JP4659137B1 - 側方出射装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
光ファイバの端面にロッドレンズの一端を融着し、そのロッドレンズの他端に、円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有するプリズムを融着すること、又は光ファイバの端面に円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有するプリズムレンズを融着することで前記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
筒状のシャフト10の先端に先端保持部11が装着され、先端保持部11の基端側には、シャフト10に挿通した光ファイバ2の先端が嵌着され、先端側にはプリズム4を接着したロッドレンズ3が嵌着されている。そして、被検体が傷つくのを防止し、かつプリズム4やロッドレンズ3が脱落して被検体内に残留するのを防止するため、全体を透明なシース12で覆っている。
また、ロッドレンズ3及びプリズム4は非常に小さいものであるので、これらを接着する作業は煩雑で非能率的である。また、シャフト10先端の先端保持部11に光ファイバとロッドレンズを精密に嵌着しなければならないので、組み立て作業に熟練と時間を要し、製造効率が悪いという問題がある。
さらに、シャフト10やシース12が不可欠なので外径が大きくならざるを得ず、非常に細い血管などに挿入できないという問題がある。
本発明は、光ファイバと、該光ファイバの端面に一端を融着したロッドレンズと、該ロッドレンズの他端に融着したプリズムを有し、該プリズムが円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有し、光ファイバからプリズム内に入射した光が該先端傾斜面で反射し前記出射面から出射されることを特徴とする側方出射装置である。
シャフトやシースを必要としないので、外径をきわめて小さくでき、非常に細い血管などにも使用できる。
ロッドレンズは、融着するために石英系ガラスである必要があり、コアが屈折率分布を有するいわゆるGI型ファイバや、断面全体が屈折率分布を有するいわゆるGRINレンズを使用できる。
ロッドレンズとしては、特開2005−115097号公報に示されるような、異なる開口数を有する2種の(又は3種以上の)GRINレンズを融着接合したものを用いることもできる。
プリズムは、融着するために石英系ガラスである必要がある。プリズムは、円柱の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状(いわゆる蒲鉾形)を有するので、これと相似の断面形状の研磨済母材(円柱形母材の外周の一部を平面状に研磨したもの)を延伸(ファイバ化)することで容易に製造でき、また、細長いファイバの状態でロッドレンズに容易に融着することができる。
プリズムの先端傾斜面の出射面に対する傾斜角度(図3のθ)は通常45°で、その場合光は軸線に対して90°の角度で側方に出射する。先端傾斜面の傾斜角度(θ)を変更することで、光の出射角度を変更することができる。先端傾斜面には、必要に応じてミラーコート(Auコートなど)、ハーフミラーコート(誘電多層膜コートなど)などのコーティングを施すことができる。
また本発明は、前記プリズムの最先端部が面取り加工されている請求項1に記載の側方出射装置である。
面取り加工は、例えば、プリズム最先端部を放電加工やレーザー加工などで曲面状に滑らかにする方法がある。
また本発明は、前記ロッドレンズの外径及び前記プリズムの最大径が光ファイバ径の2倍以下である請求項1又は2に記載の側方出射装置である。
このことは、細い血管などに挿入するという本装置の目的にも合致している。
また本発明は、円柱形の石英ガラス母材の外周の一部を切欠し、軸線に平行な平面の研磨面を有する研磨済母材を形成するステップと、該研磨済母材を延伸してプリズム用ファイバを形成するステップと、該プリズム用ファイバをロッドレンズ又はロッドレンズとして切断する前のレンズファイバに融着するステップと、該プリズム用ファイバを切断して先端傾斜面を形成するステップを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載した側方出射装置の製造方法である。
細長いプリズム用ファイバを、ロッドレンズ又はロッドレンズとして切断する前の細長いレンズファイバに融着するので、周知のファイバ融着装置を用いて融着作業を容易に行うことができる。この融着の後に、プリズム用ファイバを所望の長さに切断し、さらに必要に応じて研磨を行って先端傾斜面を形成することで、プリズム用ファイバをプリズムにすることができる。
また本発明は、光ファイバと、該光ファイバの端面に融着したプリズムレンズを有し、該プリズムレンズが円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有し、光ファイバからプリズムレンズ内に入射した光が該先端傾斜面で反射し前記出射面から出射されることを特徴とする側方出射装置である。
シャフトやシースを必要としないので、外径をきわめて小さくでき、非常に細い血管などにも使用できる。
さらに、ロッドレンズとプリズムが、プリズムレンズとして融合しているので、部品点数及び製造工程を少なくし、省力化とコストダウンを実現できる。
プリズムレンズは、融着するために石英系ガラスである必要があり、コアが屈折率分布を有するいわゆるGI型ファイバや、断面全体が屈折率分布を有するいわゆるGRINレンズを使用できる。
プリズムレンズは、円柱の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状を有するので、これと相似の断面形状の研磨済レンズ母材(円柱形レンズ母材の外周の一部を平面に研磨したもの)を延伸(ファイバ化)することで容易に製造でき、また、細長いファイバの状態で光ファイバに容易に融着することができる。
プリズムレンズの先端傾斜面の出射面に対する傾斜角度(θ)は通常45°であるが、傾斜角度(θ)を変更することで、光の出射角度を変更することができる。先端傾斜面には、必要に応じてミラーコート(Auコートなど)、ハーフミラーコート(誘電多層膜コートなど)などのコーティングを施すことができる。
また本発明は、前記プリズムレンズの最先端部が面取り加工されている請求項5に記載の側方出射装置である。
面取り加工は、例えば、プリズムレンズ最先端部を放電加工やレーザー加工などで曲面状に滑らかにする方法がある。
また本発明は、前記プリズムレンズの最大径が光ファイバ径の2倍以下である請求項5又は6に記載の側方出射装置である。
また本発明は、円柱形のレンズ母材の外周の一部を切欠し、軸線に平行な平面の研磨面を有する研磨済レンズ母材を形成するステップと、該研磨済レンズ母材を延伸してプリズムレンズ用ファイバを形成するステップと、該プリズムレンズ用ファイバを光ファイバに融着するステップと、該プリズムレンズ用ファイバを切断して先端傾斜面を形成するステップを有することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載した側方出射装置の製造方法である。
細長いプリズムレンズ用ファイバを光ファイバに融着するので、周知のファイバ融着装置を用いて融着作業を容易に行うことができる。この融着の後に、プリズムレンズ用ファイバを所望の長さに切断し、さらに必要に応じて研磨を行って先端傾斜面を形成することで、プリズムレンズ用ファイバをプリズムレンズにすることができる。
光ファイバとロッドレンズ、ロッドレンズとプリズムが融着により一体的に接合されるので、接合部の接着が剥離してビーム品質が劣化するおそれがなく、プリズムやロッドレンズが脱落して被検体内に残留するおそれもなくなり、シースで覆う必要がない。
従来のようなシャフトやシースを必要としないので、側方出射装置の外径がきわめて細くなり、非常に細い血管などに挿入して使用することが可能となる。
ロッドレンズとプリズムを、プリズムレンズとして融合することで、部品点数及び製造工程を少なくし、省力化とコストダウンを実現できる。
プリズム又はプリズムレンズは、円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状を有するので、相似な断面形状を有する母材を延伸した細長いファイバを容易に製造でき、ファイバの状態で融着できるので、融着作業も容易である。
側方出射装置1は、光ファイバ2、ロッドレンズ3、プリズム4からなる。
光ファイバ2は、外径125μmの単一モード光ファイバで、先端部の被覆2aを取り除き、その先端面にロッドレンズ3を融着している。
プリズム4は、図5に示す直径D=5.7mmの円柱形石英ガラスの母材6の外周の一部を約0.7mm研磨し、図6に示すように残りの部分H≒5mmで研磨面7aの幅が約3mmの研磨済母材7を作成し、これを約1900℃の温度で延伸したプリズム用ファイバ4’を切断し、斜め研磨して先端傾斜面4aを形成し、その後放電加工により最先端部4bに面取りを施し、さらに先端傾斜面4aにAuコートを行ったものである。
研磨済母材7の研磨面7aは、母材6の軸心と平行な平面になっている。
光ファイバを延伸する場合の温度は、通常2000℃であるが、プリズム用ファイバを延伸する際は、これよりも低い1900℃程度で行うことが望ましい。延伸温度が高いと、延伸したプリズム用ファイバの出射面4cが丸みを帯び、出射光が出射面の曲率の影響を受けて楕円形状になり、照射領域が広がり十分な空間分解能が得られないおそれがある。延伸温度を1900℃程度にすると、出射面4cの曲率はきわめてわずかになり、実質的に平面となって実用上問題ない。
図7において、(a)は光ファイバ2の一端にレンズファイバ3’を融着した状態、(b)はそのレンズファイバ3’を所定長さに切断して(切断後、必要に応じて切断面を研磨してもよい)ロッドレンズ3にした状態、(c)はロッドレンズ3の端面にプリズム用ファイバ4’を融着した状態、(d)はプリズム用ファイバ4’を切断、研磨し、先端傾斜面を形成し、その後最先端部4bの面取り加工、先端傾斜面4aのAuコートを行ってプリズム4にした状態を示している。
なお、レンズファイバ3’は、GRINレンズ母材を延伸してファイバ状にしたものである。
プリズムレンズ5の全長は300μmである。
研磨済レンズ母材9の研磨面9aは、レンズ母材8の軸心と平行な平面になっている。
開口数0.17のGRINレンズファイバを延伸する場合の温度は、通常1900℃であるが、プリズムレンズ用ファイバを延伸する際は、これよりも低い1800℃程度で行うことが望ましい。延伸温度が高いと、延伸したプリズムレンズ用ファイバの出射面5cが丸みを帯び、出射光が出射面の曲率の影響を受けて楕円形状になり、照射領域が広がり十分な空間分解能が得られないおそれがある。延伸温度を1800℃程度にすると、出射面5cの曲率はきわめてわずかになり、実質的に平面となって実用上問題ない。
図17において、(a)は光ファイバ2の先端にプリズムレンズ用ファイバ5’を融着した状態である。(b)はプリズムレンズ用ファイバ5’を切断、研磨し、先端傾斜面を形成し、その後最先端部5bの面取り加工、先端傾斜面5aのAuコートを行ってプリズムレンズ5にした状態を示している。
この側方出射装置1’は、光ファイバと同径で非常に細いものであるので、非常に細い血管などに用いるのに好適である。
2 光ファイバ
2a 被覆
3 ロッドレンズ
3’ レンズファイバ
4 プリズム
4a 先端傾斜面
4b 最先端部
4c 出射面
4’ プリズム用ファイバ
5 プリズムレンズ
5a 先端傾斜面
5b 最先端部
5c 出射面
5’ プリズムレンズ用ファイバ
6 母材
7 研磨済母材
7a 研磨面
8 レンズ母材
9 研磨済レンズ母材
9a 研磨面
10 シャフト
11 先端保持部
12 シース
B 出射光
Claims (8)
- 光ファイバと、該光ファイバの端面に一端を融着したロッドレンズと、該ロッドレンズの他端に融着したプリズムを有し、該プリズムが円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有し、光ファイバからプリズム内に入射した光が該先端傾斜面で反射し前記出射面から出射されることを特徴とする側方出射装置。
- 前記プリズムの最先端部が面取り加工されている請求項1に記載の側方出射装置。
- 前記ロッドレンズの外径及び前記プリズムの最大径が光ファイバ径の2倍以下である請求項1又は2に記載の側方出射装置
- 円柱形の石英ガラス母材の外周の一部を切欠し、軸線に平行な平面の研磨面を有する研磨済母材を形成するステップと、該研磨済母材を延伸してプリズム用ファイバを形成するステップと、該プリズム用ファイバをロッドレンズ又はロッドレンズとして切断する前のレンズファイバに融着するステップと、該プリズム用ファイバを切断して先端傾斜面を形成し、プリズムにするステップを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載した側方出射装置の製造方法。
- 光ファイバと、該光ファイバの端面に融着したプリズムレンズを有し、該プリズムレンズが円柱形の外周の一部を切欠し軸線に平行な平面状の出射面を形成した基本形状をなし、その先端部を斜めに切欠した先端傾斜面を有し、光ファイバからプリズムレンズ内に入射した光が該先端傾斜面で反射し前記出射面から出射されることを特徴とする側方出射装置。
- 前記プリズムレンズの最先端部が面取り加工されている請求項5に記載の側方出射装置。
- 前記プリズムレンズの最大径が光ファイバ径の2倍以下である請求項5又は6に記載の側方出射装置
- 円柱形のレンズ母材の外周の一部を切欠し、軸線に平行な平面の研磨面を有する研磨済レンズ母材を形成するステップと、該研磨済レンズ母材を延伸してプリズムレンズ用ファイバを形成するステップと、該プリズムレンズ用ファイバを光ファイバに融着するステップと、該プリズムレンズ用ファイバを切断して先端傾斜面を形成するステップを有することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載した側方出射装置の製造方法。
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