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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】レーザパルスの選択及びエネルギーレベルの制御
(51)【国際特許分類】
A61F 9/008 20060101AFI20240628BHJP
【ＦＩ】
A61F9/008 120D
A61F9/008 150
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023574521
(86)(22)【出願日】2022-07-12
(85)【翻訳文提出日】2023-12-01
(86)【国際出願番号】 IB2022056434
(87)【国際公開番号】W WO2023285971
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】63/222,521
(32)【優先日】2021-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】319008904
【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100227835
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 剛孝
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ホセイン カリム
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー アンドリュー ゲレロ
(72)【発明者】
【氏名】アデラ アポストル
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル カストロ
(72)【発明者】
【氏名】レザ カザエイネザード
(72)【発明者】
【氏名】アリレザ マレク タブリジ
(72)【発明者】
【氏名】コーリー スチュアート
(72)【発明者】
【氏名】ゼノン ウィトウスキ
(57)【要約】
レーザ電磁エネルギーを選択的に通過させるか又は遮断するためのシステム及び方法が開示される。レーザシステムはシャッターを備え、それによって、シャッターが回転すると、シャッターの１つ以上の開口領域とシャッターの１つ以上の中実領域が、レーザによって放出された電磁放射の経路中に交互に位置する。シャッターは異なるモードで動作してもよく、これには、全てのレーザパルスを完全に又は部分的に通過させることと、全てのレーザパルスを通過させずに遮断することと、レーザパルスを交互に通過及び遮断することと、が含まれる。実施形態によっては、シャッターは、各選択されたレーザパルスの一部分のみを通過させるように制御される。レーザシステムは、異なる動作モードに対応した異なる位置に回転可能な波長板を備える。異なる動作モードは、レーザ電磁放射の一部分を許可し一部分を遮断することを含んでもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザシステムであって、電磁放射を放出するように構成されたレーザと、
レーザシャッターアセンブリであって、
シャッターであって、回転軸、並びに前記シャッターの前記回転軸を中心として配置された少なくとも１つの開口領域及び少なくとも１つの中実領域を有するシャッター、及び、
前記シャッターの前記回転軸を中心として前記シャッターを回転させるように構成されたシャッター回転モータ、を備えるレーザシャッターアセンブリと、を備え、
前記シャッターは、前記シャッターの前記回転軸を中心として回転されたときに、前記シャッターの開口領域及び前記シャッターの中実領域が、前記レーザによって放出された前記電磁放射の経路に交互に位置するように配置されている、レーザシステム。
【請求項2】
前記レーザは、電磁放射をパルスで放出するように構成され、前記レーザシャッターアセンブリは、異なるモードで動作するように構成され、前記異なるモードには、全てのレーザパルスが完全に又は部分的に通過することが許される全パルス許可モードと、全てのレーザパルスを通過させないように前記シャッターが遮断する全パルス遮断モードと、一部のレーザパルスは完全に又は部分的に通過することが許され、一部のレーザパルスは前記シャッターにより遮断される少なくとも１つのパルス断続遮断モードと、が含まれる、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項3】
前記レーザシャッターアセンブリはシャッター回転センサを更に備え、前記レーザシステムは、前記レーザパルスのタイミングを基準にして前記シャッターの前記回転を制御するように、前記シャッター回転センサからの信号に応答して前記シャッター回転モータを動作させるように構成される、請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項4】
前記レーザシャッターアセンブリは、キャリッジ位置決めモータであって、前記シャッターに動作可能に接続され、前記レーザシャッターアセンブリの前記異なる動作モードに対応した異なる位置に前記シャッターを移動させるように構成されたキャリッジ位置決めモータを備える、請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項5】
前記シャッターはその異なる位置に対応する複数のトラックを備え、前記複数のトラックには、前記レーザによって放出された前記レーザパルスの第１のパーセンテージが通過することが許される第１のトラックと、前記レーザによって放出された前記レーザパルスの第２のパーセンテージが通過することが許される第２のトラックと、が含まれ、前記第２のパーセンテージは、前記第１のパーセンテージより高い、請求項４に記載のレーザシステム。
【請求項6】
前記レーザシャッターアセンブリは、キャリッジカムプレート及び少なくとも１つのキャリッジ位置センサを更に備え、前記キャリッジカムプレートは、前記シャッターと共に動くように前記シャッターに接続され、前記少なくとも１つのキャリッジ位置センサは、前記キャリッジカムプレートの位置を検出して前記シャッターの位置を決定するように構成される、請求項４に記載のレーザシステム。
【請求項7】
前記レーザシステムは、前記レーザシャッターアセンブリをそれの異なるモードで動作させるために、前記レーザパルスのタイミングを基準にして前記シャッターの前記回転を制御するように前記シャッター回転モータを動作させるように構成される、請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項8】
前記レーザシステムは、レーザエネルギー出力を制御するために、少なくとも１組のレーザパルスについて、前記１組のレーザパルス中の前記レーザパルスの各々の一部分が通過することが許され、且つ前記１組のレーザパルス中の前記レーザパルスの各々の一部分が遮断されるように、前記レーザパルスを基準にして前記シャッターの前記回転を制御するように、前記シャッター回転モータを動作させるように構成される、請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項9】
レーザシステムを制御する方法であって、レーザから電磁放射を放出することと、
前記レーザによって放出された前記電磁放射の経路中でシャッターを回転させることであって、それによって、前記シャッターの開口領域及び前記シャッターの中実領域が、前記レーザによって放出された前記電磁放射の前記経路中に交互に位置するようになることと、を含むレーザシステムを制御する方法。
【請求項10】
前記レーザから電磁放射を放出するステップは、前記レーザから電磁放射をパルスで放出することを含み、前記方法は、異なるモードで前記シャッターを動作させることを更に含み、前記異なるモードには、全てのレーザパルスが完全に又は部分的に通過することが許される全パルス許可モードと、全てのレーザパルスを通過させないように前記シャッターが遮断する全パルス遮断モードと、一部のレーザパルスは完全に又は部分的に通過することが許され、一部のレーザパルスは前記シャッターにより遮断される少なくとも１つのパルス断続遮断モードと、が含まれる、請求項９に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項11】
前記レーザパルスのタイミングを基準にして前記シャッターの前記回転を制御するように、シャッター回転センサからの信号に応答して前記シャッターを動作させることを更に含む、請求項１０に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項12】
前記シャッターに動作可能に接続されたキャリッジ位置決めモータを使用して、前記異なる動作モードに対応した異なる位置に前記シャッターを移動させることを更に含む、請求項１０に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項13】
異なる位置に前記シャッターを移動させるステップは、前記シャッターを、第１の位置であって、前記レーザによって放出された前記レーザパルスの第１のパーセンテージが通過することが許される第１の位置、及び第２の位置であって、前記レーザによって放出された前記レーザパルスの第２のパーセンテージが通過することが許される第２の位置、に移動させることを含み、前記第２のパーセンテージは前記第１のパーセンテージより高い、請求項１２に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項14】
少なくとも１つのキャリッジ位置センサを使用してキャリッジカムプレートの位置を検出することにより、前記シャッターの位置を決定することを更に含み、前記キャリッジカムプレートは、前記シャッターと共に動くように前記シャッターに接続されている、請求項１２に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項15】
前記シャッターをそれの異なるモードで動作させるために、前記レーザパルスのタイミングを基準にして前記シャッターの前記回転を制御することを更に含む、請求項１０に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項16】
レーザエネルギー出力を制御するために、少なくとも１組のレーザパルスについて、前記１組のレーザパルス中の前記レーザパルスの各々の一部分が通過することが許され、且つ前記１組のレーザパルス中の前記レーザパルスの各々の一部分が遮断されるように、前記レーザパルスを基準にして前記シャッターの前記回転を制御することを更に含む、請求項１０に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項17】
レーザシステムであって、電磁放射を放出するように構成されたレーザ、及び、
エネルギー制御アセンブリを備え、前記エネルギー制御アセンブリは、
波長板と、
回転可能キャリッジであって、前記波長板は前記回転可能キャリッジに接続され前記回転可能キャリッジと共に回転するように構成される、回転可能キャリッジと、
波長板位置決めモータであって、前記回転可能キャリッジに動作可能に接続され、前記波長板の異なる動作モードに対応した異なる位置に前記波長板を回転させるように前記回転可能キャリッジを動かすように構成された、波長板位置決めモータと、を備える、レーザシステム。
【請求項18】
前記波長板の前記異なる動作モードには、全ての前記レーザの電磁放射の通過が許される全放射許可モードと、全ての前記レーザの電磁放射の通過が遮断される全放射遮断モードと、前記レーザの電磁放射の一部の通過が許され、前記レーザの電磁放射の一部が遮断される少なくとも１つの部分放射許可モードと、が含まれる、請求項１７に記載のレーザシステム。
【請求項19】
レーザシステムを制御する方法であって、レーザから電磁放射を放出することと、
前記レーザによって放出された前記電磁放射の経路中にある波長板を、前記波長板の異なる動作モードに対応した異なる位置に回転させることと、を含む、レーザシステムを制御する方法。
【請求項20】
前記波長板の前記異なる動作モードには、全ての前記レーザの電磁放射の通過が許される全放射許可モードと、全ての前記レーザの電磁放射の通過が遮断される全放射遮断モードと、前記レーザの電磁放射の一部の通過が許され、前記レーザの電磁放射の一部が遮断される少なくとも１つの部分放射許可モードと、が含まれる、請求項１９に記載のレーザシステムを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザパルスを選択的に通過させるか又は遮断するための且つレーザエネルギーを制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザは、複数の異なる眼科処置を含む多くの異なる医療処置に使用されている。例えば、レーザは、白内障水晶体を断片化させるためなど、白内障手術で使用されることがある。処置によっては、レーザを、水晶体の最初の断片化に使用し、これに続いて、超音波ハンドピースにより水晶体を乳化させて、除去するために水晶体の分解を完了する。他の処置では、超音波エネルギーを別個に適用する必要なしに、レーザが、除去するために水晶体の断片化又は水晶体乳化を完了するために、使用されることがある。レーザは、角膜切開及び／又はカプセルを開くなどの、白内障手術における他の工程にも使用されることがある。
【0003】
レーザは、硝子体網膜手術にも使用されることがある。処置によっては、レーザは、除去するために硝子体線維を切断又は破断するように、硝子体切除において使用されることがある。レーザは、硝子体切除プローブに組み込まれることがあり、レーザからのエネルギーを、硝子体線維に印加して、除去するために硝子体線維を切断又は破断することができる。
【0004】
他の硝子体網膜の用途では、レーザは、網膜組織の光凝固に使用されることがある。レーザ光凝固は、網膜裂孔及び／又は糖尿病性網膜症の影響などの問題を治療するために使用されることがある。
【0005】
米国特許出願公開第２０１８／０３６０６５７号明細書は、眼科用レーザシステムの例を開示している。この出願は、手術の切れ目を形成するため、又は眼の組織を光切断するため、並びにレーザ補助白内障手術（ＬＡＣＳ）などの白内障手術などのためのレーザの使用について記載している。米国特許出願公開第２０１９／０２０１２３８号明細書は、眼科用レーザシステムの他の例を開示している。この出願は、硝子体線維を切断又は破断するための硝子体切除プローブなどにおけるレーザの使用について記載している。米国特許出願公開第２０１８／０３６０６５７号明細書及び米国特許出願公開第２０１９／０２０１２３８号明細書は、特に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0006】
一部のレーザシステムは、所望の持続時間及び繰り返し率を有するパルスを放射する。レーザをパルスで動作させると、特定の用途に対して望ましいパワー及びエネルギー特性を達成することができる。更に、レーザによって放射されるビームのエネルギーは、レーザ自体を制御することにより制御できるが、システムによっては、レーザの下流でレーザビームのエネルギー量を制御することが望ましいことがある。レーザパルスの選択及びエネルギーの制御のための既存のシステムには、通常、１つ以上の欠点、例えば、電力損失、複雑さ、コストなどがある。レーザパルスの選択及びエネルギーレベルの制御のための、改良されたシステム及び方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示は、レーザ電磁エネルギーを選択的に通過させるか又は遮断するための改良されたシステム及び方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
実施形態によっては、レーザシステムは、電磁放射を放出するように構成されたレーザと、レーザシャッターアセンブリであって、シャッターであって、回転軸、並びにシャッターの回転軸を中心として配置された少なくとも１つの開口領域及び少なくとも１つの中実領域を有するシャッター、及び、シャッターの回転軸を中心としてシャッターを回転させるように構成されたシャッター回転モータ、を備えるレーザシャッターアセンブリと、を備える。シャッターは、シャッターの回転軸を中心として回転されたときに、シャッターの開口領域及びシャッターの中実領域が、レーザによって放出された電磁放射の経路に交互に位置するように配置されてもよい。
【0009】
実施形態によっては、レーザは、電磁放射をパルスで放出するように構成されてもよい。レーザシャッターアセンブリは、異なるモードで動作するように構成されてもよく、異なるモードには、全てのレーザパルスが完全に又は部分的に通過することが許される全パルス許可モードと、全てのレーザパルスを通過させないようにシャッターが遮断する全パルス遮断モードと、一部のレーザパルスは完全に又は部分的に通過することが許され、一部のレーザパルスはシャッターにより遮断される少なくとも１つのパルス断続遮断モードと、が含まれる。
【0010】
実施形態によっては、レーザシャッターアセンブリはシャッター回転センサを更に備え、レーザシステムは、レーザパルスのタイミングを基準にしてシャッターの回転を制御するように、シャッター回転センサからの信号に応答してシャッター回転モータを動作させるように構成される。
【0011】
実施形態によっては、レーザシャッターアセンブリは、キャリッジ位置決めモータであって、シャッターに動作可能に接続され、レーザシャッターアセンブリの異なる動作モードに対応した異なる位置にシャッターを移動させるように構成されたキャリッジ位置決めモータを更に備える。実施形態によっては、シャッターはその異なる位置に対応する複数のトラックを備え、この複数のトラックには、レーザによって放出されたレーザパルスの第１のパーセンテージが通過することが許される第１のトラックと、レーザによって放出されたレーザパルスの第２のパーセンテージが通過することが許される第２のトラックと、が含まれ、第２のパーセンテージは、第１のパーセンテージより高い。実施形態によっては、レーザシャッターアセンブリは、キャリッジカムプレート及びキャリッジ位置センサを更に備え、キャリッジカムプレートは、シャッターと共に動くようにシャッターに接続され、キャリッジ位置センサは、キャリッジカムプレートの位置を検出してシャッターの位置を決定するように構成される。
【0012】
実施形態によっては、レーザシステムは、レーザシャッターアセンブリを異なるモードで動作させるために、レーザパルスのタイミングを基準にしてシャッターの回転を制御するようにシャッター回転モータを動作させるように構成される。
【0013】
実施形態によっては、レーザシステムは、レーザエネルギー出力を制御するために、少なくとも１組のレーザパルスについて、その１組のレーザパルス中のレーザパルスの各々の一部分が通過することが許され、且つその１組のレーザパルス中のレーザパルスの各々の一部分が遮断されるように、レーザパルスを基準にしてシャッターの回転を制御するように、シャッター回転モータを動作させるように構成される。
【0014】
実施形態によっては、レーザシステムを制御する方法は、レーザから電磁放射を放出することと、レーザによって放出された電磁放射の経路中でシャッターを回転させることであって、それによって、シャッターの開口領域及びシャッターの中実領域が、レーザによって放出された電磁放射の経路中に交互に位置するようになることと、を含む。
【0015】
実施形態によっては、レーザから電磁放射を放出するステップは、レーザから電磁放射をパルスで放出することを含み、この方法は更に、異なるモードでシャッターを動作させることを更に含み、異なるモードには、全てのレーザパルスが完全に又は部分的に通過することが許される全パルス許可モードと、全てのレーザパルスを通過させないようにシャッターが遮断する全パルス遮断モードと、一部のレーザパルスは完全に又は部分的に通過することが許され、一部のレーザパルスはシャッターにより遮断される少なくとも１つのパルス断続遮断モードと、が含まれる。
【0016】
実施形態によっては、この方法は、レーザパルスのタイミングを基準にしてシャッターの回転を制御するように、シャッター回転センサからの信号に応答してシャッターを動作させることを更に含む。
【0017】
実施形態によっては、この方法は、シャッターに動作可能に接続されたキャリッジ位置決めモータを使用して、異なる動作モードに対応した異なる位置にシャッターを移動させることを更に含む。実施形態によっては、異なる位置にシャッターを移動させるステップは、シャッターを、第１の位置であって、レーザによって放出されたレーザパルスの第１のパーセンテージが通過することが許される第１の位置、及び第２の位置であって、レーザによって放出されたレーザパルスの第２のパーセンテージが通過することが許される第２の位置、に移動させることを含み、第２のパーセンテージは第１のパーセンテージより高い。実施形態によっては、この方法は、キャリッジ位置センサを使用してキャリッジカムプレートの位置を検出することにより、シャッターの位置を決定することを更に含み、キャリッジカムプレートは、シャッターと共に動くようにシャッターに接続されている。
【0018】
実施形態によっては、この方法は、シャッターを異なるモードで動作させるために、レーザパルスのタイミングを基準にしてシャッターの回転を制御することを更に含む。
【0019】
実施形態によっては、この方法は、レーザエネルギー出力を制御するために、少なくとも１組のレーザパルスについて、その１組のレーザパルス中のレーザパルスの各々の一部分が通過することが許され、且つその１組のレーザパルス中のレーザパルスの各々の一部分が遮断されるように、レーザパルスを基準にしてシャッターの回転を制御することを更に含む。
【0020】
実施形態によっては、レーザシステムは、電磁放射を放出するように構成されたレーザ、及びエネルギー制御アセンブリを備え、エネルギー制御アセンブリは、波長板と、回転可能キャリッジであって、波長板は回転可能キャリッジに接続され回転可能キャリッジと共に回転するように構成される、回転可能キャリッジと、波長板位置決めモータであって、回転可能キャリッジに動作可能に接続され、波長板の異なる動作モードに対応した異なる位置に波長板を回転させるように回転可能キャリッジを動かすように構成された、波長板位置決めモータと、を備える。実施形態によっては、レーザは、電磁放射をパルスで放出するように構成され、波長板の異なる動作モードには、全てのレーザ電磁放射の通過が許される全放射許可モードと、全てのレーザ電磁放射の通過が遮断される全放射遮断モードと、レーザ電磁放射の一部の通過が許され、レーザ電磁放射の一部が遮断される少なくとも１つの部分放射許可モードと、が含まれる。
【0021】
実施形態によっては、レーザシステムを制御する方法は、レーザから電磁放射を放出することと、レーザによって放出された電磁放射の経路中にある波長板を、波長板の異なる動作モードに対応した異なる位置に回転させることと、を含む。実施形態によっては、波長板の異なる動作モードには、全てのレーザ電磁放射の通過が許される全放射許可モードと、全てのレーザ電磁放射の通過が遮断される全放射遮断モードと、レーザ電磁放射の一部の通過が許され、レーザ電磁放射の一部が遮断される少なくとも１つの部分放射許可モードと、が含まれる。
【0022】
本発明の実施形態の更なる例及び特徴が、図面及び詳細な説明から明らかになるであろう。
【0023】
添付図面は、本明細書中に開示する装置及び方法の実施態様を例示し、明細書と共に、本開示の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下の詳細な説明を参照することにより、添付図面に対する理解を深めることができる。
【0026】
ここで、本開示の原理の理解を促すことを目的として、図面に示す実施態様を参照し、特定の文言を用いてそれらの実施態様及び他の実施態様について説明する。けれども、図面に図示される例又は本明細書に記載される例によって、特許請求の範囲を限定することは意図されていないことが理解されよう。図示する又は説明するシステム、装置、機器、又は方法に対するあらゆる変更形態及び更なる修正形態、並びに本開示の原理の任意の更なる応用は、本開示に関連する当業者であれば通常想起されるものと十分に考えられる。特に、本開示のある実施態様に関して説明される特徴、構成要素、及び／又は工程は、本開示の他の実施態様に関して説明される特徴、構成要素、及び／又は工程と組み合わされてもよい。簡略化のために、場合により、図面全体を通して同じ参照番号を用いて同じ又は類似の部分を参照する。
【0027】
本明細書で使用される「第１」及び「第２」という呼称は、いかなる特定の位置又は他の特性も示す又は暗示することを意図していない。むしろ、本明細書で「第１」及び「第２」という呼称が使用される場合、それらは、ある構成要素を別の構成要素から区別するためだけに使用される。「取り付けられた」「接続された」「結合された」などの用語は、直接的又は間接的な取り付け、接続、結合等が明記されていない限り、ある部品が別の部品に直接的に又は１つ以上の他の部品を介して間接的に取り付け、接続、結合等されていることを意味する。
【0028】
本開示の実施形態によれば、本明細書で説明するレーザシステムは、レーザを備え、レーザパルス選択システム、レーザエネルギー制御システム、又はレーザパルス選択システムとレーザエネルギー制御システムの両方、を含んでもよい。
【0029】
図１は、例示的なレーザシステム１０の概略図である。例示的なレーザシステム１０は、レーザ２０、レーザパルス選択システム３０、レーザエネルギー制御システム４０，及び偏光板７０を備えるが、レーザパルス選択システム又はレーザエネルギー制御システムの何れか及び偏光板は省略されてもよい。必要に応じて、また用途に応じて、レーザシステム１０は、１つ以上の他の光学コンポーネント又は他のコンポーネントを備えてもよい。動作中、レーザ２０は、システムを通るレーザ経路２２に沿ってレーザ電磁放射を放出し、それによって、レーザ電磁放射はシステムの出口５０から出射し、ターゲット６０に向かう。例示的な実施形態では、ターゲットは、白内障水晶体、硝子体線維、網膜組織、又は他の組織などの、眼の組織であってもよい。
【0030】
図２～図８は、図１のレーザシステム１０などのレーザシステムで使用されてもよい例示的なレーザシャッターアセンブリ１００の様々な図を示す。レーザシャッターアセンブリ１００は、図１のレーザパルス選択システム３０のようなレーザパルス選択システムとして機能してもよい。
【0031】
図２～図８に示すように、例示的なレーザシャッターアセンブリ１００は、回転可能シャッター１１０を備える。以下でより詳細に説明するように、シャッター１１０は、レーザ電磁放射を選択的に遮断するか、又はレーザ電磁放射を選択的に通過させるために使用される。シャッター１１０は、１つ以上の開口領域１１２及び１つ以上の中実領域１１８を有する。各開口領域１１２は、前縁１１４及び後縁１１６を有する。
【0032】
シャッター１１０は、回転軸１１１を中心として回転可能である。シャッター１１０は、開口領域１１２と中実領域１１８がレーザ経路中に交互に位置するように、レーザ経路に対して回転可能である。開口領域１１２がレーザ経路中に位置している場合、開口領域は、開口領域１１２に向けられたレーザ電磁放射が開口領域１１２を通過するのを可能にする。図示する実施形態では、開口領域１１２は、シャッター１１０を貫通する開いた穴又は隙間である。中実領域１１８がレーザ経路中に位置している場合、中実領域１１８は、中実領域１１８に向けられたレーザ電磁放射が中実領域１１８を通過するのを遮断する。本開示の文脈では、レーザ電磁放射を遮断するとは、全ての又は実質的に全てのレーザ電磁放射の通過を防止することを意味する。中実領域１１８は、不透明の又は実質的に不透明の材料を含んでもよい。図示する実施形態では、シャッター１１０は、金属の又は不透明の若しくは実質的に不透明のプラスチックを含む。図示する例では、中実領域１１８は、シャッター１１０の一部であり、同じ材料のものである。
【0033】
図示した例では、開口領域１１２は、シャッター１１０の構造によって、完全に境界を付けられている。他の実施形態では、開口領域１１２は、１つ以上の側面又は部分において境界が付けられていなくてもよい。例えば、開口領域１１２は、ノッチ、切り欠き、開口部、又は他の適切な構造であってもよい。一例では、シャッターは扇風機に似た形状を有し、くさび形、三角形、扇風機のブレード形状、又は他の適切な形状を有する中実領域と開口領域が交互になっている。
【0034】
図示した例では、シャッター１１０は、車輪又はディスクの形状をしている。しかしながら、シャッター１１０は、任意の他の適切な形状をしていてもよい。例えば、シャッターは、円形ではない外周部を備えたプレートであるか、又は、上述したような扇風機構造を有するか、又は、開口領域と中実領域を交互に有するように開口部を備えたブロック若しくは樽のような形状をしていてもよい。
【0035】
レーザシャッターアセンブリ１００は、シャッター１１０を回転させるためのシャッター回転モータ１２０を更に備える。シャッター回転モータ１２０は、例えば、ブラシレスＤＣモータ、又はシャッター１１０を回転させるための任意の他の適切なモータであってもよい。シャッター１１０は、シャッター回転モータ１２０によって回転するように、シャッター回転モータ１２０の回転子に結合されている。シャッター１１０は、シャッター回転モータ１２０の回転子に直接的に結合されていてもよく、又は１つ以上の他の構成要素を介して結合されていてもよい。シャッター１１０をシャッター回転モータ１２０に直接的に又は間接的に結合するために、留め具１２１を使用してもよい。
【0036】
レーザ経路に対して回転可能であることに加えて、シャッター１１０は、シャッター１１０の各回転中にレーザ電磁放射をシャッター１１０がどれ位遮断するかという特性を変更するために、レーザ経路に対して異なる位置に移動されてもよい。シャッター１１０及びシャッター回転モータ１２０は、可動アーム１２２に取り付けられており、その結果、可動アーム１２２が移動すると、シャッター１１０及びシャッター回転モータ１２０が可動アーム１２２と共に移動する。可動アーム１２２は、次いで、例えば留め具１２５により、可動キャリッジ１２４に取り付けられている。
【0037】
図示した例では、キャリッジ１２４は概ねディスク状であるが、他の適切な形状及び構造を使用してもよい。キャリッジ１２４は、内部に穴又は開口部１２６を有してもよく、それらは、この構成要素の材料の量を低減し、重量及びコストを低減するようにはたらく。キャリッジ１２４は、軸の周りを回転するように構成される。動作時に、キャリッジ１２４の回転範囲は、以下で更に詳細に説明するように、可動アーム１２２を所望の円弧で移動させる量の範囲内である。
【0038】
キャリッジ１２４が移動すると、可動アーム１２２ひいてはシャッター１１０が円弧に沿って移動することになり、このキャリッジ１２４の移動は、キャリッジ位置決めモータ１３０によって行われる。図示する例では、キャリッジ位置決めモータ１３０はステップモータであるが、ボイスコイル及び他のモータなどの他の適切なモータを使用してもよい。キャリッジ位置決めモータ１３０は、滑車１３２を駆動する。ベルト１３４が、滑車１３２及びキャリッジ１２４の周りに延在する。ベルト１３４の端部は、クランプ１２８によってキャリッジ１２４に結合されており、このクランプ１２８は、例えば留め具１２９によってキャリッジ１２４に固定されてもよい。ベルト１３４の端部は、他の方法により、例えば、留め具若しくは接着剤により直接的に、又は１つ以上の他の部品を介して、キャリッジ１２４に固定されてもよい。他の実施形態では、ベルト１３４は、キャリッジ１２４の周りに完全に延びる連続的なベルトであってもよく、隆起した表面を用いて又は摩擦係合を介して、キャリッジと係合してもよい。
【0039】
キャリッジ位置決めモータ１３０が動作すると、滑車１３２が回転する。次いで、滑車１３２は、ベルト１３４を駆動し、ベルト１３４は、次いで所望の量の角度移動でキャリッジ１２４を回転させる。次いで、キャリッジ１２４の所望の量の角度移動は、所望の量のシャッター１１０の移動を引き起こし、それによって、シャッター１１０がレーザ経路に対して所望の位置に移動する。多くの可能な例の１つでは、キャリッジ位置決めモータ１３０は、ステップ毎に１．８度の移動、又は任意の適切な量の移動を生成するステップモータであってもよい。
【0040】
レーザシャッターアセンブリ１００は、システムの様々な部品を支持するための支持構造１４０を更に備える。図示する例では、支持構造１４０は、軸受保持体の形態をした支持構造構成要素１４２、底板の形態をした支持構造構成要素１４６、底板１４６に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素１４８、軸受保持体１４２に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素１５０、軸受保持体１４２に取り付けられたカバープレートの形態をした支持構造構成要素１５２、並びに、プレート１５０及びカバープレート１５２に取り付けられたブラケットの形態をした支持構造構成要素１５４を備える。支持構造は、より多くの又はより少ない構成要素を有してもよい。
【0041】
支持構造１４０は、システム１００の様々な部品を、それぞれの位置決め及び機能のために支持する。例えば、軸受保持体１４２は、キャリッジ１２４を、１つ以上の軸受１４４を介して軸受保持体１４２に対して回転させるように支持する。例示的な軸受１４４は転がり軸受であってもよく、外側の軌道輪は軸受保持体１４２に固定され、内側の軌道輪はキャリッジ１２４に固定されている。
【0042】
底板１４６はプレート１４８を支持し、プレート１４８はプレート１５０を支持し、プレート１５０はレーザビーム経路と位置合わせするためのビーム経路ガイド１５６を支持する。ビーム経路ガイド１５６は、ビーム経路ガイド開口部１５８を有し、システム１００がレーザに対して取り付けられたときに、このビーム経路ガイド開口部１５８をレーザビームが通過する。ビーム経路ガイド１５６は、ブラケット、ブロック、プレート、又は他の適切な構造であってもよい。底板１４６は、ビーム経路ガイド１５６を横方向に、即ち、底板１４６の平面の方向に位置合わせするようにはたらき、プレート１４８は、ビーム経路ガイド１５６を垂直方向に、即ち、底板１４６の平面に垂直な方向に位置合わせするようにはたらく。
【0043】
以下で更に説明するように、プレート１５０は、支持ポスト１９２を介してＰＣＢアセンブリ１９０を支持し、支持スペーサ１７８を介してキャリッジ位置センサ１７４などの他の構成要素を支持する。ブラケット１５４は、プレート１５０及びプレート１５２に取り付けられ、キャリッジ位置決めモータ１３０を支持する。
【0044】
レーザシャッターアセンブリ１００は、キャリッジ位置センサアセンブリ１６０を更に備える。キャリッジ位置センサアセンブリ１６０は、シャッター１１０が確実に所望の位置にあるよう支援するようにはたらく。キャリッジ位置センサアセンブリ１６０は、プレート又は他の適切な構造の形態をしたキャリッジカムプレート１６２を備える。図示した例示的なキャリッジカムプレート１６２は、１つ以上の回転センサ窓開口部１６４、第１の検出エッジ１６８Ａ、及び第２の検出エッジ１６８Ｂを有する。キャリッジカムプレート１６２は、例えば、キャリッジ１２４、可動アーム１２２、又はシャッター１１０と共に動く別の構成要素、に直接的に取り付けられることにより、シャッター１１０と結合されている。図示した例では、キャリッジカムプレート１６２は、支持ポスト１７２に取り付けられたアーム１７０を有し、支持ポスト１７２は、キャリッジ１２４に取り付けられ、その結果、可動アーム１２２及びシャッター１１０に取り付けられている。
【0045】
キャリッジ位置センサアセンブリ１６０は、１つ以上のセンサ１７４を更に備える。図示した例では、センサ１７４はスロット付光学センサであり、３つのそのようなセンサ、即ちキャリッジ開始位置センサ１７４Ａ、キャリッジ回転センサ１７４Ｂ、及びキャリッジ終了位置センサ１７４Ｃが、キャリッジ位置センサアセンブリ１６０内で使用されているが、より多くの又はより少ないセンサ１７４を使用してもよい。センサワイヤ１７６の端部が示されているが、センサワイヤは、適切なコンピュータ構成要素と通信するために、これらのセンサ１７４を接続していることが、当業者には理解されるであろう。支持スペーサ１７８は、センサ１７４を所望の位置に取り付けるために使用される。
【0046】
レーザシャッターアセンブリ１００は、シャッター回転センサアセンブリ１８０を更に備える。シャッター回転センサアセンブリ１８０は、シャッター１１０が、確実に所望のタイミングで回転軸を中心として回転していることを支援するようにはたらく。シャッター回転センサアセンブリ１８０は、１つ以上のシャッター回転センサ１８２を備える。図示する例では、シャッター回転センサ１８２は、スロット付光学センサであり、１つのそのようなシャッター回転センサ１８２が使用されているが、より多くのシャッター回転センサ１８２を使用してもよい。ブラケットの形態をした支持構造構成要素１８４が、シャッター回転センサ１８２を支持する。ブラケット１８４は、シャッター回転センサ１８２が、シャッター１１０の回転軸に対して固定位置にあるように、可動アーム１２２及び／又はキャリッジ１２４若しくは別の構成要素に取り付けられてもよい。
【0047】
レーザシャッターアセンブリ１００は、システム１００を制御するために、当技術分野で既知のコンピュータ構成要素及び電気構成要素を含んでもよい。コンピュータ構成要素は、１つ以上のプロセッサ、メモリ構成要素、並びにハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素を含んでもよい。集積回路などの一部の構成要素は、ＰＣＢアセンブリ１９０上に支持されてもよく、ＰＣＢアセンブリ１９０は、支持ポスト１９２を介してプレート１５０に取り付けられている。
【0048】
動作時に、レーザシャッターアセンブリ１００は、図１のレーザ２０などのレーザを含むレーザシステムの一部分として取り付けられる。レーザシャッターアセンブリ１００は、レーザの動作中に、レーザビームが、シャッター１１０の位置に応じて選択的に遮断されるか又は通過できるように、レーザに対して取り付けられている。図示する例では、レーザシャッターアセンブリ１００は、レーザの動作中に、レーザビームが、ビーム経路ガイド１５６のビーム経路ガイド開口部１５８を通過するように、レーザに対して取り付けられている。レーザシャッターアセンブリ１００は、レーザの動作中に、レーザビームが、ビーム経路ガイド１５６のビーム経路ガイド開口部１５８を通過する前に、シャッター１１０を通過するように、レーザに対して取り付けられていてもよい。或いは、レーザシャッターアセンブリ１００は、レーザの動作中に、レーザビームが、シャッター１１０を通過する前に、ビーム経路ガイド１５６のビーム経路ガイド開口部１５８を通過するように、レーザに対して取り付けられてもよい。
【0049】
レーザシャッターアセンブリ１００を通過できたレーザ電磁放射は、レーザシステムの出力に向けて続行する。そのようなレーザ電磁放射は、レーザエネルギー制御システム及び／又は１つ以上の他の構成要素などの、レーザシステムの１つ以上の他の構成要素まで続行してもよい。
【0050】
レーザシステムのレーザは、電磁エネルギーをパルスで放出するように動作してもよく、シャッター１１０が、レーザからの特定のレーザパルスを選択的に遮断するか又は通過させるようにはたらいてもよい。或いは、レーザは、電磁エネルギーを連続的に放出するように動作してもよく、シャッター１１０が選択的にレーザビームを遮断するか又はレーザビームを通過させるようにはたらき、それによってレーザシャッターアセンブリ１００からのパルス状の出力又は断続的な出力を生成してもよい。
【0051】
ユーザ制御又は自動制御によることがある、動作モードを選択する入力に応じて、キャリッジ位置決めモータ１３０は、所望の角度移動量でキャリッジ１２４を回転させて、シャッター１１０を動作位置の１つに移動させる。図９は、シャッター１１０の例示的な動作位置に対応する、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＴＮ、及びＴＸとラベル付けされた点線の円形経路によって示されるトラックを示す。図９の例では、シャッター１１０は、８つのトラックに対応する８つの動作位置を有する。より多くの又はより少ない動作位置及び対応するトラックを使用してもよい。
【0052】
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＴＮ、及びＴＸとラベル付けされた点線の円形経路又はトラックは、シャッター１１０が対応する位置にあるときに、レーザ経路がどこにあるかを示す。動作位置は、次の通りである。動作位置０＝全遮断モード、動作位置Ｘ＝全許可モード、及び動作位置１～Ｎ＝断続遮断モード、但し、Ｎはそのような位置の数である。図９の例では、６つの断続遮断動作位置がある、即ち、Ｎ＝６である。
【0053】
円形経路又はトラックＴ０は、シャッター１１０の回転全体中に、シャッター１１０がレーザ経路を遮断する位置を示す。この位置では、シャッター１１０の回転全体中に、中実領域１１８がレーザ経路内にある。円形経路又はトラックＴＸは、シャッター１１０の回転全体中に、シャッター１１０がレーザ経路を全く遮断しない位置を示す。この位置では、シャッター１１０の回転全体中に、シャッター１１０全体がレーザ経路の邪魔にならない所にある。円形経路又はトラックＴ１～ＴＮは、シャッター１１０の回転の一部分中に、シャッター１１０がレーザ経路を遮断する位置を示す。即ち、断続遮断モードでは、シャッター１１０は、交互に、レーザ電磁放射を遮断し、レーザ電磁放射を通過させる。
【0054】
多数の可能な例の１つを挙げると、一実施形態では、レーザは、毎秒９００パルスの周波数でパルスを放出してもよい。シャッター１１０は、毎分２７００回転、即ち毎秒４５回転で回転するように動作してもよい。これらの規格値を用いると、レーザは、シャッター１１０の各回転中に、２０パルスを放出することになる。開口領域１１２及び中実領域１１８の幾何学的形状により、これらのパラメータで動作する例示的なシャッター１１０は、以下のようにパルスを通過させることができる。トラックＴ１に対応する動作位置１は、１０パルス毎にそのうちの１パルスを通過させ残りを遮断し、トラックＴ２に対応する動作位置２は、１０パルス毎にそのうちの２つの連続するパルスを通過させ残りを遮断し、トラックＴ３に対応する動作位置３は、１０パルス毎にそのうちの３つの連続するパルスを通過させ残りを遮断し、トラックＴ４に対応する動作位置４は、１０パルス毎にそのうちの４つの連続するパルスを通過させ残りを遮断し、トラックＴ５に対応する動作位置５は、１０パルス毎にそのうちの５つの連続するパルスを通過させ残りを遮断し、（Ｎ＝６である実施形態において）トラックＴ６に対応する動作位置６は、１０パルス毎にそのうちの６つの連続するパルスを通過させ残りを遮断する。別の言い方をすると、動作位置１、２、３、４、５、及び６は、それぞれレーザパルスの１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、及び６０％を通過させ、残りを遮断する。
【0055】
多くの他の変形例が可能である。レーザは、特定の用途に適した任意の周波数でパルスを放出してもよく、動作中に周波数を切り替えてもよい。シャッター１１０は、任意の適切な速度で回転するように動作してもよく、動作中に速度を切り替えてもよい。レーザは、シャッター１１０の各回転において任意の適切な数のパルスを放出してもよい。開口領域１１２及び中実領域１１８は、任意の適切な幾何学的形状を有してもよい。任意の動作位置は、任意の適切な数のパルスを通過させ、任意の適切な数のパルスを遮断してもよい。レーザはまた、連続的な電磁エネルギーを放出してもよく、この場合には、シャッター１１０の位置決めは、パルス状の出力を生成するように動作してもよい。
【0056】
レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の全許可モードは、全てのレーザパルスを通過させる全パルス許可モードと、全ての電磁放射を通過させる全放射許可モードとの両方になる。レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の全遮断モードは、全てのレーザパルスを通過させずに遮断する全パルス遮断モードと、全ての電磁放射を通過させずに遮断する全放射遮断モードとの両方になる。レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の断続遮断モードは、１つ以上の連続的なレーザパルスを通過させることと１つ以上の連続的なパルスを通過させずに遮断することとの間で急速に切り替わるパルス断続遮断モードと、電磁照射の選択された部分のみを通過させる部分放射許可モードとの両方になる。
【0057】
レーザが電磁エネルギーを連続的に放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の全許可モードは、全ての電磁放射を通過させる全放射許可モードになる。レーザが電磁エネルギーを連続的に放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の全遮断モードは、全ての電磁放射を通過させずに遮断する全放射遮断モードになる。レーザが電磁エネルギーを連続的に放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ１００の断続遮断モードは、パルス状の出力又は断続的な出力を生成するパルス生成モードと、電磁放射の選択された部分のみを通過させる部分放射許可モードとの両方になる。
【0058】
キャリッジ位置センサアセンブリ１６０は、シャッター１１０が確実に所望の動作位置にあるよう支援するようにはたらく。キャリッジ位置センサ１７４は光学センサであり、キャリッジカムプレート１６２の一方の側にＬＥＤなどの光源を有し、キャリッジカムプレート１６２の反対側に光検出器を有する。回転センサ窓開口部１６４のうちの１つがキャリッジ位置センサ１７４の光源と光検出器との間に位置したとき、光は、開口部１６４を通過することができ、光検出器によって検出される。或いは、キャリッジカムプレート１６２の中実の不透明な材料が、キャリッジ位置センサ１７４の光源と光検出器との間に位置したとき、光は遮断され、光検出器によって検出されない。
【0059】
一例では、このシステムは、キャリッジ開始位置センサ１７４Ａが第１の検出エッジ１６８Ａを検出するまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を動作させてシャッター１１０ひいてはキャリッジカムプレート１６２を動かすことにより、シャッター１１０の位置を較正してもよい。これは、例えば、キャリッジ開始位置センサ１７４Ａの光路がキャリッジカムプレート１６２によって遮断されるまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。或いは、初期位置が、キャリッジ開始位置センサ１７４Ａの光路がキャリッジカムプレート１６２によって遮断される位置である場合、これは、例えば、キャリッジ開始位置センサ１７４Ａの光路がもはやキャリッジカムプレート１６２によって遮断されなくなるまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。別の例では、このシステムは、キャリッジ終了位置センサ１７４Ｃが第２の検出エッジ１６８Ｂを検出するまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を動作させてシャッター１１０ひいてはキャリッジカムプレート１６２を動かすことにより、シャッター１１０の位置を較正してもよい。これは、例えば、キャリッジ終了位置センサ１７４Ｃの光路がキャリッジカムプレート１６２によって遮断されるまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。或いは、初期位置が、キャリッジ終了位置センサ１７４Ｃの光路がキャリッジカムプレート１６２によって遮断される位置である場合、これは、例えば、キャリッジ終了位置センサ１７４Ｃの光路がもはやキャリッジカムプレート１６２によって遮断されなくなるまで、キャリッジ位置決めモータ１３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。キャリッジ位置決めモータ１３０が段階的に動くように作動されると、回転センサ窓開口部１６４を通る光路の遮断により、キャリッジ回転センサ１７４Ｂが、ＰＣＢアセンブリ１９０への確認フィードバックとして、その出力状態を切り替える。
【0060】
一旦、キャリッジ位置センサ１７４のうちの１つ以上により、例えば、検出エッジ１６８のうちの１つを検出することにより、位置が決定されると、その位置を、これにより動作位置を決定できる開始位置として使用してもよい。例えば、システム１００は、動作位置の各々が、開始位置から特定の数のキャリッジ位置決めモータステップとなるように、構成されてもよい。このシステムは、動作位置の各々に対応するステップ数でプログラムされる。従って、所望の動作位置に移動するために、キャリッジ位置決めモータは、現在の位置から新しい位置まで、既知の方向に既知のステップ数動くことにより、現在の位置がどこであれ、そこから所望の新しい位置まで動く。
【0061】
レーザシャッターアセンブリ１００は、シャッター回転センサアセンブリ１８０を使用して、シャッター１１０が確実に所望のタイミングで回転しているように支援してもよい。これには、シャッター１１０が所望の回転速度で回転していること、及び／又は、シャッター１１０がパルスレーザの周波数に位相ロックされていること、を確実にするように支援することが含まれてもよい。
【0062】
キャリッジ位置センサ１７４と同様に、シャッター回転センサ１８２は光学センサであり、シャッター１１０の一方の側にＬＥＤなどの光源を備え、シャッター１１０の反対側に光検出器を備えている。シャッター１１０の開口領域１１２がシャッター回転センサ１８２の光源と光検出器との間に位置したとき、光は、開口領域１１２を通過することができ、光検出器によって検出される。或いは、シャッター１１０の中実領域１１８が、シャッター回転センサ１８２の光源と光検出器との間に位置したとき、光は遮断され、光検出器によって検出されない。
【0063】
一例では、このシステムは、シャッター回転モータ１２０を動作させてシャッター１１０を回転させることにより、且つシャッター回転センサ１８２を使用して回転を検出することにより、シャッター１１０の回転タイミングを較正してもよい。シャッター回転センサ１８２を使用して、開口領域１１２の前縁１１４及び／又は後縁１１６を検出してもよい。この検出を使用して、シャッター１１０の回転速度を検出し、且つ、シャッター回転モータ１２０を調節してシャッター１１０の回転速度を調節してもよい。これに加えて又はその代わりに、この検出を使用して、シャッター回転モータ１２０を調節してシャッター１１０の回転を調節し、それにより、シャッター１１０がパルスレーザと位相ロックされるように、また、所望の数のパルスが遮断され且つ通過を許されるようにしてもよい。
【0064】
図１０～図１５は、図１のレーザシステム１０などのレーザシステムで使用されてもよい例示的なレーザエネルギー制御システム２００の様々な図を示す。レーザエネルギー制御システム２００は、図１のエネルギー制御システム４０のようなエネルギー制御システムとして機能してもよい。
【0065】
図１０～図１５に示すように、例示的なレーザエネルギー制御システム２００は、システムのレーザエネルギー出力を制御するために使用されてもよいエネルギー制御アセンブリ２１０を含む。エネルギー制御アセンブリ２１０は、可動キャリッジ２１２、波長板２２０、並びに、キャリッジ２１２及び波長板２２０を動かすための機構、を備えている。図示した例では、キャリッジ２１２は概ねディスク状であるが、他の適切な形状及び構造を使用してもよい。キャリッジ２１２は、内部に穴又は開口部２２６を有してもよく、それらは、この構成要素の材料の量を低減し、重量及びコストを低減するようにはたらく。波長板２２０は、キャリッジ２１２と共に回転移動するように、キャリッジ２１２に固定されている。波長板２２０は、留め具２１８によってキャリッジ２１２に取り付けられている波長板保持体２１４に取り付けられていてもよい。波長板２２０は、波長板保持体２１４の前面２１６と面一になるように取り付けられてもよい。或いは、波長板２２０は、波長板保持体２１４からくぼんでいてもよく、又は、キャリッジ２１２、若しくはキャリッジ２１２と共に動く何らかの他の部品に取り付けられてもよい。
【0066】
キャリッジ２１２は、軸の周りを回転するように構成される。動作時に、キャリッジ２１２の回転範囲は、以下で更に詳細に説明するように、波長板２２０を所望の角度量だけ回転させる量の範囲内である。
【0067】
キャリッジ２１２が動くと、波長板２２０が動き、このキャリッジ２１２の動きは、波長板位置決めモータ２３０によって行われる。図示する例では、波長板位置決めモータ２３０はステップモータであるが、ボイスコイル及び他のモータなどの他の適切なモータを使用してもよい。波長板位置決めモータ２３０は、滑車２３２を駆動する。ベルト２３４が、滑車２３２及びキャリッジ２１２の周りに延在する。ベルト２３４の端部は、クランプ２２８によってキャリッジ２１２に結合されており、このクランプ２２８は、例えば留め具２２９によってキャリッジ２１２に固定されてもよい。ベルト２３４の端部は、他の方法により、例えば、留め具若しくは接着剤により直接的に、又は１つ以上の他の部品を介して、キャリッジ２１２に固定されてもよい。他の実施形態では、ベルト２３４は、キャリッジ２１２の周りに完全に延びる連続的なベルトであってもよく、隆起した表面を用いて又は摩擦係合を介して、キャリッジと係合してもよい。
【0068】
波長板位置決めモータ２３０が動作すると、滑車２３２が回転する。次いで、滑車２３２は、ベルト２３４を駆動し、ベルト２３４は、次いで所望の量の角度移動でキャリッジ２１２を回転させる。キャリッジ２１２の所望の量の角度移動により、波長板２２０の所望の量の角度移動が引き起こされる。多くの可能な例の１つでは、波長板位置決めモータ２３０は、ステップ毎に１．８度の移動、又は任意の適切な量の移動を生成するステップモータであってもよい。
【0069】
レーザエネルギー制御システム２００は、システムの様々な部品を支持するための支持構造２４０を更に備える。図示する例では、支持構造２４０は、軸受保持体の形態をした支持構造構成要素２４２、底板の形態をした支持構造構成要素２４６、底板２４６に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素２４８、軸受保持体２４２に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素２５０、軸受保持体２４２に取り付けられたカバープレートの形態をした支持構造構成要素２５２、並びに、プレート２５０及びカバープレート２５２に取り付けられたブラケットの形態をした支持構造構成要素２５４を備える。支持構造は、より多くの又はより少ない構成要素を有してもよい。
【0070】
支持構造２４０は、システム２００の様々な部品を、それぞれの位置決め及び機能のために支持する。例えば、軸受保持体２４２は、キャリッジ２１２を、１つ以上の軸受２４４を介して軸受保持体２４２に対して回転させるように支持する。例示的な軸受２４４は転がり軸受であってもよく、外側の軌道輪は軸受保持体２４２に固定され、内側の軌道輪はキャリッジ２１２に固定されている。
【0071】
底板２４６はプレート２４８を支持し、プレート２４８は軸受保持体２４２を支持する。軸受保持体２４２は、プレート２５０及びカバープレート２５２を支持する。以下で更に説明するように、プレート２５０は、支持ポスト２９２を介してＰＣＢアセンブリ２９０を支持し、支持スペーサ２７８を介してキャリッジ位置センサ２７４などの他の構成要素を支持する。ブラケット２５４は、プレート２５０及びカバープレート２５２に取り付けられ、波長板位置決めモータ２３０を支持する。
【0072】
レーザエネルギー制御システム２００は、キャリッジ位置センサアセンブリ２６０を更に備える。キャリッジ位置センサアセンブリ２６０は、波長板２２０が確実に所望の位置にあるよう支援するようにはたらく。キャリッジ位置センサアセンブリ２６０は、プレート又は他の適切な構造の形態をしたキャリッジカムプレート２６２を備える。図示した例示的なキャリッジカムプレート２６２は、１つ以上の回転センサ窓開口部２６４、第１の検出エッジ２６８Ａ、及び第２の検出エッジ２６８Ｂを有する。キャリッジカムプレート２６２は、例えば、キャリッジ２１２、又は波長板２２０と共に動く別の構成要素、に直接的に取り付けられることにより、波長板２２０と結合されている。図示した例では、キャリッジカムプレート２６２は、支持ポスト２７２に取り付けられたアーム２７０を有し、支持ポスト２７２は、キャリッジ２１２に取り付けられ、その結果、波長板２２０に取り付けられている。
【0073】
キャリッジ位置センサアセンブリ２６０は、１つ以上のキャリッジ位置センサ２７４を更に備える。図示した例では、キャリッジ位置センサ２７４はスロット付光学センサであり、３つのそのようなキャリッジ位置センサ２７４Ａ、２７４Ｂ、及び２７４Ｃが、キャリッジ位置及び回転センサアセンブリ２６０内で使用されているが、より多くの又はより少ないキャリッジ位置センサ２７４を使用してもよい。センサワイヤ２７６の端部が示されているが、センサワイヤは、適切なコンピュータ構成要素と通信するために、これらのキャリッジ位置センサ２７４を接続していることが、当業者には理解されるであろう。支持スペーサ２７８は、キャリッジ位置センサ２７４を所望の位置に取り付けるために使用される。
【0074】
レーザエネルギー制御システム２００は、システム２００を制御するために、当技術分野で既知のコンピュータ構成要素及び電気構成要素を含んでもよい。コンピュータ構成要素は、１つ以上のプロセッサ、メモリ構成要素、並びにハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素を含んでもよい。集積回路などの一部の構成要素は、ＰＣＢアセンブリ２９０上に支持されてもよく、ＰＣＢアセンブリ２９０は、支持ポスト２９２を介してプレート２５０に取り付けられている。
【0075】
動作時に、レーザエネルギー制御システム２００は、図１のレーザ２０などのレーザを含むレーザシステムの一部分として取り付けられる。レーザエネルギー制御システム２００は、波長板２２０がレーザビーム経路内にあるように、レーザに対して取り付けられる。
【0076】
波長板２２０は、偏光板７０と共にはたらいて、波長板２２０の回転を介して、レーザエネルギーレベルを通過させるか又は遮断する。例えば水平面内で偏光されたレーザビームが波長板２２０を通過し、波長板２２０は次いで、波長板２２０の回転位置に基づいて、０度～９０度のどこにでも、偏光されたレーザビームを回転させる。波長板２２０を通過した後、レーザビームは偏光板７０に到達し、偏光板７０は、偏光板７０と同じ平面内に偏光されていないレーザビームエネルギーを止め、偏光板７０と同じ平面内に偏光された全レーザビームエネルギーを通過させる。
【0077】
波長板２００の動作位置は、９０度の円弧に沿ったインクリメンタルな位置であってもよい。円弧の一方の側までずっと、波長板２２０は、偏光板７０に対して９０度回転されるように極性を変更することにより、（又は、レーザ電磁放射が、偏光板７０に対して既に９０度回転された波長板２２０に入射する実施形態では、極性を変更しないままにすることにより、）レーザ電磁放射を完全に遮断する。円弧の他方の側までずっと、波長板２２０は、偏光板７０と同じ平面内にあるように極性を変更することにより、（又は、レーザ電磁放射が、既に偏光板７０と同じ平面内にある波長板２２０に入射する実施形態では、極性を変更しないままにすることにより、）レーザ電磁放射を完全に通過させる。９０度の円弧に沿った中間の角度位置では、波長板２２０は、０％～１００％までの異なるパーセンテージのレーザ電磁放射を通過させる。
【0078】
レーザエネルギー制御システム２００を通過するレーザ電磁放射は、レーザシステムの出力に向けて続行する。そのようなレーザ電磁放射は、レーザパルス選択システム及び／又は１つ以上の他の構成要素などの、レーザシステムの１つ以上の他の構成要素まで続行してもよい。
【0079】
キャリッジ位置センサアセンブリ２６０は、波長板２２０が確実に所望の動作位置にあるよう支援するようにはたらく。キャリッジ位置センサ２７４は光学センサであり、キャリッジカムプレート２６２の一方の側にＬＥＤなどの光源を有し、キャリッジカムプレート２６２の反対側に光検出器を有する。回転センサ窓開口部２６４のうちの１つがキャリッジ位置センサ２７４の光源と光検出器との間に位置したとき、光は、開口部２６４を通過することができ、光検出器によって検出される。或いは、キャリッジカムプレート２６２の中実の不透明な材料が、キャリッジ位置センサ２７４の光源と光検出器との間に位置したとき、光は遮断され、光検出器によって検出されない。
【0080】
一例では、このシステムは、キャリッジ開始位置センサ２７４Ａが第１の検出エッジ２６８Ａを検出するまで、波長板位置決めモータ２３０を動作させて波長板２２０ひいてはキャリッジカムプレート２６２を動かすことにより、波長板２２０の位置を較正してもよい。これは、例えば、キャリッジ開始位置センサ２７４Ａの光路がキャリッジカムプレート２６２によって遮断されるまで、波長板位置決めモータ２３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。或いは、初期位置が、キャリッジ開始位置センサ２７４Ａの光路がキャリッジカムプレート２６２によって遮断される位置である場合、これは、例えば、キャリッジ開始位置センサ２７４Ａの光路がもはやキャリッジカムプレート２６２によって遮断されなくなるまで、波長板位置決めモータ２３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。別の例では、このシステムは、キャリッジ終了位置センサ２７４Ｃが第２の検出エッジ２６８Ｂを検出するまで、波長板位置決めモータ２３０を動作させて波長板２２０ひいてはキャリッジカムプレート２６２を動かすことにより、波長板２２０の位置を較正してもよい。これは、例えば、キャリッジ終了位置センサ２７４Ｃの光路がキャリッジカムプレート２６２によって遮断されるまで、波長板位置決めモータ２３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。或いは、初期位置が、キャリッジ終了位置センサ２７４Ｃの光路がキャリッジカムプレート２６２によって遮断される位置である場合、これは、例えば、キャリッジ終了位置センサ２７４Ｃの光路がもはやキャリッジカムプレート２６２によって遮断されなくなるまで、波長板位置決めモータ２３０を段階的に動かすことにより、実施されてもよい。波長板位置決めモータ２３０が段階的に動くように作動されると、回転センサ窓開口部２６４を通る光路の遮断により、キャリッジ回転センサ２７４Ｂが、ＰＣＢアセンブリ２９０への確認フィードバックとして、その出力状態を切り替える。
【0081】
一旦、キャリッジ位置センサ２７４のうちの１つ以上により、例えば、検出エッジ２６８のうちの１つを検出することにより、位置が決定されると、その位置を、これにより動作位置を決定できる開始位置として使用してもよい。例えば、システム２００は、検出エッジ２６８のうちの一方が、波長板２２０の９０度の動作円弧の一方の端部に対応し、検出エッジ２６８のうちの他方が、波長板２２０の９０度の動作円弧の他方の端部に対応するように構成されてもよい。或いは、システム２００は、検出エッジ２６８のうちの一方が、波長板２２０の９０度の動作円弧の一方の端部から既知の距離だけ離れており、検出エッジ２６８のうちの他方が、波長板２２０の９０度の動作円弧の他方の端部から既知の距離だけ離れているように構成されてもよい。
【0082】
従って、検出エッジ２６８のうちの一方のエッジの位置に対応するか、又は検出エッジ２６８のうちの一方のエッジの位置から離れた既知の距離に対応することがある、波長板２２０の９０度の動作円弧の一方の端部において、波長板２２０はレーザ電磁放射を完全に遮断する。検出エッジ２６８のうちの他方のエッジの位置に対応するか、又は検出エッジ２６８のうちの他方のエッジの位置から離れた既知の距離に対応することがある、波長板２２０の９０度の動作円弧の他方の端部において、波長板２２０はレーザ電磁放射を完全に通過させる。９０度の円弧に沿った中間の角度位置では、波長板２２０は、０％～１００％の間の異なるパーセンテージのレーザ電磁放射を通過させる。円弧に沿った波長板位置決めモータ２３０のステップは、異なる位置と異なる量のエネルギー制御とに対応し、このステップを使用して、通過させるレーザエネルギーの量を調節することができる。このシステムは、円弧に沿った動作位置の各々に対応するステップ数でプログラムされてもよい。従って、所望の動作位置に移動するために、波長板位置決めモータ２３０は、現在の位置から新しい位置まで、既知の方向に既知のステップ数動くことにより、現在の位置がどこであれ、そこから所望の新しい位置まで動く。
【0083】
言い換えると、波長板２２０がその動作円弧に沿った第１の位置にある場合、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０は全許可モードになり、これは、全放射許可モードであり、全ての電磁放射を通過させる。波長板２２０がその動作円弧に沿った第２の位置にある場合、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０は全遮断モードになり、これは、全放射遮断モードであり、全ての電磁放射を通過させずに遮断する。波長板２２０がその動作円弧に沿って第１の位置と第２の位置との間にある場合、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０は、部分放射許可モードになり、電磁放射の選択された部分のみを通過させる。
【0084】
パルスレーザの場合には、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０の全許可モードは、全パルス許可モードにもなり、全てのレーザパルスを通過させる。パルスレーザの場合、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０の全遮断モードは、全パルス遮断モードにもなり、全てのレーザパルスを通過させずに遮断する。パルスレーザの場合、レーザエネルギー制御システム２００及び波長板２２０の部分放射許可モードは、全パルス許可モードでもあるが、エネルギー出力が低下しており、各レーザパルスの電磁放射の選択された部分のみを通過させる。
【0085】
図１６及び図１７は、図１のレーザシステム１０などのレーザシステムで使用されてもよいレーザシャッターアセンブリ３００を示す。レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザパルス選択システム及び／又はレーザエネルギー制御システムとして動作することができる。レーザシャッターアセンブリ３００は、図１のレーザパルス選択システム３０のようなレーザパルス選択システムとして、又は、図１のレーザエネルギー制御システム４０のようなレーザエネルギー制御システムとして、又は、レーザパルス選択システム３０とレーザエネルギー制御システム４０の両方として、機能してもよい。
【0086】
図１６及び図１７に示すように、例示的なレーザシャッターアセンブリ３００は、回転可能シャッター３１０を備える。以下でより詳細に説明するように、シャッター３１０は、レーザ電磁放射を選択的に遮断するか、又はレーザ電磁放射を選択的に通過させるために使用される。シャッター３１０は、エネルギー制御システムとして機能するために、パルス及びレーザパルスの一部分を選択的に遮断してもよい。
【0087】
シャッターは、一連の開口領域３１２を有し、開口領域３１２の間には中実領域３１８がある。各開口領域３１２は、前縁３１４及び後縁３１６を有する。
【0088】
シャッター３１０は、回転軸３１１を中心として回転可能である。シャッター３１０は、開口領域３１２と中実領域３１８がレーザ経路中に交互に位置するように、レーザ経路に対して回転可能である。開口領域３１２がレーザ経路中に位置している場合、開口領域は、開口領域３１２に向けられたレーザ電磁放射が開口領域３１２を通過するのを可能にする。上述した開口領域１１２のように、開口領域３１２は、シャッター３１０を貫通する開いた穴又は隙間であってもよい。中実領域３１８がレーザ経路中に位置している場合、中実領域３１８は、中実領域３１８に向けられたレーザ電磁放射が中実領域３１８を通過するのを遮断する。
【0089】
図示する例では、開口領域３１２は、シャッター３１０の構造によって、完全に境界を付けられている。他の実施形態では、開口領域３１２は、１つ以上の側面又は部分において境界が付けられていなくてもよい。例えば、開口領域３１２は、ノッチ、切り欠き、又は他の適切な構造であってもよい。一例では、シャッターは歯車に似た形状をしており、シャッターの外周部の周りに開口領域と中実領域を交互に備え、シャッターの外周部にぎざぎざのついた輪郭を与える。
【0090】
図示した例では、シャッター３１０は、車輪又はディスクの形状をしている。しかしながら、シャッター３１０は、任意の他の適切な形状をしていてもよい。例えば、シャッターは、円形ではない外周部を備えたプレートであるか、又は、上述したような扇風機構造を有するか、又は、開口領域と中実領域を交互に有するように開口部を備えたブロック若しくは樽のような形状をしていてもよい。
【0091】
レーザシャッターアセンブリ３００は、シャッター３１０を回転させるためのシャッター回転モータ３２０（図１６～図１７の図では隠れているが、シャッター回転モータ１２０に似ている）を更に備える。シャッター回転モータ３２０は、例えば、ブラシレスＤＣモータ、又はシャッター３１０を回転させるための任意の他の適切なモータであってもよい。シャッター３１０は、シャッター回転モータ３２０によって回転するように、シャッター回転モータ３２０の回転子に結合されている。シャッター３１０は、シャッター回転モータ３２０の回転子に直接的に結合されていてもよく、又は１つ以上の他の構成要素を介して結合されていてもよい。シャッター３１０をシャッター回転モータ３２０に直接的に又は間接的に結合するために、留め具３２１を使用してもよい。
【0092】
レーザシャッターアセンブリ３００は、システムの様々な部品を支持するための支持構造３４０を更に備える。図示する例では、支持構造３４０は、センサ保持体の形態をした支持構造構成要素３４２、底板の形態をした支持構造構成要素３４６、底板３４６に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素３４８、及び、センサ保持体３４２に接続されたプレートの形態をした支持構造構成要素３５０を備える。支持構造は、より多くの又はより少ない構成要素を有してもよい。
【0093】
支持構造３４０は、システム３００の様々な部品を、それぞれの位置決め及び機能のために支持する。例えば、センサ保持体３４２は、以下に説明するように、１つ以上のセンサを支持する。底板３４６はプレート３４８を支持し、プレート３４８はプレート３４２を支持し、プレート３４２はプレート３５０を支持し、プレート３５０はレーザビーム経路と位置合わせするためのビーム経路ガイド３５６を支持する。ビーム経路ガイド３５６は、ビーム経路ガイド開口部３５８を有し、システム３００がレーザに対して取り付けられたときに、このビーム経路ガイド開口部３５８をレーザビームが通過する。ビーム経路ガイド３５６は、ブラケット、ブロック、プレート、又は他の適切な構造であってもよい。底板３４６は、ビーム経路ガイド３５６を横方向に、即ち、底板３４６の平面の方向に位置合わせするようにはたらき、プレート３４８は、ビーム経路ガイド３５６を垂直方向に、即ち、底板３４６の平面に垂直な方向に位置合わせするようにはたらく。プレート３５０は、支持ポスト３９２を介してＰＣＢアセンブリ３９０を支持しており、シャッター回転モータ３２０などの他の構成要素を支持してもよい。
【0094】
レーザシャッターアセンブリ３００は、シャッター回転センサアセンブリ３８０を更に備える。シャッター回転センサアセンブリ３８０は、シャッター３１０が、確実に所望のタイミングで回転軸を中心として回転していることを支援するようにはたらく。シャッター回転センサアセンブリ３８０は、１つ以上のシャッター回転センサ３８２を備える。図示する例では、シャッター回転センサ３８２は、スロット付光学センサであり、２つのそのようなシャッター回転センサ３８２Ａ、３８２Ｂが使用されているが、より多くのシャッター回転センサ３８２を使用してもよい。ブラケットの形態をした支持構造構成要素３８４が、シャッター回転センサ３８２を支持する。ブラケット３８４は、シャッター３１０の回転軸に対して固定された位置で、支持構造３４０の別の構成要素に取り付けられてもよい。
【0095】
レーザシャッターアセンブリ３００は、システム３００を制御するために、当技術分野で既知のコンピュータ構成要素及び電気構成要素を含んでもよい。コンピュータ構成要素は、１つ以上のプロセッサ、メモリ構成要素、並びにハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素を含んでもよい。集積回路などの一部の構成要素は、ＰＣＢアセンブリ３９０上に支持されてもよく、ＰＣＢアセンブリ３９０は、支持ポスト３９２を介してプレート３５０に取り付けられている。
【0096】
動作時に、レーザシャッターアセンブリ３００は、図１のレーザ２０などのレーザを含むレーザシステムの一部分として取り付けられる。レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザの動作中に、レーザビームが、シャッター３１０の回転位置に応じて選択的に遮断されるか又は通過できるように、レーザに対して取り付けられている。図示する例では、レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザの動作中に、レーザビームが、ビーム経路ガイド３５６のビーム経路ガイド開口部３５８を通過するように、レーザに対して取り付けられている。レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザの動作中に、レーザビームが、ビーム経路ガイド３５６のビーム経路ガイド開口部３５８を通過する前に、シャッター３１０を通過するように、レーザに対して取り付けられていてもよい。或いは、レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザの動作中に、レーザビームが、シャッター３１０を通過する前に、ビーム経路ガイド３５６のビーム経路ガイド開口部３５８を通過するように、レーザに対して取り付けられてもよい。
【0097】
レーザシャッターアセンブリ３００を通過できたレーザ電磁放射は、レーザシステムの出力に向けて続行する。そのようなレーザ電磁放射は、レーザシステムの出力の前に、レーザシステムの１つ以上の他の構成要素まで続行してもよい。
【0098】
上述のように、レーザシステムのレーザは、電磁エネルギーをパルスで放出するように動作してもよく、シャッター３１０が、レーザからの特定のレーザパルスを選択的に遮断するか又は通過させるようにはたらいてもよい。或いは、レーザは、電磁エネルギーを連続的に放出するように動作してもよく、シャッター３１０が選択的にレーザビームを遮断するか又はレーザビームを通過させるようにはたらき、それによってレーザシャッターアセンブリ３００からのパルス状の出力又は断続的な出力を生成してもよい。
【0099】
パルスレーザの場合、ユーザ制御又は自動制御によることがある、動作モードを選択する入力に応じて、シャッター３１０を、全てのレーザパルスを（完全に又は部分的に）通過させる全パルス許可モード、又は全てのレーザパルスを完全に遮断する全パルス遮断モード、又は一部のレーザパルスを完全に又は部分的に通過させ、他のレーザパルスを完全に遮断するパルス断続遮断モードで、回転させてもよい。パルス断続遮断モードは、シャッター３１０が、全パルス許可モードと全パルス遮断モードとの間で高速で行ったり来たり切り替わるモードである。例えば、シャッター３１０は、一連の連続パルスに対して全パルス許可モードで動作し、一連の連続パルスに対して全パルス遮断モードで動作するように切り替わり、これらの２つの状態の間を行ったり来たり高速で切り替わることができる。このようにして、シャッター３１０は、通過させるパルスの特定のパーセンテージを選択するように動作することができる。
【0100】
多数の可能な例の１つを挙げると、一実施形態では、レーザは、毎秒９００パルスの周波数でパルスを放出してもよい。シャッター３１０は、例えば、シャッター３１０の中心の周りに等間隔に並んだ２０個の開口領域３１２と、それらの間の中実領域３１８とを備えて構成されてもよい。シャッター３１０は、毎分２７００回転、即ち毎秒４５回転で回転するように動作してもよい。これらの規格値を用いると、レーザは、シャッター３１０の各回転中に、２０パルスを放出することになる。１つの動作モードである全パルス許可モードでは、開口領域３１２が各レーザパルスにおいてレーザビーム経路と整列するようにシャッター３１０を回転させ、全てのレーザパルスを（完全に又は部分的に）通過させてもよい。別の動作モードである全パルス遮断モードでは、開口領域３１２間の中実領域３１８が各レーザパルスにおいてレーザビーム経路と整列するようにシャッター３１０を回転させ、それによって全てのレーザパルスを完全に遮断してもよい。パルス断続遮断モードでは、このシステムは、全パルス許可モードと全パルス遮断モードとの間を行ったり来たり高速に切り替わる。例えば、シャッター３１０は、一連の連続パルスに対して、例えば１～１９個のパルスに対して、全パルス許可モードで動作し、一連の連続パルス、例えば、シャッター３１０の一回転中の残りのパルスに対して全パルス遮断モードで動作するように切り替わり、これらの２つの状態の間を行ったり来たり高速で切り替わることができる。このようにして、シャッター３１０は、通過させるパルスの特定のパーセンテージを選択するように動作することができる。
【0101】
多くの他の変形例が可能である。レーザは、特定の用途に適した任意の周波数でパルスを放出してもよく、動作中に周波数を切り替えてもよい。シャッター３１０は、任意の適切な速度で回転するように動作してもよく、動作中に速度を切り替えてもよい。レーザは、シャッター３１０の各回転において任意の適切な数のパルスを放出してもよい。開口領域３１２及び中実領域３１８は、任意の適切な幾何学的形状を有してもよい。任意の動作位置は、任意の適切な数のパルスを通過させ、任意の適切な数のパルスを遮断してもよい。レーザはまた、連続的な電磁エネルギーを放出してもよく、この場合には、シャッター３１０の位置決めは、パルス状の出力を生成するように動作してもよい。
【0102】
レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザエネルギー制御システムとしても使用されてもよい。パルスレーザの場合、シャッター３１０の回転は、レーザビームの中心が開口領域３１２の中心からずれているように、レーザパルスと同期させることができ、それにより、レーザビームの一部分のみが開口領域３１２を通過でき、レーザビームの残りの部分は、開口領域３１８のエッジにおいて中実領域３１８によって遮断される。位置ずれの量を調節することにより、レーザシャッターアセンブリ３００を、任意の所望のパーセンテージのレーザエネルギー、例えば５０％、７５％等を通過させるように同期させることができる。従って、レーザシャッターアセンブリ３００がこのように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ３００は、部分放射許可モードで動作し、このモードでは、レーザビームの一部分のみが開口領域３１２を通過でき、レーザビームの残りの部分は、開口領域３１８のエッジにおいて中実領域３１８によって遮断される。
【0103】
レーザシャッターアセンブリ３００は、レーザパルス選択システムとレーザエネルギー制御システムの両方として動作してもよい。動作の一部分の間、シャッター３１０の回転は、エネルギー制御モード又は部分放射許可モードで動作してもよく、その結果、一組の１つ以上の連続パルスについて、レーザビームの一部分は開口領域３１２を通過でき、レーザビームの一部分は、開口領域３１８のエッジにおいて中実領域３１８によって遮断される。このエネルギー制御モード又は部分放射許可モードの間、一組の１つ以上の連続パルス中の各レーザパルスの一部分が通過することができる全パルス許可モードと、一組の１つ以上の連続パルス中の各レーザパルスが完全に遮断される全パルス遮断モードとの間で、機能を行ったり来たり高速に切り替えることができる。レーザシャッターアセンブリ３００を、全てのレーザパルスがエネルギー出力が低下した状態で通過できるエネルギー制御モードで、所望の期間の間、維持することもできる。
【0104】
従って、レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ３００の全パルス許可モードは、各レーザパルスの全ての電磁放射を通過させる全放射許可モードか、又は、各レーザパルスの部分的な電磁放射のみを通過させる部分放射許可モードの何れかになってもよい。レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ３００の全パルス遮断モードは、全ての電磁放射を通過させずに遮断する全放射遮断モードにもなる。レーザが電磁エネルギーをパルスで放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ３００のパルス断続遮断モードは、部分放射許可モードにもなり、複数のレーザパルスのうちの幾つかのみを（全体的に又は部分的に）通過させることにより、電磁放射の選択された部分のみを通過させる。
【0105】
レーザが電磁エネルギーを連続的に放出するように動作する場合、シャッター３１０の開口領域３１２及び中実領域３１８は、交互にレーザビームの正面を通過する。従って、レーザが電磁エネルギーを連続的に放出するように動作する場合、レーザシャッターアセンブリ３００は、パルス状の出力又は断続的な出力を生成するパルス生成モードと、電磁放射の選択された部分のみを通過させる部分放射許可モードとの両方になる。
【0106】
レーザシャッターアセンブリ３００は、シャッター回転センサアセンブリ３８０を使用して、シャッター３１０が確実に所望のタイミングで回転しているように支援してもよい。これには、シャッター３１０が所望の回転速度で回転していること、及び／又は、シャッター３１０がパルスレーザの周波数に位相ロックされていること、を確実にするように支援することが含まれてもよく、その結果、開口領域３１２、中実領域３１８、又は各々の一部分が、所望の時点でレーザ経路と位置合わせされる。
【0107】
シャッター回転センサ１８２と同様に、シャッター回転センサ３８２は光学センサであり、シャッター３１０の一方の側にＬＥＤなどの光源を備え、シャッター３１０の反対側に光検出器を備えている。この例では、シャッター３１０は、一連のセンサ開口部３８６を有する。センサ開口部３８６は、シャッター回転センサ３８２のうちの各々の光源と光検出器との間を通過するように、円形の経路内に配置されている。シャッター３１０のセンサ開口部３８６がシャッター回転センサ３８２の光源と光検出器との間に位置したとき、光は、開口部３８６を通過することができ、光検出器によって検出される。或いは、シャッター３１０の開口部３８６の間の中実領域３１８が、シャッター回転センサ３８２の光源と光検出器との間に位置したとき、光は遮断され、光検出器によって検出されない。一例では、一方のシャッター回転センサ、３８２Ａ又は３８２Ｂは、開口領域３１２がレーザ経路と整列したときにセンサ開口部３８６に対応するように配置されてもよく、一方、他方のシャッター回転センサ、３８２Ｂ又は３８２Ａは、開口領域３１２の間の中実領域３１８がレーザ経路と整列したときに、センサ開口部３８６に対応するように配置されてもよい。
【0108】
一例では、このシステムは、シャッター回転モータ３２０を動作させてシャッター３１０を回転させることにより、且つシャッター回転センサ３８２を使用して回転を検出することにより、シャッター３１０の回転タイミングを較正してもよい。シャッター回転センサ３８２を使用して、開口部３８６、又は開口部３８６の前縁若しくは後縁を検出してもよい。この検出を使用して、シャッター３１０の回転速度を検出し、且つ、シャッター回転モータ３２０を調節してシャッター３１０の回転速度を調節してもよい。やはりこの検出を使用して、シャッター回転モータ３２０を調節してシャッター３１０の回転を調節し、それにより、シャッター３１０がパルスレーザと位相ロックされるように、且つ／又は、所望の数のパルスが遮断され且つ通過を許されるように、且つ／又は、所望の量のレーザエネルギーが通過を許されるようにしてもよい。
【0109】
実施形態によっては、本明細書で説明するレーザシステムを、白内障手術のために使用してもよい。実施形態によっては、レーザシステムの出力エネルギーを、白内障水晶体の断片化又は水晶体乳化のために使用してもよい。例によっては、レーザ出力を、白内障水晶体の最初の断片化のために使用し、これに続いて、超音波ハンドピースを使用して水晶体を乳化させて、除去するために水晶体の分解を完了してもよい。他の例では、超音波エネルギーを別個に適用する必要なしに、レーザ出力が、水晶体を除去するのに十分な程度まで水晶体を断片化又は乳化させるために、使用されることがある。これに加えて又はその代わりに、レーザ出力は、角膜切開を行うのに且つ／又は水晶体嚢を開くのに適していてもよい。
【0110】
他の実施形態では、レーザシステムは、硝子体網膜手術に適していてもよい。実施形態によっては、レーザシステムの出力エネルギーは、除去するために硝子体線維を切断又は破断するのに適していてもよい。他の硝子体網膜用途では、レーザ出力は、網膜裂孔及び／又は糖尿病性網膜症の影響などの問題を治療するための網膜組織の光凝固などの、眼の組織の治療に適していてもよい。
【0111】
一例では、レーザは、赤外線範囲で動作する。例えば、レーザは、中間赤外範囲、例えば、約２．０ミクロンから約４．０ミクロンまでの波長範囲にある電磁放射を出力してもよい。幾つかの例示的な波長としては、約２．５ミクロン～３．５ミクロン、例えば、約２．７７５ミクロン、約２．８ミクロン、又は約３．０ミクロンなどが挙げられる。そのようなレーザは、例えば、白内障手術における水晶体断片化、又は他の処置に適していてもよい。別の例では、レーザは、紫外線範囲の電磁放射を放出する。別の例では、レーザは、可視範囲の電磁放射を放出する。
【0112】
レーザパルスを選択的に遮断したり且つ／又はレーザ出力エネルギーを制御したりする能力は、レーザ制御が有利である処置に役立つ。例えば、白内障手術では、水晶体を最初に破壊するためには高出力で、しかしながらより小さな断片を破壊するためにはより低い出力でレーザシステムを動作させることが望ましいことがある。レーザビームのパルス数制御及びパルスエネルギーレベル制御により、適正なレベルの力をより小さな粒子に加えることが可能になり、そういった粒子は、さもなければ、ハンドピースの潅注システムにより眼から吸引され得る前に、押しのけられてしまう可能性がある。
【0113】
当業者ならば理解するように、本明細書に開示されるシステム及び方法は、従来のシステム及び方法よりも優れた利点を有する。例えば、一部の従来のシステム及び方法では、パルスを選択するには、大量の電力を必要とすることがあり、レーザ出力の望ましくない損失につながることがある。ポッケルスセルシステムは、結晶を使用し、この結晶に高電圧を印加することにより、レーザビームの極性を回転させる。この高電圧は、必要とされる極性回転の量に基づいて、０～６．５ＫＶまで変化することがある。対照的に、本明細書に記載するシステム及び方法は、電力使用が低く、レーザ出力の望ましくない損失が全く無いか又は実質的に無い状態で、レーザパルスを選択することができる。更に、本明細書に記載するシステムのコストは、特定の他のシステムよりも大幅に低く、場合によっては、特定の他のシステムのコストの３分の１よりも小さいことがある。また、実施形態によっては、高電圧は必要なく、これによりシステムの電磁適合性が向上する。
【0114】
当業者には、本開示が包含する実施形態が、上述の特定の例示的な実施形態に限定されないことが認識されよう。例示的な実施形態を図示及び説明してきたが、前述した開示においては、広範囲の修正形態、変更形態、及び置換形態が考えられる。かかる変形例が、本開示の適用範囲から逸脱することなく、前述したものに対して行われてもよいことを理解されたい。従って、添付の特許請求の範囲は、広範に且つ本開示と整合するように解釈されることが適切である。
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【国際調査報告】