CN102138774B - 医疗设备和内窥镜设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医疗设备和内窥镜设备，所述医疗设备包括光学连接器，所述光学连接器可拆卸地将插塞连接到设置在设备主体中的插孔，从而光学地连接固定到插塞的插塞侧光纤和固定到插孔的插孔侧光纤。插塞和插孔具有多个接合对，每一个接合对都具有在插塞的插入方向上突出的突起部和适于与突起部接合的接合部。接合对在突起部和接合部开始接合的接合开始位置沿插入方向不同。与任何一个接合对中的突起部与接合部之间的接合间隙相比，每个接合对在突起部与接合部之间具有较窄的接合间隙，所述任何一个接合对中的突起部和接合部在插入插塞时比每个接合对中的突起部和接合部在插入插塞时开始接合得更早。

Description

医疗设备和内窥镜设备
技术领域
本发明涉及一种医疗设备和一种内窥镜设备。
背景技术
存在一种内窥镜设备以及一种控制设备，所述内窥镜设备包括具有照明光学系统的内窥镜，其中所述照明光学系统从将要插入待检查目标中的内窥镜插入部的前端发出照明光，以及所述内窥镜连接到所述控制设备。所述控制设备具有产生照明光的光源装置以及执行图像处理的视频处理器。通用软线连接到内窥镜的主体部分。通用软线内设有连接到照明光学系统和观察光学系统的信号线、弯曲操作线以及供气/供水通道和/或抽吸通道。通用软线通过连接部连接到每个控制设备，例如，光源装置。连接到光源装置的连接部设有光学连接器。光学连接器被构造成构成一对能够连接内窥镜的插塞和光源装置的插孔(例如，参见JP 2008-278971 A(对应于US 2008/0281157 A))。
近年来已经实现通过特定的光观察捕捉细微病变的内窥镜诊断。所述特定的光观察包括增强及显示浅表血管的窄带光观察、观察生命体的自发荧光的荧光观察、利用来自服用的医疗药剂的荧光提取深血管的信息的红外光观察以及类似观察。当白光照明用于正常观察时，例如具有405nm波长的光用于窄带光观察和荧光观察，而例如具有760nm波长的光用于红外光观察。另外，例如具有405nm波长的光用于光动力诊断(PDD)，而例如具有630nm波长的光用于光动力疗法(PDT)。因此，当执行上述的观察和治疗中的一些观察和治疗时，多个光纤通过通用软线。
因此，连接光纤的插塞和插孔具有多对用于连接光纤的插塞侧保持器和插孔侧保持器。插塞侧保持器保持插塞侧光纤，而插孔侧保持器保持插孔侧光纤。然而，为了总体连接所述多对插塞侧保持器和插孔侧保持器，需要高度精准地装配插塞侧和插孔侧，从而造成难于制造和/或操作。另外，仅是将插塞插入插孔中的简单的插塞连接操作基于插塞的插入操作而由于连接插塞和插孔时的震动可能会造成对光轴的损坏或光轴的偏移。因此，通常难以始终高精度稳定地配合所有光纤的光轴。
发明内容
考虑到上述情况已经提出本发明，并且本发明可以提供一种医疗设备，所述医疗设备能够以简单的操作精准地连接光纤并以低损耗实现光学连接，并且始终可以稳定地引导激光。
采用上述医疗设备和内窥镜设备，当连接光学连接器时，具有不同的接合开始位置的多个接合对依次接合，使得可以逐步地增加定位精度。当完成光学连接器的连接时，光纤的光轴自动以高精度匹配。因此，可以以低损耗简单地连接光纤，使得可以稳定地引导激光。
附图说明
图1是显示根据本发明的一个实施例的内窥镜设备的实例的外观图；
图2是内窥镜设备的概念方框图；
图3是插塞的立体图；
图4是沿着插塞的轴线剖开的剖面图；
图5是插孔的立体图；
图6是沿着插孔的轴线剖开的剖面图；
图7A是当从对角线前侧观看时具有连接到浮动基部的插孔侧保持器的浮动基部的立体图；
图7B是当从对角线后侧观看时浮动基部的立体图；
图8是图7中显示的保持器对准单元的立体图；
图9是恰好在连接之前的插塞侧保持器和插孔侧保持器的立体图；
图10是插塞和插孔的立体图，其中偏心圆筒以分解方式显示并与接合销接合；
图11A是显示连接之前的光纤的连接结构的剖面图；
图11B是显示连接之后的光纤的连接结构的剖面图；
图12是连接开始之前的插塞和插孔的剖面图；
图13是与主要部件的示意图一起显示每个接合部处的轴向距离与径向容许间隙之间的关系的曲线图；
图14是具有处于接触状态的接合销的插塞和插孔的剖面图；
图15是在插入接合销之前的插塞和插孔的剖面图；
图16显示了通过移动第二直线支撑件进行的芯部对准操作；
图17显示了通过移动第一直线支撑件进行的芯部对准操作；
图18是显示受到支撑并由保持器对准单元进行芯部对准操作的插孔侧保持器的移动方向的立体图；
图19是插入接合销之后的插塞和插孔的剖面图；
图20显示了根据插塞侧短柱和插孔侧短柱的长度而变化的光传输状态；
图21是显示光轴方向上的容许偏差的曲线图；
图22是显示垂直于光轴的方向上的容许偏差的曲线图；
图23是显示插塞和插孔的另一个连接结构的示意性剖面图；
图24是根据一个改进实施例的保持器对准单元的立体图，其中插孔侧保持器通过垂直支撑板固定到第一直线支撑件；和
图25是根据另一个改进实施例的保持器对准单元的立体图，其中第一直线支撑件和第二直线支撑件在相反的方向上延伸。
具体实施方式
在下文中将参照附图说明本发明的实施例。
图1是显示根据本发明的一个实施例的内窥镜设备的实例的立体图。图2是所述内窥镜设备的概念方框图。
如图1和图2所示，为一个医疗设备的内窥镜设备100具有内窥镜11和控制装置13，内窥镜11连接到控制装置13。控制装置13与显示图像信息的显示部分15以及接收输入操作的输入部分17相连接。为电子内窥镜的内窥镜11具有照明光学系统和成像光学系统，所述照明光学系统从插入到待检查目标的内窥镜插入部19的前端发出照明光，所述成像光学系统包括对将要观察的区域进行成像的成像装置。
另外，内窥镜11具有内窥镜插入部19、操作部分23和连接器部分25A，25B。操作部分23用于执行使内窥镜插入部19的前缘弯曲的操作以及观察操作。连接器部分25A，25B将内窥镜11可拆卸地连接到控制装置13。尽管未显示，但在操作部分23和内窥镜插入部19中设置有诸如用于插入用于收集组织的治疗工具的镊子通道以及供气/供水通道的各种通道。
内窥镜插入部19具有柔性部分31、弯曲部分33和前端部分35(在下文中可以被称作“内窥镜前端部分”)，所述柔性部分具有柔韧性。内窥镜前端部分35设有照射端口(稍后将详细说明)以及成像装置21(参见图2)，光穿过所述照射端口照射到将要观察的区域，所述成像装置获得将要观察的区域的图像信息并且例如为CCD(电荷耦合装置)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。另外，物镜单元布置在成像装置21的光接收面侧。
弯曲部分33设置在柔性部分31与前端部分35之间。弯曲部分33可以通过由角度旋钮22执行的旋转操作而弯曲，所述角度旋钮设置在操作部分23中。弯曲部分33可以沿任意方向以任意角度弯曲，这取决于使用内窥镜11的待检查目标的部分，从而能够使内窥镜前端部分35的照射端口和成像装置21的观察方向指向期望的观察部分。
控制装置13具有光源装置41和处理器43。光源装置41产生将要供应到内窥镜前端部分35的照射端口的光。处理器43对来自成像装置21的图像信号执行图像处理。控制装置13通过连接器部分25A，25B连接到内窥镜11。另外，处理器43连接到显示部分15和输入部分17。处理器43根据来自内窥镜11的操作部分23或输入部分17的指令对由内窥镜11传输的成像信号执行图像处理，并且产生用于显示的图像并将该图像供应到显示部分15。
如图2所示，光源装置41具有多个激光光源，所述多个激光光源具有不同的发光波长。在该说明性实施例中，光源装置41包括具有405nm中心波长的激光光源LD1、具有445nm中心波长的激光光源LD2以及具有405nm中心波长的激光光源LD3，LD4。激光光源LD1为发射紫色激光的用于窄带光观察的光源。激光光源LD2为发射蓝色激光并因此由波长转换构件(稍后将说明)产生白色照明光的用于正常观察的光源。另外，激光光源LD3，LD4为用于荧光观察的光源，并且构造成在没有通过荧光体(稍后将说明)的光的情况下朝着将要观察的区域发射光。
另外，在该结构中，激光光源LD3，LD4可以共享共用的光路，并且可以进一步设置具有472nm中心波长的激光光源LD(未显示)、具有665nm中心波长的激光光源LD(未显示)以及具有785nm中心波长的激光光源LD(未显示)。具有472nm中心波长的激光从与激光光源LD3，LD4共享共用的光路的激光光源LD(未显示)发出，并且用于提取关于血液氧饱和度和血管深度的信息。具有665nm中心波长的激光为用于治疗的激光，并且在以相对较强的输出将激光照射到活组织表面并因此治疗诸如癌肿的肿瘤的光动力疗法(PDT)中使用。此外，具有785nm中心波长的激光在用药到血管中的ICG(靛氰绿)的红外光观察中使用。
另外，激光光源LD1可以用作用于光动力诊断(PDD)的照明光源。PDD为一种诊断方法，所述诊断方法将具有肿瘤亲和特性并相应特定的激发光的感光材料预先施加到人体中，以相对较弱的输出将为激发光的激光照射到活组织表面，并观察来自感光材料的浓度增加的部分(例如，其中存在诸如癌肿的肿瘤的病变部分)的荧光。通过PDD对病变部分执行PDT。
来自各激光光源LD1至LD4(以及与激光光源LD3，LD4的光路共享共用的光路的激光光源(未显示))的光由光源控制器49单独控制。各激光可以单独产生或同时产生。另外，通过操作内窥镜11的开关81、通过输入部分17的操作或者通过光源装置41可以任意改变各激光光源的发射时序以及从各激光光源发射的光量比率。
大面积类型的InGaN基激光二极管、InGaNAs基激光二极管和GaNAs基激光二极管可以用作激光光源LD1至LD4。另外，诸如发光二极管的半导体发光装置可以用作光源。取代半导体发光装置，可以使用通过用滤色器对从诸如氙气灯的白光源发射的光进行波长选择获得的光。
从激光光源LD1至LD4发射的激光被聚光透镜分别引入到光纤中。来自激光光源LD1，LD2的激光通过图2中显示的组合器51相结合，通过耦合器53分开并接着被传输到连接器部分25A。由此，来自激光光源LD1，LD2的激光被均匀地传输到光纤55B，55C，同时减小由于个别激光光源的不同造成的发光波长的不一致性或散斑。同时，可以在不使用组合器51和耦合器53的情况下将来自激光光源LD1，LD2的激光直接传输到连接器部分25A，从而可以简化光源装置的结构。
光纤55A至55D为多模光纤。例如，具有105μm的纤芯直径、125μm的包覆层直径和0.3至0.5mm的直径的薄光缆可以用作光纤，所述薄光缆包括为外罩的保护层。同时，内窥镜设备100可以使用仅以单一模式传输光的单模光纤。
来自激光光源LD1至LD4的激光被以任意时序引入到光纤55A至55D中，所述光纤从连接器部分25A延伸到内窥镜前端部分35。来自激光光源LD1，LD2的激光传输到布置在内窥镜前端部分35处的荧光体57。来自激光光源LD3，LD4的激光传输到光偏转/漫射构件58。接着，激光作为照明光(或治疗光)通过照射端口37A，37B被发射到将要观察的区域。
在此，光纤55A和光偏转/漫射构件58构成光照射单元71A。光纤55B和光偏转/漫射构件58构成光照射单元71B。光纤55B和荧光体57构成光照射单元71C。光纤55C和荧光体57构成光照射单元71D。光照射单元71A，71C横跨内窥镜前端部分35的成像装置21和物镜单元39设置，并且光照射单元71B，71D也横跨内窥镜前端部分35的成像装置21和物镜单元39设置。
光照射单元71C，71D的荧光体57包括多个荧光物质(例如，YAG基荧光物质或BAM(BaMgAl10O17))，所述荧光物质吸收来自激光光源LD2的蓝色激光的一部分并因此受激发而发射绿色至黄色的光。由此，由激发蓝色激光激发的受激发发射的绿色至黄色的光、以及没有被荧光体57吸收而横穿过荧光体的蓝色激光相结合以产生白色(近似白色)照明光。
由具有445nm的中心波长的发射谱线表示蓝色激光。来自荧光体57的由蓝色激光产生的受激发而发射的光形成在大约450nm至700nm的波段内具有大的发光强度的光谱强度分布。受激发而发射的光以及蓝色激光的分布图产生白光。在与该示例性实施例中相同的半导体发光装置用作激发光源的情况下，可以以高发光效率获得高强度的白光。因此，可以容易地调节白光的强度以及限制白光的色温和色度改变。
在此，说明书中所述的白光没有严格地限定到包括可见光的所有波长成分的光，而是为任何光，只要该光包括为三原色的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的特定波段的光即可。例如，从广义上看，白光可以为具有从绿色至红色的波长成分的光或者具有从蓝色至绿色的波长成分的光。
荧光体57可以防止为成像障碍的噪音叠加或者在显示移动图像时产生的闪烁，噪音叠加和闪烁由于激光的相干性产生的散斑而造成。另外，对于荧光体57，考虑到构造荧光体的荧光物质与用于固定和固化成为填充材料的树脂的折射率的差异，优选用很少吸收并高度散射红外区的光的材料构造荧光物质以及一定直径的填充材料。由此，可以增加散射效果而不会降低红色或红外区的光的强度，使得光损耗减少。
此外，光照射单元71A，71B的光偏转/漫射构件58可以由任何材料制成，只要来自激光光源LD3，LD4的激光可以通过该材料即可。例如，可以使用光透射树脂材料或玻璃。另外，光偏转/漫射构件58可以设有光漫射层，在所述光漫射层中，具有微小不均匀度或不同的折射率的颗粒(填充物或类似物)混合到树脂材料或玻璃的表面中，或者可以由半透明材料构造光偏转/漫射构件58。由此，从光偏转/漫射构件58透射的光变为具有在预定照射区域中是均匀的光量的为窄带波长的光。
如上所述，由蓝色激光和从荧光体57受激发发射的光产生的白光、以及由各激光发射的窄带光从内窥镜11的前端部分35朝着待检查目标的将要观察的区域照射。对于照明光照射到的将要观察的区域，待检查目标的图像通过物镜单元39形成，并因此通过成像装置21成像。
在成像后，从成像装置21输出的捕捉到的图像的图像信号通过观测电缆(scope cable)59传输到A/D转换器61，然后被转换成数字信号。已转换的信号通过连接器部分25B输入到处理器43的图像处理部分63。图像处理部分63对捕捉到的图像信号执行各种处理，例如，白平衡校正、伽玛校正、轮廓加重和色彩校正，其中所述图像信号从成像装置21输出并转换成数字信号。控制部分65根据在图像处理部分63中处理的已捕捉到的图像信号和各种信息产生内窥镜观察图像。接着，内窥镜观察图像显示在显示部分15上。此外，捕捉的图像信号在需要时储存在诸如存储器或存储装置的存储部分67中。
内窥镜设备100组合多个光照射单元以照射白光和窄带光。由此，可以在良好的照明条件下(i)通过白光执行正常观察，以及执行(ii)特定光观察，例如，窄带光观察、荧光观察和红外光观察。另外，由于构造成使得用于特定光观察的窄带光不会通过用于产生白光的荧光体57，因此在没有附有不需要的荧光成分的情况下可以以高强度照射没有变化的窄带光。
光源装置41可以同时或交替供应激光光源LD1至LD4的激光。另外，光源装置41可以与成像装置的成像帧同步转换和供应激光。当光源装置41与成像帧(一个或多个)同步转换激光光源LD1至LD4时，在特定光观察的情况下，例如，在偶数帧中捕捉从激光光源LD1，LD2中的一个或两个照射激光下的图像，而在奇数帧中捕捉从激光光源LD3，LD4照射激光下的图像。通过叠加和显示作为整体的图像信息的奇数及偶数帧，可以同时在正常观察的观察图像上显示荧光观察的图像。由此，可以以较高的可见度更平滑地执行内窥镜诊断。
可以分别在显示部分15的显示区域中的不同位置显示偶数帧的图像和奇数帧的图像，而不需要叠加偶数帧的图像和奇数帧的图像作为整体的图像信息。在这种情况下，可以执行观察或治疗，同时比较病变部分和治疗部分，例如，分别对病变部分和治理部分进行检查。就这点而言，通过以任何时序将多种激光供应到内窥镜11，可以产生与将由内窥镜11进行观察的图像相对应的最佳的照明图案，并因此改进内窥镜11的诊断精确度。
<插塞和插孔的结构>
接下来将更详细地说明连接器部分25A的结构。
图3是插塞95的立体图。
插塞95连接到光纤55A至55D(在下文中可以共同称为“插塞侧光纤”55)，并且连接到内部包括插塞侧光纤55的通用软线103的端部，所述光纤连接到图2中显示的光照射单元71A至71D。插塞95在其外圆周上具有可旋转环形柄部155。金属外圆筒143设置在环形柄部内。金属外圆筒143固定到插塞主体165。
四个插塞侧保持器105固定到插塞主体165的圆形连接侧壁部165a。每个插塞侧保持器105的内部保持一个插塞侧光纤55。另外，可与环形柄部155一体旋转的偏心圆筒169固定在环形柄部155的内圆周上。一对导向沟槽171形成在偏心圆筒169的前端面中。偏心圆筒169与环形柄部155成一体，并且可相对于金属外圆筒143旋转。导向键173设置在金属外圆筒143的外圆周上并沿插塞插入方向a突出。导向键173被引入设置在插孔中的键凹槽中，所述插孔为插塞95的连接配合件。应该注意的是插塞侧保持器105为任意数量。即，在本示例性实施例中举例说明四个插塞侧保持器。另外，尽管未显示，但插塞主体165的连接侧壁部165a设有用于供气/供水到内窥镜11的通道、位置调节销及类似部件。
图4是沿插塞95的轴线截得的剖面图。
插塞侧保持器105包括接头保持器(nipple holder)175、压圈177、插塞侧内套筒137、罩181和螺旋弹簧183。插塞侧内套筒137内容纳插塞侧套圈135。罩181遮盖接头保持器175的基端侧。螺旋弹簧183与用作轴芯的插塞侧套圈135一起布置在罩181内。接头保持器175穿过插塞主体165的连接侧壁部165a，从而在所述接头保持器的外圆周处固定到连接侧壁部165a。压圈177装配到接头保持器175的外圆周，并且与连接侧壁部165a的后表面接触以防止接头保持器175在插塞插入方向a上被拉出。要注意的是，将采用称为向前的插塞插入方向以及称为向后的与插塞插入方向相反的方向来说明插塞95。罩181为具有底部的圆柱形形状。罩181的前端开口侧固定到接头保持器175的后端，从而遮盖插塞侧套圈135的后部。套圈导向盖187固定到罩181的后部。套圈导向盖具有通孔，插塞侧套圈135的后端部穿过所述通孔被引导到罩181外。插塞侧套圈135的延伸通过套圈导向盖187的后端部与插塞侧光纤55相连接。
在罩181中，套环部件189形成在插塞侧套圈135的沿轴向方向的近似中心部分处。螺旋弹簧183绕着插塞侧套圈135的后端插入到套环部件189与套圈导向盖187之间。换句话说，插塞侧套圈135在插塞插入方向a上被螺旋弹簧183偏压。插塞侧套圈135通过在与插塞插入方向a相反的方向上压下插塞侧套圈135可以抵抗螺旋弹簧183的偏压力后退。
图5是插孔93的立体图。
连接到插塞95的插孔93连接到光源装置41的设备主体91(参见图1)。换句话说，插塞95和插孔93构成可拆卸地连接内窥镜11和光源装置41的光学连接器101。采用以上结构，可以通过将插塞95连接到光源装置41的插孔93简单地提取内窥镜11的照明光，并且可以从内窥镜插入部19的前端部分35发射内窥镜11的照明光。光源装置41通过光学连接器101以低光学连接损耗安全可靠地将具有不同光谱的激光供应到内窥镜11。
插孔93具有金属壳体191，所述金属壳体包括凸缘部191a、楔形部191b和前端圆筒形部分191c。沿直径方向突起的一对接合销193固定在前端圆筒形部分191c的外圆周中。接合销193适于与形成在插塞95的偏心圆筒169(参见图3)中的导向沟槽171接合。键槽195在前端圆筒形部分191c的内圆周上形成在接合销193的后侧位置。键槽195适于容纳设置在插塞95的金属外圆筒143中的导向键173。
首先在插塞95和插孔93完全连接之前25mm的轴向位置处开始金属外圆筒143和前端圆筒形部分191c之间的装配。处于初始装配状态的金属外圆筒143和前端圆筒形部分191c在径向上具有400μm的初始容许间隙。此外，在金属外圆筒143和前端圆筒形部分191c彼此装配之后，导向键173开始进入键槽195。键槽195具有锥形面，并且在进入开始位置处在所述键槽的一侧具有300μm的容许间隙。
圆柱形绝缘推压部197固定在金属外壳191的内圆周上且固定绝缘板199。绝缘板199形成有四个自由装配孔201。在各自由装配孔201中，插孔侧保持器107设置在与图3中显示的插塞侧保持器相对应的位置处。在绝缘板199的自由装配孔201与插孔侧保持器106的外圆周之间形成间隙。插孔侧保持器107在插塞插入方向上由保持器对准单元(稍后将详细说明)弹性支撑，使得所述插孔侧保持器可以在正交于插塞插入方向a的方向上水平移动。换句话说，自由装配孔201与插孔侧保持器107之间形成的环形间隙用作允许插孔侧保持器107在执行芯部对准操作时移动的运动空间。
在内窥镜设备100中，多组插塞侧保持器105和插孔侧保持器107设置在光学连接器101中(参见图1)，并且一次可以执行插塞侧光纤55与插孔侧光纤之间的连接/拆开。另外，光学连接器101本身具有对准功能(未显示)。因此，当插塞95插入插孔93中时，光学连接器101与保持器对准单元(稍后将说明)共同作用，以在任意方向上自动对准各插孔侧保持器105，从而共同执行光学连接。
图6是沿插孔93的轴线截得的剖面图。在图6中，为了简明省略了绝缘推压部197和绝缘板199。
设备主体91形成有用于插孔的通孔203。多个支撑轴205(在本示例性实施例中为三个支撑轴)绕着用于插孔的通孔203在沿圆周等距离处突起。支撑轴205穿过盘形浮动基部109，使得浮动基部109可以滑动，并且较大的头部109a可防止浮动基部109脱离所述支撑轴。螺旋弹簧207绕着支撑轴205插入到设备主体91与浮动基部109之间。螺旋弹簧207在远离设备主体91的方向上偏压浮动基部109。当浮动基部109在插塞插入方向a上被压下时，浮动基部109可以抵抗螺旋弹簧207的偏压力后退。换句话说，浮动基部109在插塞95的插入方向a上弹性支撑插孔侧保持器107。将采用称为向后的插塞插入方向以及称为向前的与插塞插入方向相反的方向来说明插孔93。
在此，图7A为当从浮动基部109的对角线前侧观看时具有连接到所述浮动基部的插孔侧保持器107的浮动基部109的立体图。图7B为当从浮动基部109的对角线后侧观看时的浮动基部109的立体图。
如图6、图7A和图7B中所显示，四个插孔侧保持器107的后端部插入设备主体91的用于插孔的通孔203中。在插孔侧保持器107的轴向上在所述插孔侧保持器的近似中心部分处形成大直径固定部209。大直径固定部209布置在浮动基部109的用于保持器的通孔217中，并且大直径固定部209与通孔217之间具有预定间隙。每一个在外圆周都具有大直径弹簧座211a的圆柱形座罩211沿轴向方向插入到插孔侧保持器107的前侧部分。螺旋弹簧213环绕插孔侧保持器107插入到大直径弹簧座211a与大直径固定部209之间。螺旋弹簧213在向前的方向上偏压座罩211。通过拆分限制部分(未显示)防止座罩211向前从插孔侧保持器107拆下。采用所述结构，当在插塞插入方向a上压下座罩211时，座罩211可以抵抗螺旋弹簧213的偏压力后退。
另外，如图7A和图7B中所示，浮动基部109形成有用于保持器的通孔217，所述通孔通过使用于自由装配的四个插孔侧保持器107的圆形开口相互连接而形成。每个插孔侧保持器107都与保持器对准单元113相连接，所述保持器对准单元具有由浮动基部109支撑的固定端。换句话说，保持器对准单元113分别通过固定螺钉218固定到大直径部209。固定到插孔侧保持器107的保持器对准单元113插入用于保持器的通孔217，接着通过固定螺钉221固定到浮动基部109。
保持器对准单元113设置在插孔侧保持器107与浮动基部109之间。由此，插孔侧保持器107可以在垂直于插塞95的插入方向a的方向上相对于浮动基部109移动。采用所述结构，插孔侧保持器107被支撑，使得插孔侧光纤99的光轴和插塞侧光纤55的光轴可以对准。换句话说，当固定到插塞95的插塞侧光纤55和固定到插孔93的插孔侧光纤99通过将插塞95可拆卸地安装到设置在设备主体91中的插孔93而进行光学连接时，保持器对准单元113支撑插孔侧保持器107，使得插孔侧保持器107可以在垂直于连接器连接方向的方向上平行移动，从而使光轴对准。
在此将说明保持器对准单元113的具体结构。
图8是图7中显示的保持器对准单元113的立体图。
保持器对准单元113具有共用板部117、一对第一平行直线支撑件121，121以及一对第二平行直线支撑件123，123。所述一对第一平行直线支撑件121，121从共用板部117垂直突出，且虚轴线119垂直于设置在所述一对第一平行直线支撑件之间的共用板部117。所述一对第二平行直线支撑件123，123在从第一平行直线支撑件121，121绕着虚轴线119旋转90°的位置处从共用板部117垂直突出。
在保持器对准单元113中，第一直线支撑件121的第一前端部125固定到插孔侧保持器107，第二直线支撑件123的第二前端部127固定到浮动基部109。第一前端部125形成有固定孔125a，固定螺钉218穿过固定孔125a。第二前端部127形成有固定孔127a，固定螺钉221穿过固定孔127a。另外，共用板部117形成有开口223，插孔侧光纤99穿过所述开口。
第一直线支撑件121和第二直线支撑件123分别从共用板部117沿相同方向突出。采用此结构，可以限制第一直线支撑件121和第二直线支撑件123从共用板部117突出的高度，从而提高布置的空间效率。
另外，在插塞95的插入方向a上可弹性变形的弹簧部件131形成在共用板部117的连接部129中，其中共用板部117在所述连接部129处连接到第二直线支撑件123。通过将由带状板形成的第二直线支撑件123折叠成U形形状而形成弹簧部件131。由于保持件对准单元113在插塞95的插入方向a上通过弹簧部件131弹性变形，因此可以改进插塞侧套圈135的光学连接端面部分和插孔侧套圈139的光学连接端面部分的连接端部之间的紧密接触特性。另外，弹簧部件131即使在插孔侧保持器107平行移动时也能够变形，使得该弹簧部件131能够使插孔侧保持器107容易地平行移动。
同时，在保持器对准单元113中，至少第一直线支撑件121和第二直线支撑件123由板件133形成，使得当各支撑件121，123弹性变形时，保持件对准单元113可以更稳妥地使插孔侧保持器107平行移动。另外，每个保持器对准单元113都可以由单个金属板形成。在这种情况下，可以通过压制成型以高精度简单地制造保持器对准单元113并因此使部件数量最少。
图9是恰好在连接之前的插塞侧保持器105和插孔侧保持器107的立体图。
保持器对准单元113通过第一直线支撑件121和第二直线支撑件123使插塞侧保持器107能够在垂直于插塞插入方向a的方向上移动，同时使插塞侧保持器107保持平行于浮动基部109。依此方式，在连接插孔93和插塞95中，当插孔侧保持器107和插塞侧保持器105之间的相对位置由接合单元111调节时，插孔侧保持器107在垂直于插塞95的插入方向a的方向上相对于插塞侧保持器105移动，并且插孔侧光纤99的光轴与插塞侧光纤55的光轴对准。此时，螺旋弹簧213在插入方向a上用作缓冲垫。
在此，图11A和图11B中显示了插塞侧保持器105和插孔侧保持器107的光轴。图11A是显示连接之前的光纤的连接结构的剖面图。图11B是显示连接之后的光纤的连接结构的剖面图。
插孔侧保持器107在座罩211(参见图6)中具有间隙，并且同轴地固定外套筒215。另外，插孔侧内套筒141同轴地装入外套筒215中，使得所述插孔侧内套筒可滑动。插孔侧内套筒141的后部插入固定到插孔侧保持器107的后部的推压圆筒219(参见图7和图9)。在推压圆筒219的后部容纳螺旋弹簧(未示出)。螺旋弹簧在向前的方向上偏压插孔侧内套筒141。当在插塞插入方向a上压下插孔侧内套筒141时，插孔侧内套筒141可以抵抗螺旋弹簧的偏压力后退。
插孔侧内套筒141为遮盖将在后面详细说明的插孔侧套圈139的构件。插塞侧内套筒137为遮盖固定插塞侧光纤55的插塞侧套圈135的外圆周的构件。
如图6中所示，插孔侧内套筒141的外圆周由外套筒215遮盖。在连接连接器时，外套筒215用作突起部145，所述突起部与图4中显示的插塞侧内套筒137的外圆周接合。换句话说，为插孔侧外套筒215的突起部145与用作要与突起部145接合的接合部的插塞侧内套筒137构成接合对，并且所述突起部和所述插塞侧内套筒在连接光学连接器时相互接合，从而以高精度定位所述突起部和所述插塞侧内套筒。在本示例性实施例中，突起部145设置在外套筒215的前端处，所述外套筒装配到插孔侧内套筒141的外圆周上。然而，突起部145也可以设置在图4中显示的插塞侧内套筒137的外圆周上。
另外，座罩211的前部形成有插孔侧圆筒形部分149，所述插孔侧圆筒形部分将与设置在图4中显示的插塞侧保持器105的前端中的插塞侧圆筒形部分151相接合。换句话说，当插塞侧保持器105插入插孔侧保持器107时，插孔侧圆筒形部分149的内圆周和插塞侧保持器105的插塞侧圆筒形部分151的外圆周相互接合，使得可以使插孔93和插塞95的插入部分相配合，其中所述插孔侧圆筒形部分用作插孔侧保持器107的座罩211中形成的突起部，所述插塞侧圆筒形部分用作接合部。插塞95在垂直于插入方向a的方向上的轴向偏移通过保持器对准单元113被吸收，其中所述轴向偏移出现在接合操作中。
座罩211、外套筒215和插孔侧内套筒141的各前端布置在依此顺序从前端圆筒形部分191c后退的位置。在插塞侧保持器105中，插塞侧保持器105和插塞侧内套筒137的各前端布置在依此顺序从金属外圆筒143的前端后退的位置。
依此方式，在具有上述结构的光学连接器101中，突起部145、插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151被布置成，使得突起部145开始与插塞侧内套筒137接合的位置与插孔侧圆筒形部分149开始与插塞侧圆筒形部分151接合的位置根据插塞95的插入方向a而不同。另外，突起部145、插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151被构造成在垂直于插入方向的方向上与各自的接合配合部具有间隙，使得(i)在插入插塞95时与另一部分相比较早开始与自己的配合部接合的部分具有较宽间隙，以及(ii)在插入插塞95时与另一部分相比较晚开始与自己的配合部接合的部分具有较窄间隙。
另外，当图4中显示的插塞95的金属外圆筒143插入图6中显示的插孔93的金属壳体191的内圆周时，以上的接合方式同样用于前端圆筒形部分191c与金属外圆筒143之间的接合、以及设置在金属外圆筒143中的导向键173与前端圆筒形部分191c的键槽195之间的接合。换句话说，最早接合的前端圆筒形部分191c和金属外圆筒143被布置成使得前端圆筒形部分191c和金属外圆筒143在插塞插入方向上突出得最多，而设置在金属外圆筒143中的导向键173布置在下一个突起位置。垂直于插入方向的方向上的间隙被构造成，使得较晚相互接合的元件之间的间隙比较早相互接合的元件之间的间隙窄。
由此，当插入插塞95时，以逐步方式提高定位精度。换句话说，通过仅将插塞95插入插孔93，可在最终连接状态下自动保证定位精度。另外，包括诸如光纤的光学部件的光学连接器被构造成使得各接合对采用逐步方式以不同的时序接合。由此，可以防止可能由插塞95的插入操作造成的震动被强烈地传递给以最高精度连接的部件(靠近光轴)。因此，可以改进光学连接器的抗震动性并提供具有极好的操作特性的光学连接器。
此外，具有上述结构的光学连接器101还设有多个接合对，例如，插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151，使得各对中的一个部分开始与各对中的另一个部分接合的位置不同。由此，可以实现较高的定位精度。
另外，通过两个阶段的不同插入操作(即，插孔93的前端圆筒形部分191c与插塞95的金属外圆筒143之间的第一接合操作以及插塞侧保持器105与插孔侧保持器107之间的第二接合操作)执行插孔93与插塞95之间的连接操作。
在此，图10为显示偏心圆筒169与接合销193之间的接合的插塞95与插孔93的立体图。如图10中所示，当环形柄部155和与偏心圆筒169的前端面接触的接合销193一起旋转时，接合销193在形成于偏心圆筒169中的导向槽171进入而配合到接合销193的旋转位置处容纳在导向槽171中。接着，当环形柄部155在箭头方向P上旋转时，沿着导向槽171引导接合销193，使得插孔93和插塞95相连接。换句话说，在第二接合操作中，当环形柄部155旋转时，设置在插孔93的前端圆筒形部分191c处的接合销193与插塞95的偏心圆筒169接合，从而减小轴向插入速度。由此，可以在没有将可能出现在执行连接器的连接中的震动施加到保持器105，107的情况下，连接插塞侧保持器105和插孔侧保持器107。
导向槽171、接合销193、导向键173、键槽195、突起部145、插塞侧内套筒137、插孔侧圆筒形部分149、插塞侧圆筒形部分151、前端圆筒形部分191c和金属外圆筒143构成接合单元111，所述接合单元以高精度接合插塞95和插孔93。
<各保持器中的光学连接>
接下来将说明由保持器对准单元113支撑的插孔侧保持器107与插塞侧保持器105之间的光学连接结构。
如图11A和图11B中所示，在具有上述结构的光学连接器101中，连接插塞侧保持器105和插孔侧保持器107光学地连接插塞侧光纤55和插孔侧光纤99。在插塞侧保持器105中，固定插塞侧光纤55的插塞侧套圈135的外圆周被插塞侧内套筒137遮盖。在插孔侧保持器107中，固定插孔侧光纤99的插孔侧套圈139的外圆周被插孔侧内套筒141遮盖。在具有上述结构的光学连接器101中，通过接合单元11和保持器对准单元113以高精度配合光轴。另外，光学连接器还包括即使在光轴略微偏移时也能够用于保证低损耗连接的端面连接结构。
具体地，在插孔侧保持器107中，第一渐变折射率准直器(第一GI准直器)159装入在插孔侧套圈139的光学连接端面部分161b中。第一GI准直器159放大并校准从插孔侧光纤99射入的光的光束直径。另外，在插塞侧保持器105中，第二渐变折射率准直器(第二GI准直器)163装入在插塞侧套圈135的光学连接端面部分161a中。第二GI准直器163具有与第一GI准直器159的直径近似相同的直径，使从第一GI准直器159射入的光的光束直径收敛，以及将所述光输入到插塞侧光纤55。
第一GI准直器159和插孔侧套圈139通过插孔侧内套筒141可拆卸地连接。另外，第二GI准直器163和插塞侧套圈135通过插塞侧内套筒137可拆卸地连接。插孔侧内套筒141和插塞侧内套筒137可以由诸如金属或氧化锆陶瓷的各种材料中的任意一种制成。
插孔侧套圈139具有圆柱形形状，并且在中心处形成有轴向穿过的光纤插入开口139a。插孔侧光纤99插入到光纤插入开口139a并通过胶粘剂固定，所述插孔侧光纤的外鞘99a在其前端处被剥离。要注意的是，尽管图11A和图11B显示了本发明的示例性实施例的简化结构，然而实际上，粘附到插孔侧套圈139的基部侧的金属凸缘在连接插孔侧光纤99和插孔侧套圈139时保持插孔侧光纤99。插孔侧套圈139的前端139b和插入光纤插入开口139a的插孔侧光纤99的前端被一起抛光成凸球面形状或平面形状。
第一GI准直器159的入射端面231a和发射端面231b被分别抛光成凸球面形状和平面形状。另外，第一GI准直器159的入射端面231a与插孔侧套圈139的前端139b接触，使得所述入射端面物理连接到插孔侧光纤99。密封玻璃140设置在发射端面231b上。
第一GI准直器159放大并校准由插孔侧光纤99传输的激光的光束直径。因此，发射端面231b处的光功率密度低于插孔侧光纤99的前端处的光功率密度，并且防止由于发射端面231b的杂质、擦痕和类似物而使得连接损失降低。
第二GI准直器163具有与第一GI准直器159的结构基本相同的结构，并且使具有通过第一GI准直器159放大的光束直径的光会聚并将所述光引入插塞侧光纤55。另外，第二GI准直器与插塞侧套圈135一起保持在插塞侧内套筒137中，并且第二GI准直器的入射端面233a和发射端面233b被分别抛光成平面形状和凸球面形状。密封玻璃142设置在入射端面233a上。
另外，入射端面233a的密封玻璃142以预定间隙G面对插孔侧密封玻璃140。第二GI准直器163的发射端面233b与插塞侧套圈135的前端相接触，使得所述发射端面物理连接到插塞侧光纤55。
插塞侧套圈135为与插孔侧套圈139相同的部件，并且类似于插孔侧套圈139保持插塞侧光纤55的前端。插塞侧套圈135的前端135b和插塞侧光纤55的前端一起被抛光成凸球面形状(或平面形状)。
当装配插孔侧保持器107和插塞侧保持器105时，插孔侧内套筒141与插塞侧内套筒137接触。密封玻璃140从插孔侧内套筒141的端部退出。密封玻璃142从插塞侧内套筒137的端部突出。因此，当保持器105，107相互配合时，在密封玻璃142与密封玻璃140相接触之前，套筒137，141首先相互接触。由此，在密封玻璃142与密封玻璃140之间形成预定间隙G。
通常，已经公知的是可能附着到光纤前端的杂质最大具有为50μm的尺寸。因此，需要使预定距离G应该为50μm或更大，以便防止附着的杂质夹在密封玻璃142与密封玻璃140之间并在在密封玻璃142与密封玻璃140之间被压碎。此外，考虑到端面结构的各构成部件的制造误差、组装误差和类似误差，间隙G优选为大约1.0mm至2.0mm。
<连接连接器中的操作>
接下来将说明连接光学连接器101中的操作。
图12是开始连接之前的插塞95和插孔93的剖面图。图13是与主要部件的示意图一起显示每个接合部中的轴向距离与径向容许间隙之间的关系的曲线图。
如图12中所示，首先，光学连接器101的连接以将插塞95的金属外圆筒143插入插孔93的金属壳体191的前端圆筒形部分191c开始。设置在金属外圆筒143中的导向键173配合到前端圆筒形部分191c的键槽195并插入到所述键槽中。此时，里面设置导向键173的键槽143a与前端圆筒形部分191c的键槽195之间的初始容许间隙被设定为400μm，如图13中所示。另外，键槽195在其插入侧较宽。键槽195与导向键173之间在旋转方向上的间隙在每一侧大约为300μm。当插入插塞95且同时使导向键173和键槽195相互配合时，在为沿插入方向延伸的间隙G的导向键173与键槽195之间的轴向距离变为大约6mm时，径向容许间隙变为大约70μm。
从图12的状态开始，当插塞95持续插入时，插塞95处于图14中显示的状态。图14是插孔93与接合销193接触的插塞95的剖面图。
当金属外圆筒143插入前端圆筒形部分191c时，偏心圆筒169的前端面与设置在前端圆筒形部分191c的上部和下部中的接合销193，193接触。由此，使插塞95的插入停止。在偏心圆筒169的前端面与接合销193接触的状态下，为插孔侧保持器107的前端的插孔侧圆筒形部分149与为插塞侧保持器105的前端的插塞侧圆筒形部分151分隔开。
如图10中所示，当环形柄部155在接合销193被引入导向槽171中的状态下进一步旋转时，接合销193与倾斜的导向槽171滑动接触，使得插塞95靠近接合销193。
随着插塞95的靠近，如图15中所示，插塞侧圆筒形部分151开始与插孔侧圆筒形部分149接合。尽管插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151如图13中所示具有为100μm的初始容许间隙，但随着插塞95的插入，插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151的锥形面首先相互接触。在这里，当插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151之间出现轴向偏移时，来自插塞侧圆筒形部分151的反作用力作用在插孔侧圆筒形部分149上。所述反作用力被引导至正交于插孔侧保持器107的中心轴线的任何方向并被传递给保持器对准单元113，并因此对准光轴。
<保持器对准单元的芯部对准操作>
图16显示了通过移动第二直线支撑件123进行的芯部对准操作。图17显示了通过移动第一直线支撑件121进行的芯部对准操作。图18是显示通过移动第一和第二直线支撑件121，123进行的芯部对准操作的保持器对准单元113的示意图。
如图16中所示，当正交于轴芯的反作用力作用在插孔侧保持器107上时，插孔侧保持器107试图在用于浮动基部109的保持器的通孔217中移动。通过使保持器对准单元113变形允许该运动。当来自插孔侧保持器107的反作用力作用在第一直线支撑件121上，并且所述反作用力的方向为远离第二直线支撑件123，123的方向(图16中的左-右方向)时，保持器对准单元113使具有固定到浮动基部109的前端部127的第二直线支撑件123，123平行地倾斜变形。换句话说，保持器对准单元113在保持其平行四边形的形状的同时变形。因此，共用板部117保持第二前端部127相互平行，并且固定到第一直线支撑件121，121的插孔侧保持器107可以在正交于插塞插入方向a的方向(X方向)上平行移动。
接下来，假定来自插孔侧保持器107的反作用力的方向为如图17中所示远离第一直线支撑件121，121的方向(图17中的左-右方向)。在这种情况下，由于第二直线支撑件123的第二前端部127固定到浮动基部109，因此第一直线支撑件121，121变形而具有普通S形状或反S形状，且在共用板部117与第一直线支撑件121，121之间的连接部235，235用作基点。换句话说，第一直线支撑件121，121的第一前端部125，125可以在远离第一直线支撑件121，121的方向(图17中的左-右方向)上移动。因此，固定到第一直线支撑件121，121的插孔侧保持器107可以在正交于插塞插入方向a的方向(Y方向)上平行移动。
依此方式，保持器对准单元113支撑插孔侧保持器107，使得插孔侧保持器107可以如图18所示在XY方向上移动。由此，插孔侧保持器107可以在正交于插塞插入方向a的XY平面上沿任意方向平行移动。
图19是插入接合销193并旋转环形柄部155之后的插塞95和插孔93的剖面图。
在环形柄部155无法进一步旋转的位置处，即，接合销193到达导向槽171的末端的位置处，插塞95的靠近停止。在环形柄部155的旋转操作期间，插孔侧圆筒形部分151和插塞侧圆筒形部分149相互接合，然后突起部145和插塞侧内套筒137相互接合。如图13中所示，插塞侧内套筒137与外套筒的突起部145之间的初始容许间隙为大约50μm。该容许间隙随着插塞95的插入而变窄。由此，插塞95相对于以高精度配合的轴线完全连接到插孔93。
在连接插塞95和插孔93时，与插塞插入方向a的位置偏差被螺旋弹簧207、123、183和弹簧部件131吸收，并且光学连接端面部分161a和光学连接端面部分161b被定位成具有预定的间隔距离G。
如图13所示，在连接完成之前的25mm的位置处，导向键173的键槽143a与键槽195之间的径向容许间隙为400μm，并且旋转方向上的容许间隙为300μm。在连接完成之前的5mm的位置处，插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151开始相互接合。已经开始接合的插孔侧圆筒形部分149和插塞侧圆筒形部分151具有为100μm的径向容许间隙。接着，在连接完成之前的1mm位置处，突起部145和插塞侧内套筒137开始相互接合，并且径向容许间隙变为50μm。此外，当完成连接时，径向容许间隙被限制为20μm或更小。
通过保持器对准单元113对准的插孔93和插塞95通过第一GI准直器159和第二GI准直器163以低损耗可靠地连接。图20示意性地显示第一GI准直器和第二GI准直器163的光传输状态。要注意的是，在图20中，间隙G被画得较宽，以便使第一GI准直器159与第一GI准直器163之间的光传输状态清楚。当第一GI准直器159的轴向长度L1和第二GI准直器163的轴向长度L2为1/4间距(1间距为GI准直器传输的光的模场系统的最小-最大-最小-最大的一个周期的长度)时，具有通过第一GI准直器159放大并校准的光束直径的光入射到第二GI准直器163上而没有大的损失，并且所述光通过第二GI准直器163会聚并入射到插塞侧光纤55上。
图21和图22显示了分别表示在第一GI准直器159与第二GI准直器163之间的相对位置在光轴方向Z上偏移的情况下，以及在所述相对位置在正交于光轴方向Z的方向X，Y上偏移的情况下，从插塞侧光纤55输出的激光的输出的容许偏差曲线。光轴方向Z的增加方向表示第一GI准直器159和第二GI准直器163相互靠近的方向。另外，正交于图22中显示的光轴的方向X，Y处于光轴方向Z上的偏差为零的状态。容许偏差曲线为当第一GI准直器159和第二GI准直器163的长度为大约4.0mm至4.6mm、光轴方向上的容许偏差为±100μm且方向X，Y上的容许偏差为±20μm时的测量结果。
正如可以从图21和图22看到，激光的输出减少相对于第一GI准直器159与第二GI准直器163之间的相对位置的偏移相对较小。也就是说，从第一GI准直器159发出的光的光束直径变大，从而改进插塞95和插孔93的定位精度公差。因此，光学连接器101的端面结构即使在第一GI准直器159与第二GI准直器163之间的相对位置出现偏移时，也可以保持低损耗特性。
依此方式，具有该结构的光学连接器101可以随着插入插塞95逐步地增加定位精度，使得可以简单地实现低损失连接。
在上述的示例性实施例中，在插塞95与插孔93之间的连接结构中使用单个导向键173以装配插塞95和插孔93。作为替代方式，也可以采用图23中示意性显示截面的连接结构。换句话说，从前端圆筒形部分191c的内圆周向内突出的多个内接合销241，243从连接设置在前端圆筒形部分191c中的一对接合销193的中心线CL以不同圆周角度θ1，θ2分别布置。另外，直线沟槽245，247沿着插塞插入方向并在周边位置处形成，并且在以圆周角度θ1，θ2定位且对应于内接合销241，243的周边位置形成在插塞95的金属外圆筒143的外圆周上。采用此连接结构，当接合销193插入插塞95的偏心圆筒169的导向槽171中时，插孔93的内接合销241，243受到引导并装配到插塞95的金属外圆筒143的直线沟槽245，247。换句话说，通过内接合销241，243与直线凹槽245，247之间的配合以高精度匹配金属外圆筒143和前端圆筒形部分191c的轴芯，插塞95的金属外圆筒143插入插孔93的前端圆筒形部分191c。
由此，当插塞95的金属外圆筒143与插孔93的前端圆筒形部分191c接合时，可以以较高精度匹配金属外圆筒143和前端圆筒形部分191c的轴芯。此外，可以平稳地继续接下来将开始接合的一对接合构件的插入操作。
<保持器对准单元的改进实施例>
接下来将说明根据改进实施例的保持器对准单元。
图24是根据一个改进实施例的保持器对准单元的立体图，其中插孔侧保持器107通过垂直支撑板251固定到第一直线支撑件121。
在本改进实施例的保持器对准单元113A中，支撑板251的中心部分固定到插孔侧保持器107的前端面，并且支撑板251的两个端部固定到第一直线支撑件121，121的第一前端部125，125。另外，共用板部117与第二直线支撑件123之间没有形成弹簧部件131。采用此改进实施例，保持器对准单元113A在轴向方向上具有特定的刚度，在径向方向上移动且在轴向方向和径向方向上具有弹簧特性。另外，由于不需要形成弹簧部件131，因此可以容易地制造保持器对准单元113A且提高精度。
图25是根据另一个改进实施例的保持器对准单元的立体图，其中第一直线支撑件121和第二直线支撑件123沿相反的方向延伸。
根据本改进实施例的保持器对准单元113B通过进一步改进保持器对准单元113A获得。第二直线支撑件123，123在与第一直线支撑件121，121的突出方向相反的方向上从共用板部117突出。采用根据本改进实施例的保持器对准单元113B，可以确保支点(第二前端部127)与作用点(第一前端部125)之间的直线距离长，可以更容易地产生变形，以及变得可以用小反作用力执行芯部对准。
根据具有上述结构的内窥镜设备100，当插塞95开始与插孔93接合时，通过使插孔侧保持器107使保持器对准单元113相对于浮动基部109移动，可消除可能出现在插塞侧保持器105与插孔侧保持器107之间的位置偏移。换句话说，在插塞侧光纤55和插孔侧光纤99的光轴相匹配的方向上自动进行对准。由此，光纤97，99的光轴以高精度匹配，使得可以以低损耗连接光纤。因此，可以稳定地引导激光。
在内窥镜设备100中，插塞侧光纤55和插孔侧光纤99为多模光纤。然而，由于设置保持器对准单元113，因此即使对于使用单模光纤的连接结构，也可以执行可靠的芯部对准操作并以高定位精度连接芯部。
在上述的示例性实施例中，已经说明了连接内窥镜设备100的光源装置41和内窥镜11的连接器。然而，本发明不限于示例性实施例。例如，本领域普通技术人员根据说明书的描述和公知技术可以改变和/或改进示例性实施例，所述改变旨在包括在请求保护的本发明的范围内。例如，本发明可以应用于各种医疗设备，例如，刚性镜、视界内窥镜(scope endoscope)、各种外科手术工具和类似设备。
如上所述，说明书至少公开了以下几点：
(1)一种医疗设备包括光学连接器，所述光学连接器可拆卸地将插塞连接到设置在设备主体中的插孔，从而光学地连接固定到插塞的插塞侧光纤和固定到插孔的插孔侧光纤。插塞包括保持第一光纤的插塞侧保持器。插孔包括保持第二光纤的插孔侧保持器和保持器对准单元，所述保持器对准单元在插塞的插入方向上弹性支撑插孔侧保持器，并且支撑插孔侧保持器以使插孔侧保持器可在垂直于插入方向的方向上移动。设置突起部和接合部的多个接合对。每个接合对中的突起部形成在插塞和插孔中的一个中并在插塞的插入方向上突出。每个接合对中的接合部形成在插塞和插孔中的另一个中，并且适于与对应的突起部接合。接合对在接合开始位置沿着插塞的插入方向不同，所述突起部和所述接合部在所述接合开始位置开始接合。与任何一个接合对中的突起部与接合部之间的接合间隙相比，每个接合对在突起部与接合部之间具有较窄的接合间隙，所述任何一个接合对中的突起部和接合部在插入插塞时比每个接合对中的突起部和接合部在插入插塞时开始接合得更早。
采用此医疗设备，当连接光学连接器时，具有不同的接合开始位置的多个接合对依次接合。因此，可以逐步增加定位精度。当完成光学连接器的连接时，光纤根据其光轴以高精度自动匹配。因此，可以以低损失简单地连接光纤。
(2)在(1)的医疗设备中，插塞侧光纤和插孔侧光纤可以为单模光纤。
采用此医疗设备，即使对于使用以单一模式传输光的单模光纤的连接结构，也可以执行可靠的芯部对准操作并以高定位精度连接芯部。
(3)在(1)至(2)中任一项的医疗设备中，可以设置多组插塞侧保持器及插孔侧保持器。光学连接器可以适于可拆卸地连接多个插塞侧光纤和多个插孔侧光纤。
采用此医疗设备，一次可以可拆卸地连接多个光纤。
(4)在(1)至(3)中任一项的医疗设备中，插塞侧保持器可以包括插塞侧套圈和插塞侧内套筒。插塞侧套圈固定插塞侧光纤。插塞侧内套筒遮盖插塞侧套圈的外圆周。插孔侧保持器包括插孔侧套圈和插孔侧内套筒。插孔侧套圈固定插孔侧光纤。插孔侧内套筒遮盖插孔侧套圈的外圆周。还可以设置外套筒，所述外套筒遮盖插塞侧内套筒和插孔侧内套筒中的一个并在插塞的插入方向上突出。多个接合对中的一对可以包括：作为突起部的外套筒；和作为接合部的插塞侧内套筒和插孔侧内套筒中的一个。
采用此医疗设备，通过接合外套筒和内套筒可以使内套筒以高定位精度相互连接。
(5)在(4)的医疗设备中，插塞侧保持器可以包括插塞侧圆筒形部分，所述插塞侧圆筒形部分在插塞的插入方向上比插塞侧内套筒更加突出。插孔侧保持器可以包括插孔侧圆筒形部分，所述插孔侧圆筒形部分在插塞的插入方向上比插孔侧内套筒更加突出并具有内圆周，所述内圆周的直径比插塞侧圆筒形部分的外径大。插塞侧圆筒形部分和插孔侧圆筒形部分可以适于作为所述接合对中的一对相互接合。
采用此医疗设备，在定位保持器之后，通过接合插塞侧圆筒形部分和插孔侧圆筒形部分可以使内套筒以高定位精度相互连接。另外，由于在早期接合阶段在插塞与插孔之间需要粗略的定位精度，因此可以容易地将插塞安装到插孔。
(6)在(5)的医疗设备中，插塞可以包括插塞侧外圆筒，所述插塞侧外圆筒内容纳插塞侧保持器，并且所述插塞侧外圆筒在插塞的插入方向上比插塞侧保持器更加突出。插孔可以包括插孔侧外圆筒，所述插孔侧外圆筒内容纳插孔侧保持器，所述插孔侧外圆筒在插塞的插入方向上比插孔侧保持器更加突出并具有内圆周，所述内圆周的直径比插塞侧外圆筒的外径大。插塞侧外圆筒和插孔侧外圆筒可以适于作为所述接合对中的一对相互接合。
采用此医疗设备，在定位外圆筒之后，通过接合插塞侧外圆筒和插孔侧外圆筒可以使保持器和内套筒以高定位精度相互连接。
(7)在(1)至(6)中任一项的医疗设备中，第一渐变折射率准直器可以装入到插孔侧保持器的光学连接端面部分中。第一渐变折射率准直器可以放大和校准从插孔侧光纤射入到所述第一渐变折射率准直器上的光的光束直径。第二渐变折射率准直器可以装入到插塞侧保持器的光学连接端面部分中。第二渐变折射率准直器具有与第一渐变折射率准直器近似相同的芯部直径。第二渐变折射率准直器可以使从所述第一渐变折射率准直器射入到所述第二渐变折射率准直器上的光的光束直径收敛并将所述光引入到插塞侧光纤中。
采用所述医疗设备，放大从渐变折射率准直器发射的光的光束直径，使得可以改进插塞和插孔之间的定位精度公差。
(8)内窥镜设备被构造成为(1)至(7)中任一项的医疗设备。内窥镜设备包括内窥镜和光源装置。内窥镜从适于插入待检查目标的内窥镜插入部的前端照射从插塞引入的光。插塞连接到光源装置。
采用该内窥镜设备，可以通过将插塞连接到光源装置的插孔简单地产生用于内窥镜照明的光。
(9)在(8)的内窥镜设备中，光源装置可以将具有不同光谱的多种激光供应到内窥镜。
采用所述内窥镜设备，通过以低损失连接光纤可以可靠地供应不同类型的激光。
(10)在(9)的内窥镜设备中，光源装置可以同时或交替地将激光供应到内窥镜。
采用该内窥镜设备，通过以任意时序将多种激光供应到内窥镜，可以产生与将由内窥镜观察的目标相对应的最佳照明图案，并因此改进内窥镜的诊断精度。

Claims (10)

1.一种医疗设备，包括：
光学连接器，所述光学连接器能够拆卸地将插塞连接到设置在设备主体中的插孔，从而光学地连接固定到所述插塞的插塞侧光纤和固定到所述插孔的插孔侧光纤，其中：
所述插塞包括保持所述插塞侧光纤的插塞侧保持器；
所述插孔包括：
保持所述插孔侧光纤的插孔侧保持器；和
保持器对准单元，所述保持器对准单元在所述插塞的插入方向上弹性支撑所述插孔侧保持器，并且支撑所述插孔侧保持器以使所述插孔侧保持器能够在垂直于所述插入方向的方向上移动；
设置突起部和接合部的多个接合对；
其特征在于：
每个接合对中的所述突起部形成在所述插塞和所述插孔中的一个中并在所述插塞的所述插入方向上突出；
每个所述接合对中的所述接合部形成在所述插塞和所述插孔中的另一个中，并且适于与对应的突起部接合；
所述接合对的接合开始位置沿着所述插塞的所述插入方向不同，所述突起部和所述接合部在所述接合开始位置开始接合；以及
当插入插塞时，较晚相互接合的突起部和接合部之间的间隙比较早相互接合的突起部和接合部之间的间隙窄。
2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述插塞侧光纤和所述插孔侧光纤为单模光纤。
3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中：
设置多组所述插塞侧保持器和所述插孔侧保持器；以及
所述光学连接器适于能够拆卸地连接多个所述插塞侧光纤和多个所述插孔侧光纤。
4.根据权利要求1所述的医疗设备，其中：
所述插塞侧保持器包括：
插塞侧套圈，所述插塞侧套圈固定所述插塞侧光纤；和
插塞侧内套筒，所述插塞侧内套筒遮盖所述插塞侧套圈的外圆周；
所述插孔侧保持器包括：
插孔侧套圈，所述插孔侧套圈固定所述插孔侧光纤；和
插孔侧内套筒，所述插孔侧内套筒遮盖所述插孔侧套圈的外圆周；
还设置外套筒，所述外套筒遮盖所述插塞侧内套筒和所述插孔侧内套筒中的一个并在所述插塞的所述插入方向上突出；以及
所述多个接合对中的一对包括：
作为所述突起部的所述外套筒；和
作为所述接合部的所述插塞侧内套筒和所述插孔侧内套筒中的任一个。
5.根据权利要求4所述的医疗设备，其中：
所述插塞侧保持器包括插塞侧圆筒形部分，所述插塞侧圆筒形部分在所述插塞的插入方向上比所述插塞侧内套筒更加突出；
所述插孔侧保持器包括插孔侧圆筒形部分，所述插孔侧圆筒形部分在所述插塞的插入方向上比所述插孔侧内套筒更加突出并具有内圆周，所述内圆周的直径比所述插塞侧圆筒形部分的外径大；以及
所述插塞侧圆筒形部分和所述插孔侧圆筒形部分适于作为所述接合对中的一对相互接合。
6.根据权利要求5所述的医疗设备，其中：
所述插塞包括插塞侧外圆筒，所述插塞侧外圆筒内容纳所述插塞侧保持器，并且所述插塞侧外圆筒在所述插塞的插入方向上比所述插塞侧保持器更加突出；
所述插孔包括插孔侧外圆筒，所述插孔侧外圆筒内容纳所述插孔侧保持器，所述插孔侧外圆筒在所述插塞的插入方向上比所述插孔侧保持器更加突出并具有内圆周，所述内圆周的直径比所述插塞侧外圆筒的外径大；以及
所述插塞侧外圆筒和所述插孔侧外圆筒适于作为所述接合对中的一对相互接合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的医疗设备，其中：
第一渐变折射率准直器装入到所述插孔侧保持器的光学连接端面部分中；
所述第一渐变折射率准直器放大和校准从所述插孔侧光纤射入到所述第一渐变折射率准直器上的光的光束直径；
第二渐变折射率准直器装入到所述插塞侧保持器的光学连接端面部分中；
所述第二渐变折射率准直器具有与所述第一渐变折射率准直器近似相同的芯部直径；以及
所述第二渐变折射率准直器使从所述第一渐变折射率准直器射入到所述第二渐变折射率准直器上的光的光束直径收敛并将所述光引入到所述插塞侧光纤中。
8.一种构造成为根据权利要求1-7中任一项所述的医疗设备的内窥镜设备，所述内窥镜设备包括：
内窥镜，所述内窥镜从适于插入待检查目标的内窥镜插入部的前端照射从所述插塞引入的光；和
光源装置，所述插塞连接到所述光源装置。
9.根据权利要求8所述的内窥镜设备，其中：所述光源装置将具有不同光谱的多种激光供应到所述内窥镜。
10.根据权利要求9所述的内窥镜设备，其中：所述光源装置同时或交替地将所述激光供应到所述内窥镜。
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