JP2003520977A - 光ファイバ素子を光源システム内に取り付けるスナップイン基部コネクタ - Google Patents

光ファイバ素子を光源システム内に取り付けるスナップイン基部コネクタ

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ローラー、トーマス・ダブリュ
リ、ケネス・ケイ
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Abstract

(57)【要約】 基部コネクタは、光ファイバ素子の基端部を包囲するステンレス製の円錐形フェルールを含む。フェルールは、やはりステンレス鋼製の受けブロックの符合した開口内に挿入される。フェルールおよび受けブロックの開口が符合した形状であることによって、フェルールから受けブロックへの効果的な熱伝達を行うことができる。受けブロックに冷却ベーンを設けて、冷却ベーン全体に空気を循環させることによって、コネクタから受けブロックに伝達された熱を放散できるようにしてもよい。フェルールおよび開口の両者が軸方向に対称的であることによって、受けブロックに挿入されている間に基部コネクタが回転しても、光ファイバ素子の入口開口の位置が変化しない。基部コネクタはさらに、凹みリングを有するケースを含む。受けブロックの開口内にボールプランジャ付勢機構が取り付けられており、基部コネクタが開口内に完全に確実に挿入されている間だけ、凹みリングに係合する位置にある。プランジャは、基部コネクタが誤って離脱することを防止する一方、円錐形フェルールと受けブロックの対応部分とを確実に接触させる付勢力を与えることによって、熱伝導をさらに容易にしている。この概念を発展させて、そのような基部コネクタを適当な構造の受けブロックに結合するアダプタコネクタを設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、１９９５年７月１４日に出願された米国特許出願第０８／５０２，
０６８号で、現在の米国特許第５，６４０，４７８号の一部継続出願である、１
９９７年４月１日に出願された米国特許出願第０８／８３１，３５１号の一部継
続出願である。
【０００２】 発明の分野 本発明は、光を単一光ファイバまたはファイバ束に送り込む(couple)光学シス
テム、特に、単一光ファイバまたはファイバ束を光源システムのハウジング内に
連結するコネクタアセンブリに関する。
【０００３】 関連技術の説明 光をアークランプなどの高強度光源から光ファイバ束または単一光ファイバに
送り込むために様々な光源システムが開発されてきた。束または単一ファイバに
送り込まれた光は、たとえば手術用照明器具、ヘッドランプ、内視鏡またはボア
スコープで使用するなどの医療用照明目的に使用することができる。
【０００４】 一般的に、単一ファイバまたはファイバ束の基端部は、光源を収容しているハ
ウジング内のスロットまたは開口に挿入される基部コネクタ内に取り付けられて
いる。単一ファイバまたはファイバ束の先端部は、手術用照明器具、内視鏡など
の実用装置に連結される。一般的に、基部コネクタは、光源システムから取り外
すことができるように構成されている。これによって、実用装置を操作している
人、たとえば、手術用ヘッドランプを使用している外科医は、ファイバまたはフ
ァイバ束が光源システムに連結されている間にそうでなければ妨げられるかもし
れない自由移動性を有することができる。取り外し可能な基部コネクタを設ける
ことによって、単一の光源システムを使用して、それぞれが対応の基部コネクタ
を有する様々な実用装置に光を送ることもできるようになる。
【０００５】 しかし、多くの従来型基部コネクタ、特に単一光ファイバに使用するように構
成されたもので問題が生じる。単一ファイバでは、基部コネクタによって保持さ
れた単一ファイバの入口開口に高強度光を送る必要がある。単一ファイバ用の従
来の基部コネクタは一般的に、熱が問題にならないシリカファイバを支持してい
る。光ファイバの材料が熱破壊を受けやすい場合、連続作動を確保するために熱
除去方法が必要である。ポリマークラッドを有するシリカファイバの場合、従来
型コネクタの過剰な熱がクラッドを破壊するであろう。この問題を解決するため
に、一部の従来の光源システムは、単一ファイバの基部入口開口を基部コネクタ
自体からある程度離して配置するように構成されていた。その場合、高強度光は
、基部コネクタ自体からずれた位置にある単一ファイバの入口開口で集束される
。したがって、基部コネクタはさほど加熱されない。しかし、単一ファイバの入
口開口が基部コネクタから延出しているため、光源システムから取り外された後
、ファイバは無防備であって壊れたり他の損傷を受けやすい。
【０００６】 少なくとも１つの基部コネクタが、ファイバを保護するように構成された摺動
式ハウジングを含む。コネクタが光源システムに取り付けられている間、ハウジ
ングが後退して単一ファイバが光を受け取ることができるようにする。コネクタ
を光源システムから取り外した時、摺動式ハウジングが外向きに摺動して、光フ
ァイバを包囲して保護する。たとえば、米国特許第５，４４６，８１８号を参照
されたいが、この特許の開示内容は参照として本明細書に援用される。そのよう
な構造は、光ファイバの基端部を保護すると共に、熱に関連した問題も最小限に
抑えるが、それは破損または故障を生じやすい多数の可動部品を有する比較的複
雑な基部コネクタが必要になるという犠牲を払ってのことである。
【０００７】 コネクタ自体から延出した光ファイバを有する基部コネクタでは、他の問題も
生じる。前述したように、単一ファイバでは、光源システムの光学構成部材に対
してファイバの入口開口を正確に位置決めする必要があるが、これはファイバが
コネクタから延出していることによって複雑である。さらに、基部コネクタから
突出しているそのようなファイバの研磨は困難であり、容易に製造できない。
【０００８】 上記の従来型基部コネクタの欠点を取り除く改良型基部コネクタを提供するこ
とが望ましいであろう。本発明の態様を明確にするのは、このためである。
【０００９】 発明の概要 単一光ファイバまたはファイバ束などの光ファイバ素子を光源システムのハウ
ジング内に連結するための基部コネクタが設けられている。基部コネクタは、単
一ファイバの基端部の周囲に取り付けられて位置合わせおよび吸熱の両方を行う
ように構成された円錐形フェルールを含む。円錐形フェルールは、ハウジングの
受けブロック内の円錐形スロットまたは開口内に取り付けられる寸法および構造
を有する。挿入されている間、円錐形フェルールの外側壁が、受けブロックの内
側壁に密着状に接触している。単一ファイバの基端部の入口開口に高強度光が送
り込まれる。入口開口は、円錐形フェルールの切頭端部と整合している。
【００１０】 円錐形フェルールおよび受けブロックは共に、ステンレス鋼か、熱伝導率が高
い他の金属または合金で形成されている。したがって、高強度光によって円錐形
フェルール内に発生した熱は、ハウジングの受けブロックに伝達されるため、円
錐形フェルールおよびその内部に包囲された単一ファイバは比較的低温に保持さ
れる。前述したように、光ファイバは円錐形フェルールの切頭端部から延出しな
いで、それと同一平面上に位置している。したがって、ハウジングから取り外し
た時、光ファイバ素子は円錐形フェルールによって可能性のあるあらゆる破損か
ら保護される。このように、加熱の問題および破損の問題の両方が大幅に軽減さ
れる。さらに、光ファイバの入口開口は、フェルール内に固定されているので、
研磨することができる。
【００１１】 １つの実施形態では、フェルールを受けブロックの開口内に密着状に取り付け
た状態に保持するために、受けブロックは、ばね付勢ボールプランジャを含む。
フェルールは、凹みリングを有するケース内に取り付けられている。ボールプラ
ンジャおよび凹みリングは、フェルールが開口内に完全に挿入されている間だけ
、ボールプランジャが凹みリングにはまるような相対位置に配置されている。そ
のように係合した時、ボールプランジャはフェルールが開口から滑り落ちること
を防止する。ボールプランジャを離脱させるほどの十分な大きさの力が手で加え
られるまで、ボールプランジャがフェルールを所定位置に固定している。フェル
ールが所定位置に固定されるので、フェルールの挿入方向に沿った単一ファイバ
の入口開口の横方向位置合わせが確保される。
【００１２】 円錐形フェルールおよび受けブロックの対応の開口が共に軸方向に対称的であ
るので、長手方向位置合わせも確保される。言い換えると、開口内でフェルール
が回転しても、ファイバの入口開口が変位することはなく、ファイバが回転する
だけであり、このファイバ自体、軸方向に対称的である。このため、上記形式の
位置合わせの問題も回避される。
【００１３】 このため、従来型基部コネクタの上記問題は、本発明の簡単な円錐形フェルー
ルを用いることによって排除される。さらに、可動部材をまったく必要とせず、
したがって基部コネクタのコストが最小限に抑えられる。これによって得られる
基部コネクタは、簡単で、信頼性が高く、容易に製造できる。したがって、上記
の包括的目的が達成される。
【００１４】 別の態様では、単一光ファイバまたはファイバ束などの光ファイバ素子を光源
システムのハウジング内に連結する手段が提供されており、ハウジングおよびフ
ァイバコネクタ手段の両方またはいずれか一方は、光ファイバ素子または束を通
る光が１ワットを越えて約１００ワットまでの範囲の出力レベルを有することが
できるように構成されている。
【００１５】 好適な実施形態では、円錐形フェルールが光ファイバ素子の基端部の周囲に取
り付けられて、位置合わせおよび吸熱の両方を行うように構成されている。１つ
のそのような好適な実施形態では、フェルールは、上記の基部コネクタの一部を
構成している。別の好適な実施形態では、フェルールは、アダプタコネクタの受
光端部に形成されており、アダプタコネクタは他端部で上記基部コネクタを受け
取る。フェルールは、ハウジング内に延出した受けブロック内か、アダプタコネ
クタの端部内のいずれかに形成された円錐形開口内に取り付けられるような寸法
および構造を有し、熱除去を容易にする手段が、受けブロックおよびアダプタコ
ネクタの両方またはいずれか一方に設けられている。（開口がハウジング内か、
アダプタコネクタの端部内にあるかに関係なく）開口に挿入されている間、円錐
形フェルールの外側壁は開口の内側壁と熱伝達関係で密着状に接触している。こ
のため、より高強度の光を光ファイバ素子で伝達することができ、光ファイバ素
子は、アダプタコネクタ内に収容された中間連結光ファイバか、基部コネクタ内
に収容されて照明器具、ヘッドランプ、内視鏡またはボアスコープなどへ光を伝
達する光ファイバ素子のいずれかである。
【００１６】 発明の実施形態の詳細な説明 次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。これらの実施形態は
本発明の原理を説明しており、本発明の範囲を制限すると解釈されるべきもので
はない。
【００１７】 図１は、たとえば医療器具１２を単一光ファイバ１４で光源システム１６に接
続した照明システム１０を示している。医療器具１２は、手術用ヘッドランプ、
手術用照明器具、内視鏡、ボアスコープなどであってもよい。光源システム１６
は、メタルハライドまたはキセノンアークランプなどの高強度光源１８と、光源
１８からの光を集める(collecting and condensing)光学系２０とを含む。光学
系２０は、たとえば米国特許第４，７５７，４３１号に記載されている光源シス
テムに従って構成された鏡などの１つまたは複数の光学素子を含むことができる
。
【００１８】 光ファイバ１４は、光源システム１６のハウジングの受けブロック内に形成さ
れた開口に「スナップ」挿入されるように構成された基部コネクタ２２を有する
。次に、残りの図面を参照しながら、基部コネクタ２２およびそれが挿入される
受けブロックを説明する。
【００１９】 図２は、光源システム１６のハウジング２８の受けブロック２６の開口２４に
挿入される前の位置にある基部コネクタ２２の側面図である。基部コネクタ２２
は、開口２４の内部輪郭と符合した三次元対称輪郭を有する。さらに具体的に言
うと、基部コネクタ２２は、円筒形ベース部分３１と切頭端部３３を備えたテー
パ状円錐形チップ３２とを有するステンレス鋼フェルール３０を含む。ベース部
分３１は、ほぼ直円柱であるがテーパ状切頭部分３８から距離を置いて凹みリン
グ３６を設けたケース３４内に取り付けられている。光ファイバ１４がケース３
４およびフェルール３０の内孔内に保持されている。光ファイバ１４の入口開口
は、フェルール３０の前切頭端部３３と同一平面上に位置している（したがって
、図面では見えない）。
【００２０】 前述したように、基部コネクタの輪郭は、開口２４の内部輪郭と符合している
。言い換えると、開口２４は、基部コネクタの対応部分とほぼ同一の寸法および
形状を有する円筒形および円錐形部分を含む。しかし、１つの例外として、開口
は凹みリング３６に符合する形状の外向きリングを備えていない。代わりに、ハ
ウジングブロック２６の内側壁４４に沿ってボールプランジャばね付勢機構４２
が取り付けられている。ボールプランジャ４２は、基部コネクタが開口２４内に
完全に挿入されている間だけ凹みリング３６に係合するように配置されている。
これが図３に示されている。これによって、ボールプランジャ４２は基部コネク
タを挿入時に所定位置にスナップ固定することができる。
【００２１】 ボールプランジャは、基部コネクタが誤って開口から滑り落ちることを防止し
ている。ボールプランジャを凹みリングから離脱させてコネクタを自由に取り外
すことができるようにする十分な力で基部コネクタを引っ張るだけで、基部コネ
クタを手動で取り外すことができる。もちろん、変更した付勢機構を用いてもよ
い。たとえば、ボールプランジャを基部コネクタのケースに取り付け、リングを
ハウジング内に設けてもよい。別の変更例として、ケースに弾性外向きリングを
形成し、開口に符合リング(matching ring)を形成してもよい。基部コネクタを
挿入した時、ケースの弾性リングがわずかに内向きに曲がり、やがてハウジング
の符合リングに到達した時、外向きに跳ねてハウジングの符合リングにはまる。
【００２２】 図面の実施形態について続けると、基部コネクタの輪郭は、受けブロックの開
口の内部輪郭と符合しており、それによって１つにはコネクタから受けブロック
への熱伝達が容易になる。使用の際に、コネクタが受けブロックに挿入されてい
る間、光ファイバの入口開口に対応した点またはスポット４６に高強度光が集束
、集光または他の方法で送られる。４６付近の光の強度によってフェルール３０
が加熱される。しかし、フェルール内に発生した熱は迅速にフェルールのチップ
から除かれて、最終的に受けブロックに伝達される。熱伝達を容易にするために
、フェルールおよび受けブロックの両方がステンレス鋼製であることが好ましい
。熱をフェルールのチップから取り除くことによって、フェルールは比較的低温
に保持されるため、基部コネクタを取り外す時にフェルールをシールドする必要
がなく、フェルールのチップに触れた人がやけどする危険がない。
【００２３】 好ましくは、基部コネクタのフェルールがその外表面積全体で受けブロックの
内壁と接触できるようにするために、基部コネクタおよび開口の寸法は非常に厳
密な公差で作製される。その間にギャップがあると、フェルールからの熱伝達が
阻害されるであろう。
【００２４】 前述したように、フェルール３０はステンレス鋼製にすることができる。１つ
の実施形態では、ケース３４がプラスチック製である。しかし、一部の用例では
、おそらくは熱伝導をさらに高めるために、ケース３４もステンレス鋼製にして
もよい。本発明の原理と矛盾しない様々な選択材料を用いることができることは
理解されるであろう。同様に、以上に記載したように特定の円筒形および円錐形
が効果的であることがわかっているが、他の形状も有効であろう。もちろん、ど
のような形状を選択しても、フェルールの形状が、少なくとも熱伝導が予想され
る領域内では対応の開口の形状と厳密に符合していなければならない。言い換え
ると、基部コネクタおよび開口の、光ファイバの端部から遠い部分では熱伝導が
あまり必要でないため、それらの部分はさほど厳密に符合する必要はない。
【００２５】 基部コネクタおよび開口の形状の別の特徴は、両者がほぼ軸方向に対称的であ
ることである。したがって、基部コネクタは、光ファイバの入口開口を変位させ
ることなく、開口内で自由に回転することができる。このため、正確な軸方向位
置決めが維持される。挿入方向に沿ったファイバのチップの横方向位置決めは、
凹みリング３６内にはまったボールプランジャによって維持される。それによっ
て、ファイバの入口開口の正確な位置決めが維持される。前述したように、ファ
イバの入口開口はフェルールの切頭端部と同一面上に位置しているので、入口開
口を研磨して光学特性を向上させることができる。
【００２６】 図４は、図１〜図３を参照しながら包括的に説明した構造の具体的な基部コネ
クタの断面図である。特に、図４は、光ファイバを保持している基部コネクタの
内部構造を示している。さらに具体的に言うと、図４の基部コネクタ１００は、
光ファイバ１１４を通す内孔１０２を有する。光ファイバの先端部分は、やはり
ケース１２０の円錐形先端部１１８に取り付けられた止め金部材１１６によって
固定されている。図２および図３の基部コネクタと同様に、図４の基部コネクタ
１００は、円錐形端部１２２を有するフェルールを含む。ケース１２０はまた、
長手方向に延びた凹みリング１２４を備えている。
【００２７】 全体的に言うと、以上に記載されているものは、単一の光ファイバを使用した
光学照明システムで使用するための改良型基部コネクタである。特に、本発明は
、単一光ファイバの構造に熱に敏感な材料を使用できるようにする。しかし、本
発明の原理は、他のシステムおよび他の用途にも適用することができる。たとえ
ば、本発明の原理は、ファイバ束などの他の光ファイバ素子を組み込んだ光学照
明システムに適用することができる。たとえば、図５は、溶融ガラス束すなわち
棒１０１からなり、円錐形基端チップ１２２Ａで終端する光ファイバ素子を挿通
する基部コネクタ１００Ａを示している。本実施形態は、長手方向に延びた凹み
リング１２４Ａを有するファイバケーブルアダプタケース１２０Ａを含む。ファ
イバケーブルアダプタケース１２０Ａは、ファイバ束または単一ファイバ１２８
を挿通するファイバケーブルコネクタ１２６を受容する。
【００２８】 本発明の上記実施形態は、たとえば約３００ｍＷから約１０００ｍＷの範囲内
の出力レベルを有する高強度光源からの光を送ることができる。１つのそのよう
な実施形態によれば、本発明に従ったシステムに使用する高強度光源は、約４０
０ｍＷ〜約５００ｍＷの出力レベルを有する。
【００２９】 他の用例では、さらに高強度の光源を設けて、１Ｗ〜約１００Ｗの光を光ファ
イバ素子または素子束に送り込むことが望ましいであろう。そのように強度が高
くなると、放散させなければならない発生熱が相当に増加することは理解される
であろう。
【００３０】 これを容易にする光源システム１６の変更例が、図６に示されている。特に、
受けブロック２６’は、複数の冷却ベーン２０２と、冷却ベーン２０２全体で空
気を循環させるためにハウジング内に取り付けられたブロワーファン２０４とを
備えている。基部コネクタ２０６および受けブロック２６’の構造は、その他の
点では上記実施形態と同一であり、フェルールおよび受けブロックに使用される
材料はステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルメッキ黄銅または銅、または他の
熱伝導率が高い材料にすることができる。このため、上記実施形態は光源として
１００Ｗの短アークキセノンランプ(short arc xenon lamp)を使用して７６０μ
ｍ石英ファイバで１ワット程度の可視光を伝達することができるが、冷却ベーン
２０２およびベーンを横切るように空気を循環させるための冷却ファン２０４を
設けることによって、３〜５Ｗ程度の可視光および１０Ｗまでの広帯域光を同じ
７６０μｍ石英ファイバで伝達することができ、その光は他の点では同様な光学
構造を有する５００Ｗキセノンシステムで発生させる。さらに高いワット数のラ
ンプおよび光出力が必要な場合、順次大型の受けブロック、冷却ベーンおよび冷
却ファンを使用することができる。
【００３１】 別の高ワット数構造が図７に示されている。この構造では、受けブロック２６
”は、冷却ベーン２０２’およびこの冷却ベーン２０２’全体に空気を循環させ
るために照明器具ハウジングの内部の適当な場所に取り付けられた冷却ファン（
図示せず）を有する点で、図６に示された受けブロック２６’と同様である。受
けブロック２６”の開口の輪郭は、アダプタコネクタ３０２の受光端部を密着熱
接触状態で受けるように構成されている。
【００３２】 アダプタコネクタ３０２は、中間集光ファイバ３０４を収容しており、このフ
ァイバはそれの開口端部３０６に集束した光を受け取ってスナップイン基部コネ
クタ３０８に送り込むように位置合わせされている。アダプタコネクタ３０２の
受光端部は、受けブロック２６”内の開口の壁との密着熱接触を容易にすること
によってファイバ３０４からの熱の伝達除去を容易にする円錐形のフェルール部
分と、コネクタアダプタ３０２を開口内に固定するためにばね付勢ボールプラン
ジャ４６”を受ける凹みリングとを有する。ファイバ３０４の開口端部３０６が
格納式ではなく被覆されないが、他の点では周知のコネクタ構造と同様であるよ
うにして、アダプタコネクタ３０２の受光端部を構成してもよい。
【００３３】 アダプタコネクタ３０２の反対端部３１０は、上記実施形態の受けブロック２
６または２６’の開口とほぼ同一または同様に構成された受け開口３１２と、ば
ね付勢ボールプランジャ３１４とを有する。開口３１２は、やはり図２〜図６な
どの上記実施形態のいずれかに従って構成された基部コネクタ３０８を収容する
ように構成されている。言い換えると、開口３１２および基部コネクタ３０８は
、コネクタ３０８内に収容された光ファイバ素子３０９が中間集光ファイバ３０
４と整合して光源から光を受け取って伝達し、アダプタコネクタ３０２の端部３
１０が基部コネクタ３０８から熱を吸収し、それによってファイバ３０９の過度
の加熱を防止することを助けるような構造になっている。アダプタコネクタ３０
２も、それから延出して熱の放散を助ける冷却ベーン３１６を有する。
【００３４】 この構造では、基部コネクタ３０８が上記の基部コネクタの場合より相当に小
さく、したがって低コストで構成することができることは理解されるであろう。
これは、基部コネクタ３０８が上記実施形態と比較して一般的に光源からより遠
くに位置し、したがってそれに直接的に集束される熱エネルギが少ないためであ
る。その結果、基部コネクタ３０８は、上記の基部コネクタで必要とされたもの
と同じ熱容量または吸熱能力を有する必要がない。このため、５００Ｗキセノン
ランプと米国特許第４，７５７，４３１号に記載されているような軸外し集光構
造を用いて、７６０μｍ石英光ファイバまたは１ｍｍ溶融ファイバ束にすること
ができる光ファイバ素子３０４で約３〜５Ｗの可視光を伝達でき、最終的に８０
０μｍ石英または１ｍｍプラスチック光ファイバにすることができる基部コネク
タ３０８内に収容された光ファイバ素子３０９で１〜２Ｗの光を伝達することが
できる。あるいは、光ファイバ素子３０４をテーパ状溶融ファイバ束またはテー
パ状クラッドロッドとして形成することによって、出力光ファイバ素子３０９と
の強化結合(enhanced coupling)が可能になるため、１０Ｗ以上の可視光を光フ
ァイバ素子３０４で効果的に伝達することができる。当該技術分野の専門家の能
力の範囲に入る他の変更によって、１００Ｗまでの光を素子３０４で送り、５０
Ｗまでの光を素子３０９で送ることができるであろう。
【００３５】 同様な実施形態が図８に示されている。この実施形態では、アダプタコネクタ
３０２’を、その受光部分３２０が他の周知の基部コネクタ構造に従って構成さ
れた構造にすることができる。たとえば、中間光ファイバ３２４の端部を覆うが
、アダプタコネクタ３０２’を適当な形状の受けブロック部分３２６に挿入した
時に退く格納式カバー３２２を部分３２０に設けることができる。そのような構
造は、たとえば米国特許第５，４４６，８１８号または米国特許第５，４５２，
３９２号に記載されており、それらの開示内容は参照として本明細書に援用され
る。図７に示されている基部コネクタ３０８と同様に、基部コネクタ３０８’は
上記基部コネクタのいずれとも同様に構成することができ、アダプタコネクタ３
０２’は、基部コネクタ３０８’を密着してはめ合い、熱伝達を受ける関係に収
容する対応形状の開口３１２’を有し、ファイバ素子３０８’が中間光ファイバ
３２４と整合して、光源からそれによって送られた光を受け取る。ばね付勢ボー
ルプランジャ３１４’がコネクタ３０８’を開口３１２’内の所定位置に固定す
る。本実施形態を使用して、基部コネクタ３０８’をカリフォルニア州、サンタ
クラリタのコウジェント・ライト(Cogent Light)が販売している５００Ｗ照明器
具に接続することができる。このため、５００Ｗキセノンランプと米国特許第４
，７５７，４３１号に記載されているような軸外し集光構造を用いて、７６０μ
ｍ石英光ファイバまたは１ｍｍ溶融ファイバ束にすることができる光ファイバ素
子３２４で約３〜５Ｗの可視光を伝達でき、最終的に８００μｍ石英または１ｍ
ｍプラスチック光ファイバにすることができる基部コネクタ３０８’内に収容さ
れた光ファイバ素子３０９’で１〜２Ｗの光を伝達することができる。当該技術
分野の専門家の能力の範囲に入る様々な変更によって、１００Ｗまでの光を素子
３２４で、また５０Ｗまでの光を素子３０９’で送ることができる。
【００３６】 最後になるが、全体的に加熱量を減少させながら基部コネクタに送り込むこと
ができる光出力を増加させるさらなる実施形態が、図９に示されている。この実
施形態では、固定アダプタコネクタ４０２が密着吸熱接触状態で受けブロック４
２６内に、例えば固定ねじまたは止めねじ４０４で永久的に固定されている。単
一光ファイバ素子または溶融ファイバ束にすることができる光ファイバ素子４０
６が、固定アダプタコネクタ４０２の端部４０７を越えて照明器具の内部に所定
距離だけ進入している。その距離は、光４１０が光ファイバ素子４０６の開口端
部４１１で集束されるが、光ファイバ素子４０６に入って固定アダプタコネクタ
４０２および受けブロック４２６に当たる前に放散または拡散しないようにする
ことができる長さである。これは、受けブロック４２６およびその内部に収容さ
れた固定アダプタコネクタ４０２の部分によって吸収される熱の集中を大幅に減
少させるため、光ファイバ素子４０６の温度が低下し、それによってより大きい
光出力を光ファイバ素子４０６に送り込むことができる、すなわち、５００Ｗキ
セノンランプおよび上記の集光構造を使用し、光ファイバ素子４０６および４０
９を上記のものと同じにして３〜５Ｗの光出力を送り込むことができ、あるいは
、所望ならば光ファイバ素子を大きくすることによって、さらに多くの光を伝達
することができる（たとえば、２．５ｍｍ溶融ファイバ束によって８〜１０Ｗの
可視光を出力ファイバ素子４０９に送り込むことができる）。図７に示されてい
る実施形態の場合と同様に、ファイバ素子４０６をテーパ状溶融ファイバ束また
はテーパ状クラッドロッドとして形成することによって、出力光ファイバ素子４
０９との強化結合が可能になるため、１０Ｗ以上の可視光を光ファイバ素子４０
６で効果的に伝達することができる。当該技術分野の専門家の能力の範囲に入る
他の変更によって、１００Ｗまでの光を素子４０６で送り、５０Ｗまでの光を素
子４０９で送ることができるであろう。図７および図８に示されている実施形態
と同様に、アダプタコネクタ４０２は、熱放散冷却ベーン４１６と、基部コネク
タ４０８を収容する基部コネクタ収容開口４１２とを有しており、光ファイバ素
子４０９は光ファイバ素子４０６と整合している。他の実施形態の文脈で述べた
ように、ばね付勢ボールプランジャ４１４が基部コネクタ４０８の外周の凹みリ
ングに係合して、コネクタ４０８を開口の壁と密着熱接触した状態で固定する。
【００３７】 上記実施形態に対して多くの詳細の変更、修正および変化を加えることができ
るので、添付図面に示され、以上に記載されている事項はすべて、説明的であっ
て制限的意味を有さないものと解釈されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光を光源システムから単一光ファイバへ送って医療用照明器具に
送り込む医療用照明システムを示すブロック図である。
【図２】 図１の光ファイバの基部コネクタと、図１の光源システムのハウ
ジングの一部分との一部断面で示す側面図である。
【図３】 図２の素子の一部断面で示す側面図であって、基部コネクタが受
けブロックの開口内に完全に挿入されているところを示している。
【図４】 内部構成部分を点線で示した具体的な基部コネクタの側面図であ
る。
【図５】 本発明に従った基部コネクタの別の実施形態の断面図である。
【図６】 図２に示されているハウジングの変更形であって、より高強度で
高ワット数の光源を使用できるようにするものを示す一部断面で示す側面図であ
る。
【図７】 図６に示されているものと同様であるが、熱放散アダプタコネク
タを追加して設けた実施形態の一部断面で示す側面図である。
【図８】 図７に示されているものと同様な熱放散アダプタコネクタを用い
た他の実施形態の、一部省略した、一部断面で示す側面図である。
【図９】 図７に示されているものと同様な熱放散アダプタコネクタを用い
た他の実施形態の、一部断面で示す側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H036 QA03 QA12 QA19 QA22 QA32 QA43 QA46 QA55 2H037 AA02 BA02 BA35 CA07 DA03 DA04 4C061 AA00 BB00 CC00 DD00 FF07 FF46 GG01 【要約の続き】 えることによって、熱伝導をさらに容易にしている。こ の概念を発展させて、そのような基部コネクタを適当な 構造の受けブロックに結合するアダプタコネクタを設け ることもできる。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高強度光源からの光を集めて第１光ファイバ素子に送り込む
    光学系を含み、前記光源はハウジング内に配置され、前記第１光ファイバ素子は
    前記ハウジング内に形成された第１開口内に取り外し可能に挿入される、高強度
    光源から光を送るシステムであって、 前記第１光ファイバ素子の端部を第１円錐形フェルール内に取り付けて、 前記第１開口を、前記第１円錐形フェルールを密着状に収容して前記ハウジン
    グおよび前記第１フェルールを熱伝導接触させることができる寸法の円錐形に形
    成することによって、前記第１光ファイバ素子と前記高強度光を前記第１光ファ
    イバ素子に送り込むシステムとの間の正確な整合が保持されると共に、第１光フ
    ァイバ素子からの熱伝達除去が容易になるようにし、 前記第１フェルールおよび前記第１開口の側壁が共に、熱伝導率が高い材料で
    構成されており、 前記第１光ファイバ素子を通る光は、１ワット〜約１００ワットまでの範囲の
    出力レベルを有するようにしたことを特徴とする高強度光源から光を送るシステ
    ム改良。
  2. 【請求項２】 前記第１開口は、前記ハウジング内に延びた受けブロック内
    に形成されており、該受けブロックに複数の冷却ベーンを形成した請求項１記載
    のシステム。
  3. 【請求項３】 前記冷却ベーン全体で空気を循環させるために、冷却ファン
    が設けられている請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記第１フェルールは、前記第１光ファイバ素子の前記端部
    を収容している基部コネクタの受光端部に形成されている請求項１記載のシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 前記第１フェルールは、前記第１開口内に収容されたアダプ
    タコネクタの受光端部に形成されており、該アダプタコネクタは、前記受光端部
    と反対側に光ファイバ収容端部を有し、該端部は、前記第１光ファイバ素子で伝
    達された光を受け取って伝達する第２光ファイバ素子の端部を収容するように構
    成されている請求項１記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記第１光ファイバ素子は、石英ファイバ、溶融ファイバ束
    、テーパ状溶融ファイバ束、クラッドロッドおよびテーパ状クラッドロッドのう
    ちから選択された素子を含む請求項５記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記第２光ファイバ素子は、約５０ワットまでの出力レベル
    を有する光を伝達する請求項５記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記第２光ファイバ素子の端部は、第２円錐形フェルール内
    に取り付けられており、 前記アダプタコネクタの前記光ファイバ収容端部は、前記第２円錐形フェルー
    ルを密着状に収容して前記アダプタコネクタおよび前記第２フェルールを熱伝導
    接触させることができる寸法の円錐形の第２開口を有して、前記第１光ファイバ
    素子と前記第２光ファイバ素子との間の正確な整合が保持されると共に、前記第
    ２光ファイバ素子からの熱伝達除去が容易になるようにしており、 前記第２フェルールおよび前記第２開口の側壁が共に、熱伝導率が高い材料で
    構成されている請求項５記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記第２光ファイバ素子の端部からの熱伝達除去を容易にす
    るために、前記アダプタコネクタの前記光ファイバ収容端部に冷却ベーンを形成
    した請求項５記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 高強度光源からの光を集めて第１光ファイバ素子に送り込
    む光学系を含み、前記光源はハウジング内に配置され、前記第１光ファイバ素子
    は前記ハウジング内に形成された第１開口内に挿入される、高強度光源から光を
    送るシステムであって、 前記第１光ファイバ素子を、前記第１開口内に収容されて前記第１開口の側壁
    と密着熱接触した状態にあるコネクタ内に取り付けて、前記第１光ファイバ素子
    と前記高強度光を前記第１光ファイバ素子に送り込むシステムとの間の正確な整
    合が保持されると共に、第１光ファイバ素子からの熱伝達除去が容易になるよう
    にし、前記第１光ファイバ素子の端部が前記コネクタの第１受光端部を越えて前
    記ハウジング内に、光が前記第１光ファイバ素子の開口で集束されるが前記第１
    光ファイバ素子に入って前記コネクタに当たる前に拡散または放散しないように
    することができる距離だけ進入しており、 前記コネクタおよび前記第１開口の前記側壁は共に、熱伝導率が高い材料で構
    成されており、 前記第１光ファイバ素子を通る光は、１ワット〜約１００ワットまでの範囲の
    出力レベルを有するようにしたことを特徴とする高強度光源から光を送るシステ
    ム。
  11. 【請求項１１】 前記コネクタは、前記受光端部と反対側に光ファイバ収容
    端部を有し、該端部は、前記第１光ファイバ素子で伝達された光を受け取って伝
    達する第２光ファイバ素子の端部を収容するように構成されている請求項１０記
    載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記第１光ファイバ素子は、石英ファイバ、溶融ファイバ
    束、テーパ状溶融ファイバ束、クラッドロッドおよびテーパ状クラッドロッドの
    うちから選択された素子を含む請求項１１記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記第２光ファイバ素子は、約５０ワットまでの出力レベ
    ルを有する光を伝達する請求項５記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記第２光ファイバ素子の端部は、円錐形フェルール内に
    取り付けられており、 前記コネクタの前記光ファイバ収容端部は、前記円錐形フェルールを密着状に
    受け取って前記コネクタおよび前記フェルールを熱伝導接触させることができる
    寸法の円錐形の第２開口を有することによって、前記第１光ファイバ素子と前記
    第２光ファイバ素子との間の正確な整合が保持されると共に、前記第２光ファイ
    バ素子からの熱伝達除去が容易になるようにしており、 前記フェルールおよび前記第２開口の側壁が共に、熱伝導率が高い材料で構成
    されている請求項１１記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記第２光ファイバ素子の端部からの熱伝達除去を容易に
    するために、前記コネクタの前記光ファイバ収容端部に冷却ベーンを形成した請
    求項１１記載のシステム。
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