WO2010113374A1 - 光伝送装置 - Google Patents

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light
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ferrule
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谷岡弘通
高橋一之
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テルモ株式会社
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/327—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends with angled interfaces to reduce reflections
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission apparatus.
  • optical image diagnostic apparatuses such as an optical coherent tomography diagnostic apparatus (OCT) and an optical coherence tomographic diagnostic apparatus (OFDI) using wavelength sweep transmit and receive light as a probe inserted into a body cavity such as a blood vessel.
  • OCT optical coherent tomography diagnostic apparatus
  • OFDI optical coherence tomographic diagnostic apparatus
  • the distal direction in the body cavity and the opposite direction (axial direction) while rotating the transmission / reception unit with the optical probe inserted into the body cavity Move to
  • the optical diagnostic imaging apparatus is provided with a scanner / pullback unit for realizing a radial operation of the transmission / reception unit.
  • the scanner / pullback unit is optically connected to a transmission / reception unit built in the optical probe and a rotation drive unit that rotates the optical fiber while moving the optical fiber in the axial direction, and a rotation control unit. And a fixed part for transmitting light between the two.
  • an optical connector attached to the end of the optical fiber built in the optical probe (the end opposite to the end to which the transmission / reception unit is attached) is detachably connected to the rotation drive unit.
  • An optical adapter is provided, so that when the optical probe is attached to the rotation drive unit side of the scanner / pullback unit, the optical fiber built in the optical probe is optically connected to the rotation drive unit. It will be.
  • APC An Angle-PC
  • connection end face is oblique with respect to the rotation axis direction
  • the transmitted light is inclined with respect to the rotation axis at the connector outlet which is the connection end face.
  • the reflected light emitted from the rotary drive unit spreads and rotates with respect to the rotation axis.
  • the reflected light is transmitted to the fixed portion while being spread and deflected with respect to the rotation axis (that is, in a state shifted from the rotation axis).
  • the optical diagnostic imaging apparatus when reflected light that is spread and deflected with respect to the fixed portion is transmitted, the optical diagnostic imaging apparatus generates a tomographic image based on the reflected light, so that a tomographic image with low image quality is generated. May be generated. For this reason, it is desirable to transmit reflected light that is axially symmetric and has little spread to the fixed portion.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and includes an optical transmission including a rotation driving unit to which an APC optical connector is detachably connected, and a fixing unit that transmits light between the rotation driving unit.
  • An object of the present invention is to realize a transmission of light with little loss by connecting a rotary drive unit and a fixed unit in a non-contact manner while reducing reflection noise.
  • an optical transmission apparatus has the following configuration. That is, An optical transmission device comprising: a rotation drive unit including an optical adapter to which an APC optical connector is connected; and a fixing unit that transmits light to and from the rotation drive unit, The light emitted from the ferrule of the APC optical connector connected to the optical adapter is emitted to the fixed portion as axisymmetric parallel light that is symmetric with respect to the rotation axis of the rotation driving portion, and is emitted from the fixed portion.
  • An optical member configured to be incident on the ferrule as deflected and condensed light with respect to the ferrule, Non-contact light transmission is performed between the ferrule of the APC optical connector connected to the optical adapter and the fixed portion.
  • an optical transmission device including a rotation drive unit to which an APC optical connector is detachably connected and a fixing unit that transmits light to and from the rotation drive unit, while reducing reflection noise
  • the rotation drive unit and the fixed unit can be connected in a non-contact manner, and light transmission with less loss can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of an optical diagnostic imaging apparatus including the optical transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of the optical probe unit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the tip of the optical probe unit.
  • FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the drive shaft.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a rear end portion of the optical probe portion.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical member related to transmission of a light beam in the scanner / pullback unit.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a light beam is transmitted in the scanner / pullback unit.
  • FIG. 8 is a view for explaining the optical member positioning mechanism in the scanner / pullback portion.
  • FIG. 1 is an external view of an optical diagnostic imaging apparatus (optical coherence tomographic imaging apparatus or optical scanning coherence tomographic imaging apparatus using wavelength sweep) 100 including an optical transmission apparatus (scanner / pullback unit) according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows a structure.
  • the optical diagnostic imaging apparatus 100 includes an optical probe unit 101, a scanner / pullback unit 102 that functions as an optical transmission device, and an operation control device 103.
  • the scanner / pullback unit 102 and the operation control device 103 is connected by a signal line 104.
  • the optical probe unit 101 is directly inserted into a body cavity such as a blood vessel, and measures the state inside the body cavity using an imaging core 220 described later.
  • the scanner / pullback unit 102 is configured to be attachable to and detachable from the optical probe unit 101, and regulates the radial operation of the imaging core 220 in the optical probe unit 101 by being driven by a built-in motor.
  • the operation control device 103 has a function for inputting various set values and a function for processing data obtained by measurement and displaying it as a tomographic image when performing intra-body optical coherence tomography diagnosis.
  • reference numeral 111 denotes a main body control unit that processes data obtained by measurement and outputs a processing result.
  • Reference numeral 111-1 denotes a printer / DVD recorder, which prints a processing result in the main body control unit 111 or stores it as data.
  • Reference numeral 113 denotes an LCD monitor as a display device, which displays a processing result in the main body control unit 111.
  • the optical probe unit 101 is a long catheter sheath 201 that is directly inserted into a body cavity such as a blood vessel, and is placed on the user's hand side without being inserted into the body cavity for operation by the user.
  • the connector unit 202 is configured.
  • a guide wire lumen tube 203 is formed at the distal end of the catheter sheath 201, and the catheter sheath 201 is formed as a continuous lumen from a connection portion with the guide wire lumen tube 203 to a connection portion with the connector portion 202. (See FIG. 3 for details).
  • an imaging core 220 including a transmission / reception unit 221 that transmits and receives measurement light and a drive shaft 222 that transmits a driving force for rotating the measurement light is inserted over almost the entire length of the catheter sheath 201. ing.
  • the connector portion 202 includes a proximal portion 202 a configured integrally with the proximal end of the catheter sheath 201 and a connection connector 202 b configured integrally with the proximal end of the drive shaft 222.
  • a kink protector 211 is provided at the boundary between the proximal portion 202a and the catheter sheath 201. Thereby, a predetermined rigidity is maintained, and bending (kink) due to a rapid change can be prevented.
  • connection connector 202b The base end (refer to FIG. 4 for details) of the connection connector 202b is configured to be connectable to a scanner / pullback unit 102 (refer to FIG. 6 for details) described later.
  • an imaging core 220 is inserted through substantially the entire length to form the optical probe unit 101.
  • the transmission / reception unit 221 transmits measurement light toward the tissue in the body cavity and receives reflected light from the tissue in the body cavity.
  • the drive shaft 222 is formed in a coil shape, and a signal line (single-mode optical fiber) is disposed therein.
  • the housing 301 has a shape having a notch in a part of a short cylindrical metal pipe, and is formed by cutting out from a metal lump or MIM (metal powder injection molding).
  • the housing 301 has a transmission / reception unit 221 inside, and a base end side is connected to the drive shaft 222.
  • a short coil-shaped elastic member 302 is provided on the tip side.
  • the elastic member 302 is a stainless steel wire formed in a coil shape, and the elastic member 302 is disposed on the distal end side, thereby preventing the imaging core 220 from being caught in the catheter when the imaging core 220 is moved back and forth.
  • Reference numeral 303 denotes a reinforcing coil, which is provided for the purpose of preventing rapid bending of the distal end portion of the catheter sheath 201.
  • the guide wire lumen tube 203 has a guide wire lumen into which a guide wire can be inserted.
  • the guide wire lumen tube 203 is used to receive a guide wire previously inserted into a body cavity such as a blood vessel, and guide the catheter sheath 201 to the affected area using the guide wire.
  • the drive shaft 222 is capable of rotating and axially moving with respect to the catheter sheath 201, is flexible, and has a characteristic capable of transmitting rotation well, for example, a multi-layered close contact coil made of a metal wire such as stainless steel. Etc.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the overall configuration of the imaging core 220.
  • an optical adapter (details will be described later) and the optical in the rotation drive unit.
  • a connector device 400 for transmitting the rotational drive force from the rotational drive unit to the drive shaft 222 is attached.
  • the connector device 400 includes a connector fixing member 403 having an APC optical connector (not shown in FIG. 4) disposed therein, and a flange 402 for rotatably fixing the connector fixing member 403 inside the base end side of the connection connector 202b.
  • drive shaft 222 is joined to the APC optical connector disposed in the connector device 400 via the connection pipe 401.
  • connection connector 202b a cross-sectional configuration of the connection connector 202b will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the base end side of the connection connector 202b.
  • an optical fiber connector (APC optical connector) 502 is disposed at the base end of the connection connector 202 b, whereby the optical fiber 501 is disposed in the scanner / pullback unit 102. Optically connected to the adapter.
  • the APC optical connector 502 is joined to the drive shaft 222 via the connection pipe 401.
  • the APC optical connector 502 is disposed inside a hollow cylindrical connector fixing member 403, and holds and fixes the end of the optical fiber 501 provided with a ferrule 503 at the tip.
  • the end portion (connection surface) of the optical fiber 501 is an APC type in which a predetermined inclination angle is formed with respect to the light traveling direction (rotational axis direction) in order to prevent noise from being generated by reflection of light at the end surface.
  • the connector fixing member 403 has a disk-like flange 402 at the end on the distal end side, and is rotatably held inside the housing 504 of the connection connector 202b.
  • the connector fixing member 403 aligns the APC optical connector 502 in the circumferential direction in cooperation with the adapter fixing member when coupled with the optical adapter.
  • FIG. 6 is a diagram showing an internal configuration of the scanner / pullback unit 102.
  • the left side of the drawing is a rotation drive unit, and the right side of the drawing is a fixed unit.
  • reference numeral 601 denotes a housing of the scanner / pullback unit 102, and the housing 504 of the connection connector 202b is fitted to the inner surface.
  • Reference numeral 602 denotes an optical adapter coupled to the APC optical connector 502.
  • Reference numeral 603 denotes a hollow cylindrical shape, which is an adapter fixing member in which the optical adapter 602 is fixed so as not to be relatively rotatable. In connection with the APC optical connector 502, the adapter fixing member 403 cooperates. The circumferential alignment of the APC optical connector 502 is performed.
  • the adapter fixing member 603 includes a protective tube 608 that defines the outer surface, and a main body 609 that is fixed to the inner surface of the protective tube 608 and defines the inner surface of the adapter fixing member 603.
  • a pair of claws 605 are formed on the inner surface of the adapter fixing member 603.
  • the pair of claws 605 are engaged with the APC optical connector 502 to firmly integrate the APC optical connector 502 and the optical adapter 602.
  • the optical adapter 602 is formed with a female hole 607 for receiving the ferrule 503 of the APC optical connector 502.
  • the optical adapter 602 is configured so that the ferrule 503 of the APC optical connector 502 is fixed at a predetermined position in the rotation axis direction when connected to the APC optical connector 502. Thereby, the distance L from the ferrule 503 of the APC optical connector 502 connected to the optical adapter 602 to the radiation position 618 of the optical fiber 617 is always constant.
  • Reference numeral 611 denotes a lens fixing sleeve support, in which a first optical lens 613 and a second optical lens 614 are fixed by a lens fixing sleeve 612. It is assumed that the lens fixing sleeve 612 is fixed by a set screw 615 so that the position can be adjusted.
  • a collimator lens 616 is provided at the fixed portion of the scanner / pullback unit 102, and the collimator lens 616 is connected to the optical fiber 617.
  • the reflected light emitted from the ferrule 503 of the APC optical connector 502 is incident on the connected optical fiber 617 via the first optical lens 613, the second optical lens 614, and the collimator lens 616. It becomes.
  • the measurement light guided from the optical fiber 617 is emitted from the collimator lens 616 and is contactlessly transmitted through the second optical lens 614 and the first optical lens 613 to the APC optical connector 502 of the rotation drive unit. The light enters the ferrule 503.
  • the scanner / pullback unit 102 functions as an optical transmission device that transmits light in a non-contact manner between the rotation driving unit and the fixed unit.
  • the scanner / pullback unit 102 functions as an optical transmission device that transmits light in a non-contact manner between the rotation driving unit and the fixed unit.
  • FIG. 7A and 7B in FIG. 7 are diagrams illustrating how light is transmitted between the rotation driving unit and the fixed unit of the scanner / pullback unit.
  • the light beam (701) deflected with respect to the rotation axis in the ferrule 503 of the APC optical connector 502 is expanded and then incident on the first optical lens 613 (702).
  • the first optical lens 613 is a biconvex spherical lens, and the light beam that is deflected from the ferrule 503 with respect to the rotation axis and spread and emitted is rotated on the incident surface (convex lens) of the first optical lens 613.
  • the beam is bent so that the deviation from the axis is reduced and the beam divergence angle is reduced, and then the beam is bent on the exit surface (convex lens) of the first optical lens 613 so that the deviation from the rotation axis is further reduced.
  • the light is emitted after the divergence angle is reduced.
  • the light beam emitted from the first optical lens 613 is incident on the second optical lens 614.
  • the incident surface on the side on which the light beam emitted from the first optical lens 613 is incident is a convex spherical surface or a spherical surface close to a flat surface.
  • the exit surface is a plane having a predetermined inclination angle.
  • the light beam emitted from the first optical lens 613 is refracted on the incident surface of the second optical lens 614 and travels through the second optical lens 614 as parallel light.
  • the light beam (703) traveling as parallel light in the second optical lens 614 is refracted on the emission surface and emitted as parallel light symmetric with respect to the rotation axis.
  • the light beam (704) emitted from the second optical lens 614 travels on the rotation axis, is emitted from the collimator lens 616 (705), and is guided to the optical fiber 617.
  • the first optical lens 613 and the second optical lens 614 are deflected by the ferrule 503 with respect to the rotation axis and spread in the light beam from the first optical lens 613 side to the collimator lens 616 side.
  • the emitted light beam is condensed by three convex spherical surfaces to be parallel light (first optical system), and is bent by one inclined surface so that it is symmetrical with respect to the rotation axis. It is optically designed to be parallel light (second optical system).
  • the light beam that is expanded and emitted from the collimator lens 616 connected to the optical fiber 617 is emitted as parallel light at the collimator lens 616.
  • the light beam (704) emitted as collimated light from the collimator lens 616 travels on the rotation axis and is deflected on the inclined surface of the second optical lens 614.
  • the light beam deflected on the inclined surface of the second optical lens 614 is condensed on the exit surface.
  • the light beam (703) emitted from the second optical lens 614 is condensed on the emission surface of the first optical lens 613 and is incident on the ferrule 503.
  • the light beam (701) emitted from the first optical lens 613 is incident on the ferrule 503 at a predetermined angle and guided into the optical fiber.
  • the light beam emitted as parallel light in the collimator lens 616 is deflected by one inclined surface (second optical system), and the three Optical design so that the light beam deflected by the ferrule 503 is guided into the optical fiber 501 by being deflected and condensed with respect to the rotation axis by the convex spherical surface (first optical system).
  • 8A and 8B are diagrams for explaining a positioning mechanism of the first optical lens 613 and the second optical lens 614.
  • 8A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7A
  • 8B is a view showing 7B in FIG. FIG.
  • reference numeral 615 denotes a set screw, which supports a lens fixing sleeve 612 provided with a first optical lens 613 and a second optical lens 614 from three directions.
  • the tilt angle (elevation angle with respect to the rotation axis) of the lens fixing sleeve 612 and the vertical shift amount can be changed.
  • the lens fixing sleeve 612 and the lens fixing sleeve support 611 can be fixed by the adhesive injected from the adhesive injection hole 801. For this reason, after the tilt angle and the vertical shift amount of the lens fixing sleeve 612 are optimally adjusted, the lens fixing sleeve 612 is bonded and fixed to the lens fixing sleeve support portion 611.
  • the first optical lens 613 and the second optical lens 614 are fixed to the lens fixing sleeve 612 by spot welding after the lens fixing sleeve 612 is bonded and fixed.
  • the rotation drive is performed.
  • Light with little fluctuation in output due to loss and noise rotation between the rotation drive unit and the fixed unit by arranging the first and second optical lenses in the part and optimizing the focusing and deflection of the light beam Can be realized.
  • the first and second optical lenses are arranged in the rotation drive unit to optimize the light beam condensing and the deflection with respect to the rotation axis.
  • the present invention is not limited, and it may be configured to optimize the light beam condensing and the deflection with respect to the rotation axis by arranging three or more optical lenses.

Abstract

　光伝送装置において、反射ノイズを低減させつつかつ非接触式で耐久性の高い光コネクタ接続方法で、損失が少なく回転による出力変動が小さい光の伝送を行う。本発明は、ＡＰＣ光コネクタが接続される光アダプタ６０２を備える回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置１０２であって、光アダプタ６０２に接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールより出射された光を、前記固定部に対して、前記回転駆動部の回転軸に対称な軸対称の平行光として出射し、前記固定部より出射された軸対称の平行光が、前記フェルールに対して、偏向及び集光された光として入射されるよう構成された光学部材６１３、６１４、６１６を備え、光アダプタ６０２に接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールと前記固定部との間で非接触による光の伝送を行うことを特徴とする。

Description

光伝送装置
　本発明は、光伝送装置に関するものである。
　従来より、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ）や波長掃引利用の光干渉断層診断装置（ＯＦＤＩ）等の光画像診断装置では、血管等の体腔内に挿入されるプローブとして、光の送受信を行う送受信部と光ファイバとが内蔵された光プローブが用いられている。
　光画像診断装置では、体腔内において送受信部のラジアル走査を行うために、光プローブを体腔内に挿入した状態で、送受信部を回転させながら、体腔内の末梢方向およびその反対方向（軸方向）への移動動作を行う。
　このため、光画像診断装置には、送受信部のラジアル動作を実現するためのスキャナ／プルバック部が備えられている。スキャナ／プルバック部には、光プローブに内蔵された送受信部及び光ファイバを軸方向に移動させながら回転させる回転駆動部と、光画像診断装置の本体制御部に光学的に接続され、回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とが備えられている。
　更に、回転駆動部には、光プローブに内蔵された光ファイバの端部（送受信部が取り付けられた端部とは反対側の端部）に取り付けられた光コネクタを着脱可能に接続するための光アダプタが設けられており、これにより、光プローブがスキャナ／プルバック部の回転駆動部側に取り付けられた際に、光プローブに内蔵された光ファイバは、回転駆動部に光学的に接続されることとなる。
　ここで、光プローブに内蔵された光ファイバを回転駆動部に光学的に接続するために使用される光コネクタとしては、通常、光アダプタとの接続面における反射ノイズを低減させるために、ＡＰＣ（Ａｎｇｌｅｄ－ＰＣ）光コネクタが用いられる。
特開２００５－１９６０８０号公報
　しかしながら、ＡＰＣ光コネクタの場合、接続端面が回転軸方向に対して斜めに構成されているため、伝送される光が接続端面であるコネクタ出口において回転軸に対して傾斜することとなる。この結果、例えば、診断対象からの反射光をＡＰＣ光コネクタを介して回転駆動部内の光アダプタに入射し、更に、固定部に伝送させようとした場合、固定部には、回転軸に対して偏向し、かつ拡がった状態の反射光が入射されることとなる。
　光画像診断装置のスキャナ／プルバック部のように、回転する回転駆動部と固定部との間で光の送受信を行う場合、回転駆動部より出射される反射光が拡がって、回転軸に対して偏向された状態となっていると、固定部に対して、拡がって回転軸に対して偏向した状態のまま（つまり、回転軸からずれた状態のまま）反射光が伝送されることとなる。
　このように、固定部に対して拡がり、かつ偏向された状態の反射光が伝送された場合、当該反射光に基づいて光画像診断装置が断層画像を生成することで、画質の低い断層画像が生成される恐れがある。このため、固定部に対しては、軸対称で拡がりの少ない反射光が伝送されることが望ましい。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＡＰＣ光コネクタが着脱可能に接続される回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置において、反射ノイズを低減させつつ、回転駆動部と固定部とを非接触で接続し、損失の少ない光の伝送を実現することを目的とする。
　上記の目的を達成するために本発明に係る光伝送装置は以下のような構成を備える。即ち、
　ＡＰＣ光コネクタが接続される光アダプタを備える回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置であって、
　前記光アダプタに接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールより出射された光を、前記固定部に対して、前記回転駆動部の回転軸に対称な軸対称の平行光として出射し、前記固定部より出射された軸対称の平行光が、前記フェルールに対して、偏向及び集光された光として入射されるよう構成された光学部材を備え、
　前記光アダプタに接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールと前記固定部との間で非接触による光の伝送を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、ＡＰＣ光コネクタが着脱可能に接続される回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置において、反射ノイズを低減させつつ、回転駆動部と固定部とを非接触で接続し、損失の少ない光の伝送を実現することが可能となる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光伝送装置を備える光画像診断装置の外観構成を示す図である。 図２は、光プローブ部の全体構成を示す図である。 図３は、光プローブ部の先端部の構成を示す図である。 図４は、駆動シャフトの全体構成を示す図である。 図５は、光プローブ部の後端部の構成を示す図である。 図６は、スキャナ／プルバック部における光ビームの伝送に関わる光学部材の構成を示す図である。 図７は、スキャナ／プルバック部において光ビームが伝送される様子を示した図である。 図８は、スキャナ／プルバック部における光学部材の位置決め機構を説明するための図である。
　以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳細に説明する。
　［第１の実施形態］
　＜１．光画像診断装置の外観構成＞
　図１は本発明の第１の実施形態にかかる光伝送装置（スキャナ／プルバック部）を備える光画像診断装置（光干渉断層画像診断装置または波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置）１００の外観構成を示す図である。
　図１に示すように、光画像診断装置１００は、光プローブ部１０１と、光伝送装置として機能するスキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。
　光プローブ部１０１は、直接血管等の体腔内に挿入され、後述するイメージングコア２２０を用いて体腔内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１と着脱可能に構成されており、内蔵されたモータが駆動することで光プローブ部１０１内のイメージングコア２２０のラジアル動作を規定する。
　操作制御装置１０３は、体腔内光干渉断層診断を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断層画像として表示するための機能を備える。
　操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力したりする。１１１－１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。
　１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値の入力を行う。１１３は表示装置としてのＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。
　＜２．光プローブ部の全体構成＞
　次に光プローブ部１０１の全体構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、光プローブ部１０１は、直接血管等の体腔内に挿入される長尺のカテーテルシース２０１と、ユーザが操作するために体腔内に挿入されずユーザの手元側に配置されるコネクタ部２０２により構成される。カテーテルシース２０１の先端には、ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３が形成されており、カテーテルシース２０１は、ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３との接続部分からコネクタ部２０２との接続部分にかけて連続する管腔として形成されている（なお、詳細は図３参照）。
　カテーテルシース２０１の管腔内部には、測定光を送受信する送受信部２２１と、それを回転させるための駆動力を伝送する駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０がカテーテルシース２０１のほぼ全長にわたって挿通されている。
　コネクタ部２０２は、カテーテルシース２０１の基端に一体化して構成された手元部２０２ａと駆動シャフト２２２の基端に一体化して構成された接続コネクタ２０２ｂとからなる。
　手元部２０２ａとカテーテルシース２０１の境界部には、耐キンクプロテクタ２１１が設けられている。これにより所定の剛性が保たれ、急激な変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。
　接続コネクタ２０２ｂの基端（詳細は図４参照）は、後述するスキャナ／プルバック部１０２（詳細は図６参照）と接続可能に構成されている。
　＜３．光プローブ部の先端部の構成＞
　次に、光プローブ部１０１の先端部の構成について図３を用いて説明する。図３において、カテーテルシース２０１の管腔内部には、測定光を送信し、反射光を受信する送受信部２２１が配されたハウジング３０１と、それを回転させるための駆動力を伝送する駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０がほぼ全長にわたって挿通されており、光プローブ部１０１を形成している。
　送受信部２２１では、体腔内組織に向けて測定光を送信するとともに、体腔内組織からの反射光を受信する。
　駆動シャフト２２２はコイル状に形成され、その内部には信号線（シングルモードの光ファイバ）が配されている。
　ハウジング３０１は、短い円筒状の金属パイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、金属塊からの削りだしやＭＩＭ（金属粉末射出成形）等により成形される。ハウジング３０１は、内部に送受信部２２１を有し、基端側は駆動シャフト２２２と接続されている。また、先端側には短いコイル状の弾性部材３０２が設けられている。
　弾性部材３０２はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材３０２が先端側に配されることで、イメージングコア２２０を前後移動させる際にカテーテル内での引っかかりを防止する。
　３０３は補強コイルであり、カテーテルシース２０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。
　ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、ガイドワイヤが挿入可能なガイドワイヤ用ルーメンを有する。ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、予め血管等の体腔内に挿入されたガイドワイヤを受け入れ、ガイドワイヤによってカテーテルシース２０１を患部まで導くのに使用される。
　駆動シャフト２２２は、カテーテルシース２０１に対して回転動作及び軸方向動作することが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝送できる特性をもつ、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。
　＜４．イメージングコア全体の構成＞
　次に、イメージングコア２２０の全体構成について説明する。図４は、イメージングコア２２０の全体構成を示す図である。図４に示すように、イメージングコア２２０の基端側には、接続コネクタ２０２ｂがスキャナ／プルバック部１０２の回転駆動部に接続された際に、回転駆動部内の光アダプタ（詳細は後述）と光学的に接続されるとともに、回転駆動部からの回転駆動力を駆動シャフト２２２に伝達するためのコネクタ装置４００が取り付けられている。
　コネクタ装置４００は、内部にＡＰＣ光コネクタ（図４において不図示）が配置されたコネクタ固定部材４０３と、コネクタ固定部材４０３を接続コネクタ２０２ｂの基端側内部において回転自在に固定するためのフランジ４０２とを備える。
　なお、駆動シャフト２２２は、接続パイプ４０１を介してコネクタ装置４００内に配置されたＡＰＣ光コネクタと接合されているものとする。
　＜５．接続コネクタの構成＞
　次に、接続コネクタ２０２ｂの断面構成について図５を用いて説明する。図５は接続コネクタ２０２ｂの基端側の内部構成を示す断面図である。
　図５に示すように、接続コネクタ２０２ｂの基端には、光ファイバ用のコネクタ（ＡＰＣ光コネクタ）５０２が配置されており、これにより光ファイバ５０１はスキャナ／プルバック部１０２内に配された光アダプタと光学的に接続される。
　ＡＰＣ光コネクタ５０２は、接続パイプ４０１を介して駆動シャフト２２２と接合されている。また、ＡＰＣ光コネクタ５０２は、中空の円筒形状をしたコネクタ固定部材４０３の内部に配置されており、先端にフェルール５０３が設けられた光ファイバ５０１の端部を保持固定している。光ファイバ５０１の端部（接続面）は端面での光の反射によりノイズが発生することを防ぐため、光の進行方向（回転軸方向）に対して、所定の傾斜角度が形成されたＡＰＣタイプに加工されている。コネクタ固定部材４０３は、先端側端部に円盤状のフランジ４０２を有しており、接続コネクタ２０２ｂのハウジング５０４内部に、回転自在に保持されている。
　コネクタ固定部材４０３は、光アダプタとの結合に際してアダプタ固定部材と協働してＡＰＣ光コネクタ５０２の周方向の位置合わせを行う。
　＜６．スキャナ／プルバック部１０２の内部構成＞
　次に、スキャナ／プルバック部１０２の内部構成について説明する。図６はスキャナ／プルバック部１０２の内部構成を示す図である。図６において、紙面左側は回転駆動部であり、紙面右側は固定部である。
　図６において、６０１はスキャナ／プルバック部１０２のハウジングであり、内面に接続コネクタ２０２ｂのハウジング５０４が嵌合する。６０２はＡＰＣ光コネクタ５０２と結合される光アダプタである。６０３は中空の円筒形状をしており、内部に光アダプタ６０２が相対回転不可能なように固定されたアダプタ固定部材であり、ＡＰＣ光コネクタ５０２との結合に際してコネクタ固定部材４０３と協働してＡＰＣ光コネクタ５０２の周方向の位置合わせを行う。
　アダプタ固定部材６０３は、外表面を規定する保護管６０８と、保護管６０８の内面に固定され、アダプタ固定部材６０３の内表面を規定する本体６０９とから構成されている。
　アダプタ固定部材６０３の内表面には一対の爪６０５が形成されている。一対の爪６０５は、ＡＰＣ光コネクタ５０２と係合し、ＡＰＣ光コネクタ５０２と光アダプタ６０２とを強固に一体化するものである。
　光アダプタ６０２には、ＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３を受け入れるメス型構造の穴６０７が形成されている。なお、光アダプタ６０２はＡＰＣ光コネクタ５０２と接続された際、ＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３が回転軸方向において所定の位置に固定されるよう構成されているものとする。これにより、光アダプタ６０２に接続されたＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３から、光ファイバ６１７の放射位置６１８までの距離Ｌは常に一定となる。
　６１１はレンズ固定スリーブ支持部であり、内部には、レンズ固定スリーブ６１２により第１の光学レンズ６１３と第２の光学レンズ６１４とが固定されている。なお、レンズ固定スリーブ６１２は、セットスクリュー６１５により位置調整可能に固定されているものとする。
　一方、スキャナ／プルバック部１０２の固定部には、コリメータレンズ６１６があり、コリメータレンズ６１６は、光ファイバ６１７と接続されている。これにより、ＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３より放射された反射光は、第１の光学レンズ６１３、第２の光学レンズ６１４、コリメータレンズ６１６を介して、接続された光ファイバ６１７に入射されることとなる。一方、光ファイバ６１７より導光された測定光は、コリメータレンズ６１６から出射され、第２の光学レンズ６１４、第１の光学レンズ６１３を介して、非接触で回転駆動部のＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３に入射されることとなる。
　つまり、スキャナ／プルバック部１０２は、回転駆動部と固定部との間で、非接触により光の伝送を行う光伝送装置として機能する。以下、ＡＰＣ光コネクタ５０２が光アダプタ６０２に接続された状態での回転駆動部と固定部との間の光の伝送の詳細について説明する。
　＜７．スキャナ／プルバック部１０２における光の伝送＞
　次に、図７を用いて、スキャナ／プルバック部１０２における光の伝送について説明する。図７の７Ａ、７Ｂは、スキャナ／プルバック部の回転駆動部と固定部との間において、光が伝送される様子を示した図である。
　図７の７Ａ、７Ｂに示すように、ＡＰＣ光コネクタ５０２のフェルール５０３において回転軸に対して偏向した光ビーム（７０１）は、拡がった後、第１の光学レンズ６１３に入射される（７０２）。第１の光学レンズ６１３は両凸状の球面レンズであり、フェルール５０３より回転軸に対して偏向し、拡がって出射された光ビームは、第１の光学レンズ６１３の入射面（凸レンズ）において回転軸からのずれが小さくなるように曲げられてビーム拡がり角が小さくされた後、第１の光学レンズ６１３の出射面（凸レンズ）で、更に回転軸からのずれが小さくなるように曲げられ、ビーム拡がり角が小さくされた後、出射される。
　第１の光学レンズ６１３より出射された光ビームは、第２の光学レンズ６１４に入射される。第２の光学レンズ６１４は、第１の光学レンズ６１３より出射された光ビームが入射される側の入射面が凸状の球面または平面に近い球面となっており、光ビームが出射する側の出射面が、所定の傾斜角度の平面となっている。
　第１の光学レンズ６１３より出射された光ビームは、第２の光学レンズ６１４の入射面において屈折し、平行光となって第２の光学レンズ６１４内を進む。第２の光学レンズ６１４内を平行光として進む光ビーム（７０３）は、出射面で屈折し、回転軸に対称な平行光として出射される。
　第２の光学レンズ６１４より出射された光ビーム（７０４）は、回転軸上を進み、コリメータレンズ６１６において出射され（７０５）、光ファイバ６１７に導光される。
　このように、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４は、第１の光学レンズ６１３側からコリメータレンズ６１６側に向かう光ビームにおいて、フェルール５０３において回転軸に対して偏向され、拡がって出射された光ビームを、３つの凸状の球面により集光することで、平行光にするとともに（第１の光学系）、１つの傾斜面により曲げることで、回転軸に対称な軸対称の平行光（第２の光学系）とするよう光学設計されている。
　同様に、光ファイバ６１７に接続されたコリメータレンズ６１６より拡がって出射された光ビームは、コリメータレンズ６１６において、平行光として出射される。コリメータレンズ６１６より平行光として出射された光ビーム（７０４）は、回転軸上を進み、第２の光学レンズ６１４の傾斜面において偏向される。第２の光学レンズ６１４の傾斜面において偏向された光ビームは、出射面において集光される。
　第２の光学レンズ６１４より出射された光ビーム（７０３）は、第１の光学レンズ６１３の出射面において集光され、フェルール５０３に入射される。第１の光学レンズ６１３より出射された光ビーム（７０１）は、フェルール５０３に対して所定の角度をもって入射され、光ファイバ内に導光される。
　このように、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４は、コリメータレンズ６１６において平行光として出射された光ビームが、１つの傾斜面により偏向され（第２の光学系）、３つの凸状の球面により回転軸に対して偏向及び集光されることで（第１の光学系）、フェルール５０３において偏向された後の光ビームが光ファイバ５０１内に導光されるように光学設計されている。
　この結果、反射ノイズを低減させつつ、かつ非接触式で損失が少なく回転による出力変動が小さくなるため、光画像診断装置において生成される断層画像の画質を向上させることが可能となる。
　＜８．光学部材の位置決め機構＞
　次に、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４の位置決め機構について説明する。図８は、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４の位置決め機構を説明するための図であり、８Ａは、図７の７ＡのＡ－Ａ断面図、８Ｂは、図７の７ＢのＢ－Ｂ断面図である。
　図８において、６１５はセットスクリューであり、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４が配されたレンズ固定スリーブ６１２を３方向から支持している。セットスクリュー６１５を調整することにより、レンズ固定スリーブ６１２のチルト角（回転軸に対する仰角）と上下方向のシフト量とを変更することができる。
　図８に示すように、レンズ固定スリーブ６１２とレンズ固定スリーブ支持部６１１との間は、接着剤注入穴８０１より注入された接着剤により固定可能となっている。このため、レンズ固定スリーブ６１２のチルト角と上下方向のシフト量が最適に調整された後は、レンズ固定スリーブ６１２は、レンズ固定スリーブ支持部６１１に対して接着固定されることとなる。
　なお、第１の光学レンズ６１３及び第２の光学レンズ６１４は、レンズ固定スリーブ６１２が接着固定された後に、レンズ固定スリーブ６１２に対してスポット溶接により固定されるものとする。
　以上の説明から明らかなように、ＡＰＣ光コネクタが着脱可能に接続される回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備えるスキャナ／プルバック部において、回転駆動部に第１及び第２の光学レンズを配し、光ビームの集光及び偏向を最適化することで、回転駆動部と固定部との間で、損失、ノイズ回転による出力の変動の少ない光の伝送を実現することが可能となる。
　［第２の実施形態］
　上記第１の実施形態では、回転駆動部内に第１及び第２の２つの光学レンズを配し、光ビームの集光及び回転軸に対する偏向を最適化する構成としたが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の光学レンズを配することで、光ビームの集光及び回転軸に対する偏向を最適化するように構成してもよい。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　本願は、２００９年３月３１日提出の日本国特許出願特願２００９－０８７６２５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (6)

  1. 　ＡＰＣ光コネクタが接続される光アダプタを備える回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置であって、
    　前記光アダプタに接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールより出射された光を、前記固定部に対して、前記回転駆動部の回転軸に対称な軸対称の平行光として出射し、前記固定部より出射された軸対称の平行光が、前記フェルールに対して、偏向及び集光された光として入射されるよう構成された光学部材を備え、
    　前記光アダプタに接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールと前記固定部との間で非接触による光の伝送を行うことを特徴とする光伝送装置。
  2. 　前記光学部材は、
    　前記光アダプタに接続されたＡＰＣ光コネクタのフェルールより回転軸に対して偏向され拡げられた出射光を集光し、偏向及び拡がりを小さくする第１の光学系と、該第１の光学系により生成された平行光を屈折して、軸対称にする第２の光学系とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
  3. 　前記光学部材は、
    　前記固定部より出射された軸対称の平行光を屈折する第２の光学系と、該第２の光学系において屈折された平行光を集光して前記フェルールに入射する第１の光学系とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
  4. 　前記光学部材を位置決めするための位置決め機構を更に備えることを特徴とする請求項２または３に記載の光伝送装置。
  5. 　前記第１の光学系と前記第２の光学系は、第１及び第２の２つの光学レンズにより構成されており、第１の光学レンズは、両凸の球面レンズであり、第２の光学レンズは、凸状の球面と、所定の傾斜角度の平面または平面に近い球面とを有するレンズであることを特徴とする請求項２または３に記載の光伝送装置。
  6. 　光プローブの基端側に設けられたＡＰＣ光コネクタと、該ＡＰＣ光コネクタが接続される光アダプタとを備える回転駆動部と、該回転駆動部との間で光の伝送を行う固定部とを備える光伝送装置であって、
    　前記固定部より出射された光が、前記回転駆動部に構成された光学部材を通じて回転軸に対して偏向され、かつ集光することで、前記光アダプタに接続された前記ＡＰＣ光コネクタのフェルールに偏向及び集光された光として入射され、該入射された光は、前記光プローブの先端側に設けられた送受信部を通じて対象物に照射され、該対象物より反射された反射光が前記光プローブを通じて前記ＡＰＣ光コネクタのフェルールから出射され、光学部材を通じて回転軸に対して偏向され、かつ集光することで、軸対称の平行光として入射され、前記光アダプタに接続された前記ＡＰＣ光コネクタのフェルールと前記固定部との間で非接触による光の伝送を行うことを特徴とする光伝送装置。
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