CN105007796B - 光学成像用探头 - Google Patents

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Abstract

提供一种通过光路矫正能够得到稳定的观察图像的光学成像用探头。具备:旋转驱动源(10),使转子(11)驱动旋转;第1单模光纤(33),遍及轴向地插通并固定在转子(11)的旋转中心侧,并且在其前端侧能够入射光;第2单模光纤(34),不可旋转地支承在第1单模光纤(33)的后方侧;间隙(s)及光路矫正机构(35),介于第1单模光纤(33)与第2单模光纤(34)之间;光路矫正机构(35)使从一方的单模光纤传递的光在放大且准直化并穿过间隙(s)后向另一方的单模光纤引导。

Description

光学成像用探头
技术领域
本发明涉及用来将由被检体反射的光取入并观察的光学成像用探头。
背景技术
图像诊断技术(光学成像技术)是在装置机械、半导体、医疗等的所有的现场中被广泛利用的技术。例如在精密仪器或半导体等的制造现场或医疗现场中,作为其一例,除了一般的显微观察以外,还可以举出能够拍摄断层图像的X线CT、核磁共振、超声波观察等。
近年来,在图像诊断的方法中,利用光的相干性的OCT(光干涉断层摄影)技术受到关注。作为光源而使用波长1300nm左右的近红外线的情况较多,近红外线对于生物体是非侵袭性的,此外波长比超声波短从而空间分辨率良好,能够实现约10~20μm的识别,所以特别是在医疗现场中的活跃受到期待。OCT内窥镜的代表性构造例如如专利文献1所示的那样。
然而,在专利文献1所示的OCT内窥镜中,将马达的旋转力经由带(belt)向旋转轴杆传递,进而经由在光学套内穿过的柔性轴杆向透镜单元传递。因此,有可能因光学套的内周面与柔性轴杆的摩擦而产生磨损粉,或因柔性轴杆的上述摩擦或挠曲、扭转、上述带的弹性变形等而发生旋转不均或旋转传递延迟、转矩损耗等。
此外,作为解决上述那样的问题的现有技术,在专利文献2所记载的发明中,将马达对置于光纤的前端部而配置,在该马达的旋转轴的前端面设置反射镜。但是,在该发明中,由于上述马达的主体部相比于上述反射镜位于前方侧,所以存在如下情况等:马达用的供电配线向光纤侧弯折,或上述供电配线位于上述反射镜的侧部而将被反射镜反射的光遮挡从而360度整周中的一部分成为阴影而产生视角限制,或比反射镜向前方侧突出的部分(内装马达主体部的部分)抵接于被检体而探头轴向的摄像范围被限制。此外,在使上述马达连续地高速旋转的情况下,通过轴承部分的润滑油膜压的偏倚等,有可能发生被称作抖动(jitter)(旋转角度变动的现象)、面倾倒(旋转轴端面倾斜的现象)、涡动(旋转轴回旋振动的现象)的旋转不均及轴振动等。进而,还有通过起因于这些的偏芯等而光的传递损耗增大的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特许第3885114号公报
专利文献2:特许第4461216号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述以往的情况而做出的,其目的是提供一种光学成像用探头,通过减轻旋转传递延迟及转矩损耗等的发生、减轻旋转部分的旋转不均及轴振动、摩擦、旋转传递延迟、光的传递损耗、防止360度整周中的一部分成为阴影的视角限制、防止探头周向及轴向的摄像范围受限等,从而能够得到稳定的观察图像。
用于解决课题的手段
用来解决上述课题的一个技术方案,是一种光学成像用探头,将入射到前端侧的光向后方引导,其特征在于,具备:旋转驱动源,使转子驱动旋转;第1单模光纤,遍及轴向地插通并固定在上述转子的旋转中心侧,并且在其前端侧能够入射光;第2单模光纤,不可旋转地支承在第1单模光纤的后方侧;以及间隙及光路矫正机构,介于第1单模光纤与第2单模光纤之间;上述光路矫正机构,使从一方的上述单模光纤传递的光在放大且准直化并穿过上述间隙后向另一方的上述单模光纤引导。
发明效果
本发明由于如以上说明的那样构成,所以与现有技术相比能够得到稳定的观察图像。
附图说明
图1是表示本发明的光学成像用探头的一例的剖视图。
图2是表示本发明的光学成像用探头的另一例的剖视图。
图3是表示轴承部件的一例的放大剖视图。
图4是表示两个单模光纤间的连接形态的一例的放大剖视图。
图5是表示两个单模光纤间的连接形态的另一例的放大剖视图。
图6是表示两个单模光纤间的连接形态的另一例的放大剖视图。
图7是表示本实施方式的轴承构造中的润滑膜压力的分布的示意图。
图8是表示使用正圆的轴承部件的情况下的润滑膜压力的分布的示意图。
具体实施方式
本实施方式的第1特征是,一种光学成像用探头,将入射到前端侧的光向后方引导,其特征在于,具备:旋转驱动源,使转子驱动旋转;第1单模光纤,遍及轴向地插通并固定在上述转子的旋转中心侧,并且在其前端侧能够入射光;第2单模光纤,不可旋转地支承在第1单模光纤的后方侧;以及间隙及光路矫正机构,介于第1单模光纤与第2单模光纤之间;上述光路矫正机构,使从一方的上述单模光纤传递的光在放大且准直化并穿过上述间隙后向另一方的上述单模光纤引导(参照图1~图6)。
根据该结构,由于从一方的单模光纤射出的光被放大且准直化并被向另一方的单模光纤引导,所以即使在发生了一方的单模光纤与另一方的单模光纤的中心偏差的情况下,也能够降低相互的单模光纤间的光的传递损耗。
作为第2特征,除了上述第1特征以外,上述光路矫正机构具备连接于第1单模光纤的第1光路矫正机构和连接于第2单模光纤的第2光路矫正机构,并且在这两个光路矫正机构之间具有上述间隙(参照图1~图4)。
根据该结构,由于穿过一方的光路矫正机构与另一方的光路矫正机构之间的间隙的光成为被放大且准直化而得到的比较粗的光,所以即使在发生了一方的光路矫正机构与另一方的光路矫正机构的中心偏差的情况下,也能够降低光的传递损耗。
作为第3特征,除了上述第2特征以外,具备被可旋转地支承的管状旋转轴,该管状旋转轴遍及轴向地固定在上述转子的旋转中心侧,并且该管状旋转轴的端部侧从上述转子向轴向突出;在该管状旋转轴内,配置有上述第1单模光纤与上述第1光路矫正机构的连接部位(参照图1~图4)。
根据该结构,能够减轻第1单模光纤与第1光路矫正机构的连接部位的偏芯,而且能够将这些连接部位通过管状旋转轴加强。
作为第4特征,除了上述第3特征以外,具备将上述管状旋转轴可旋转地支承的轴承部件,该轴承部件构成在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承(参照图3)。
根据该结构,由于通过轴承部件构成在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承,所以能够将轴承部分的润滑油膜压在周向上分散而减轻旋转部分的旋转不均及轴振动等。因而,能够进一步降低相互的单模光纤间的光传递损耗。
作为第5特征,除了上述第1~4中任一项所述的特征以外,在第1单模光纤的前侧,设有将被第1单模光纤引导的光的方向向与上述轴向交叉的方向变换的光路变换元件(参照图1~图2)。
根据该结构,在探头外周的角度360°的范围中能够得到稳定的观察图像。
作为第6特征,除了上述第1~5中任一项所述的特征以外,使上述转子以400rpm以上且3600rpm以下的转速连续旋转。
根据该结构,即使在因使转子连续地高速旋转时发生的旋转不均或轴振动等而发生了一方的单模光纤与另一方的单模光纤的中心偏差的情况下,也能够通过介于它们之间的光路矫正机构有效地减轻光的传递损耗。
此外,作为其他特征,设有多个上述轴承部件以将上述管状旋转轴在轴向的两侧支承,由这些多个轴承部件中的至少位于最靠近上述间隙的轴承部件构成上述动压轴承。
根据该结构,通过位于靠近间隙的动压轴承能够有效地抑制另一方的单模光纤相对于一方的单模光纤的偏芯。
此外,作为其他特征,在上述光路变换元件与第1单模光纤的前端之间,具备将从第1单模光纤向前方放出的光会聚的光会聚机构(参照图1~图3)。
根据该结构,能够将从第1单模光纤向前方放出的光会聚而将被检体有效地照射。
接着,基于附图对具有上述特征的本实施方式的优选的具体例详细地说明。
[实施例1]
图1表示本发明的光学成像用探头的实施例1。
该光学成像用探头具备:旋转驱动源10,使转子11驱动旋转;管状旋转轴23,在转子11的旋转中心侧沿轴向插通并被固定;第1单模光纤33,插通在管状旋转轴23中,并且在其前端侧能够入射光;第2单模光纤34,不可旋转地支承在第1单模光纤33的后方侧;间隙s及光路矫正机构35c(参照图5),介于第1单模光纤33与第2单模光纤34之间;轴承部件41、42,将管状旋转轴23可旋转地支承;光会聚机构51,将从第1单模光纤33向前方放出的光会聚;光路变换元件63,在光会聚机构51的前侧将由第1单模光纤33引导的光的方向向与管状旋转轴23的轴向交叉的方向变换。
旋转驱动源10是内转子型的电动马达(参照图1),具备旋转自如的转子11、将该转子11的周围覆盖的电磁线圈12、将该电磁线圈12的周围覆盖的圆筒状的前侧壳体13(定子)、以及进行向电磁线圈12的供电的基板14等,被控制为以规定的转速连续旋转。
转子11构成为具有永磁铁的圆筒状,通过与电磁线圈12之间的磁作用而连续旋转。
电磁线圈12相对于转子11的外周面隔开规定的空隙而设为大致圆筒状,不可旋转地固定于前侧壳体13(定子)的内周面。
基板14以大致环状固定在电磁线圈12的后端面,将从供电配线14a供给的控制电流向电磁线圈12供给。
供电配线14a穿过形成在后述的轴承部件41、连接部件86及保持件84上的缺口状的贯通部14b被向后方引导,进而在长尺寸圆筒状的套70内穿过而连接到OCT装置内的控制电路。另外,贯通部14b也可以为贯通孔。
前侧壳体13(定子)由磁性材料(例如坡莫合金(permalloy)等)形成为圆筒状,用来加强由电磁线圈12产生的电磁力。
在该前侧壳体13的前端侧和后端侧,支承着轴承部件41、42。此外,在前侧壳体13及轴承部件41的后端侧,经由连接部件86,与前侧壳体13大致同径地连接着筒状的后侧壳体82,在该后侧壳体82的最后端部连接着套70。
连接部件86将前侧壳体13及轴承部件41的后端侧连接到后侧壳体82。该连接部件86是在轴心侧可旋转地插通管状旋转轴23并在外周侧的缺口中插通着供电配线14a的大致圆柱状的部件,通过使从外周面朝向径外方向突出的缘部86a夹在圆筒状的前侧壳体13与后侧壳体82之间并与后侧壳体82的内周面的内周面嵌合,从而不可旋转地被固定。
后侧壳体82是与连接部件86的后部侧的外周面嵌合的大致圆筒状的部件,与其后端侧的长尺寸圆筒状的套70连通。
此外,管状旋转轴23是由金属等硬质材料构成的长尺寸圆筒状的部件,插通并固定在转子11的旋转中心侧,并且使其前后端侧的部分分别从转子11的轴向端面突出。
该管状旋转轴23的后端侧被后侧的轴承部件41旋转自如地支承,该管状旋转轴23的前端侧被前侧的轴承部件42旋转自如地支承并比轴承部件42向前方突出。
并且,在该管状旋转轴23内,在其前侧插入固定着第1单模光纤33,在后侧插入固定着第1光路矫正机构35a。
轴承部件41、42分别构成在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承。
各轴承部件41、42例如用青铜或烧结金属等耐磨损性良好的硬质材料形成为大致圆筒状,在其内周侧经由润滑油将管状旋转轴23插通并旋转自如地支承。
在各轴承部件41、42的内周面,如图3所示,在周向上隔开规定间隔形成遍及轴向的多个槽41a。各槽41a从轴承部件41、42的轴向的一端连续到另一端。
多个槽41a用于将介于各轴承部件41、42与管状旋转轴23之间的润滑油膜的压力(称作润滑膜压力)向周向分散。
即,假设在使用没有槽41a的正圆的轴承部件的情况下,如图8所示,在该轴承部件的内周面,润滑膜压力p偏向周向的一部分而局部地变高,因此,容易发生被称作抖动(旋转角度变动的现象)、面倾倒(旋转轴端面倾斜的现象)、涡动(旋转轴回旋振动的现象)的旋转不均及轴振动等。
但是,根据本实施方式的轴承部件41、42,如图7所示,润滑膜压力p在周向上分散在与槽41a对应的多个部位,在各槽41a的附近变高。因此,能够显著地减轻抖动及面倾倒、涡动等的发生。
另外,图7是示意地表示本发明的轴承构造的图,在周向上相邻的槽41a、41a的深度不同,但在本实施方式的优选的一例中,将多个槽41a的深度设定为相同。适当地设定这些槽41a的深度及宽度、条数,以将抖动及面倾倒、涡动等的发生有效地降低。对于图示例的轴承部件41而言,作为优选的一例,使槽41a的数量等间隔地设为四个,但作为其他优选的一例,也可以等间隔地设为八个。
根据本实施方式的一例,轴承内径或轴外形尺寸是0.3mm~1.0mm左右,半径方向的间隙设计为1微米~3微米的范围。
此外,根据本实施方式的一例,槽41a设置为与轴平行(即相对于润滑流体旋转流动的方向为90度的角度),以使得在轴的旋转方向为正反的任一个方向的情况下都表现出同样的性能,但在旋转方向已经设定为一个方向的情况下也可以相对于轴适当设置角度,都能够得到良好的性能。
此外,根据本发明者的实验结果,确认到:通过将槽41a设为4条~16条的范围、将其深度设计为1微米~几微米的范围,能够得到良好的性能,在脱离这些范围的情况下发生旋转振动(回転振れ)或回旋振动(振れ回り)而产生使光学性能劣化的危险性。
后侧的轴承部件41嵌合于前侧壳体13的内周面,在其轴心侧将管状旋转轴23插通并旋转自如地支承,在后部侧的外周面嵌合着连接部件86。
此外,前侧的轴承部件42嵌合于前侧壳体13的前端侧的内周面,在其轴心侧将管状旋转轴23插通并旋转自如地支承。
此外,第1单模光纤33由中心侧的芯和将其外周覆盖的包覆层构成。该第1单模光纤33形成得比管状旋转轴23稍短,使其前端与管状旋转轴23的前端大致共面,被插通到管状旋转轴23内的靠前处。该第1单模光纤33将其外周面遍及轴向的大致全长及大致整周而接触于管状旋转轴23的内周面,与管状旋转轴23一体地旋转。
第2单模光纤34,与第1单模光纤33同轴状地配设在第1单模光纤33的后方侧,在与第1单模光纤33之间夹着光路矫正机构35及间隙s,并且被不可旋转地支承。
该第2单模光纤34与第1单模光纤33同样,由中心侧的芯和将其外周覆盖的包覆层构成,除了前端侧的一部分以外的后部侧被保护覆盖物34a覆盖。该第2单模光纤34的后部侧插通在套70内并与OCT装置连接。
光路矫正机构35构成为,使从一方的单模光纤33(或34)传递的光放大且准直化并使其穿过间隙s后会聚,向另一方的单模光纤34(或33)引导。
若对图4所示的一例详细地说明,则该光路矫正机构35由连接于第1单模光纤33的第1光路矫正机构35a和连接于第2单模光纤34的第2光路矫正机构35b构成,并且在这两个光路矫正机构35a、35b之间具有上述间隙s。
第1光路矫正机构35a是将从第1单模光纤33向后方引导的光放大并准直化的渐变折射率(graded index)光纤。
该第1光路矫正机构35a以其后端部与管状旋转轴23的后端部大致共面的方式插入在管状旋转轴23的后端侧,在管状旋转轴23内以同轴状连接在第1单模光纤33的后端部。
将第1光路矫正机构35a向第1单模光纤33连接的方法可以为熔敷,但作为另一例,也可以做成将该第1光路矫正机构35a和第1单模光纤33在轴向上压接的结构。
此外,第2光路矫正机构35b是将从第2单模光纤34向前方射出的光放大并准直化的渐变折射率光纤。
将第2光路矫正机构35b向第2单模光纤34连接的方法可以为熔敷,但作为另一例,也可以做成将该第2光路矫正机构35b和第2单模光纤34在轴向上压接的结构。
作为第1及第2光路矫正机构35a、35b而使用的渐变折射率光纤形成为适当的长度,以将从第1或第2单模光纤33、34射出的光放大并使其成为大致平行的比较粗的光,例如,形成为相当于在芯内传播的光的蜿蜒周围的4分之1或其奇数倍的长度。
另外,作为第1及第2光路矫正机构35a、35b的另一例,也可以做成GRIN透镜(梯度折射率透镜)或其他透镜等。
第2光路矫正机构35b经由筒状保持部件83及保持件84,相对于后侧壳体82的内周面不可旋转地固定(参照图1)。
筒状保持部件83是将第2光路矫正机构35b遍及全长覆盖并将第2单模光纤34的前端部插入的圆筒状的部件。
该筒状保持部件83的内周面与第2光路矫正机构35b的外周面接触,将第2光路矫正机构35b不可旋转地保持(参照图1)。
保持件84是在外周侧的一部分上具有使供电配线14a穿过的缺口的筒状部件,在其中心部的前侧插通并固定着筒状保持部件83,并在其后侧插通并固定着第2单模光纤34的保护覆盖物34a(参照图1)。
如上述那样,由于在第1光路矫正机构35a与第2光路矫正机构35b之间确保间隙s,所以第1光路矫正机构35a能够自如地旋转。
间隙s的宽度尺寸被适当地设定,以便在第1光路矫正机构35a与第2光路矫正机构35b之间有效率地进行光的传递。
另外,在图1中,附图标记85是固定在管状旋转轴23的后端侧的外周面上的定位部件。该定位部件85位于后侧的轴承部件41与保持件84之间,通过与轴承部件41的抵接而限制管状旋转轴23向前方的移动,通过与保持件84的抵接而限制该管状旋转轴23向后方的移动。
并且,在管状旋转轴23的从前侧的轴承部件41向前方突出的部分,经由支承托架64以同轴状固定着光会聚机构51,并且,在光会聚机构51的前端以同轴状固定着光路变换元件63(参照图1)。
支承托架64是以大致同轴状连接在管状旋转轴23的前端侧的圆筒状部件,在其后端侧插入并固定着管状旋转轴23的前端,并且在前端侧插入并固定着后述的光会聚机构51的后端。
光会聚机构51位于光路变换元件63与第1单模光纤33的前端之间,并且从第1单模光纤33向前方隔开间隙配置(参照图1),将从第1单模光纤33向前方放出的光会聚。
根据图示例,该光会聚机构51为大致圆柱状的GRIN透镜(梯度折射率透镜),但作为另一例,可以替换为适当长度的渐变折射率光纤或圆柱以外的形状的透镜等。
光路变换元件63是将被第1单模光纤33引导而向前方放出并被光会聚机构51会聚后的光的方向向与第1单模光纤33的轴向交叉的方向变换的棱镜。根据图示例,从该光路变换元件63放出的光被向比正交方向稍稍向前方倾斜的方向引导(参照图1的双点划线)。
接着,对上述图1的光学成像用探头详细地说明其特征性的作用效果。
首先,当通过供电配线14a向旋转驱动源10供给电力,旋转驱动源10使转子11、管状旋转轴23、第1单模光纤33、第1光路矫正机构35a、支承托架64、光会聚机构51及光路变换元件63等连续地高速旋转。此时的旋转速度能够在0~3600rpm的范围内调整,优选的是设定在400rpm以上3600rpm以内,以使得在轴承部分中管状旋转轴23浮在润滑油中,根据特别优选的本实施方式,设定为约1800rpm。
并且,当从OCT装置向第2单模光纤34的基端部供给光(详细地讲是近红外线光),该光在第2单模光纤34内穿过并从该第2单模光纤34前端传递到第2光路矫正机构35b,从该第2光路矫正机构35b经由间隙s传递到第1光路矫正机构35a,进而从第1光路矫正机构35a向第1单模光纤33传递。
对该光的传递详细地说明,从第2单模光纤34传递给第2光路矫正机构35b的光通过在第2光路矫正机构35b内被放大并准直化,成为比较粗的大致平行的光束而穿过间隙s,向第1光路矫正机构35a的后端入射。并且,入射的光在第1光路矫正机构35a内被会聚,向第1单模光纤33传递。
并且,在第1单模光纤33内向前方前进的光从第1单模光纤33的前端向前方放出,向光会聚机构51入射,在光会聚机构51内会聚并向光路变换元件63传递,被光路变换元件63向交叉方向变换方向而向被检体照射。
此外,由被检体反射后的光穿过与上述相反的路径,首先向光路变换元件63入射而被变换方向后,被光会聚机构51、第1单模光纤33、第1光路矫正机构35a、第2光路矫正机构35b、第2单模光纤34向后方传递而返回OCT装置。OCT装置将返回的反射光解析,将该光学成像用探头的前端侧的周围360度的范围实时地图像化。
如上述那样,在使光路变换元件63等旋转时,转子11的旋转力不是经由以往的柔性轴杆等而是经由作为刚体的管状旋转轴23向光路变换元件63传递,所以能够减轻旋转传递延迟及转矩损耗等的发生。并且,由于通过轴承部件41、42构成了在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承,所以能够将轴承部分的润滑油膜压在周向上分散,减轻旋转部分的旋转不均及轴振动等。
并且,即使发生了一些轴振动等,也由于在第1光路矫正机构35a与第2光路矫正机构35b之间光被放大并准直化而传递,所以能够降低光的传递损耗。
由此,作为它们的结果,能够得到稳定的观察图像。
此外,由于做成了在比光路变换元件63靠前方侧不配置旋转驱动源等主要结构的构造,所以能够使供电配线14a的配置简单化,而且能够防止由供电配线14a限制探头周向的摄像范围、限制向前方的移动等。
[实施例2]
接着,对本发明的光学成像用探头的实施例2进行说明(参照图2)。
图2所示的光学成像用探头是相对于图1所示的光学成像用探头使旋转驱动源10外径变小以成为与支承托架64的外径大致同径的结构,基本的构造与图1的构造相同。
在图2中,附图标记24是用来将形成得比图1的管状旋转轴细的管状旋转轴23连接到支承托架64的环状衬垫。
此外,在图2中省略了供电配线的图示,但供电配线穿过在周向上偏移了约90度的位置,与图2的结构同样,穿过缺口及套70内并从基板14向OCT装置延伸。
由此,根据图2所示的光学成像用探头,与图1的结构同样,当使光路变换元件63等旋转时,转子11的旋转力不经由以往的柔性轴杆等而经由作为刚体的管状旋转轴23向光路变换元件63传递,所以能够减轻旋转传递延迟及转矩损耗等的发生。并且,由于由轴承部件41、42构成了在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承,所以能够将轴承部分的润滑油膜压在周向上分散而减轻旋转部分的旋转不均及轴振动等。
而且,即使发生了一些轴振动等,也由于在第1光路矫正机构35a与第2光路矫正机构35b之间光被放大并准直化而传递,所以能够降低光的传递损耗。
由此,作为它们的结果,能够得到稳定的观察图像。
此外,由于做成了在比光路变换元件63靠前方侧不配置旋转驱动源等主要结构的构造,所以能够使供电配线的配置简单化,而且能够防止由供电配线限制探头周向的摄像范围、限制向前方的移动等。
另外,图1及图2所示的光学成像用探头中,作为第1单模光纤33和第2单模光纤34的优选的连接构造,做成了具备两个光路矫正机构35a、35b的结构,但作为另一例,也可以如图5或图6所示的形态那样做成具备单一的光路矫正机构35c的结构。
详细而言,在图5所示的形态中,在第1单模光纤33与第2单模光纤34之间配置单一的光路矫正机构35c,在该光路矫正机构35c与第1单模光纤33之间以及该光路矫正机构35c与第2单模光纤34之间分别设有间隙s。
此外,在图6所示的形态中,在第1单模光纤33与第2单模光纤34之间配置单一的光路矫正机构35c,在该光路矫正机构35c与第1单模光纤33之间设置间隙s,并使该光路矫正机构35c与第2单模光纤34接触并连接。
在图5及图6所示的形态中,适当地设定光路矫正机构35c的长度及间隙s的宽度尺寸,以将从光路矫正机构35放出的光扩径并准直化,减轻在发生偏芯的情况下的光的传递损耗。
此外,在图1~图2所示的光学成像用探头中,作为轴承部件41、42而使用在周向上隔开间隔具有多个槽41a的动压轴承(也有称作非正圆动压轴承或多圆弧轴承的情况),但该轴承部件41、42只要是在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承就可以,例如可以采用在轴侧具有在周向上隔开间隔的多个槽的形态、将在周向上被分割的多个圆弧状部件组合为大致圆筒状而成的形态(也有称作分段轴承的情况)、或其他动压轴承。但是,在该轴承部件41、42中不包括正圆轴承。
此外,在图1~图2所示的光学成像用探头中,将前后的轴承部件41、42两者构成为上述动压轴承,但作为另一例,也可以仅将其某一方构成为上述动压轴承,将另一方由包括正圆轴承的其他轴承构成。在此情况下,从减轻偏芯的观点看,优选的是将靠近光路矫正机构35侧的轴承部件41作为上述动压轴承。
此外,在图1~图2所示的光学成像用探头中,作为优选的形态,将管状旋转轴23两侧通过轴承部件41、42支承,但作为另一例,也可以将管状旋转轴23的单侧仅通过一方的轴承部件41(或42)以悬臂梁状支承。在此情况下,从减轻偏芯的观点看,优选的是将靠近光路矫正机构35侧的轴承部件41支承。
此外,图1~图2所示的光学成像用探头特别在以高速连续旋转的情况下显著地具有减轻轴振动及光传递损耗的效果,但作为另一例,也可以在低速旋转或断续旋转中使用该光学成像用探头。
此外,在图1~图2所示的光学成像用探头中,做成了使被检体反射从该光学成像用探头的前端侧放出的光、将该反射光取入而向OCT装置传递的结构(双方通行的结构),但作为另一例,也可以做成将与该光学成像用探头分体的光源的反射光取入而向OCT装置传递的结构(一方通行的结构)。
另外,能够应用到本实施方式中的轴承构造存在适用设计范围。即,以低旋转损耗较轻地旋转是不可或缺的,如果过度使用高粘度的润滑流体或极端地进行高刚性的轴承设计,则有马达的输出不足、损害马达的角速度精度而增大抖动的情况。相反,动压轴承如果极度地以低刚性设计,则有即使在400rpm的转速下动压的发生也不足、轴振动较多而损害性能的情况。此外,这样的低刚性的轴承如果转速超过3600rpm,则通过从旋转单元产生的离心力(与转速的平方成比例增加),也有可能振动变多而损害性能。
本发明者通过实验确认到,通过将旋转速度设定为400rpm以上且3600rpm以内,作为光学仪器得到良好的性能。
附图标记说明
10:旋转驱动源
11:转子
12:电磁线圈
13:前侧壳体
23:管状旋转轴
33:第1单模光纤
34:第2单模光纤
35:光路矫正机构
35a:第1光路矫正机构
35b:第2光路矫正机构
35c:光路矫正机构
41、42:轴承部件
51:光会聚机构
63:光路变换元件

Claims (4)

1.一种光学成像用探头,将入射到前端侧的光向后方引导,其特征在于,
具备:
旋转驱动源,使转子驱动旋转;
第1单模光纤,遍及轴向地插通并固定在上述转子的旋转中心侧,并且在其前端侧能够入射光;
第2单模光纤,不可旋转地支承在第1单模光纤的后方侧;
间隙及光路矫正机构,介于第1单模光纤与第2单模光纤之间;
管状旋转轴,遍及轴向地固定在上述转子的旋转中心侧;以及
轴承部件,将上述管状旋转轴可旋转地支承;
上述光路矫正机构,使从一方的上述单模光纤传递的光在放大且准直化并穿过上述间隙后向另一方的上述单模光纤引导;
上述轴承部件构成在周向的多个部位局部地产生较高的润滑膜压力的动压轴承;
在上述转子的周围配置有电磁线圈;
上述管状旋转轴的端部侧从上述转子向轴向突出,在该管状旋转轴内,配置有上述第1单模光纤与上述光路矫正机构的一部分的连接部位;
上述第1单模光纤的外周面与上述管状旋转轴的内周面接触,上述第1单模光纤与上述管状旋转轴一体地旋转。
2.如权利要求1所述的光学成像用探头,其特征在于,
上述光路矫正机构具备连接于第1单模光纤的第1光路矫正机构和连接于第2单模光纤的第2光路矫正机构,并且在这两个光路矫正机构之间具有上述间隙。
3.如权利要求1所述的光学成像用探头,其特征在于,
在第1单模光纤的前侧,设有将被第1单模光纤引导的光的方向向与上述轴向交叉的方向变换的光路变换元件。
4.如权利要求3所述的光学成像用探头,其特征在于,
使上述转子以400rpm以上且3600rpm以下的转速连续旋转。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5668225B1 (ja) * 2013-08-31 2015-02-12 並木精密宝石株式会社 超音波内視鏡プローブ
JP6392372B2 (ja) * 2014-11-26 2018-09-19 オリンパス株式会社 光ファイバ接続機構および光ファイバ接続方法
CN105769112A (zh) * 2016-03-30 2016-07-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种用于内窥成像的光学探头
US10656341B2 (en) * 2016-07-12 2020-05-19 Stryker Corporation Separable infinite rotation fiber optic and slip ring rotary joint for suspension arm
CN110869217A (zh) * 2017-07-10 2020-03-06 惠普发展公司,有限责任合伙企业 轴承

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1010020C2 (nl) * 1997-09-08 1999-06-23 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Spilmotor en inrichting voor het ondersteunen van de roterende as van een spilmotor.
JPH11191944A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Ntn Corp レーザビームプリンタのスピンドルモータ及び回転軸支持装置
JP2002005822A (ja) * 2000-06-21 2002-01-09 Olympus Optical Co Ltd 光プローブ装置
US6891984B2 (en) * 2002-07-25 2005-05-10 Lightlab Imaging, Llc Scanning miniature optical probes with optical distortion correction and rotational control
WO2005094449A2 (en) * 2004-03-23 2005-10-13 California Institute Of Technology Forward scanning imaging optical fiber probe
DE112006003228B4 (de) * 2005-11-22 2019-01-17 Shofu Inc. Zahnmedizinischer optischer Kohärenztomograph
US8106549B2 (en) * 2007-01-31 2012-01-31 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha Motor and endoscope probe equipped with motor
JP5529384B2 (ja) * 2007-09-28 2014-06-25 テルモ株式会社 光ロータリアダプタおよびこれを用いる光断層画像化装置
JP5689721B2 (ja) * 2011-03-24 2015-03-25 テルモ株式会社 モータ駆動装置及び光画像診断装置
EP2713847A2 (en) * 2011-05-24 2014-04-09 Jeffrey Brennan Scanning endoscopic imaging probes and related methods

Also Published As

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