長選択において反射鏡１０４を一軸制御するだけであるため、制御機構が簡潔であり出力鏡の位置精度の高く安定発振を得やすい構成である。このように、小型で簡潔な構造でありながら、高出力発振が可能な波長可変レーザーを作成できる。
【００２６】
＜第一の実施例＞
第一の実施例として、図３にレーザー共振器３０１を示す。反射鏡３０４と出力鏡３０３を対向して配置した構成である。反射鏡には、透過率を高めた高透過率部分３０５と、誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６と、別の誘電体反射膜Ｂが形成された領域３０７が含まれる。高透過率部分３０５は、誘電体反射防止膜により形成される。ここでは、複数（２種類）の反射膜を有する例を示したが、反射膜数は２種類に限定されるものではない。レーザー媒質の励起には、励起用レーザー光源を用いる。図３の共振器内部の反射鏡３０４は、図内の矢印に示すように一軸で位置制御する。反射鏡は、本発明の反射手段に相当する。誘電体反射膜Ａおよび誘電体反射膜Ｂは、本発明の第一の平面に相当する。高
透過率部分は、本発明の第二の平面に相当する。なお、平面とは、レーザー発振のために必要な程度に平面であればよい。
【００２７】
この反射鏡３０４を出力鏡３０３に対向させつつ移動させた場合における共振器の状態を、図４及び図５に示す。
高透過率部分３０５と出力鏡３０３を結ぶ線内にレーザー媒質３０２が配置するように反射鏡３０４の位置を制御した状態が図４である。すなわち、レーザー媒質を間にして高透過率部分と出力鏡は対向している。この場合、出力鏡３０３の出力にかかわるロス以外の要素である、共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。しかしながら、レーザー媒質に励起光を照射することで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。このような非発振状態は、レーザー媒質の暖機を兼ねる待機状態である。待機状態に暖機を行うことにより、レーザー媒質の温度を、安定したレーザー発振に必要な所定の値より高く保つことができる。
【００２８】
誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６と出力鏡３０３が共振器となるように反射鏡３０４を移動させた場合が図５である。すなわち、レーザー媒質を間にして誘電体反射膜Ａが形成された領域と出力鏡は対向している。この状態が発振状態である。上記工程でレーザー光を利用することで、レーザー発振初期の立ち上がり特性の良好な、安定発振するレーザー光が得られる。
また、誘導体反射膜Ｂが形成された領域３０７と出力鏡３０３が共振器となるように反射鏡３０４を移動させれば、波長選択が可能となり、選択された誘導体反射膜に応じて波長が決定される。
非発振状態にする位置と発振状態にする位置との間で反射鏡３０４を移動可能に構成するためには、ステッピングモータ等の駆動部を設ければ良い。
【００２９】
上記のように、本構成においては、特別な波長選択機構を設けずとも、共振器の反射鏡位置を制御するだけで、非発振状態である待機状態を形成することができる。本発明では、待機状態において反射光は必ずしも必要でない。そのため、反射鏡表面に誘電体膜による反射防止膜を形成し、不要な反射光を軽減する構成としてもよい。
【００３０】
＜第二の実施例＞
第二の実施例として、図６にレーザー共振器６０１を示す。反射鏡６０４と出力鏡６０３を対向させて配置した構成である。反射鏡６０４には、出力鏡６０３に対して対向して配置されていない非平行な平面部分６０５と、レーザー発振可能な波長範囲で発振波長を選択する誘電体反射膜Ａが形成された領域６０６と、別の誘電体反射膜Ｂが形成された領域６０７が含まれる。ここでは、複数（２種類）の反射膜を有する例を示したが、反射膜数は２種類に限定されるものではない。レーザー媒質の励起は、励起用レーザー光源を用いる。図６の共振器内部の反射鏡６０４は、図内の矢印に示すように一軸で位置制御する。非平行な平面部分は、本発明の第三の平面に相当する。
【００３１】
この反射鏡６０４を出力鏡６０３に対して対向させつつ移動させた場合における共振器の状態を、図７及び図８に示す。
非平行な平面部分６０５と出力鏡６０３を結ぶ線内にレーザー媒質６０２が配置するように反射鏡６０４の位置を制御した状態が図７である。この場合、出力鏡６０３の出力にかかわるロス以外の要素である、共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。しかしながら、レーザー媒質に励起光を照射することで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。このような非発振状態は、レーザー媒質の暖機を兼ねる待機状態である。
【００３２】
誘電体反射膜Ａが形成された領域６０６と出力鏡６０３が共振器となるように反射鏡６
０４を移動させた場合が図８である。この状態が発振状態である。上記工程でレーザー光を利用することで、レーザー発振初期の立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。本構成も第一の実施例と同様に、基本的なレーザー共振器と波長選択機構を有する反射鏡６０４のみの構成で、レーザー発振時には初期立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。
また、誘導体反射膜Ｂが形成された領域６０７と出力鏡６０３が共振器となるように反射鏡６０４を移動させれば、波長選択が可能となる。
【００３３】
＜変形例＞
続いて、反射鏡として、図９に示すような、出力鏡に対して対向した状態で回転移動する円盤状平板を用いる例を説明する。
【００３４】
上記実施例のように、直線移動する平板を用いる場合は、反射鏡の移動方向に対して垂直に所定の波長に応じた反射膜を形成し、反射鏡の端部に非発振部分を形成する。一方、回転移動する円盤状平板を用いる場合は、円盤状の反射鏡が中心で回転し、出力鏡９０３と反射鏡９０４が対向した位置に配置されるとともに、レーザー媒質が中心軸からオフセットした位置に配置されている共振器構造を形成する。
反射鏡９０４は扇型形状に区画分けし、非発振状態では、透過率を高めた高透過率部分９０５を、発振状態では誘電体反射膜部分である９０６及び９０７を用いる。高透過率部分９０５を共振器として利用した場合は、実施例１及び２と同様にして共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。
【００３５】
反射鏡に具備する反射膜と非発振部分の配列は任意である。即ち、非発振部分を中央に配置して両脇に所定の波長の反射膜を構成してもよい。このような構成とした場合、必要な2種類の波長のレーザー光をそれぞれ高速にオン・オフすることが可能である。また、
反射膜と非発振部分を任意に作り込み、反射鏡を可動にして利用することができる。この場合は、レーザー出力の安定性を維持しつつ、発振波長の選択とオン・オフの任意の組み合わせが可能である。
【００３６】
＜第三の実施例＞
第三の実施例として、図１０にレーザー共振器１００１を示す。レーザー媒質の励起には、励起用レーザー光源を用いる。反射鏡１００４と出力鏡１００３を対向して配置した共振器構成である。反射鏡の制御範囲を広げて、反射鏡と出力鏡を結ぶ垂直な光軸上にレーザー媒質を置かないような構成が取れるように制御する。この場合、レーザー共振器構造が崩れるためレーザー発振条件を満たすことができずにレーザー発振しない。一方、レーザー媒質に励起光が照射されることで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。本構成では、基本的なレーザー共振器と波長選択機構を有する反射鏡１００４のみの構成であり、レーザー発振時には初期立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。本構成は、共振器内部にシャッター機構を搭載することにより得られる効果と同等である。
【００３７】
次に、上記各実施例のように構成されたレーザー共振器を有するレーザー装置の制御方法を、図１１のフローチャートを参照しつつ説明する。レーザー装置の具体例として、光音響診断装置を用いる。ここでは、第一の実施例の構成を具体例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００３８】
まず、ステップＳ１０１で、共振条件を満たさない反射鏡位置を選択する。第一の実施例であれば、反射鏡３０４のうち高透過率部分３０５が出力鏡３０３と対向するようにする。この状態が非発振状態である。
ステップＳ１０２で、レーザー媒質３０２に使用出力の励起用レーザー光を照射する。
ステップＳ１０３で、この状態を維持し待機状態とする。本ステップでレーザー媒質の温度が上昇して安定化する。本工程の後に、診断部位の選定及び設定をすることができる。
ステップＳ１０４で、所望の波長のレーザー光が発振する共振条件をみたすように反射鏡位置を選択する。そのために、誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６または誘電体反射膜Ｂが形成された領域３０７部分を用いるように位置を選択する。そして、レーザー発振を行う。本工程によりレーザー発振状態となり、光音響信号を取得することができる。
以上の処理により、出力が一定の所望の波長のレーザー光を照射することが可能となる。
【００３９】
＜第四の実施例＞
上記各実施例のレーザー装置は、光音響イメージング技術を利用した光音響装置に用いることができる。光音響イメージングは、まずパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを光吸収体が吸収することで発生した音響波（典型的には超音波）を受信する。そしてこの音響波の受信信号を用いることにより被検体内部の情報を画像化する技術である。この技術により、被検体内の初期圧力発生分布や光吸収係数分布などの光学的な特性分布情報を画像データとして得ることができる。
【００４０】
本発明が適用できる光音響装置の模式図を図１３に示す。本発明の光音響装置は、上記各実施例に記載のレーザー装置１、音響波検出器７、信号処理部９、データ処理部１０を少なくとも有する。本実施例では、上記各実施例に記載のレーザー装置１から発振する光２は、レンズやミラー、光ファイバー等の光学部材４を介して被検体３に照射される。被検体内では、照射された光が被検体内の光吸収体５（例えば腫瘍や血管等）で吸収されることで、音響波６が発生する。音響波検出器７は音響波６を受信して電気信号に変換し、前記電気信号を信号処理部９に出力する。信号処理部９は、入力された電気信号に対してＡ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部１０へ出力する。データ処理部１０は、入力された信号を用いて画像データを生成し、表示部１２に出力する。表示部１２は入力された画像データに基づいて画像を表示する。
【符号の説明】
【００４１】
３０１：レーザー共振器，３０２：レーザー媒質，３０３：出力鏡，３０４：反射鏡，３０５：高透過率部分，３０６：誘電体反射膜Ａが形成された領域，３０７：誘電体反射膜Ｂが形成された領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー装置および光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長可変レーザーを用いた多くの製品開発が行われている。紫外光から可視光帯域では生化学測定や半導体測定の用途など、可視光から近赤外帯域では医用測定の用途などを対象としたレーザー開発が行われている。レーザーのコヒーレンス特性や高い出力特性などの特徴を活かした製品開発が行われているが、レーザーを高出力で安定化することは基本的な要求内容である。
【０００３】
一般的に、レーザー出力を安定化するために数十分のレーザー発振を伴う暖機が行われる。暖機により、共振器を構成する光学部材、レーザー媒質、励起媒体、冷却水などの温度を熱平衡状態とし安定化させる。レーザー準備完了状態を判断するために、レーザー発振を伴う暖機工程を段階的に行い、レーザー出力を安定化する手法が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
一方、フラッシュランプ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザーでは、レーザー発振を伴わずフラッシュランプの発光工程だけで、比較的安定なレーザー出力を得ることができる。ランプに隣接配置されたＮｄ：ＹＡＧロッドの温度が、フラッシュランプ発光によるエネルギーを吸収して上昇し、熱平衡状態に達してレーザー出力が安定化する。
非線形光学結晶であるＫＴＰ結晶を用いたレーザー発振では、ペルチェ素子を利用してＫＴＰ結晶の温度制御を行うことでレーザー出力を安定化する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
チタンサファイア（Ｔｉ：ｓａ）や色素をレーザー媒質とする波長可変レーザーは、Ｎｄ：ＹＡＧ等の基本波やその高調波を励起光源とし、発振可能な波長を選択的に共振させることによりレーザー発振させる。発振するレーザー出力の安定化には、励起源のレーザー出力の安定化と共にレーザー媒質（Ｔｉ：ｓａや色素）の温度をレーザー発振時と同じ熱平衡状態にすることが重要である。
【０００６】
波長可変レーザーを組み込んだ医療診断装置として、光音響効果を利用して乳房内部にある腫瘍の有無を診断する光音響測定装置の開発が進められている（非特許文献１）。光音響測定装置は、ナノ秒パルスレーザーを測定部位に照射して、そこで発生する超音波を受信し、受信信号を解析することで画像を得る測定装置である。Ｔｉ：ｓａのような波長可変レーザーを利用することで、生体内組織の吸収係数の違いに基づく組織情報を得ることができる。光音響測定は侵襲性が低いため、測定部位を変えながら繰り返し測定することが可能である。また、一回毎の測定時間が短くレーザー発振時間が比較的短い。このため、レーザーを間欠的に発振させることが多くレーザー出力の安定化を図ることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６２９７６号公報
【特許文献２】特開平０９−１６２４７９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S. Manohar et al, Proc. of SPIE vol. 6437 (2007) 643702-1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
医療用の光音響測定装置に用いるＴｉ：ｓａのような波長可変レーザーでは、使用状況に関わらず高出力かつ安定化したレーザー出力を得ることが好ましい。特許文献１に示すような暖機工程を要するレーザー装置を用いた場合、診断における被験者の拘束時間が長くなり診断時間が長くなるという課題を有する。また、高出力レーザーを利用する場合は、診断前はレーザー発振していないことが望ましいため、従来行ってきたレーザー発振を伴う暖機工程を行わないことが好ましい。
【００１０】
図１２に、波長可変機構を伴う従来使用されているＴｉ：ｓａレーザーのレーザー共振器１２０１を示す。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波である波長５３２ｎｍの励起光を用いてＴｉ：ｓａ結晶からなるレーザー媒質１２０２を励起する。レーザー共振器１２０１において、レーザー媒質１２０２の一端側に反射鏡１２０３が設けられている。そして、反射鏡１２０３と共振器構造を形成する出力鏡１２０６が設けられている。反射鏡１２０３とレーザー媒質１２０２との間には、波長選択素子である第１ブリュースター分散プリズム１２０４と、第２のブリュースター分散プリズム１２０５が設けられている。ここでは、分散プリズム２個を用いた例を示した。
【００１１】
上述するＴｉ：ｓａレーザーを用いて測定したレーザー出力を、縦軸を出力、横軸を時間として図２に示した。本測定は、励起光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波である波長５３２ｎｍのレーザー光を用いた。また、励起光の出力が安定していた状態でＴｉ：ｓａ結晶を照射している。図２で示されるように、励起光照射直後はＴｉ：ｓａレーザー光の出力は低い。時間の経過と共に徐々にレーザー出力が増大し、出力が安定化した平衡状態に達する。励起光を入射した直後のＴｉ：ｓａ結晶は周囲の環境温度と同一であり、Ｔｉ：ｓａ結晶の温度が低い。そして、励起光照射時間が経過するに連れてＴｉ：ｓａ結晶の温度が上昇する。安定なレーザー出力を得るためには、レーザー媒質を熱平衡状態とすることが必要である。即ち、本測定結果が示すように、従来使用されるＴｉ：ｓａレーザーの出力を安定化するには、レーザー発振の伴う、ある程度の時間を要する暖機工程を必要とする、という課題を有している。
【００１２】
レーザー媒質の温度制御を図るために、特許文献２のように、ペルチェ素子等を用いてレーザー媒質の温度をあらかじめ最適化する手法もある。しかしながら、温度モニターのためのセンサー及び制御機構を用いるため装置構成が複雑化する。
【００１３】
図１２に示した従来例では、比較的内部損失の少ないブリュースター分散プリズムを用いた例を示した。しかし、ブリュースター分散プリズムを用いた場合は共振器長が長くなるという欠点がある。波長選択は、２つのブュースター分散プリズムを経て屈折する光路に対して、共振器構造となるように反射鏡１２０３の位置及び角度を調整する。波長選択性及び波長分解能は、分散プリズムの数または屈折率に基づく分散能に応じて変化する。分散された波長に応じて反射鏡１２０３の位置を決めるため、波長選択精度と反射鏡１２０３の位置精度には相関がある。このように、分散プリズムを用いることで、波長制御機構部分を含めて装置が大型化し易い。
【００１４】
波長選択機構の別の従来例として、共振器内部に複屈折フィルターや回折格子を挿入する方法があるが、これらの波長選択素子は内部損失が大きくレーザー発振効率が低下し高出力化を阻害する要因となる。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー出力の安定化を図ることが可能な簡潔な構成のレーザー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】
【００１６】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、レーザー媒質と、前記レーザー媒質に光を照射することにより、前記レーザー媒質を励起させるとともに前記レーザー媒質の温度を上昇させる光源と、前記レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、前記レーザー媒質を間にして前記反射手段と対向して配置され、前記所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡と、を有するレーザー装置であって、前記反射手段は、前記出力鏡と前記第一の平面との間で光を共振させて前記レーザー装置を発振状態にする位置と、前記レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されていることを特徴とするレーザー装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザー出力の安定化を図ることが可能な簡潔な構成のレーザー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザー共振器の基本構造を示す平面図。
【図２】Ｔｉ：ｓａレーザーの発振初期特性を示す図。
【図３】第一の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図４】第一の実施例のレーザー共振器の非発振状態を示す平面図。
【図５】第一の実施例のレーザー共振器の発振状態を示す平面図。
【図６】第二の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図７】第二の実施例のレーザー共振器の非発振状態を示す平面図。
【図８】第二の実施例のレーザー共振器の発振状態を示す平面図。
【図９】回転する反射鏡を用いたレーザー共振器を示す平面図。
【図１０】第三の実施例のレーザー共振器を示す平面図。
【図１１】レーザー装置の制御方法を示すフローチャート。
【図１２】従来の波長可変機構を伴うレーザー共振器の構造を示す図。
【図１３】本発明が適用できる光音響測定装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。
本発明の構成は、波長可変レーザーを用いる装置に適用可能であり、例えば医療用をはじめとする様々な分野に用いることができる。
【００２０】
図１に波長可変レーザーのレーザー共振器１０１の基本構成を示す。この共振器１０１はレーザー媒質１０２とフィードバックに相当する一組の共振器部分により形成される。共振器部分は、レーザー光を取り出す出力鏡１０３と反射鏡１０４から構成される。レーザー媒質の吸収特性に応じて励起用レーザー光源により、レーザー媒質を照射する。
色素レーザーやチタンサファイア（Ｔｉ：ｓａ）レーザーなど、広い波長範囲で利得を持つレーザー媒質を用いることにより波長可変レーザーを作成することが可能である。色素としては、ローダミン６Ｇやクマリン１０２などが挙げられ、各色素に応じて発振波長帯は異なる。本発明は固有の色素に限定されるものではない。Ｔｉ：ｓａはサファイアにチタンをドープした結晶であり、Ｔｉ：ｓａレーザーは６５０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長帯域の発振が可能な固体レーザーである。このように、色素やＴｉ：ｓａは発振波長領域の広いレーザー媒質である。
【００２１】
以下に、レーザー発振の基本条件をもとに、本発明のレーザー出力の安定化方法を示す。
レーザー発振の基本条件は、レーザー媒質１０２に励起光１０５を照射することにより、レーザー媒質の下準位帯の電子が上準位帯へ励起されて反転分布が形成されることである。ここで、レーザー媒質部分での利得をＧとし、レーザー発振における共振器内のロスをＬとおく。共振器内のロスとは、出力取り出しに関わる出力鏡１０３の透過率としてのロスと、出力鏡１０３以外の共振器内部の光学部材による内部損失としてのロスを足し合わせたものである。
共振器内のレーザー光が増幅され、出力が共振器外に出るためには、Ｇ＞Ｌでなければならない。一方、利得は光電場が強くなるにつれてレーザー媒質の上準位の原子数が減少するために小さくなる。ゆえに、レーザーを定常発振するためには、利得と損失が釣り合っていることが必要である。これに対して、Ｇ＜Ｌの状態ではレーザーは定常発振できない。
【００２２】
本発明では、励起光１０５がレーザー媒質１０２を照射しつつ、共振器内のロス（Ｌ）を制御して増大させて非発振状態が可能な構成とする。上記構成により、レーザー発振前に、レーザー媒質１０２が励起光１０５のエネルギーを吸収してレーザー媒質の温度が上昇する。結果として、レーザー媒質の温度をレーザー発振することなく上昇させ、安定出力となる熱平衡状態を作り出すことができ、発振と同時に出力が安定したレーザー装置とすることができる。
【００２３】
図１に示すレーザー共振器の反射鏡１０４に波長選択機構を付与することで、簡潔な構成の波長可変レーザーを構築することができる。波長選択機構としては、反射鏡１０４に所定の範囲の波長を反射する誘電体反射膜を形成する。そして、出力鏡１０３に対して反射鏡１０４を移動させて共振器構造を形成することにより波長選択を行うことができる。
【００２４】
かかる波長選択機構を有する装置において、レーザー媒質１０２に励起光１０５が照射されると、レーザー媒質１０２が励起光１０５のエネルギーを吸収し、レーザー媒質に特徴的な広い波長幅の蛍光が発生する。反射鏡１０４に所定の波長、例えば７５０ｎｍ付近のみを強く反射する誘電体反射膜を形成する場合、７５０ｎｍ付近の範囲の波長だけが共振器内部で増幅されてレーザー発振する。反射鏡と対となる出力鏡１０３はアウトプットカプラーであり、入射光を一定の割合で反射／透過させることでレーザーの発振を促す。反射鏡１０４に準備する誘電体反射防止膜は、あらかじめ必要な種類用意することにより、発振するレーザーの波長を選択することができる。
【００２５】
本構成では、反射鏡１０４に形成される誘電体反射膜の反射特性がレーザー品質に影響するため、波長幅が広くなりコヒーレンス特性が低下する可能性がある。しかしながら、波長選択のための特別な素子をレーザー共振器内部に挿入していないため、共振器内部における損失を抑制することが可能であり、高い出力を得ることができる。さらに、波長選択において反射鏡１０４を一軸制御するだけであるため、制御機構が簡潔であり出力鏡の位置精度の高く安定発振を得やすい構成である。このように、小型で簡潔な構造でありながら、高出力発振が可能な波長可変レーザーを作成できる。
【００２６】
＜第一の実施例＞
第一の実施例として、図３にレーザー共振器３０１を示す。反射鏡３０４と出力鏡３０３を対向して配置した構成である。反射鏡には、透過率を高めた高透過率部分３０５と、誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６と、別の誘電体反射膜Ｂが形成された領域３０７が含まれる。高透過率部分３０５は、誘電体反射防止膜により形成される。ここでは、複数（２種類）の反射膜を有する例を示したが、反射膜数は２種類に限定されるものではない。レーザー媒質の励起には、励起用レーザー光源を用いる。図３の共振器内部の反射鏡３０４は、図内の矢印に示すように一軸で位置制御する。反射鏡は、本発明の反射手段に相当する。誘電体反射膜Ａおよび誘電体反射膜Ｂは、本発明の第一の平面に相当する。高
透過率部分は、本発明の第二の平面に相当する。なお、平面とは、レーザー発振のために必要な程度に平面であればよい。
【００２７】
この反射鏡３０４を出力鏡３０３に対向させつつ移動させた場合における共振器の状態を、図４及び図５に示す。
高透過率部分３０５と出力鏡３０３を結ぶ線内にレーザー媒質３０２が配置するように反射鏡３０４の位置を制御した状態が図４である。すなわち、レーザー媒質を間にして高透過率部分と出力鏡は対向している。この場合、出力鏡３０３の出力にかかわるロス以外の要素である、共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。しかしながら、レーザー媒質に励起光を照射することで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。このような非発振状態は、レーザー媒質の暖機を兼ねる待機状態である。待機状態に暖機を行うことにより、レーザー媒質の温度を、安定したレーザー発振に必要な所定の値より高く保つことができる。
【００２８】
誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６と出力鏡３０３が共振器となるように反射鏡３０４を移動させた場合が図５である。すなわち、レーザー媒質を間にして誘電体反射膜Ａが形成された領域と出力鏡は対向している。この状態が発振状態である。上記工程でレーザー光を利用することで、レーザー発振初期の立ち上がり特性の良好な、安定発振するレーザー光が得られる。
また、誘導体反射膜Ｂが形成された領域３０７と出力鏡３０３が共振器となるように反射鏡３０４を移動させれば、波長選択が可能となり、選択された誘導体反射膜に応じて波長が決定される。
非発振状態にする位置と発振状態にする位置との間で反射鏡３０４を移動可能に構成するためには、ステッピングモータ等の駆動部を設ければ良い。
【００２９】
上記のように、本構成においては、特別な波長選択機構を設けずとも、共振器の反射鏡位置を制御するだけで、非発振状態である待機状態を形成することができる。本発明では、待機状態において反射光は必ずしも必要でない。そのため、反射鏡表面に誘電体膜による反射防止膜を形成し、不要な反射光を軽減する構成としてもよい。
【００３０】
＜第二の実施例＞
第二の実施例として、図６にレーザー共振器６０１を示す。反射鏡６０４と出力鏡６０３を対向させて配置した構成である。反射鏡６０４には、出力鏡６０３に対して対向して配置されていない非平行な平面部分６０５と、レーザー発振可能な波長範囲で発振波長を選択する誘電体反射膜Ａが形成された領域６０６と、別の誘電体反射膜Ｂが形成された領域６０７が含まれる。ここでは、複数（２種類）の反射膜を有する例を示したが、反射膜数は２種類に限定されるものではない。レーザー媒質の励起は、励起用レーザー光源を用いる。図６の共振器内部の反射鏡６０４は、図内の矢印に示すように一軸で位置制御する。非平行な平面部分は、本発明の第三の平面に相当する。
【００３１】
この反射鏡６０４を出力鏡６０３に対して対向させつつ移動させた場合における共振器の状態を、図７及び図８に示す。
非平行な平面部分６０５と出力鏡６０３を結ぶ線内にレーザー媒質６０２が配置するように反射鏡６０４の位置を制御した状態が図７である。この場合、出力鏡６０３の出力にかかわるロス以外の要素である、共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。しかしながら、レーザー媒質に励起光を照射することで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。このような非発振状態は、レーザー媒質の暖機を兼ねる待機状態である。
【００３２】
誘電体反射膜Ａが形成された領域６０６と出力鏡６０３が共振器となるように反射鏡６
０４を移動させた場合が図８である。この状態が発振状態である。上記工程でレーザー光を利用することで、レーザー発振初期の立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。本構成も第一の実施例と同様に、基本的なレーザー共振器と波長選択機構を有する反射鏡６０４のみの構成で、レーザー発振時には初期立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。
また、誘導体反射膜Ｂが形成された領域６０７と出力鏡６０３が共振器となるように反射鏡６０４を移動させれば、波長選択が可能となる。
【００３３】
＜変形例＞
続いて、反射鏡として、図９に示すような、出力鏡に対して対向した状態で回転移動する円盤状平板を用いる例を説明する。
【００３４】
上記実施例のように、直線移動する平板を用いる場合は、反射鏡の移動方向に対して垂直に所定の波長に応じた反射膜を形成し、反射鏡の端部に非発振部分を形成する。一方、回転移動する円盤状平板を用いる場合は、円盤状の反射鏡が中心で回転し、出力鏡９０３と反射鏡９０４が対向した位置に配置されるとともに、レーザー媒質が中心軸からオフセットした位置に配置されている共振器構造を形成する。
反射鏡９０４は扇型形状に区画分けし、非発振状態では、透過率を高めた高透過率部分９０５を、発振状態では誘電体反射膜部分である９０６及び９０７を用いる。高透過率部分９０５を共振器として利用した場合は、実施例１及び２と同様にして共振器内のロスが大きいため、レーザー発振条件を満たさない非発振状態となる。
【００３５】
反射鏡に具備する反射膜と非発振部分の配列は任意である。即ち、非発振部分を中央に配置して両脇に所定の波長の反射膜を構成してもよい。このような構成とした場合、必要な2種類の波長のレーザー光をそれぞれ高速にオン・オフすることが可能である。また、
反射膜と非発振部分を任意に作り込み、反射鏡を可動にして利用することができる。この場合は、レーザー出力の安定性を維持しつつ、発振波長の選択とオン・オフの任意の組み合わせが可能である。
【００３６】
＜第三の実施例＞
第三の実施例として、図１０にレーザー共振器１００１を示す。レーザー媒質の励起には、励起用レーザー光源を用いる。反射鏡１００４と出力鏡１００３を対向して配置した共振器構成である。反射鏡の制御範囲を広げて、反射鏡と出力鏡を結ぶ垂直な光軸上にレーザー媒質を置かないような構成が取れるように制御する。この場合、レーザー共振器構造が崩れるためレーザー発振条件を満たすことができずにレーザー発振しない。一方、レーザー媒質に励起光が照射されることで、レーザー発振しない状態でレーザー媒質の温度を一定にすることができる。本構成では、基本的なレーザー共振器と波長選択機構を有する反射鏡１００４のみの構成であり、レーザー発振時には初期立ち上がり特性の良好な安定発振するレーザー光が得られる。本構成は、共振器内部にシャッター機構を搭載することにより得られる効果と同等である。
【００３７】
次に、上記各実施例のように構成されたレーザー共振器を有するレーザー装置の制御方法を、図１１のフローチャートを参照しつつ説明する。レーザー装置の具体例として、光音響診断装置を用いる。ここでは、第一の実施例の構成を具体例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００３８】
まず、ステップＳ１０１で、共振条件を満たさない反射鏡位置を選択する。第一の実施例であれば、反射鏡３０４のうち高透過率部分３０５が出力鏡３０３と対向するようにする。この状態が非発振状態である。
ステップＳ１０２で、レーザー媒質３０２に使用出力の励起用レーザー光を照射する。
ステップＳ１０３で、この状態を維持し待機状態とする。本ステップでレーザー媒質の温度が上昇して安定化する。本工程の後に、診断部位の選定及び設定をすることができる。
ステップＳ１０４で、所望の波長のレーザー光が発振する共振条件をみたすように反射鏡位置を選択する。そのために、誘電体反射膜Ａが形成された領域３０６または誘電体反射膜Ｂが形成された領域３０７部分を用いるように位置を選択する。そして、レーザー発振を行う。本工程によりレーザー発振状態となり、光音響信号を取得することができる。
以上の処理により、出力が一定の所望の波長のレーザー光を照射することが可能となる。
【００３９】
＜第四の実施例＞
上記各実施例のレーザー装置は、光音響イメージング技術を利用した光音響装置に用いることができる。光音響イメージングは、まずパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを光吸収体が吸収することで発生した音響波（典型的には超音波）を受信する。そしてこの音響波の受信信号を用いることにより被検体内部の情報を画像化する技術である。この技術により、被検体内の初期圧力発生分布や光吸収係数分布などの光学的な特性分布情報を画像データとして得ることができる。
【００４０】
本発明が適用できる光音響装置の模式図を図１３に示す。本発明の光音響装置は、上記各実施例に記載のレーザー装置１、音響波検出器７、信号処理部９、データ処理部１０を少なくとも有する。本実施例では、上記各実施例に記載のレーザー装置１から発振する光２は、レンズやミラー、光ファイバー等の光学部材４を介して被検体３に照射される。被検体内では、照射された光が被検体内の光吸収体５（例えば腫瘍や血管等）で吸収されることで、音響波６が発生する。音響波検出器７は音響波６を受信して電気信号に変換し、前記電気信号を信号処理部９に出力する。信号処理部９は、入力された電気信号に対してＡ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部１０へ出力する。データ処理部１０は、入力された信号を用いて画像データを生成し、表示部１２に出力する。表示部１２は入力された画像データに基づいて画像を表示する。
【符号の説明】
【００４１】
３０１：レーザー共振器，３０２：レーザー媒質，３０３：出力鏡，３０４：反射鏡，３０５：高透過率部分，３０６：誘電体反射膜Ａが形成された領域，３０７：誘電体反射膜Ｂが形成された領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー媒質と、
前記レーザー媒質に光を照射することにより、前記レーザー媒質を励起させるとともに前記レーザー媒質の温度を上昇させる光源と、
前記レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、
前記レーザー媒質を間にして前記反射手段と対向して配置され、前記所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡と、
を有するレーザー装置であって、
前記反射手段は、前記出力鏡と前記第一の平面との間で光を共振させて前記レーザー装置を発振状態にする位置と、前記レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されている
ことを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
前記反射手段は、前記所定の波長の範囲の光を透過する第二の平面を含んでおり、前記非発振状態においては、前記第二の平面が前記出力鏡と対向する位置を取る
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項３】
前記反射手段は、前記出力鏡に対して非平行な第三の平面を含んでおり、前記非発振状態においては、前記第三の平面が前記出力鏡と対向する位置を取る
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項４】
前記第一の平面は、誘電体反射膜からなる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザー装置。
【請求項５】
前記第一の平面は、それぞれ異なる波長の範囲の光を反射する複数の部分を含んでおり、前記複数の部分の中から選択された、前記レーザー媒質を間にして前記出力鏡と対向する部分に応じて、出力するレーザーの波長の範囲が決定される
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザー装置。
【請求項６】
前記非発振状態は、レーザー媒質の暖機を行う待機状態である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザー装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザー装置と、
前記レーザー装置から発振された光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換する音響波検出器と、
前記電気信号を用いて画像データを生成するデータ処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項１】
レーザー媒質と、
前記レーザー媒質に光を照射することにより、前記レーザー媒質を励起させるとともに前記レーザー媒質の温度を上昇させる光源と、
前記レーザー媒質が励起されて発生する光のうち所定の波長の範囲の光を反射する第一の平面を含む反射手段と、
前記レーザー媒質を間にして前記反射手段と対向して配置され、前記所定の波長の範囲の光を前記第一の平面との間で共振させることによりレーザーを発振する出力鏡と、
を有するレーザー装置であって、
前記反射手段は、前記出力鏡と前記第一の平面との間で光を共振させて前記レーザー装置を発振状態にする位置と、前記レーザー装置を非発振状態にする位置との間で移動可能に構成されている
ことを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
前記反射手段は、前記所定の波長の範囲の光を透過する第二の平面を含んでおり、前記非発振状態においては、前記第二の平面が前記出力鏡と対向する位置を取る
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項３】
前記反射手段は、前記出力鏡に対して非平行な第三の平面を含んでおり、前記非発振状態においては、前記第三の平面が前記出力鏡と対向する位置を取る
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項４】
前記第一の平面は、誘電体反射膜からなる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザー装置。
【請求項５】
前記第一の平面は、それぞれ異なる波長の範囲の光を反射する複数の部分を含んでおり、前記複数の部分の中から選択された、前記レーザー媒質を間にして前記出力鏡と対向する部分に応じて、出力するレーザーの波長の範囲が決定される
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザー装置。
【請求項６】
前記非発振状態は、レーザー媒質の暖機を行う待機状態である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザー装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザー装置と、
前記レーザー装置から発振された光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換する音響波検出器と、
前記電気信号を用いて画像データを生成するデータ処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２２２０７（Ｐ２０１２−２２２２０７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７６９６（Ｐ２０１１−８７６９６）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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