JP2020506425A

JP2020506425A - 光ロータリージョイントを提供するためのシステム及び方法

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Publication number: JP2020506425A
Application number: JP2019540454A
Authority: JP
Inventors: ティアニー　ギレルモ　ジェイ．; ギレルモジェイ．ティアニー; ヂョンリィピャオ
Original assignee: ザジェネラルホスピタルコーポレイション
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: EP3574352A1; JP7106550B2; WO2018140875A1; EP3574352A4; EP3574352B1; US20190391338A1; US10845546B2

Abstract

光ロータリージョイントを提供するためのシステムが提供される。一部の実施形態では、システムはレンズレス光ロータリージョイントを備え、レンズレス光ロータリージョイントは、ガイドフェルールと、回転可能フェルールと、回転可能光ファイバーと、カプラと、を備え、前記回転可能光ファイバーは前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルール内に挿通され、前記回転可能光ファイバーは前記回転可能フェルール内に固定され、前記回転可能光ファイバーは前記ガイドフェルール内で自由に回転可能であり、前記カプラは、前記ガイドフェルールを固定するとともに、静止光ファイバーの面が前記回転可能光ファイバーの面に近接するよう前記静止光ファイバーを含む静止フェルールを収容するよう構成されている。【選択図】図１

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１７年１月２７に出願された米国仮出願番号第６２／４５１，５１１号に基づくとともにその利益を主張し、当該仮出願の内容は全てあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれているものとする。

＜連邦政府の支援による研究に関する言明＞
該当せず。

光ファイバーロータリージョイント（光ファイバーロータリージャンクションとも称される）は、回転する光学素子を利用するスキャニングイメージングプローブ（例えばカテーテル、内視鏡又は針）と静止イメージング装置との間で光パワー及び／又は信号を伝送するために、内視鏡／血管内イメージングにおいて幅広く用いされている。例えば、冠動脈疾患、胃腸がん診断及び肺疾患などの広範囲に拡散した疾病の診断で使用するために、内視鏡光学イメージング手法（例えば光干渉断層撮影、分光法、ラマン分光法、蛍光イメージング及び光音響）が提案されている。

光ファイバーロータリージョイントを実施するために多くの異なるデザインが提案されており、これらは多様なタイプの光学素子、機構及び光ファイバーを含む。そのような光ファイバーロータリージョイントは、一方の光ファイバーを他方に対して回転又はスピンさせながらも回転中に２つのファイバー間で常に光接続を与えるようデザインされている。

しかしながら、速い回転速度（例えば毎分数千回転のオーダーの速度）を達成することは困難である。光学レンズベースのロータリージョイントが提案されているものの、そのデザインは、一般的に要求されるレンズ（例えばグリンレンズ又は非球面レンズ）の単純さによって通常は制限されることから、このタイプのロータリージョイントはダブルクラッドファイバー（ＤＣＦ）及びマルチクラッドファイバー（ＭＣＦ）などの複雑な光学ファイバーとの併用には不適切である。例えば、ＤＣＦ及びＭＣＦファイバーなどの複雑な光ファイバーを用いて最適な光伝送（及び最適な画質）を達成するためには、一方のファイバーの端面から他方のファイバーに光を低損失で伝送するためにロータリージョイントを通り得る異なる波長についてコア・ツー・コア及びクラッド・ツー・クラッド光学結合を最適化することが重要である。現在のレンズベースロータリージョイントは、レンズの中心と縁の両方で複数の波長を有する光を集光することが困難なことから、密接なコア・ツー・コア及びクラッド・ツー・クラッド光学結合を達成することができない。

したがって、光ロータリージョイントを提供するための新たなシステムが所望される。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、光ロータリージョイントを提供するためのシステムが提供される。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、レンズレス光ロータリージョイントが提供され、レンズレス光ロータリージョイントは、ガイドフェルールと、回転可能フェルールと、回転可能光ファイバーと、カプラと、を備え、前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルール内に挿通され、前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール内に固定され、前記回転可能光ファイバーは、前記ガイドフェルール内で自由に回転可能であり、前記カプラは、前記ガイドフェルールを固定するとともに、静止光ファイバーの面が前記回転可能光ファイバーの面に近接するよう前記静止光ファイバーを含む静止フェルールを収容するよう構成されている。

一部の実施形態では、レンズレス光ロータリージョイントは、前記静止光ファイバーの前記面と前記回転可能光ファイバーの前記面との間のギャップをさらに備える。

一部の実施形態では、前記静止光ファイバーの前記面と前記回転可能光ファイバーの前記面との間のギャップは幅が５０μｍ未満である。

一部の実施形態では、前記ガイドフェルールは、前記静止フェルールと合わせられる端部を有し、前記ガイドフェルールの前記端部は、前記ギャップの前記幅を決定するリファレンス面を有する。

一部の実施形態では、前記リファレンス面の面積は、前記静止フェルールの断面積よりも小さい。

一部の実施形態では、前記回転可能光ファイバーはマルチモード光ファイバーであり、前記レンズレス光ロータリージョイントは、マルチモード光ファイバー及びシングルモード光ファイバーと互換性を有する。

一部の実施形態では、レンズレス光ロータリージョイントは、前記回転可能フェルールを少なくとも部分的に取り囲む回転可能シャフトをさらに備え、前記回転可能シャフトの前記回転可能光ファイバーにより定義される中心軸の周りの回転によって、前記回転可能フェルールが前記中心軸の周りで回転するように構成されている。

一部の実施形態では、レンズレス光ロータリージョイントは、回転可能光学素子を含む光干渉断層撮影プローブと、静止イメージング装置と、をさらに備え、前記光干渉断層撮影プローブは前記回転可能光ファイバーに結合され、前記静止イメージング装置は前記静止光ファイバーに結合され、前記回転可能光学素子の回転中に、前記静止イメージング装置と前記光干渉断層撮影プローブとの間に複数の連続的な光接続が形成されるよう構成されている。

一部の実施形態では、前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルールはスペースによって離隔している。

一部の実施形態では、前記ギャップは、前記ギャップ内に配置されたトランスミッション流体を有する。

一部の実施形態では、前記トランスミッション流体は屈折率整合ゲルを含む。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、ロータリージョイントが提供され、ロータリージョイントは、第１端部から第２端部に延びる長い本体を有する第１フェルールと、第３端部から第４端部に延びる長い本体を有する第２フェルールと、前記第３端部と前記第４端部の間を通る第２貫通孔と、前記第１端部と前記第２端部の間を通る第１貫通孔と、を通る第１光ファイバーと、前記第１フェルール及び第３フェルールを収容するガイドと、前記第２フェルールに結合されたロータリーシャフトと、を備え、前記第１光ファイバーは前記第１貫通孔内に固定され、前記第１光ファイバーは前記第２貫通孔内で自由に回転可能であり、前記第３フェルールは、前記第３フェルール内に挿通された第２光ファイバーを有し、前記ガイドは、前記第３フェルールが前記ガイド内に挿入された時に、前記第２光ファイバーと前記第１光ファイバーとの間に光接続を形成するために前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーと同軸に整列させるよう構成され、前記ロータリーシャフトは前記第１光ファイバーによって定義される軸の周りで回転可能であり、前記ロータリーシャフトの前記軸の周りの回転によって、前記第２フェルール及び前記第１光ファイバーが前記第１フェルール内で回転するよう構成されている

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記第３フェルールを収容するよう構成されたアダプタをさらに備え、前記アダプタは、ファイバー光ケーブルコネクタを前記ガイドと整列させるよう構成されたコネクタ位置決めシステムを有し、前記ファイバー光ケーブルコネクタは前記第３フェルールを有する。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記ファイバー光ケーブルコネクタに結合されるよう構成された静止コネクタと、イメージング装置に結合されるよう構成された回転可能コネクタと、をさらに備え、前記イメージング装置は回転可能光学素子を有する。

一部の実施形態では、前記ロータリーシャフト及び前記回転可能コネクタは結合されており、前記回転可能コネクタによって、前記回転可能光学素子が前記ロータリーシャフトと同じ速度で回転するよう構成されている。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記ロータリーシャフトに結合されたモータをさらに備え、前記モータの回転によって前記第２フェルールが回転するよう構成されている。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間のギャップをさらに備え、前記ギャップはトランスミッション流体を含む。

一部の実施形態では、前記ギャップは５０μｍ未満である。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記第１光ファイバーの外径と前記第２貫通孔の内径との間のバッファスペースをさらに備え、前記バッファスペースにはトランスミッション流体が充填されている。

一部の実施形態では、前記第１光ファイバーはダブルクラッドファイバーである。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記ロータリーシャフトに隣接する少なくとも１つのベアリングをさらに備える。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記第１フェルール、前記第２フェルール、前記ガイド及び前記ロータリーシャフトを少なくとも部分的に取り囲むとともに軸方向に整列させるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、前記第２フェルール及び前記ロータリーシャフトを少なくとも部分的に取り囲む第１コンポーネントと、前記第１フェルール及び前記ガイドを少なくとも部分的に取り囲む第２コンポーネントと、を備え、前記第１コンポーネントに対する前記第２コンポーネントの位置は、前記第１フェルール及び前記第２フェルールが軸方向に整列するように調整可能である。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、静止イメージング装置から回転可能光学素子を有するイメージングプローブにロータリージョイントを用いて光信号を伝送する方法が提供され、前記ロータリージョイントは、第１端部から第２端部に延びる長い本体を有する第１フェルールと、第３端部から第４端部に延びる長い本体を有する第２フェルールと、前記第３端部と前記第４端部の間を通る第２貫通孔を通るとともに、前記第１端部と前記第２端部の間を通る第１貫通孔の少なくとも一部を通る第１光ファイバーと、ガイドと、ロータリーシャフトと、を備え、前記第１光ファイバーは、前記第１貫通孔内に固定されかつ前記第２貫通孔内で自由に回転可能であり、前記ガイドは、前記第１フェルールを収容するよう構成されるとともに、前記第３フェルールが前記ガイド内に挿入された時に、第３フェルールの少なくとも一部を通る第２光ファイバーを前記第１光ファイバーと同軸に整列させて、前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間に第１光接続を形成するよう構成され、前記ロータリーシャフトは、前記第２フェルールに結合されるとともに、前記第１光ファイバーによって定義される軸の周りで回転するよう構成され、前記ロータリーシャフトの前記軸の周りの回転によって、前記第２フェルール及び前記第１光ファイバーが前記第１フェルール内で回転するよう構成され、前記方法は、前記第１光接続を形成するために、静止光コネクタ容器内に前記第３フェルールを挿入することで、前記第２光ファイバーを前記ロータリージョイントに接続することと、前記回転可能光学素子の少なくとも一部を回転可能光コネクタ容器内に挿入することによって、前記イメージングプローブの前記回転可能光学素子を前記第１光ファイバーに接続することと、モータを用いて前記第１光ファイバー及び前記回転可能光学素子を回転させることと、前記静止イメージング装置から第１光信号を受信することと、前記第１光ファイバーの回転中に、前記静止イメージング装置からの前記第１光信号を前記第１光接続及び前記第２光接続を介して前記回転可能光学素子に伝送することと、前記イメージングプローブから第２光信号を受信することと、前記第１光ファイバーの回転中に、前記イメージングプローブからの前記第２光信号を前記第１光接続及び前記第２光接続を介して前記静止イメージング装置に伝送することと、を含む。

一部の実施形態では、ロータリージョイントは、前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間のギャップをさらに備える。

一部の実施形態では、前記ギャップは、前記ギャップ内に配置された屈折率整合ゲルを含む。

一部の実施形態では、前記ギャップは幅が５０μｍ未満である。

一部の実施形態では、前記第１フェルール及び前記第２フェルールはスペースによって離隔している。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、静止イメージング装置から回転可能光学素子を有するイメージングプローブにレンズレス光ロータリージョイントを用いて光信号を伝送する方法が提供され、前記レンズレス光ロータリージョイントは、ガイドフェルールと、回転可能フェルールと、前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルールに挿通される回転可能光ファイバーと、スリーブと、を備え、前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール内に固定されるとともに、前記ガイドフェルール内で自由に回転するよう構成され、前記スリーブは、前記ガイドフェルールを固定するとともに、静止光ファイバーの面が前記回転可能光ファイバーの面に近接するよう前記静止光ファイバーを含む静止フェルールを収容するよう構成されており、前記方法は、第１接続を形成するために、前記スリーブ内に前記静止フェルールを挿入することで、前記静止光ファイバーを前記レンズレス光ロータリージョイントに接続することと、第２接続を形成するために、前記回転可能光学素子を回転可能光コネクタ内に結合することで、前記イメージングプローブの前記回転可能光学素子を前記回転可能光ファイバーに接続することと、前記回転可能光ファイバー及び前記回転可能光学素子を回転させることと、前記静止イメージング装置から第１信号を受信することと、前記回転可能光ファイバーの回転中に、前記第１信号を、前記第１接続及び前記第２接続を介して前記回転可能光学素子に伝送することと、前記イメージングプローブから第２信号を受信することと、前記回転可能光ファイバーの回転中に、前記第１信号の伝送と同時に、前記第２信号を、前記第１接続及び前記第２接続を介して前記静止イメージング装置に伝送することと、を含む。

一部の実施形態では、前記レンズレス光ロータリージョイントが、前記回転可能光ファイバーと前記静止光ファイバーとの間のギャップをさらに備える。

一部の実施形態では、前記ガイドフェルール及び前記回転可能フェルールはスペースによって離隔している。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、レンズレス光ロータリージョイントが提供され、レンズレス光ロータリージョイントは、位置決めする手段内で回転可能光ファイバーが自由に回転するよう前記回転可能光ファイバーを位置決めする手段と、前記回転可能光ファイバーを固定する手段と、前記第１光ファイバーの面を第２光ファイバーの面に近接させるために、位置決め手段を固定する手段内に前記第２光ファイバーが挿入されたときに前記第１光ファイバーが前記第２光ファイバーと同軸に整列するよう前記位置決めする手段を固定する手段と、を備える。

開示された発明の対象の種々の目的、特徴及び利点は、同様の構成要素に同様の参照符号が付された以下の図面も考慮しながら開示された発明の対象に関する以下の詳細な説明を参照することによって、より十分に明らかとなるであろう。

開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントを提供するためのシステムの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントの一部の実施に用いることができるフェルールを用いて実施される結合ジョイントの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る図２Ａに示される結合ジョイントの一部の拡大図の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントの断面図の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係るモータに接続された光ロータリージョイントの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントと静止イメージング装置との間の接続の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントと静止イメージング装置との間の接続の別の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントのためのハウジングの一部の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントのためのハウジングの一部の別の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、リファレンス面を設定するために除去された角度のついた部分を有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、リファレンス面を設定するために除去された角度のついた部分を有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの別の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、リファレンス面を設定するために除去されたノッチを有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、リファレンス面を設定するために除去されたノッチを有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの別の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、連結部を有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、連結部を有するガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの別の例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る、ガイドフェルールと静止フェルールとの間の代替的な物理的インターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイント内に作成することができるダブルクラッド光ファイバーとシングルモード光ファイバーとの間のインターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイント内に作成することができる２つのダブルクラッド光ファイバー間のインターフェースの例を示す。開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントを用いて静止イメージング装置と回転可能光学素子を有するプローブとを光接続するためのプロセスの例を示す。

開示された発明の対象の一部の実施形態によれば、ロータリー光ジョイントを提供するためのメカニズム（システム及び方法を含むことができる）が提供される。

一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムはマルチチャネル光ロータリージョイントを実施するために用いることができる。例えば、一部の実施形態では、比較的高い回転速度（例えば毎分数千回転のオーダー）において向かい合った位置を維持するために一対のファイバーが正確に整列された「接触」光ファイバーロータリージョイントを実施するために比較的高度な公差のフェルール(relatively high tolerance ferrules)を用いることができる。そのような光ファイバーロータリージョイントでは、回転可能光ファイバーと静止光ファイバーとの間の平行オフセット、傾斜不整合及び軸方向の位置ずれを回転中に最小化することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムによって、回転中に比較的低い挿入損失及び角度リップル(angular ripple)で、回転可能光ファイバーと静止光ファイバーとの間のファイバーコア及び内側クラッドを通じて光パワー（信号）を高効率で伝送することが可能となる。

一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムは、例えばマルチモダリティ光干渉断層法（ＯＣＴ）イメージングにおいて使用することができるマルチクラッドファイバー（例えばダブルクラッドファイバー、トリプルクラッドファイバー）を要する用途において使用することができる。例えば、シングルモードファイバーコアを、１以上のアドオンイメージングモダリティ（例えば蛍光分子イメージング、蛍光寿命イメージング、多光子顕微鏡法又はラマン分光法）のＯＣＴ信号及び／又は励起光を伝送するために使用することができる。そのような例では、ファイバーの大きな表面積／高開口数マルチモード内側クラッドを、励起光の伝送及び／又はプローブによって取得された信号の収集に使用することができ、結果として光損傷閾値が比較的高くなるとともに信号収集効率が向上する。多くの場合、マルチモダリティＯＣＴイメージングにおける光ファイバーロータリージョイントの使用は、比較的高い回転速度において、安定した高いコア・ツー・コア及びクラッド・ツー・クラッド効率並びに低いコア−クラッドクロストーク伝送を必要とする。一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムを用いて実施される光ロータリージャンクションは、通常シングルモードファイバー及び／又はマルチモードファイバーを使用し得る例えばＯＣＴ、ＯＣＴ＋ＮＩＲＳ、ＯＣＴ＋ＮＩＲＦ、ＯＣＴ＋ＮＩＲＡＦ、ＯＣＴ＋ラマンなどの各種ＯＣＴとの互換性を有することができる。

図１は開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントを提供するためのシステムの例１００を示す。図１に示すように、ロータリージョイント１０２は、サンプル１２０（例えば、対象の食道、対象の消化管の別の部分、血管、腎臓系の一部などの対象の解剖部位の一部）のイメージデータを取得するために回転可能光ファイバー及び／又は光学素子を用いて、静止イメージング装置１１２とイメージングプローブ１１６との間で光情報を伝えるために用いることができる。静止イメージング装置１１２は、スキャン情報を収集し画像生成のためにこの情報を処理するタイムベース検出器を含んでもよい。一部の実施形態では、イメージングプローブ１１６は、（例えばイメージングプローブ１１６から周辺情報を集めるために）サンプル１２０に対する位置を変更できる回転可能（又は移動可能）なファイバー素子を含んでもよい。一部の実施形態では、開示された発明の対象の一部の実施形態に従って実施されたロータリージョイントは、幅広い波長域（例えば信号の伝送に用いられるファイバーによってサポートされるいかなる波長）、例えば約２００ナノメートル（ｎｍ）から約１８００ｎｍの波長域で動作することができる。加えて、一部の実施形態では、複数の波長を含む信号をフォーカスさせようとするためにレンズを用いた場合に生じる損失又は収差を生じさせずに、複数の波長を同時に伝送することができる。

一部の実施形態では、ロータリージョイント１０２は、静止ファイバー１０６と動いているファイバー１０８との間で結合ジョイント１０４を介して情報を伝えることができる（図２Ａ及び２Ｂに関して以下に説明する）。一部の実施形態では、ロータリージョイント１０２は、静止光ファイバーコネクタ１１０を介して静止イメージング装置１１２とインターフェースをとることができるとともに、動いている光ファイバーコネクタ１１４を介してイメージングプローブ１１６とインターフェースをとることができる。

一部の実施形態では、静止イメージング装置１１２内の（又はこれに結合された）１以上の光源によって、（例えば静止光ファイバーコネクタ１１０と、静止イメージング装置１１２をロータリージョイント１０２に接続する光ファイバーとを介して）静止ファイバー１０６に光が提供される。静止ファイバー１０６に提供された光は静止ファイバー１０６から動いているファイバー１０８に結合ジョイント１０４を介して伝えることができ、次に、（例えば動いている光ファイバーコネクタ１１４と、回転するよう構成されたイメージングプローブ１１６内の光ファイバーとを介して）動いているファイバー１０８からイメージングプローブ１１６に提供することができる。種々の実施形態において、イメージングプローブ１１６は、光学素子１１８を用いてサンプル１２０上に光を収束させることができ、そしてサンプル１２０により反射及び／又は発せされた光を取得し、この光を同じ経路で静止イメージング装置１１２（及び／又は戻ってくる光を異なる行き先に伝えるために静止イメージング装置１１２に結合された光スプリッター及び／又は他の光学素子を介して別の装置）に戻すことができる。特定の実施形態では、ロータリージョイント１０４は、回転中の摩擦を低減する及び／又はファイバーの面における反射を低減することができる液体１２２によって少なくとも部分的に滑りやすくすることができる。

図２Ａは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントの一部の実施に用いることができるフェルールを用いて実施される結合ジョイントの例２００を示す。図２Ａに示すように、開示された発明の対象の一部の実施形態に係るロータリージョイントは、結合ジョイント（例えば結合ジョイント１０４）を実施するために（ロータリージョイントの動作中に）３つのフェルールを用いることができる。一部の実施形態では、結合ジョイント２００は、静止フェルール２０２、ガイドフェルール２０４及び回転可能フェルール２０８を含むことができる。一部の実施形態では、静止フェルール２０２は、ロータリージョイントと静止イメージング装置との間の光接続を形成するために用いられる光ファイバーコネクタの一部とすることができる。

一部の実施形態では、静止光ファイバー２１０は、静止フェルール２０２の端部の略付近で静止光ファイバー２１０の面を露出するように静止フェルール２０２の少なくとも一部を通過してもよい。本明細書に記載するように、静止光ファイバー２１０は、回転するようには構成されていないものの、ロータリージョイント及び／又は静止イメージング装置に対して接続及び／又は接続解除するよう構成されてもよいことに留意されたい。加えて、一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２は、ガイドフェルール２０４の端部の略付近で静止光ファイバー２１０の面を露出するように回転可能フェルール２０８及びガイドフェルール２０４の少なくとも一部を通過してもよい。

特定の実施形態では、静止フェルール２０２及びガイドフェルール２０４を合わせカプラ２０６によって軸方向に整列させることができる。一部の実施形態では、合わせカプラ２０６は、合わせスリーブ又は比較的高度な公差の（即ち、少なくとも内径が静止フェルール２０２とガイドフェルール２０４の外径にほぼ一致する）他の装置として実施することができる。一部の実施形態では、合わせカプラ２０６はあらゆる適切な形状又は形状の組み合わせを有することができる。例えば、合わせカプラ２０６は、円筒状の本体を有するフェルールの外径と一致する内径を有する円筒を形成することができる。別の例として、合わせカプラ２０６は、断面形状が長方形のフェルールの外側寸法に一致する内側寸法を有する長方形直方体を形成することができる。さらに別の例として、合わせカプラ２０６は、ガイドフェルール２０４とは異なる外形を有する静止フェルール２０２を収容する複数の形状を有することができる。一部の実施形態では、合わせカプラ２０６は、比較的厳しい公差要求（例えば凡そ１μｍ）で製造することができる。

図２Ａに示すように、静止フェルール２０２及びガイドフェルール２０４は、フェルール内に挿通される光ファイバー（例えば静止光ファイバー２１０及び／又は回転可能光ファイバー２１２）の外径とほぼ同じ内径を有する貫通孔を含むことができる。例えば、各フェルールは、約０．５から１．０マイクロメートル（μｍ）のバッファを残す内径を有する貫通孔を有することができる（例えば、静止フェルール２０２及び／又はガイドフェルール２０４の内径をフェルールに挿通される光ファイバーの外径よりも約０．５から１．０μｍ大きくすることができる）。例えば、ガイドフェルール２０４によって回転可能光ファイバー２１２の周囲にバッファ２１８を設けることができる。そのような例では、径の比較的小さい差によって静止光ファイバー２１０と回転可能光ファイバー２１２との間の整列を容易にすることができる。上述のように、静止フェルール２０２及びガイドフェルール２０４は合わせカプラ２０６を用いて軸方向に整列させることができる。一部の実施形態では、図２Ａに示す配置の実施に用いられるフェルールは、合わせカプラ２０６の内部に比較的に密に嵌合する高度公差フェルール（即ち比較的厳しい公差要求で製造されたフェルール）である。ガイドフェルール２０４は合わせカプラ２０６内に（例えばエポキシを用いて接着することで）恒久的に又は（例えばねじなどの固定具を用いて）一時的に固定してもよい。

一部の実施形態では、静止光ファイバー２１０は（例えば、ケーブルジャケット、補強部材、被覆などの１以上の層を除去するために）剥かれて、あらゆる適切な手法又は手法の組み合わせを用いて静止フェルール２０２内に固定されてもよい。例えば、静止光ファイバー２１０をエポキシ２１４を用いて静止フェルール２０２内に固定することができる。一部の実施形態では、静止光ファイバー２１０と静止フェルール２０２とを組み立てた後、ガイドフェルール２０４とぴったり合う平坦表面を提供するために、組み合わされた静止光ファイバー２１０と静止フェルール２０２の端部を研磨してもよい。

種々の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２を、回転可能フェルール２０８の長さよりもほぼ長い長さとなるまで剥くことができる。このような実施形態では、回転可能光ファイバー２１２を、回転可能フェルール２０８に挿通してあらゆる適切な手法又は手法の組み合わせを用いて回転可能フェルール２０８内に固定することができる。例えば、回転可能光ファイバー２１２を、エポキシ２１６を用いて回転可能フェルール２０８内に固定することができる。一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２の端部を、回転可能光ファイバーがガイドフェルール２０４に対して自由に回転できるように固定されることなく、ガイドフェルール２０４の少なくとも一部に挿通することができる。

一部の実施形態では、ガイドフェルール２０４と回転可能フェルール２０８との間の間隔２２０（例えば、約５０μｍよりも小さい幅Ｗを有する）によって、回転可能光ファイバー２１２が間隔２２０のポイントにおいてわずかに曲がる（同時に依然として回転可能である）ことができることから、ガイドフェルール２０４と回転可能フェルール２０８との間のいくらかの軸方向ミスアライメントが可能となる。例えば、間隔２２０をより大きくすることによって、ガイドフェルール２０４と回転可能フェルール２０８との間の回転可能光ファイバー２１２の傾斜は任意の量のミスアライメントについて小さい為に許容できない量の収差を生じさせずに、さらなるミスアライメントが可能となる。したがって、間隔２２０がより小さいほどより一貫性のある光伝送（例えば、回転可能光ファイバー２１２の振動によって生じる収差が少ない）を提供できるものの、間隔２２０がより小さいと高度な公差の部品が必要となり得、及び／又はガイドフェルール２０４と回転可能フェルール２０８とがより厳密に軸方向に整列することを保証するために組み立てにおいてより慎重さを要し得る／時間がかかり得る。一方で、より大きいギャップを有する間隔２２０によってより低度の公差の部品とすることができるものの、回転可能光ファイバー２１２で送られた画像データにおいていくらかの追加の歪曲が生じ得る（例えば、ミスアライメントによって生じた回転可能光ファイバー２１２の振動に起因する）。一部の実施形態では、間隔２２０は、マイクロメートルのオーダーからミリメートルのオーダーまでのあらゆる適切なギャップとすることができる。例えば、一部の実施形態では、間隔２２０は数十マイクロメートルのオーダーとすることができる。別の例として、間隔２２０は数千マイクロメートル（即ち数ミリメートル）とすることができる。より詳細な例では、間隔２２０は約１０μｍから約５ｍｍとすることができる。別のより詳細な例では、間隔２２０は約１０μｍから約５０μｍとすることができる。さらに別のより詳細な例では、間隔２２０は約５０μｍから約１ｍｍとすることができる。さらに別のより詳細な例では、間隔２２０は約１ｍｍから約５ｍｍとすることができる。さらにより詳細な例では、間隔２２０は約１．５ｍｍから約３．５ｍｍとすることができる。

一部の実施形態では、フェルール２０２、２０４及び２０８は、ジルコニア（及び／又は他のセラミック材料）、ステンレススチール、ルビー、サファイア、低損耗係数を示すあらゆる硬質材料（例えば前記の材料と同等のオーダーの硬度をゆうするもの）又はこれらの組み合わせなどのあらゆる適切な材料から作成することができる。

図２Ｂは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る図２Ａに示される結合ジョイントの一部（図２Ａに点線ボックスで示す）の拡大図の例２３０を示す。図２Ｂに示すように、一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２は、動作中に回転可能光ファイバー２１２の面と静止光ファイバー２１０の面との間に約１０μｍから約５０μｍのギャップ２３２が設けられるように、ガイドフェルール２０４を通って進ませることができる。即ち、回転可能光ファイバー２１２の面は静止光ファイバー２１０の面に近接するが、２つの対向するファイバーの面同士は接触していない。回転可能光ファイバー２１２の面と静止光ファイバー２１０の面との間のギャップ２３２がより小さいと、一般的には回転可能光ファイバー２１２と静止光ファイバー２１０との間の光接合がより良くなることに留意されたい。上ではギャップは約１０μｍから約５０μｍの間であると記載したが、ギャップはあらゆる適切な長さ、例えば約５μｍから約１００μｍの間、約１０μｍから約７５μｍの間、約２５μｍから約５０μｍの間、約１００μｍ未満、７５μｍ未満、１００μｍ未満などでもよい。

一部の実施形態では、ギャップ２３２にはトランスミッション流体２３４が充填されてもよく、一部の実施形態ではトランスミッション流体２３４は回転可能光ファイバー２１２の回転中に摩擦を低減するためにバッファ２１８にも充填されてもよい。一部の実施形態では、トランスミッション流体２３４は、ギャップ２３２を通る光のスループットを増大させる光伝送特性を有する流体とすることができる。例えば、トランスミッション流体２３４は、光ファイバーとギャップ２３２との間の境界面における反射を、ギャップ２３２が空気又は他の媒体が充填されている際に存在し得る反射よりも低減する屈折率整合ゲルとすることができる。より詳細な例では、ファイバーコアに比較的近い屈折率を有するとともに蛍光発光が小さい屈折率整合ゲルを用いることができる。加えて又は代替的に、一部の実施形態では、静止光ファイバー２１０及び回転可能光ファイバー２１２の一方又は両方の露出面に１以上の反射防止コーティングを施すことができる。

一部の実施形態では、例えば図７Ａから７Ｆに関して以下により詳細に記載するように、ガイドフェルール２０４は、リファレンス縁２３６などの１以上のリファレンス縁を含むことができ、このリファレンス縁のサイズ及び／又は形状を用いてギャップ２３２の幅を設定することができる。例えば、そのようなリファレンス縁を用いることで、一貫した性能に寄与できる一貫したギャップ幅を提供しながら、異なる静止コネクタを異なるフェルールアセンブリと使用すること並びに／又は静止フェルール２０２の取り外し及び再接続が容易になる。場合によっては、静止フェルールの取り外しはメンテナンスを容易にすることができる。一部の実施形態では、トランスミッション流体２３４は、周期的に（例えば静止フェルール２０２が合わせカプラ２０６内に導入されたときに）補充することができることに留意されたい。例えば、トランスミッション流体２３４は比較的高い粘性を有してもよく、静止フェルール２０２が取り外されたときに少なくとも一部のトランスミッション流体２３４がガイドフェルール２０４の面の近くに残存できる。しかしながら、トランスミッション流体２３４の一部は静止フェルール２０２とともに除去されてもよい。一部の実施形態では、回転可能光ファイバー及び／又は静止光ファイバーの１以上の面に、２つの光ファイバー間のあらゆる境界面における摩擦を低減するために低摩擦材料（例えばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）のブランド名称で販売されているポリテトラフルオロエチレン）をコーティングしてもよい。一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２及び静止光ファイバー２１０の面の近くにおけるファイバーの直径を、より大きい光インターフェースを作り出すためにわずかに拡大することができ、これによりミスアライメントに起因する可能性のある損失が低減され得る。

図３は、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントの断面図の例３００を示す。図３に示すように、例えば図２Ａ及び２Ｂに関して上で説明した結合ジョイント２００を用いて実施できる光ロータリージョイント３００内において中央部３０２（点線ボックスで示す）内で光結合が起こることが可能である。

一部の実施形態では、回転可能ファイバー２１２を回転可能フェルール（例えば図２Ａに関して上で記載したような回転可能フェルール２０８）内に固定することができ、この回転可能フェルールを、シャフト３０４の回転によって（回転可能フェルール２０８を介して）回転可能光ファイバー２１２が回転するようシャフト３０４に結合させることができる。あるいは、一部の実施形態では、回転可能ファイバー２１２を他の適切な手法又は手法の組み合わせを用いてシャフト３０４に結合させることができる。例えば、回転可能ファイバー２１２をシャフト３０４内の貫通孔（例えば、回転可能フェルール２０８内の貫通孔と同様のサイズを有するもの）に固定することができる。これには例えばシャフト３０４をより厳しい公差で製造することが必要となる。

一部の実施形態では、シャフト３０４は、シャフト３０４の回転中の摩擦を十分に低減するベアリング３０８及び／又は他の適切なコンポーネントを用いて、静止ハウジング３０６（即ちハウジング３０６はシャフト３０４とともに回転しないよう構成されている）内で回転することができる。

図３に示すように、静止光ファイバー２１０をフェルール（例えば静止フェルール２０２）を含むコネクタ３１２内に固定することができ、コネクタ３１２を用いて静止光ファイバー２１０を含むファイバー光ケーブル３２４と光ロータリージョイント３００との間にインターフェースを設けることができる。一部の実施形態では、コネクタ３１２をコネクタ位置決めシステムを介して光ロータリージョイント３００に物理的に結合することができ、コネクタ位置決めシステムは、アダプタコンポーネント３１０によって光ロータリージョイント３００に物理的に結合されたアダプタプレート３１４を介して結合ジョイント３０２と特定の関係にあるように維持されている。一部の実施形態では、アダプタコンポーネント３１０及び／又はアダプタプレート３１４は、異なる接続メカニズムを用いるよう構成されたファイバー光コネクタの使用を容易にするために交換可能である。

一部の実施形態では、アダプタコンポーネント３１０は、例えば静止フェルール２０２とガイドフェルール２０４とを正確に整列させることで静止光ファイバー２１０と回転可能光ファイバー２１２とを軸方向に整列させることができる。一部の実施形態では、合わせカプラ２０６を、アダプタコンポーネント３１０及び／若しくはアダプタプレート３１４内に組み込むことができる並びに／又はアダプタコンポーネント３１０及び／若しくはアダプタプレート３１４に（例えば１以上の固定具によって、エポキシなどの１以上の物質によって、摩擦によって、連結コンポーネントによってなどで）しっかりと結合することができる。

一部の実施形態では、シャフト３０４をモーション結合装置３１６に結合することができ、モーション結合装置３１６はモータに、例えばタイミングベルトプーリ、Ｖベルトプーリ又はモータ若しくはその他の運動発生装置からのトルクをモーション結合装置３１６に伝えるのに用いることができる他のコンポーネントを介して結合することができる。

一部の実施形態では、回転可能ファイバー２１２は、ファイバードラム３１８を通って回転可能フェルール２０８から回転可能光ファイバーコネクタ３２０まで延びて、面３２２で終了することができる。一部の実施形態では、ファイバードラム３１８は、動作中（即ち回転可能光ファイバー２１２の回転中）に回転可能光ファイバー２１２を光ロータリージョイント３００の他の部分から保護することができる。一部の実施形態では、回転可能光ファイバーを含むイメージング装置（例えばプローブ１１６）からのコネクタを、面３２２におけるプローブと回転可能光ファイバー２１２との間の光接続を提供するために、回転可能ファイバー光コネクタ３２０を介して回転可能光ファイバー２１２に光学的に結合させることができる。加えて、一部の実施形態では、シャフト３０４の回転によって回転可能光ファイバー２１２とプローブに含まれる回転可能光ファイバーとが同じ速度で回転するように、回転可能光コネクタ３２０をシャフト３０４に結合させることができる。一部の実施形態では動作中に回転可能光ファイバー２１２を保護するために、そして一部の実施形態ではシャフト３０４と回転可能光ファイバーコネクタ３２０との間に機械的なリンクを提供するために、ファイバードラム３１８は回転可能光ファイバー２１２と同じ速度で回転することができる。一部の実施形態では、ドラム３１８は概して中が空洞でもよい。図示はしていないが、開示された発明の対象の一部の実施形態に応じて実施された光ロータリージョイントは、１以上の回転可能電気接続を含むことができることに留意されたい。例えば、回転可能光学素子を有する一部のイメージングプローブは、回転可能テザーを介して接続される電子機器も含んでもよく、そして、イメージングプローブに及び／又はイメージングプローブから電子的手段で発生する信号を送るために光ロータリージョイントを回転可能電気接続を提供するように構成することができる。

図４は、開示された発明の対象の一部の実施形態に係るモータに接続された光ロータリージョイントの例４００を示す。図４に示すように、モータ４０２をタイミングベルト４０４を介して光ロータリージョイント３００に結合することができる。一部の実施形態では、モータ４０２が回転可能光ファイバー（例えば回転可能光ファイバー２１２）を回転させるために動作している時に、シャフト及びベアリングアセンブリ（例えばシャフト３０４とベアリング３０８を含むもの）がハウジング３０６内で回転する間、ハウジング３０６の外部は静止したままとすることができる。

図４に示すように、そして図３に関して上に記載したように、コネクタ３１２をアダプタプレート３１４を介して光ロータリージョイント３００に物理的に結合することができる。図４では特定のタイプの光コネクタを示しているが、これは単なる例に過ぎず、アダプタプレート３１４はあらゆる適切な光コネクタ（例えば標準規格型光コネクタ、カスタムされた光コネクタ及び／又は未来型光コネクタなど）に結合するよう構成することができる。

図４では、モータ４０２と光ロータリージョイント３０４とがタイミングベルト４０４を介して結合された別個の装置であることが示されているが、これは単なる例に過ぎず、ある実施形態では、モータ４０２は、回転可能光ファイバー２１２が挿通される中空コアモータなどの直接駆動モータとして構成することができることに留意されたい。

一部の実施形態では、モータ４０２は静止イメージングシステムによって制御することができる。例えば、モータ４０２の回転速度（例えば１分間当たりの回転数で表される）は、静止イメージング装置との電気的（又は無線）接続で受信された電圧信号に基づいて制御することができる。加えて又は代替的に、モータ４０２を、静止イメージング装置とは別のコントロール（例えば、光ロータリージョイント３００及び／又はモータ４０２内に内蔵されたコントロールや、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータなどの演算装置によって実行されているアプリケーションを介して提供され、有線及び／又は無線リンクを介してモータ４０２に伝えられるコントロールなど）を介して制御可能とすることができる。一部の実施形態では、開示された発明の対象の一部の実施形態に応じて実施された光ロータリージョイントは、幅広い範囲の回転速度で動作させることができ、例えば１分間当たりの回転数（ＲＰＭ）が１桁以下から数万の間で動作させることができ、これは、ベアリングの公差、使用されているその他の摩擦低減素子及びコンポーネント間のアライメントによって制限され得るが、回転可能光ファイバーと静止光ファイバーとの間の摩擦によっては制限されない場合もある。例えば、開示された発明の対象の一部の実施形態に応じて実施された光ロータリージョイントは、６，０００ＲＰＭ、１２，０００ＲＰＭ、１８，０００ＲＰＭ又は２４，０００ＲＰＭで動作することができる。

図５Ａは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントと静止イメージング装置との間の接続の例５００を示す。図５Ａに示すように、コネクタ３１２を、ＦＣ／ＰＣレセプタクル５０２などのねじ状のねじ込み接続などの標準規格コネクタを介してアダプタコンポーネント３１０に結合することができ、これによって、種々の静止イメージング装置（例えば静止イメージング装置１１２）に対して光ロータリージョイントが容易に接続及び接続解除される。図５Ａに示す例では、静止ファイバー（例えばファイバー光ケーブル３２４内の静止ファイバー２１０）が回転可能光ファイバーと軸方向に整列するように、ＦＣ／ＰＣレセプタクル５０２によってコネクタ３１２を光ロータリージョイントと整列させることができる。図５Ａに示す例では、コネクタは比較的低コストであり、そして標準規格ファイバー光コネクタであることからコネクタ又はケーブルが損傷した際に容易に交換することができる。しかしながら、図５Ａに示す例は、不十分なアライメント、結合装置３１６への異物（例えば塵）の侵入又はその他の問題に対してより敏感な可能性があるが、これらの多くはオペレータによる意図しない使用によってもたらされるものである。

したがって、図５Ｂは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントと静止イメージング装置との間の接続の別の例５１０を示す。図５Ｂに示すように、中間コネクタ５１４を、アダプタコンポーネント３１０に結合されたアダプタプレート５１２を介して光ロータリージョイントにより恒久的に結合させることができる。図５Ｂに示す例では、情報（例えば光情報）を、静止光ファイバー（例えばファイバー光ケーブル５１６に含まれる静止光ファイバー２１０）と回転可能光ファイバー２１２との間の結合装置３１６内に形成された光接続を介して伝えることができる。後のミスアライメントの可能性又は光ロータリージョイント内への異物の侵入を低減するために、図５Ｂのコネクタ５１４を光ロータリージョイント内で隔離することができる。一部の実施形態では、コネクタ５１４は、比較的容易に取りつけ及び取り外しできるよう構成されたコネクタ３１２を用いずに、恒久的又は半恒久的に（例えば固定具を介して）光ロータリージョイント５１０に結合させることができる。

図６Ａは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントのためのハウジングの一部の例６００を示す。図６Ａに示すように、単一片ハウジング６０４を用いて光ロータリージョイントの種々のコンポーネントを固定及び整列させてもよい。例えば、ハウジング６０４は比較的厳しい公差を用いて製造することができ、これによりハウジング６０４は製造コストが比較的高くなる可能性がある。一部の実施形態では、シャフト６０２（例えばシャフト３０４）は、（例えば高精度ベアリングを用いて実施される）ベアリング６０６を介してハウジング６０４内で回転することができる。一部の実施形態では、ベアリング６０６は、ボールベアリング又はローラーベアリングなどのあらゆる適切なタイプのベアリングとして実施することができる。図６Ａに示す例では、シャフト６０２／回転可能フェルール２０８がガイドフェルール２０４と軸方向に整列することを保証するために、シャフト６０２及びハウジング６０４の両方を比較的厳しい公差で製造する必要があり得る。シャフト６０２は、ベアリング６０６と合うとともに回転可能フェルール２０８と合うクリティカル面６０８を有し、ハウジング６０４は、ベアリング６０６と合うとともに合わせカプラ２０６と合うクリティカル面６１２を有する。一部の実施形態では、ハウジング６０４、シャフト６０２並びにフェルール２０４及び２０８は、種々のクリティカル面について比較的厳しい寸法公差で、そして特徴部について同心性を有するように製造する必要があり得る（例えば１μｍのオーダーで）。

図６Ｂは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントのためのハウジングの一部の別の例６２０を示す。図６Ｂに示すように、ハウジング６２０は、シャフトハウジング６２４及び光ジョイントハウジング６２２などの複数の部分を用いて実施することができ、これらを用いて光ロータリージョイントの種々のコンポーネントを固定及び整列させることができる。図６Ｂに示す例では、ハウジング６２０は比較的厳しくない公差を用いて作成することができ、これによりハウジング６２０の製造コストを比較的低くすることができる。一部の実施形態では、ガイドフェルール２０４を光ジョイントハウジング６２２に結合させることができ、これをシャフトハウジング６２４に対して調整可能に構成することができる。

一部の実施形態では、図６Ｂに示す例におけるシャフト６０２はベアリング６０６と合うクリティカル面６０８しか有しておらず、回転可能フェルール２０８は、比較的大きい穴６２６内にセットすることでシャフト６０２内で積極的に整列させることができる。一部の実施形態では、そのような積極的な整列プロセスにより回転可能フェルール２０８がベアリングと同軸でスピンすることを保証することができる（即ち、その回転可能フェルール２０８はベアリング６０６内で中央に位置付けられるとともにベアリング６０６の回転軸と平行である）。一部の実施形態では、ハウジング６２０は、ハウジング６２４を２つの別個の調整可能な部品に分けること又はベアリング６０６を固定するためにｖ字状溝を用いてハウジング６２４を実施することなどにより、比較的高い公差を有する部品を用いずに製造することができる。

一部の実施形態では、ハウジング６２０を用いて実施される光ロータリージョイントのための光結合は光ジョイントハウジング６２２内で起こることができ、これは回転可能フェルール２０８の真の中心と整列させることを容易にする素子を用いて実施することができる。一部の実施形態では、調整ねじを用いて（例えば高精度調整ねじを用いて）ハウジング６２０の部品を整列させることができる。

一部の実施形態では、大きな穴６２８内で合わせカプラ２０６を位置決めすることでガイドフェルール２０４を積極的に整列されることによって、光ジョイントハウジング６２２の公差をより厳しくなくすることができる。ハウジング６２０のコンポーネントの製造コストは通常ハウジング６００のコンポーネントの製造コストよりも低くなるものの、ハウジング６２０のコンポーネントの組み立てはより時間がかかる及び／又はより複雑となり得ることに留意されたい。例えば組み立てには多くの冶具の使用が必要となり得る。

図７Ａ１〜図７Ｆ２は、開示された発明の対象の一部の実施形態に係るガイドフェルールと静止フェルールとの間の物理的インターフェースの例を示す。上に記載したように、本明細書に記載のメカニズムを用いて実施される光ロータリージョイントは、結合ジョイント内におけるコリーメーション又は他のレンズ素子の必要性を除去することができる。一部の実施形態では、静止光ファイバー２１０と回転可能光ファイバー２１２との間で十分な結合を達成するために、静止光ファイバー２１０及び回転可能光ファイバー２１２の平坦面間のギャップ（例えばギャップ２３２）を最小化することができる。非常に硬質なモーションシステムではギャップは理論的には厚さをゼロにまで小さくすることができるものの、実際にはファイバーの面間でのわずかな軸方向移動を許容するためにいくらかのスペース（例えば２０〜５０μｍのオーダーのもの）があることが望ましい。一部の実施形態では、光ロータリージョイントの組み立て／再組み立て及び修理を容易にするためにファイバー面間で繰り返し可能なギャップを設けるためにあらゆる手法又は手法の組み合わせを用いることができる。例えば、図７Ａ１に示すように、例示的な構成７００では、静止フェルール２０２及び／又はガイドフェルール２０４の角度がついた部分を（例えば研磨によって）除去することができる。そのような例では、研磨によって、静止フェルール２０２がガイドフェルール２０４と接触するリファレンス面７０４を作成することができ、これにより組み立てたときに空洞７０２を作成することができる。別の例として、図７Ｂ１は、ガイドフェルール２０４のより大きい部分が（例えば研磨によって）除去された別の例示的な構成７１０を示す。そのような例では、研磨によって静止フェルール２０２がガイドフェルール２０４と接触するリファレンス面７１４を作成することができ、これにより組み立てたときにより大きい空洞７１２を作成することができる。そのような例では、より大きい研磨によって回転可能光ファイバー２１２が回転中に曲がることができるとともに、より多くのトランスミッション流体を結合ジョイント内で用いることもでき、これは一部のケースでは望ましい場合がある。

さらに別の例として、図７Ｃ１は、リファレンス面７２４を作成するためにガイドフェルール２０４から（例えばフライス加工又はボーリングによって）ノッチ７２２を除去した例示的な構成７２０を示す。図７Ｃ１に示すように、ノッチ７２２は階段状とすることができ、これにより、図７Ａ１及び図７Ｂ１に示したリファレンス面と比べて静止フェルール２０２とガイドフェルール２０４との間に比較的より一様な参照を設けることができるが、これには図７Ａ１及び図７Ｂ１に示した角度のついた部分の除去よりも正確さが要求され得る。

さらに別の例として、図７Ｄ１は、ガイドフェルール２０４の周縁の周りにリファレンス面７３４を作成するためにガイドフェルール２０４から（例えばフライス加工又はボーリングによって）ノッチ７３２を除去した例示的な構成７３０を示す。図７Ｄ１に示すように、ノッチ７３２はスロット／穴とすることができ、これにより、図７Ａ１及び図７Ｂ１に示したリファレンス面と比べて静止フェルール２０２とガイドフェルール２０４との間に比較的より一様な参照を設けることができるが、これには図７Ａ１及び図７Ｂ１に示した角度のついた部分の除去よりも正確さが要求され得る。

さらに別の例として、図７Ｅ１及び図７Ｆ１は、ガイドフェルール２０４と静止フェルール２０２との間に連結部が作成された例示的な構成７４０及び７５０を示す。図７Ｅ１及び図７Ｆ１に示すように、そのような連結部はガイドフェルール２０４及び静止フェルール２０２の配向に基づいて異なるリファレンス面７４４又は７５４を作成することができ、これを用いて静止フェルールの角度にインデックスをつけることで回転可能光ファイバー２１２と静止光ファイバー２１０との間のギャップを変更することができる。一部の実施形態では、ギャップを比較的大きく（７４２）又はより近く（７５２）設定することができ、あるいは連結配置によって設定可能な他の距離に設定することができる。一部の実施形態では、より細いざらざらとした(more finely grained)ギャップの調整を容易にするためにより多数のリファレンス面のセットを用いることができるが、製造がより複雑となり得る。図７Ａ１〜図７Ｆ１はガイドフェルール２０４の面を変更することによって設けられるものとして概して上で説明したものの、これは単なる例でしかなく、図７Ａ２〜図７Ｆ２に示すように、ガイドフェルール２０４の面を変更することに加えて又は替えて、対応する変更を静止フェルール２０２の面に対して行ってもよい。

図８Ａは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイント内に作成することができるダブルクラッド光ファイバーとシングルモード光ファイバーとの間のインターフェースの例８００を示す。一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２は、コア８０４、内側クラッド８０６及び（場合によっては）バッファ８０８を含むダブルクラッドファイバー（ＤＣＦ）８０２を用いて実施することができる。一部の実施形態では、コア８０４及び内側クラッド８０６を用いて別々の信号を送ることができる。しかしながら、図８Ａに示すように、静止光ファイバー２１０を、コア８１２及び光を透過させないクラッド８１４を含むシングルモードファイバー８１０として実施することができる。そのようなシングルモードファイバーでは、情報は、マッチしたコア間（例えばコア８０４とコア８１２との間）でしか送ることができない。回転可能光ファイバー２１２は図８ＡにおいてＤＣＦとして示されているものの、ＤＣＦ８０２は信号伝達のためにコア８０４のみを用いることでＳＭＦとして機能することができることから、シングルモードファイバーのみを用いるよう構成された静止イメージング装置を光ロータリージョイントと併用することができることに留意されたい。一部のそのような実施形態では、光ロータリージョイントの信号伝達に関する潜在能力をフルで利用してもよく、それでもなおＳＭＦだけを使用するレンズベースのロータリージャンクションと比べて効率は損なわれない。

図８Ｂは、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイント内に作成することができる２つのダブルクラッド光ファイバー間のインターフェースの例８２０を示す。一部の実施形態では、回転可能光ファイバー２１２及び静止光ファイバー２１０はＤＣＦ８０２を用いて実施することができ、静止光ファイバー２１０はコア８２４、内側クラッド８２６及び（場合によっては）バッファ８２８を含むＤＣＦ８２２を用いて実施することができる。一部の実施形態では、コア８０４及び８２４並びに内側クラッド８０６及び８２６を用いて別々の信号を送ることができる。

図９は、開示された発明の対象の一部の実施形態に係る光ロータリージョイントを用いて静止イメージング装置と回転可能光学素子を有するプローブとを光接続するためのプロセスの例９００を示す。図９に示すように、９０２において、プロセス９００は、開示された発明の対象の（例えば図１〜図８Ｂに関して記載されたような）一部の実施形態に基づいて実施される光ロータリージョイントを、第１光ファイバー（例えばシングルモードファイバー、ダブルクラッドファイバーなどを含むファイバー光ケーブル）を用いて、光ロータリージョイント内の回転可能光ファイバーと第１光ファイバーとを光接続するために第１コネクタを介して、静止イメージング装置に接続することを含むことができる。図２Ａ及び図２Ｂに関して上で記載したように、例えば、２つの光ファイバーは、第１の光ファイバーを包むフェルールの端部と回転可能光ファイバーを位置決めする（しかし固定はしない）ガイドフェルールとを合わせることで、小さいギャップ（例えば数十マイクロメートルのオーダー）で光接続を形成することができる。

９０４において、プロセス９００は、プローブの回転可能光学素子と光ロータリージョイントの回転可能光ファイバーとを光接続するために、回転可能コネクタを用いて、回転可能光学素子を有するイメージングプローブに光ロータリージョイントを接続することを含むことができる。（例えば図３に関して）上で説明したように、回転可能コネクタは、プローブの回転可能光学素子と光ロータリージョイントの回転可能光ファイバーとを、回転中に光接続が達成及び維持されるようにかつ回転可能光学素子が回転可能光ファイバーと同じ速度で回転するように、結合させることができる。

９０６において、プロセス９００は、回転可能光ファイバー及び回転可能光学素子を回転させることを含むことができる。例えば、図３及び図４に関して上で説明したように、モータを、モーション結合装置（例えばモーション結合装置３１６）、モーション結合装置に接続されたシャフト（例えばシャフト３０４）及びシャフト内に固定され内側に回転可能光ファイバーが固定されたフェルール（例えば回転可能フェルール２０８）を介して回転可能光ファイバーに結合させることができる。９０６において、モータの回転によって、モーション結合装置を介してプローブ内において回転可能光学素子の回転を生じさせることができるとともに、回転可能コネクタを回転させるためにモーション結合装置と回転可能コネクタとを物理的に結合するファイバードラム（例えばドラム３１８）の回転を生じさせることもでき、このファイバードラムの回転は回転可能光学素子の回転を生じさせるものである。

９０８において、プロセス９００は、光ロータリージョイントにおいて静止イメージング装置から光信号を受信することを含むことができる。例えば、静止イメージング装置は、第１光ファイバーを介して回転可能光ファイバーに光を投影する１以上の光源（及び／又は他の放射源）と、第１光ファイバーと回転可能光ファイバーとの間の光接続と、を含むことができる。

９１０において、プロセス９００は、第１光ファイバーと回転可能光ファイバーとの間の光接続を介して及び回転可能光ファイバーと回転可能光学素子との間の接続を介して、静止イメージング装置からプローブの回転可能光学素子に光信号を送ることを含むことができる。

９１２において、プロセス９００は、例えば対象の解剖部位のサンプル部位により反射された及び／又は発せられた光を含む、イメージングプローブからの戻り光信号を受信することができる。

９１４において、プロセス９００は、回転光ファイバーと回転可能光学素子との間の光接続を介して及び第１光ファイバーと回転可能光ファイバーとの間の接続を介して、プローブの回転可能光学素子から静止イメージング装置に光信号を送ることを含むことができる。一部の実施形態では、イメージング装置からの光信号とプローブからの光信号を同時に伝送する（例えば一方の信号を回転可能光ファイバーのコアを用いて伝送し、他方の信号を回転可能光ファイバーの内側クラッドを用いて伝送することによって伝送する）ことができることに留意されたい。

開示された発明の対象について特定の実施形態及び例に関して記載したものの、本発明はそのように限定される必要はないこと、そして多数の他の実施形態、例、使用並びに実施形態、例及び使用に対する変更及びこれらからの発展が、本明細書に添付された特許請求の範囲に含まれることを意図していることは、当業者であれば理解できることである。本明細書に引用した各特許文献及び刊行物の全開示内容は、それら各特許文献又は刊行物が個別に参照により本明細書に組みこまれているものとして、参照により本明細書に組み込まれている。

本発明の種々の特徴及び利点が特許請求の範囲に記載されている。

Claims

ガイドフェルールと、
回転可能フェルールと、
回転可能光ファイバーと、
カプラと、を備え、
前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルール内に挿通され、
前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール内に固定され、
前記回転可能光ファイバーは、前記ガイドフェルール内で自由に回転可能であり、
前記カプラは、前記ガイドフェルールを固定するとともに、静止光ファイバーの面が前記回転可能光ファイバーの面に近接するよう前記静止光ファイバーを含む静止フェルールを収容するよう構成されている
ことを特徴とするレンズレス光ロータリージョイント。
前記静止光ファイバーの前記面と前記回転可能光ファイバーの前記面との間のギャップをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記静止光ファイバーの前記面と前記回転可能光ファイバーの前記面との間のギャップは幅が５０μｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記ガイドフェルールは、前記静止フェルールと合わせられる端部を有し、
前記ガイドフェルールの前記端部は、前記ギャップの前記幅を決定するリファレンス面を有する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記リファレンス面の面積は、前記静止フェルールの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記回転可能光ファイバーはマルチモード光ファイバーであり、
前記レンズレス光ロータリージョイントは、マルチモード光ファイバー及びシングルモード光ファイバーと互換性を有する
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記回転可能フェルールを少なくとも部分的に取り囲む回転可能シャフトをさらに備え、
前記回転可能シャフトの前記回転可能光ファイバーにより定義される中心軸の周りの回転によって、前記回転可能フェルールが前記中心軸の周りで回転するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
回転可能光学素子を含む光干渉断層撮影プローブと、
静止イメージング装置と、をさらに備え、
前記光干渉断層撮影プローブは前記回転可能光ファイバーに結合され、
前記静止イメージング装置は前記静止光ファイバーに結合され、
前記回転可能光学素子の回転中に、前記静止イメージング装置と前記光干渉断層撮影プローブとの間に複数の連続的な光接続が形成されるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルールはスペースによって離隔していることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記ギャップは、前記ギャップ内に配置されたトランスミッション流体を有することを特徴とする請求項２〜９の何れか１項に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
前記トランスミッション流体は屈折率整合ゲルを含むことを特徴とする請求項１０に記載のレンズレス光ロータリージョイント。
第１端部から第２端部に延びる長い本体を有する第１フェルールと、
第３端部から第４端部に延びる長い本体を有する第２フェルールと、
前記第３端部と前記第４端部の間を通る第２貫通孔と、前記第１端部と前記第２端部の間を通る第１貫通孔と、を通る第１光ファイバーと、
前記第１フェルール及び第３フェルールを収容するガイドと、
前記第２フェルールに結合されたロータリーシャフトと、を備え、
前記第１光ファイバーは前記第１貫通孔内に固定され、
前記第１光ファイバーは前記第２貫通孔内で自由に回転可能であり、
前記第３フェルールは、前記第３フェルール内に挿通された第２光ファイバーを有し、
前記ガイドは、前記第３フェルールが前記ガイド内に挿入された時に、前記第２光ファイバーと前記第１光ファイバーとの間に光接続を形成するために前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーと同軸に整列させるよう構成され、
前記ロータリーシャフトは前記第１光ファイバーによって定義される軸の周りで回転可能であり、
前記ロータリーシャフトの前記軸の周りの回転によって、前記第２フェルール及び前記第１光ファイバーが前記第１フェルール内で回転するよう構成されている
ことを特徴とするロータリージョイント。
前記第３フェルールを収容するよう構成されたアダプタをさらに備え、
前記アダプタは、ファイバー光ケーブルコネクタを前記ガイドと整列させるよう構成されたコネクタ位置決めシステムを有し、
前記ファイバー光ケーブルコネクタは前記第３フェルールを有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のロータリージョイント。
前記ファイバー光ケーブルコネクタに結合されるよう構成された静止コネクタと、
イメージング装置に結合されるよう構成された回転可能コネクタと、をさらに備え、
前記イメージング装置は回転可能光学素子を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のロータリージョイント。
前記ロータリーシャフト及び前記回転可能コネクタは結合されており、
前記回転可能コネクタによって、前記回転可能光学素子が前記ロータリーシャフトと同じ速度で回転するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１４に記載のロータリージョイント。
前記ロータリーシャフトに結合されたモータをさらに備え、
前記モータの回転によって前記第２フェルールが回転するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間のギャップをさらに備え、
前記ギャップはトランスミッション流体を含む
ことを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記ギャップは５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１７に記載のロータリージョイント。
前記第１光ファイバーの外径と前記第２貫通孔の内径との間のバッファスペースをさらに備え、
前記バッファスペースにはトランスミッション流体が充填されている
ことを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記トランスミッション流体は屈折率整合ゲルを含むことを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記第１光ファイバーはダブルクラッドファイバーであることを特徴とする請求項１２〜２０の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記ロータリーシャフトに隣接する少なくとも１つのベアリングをさらに備えることを特徴とする請求項１２〜２１の何れか１項に記載のロータリージョイント。
前記第１フェルール、前記第２フェルール、前記ガイド及び前記ロータリーシャフトを少なくとも部分的に取り囲むとともに軸方向に整列させるハウジングをさらに備え、
前記ハウジングは、前記第２フェルール及び前記ロータリーシャフトを少なくとも部分的に取り囲む第１コンポーネントと、前記第１フェルール及び前記ガイドを少なくとも部分的に取り囲む第２コンポーネントと、を備え、
前記第１コンポーネントに対する前記第２コンポーネントの位置は、前記第１フェルール及び前記第２フェルールが軸方向に整列するように調整可能である
ことを特徴とする請求項１２〜２２の何れか１項に記載のロータリージョイント。
静止イメージング装置から回転可能光学素子を有するイメージングプローブにロータリージョイントを用いて光信号を伝送する方法であって、
前記ロータリージョイントは、
第１端部から第２端部に延びる長い本体を有する第１フェルールと、
第３端部から第４端部に延びる長い本体を有する第２フェルールと、
前記第３端部と前記第４端部の間を通る第２貫通孔を通るとともに、前記第１端部と前記第２端部の間を通る第１貫通孔の少なくとも一部を通る第１光ファイバーと、
ガイドと、
ロータリーシャフトと、を備え、
前記第１光ファイバーは、前記第１貫通孔内に固定されかつ前記第２貫通孔内で自由に回転可能であり、
前記ガイドは、前記第１フェルールを収容するよう構成されるとともに、前記第３フェルールが前記ガイド内に挿入された時に、第３フェルールの少なくとも一部を通る第２光ファイバーを前記第１光ファイバーと同軸に整列させて、前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間に第１光接続を形成するよう構成され、
前記ロータリーシャフトは、前記第２フェルールに結合されるとともに、前記第１光ファイバーによって定義される軸の周りで回転するよう構成され、
前記ロータリーシャフトの前記軸の周りの回転によって、前記第２フェルール及び前記第１光ファイバーが前記第１フェルール内で回転するよう構成され、
前記方法は、
前記第１光接続を形成するために、静止光コネクタ容器内に前記第３フェルールを挿入することで、前記第２光ファイバーを前記ロータリージョイントに接続することと、
前記回転可能光学素子の少なくとも一部を回転可能光コネクタ容器内に挿入することによって、前記イメージングプローブの前記回転可能光学素子を前記第１光ファイバーに接続することと、
モータを用いて前記第１光ファイバー及び前記回転可能光学素子を回転させることと、
前記静止イメージング装置から第１光信号を受信することと、
前記第１光ファイバーの回転中に、前記静止イメージング装置からの前記第１光信号を前記第１光接続及び前記第２光接続を介して前記回転可能光学素子に伝送することと、
前記イメージングプローブから第２光信号を受信することと、
前記第１光ファイバーの回転中に、前記イメージングプローブからの前記第２光信号を前記第１光接続及び前記第２光接続を介して前記静止イメージング装置に伝送することと、を含む
ことを特徴とする方法。
前記レンズレス光ロータリージョイントが、前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの間のギャップをさらに備えたことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
前記ギャップは、前記ギャップ内に配置された屈折率整合ゲルを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記ギャップは幅が５０μｍ未満であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の方法。
前記第１フェルール及び前記第２フェルールはスペースによって離隔していることを特徴とする請求項２４〜２７の何れか１項に記載の方法。
静止イメージング装置から回転可能光学素子を有するイメージングプローブにレンズレス光ロータリージョイントを用いて光信号を伝送する方法であって、
前記レンズレス光ロータリージョイントは、
ガイドフェルールと、
回転可能フェルールと、
前記回転可能フェルール及び前記ガイドフェルールに挿通される回転可能光ファイバーと、
スリーブと、を備え、
前記回転可能光ファイバーは、前記回転可能フェルール内に固定されるとともに、前記ガイドフェルール内で自由に回転するよう構成され、
前記スリーブは、前記ガイドフェルールを固定するとともに、静止光ファイバーの面が前記回転可能光ファイバーの面に近接するよう前記静止光ファイバーを含む静止フェルールを収容するよう構成されており、
前記方法は、
第１接続を形成するために、前記スリーブ内に前記静止フェルールを挿入することで、前記静止光ファイバーを前記レンズレス光ロータリージョイントに接続することと、
第２接続を形成するために、前記回転可能光学素子を回転可能光コネクタ内に結合することで、前記イメージングプローブの前記回転可能光学素子を前記回転可能光ファイバーに接続することと、
前記回転可能光ファイバー及び前記回転可能光学素子を回転させることと、
前記静止イメージング装置から第１信号を受信することと、
前記回転可能光ファイバーの回転中に、前記第１信号を、前記第１接続及び前記第２接続を介して前記回転可能光学素子に伝送することと、
前記イメージングプローブから第２信号を受信することと、
前記回転可能光ファイバーの回転中に、前記第１信号の伝送と同時に、前記第２信号を、前記第１接続及び前記第２接続を介して前記静止イメージング装置に伝送することと、を含む
ことを特徴とする方法。
前記レンズレス光ロータリージョイントが、前記回転可能光ファイバーと前記静止光ファイバーとの間のギャップをさらに備えたことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
前記ギャップは、前記ギャップ内に配置された屈折率整合ゲルを含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
前記ギャップは幅が５０μｍ未満であることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
前記ガイドフェルール及び前記回転可能フェルールはスペースによって離隔していることを特徴とする請求項２９〜３２の何れか１項に記載の方法。