JP5277187B2 - 医療機器及び内視鏡装置 - Google Patents

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Description

本発明は、医療機器及び内視鏡装置に関する。
被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端から照明光を出射する照明光学系を備えた内視鏡と、この内視鏡が接続される制御装置と、を有する内視鏡装置がある。制御装置は、照明光を発生する光源装置を有し、画像処理を行うビデオプロセッサ等も備えられている。内視鏡の本体部にはユニバーサルコードが接続され、ユニバーサルコードは照明光学系、観察光学系と接続される信号線、湾曲操作ワイヤ、送気・送水あるいは吸引管路等を内設する。このユニバーサルコードは、コネクタ部を介して光源装置等の各制御装置に接続される。光源装置に接続されるコネクタ部には光コネクタが設けられ、光コネクタは内視鏡側のプラグと、光源装置側のレセプタクルとを接続可能な対として構成されている。
ところで、近年、微細病変を特殊光観察で捉える内視鏡診断が行われている。特殊光観察としては、表層血管の強調表示を行う狭帯域光観察、生体の自家蛍光を観察する蛍光観察、注入した薬剤からの蛍光により深層の血管情報を抽出する赤外光観察、等を挙げることができる。通常観察では白色光照明を用いるのに対し、狭帯域光観察、蛍光観察では例えば波長４０５ｎｍの光、赤外光観察では例えば波長７６０ｎｍの光が用いられる。この他にも光線力学的診断（Photodynamic Diagnosis：ＰＤＤ）には例えば波長４０５ｎｍの光、光線力学的治療（Photodynamic Therapy：ＰＤＴ）には例えば波長６３０ｎｍの光が用いられる。したがって、ユニバーサルコードには、上記いずれかの観察や治療を併用する場合、複数の光ファイバが通されることになる。光ファイバ同士を接続するプラグとレセプタクルには、それぞれの光ファイバ同士を接続するためのプラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダとの対が複数備えてある。プラグ側ホルダはプラグ側の光ファイバを保持し、レセプタクル側ホルダはレセプタクル側の光ファイバを保持する。
しかしながら、プラグとレセプタクルを接続するだけの簡単な操作で、それぞれに設けられた複数対のプラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダを一括して接続するには、プラグとレセプタクル、プラグとプラグ側ホルダ、レセプタクルとレセプタクル側ホルダの全てに高精度な嵌合が要求され、製造や取扱いを困難にする要因となる。また、初期時には高い嵌合精度が確保されていても、着脱が繰り返されると摩耗が進み、光軸ズレの発生する虞が生じる。
特開２００８−２７８９７１号公報
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、光ファイバ同士を高精度かつ簡単な操作で接続でき、低損失な接続を実現できる医療機器を提供し、安定したレーザ光の導光を実現することを目的とする。
本発明は、下記構成からなる。
（１） 機器本体に設けたレセプタクルにプラグを着脱自在に装着することで、前記プラグに固定されたプラグ側光ファイバと前記レセプタクルに固定されたレセプタクル側光ファイバとを光学的に接続する光コネクタを備えた医療機器であって、
前記プラグに設けられ前記プラグ側光ファイバを保持するプラグ側ホルダと、
前記レセプタクルに設けられ前記レセプタクル側光ファイバを保持するレセプタクル側ホルダと、
前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に弾性支持するフローティング基材と、
前記光コネクタの接合時に前記プラグと前記レセプタクルとを互いに係合する係合手段と、
前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に対する垂直方向へ平行移動自在に支持するホルダ調芯手段と、を備え、
前記レセプタクルと前記プラグとを接続した際に、前記係合手段により規制される前記レセプタクル側ホルダと前記プラグ側ホルダのそれぞれのレセプタクル側光ファイバとプラグ側光ファイバの光軸を、前記ホルダ調芯手段により調芯するものであり、
前記ホルダ調芯手段は、共通板部と、前記共通板部に垂直な仮想軸を挟み該共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第一直状支持片と、前記仮想軸を中心に前記一対の第一直状支持片の位置を直角に回転させた位置で前記共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第二直状支持片とを有し、
前記第一直状支持片の第一先端部が前記レセプタクル側ホルダに固定され、前記第二直状支持片の第二先端部が前記フローティング基材に固定される医療機器。
（２） （１）の医療機器として構成され、
前記プラグから導入された光を、被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端から照射する内視鏡と、
前記内視鏡の前記プラグが接続される前記レセプタクルを有する光源装置と、
を備えた内視鏡装置。
本発明に係る医療機器及び内視鏡装置によれば、ホルダ調芯手段によって、レセプタクル側ホルダがフローティング基材に対して移動し、プラグ側光ファイバとレセプタクル側光ファイバの光軸が一致する方向に自動調芯され、光ファイバ同士の低損失な接続を実現して、安定したレーザ光の導光ができる。
本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の一例としての外観図である。 内視鏡装置の概念的なブロック構成図である。 プラグの斜視図である。 プラグの軸線に沿う方向の断面図である。 レセプタクルの斜視図である。 レセプタクルの軸線に沿う方向の断面図である。 （Ａ）はレセプタクル側ホルダの取り付けられたフローティング基材を斜め前方より見た斜視図、（Ｂ）はそのフローティング基材を斜め後方より見た斜視図である。 図７に示したホルダ調芯手段の斜視図である。 接続直前のプラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダの斜視図である。 係合ピンの係合するカム筒を表出させて示したプラグ及びレセプタクルの斜視図である。 （Ａ）は接続前の光ファイバの接続構造を示す断面図、（Ｂ）は接続後の光ファイバの接続構造を示す断面図である。 接続開始前のプラグ及びレセプタクルの断面図である。 それぞれの係合する部位における軸方向距離と径方向公差の相関を要部模試図と共に表したグラフである。それぞれの係合部における軸方向距離と径方向公差の相関を要部模試図と共に表したグラフである。 係合ピンが当接した状態のプラグ及びレセプタクルの断面図である。 係合ピンが誘い込まれる前のプラグ及びレセプタクルの断面図である。 第二直状支持片の変位による調芯作用を示す説明図である。 第一直状支持片の変位による調芯作用を示す説明図である。 ホルダ調芯手段に支持されて調芯されるレセプタクル側ホルダの変位方向を表した斜視図である。 係合ピンが誘い込まれた後のプラグ及びレセプタクルの断面図である。 プラグ側ファイバスタブ及びレセプタクル側ファイバスタブの長さによって変化する光の伝達状態を説明した模式図である。 光軸方向トレランスを示すグラフである。 光軸垂直方向トレランスを示すグラフである。 プラグとレセプタクルの他の接続構造を示す概略的な断面図である。 レセプタクル側ホルダが垂直支持板を介し第一直状支持片に固定された変形例に係るホルダ調芯手段の斜視図である。 第一直状支持片と第二直状支持片が逆向きに延出された変形例に係るホルダ調芯手段の斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の一例としての外観図、図２は内視鏡装置の概念的なブロック構成図である。
図１、図２に示すように、医療機器の一つである内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、この内視鏡１１が接続される制御装置１３とを有する。制御装置１３には、画像情報等を表示する表示部１５と、入力操作を受け付ける入力部１７が接続されている。電子内視鏡である内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子を含む撮像光学系とを有する。
また、内視鏡１１は、内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に装着するコネクタ部２５Ａ，２５Ｂを備える。なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部３１と、湾曲部３３と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３５から構成される。内視鏡先端部３５には、被観察領域へ光を照射する後述の照射口と、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子２１（図２参照）が配置されている。また、撮像素子２１の受光面側には対物レンズユニットが配置される。
湾曲部３３は、軟性部３１と先端部３５との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ２２の回動操作により湾曲自在にされている。この湾曲部３３は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３５の照射口及び撮像素子の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。
制御装置１３は、内視鏡先端部３５の照射口に供給する照明光を発生する光源装置４１と、撮像素子からの画像信号を画像処理するプロセッサ４３とを備え、コネクタ部２５Ａ，２５Ｂを介して内視鏡１１に接続される。また、プロセッサ４３には、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４３は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示部１５へ供給する。
図２に示すように、光源装置４１は、互いに発光波長の異なる複数種のレーザ光源を備える。本構成例においては、中心波長が４０５ｎｍのＬＤ１、４４５ｎｍのＬＤ２、及び、４０５ｎｍのＬＤ３，ＬＤ４を基本構成として備えている。ＬＤ１は紫色レーザ光を出射する狭帯域光観察用の光源であり、ＬＤ２は青色レーザ光を出射して後述する波長変換部材である蛍光体により白色照明光を生成する通常観察用の光源である。また、ＬＤ３，ＬＤ４は蛍光観察用の光源であり、被観察領域に向けて、後述する蛍光体を介さずに光出射可能となっている。
また、本構成では、ＬＤ３，ＬＤ４の光路を共通させて、更に４７２ｎｍのＬＤと、６６５ｎｍのＬＤと、７８５ｎｍのＬＤ（いずれも不図示）等を設けた構成としてもよい。ＬＤ３，ＬＤ４の光路を共通させる不図示のＬＤから出射される中心波長４７２ｎｍのレーザ光は、血中の酸素飽和度と血管深さの情報を抽出するために用いられる。また、中心波長６６５ｎｍのレーザ光は、治療用のレーザ光であり、比較的強い出力で生体組織表面に照射し、癌などの腫瘍を治療する光線力学的治療（Photodynamic Therapy：ＰＤＴ）を行うために用いられる。更に、中心波長７８５ｎｍのレーザ光は、血管に注入したＩＣＧ（インドシアニングリーン）の赤外光観察に用いられる。
また、ＬＤ１は光線力学的診断（Photodynamic Diagnosis：ＰＤＤ）を行うための照明光としても利用できる。ＰＤＤは、予め腫瘍親和性がありかつ特定の励起光に対して感応する光感受性物質を生体に投与した後、励起光となるレーザ光を比較的弱い出力で生体組織表面に照射して、癌などの腫瘍の病巣部で光感受性物質の濃度が高くなった部位からの蛍光を観察する診断方法である。このＰＤＤにより特定された病巣部に対して、ＰＤＴ治療が施される。
各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４（及びＬＤ３，ＬＤ４の光路を共通させる不図示のＬＤ）は、光源制御部４９によりそれぞれ個別に調光制御されており、各レーザ光を個別に又は同時に発生することができる。また、各レーザ光源の発光のタイミングや光量比は、内視鏡１１の切り替えスイッチ８１の操作、入力部１７からの操作、或いは光源装置４１によって、任意に変更可能になっている。
上記のレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。なお、上記光源として発光ダイオード等の半導体発光素子を用いた構成としてもよい。また、半導体発光素子以外にも、キセノンランプ等の白色光源からの光をカラーフィルタにより波長選択した光等を用いることもできる。
各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から出射されるレーザ光は、それぞれ集光レンズ（不図示）により光ファイバに導入される。ＬＤ１とＬＤ２からのレーザ光は、図２に示すコンバイナ５１により合波し、カプラ５３により分波した後、コネクタ部２５Ａに伝送される。これにより、ＬＤ１とＬＤ２からのレーザ光が、各レーザ光源の個体差による発光波長のばらつきやスペックルが軽減されて光ファイバ５５Ｂ，５５Ｃに均等に伝送される。なお、コンバイナ５１とカプラ５３を用いずに各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光を直接コネクタ部２５Ａに送出する構成とすれば光源装置を簡略化できる。
光ファイバ５５Ａ〜５５Ｄは、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用できる。なお、内視鏡装置１００は、基本モードのみを伝搬するシングルモードファイバも使用可能とすることができる。
コネクタ部２５Ａから内視鏡先端部３５まで延設された光ファイバ５５Ａ〜５５Ｄには、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からのレーザ光がそれぞれ任意のタイミングで導入される。ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光は、内視鏡先端部３５に配置された蛍光体５７に伝送され、ＬＤ３〜ＬＤ４からのレーザ光は、光偏向・拡散部材５８に伝送され、照明光（あるいは治療光）として照射口３７Ａ，３７Ｂを介して被観察領域に向けて出射される。
ここで、光ファイバ５５Ａと光偏向・拡散部材５８は投光ユニット７１Ａを構成し、光ファイバ５５Ｄと光偏向・拡散部材５８は投光ユニット７１Ｂを構成する。また、光ファイバ５５Ｂと蛍光体５７は投光ユニット７１Ｃを構成し、光ファイバ５５Ｃと蛍光体５７は投光ユニット７１Ｄを構成する。これら投光ユニット７１Ａ，７１Ｃの対と、投光ユニット７１Ｂ，７１Ｄの対は、内視鏡先端部３５の撮像素子２１及び対物レンズユニット３９を挟んだ両脇側に配置される。
投光ユニット７１Ｃ，７１Ｄの蛍光体５７は、レーザ光源ＬＤ２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体５７により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光が生成される。
青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体５７からの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルによって、前述した白色光が形成される。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、基準色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。
上記の蛍光体５７は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体５７は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失が小さくなる。
また、投光ユニット７１Ａ，７１Ｂの光偏向・拡散部材５８は、ＬＤ３、ＬＤ４からのレーザ光が透過する材料であればよく、例えば透光性を有する樹脂材料やガラス等が用いられる。更には、光偏向・拡散部材５８は、樹脂材料やガラスの表面等に、微小凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明体の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光偏向・拡散部材５８から出射する透過光は、所定の照射領域内で光量が均一化された狭帯域波長の光となる。
上記のように青色レーザ光と蛍光体５７からの励起発光光による白色光、及び各レーザ光による狭帯域光は、内視鏡１１の先端部３５から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子は、対物レンズユニット３９により被検体像を結像させ、撮像素子２１により撮像される。
撮像後に撮像素子２１から出力される撮像画像の画像信号は、スコープケーブル５９を通じてＡ／Ｄ変換器６１に伝送されてデジタル信号に変換され、コネクタ部２５Ｂを介してプロセッサ４３の画像処理部６３に入力される。画像処理部６３は、デジタル信号に変換された撮像素子２１からの撮像画像信号に対して、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調、色補正等の各種処理を施す。画像処理部６３で処理された撮像画像信号は、制御部６５で各種情報と共に内視鏡観察画像にされ、表示部１５に表示される。また必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部６７に記憶される。
内視鏡装置１００では、複数の投光ユニットを組み合わせて、白色光、狭帯域光を照射する構成することで、白色光による通常観察と、狭帯域光観察、蛍光観察、赤外光観察等の特殊光観察とを、共に良好な照明環境の下で行うことができる。また、特殊光観察用の狭帯域光は白色光生成用の蛍光体５７を通過させないので、不要な蛍光成分を伴うことなく、狭帯域光をそのまま高強度で照射できるようになっている。
なお、光源装置４１は、ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザ光を同時又は交互に供給することができ、また、撮像素子による撮像フレームと同期して切り替えて供給することもできる。撮像フレームと同期して切り替える場合、特殊光観察時においては、例えば偶数フレームにて、ＬＤ１又はＬＤ２或いは双方からのレーザ光で照明した様子を撮像し、奇数フレームでＬＤ３，ＬＤ４からのレーザ光で照射した様子を撮像する。そして、これら奇数フレームと偶数フレームを一枚の画像情報として重ねて表示することで、通常観察時の観察画像上に蛍光観察している画像を同時に表示できる。これによれば、内視鏡診断をより高い視認性で円滑に行うことができる。
なお、上記の偶数フレームの画像と、奇数フレームの画像とを一枚の画像情報として重ね合わせずに、表示部１５の表示領域内で、それぞれ別々の位置に表示させることもできる。その場合には、病巣部位と治療部位をそれぞれ確認する等、双方を対比させながら観察や治療を行うことができる。このように、複数種のレーザ光を任意のタイミングで内視鏡１１に供給することで、内視鏡１１による観察内容に応じた最適な照明パターンを生成でき、内視鏡１１の診断精度を向上できる。
＜プラグ及びレセプタクルの構成＞
次に、コネクタ部２５Ａの構成について詳細に説明する。
図３はプラグの斜視図である。
プラグ９５は、図２に示す投光ユニット７１Ａ〜７１Ｄに接続される光ファイバ５５Ａ〜５５Ｄ（以下、プラグ側光ファイバ５５とも呼称する）に接続され、プラグ側光ファイバ５５を内包するユニバーサルコード１０３の端部に取り付けられる。プラグ９５は、回動自在なリングハンドル１５５を外周部に有する。リングハンドル１５５の内側には金属外筒１４３が位置し、金属外筒１４３はプラグ本体１６５に固定されている。
プラグ本体１６５の円形の接続側壁部１６５ａには、四つのプラグ側ホルダ１０５が固定され、それぞれのプラグ側ホルダ１０５はプラグ側光ファイバ５５を１本ずつ内部に保持している。また、リングハンドル１５５の内周にはカム筒１６９が一体回転するように固定されている。カム筒１６９の先端面には一対の誘い溝１７１の開口部が形成されている。カム筒１６９はリングハンドル１５５と一体となって、金属外筒１４３に対して回転自在に設けてある。金属外筒１４３の外周には、プラグ挿入方向ａに沿う方向でガイドキー１７３が突設されている。ガイドキー１７３は、プラグ９５の接続相手となる後述のレセプタクル側に設けられるキー溝に進入する。なお、プラグ側ホルダ１０５の個数は任意であり、ここでは一例として４個の構成を示している。また、プラグ本体１６５の接続側壁部１６５ａには、内視鏡１１へ送気・送水する図示しない管路、位置規制ピン等が設けられている。
図４はプラグの軸線に沿う方向の断面図である。
プラグ側ホルダ１０５は、ニップルホルダ１７５と、押さえ環１７７と、内部にプラグ側フェルール１３５を収容するプラグ側内スリーブ１３７と、ニップルホルダ１７５の基端側を覆うカバー１８１と、カバー１８１内でプラグ側フェルール１３５を軸芯として配置されるコイルバネ１８３とを有して構成される。ニップルホルダ１７５は、プラグ本体１６５の接続側壁部１６５ａを貫通して外周が固定される。押さえ環１７７は、ニップルホルダ１７５の外周に嵌挿され、接続側壁部１６５ａの背面に当接してニップルホルダ１７５のプラグ挿入方向ａの抜けを規制する。なお、プラグ９５は、プラグ挿入方向ａを前、その反対方向を後として説明する。カバー１８１は、有底筒状に形成され、先端開口側がニップルホルダ１７５の後端に固定され、プラグ側フェルール１３５の後部を覆う。カバー１８１の後部にはフェルール導出蓋１８７が固定され、フェルール導出蓋１８７はプラグ側フェルール１３５の後端部を導出する貫通穴を有する。フェルール導出蓋１８７から導出したプラグ側フェルール１３５の後部にはプラグ側光ファイバ５５が接続されている。
カバー１８１の内部において、プラグ側フェルール１３５の軸線方向略中央付近には鍔部１８９が形成されている。この鍔部１８９とフェルール導出蓋１８７との間の、プラグ側フェルール１３５後部にはコイルバネ１８３が外挿されている。つまり、プラグ側フェルール１３５は、コイルバネ１８３によってプラグ挿入方向ａに付勢されている。プラグ側フェルール１３５は、プラグ挿入方向ａと逆方向に押圧されることで、コイルバネ１８３の付勢力に抗して後退可能となっている。
図５はレセプタクルの斜視図である。
光源装置４１（図１参照）の機器本体９１には、上記プラグ９５と接続されるレセプタクル９３が取り付けられている。つまり、プラグ９５とレセプタクル９３は、光コネクタ１０１を構成し、光コネクタ１０１は、内視鏡１１と光源装置４１とを着脱自在に接続している。上記構成により、内視鏡１１の照明用の光は、光源装置４１のレセプタクル９３にプラグ９５を接続することで簡単に取り出され、内視鏡挿入部の先端から出射させることができる。光源装置４１は、内視鏡１１に対してスペクトルの互いに異なる複数種のレーザ光を、光コネクタ１０１を通じて低損失な光接続で確実に供給している。
レセプタクル９３は、フランジ部１９１ａ、錐形部１９１ｂ、先端筒部１９１ｃからなる金属ハウジング１９１を有する。先端筒部１９１ｃの外周には、直径方向に突出する一対の係合ピン１９３が固定される。係合ピン１９３は、図３に示すプラグ９５のカム筒１６９に形成された誘い溝１７１に係合する。先端筒部１９１ｃの内周には、係合ピン１９３の裏側の位置でキー溝１９５が形成されている。このキー溝１９５は、プラグ９５の金属外筒１４３に設けられたガイドキー１７３を受け入れる。
このプラグ９５とレセプタクル９３は、相互の接続完了前２５ｍｍの軸方向位置で、最初に金属外筒１４３と先端筒部１９１ｃが嵌合開始される。嵌合開始された金属外筒１４３と先端筒部１９１ｃは、半径方向に４００μｍの初期公差（初期トレランス）を有している。更に、金属外筒１４３と先端筒部１９１ｃが嵌合した後、ガイドキー１７３がキー溝１９５に進入開始する。キー溝１９５は、先細テーパー面を有し、進入開始位置では、片側で３００μｍの初期公差（初期トレランス）を有している。
金属ハウジング１９１の内周には筒状の絶縁押さえ１９７が固定され、絶縁押さえ１９７は絶縁板１９９を固定する。絶縁板１９９には四つの遊嵌穴２０１が穿設され、遊嵌穴２０１のそれぞれには、図３に示すプラグ側ホルダ１０５に対応する位置でレセプタクル側ホルダ１０７が配置されている。絶縁板１９９の遊嵌穴２０１とレセプタクル側ホルダ１０７の外周との間には、間隙が形成されており、レセプタクル側ホルダ１０７は、後述するホルダ調芯手段によってプラグ挿入方向ａに直交する方向で平行移動自在に、また、プラグの挿入方向に弾性支持される。つまり、遊嵌穴２０１との間に形成される環状間隙が、調芯時におけるレセプタクル側ホルダ１０７の移動を許容するための移動用空間となっている。
内視鏡装置１００では、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７の組を光コネクタ１０１（図１参照）内に複数備えており、複数本のプラグ側光ファイバ５５とレセプタクル側光ファイバに対して接続と分断を一度に行う。また、光コネクタ１０１は、光コネクタ１０１自身にも図示しない調芯機能を備えることで、プラグ９５をレセプタクル９３に差し込むことによって、後述するホルダ調芯手段と協働して、それぞれのレセプタクル側ホルダ１０７を任意方向に自動調芯し、光学的な接続を一括して行えるよう構成している。
図６はレセプタクルの軸線に沿う方向の断面図である。なお、図６では簡単化するため、絶縁押さえ１９７及び絶縁板１９９の表示を省略している。
機器本体９１にはレセプタクル用貫通孔２０３が穿設され、このレセプタクル用貫通孔２０３の周囲には円周方向等間隔に複数本（図示例では３本）の支軸２０５が突設される。支軸２０５は、円板状のフローティング基材１０９を摺動可能にして貫通し、大径頭部１０９ａにてフローティング基材１０９の離脱を阻止している。機器本体９１とフローティング基材１０９との間の支軸２０５にはコイルバネ２０７が外挿され、コイルバネ２０７はフローティング基材１０９を機器本体９１から離反する方向へ付勢している。フローティング基材１０９は、プラグ挿入方向ａに押圧されることで、コイルバネ２０７の付勢力に抗して後退可能となっている。つまり、フローティング基材１０９は、レセプタクル側ホルダ１０７をプラグ９５の挿入方向ａに弾性支持する。なお、レセプタクル９３は、プラグ挿入方向ａを後、その反対方向を前として説明する。
ここで、図７（Ａ）に、レセプタクル側ホルダの取り付けられたフローティング基材を斜め前方より見た斜視図、（Ｂ）にそのフローティング基材を斜め後方より見た斜視図を示した。
図６、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、機器本体９１のレセプタクル用貫通孔２０３には、４本のレセプタクル側ホルダ１０７の後端が挿入される。レセプタクル側ホルダ１０７の軸線方向略中央部には、固定用大径部２０９が形成されており、固定用大径部２０９は、フローティング基材１０９のホルダ貫通孔２１７内に所定間隙を有して配置される。一方、レセプタクル側ホルダ１０７の前部には、その外周にバネ座大径部２１１ａを有する筒状のソケットフード２１１が軸線方向に外挿されている。そして、バネ座大径部２１１ａと固定用大径部２０９の間にはコイルバネ２１３が外挿され、コイルバネ２１３はソケットフード２１１を前方へ付勢している。なお、ソケットフード２１１は、レセプタクル側ホルダ１０７の前方からの離脱が、不図示の離脱規制部によって規制されている。これにより、ソケットフード２１１は、プラグ挿入方向ａに押圧されることで、コイルバネ２１３の付勢力に抗して後退可能となっている。
また、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、フローティング基材１０９には４つのレセプタクル側ホルダ１０７を遊嵌する各円形穴が一つに繋がったホルダ貫通孔２１７が形成されている。レセプタクル側ホルダ１０７には、フローティング基材１０９に固定端が支持されるホルダ調芯手段１１３をそれぞれ取り付けてある。即ち、ホルダ調芯手段１１３は、固定ねじ２１８によって固定用大径部２０９に固定され、レセプタクル側ホルダ１０７の固定されたホルダ調芯手段１１３が、ホルダ貫通孔２１７に挿通され、固定ねじ２２１にてフローティング基材１０９に固定されている。
ホルダ調芯手段１１３が、レセプタクル側ホルダ１０７とフローティング基材１０９との間に設置されることで、レセプタクル側ホルダ１０７がフローティング基材１０９との間でプラグ９５の挿入方向ａに対して垂直方向に移動可能となる。これにより、レセプタクル側光ファイバ９９とプラグ側光ファイバ５５の光軸を調芯可能にレセプタクル側ホルダ１０７が支持される。つまり、ホルダ調芯手段１１３は、機器本体９１に設けたレセプタクル９３に、プラグ９５を着脱自在に装着することで、プラグ９５に固定されたプラグ側光ファイバ５５とレセプタクル９３側に固定されたレセプタクル側光ファイバ９９とを光学的に接続する際、レセプタクル側ホルダ１０７をコネクタ接合方向に対する垂直方向へ平行移動自在に支持して光軸を調芯可能にする。
ここで、ホルダ調芯手段１１３の具体的構成を説明する。
図８は図７に示したホルダ調芯手段の斜視図である。
ホルダ調芯手段１１３は、共通板部１１７と、共通板部１１７に垂直な仮想軸１１９を挟み共通板部１１７から垂直に突出させた平行な一対の第一直状支持片１２１，１２１と、仮想軸１１９を中心に一対の第一直状支持片１２１，１２１の位置を直角に回転させた位置で共通板部１１７から垂直に突出させた平行な一対の第二直状支持片１２３，１２３とを有して成る。
ホルダ調芯手段１１３は、第一直状支持片１２１の第一先端部１２５がレセプタクル側ホルダ１０７に固定され、第二直状支持片１２３の第二先端部１２７がフローティング基材１０９に固定される。第一先端部１２５には固定ねじ２１８の貫通する固定穴１２５ａが穿設され、第二先端部１２７には固定ねじ２２１の貫通する固定穴１２７ａが穿設されている。また、共通板部１１７にはレセプタクル側光ファイバ９９を挿通する透孔２２３が穿設される。
第一直状支持片１２１と第二直状支持片１２３は、それぞれ共通板部１１７から同じ向きに延設されている。これにより、第一直状支持片１２１と第二直状支持片１２３の共通板部１１７からの突出高さを抑え、配置のためのスペース効率を高めている。
また、共通板部１１７には、一対の第二直状支持片１２３との接続部位１２９に、プラグ９５の挿入方向ａに弾性変形可能なバネ部１３１が形成されている。バネ部１３１は、帯板部からなる第二直状支持片１２３を、Ｕ字状に折り曲げて形成している。ホルダ調芯手段１１３は、バネ部１３１によって、プラグ９５の挿入方向ａに弾性変形することで、プラグ側フェルールの光接合端面部とレセプタクル側フェルールとの接合端部同士の密着性を向上している。また、バネ部１３１は、レセプタクル側ホルダ１０７の平行移動時にも変形することで、レセプタクル側ホルダ１０７の平行移動を容易にしている。
なお、上記のホルダ調芯手段１１３は、少なくとも第一直状支持片１２１と、第二直状支持片１２３とが板材１３３で形成されることで、各支持片の弾性変形時に、レセプタクル側ホルダ１０７をより確実に平行に変位させることができる。また、ホルダ調芯手段１１３は、一枚の金属板から形成することにより、プレス成形にて高精度なホルダ調芯手段１１３を簡単に製造でき、部品点数を最小とすることができる。
図９は接続直前のプラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダの斜視図である。
ホルダ調芯手段１１３は、一対の第一直状支持片１２１と一対の第二直状支持片１２３により、レセプタクル側ホルダ１０７をフローティング基材１０９に対して平行に保ちつつ、プラグ挿入方向ａに対して垂直方向に移動自在とする。このように、レセプタクル９３とプラグ９５とを接続した際に、係合手段１１１によりレセプタクル側ホルダ１０７とプラグ側ホルダ１０５の相対位置が規制されると、プラグ側ホルダ１０５に対してレセプタクル側ホルダ１０７がプラグ９５の挿入方向ａに対して垂直方向に変位して、プラグ側光ファイバ５５にレセプタクル側光ファイバ９９の光軸が調芯されることになる。また、このときコイルバネ２１３が挿入方向ａのクッションとなる。
ここで、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７の光軸は図１０（Ａ），（Ｂ）に示すようになる。図１０（Ａ）は接続前の光ファイバの接続構造を示す断面図、（Ｂ）は接続後の光ファイバの接続構造を示す断面図である。
レセプタクル側ホルダ１０７は、ソケットフード２１１（図６参照）の内部に間隙を有して外スリーブ２１５を同軸で固定している。また、外スリーブ２１５の内部には更にレセプタクル側内スリーブ１４１が同軸で摺動自在に収容されている。レセプタクル側内スリーブ１４１の後部は、レセプタクル側ホルダ１０７の後部に固定された押さえ筒２１９（図７、図９参照）の内部に挿入される。押さえ筒２１９の後部には不図示のコイルバネが収容され、このコイルバネはレセプタクル側内スリーブ１４１を前方へ付勢している。レセプタクル側内スリーブ１４１は、プラグ挿入方向ａに押圧されることで、このコイルバネの付勢力に抗して後退可能となっている。
レセプタクル側内スリーブ１４１は、詳細を後述するレセプタクル側フェルールを覆う部材であり、プラグ側内スリーブ１３７は、プラグ側光ファイバ５５を固定するプラグ側フェルール１３５の外周を覆う部材である。
図６に示すように、レセプタクル側内スリーブ１４１の外周は、外スリーブ２１５で覆われており、この外スリーブ２１５は、コネクタ接合時に図４に示すプラグ側内スリーブ１３７の外周と係合する突部１４５となる。つまり、レセプタクル側の外スリーブ２１５である突部１４５と、これと係合する係合部であるプラグ側内スリーブ１３７とが係合対となり、光コネクタの接続時に双方が係合し合うことで高精度に位置合わせされる。
なお、突部１４５は、本構成においてはレセプタクル側内スリーブ１４１の外周に嵌合する外スリーブ２１５の先端に設けているが、図４に示すプラグ側内スリーブ１３７の外周に突部１４５が配設された構成であってもよい。
また、ソケットフード２１１の前方には、図４に示すプラグ側ホルダ１０５先端のプラグ側筒部１５１と係合するレセプタクル側筒部１４９が形成されている。つまり、レセプタクル側ホルダ１０７にプラグ側ホルダ１０５を挿入したときに、レセプタクル側ホルダ１０７のソケットフード２１１に形成された突部となるレセプタクル側筒部１４９の内周と、係合部となるプラグ側ホルダ１０５のプラグ側筒部１５１の外周とが互いに係合することで、レセプタクル９３とプラグ９５との挿入位置を合わせることができる。この係合時のプラグ９５の挿入方向ａに垂直方向の軸ズレが、ホルダ調芯手段１１３により吸収される。
ソケットフード２１１、外スリーブ２１５、及びレセプタクル側内スリーブ１４１の各先端は、この順で徐々に先端筒部１９１ｃから後退した位置で配置されている。また、プラグ側ホルダ１０５においては、プラグ側ホルダ１０５、プラグ側内スリーブ１３７の各先端は、この順で徐々に金属外筒１４３の先端より後退した位置に配置されている。
このように、本構成の光コネクタ１０１では、プラグ９５の挿入方向ａに対して、突部１４５がプラグ側内スリーブ１３７と係合を開始する位置と、レセプタクル側筒部１４９がプラグ側筒部１５１と係合を開始する挿入方向の位置とを異ならせて、突部１４５、レセプタクル側筒部１４９、プラグ側筒部１５１をそれぞれ配置している。また、突部１４５、レセプタクル側筒部１４９、プラグ側筒部１５１は、それぞれの係合相手との挿入方向に垂直な方向の隙間間隔（係合隙間）が、プラグ９５の挿入に伴って先に係合を開始するものほど広く、後に係合を開始するものほど狭く設定されている。
また、前述した図６に示すレセプタクル９３側の金属ハウジング１９１の先端筒部１９１ｃの内周に、図４に示すプラグ９５の金属外筒１４３を挿入する際の、先端筒部１９１ｃと金属外筒１４３との係合、及び、金属外筒１４３に設けられたガイドキー１７３と、先端筒部１９１ｃのキー溝１９５との係合についても同様である。即ち、最先に係合する先端筒部１９１ｃと金属外筒１４３がプラグ挿入方向に最も突出して配置され、次いで、金属外筒１４３に設けられたガイドキー１７３が突出した位置に配置されている。そして、挿入方向に垂直な方向の隙間間隔が、先に係合する方より後に係合する方が狭く設定されている。
これにより、プラグ９５の挿入に伴って、段階的に位置合わせ精度を高められるようになる。つまり、プラグ９５をレセプタクル９３に挿入するだけで、最終的な接続状態では自動的に位置合わせ精度が保証される。また、光ファイバ等の光学部品を含む光コネクタを、各係合対を異なるタイミングで段階的に係合開始する構成にすることで、プラグ９５の挿入操作による衝撃が、最も高い精度で接続される部位（光軸近傍）に強く伝播されることを防止できる。よって、光コネクタの耐衝撃性が向上し、取扱い性に優れた光コネクタにできる。
更に、本構成の光コネクタ１０１は、レセプタクル側筒部１４９とプラグ側筒部１５１のような係合対を、係合相手との係合開始位置をそれぞれ異なせて更に複数設けることで、より高い位置合わせ精度を実現できる。
また、レセプタクル９３とプラグ９５との接合動作は、レセプタクル９３側の先端筒部１９１ｃとプラグ９５側の金属外筒１４３との第１の係合動作と、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７との第２の係合動作との二段階の異なる挿入動作で行われる。
ここで、図１０に係合ピンの係合するカム筒を示したプラグ及びレセプタクルの斜視図を示した。同図に示すように、カム筒１６９の先端面に係合ピン１９３を当接した状態で、リングハンドル１５５を回動操作すると、カム筒１６９に形成した誘い溝１７１の入り口が係合ピン１９３と一致した回転位置で、誘い溝１７１内に係合ピン１９３が受け入れられる。そして、リングハンドル１５５を図中矢印Ｐ方向に回動操作すると、誘い溝１７１に沿って係合ピン１９３が引き寄せられて、レセプタクル９３とプラグ９５とが接合される。つまり、第２の係合動作は、リングハンドル１５５の回動動作により、レセプタクル９３側の先端筒部１９１ｃに設けた係合ピン１９３と、プラグ９５側のカム筒１６９による係合によって、軸方向の挿入速度を落として挿入される。これにより、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７とをコネクタ接続時の衝撃を受けることなく接続できる。
上記の誘い溝１７１、係合ピン１９３、ガイドキー１７３、キー溝１９５、突部１４５、プラグ側内スリーブ１３７、レセプタクル側筒部１４９、プラグ側筒部１５１、先端筒部１９１ｃ、及び金属外筒１４３は、プラグ９５とレセプタクル９３とを高精度で互いに係合する係合手段１１１を構成している。
＜各ホルダ内の光学的接続＞
次に、ホルダ調芯手段により支持されたレセプタクルホルダとプラグ側ホルダとの光学的な接続形態を説明する。
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本構成の光コネクタ１０１は、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７を接続して、プラグ側光ファイバ５５とレセプタクル側光ファイバ９９とを光学的に接続する。プラグ側ホルダ１０５は、プラグ側光ファイバ５５を固定するプラグ側フェルール１３５の外周がプラグ側内スリーブ１３７に覆われている。レセプタクル側ホルダ１０７は、レセプタクル側光ファイバ９９を固定するレセプタクル側フェルール１３９の外周がレセプタクル側内スリーブ１４１に覆われている。本構成の光コネクタ１０１においては、上記係合手段１１１やホルダ調芯手段１１３によって高精度な光軸合わせを実現するが、更に、微少な光軸ズレ発生時においても低損損失な接続を保障するための端面接続構造を備えている。
即ち、レセプタクル側ホルダ１０７には、レセプタクル側光ファイバ９９から入射された光のビーム径を拡大してコリメートする第一グレーテッドインデックスコリメータ（第一ＧＩコリメータ）１５９が、レセプタクル側フェルール１３９の光接合端面部１６１ｂに組み込まれている。また、プラグ側ホルダ１０５には、第一ＧＩコリメータ１５９と略同一のコア径を有し、第一ＧＩコリメータ１５９から入射された光のビーム径を収束してプラグ側光ファイバ５５に入射させる第二グレーテッドインデックスコリメータ（第二ＧＩコリメータ）１６３が、プラグ側フェルール１３５の光接合端面部１６１ａに組み込まれている。
第一ＧＩコリメータ１５９とレセプタクル側フェルール１３９は、レセプタクル側内スリーブ１４１によって着脱自在に接続されている。また、第二ＧＩコリメータ１６３とプラグ側フェルール１３５は、プラグ側内スリーブ１３７によって着脱自在に接続されている。なお、レセプタクル側内スリーブ１４１、プラグ側内スリーブ１３７は、金属製又はジルコニアセラミック製等、様々な材質のものを用いることができる。
レセプタクル側フェルール１３９は、中心に軸方向に沿って貫通したファイバ挿入穴１３９ａが設けられた円筒形状をしている。ファイバ挿入穴１３９ａには、先端の被覆９９ａが剥がされたレセプタクル側光ファイバ９９が挿入され、接着剤によって固定されている。なお、図１１（Ａ），（Ｂ）は、発明の概要を示すため図示を簡略化しているが、実際のレセプタクル側光ファイバ９９とレセプタクル側フェルール１３９との接続では、レセプタクル側フェルール１３９の根元側に固着された金属製のフランジがレセプタクル側光ファイバ９９を保持している。レセプタクル側フェルール１３９の先端１３９ｂは、ファイバ挿入穴１３９ａに挿入されたレセプタクル側光ファイバ９９の先端とともに、凸球面状又は平面状に研磨されている。
第一ＧＩコリメータ１５９の入射端面２３１ａと出射端面２３１ｂとは、それぞれ凸球面状及び平面状に研磨されている。また、第一ＧＩコリメータ１５９の入射端面２３１ａはレセプタクル側フェルール１３９の先端１３９ｂに当接することにより、レセプタクル側光ファイバ９９とＰＣ接続（physical connection）される。出射端面２３１ｂにはシールガラス１４０が配置されている。
そして、第一ＧＩコリメータ１５９は、レセプタクル側光ファイバ９９によって伝送されたレーザ光のビーム径を拡大してコリメートする。そのため、出射端面２３１ｂにおける光パワー密度は、レセプタクル側光ファイバ９９の先端よりも低くなり、出射端面２３１ｂのゴミや傷等によって接続損失が低下することを防止できる。
第二ＧＩコリメータ１６３は、第一ＧＩコリメータ１５９と略同じ構成であり、第一ＧＩコリメータ１５９が拡大したビーム径を収束してプラグ側光ファイバ５５に光を導入する。また、プラグ側フェルール１３５と共にプラグ側内スリーブ１３７に保持されて、入射端面２３３ａと出射端面２３３ｂとが、それぞれ平面状及び凸球面状に研磨されている。入射端面２３３ａにはシールガラス１４２が配置されている。
また、入射端面２３３ａのシールガラス１４２は、所定の間隔Ｇを隔ててレセプタクル側のシールガラス１４０に対面される。第二ＧＩコリメータ１６３の出射端面２３３ｂは、プラグ側フェルール１３５の先端に当接することにより、プラグ側光ファイバ５５とＰＣ接続される。
プラグ側フェルール１３５は、レセプタクル側フェルール１３９と同じ部品であり、レセプタクル側フェルール１３９と同様にプラグ側光ファイバ５５の先端を保持している。プラグ側フェルール１３５の先端１３５ｂは、プラグ側光ファイバ５５の先端とともに凸球面状（又は平面状）に研磨されている。
レセプタクル側ホルダ１０７とプラグ側ホルダ１０５が嵌合されると、レセプタクル側内スリーブ１４１とプラグ側内スリーブ１３７が当接する。シールガラス１４０はレセプタクル側内スリーブ１４１端部から後退して配置され、シールガラス１４２はプラグ側内スリーブ１３７端部から突出して配置されており、ホルダ同士の嵌合時にシールガラス１４２がシールガラス１４０に当接する前にスリーブ１３７，１４１同士が当接するようになっている。これにより、双方の間に所定の間隔Ｇが形成される。
一般に、光ファイバの先端に付着するゴミの大きさは、最大で５０μｍ程度であることが分かっている。したがって、間隔Ｇは、付着したゴミが挟まれて潰れるのを防止するため、５０μｍ以上であることが必要であり、端面接続構造の各構成部品の製造誤差、組立誤差等を考慮して、間隔Ｇは、１．０〜２．０ｍｍ程度であることが好ましい。
＜コネクタ接続時の作用＞
次に、光コネクタ１０１の接続時の作用を説明する。
図１２は接続開始前のプラグ及びレセプタクルの断面図、図１３はそれぞれの係合する部位における軸方向距離と径方向公差の相関を要部模試図と共に表したグラフである。
図１２に示すように、光コネクタ１０１の接続は、先ず、レセプタクル９３における金属ハウジング１９１の先端筒部１９１ｃに、プラグ９５の金属外筒１４３を内側に挿入して開始する。この際、金属外筒１４３に設けられたガイドキー１７３を、先端筒部１９１ｃのキー溝１９５に一致させて挿入する。このときのガイドキー１７３の配置されるキー溝１４３ａと、先端筒部１９１ｃのキー溝１９５との初期トレランスは、図１３に示すように４００μｍとされている。また、キー溝１９５は挿入側が幅広に形成されており、ガイドキー１７３との回転方向の隙間が片側３００μｍとされている。そして、ガイドキー１７３とキー溝１９５とを嵌合させながらプラグ９５を挿入すると、前述の間隔Ｇを挿入方向に延長する軸方向距離が約６ｍｍとなった時点で７０μｍ程度の径方向公差に収まる。
図１２の状態からプラグ９５を挿入し続けると、図１４に示す状態となる。図１４は係合ピンが当接した状態のプラグ及びレセプタクルの断面図である。
金属外筒１４３を先端筒部１９１ｃの内側に挿入して行くと、先端筒部１９１ｃの上下に設けられる係合ピン１９３，１９３に、カム筒１６９の先端面が当接する。これにより、プラグ９５の挿入は一旦停止される。カム筒１６９の先端面が係合ピン１９３に当接した状態では、レセプタクル側ホルダ１０７の先端のレセプタクル側筒部１４９と、プラグ側ホルダ１０５の先端のプラグ側筒部１５１とは離間状態にある。
そして、前述の図１０に示すように、係合ピン１９３が誘い溝１７１に進入した状態でリングハンドル１５５を更に回動操作すると、傾斜する誘い溝１７１に係合ピン１９３が摺接し、係合ピン１９３に対してプラグ９５が引き寄せられる。
この接近に伴い、図１５に示すように、レセプタクル側筒部１４９の内側でプラグ側筒部１５１が係合を開始する。レセプタクル側筒部１４９とプラグ側筒部１５１とは、図１３に示すように、初期トレランスが１００μｍあるが、プラグの挿入に伴って、まずテーパー面同士が当接する。ここで、両者に軸ズレが生じていると、レセプタクル側筒部１４９がプラグ側筒部１５１からの反力を受ける。この反力は、レセプタクル側ホルダ１０７の中心軸に直交する任意な方向となって、前述のホルダ調芯手段１１３に伝搬され、光軸の調芯が行われる。
＜ホルダ調芯手段による調芯＞
図１６は第二直状支持片の変位による調芯作用、図１７は第一直状支持片の変位による調芯作用を示す説明図、図１８は第一、第二直状支持片の変位による調芯作用を説明したホルダ調芯手段の模式図である。
図１６に示すように、レセプタクル側ホルダ１０７に軸芯直交方向の反力が作用すると、レセプタクル側ホルダ１０７はフローティング基材１０９のホルダ貫通孔２１７内で移動しようとする。この移動は、ホルダ調芯手段１１３の変形によって許容されることとなる。ホルダ調芯手段１１３は、レセプタクル側ホルダ１０７からの反力が第一直状支持片１２１に加わると、その方向が第二直状支持片１２３，１２３の離間方向（図１６の左右方向）であると、それぞれの第二先端部１２７をフローティング基材１０９に固定した一対の第二直状支持片１２３，１２３が平行に傾斜変形する。つまり、平行四辺形を維持して変形する。したがって、共通板部１１７は第二先端部１２７と平行を維持し、第一直状支持片１２１，１２１に固定されるレセプタクル側ホルダ１０７はプラグ挿入方向ａに直交する方向（Ｘで表す）に平行移動可能となる。
一方、図１７に示すように、レセプタクル側ホルダ１０７からの反力方向が第一直状支持片１２１，１２１の離間方向（図１７の左右方向）であると、第二直状支持片１２３の第二先端部１２７がフローティング基材１０９に固定されていることから、一対の第一直状支持片１２１，１２１が共通板部１１７との接続部２３５，２３５を基点とし、緩やかなＳ字又は逆Ｓ字を描いて変形する。つまり、第一直状支持片１２１，１２１の第一先端部１２５，１２５が離間方向（図１７の左右方向）に変位可能となる。したがって、第一直状支持片１２１，１２１に固定されるレセプタクル側ホルダ１０７はプラグ挿入方向ａに直交する方向（Ｙで表す）に平行移動可能となる。
このようにして、ホルダ調芯手段１１３は、図１８に示すように、上記ＸＹ方向のレセプタクル側ホルダ１０７を移動可能に支持する。これにより、レセプタクル側ホルダ１０７は、プラグ挿入方向ａに直交するＸＹ面の任意方向に平行移動が可能となる。
図１９は係合ピンが誘い込まれ、リングハンドルを回動操作した後のプラグ及びレセプタクルの断面図である。
プラグ９５の引き寄せは、リングハンドル１５５が回転不能となる位置、すなわち、係合ピン１９３が誘い溝１７１の終端に達した位置で終了する。このリングハンドル１５５の回動操作過程で、レセプタクル側筒部１４９とプラグ側筒部１５１の係合に次いで、突部１４５とプラグ側内スリーブ１３７とが係合する。図１３に示すように、プラグ側内スリーブ１３７と外スリーブの突部１４５との初期トレランスは５０μｍである。このトレランスが、プラグ９５の挿入動作によって狭められる。これにより、レセプタクル９３に対するプラグ９５の接続が高精度に軸合わせされて完了する。
また、プラグ９５とレセプタクル９３の接続では、プラグ挿入方向ａに沿う方向の位置ズレが、コイルバネ２０７，１２３，１８３，バネ部１３１によって吸収され、光接合端面部１６１ａ、光接合端面部１６１ｂ同士が、所定の離間距離Ｇに位置決めされる。
以上、図１３に示すように、接続完了前２５ｍｍの位置では、ガイドキー１７３のキー溝１４３ａとキー溝１９５との半径方向のトレランスが４００μｍの状態であり、更に回転方向に対するトレランスが３００μｍの状態となる。そして、接続完了前５ｍｍの位置では、レセプタクル側筒部１４９とプラグ側筒部１５１が係合開始され、係合開始されたレセプタクル側筒部１４９とプラグ側筒部１５１は、半径方向のトレランスが１００μｍとなる。これが、接続完了前１ｍｍの位置では、突部１４５とプラグ側内スリーブ１３７が係合開始され半径方向のトレランスが５０μｍとなり、更に、接続完了時には半径方向のトレランスが２０μｍ以下に抑えられる。
そして、上記したホルダ調芯手段１１３で調芯されたレセプタクル９３とプラグ９５は、更に第一ＧＩコリメータ１５９、第二ＧＩコリメータ１６３により、低損失な接続が保障される。図２０は第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３による光の伝送状態を模式的に表している。なお、図２０は、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３との間で伝送される光の状態を明確にするため、間隔Ｇを広く描いている。第一ＧＩコリメータ１５９の軸方向長さＬ１と、第二ＧＩコリメータ１６３の軸方向長さＬ２とが共に１／４ピッチで同一である場合（１ピッチとは、ＧＩコリメータによって伝送される光のモードフィールド系の最小値−最大値−最小値−最大値を１周期とする長さ）、第一ＧＩコリメータ１５９によってビーム径が拡大されてコリメートされた光は、大きな損失を発生することなく第二ＧＩコリメータ１６３に入射し、第二ＧＩコリメータ１６３によって収束されてプラグ側光ファイバ５５に入射される。
図２１，図２２では、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３との相対位置を光軸方向Ｚと光軸方向Ｚに直交する光軸垂直方向Ｘ、Ｙとにずらしたときに、プラグ側光ファイバ５５から出力されるレーザ光の出力を表したトレランスカーブを示している。光軸方向Ｚは、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３とが接近する方向をプラス方向としている。また、光軸垂直方向Ｘ、Ｙは、光軸方向Ｚが０の状態である。更に、上述したトレランスカーブは、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３の長さが４．０〜４．６ｍｍ、光軸方向Ｚの公差が±１００μｍ、光軸垂直方向Ｘ、Ｙの公差が±２０μｍとしたときの測定結果である。
図２１及び図２２のグラフから分るように、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３との相対位置のずれ量に対するレーザ光の出力低下は比較的小さい。第一ＧＩコリメータ１５９から出射された光のビーム径が拡大されることで、プラグ９５とレセプタクル９３との位置合わせ精度の余裕度を向上させているためである。したがって、光コネクタ１０１の端面接続構造は、第一ＧＩコリメータ１５９と第二ＧＩコリメータ１６３との相対位置にずれが生じた場合でも低損失特性を維持することができる。
このように、本構成の光コネクタ１０１は、プラグ９５の挿入操作に伴って段階的に位置合わせ精度が高められ、低損失な接続が簡単に実現可能となっている。
ここで、上記のプラグ９５とレセプタクル９５との接続構造としては、上記の１本のガイドキー１７３を用いて嵌合させる以外にも、例えば図２３に概略的な断面を示すような接続構造としてもよい。即ち、先端筒部１９１ｃに設けた一対の係合ピン１９３を結ぶ中心線ＣＬから互いに異なる円周角θ１，θ２の周位置で、先端筒部１９１ｃの内周面から内側に突出して複数の内側係合ピン２４１、２４３をそれぞれ配置する。そして、プラグの金属外筒１４３の外周の内側係合ピン２４１、２４３に対応する円周角θ１、θ２の周位置に、プラグの挿入方向に沿った直溝２４５、２４７を形成する。この接続構成によれば、各係合ピン１９３をプラグのカム筒１６９の誘い溝１７１に挿入する際に、レセプタクル側の内側係合ピン２４１、２４３がプラグ側の金属外筒１４３の直溝２４５、２４７に導かれて嵌合する。つまり、レセプタクル側の先端筒部１９１ｃの中にプラグの金属外筒１４３が、内側係合ピン２４１，２４３と直溝２４５，２４７との嵌合よって軸芯を高精度で合わせた状態で挿入される。
これにより、プラグの金属外筒１４３とレセプタクルの先端筒部１９１ｃとの係合の軸芯合わせをより高精度に行え、次に係合開始する係合対に対して挿入動作を円滑に繋げることができる。
＜ホルダ調芯手段の変形例＞
次に、ホルダ調芯手段の変形例について説明する。
図２４はレセプタクル側ホルダが垂直支持板を介し第一直状支持片に固定された変形例に係るホルダ調芯手段の斜視図である。
本変形例に係るホルダ調芯手段１１３Ａは、レセプタクル側ホルダ１０７の先端面に支持板２５１の中央部が固定され、支持板２５１の両端が第一直状支持片１２１，１２１の第一先端部１２５，１２５に固定されている。また、共通板部１１７と第二直状支持片１２３との間にはバネ部１３１が形成されない。この変形例に係るホルダ調芯手段１１３Ａによれば、軸方向にある程度の剛性がありながら、半径方向には追従し、かつ、軸方向にも半径方向へもある程度のバネ性を持たせることができる。また、バネ部１３１を形成する工程が不要となるので、製造が容易になるとともに、精度が出しやすくなる。
図２５は第一直状支持片と第二直状支持片が逆向きに延出された変形例に係るホルダ調芯手段の斜視図である。
本変形例に係るホルダ調芯手段１１３Ｂは、上記ホルダ調芯手段１１３Ａを更に変形したものであり、共通板部１１７に対して、第一直状支持片１２１，１２１の突出方向と反対方向に第二直状支持片１２３，１２３が突出される。この変形例に係るホルダ調芯手段１１３Ｂによれば、支点（第二先端部１２７）と作用点（第一先端部１２５）との直線距離を長く取ることができ、変形を容易にして小さな反力に対する調芯を可能とすることができる。
したがって、上記構成の内視鏡装置１００によれば、プラグ９５とレセプタクル９３を接続開始すると、プラグ側ホルダ１０５とレセプタクル側ホルダ１０７の間に生じていた位置ズレは、ホルダ調芯手段１１３によって、レセプタクル側ホルダ１０７がフローティング基材１０９に対して移動することで解消される。すなわち、プラグ側光ファイバ５５とレセプタクル側光ファイバ９９の光軸が一致する方向に自動調芯される。これにより、光ファイバ９７，９９同士が高精度に軸合わせされ、低損失な光ファイバ接続が可能となる。この結果、安定したレーザ光の導光ができる。
内視鏡装置１００では、プラグ側光ファイバ５５及びレセプタクル側光ファイバ９９がマルチモードファイバであるが、ホルダ調芯手段１１３を備えていることで、シングルモードファイバが用いられる接続構造であっても、確実な調芯が行え、コア同士が高い位置合わせ精度で接続可能となる。
なお、上記例では、内視鏡装置１００の光源装置４１と内視鏡１１とを接続するコネクタを例に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。例えば、硬性鏡、スコープ内視鏡、各種手術用機器等、他の種々の医療機器に対しても適用できる。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 機器本体に設けたレセプタクルにプラグを着脱自在に装着することで、前記プラグに固定されたプラグ側光ファイバと前記レセプタクルに固定されたレセプタクル側光ファイバとを光学的に接続する光コネクタを備えた医療機器であって、
前記プラグに設けられ前記プラグ側光ファイバを保持するプラグ側ホルダと、
前記レセプタクルに設けられ前記レセプタクル側光ファイバを保持するレセプタクル側ホルダと、
前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に弾性支持するフローティング基材と、
前記光コネクタの接合時に前記プラグと前記レセプタクルとを互いに係合する係合手段と、
前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に対する垂直方向へ平行移動自在に支持するホルダ調芯手段と、を備え、
前記レセプタクルと前記プラグとを接続した際に、前記係合手段により規制される前記レセプタクル側ホルダと前記プラグ側ホルダのそれぞれのレセプタクル側光ファイバとプラグ側光ファイバの光軸を、前記ホルダ調芯手段により調芯する医療機器。
この医療機器によれば、プラグとレセプタクルを接続開始すると、プラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダの間に生じていた位置ズレは、ホルダ調芯手段によって、レセプタクル側ホルダがフローティング基材に対して移動され、プラグ側光ファイバに対してレセプタクル側光ファイバの光軸が一致するように自動調芯される。これにより、光ファイバ同士が高精度に光軸合わせされ、低損失な光ファイバ接続が可能となる。
（２） （１）の医療機器であって、
前記ホルダ調芯手段が、前記レセプタクル側ホルダと前記フローティング基材との間に設置される医療機器。
この医療機器によれば、レセプタクル側ホルダがフローティング基材との間でプラグの挿入方向に対して垂直方向に移動可能となり、レセプタクル側光ファイバとプラグ側光ファイバの光軸を調芯できる。
（３） （１）又は（２）の医療機器であって、
前記ホルダ調芯手段は、共通板部と、前記共通板部に垂直な仮想軸を挟み該共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第一直状支持片と、前記仮想軸を中心に前記一対の第一直状支持片の位置を直角に回転させた位置で前記共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第二直状支持片とを有し、
前記第一直状支持片の第一先端部が前記レセプタクル側ホルダに固定され、前記第二直状支持片の第二先端部が前記フローティング基材に固定される医療機器。
この医療機器によれば、一対の第一直状支持片と一対の第二直状支持片により、レセプタクル側ホルダが、フローティング基材に対してレセプタクル側ホルダを平行に保ちつつ仮想軸に対する垂直方向に移動自在となる。
（４） （３）の医療機器であって、
前記第一直状支持片と前記第二直状支持片の双方が、前記共通板部から同じ向きに延設される医療機器。
この医療機器によれば、第一直状支持片と第二直状支持片が同じ向きに延設されることで共通板部からの突出高さを抑えることができ、配置のためのスペース効率を高められる。
（５） （３）又は（４）の医療機器であって、
前記共通板部が、前記一対の第二直状支持片との接続部位に、前記プラグの挿入方向に弾性変形可能なバネ部を備える医療機器。
この医療機器によれば、プラグの挿入方向に弾性変形することで、プラグ側フェルールの光接合端面部とレセプタクル側フェルールの光接合端面部同士の密着性を向上して低損失な接続を実施できる。
（６） （３）〜（５）のいずれか１つの医療機器であって、
少なくとも前記第一直状支持片と、前記第二直状支持片とが板材で形成される医療機器。
この医療機器によれば、第一直状支持片及び第二直状支持片が板材で形成されることで、各支持片の弾性変形時にレセプタクル側ホルダをより確実に平行に変位させることができる。
（７） （６）の医療機器であって、
前記ホルダ調芯手段が、一枚の金属板から形成される医療機器。
この医療機器によれば、プレス成形によりホルダ調芯手段を簡単に製造できる。部品点数を最小とすることができる。複数部品からなる複合手段に比べ、高精度な調芯が可能となる。
（８） （１）〜（７）のいずれか１つの医療機器であって、
前記プラグ側光ファイバ及び前記レセプタクル側光ファイバがシングルモードファイバである医療機器。
この医療機器によれば、単一モードで光伝送されるシングルモードファイバが用いられる接続構造であっても、確実な調芯が行え、コア同士が高い位置合わせ精度で接続される。
（９） （８）の医療機器であって、
前記プラグ側ホルダと前記レセプタクル側ホルダの組を複数備え、複数本のプラグ側光ファイバと前記レセプタクル側光ファイバの接続又は分断を行う医療機器。
この医療機器によれば、複数組のプラグ側ホルダとレセプタクル側ホルダを備えることで、プラグをレセプタクルに差し込み、又は抜き取ることによって、それぞれのホルダ同士を任意方向に自動調芯し、光学的な接続又は分断を一括して行える。
（１０） （１）〜（９）のいずれか１つの医療機器であって、
前記レセプタクル側光ファイバから入射された光のビーム径を拡大してコリメートする第一グレーテッドインデックスコリメータが、前記レセプタクル側ホルダの光接合端面部に組み込まれ、
前記第一グレーテッドインデックスコリメータと略同一のコア径を有し、該第一グレーテッドインデックスコリメータから入射された光のビーム径を収束してプラグ側光ファイバに入射させる第二グレーテッドインデックスコリメータが、前記プラグ側ホルダの光接合端面部に組み込まれた医療機器。
この医療機器によれば、グレーテッドインデックスコリメータから出射された光のビーム径が拡大されることで、プラグとレセプタクルとの位置合わせ精度の裕度を向上できる。
（１１） （１）〜（１０）のいずれか１つの医療機器として構成され、
前記プラグから導入された光を、被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端から照射する内視鏡と、
前記内視鏡の前記プラグが接続される前記レセプタクルを有する光源装置と、
を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡の照明用の光を、光源装置のレセプタクルにプラグを接続することで簡単に取り出すことができる。
（１２） （１１）の内視鏡装置であって、
前記光源装置が、前記内視鏡に対してスペクトルの互いに異なる複数種のレーザ光を供給する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、複数種のレーザ光を、低損失な光ファイバ接続にて、確実に供給できる。
（１３） （１２）の内視鏡装置であって、
前記光源装置が、前記複数種のレーザ光を同時又は交互に前記内視鏡に供給する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、複数種のレーザ光を任意のタイミングで内視鏡に供給することで、内視鏡による観察内容に応じた最適な照明パターンを生成でき、内視鏡の診断精度を向上できる。
１１ 内視鏡
１９ 内視鏡挿入部
４１ 光源装置
５５ プラグ側光ファイバ
９１ 機器本体
９３ レセプタクル
９５ プラグ
９９ レセプタクル側光ファイバ
１００ 内視鏡装置
１０１ 光コネクタ
１０５ プラグ側ホルダ
１０７ レセプタクル側ホルダ
１０９ フローティング基材
１１１ 係合手段
１１３ ホルダ調芯手段
１１７ 共通板部
１１９ 仮想軸
１２１ 第一直状支持片
１２３ 第二直状支持片
１２５ 第一先端部
１２７ 第二先端部
１２９ 接続部位
１３１ バネ部
１３３ 板材
１３５ プラグ側フェルール
１３７ プラグ側内スリーブ
１３９ レセプタクル側フェルール
１４１ レセプタクル側内スリーブ
１４５ 突部
１４７ 間隙
１４９ レセプタクル側筒部
１５１ プラグ側筒部
１５９ 第一グレーテッドインデックスコリメータ
１６３ 第二グレーテッドインデックスコリメータ
ａ プラグ挿入方向

Claims (12)

  1. 機器本体に設けたレセプタクルにプラグを着脱自在に装着することで、前記プラグに固定されたプラグ側光ファイバと前記レセプタクルに固定されたレセプタクル側光ファイバとを光学的に接続する光コネクタを備えた医療機器であって、
    前記プラグに設けられ前記プラグ側光ファイバを保持するプラグ側ホルダと、
    前記レセプタクルに設けられ前記レセプタクル側光ファイバを保持するレセプタクル側ホルダと、
    前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に弾性支持するフローティング基材と、
    前記光コネクタの接合時に前記プラグと前記レセプタクルとを互いに係合する係合手段と、
    前記レセプタクル側ホルダを前記プラグの挿入方向に対する垂直方向へ平行移動自在に支持するホルダ調芯手段と、を備え、
    前記レセプタクルと前記プラグとを接続した際に、前記係合手段により規制される前記レセプタクル側ホルダと前記プラグ側ホルダのそれぞれのレセプタクル側光ファイバとプラグ側光ファイバの光軸を、前記ホルダ調芯手段により調芯するものであり、
    前記ホルダ調芯手段は、共通板部と、前記共通板部に垂直な仮想軸を挟み該共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第一直状支持片と、前記仮想軸を中心に前記一対の第一直状支持片の位置を直角に回転させた位置で前記共通板部から垂直に突出させた平行な一対の第二直状支持片とを有し、
    前記第一直状支持片の第一先端部が前記レセプタクル側ホルダに固定され、前記第二直状支持片の第二先端部が前記フローティング基材に固定される医療機器。
  2. 請求項１記載の医療機器であって、
    前記ホルダ調芯手段が、前記レセプタクル側ホルダと前記フローティング基材との間に設置される医療機器。
  3. 請求項１又は請求項２記載の医療機器であって、
    前記第一直状支持片と前記第二直状支持片の双方が、前記共通板部から同じ向きに延設される医療機器。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の医療機器であって、
    前記共通板部が、前記一対の第二直状支持片との接続部位に、前記プラグの挿入方向に弾性変形可能なバネ部を備える医療機器。
  5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の医療機器であって、
    少なくとも前記第一直状支持片と、前記第二直状支持片とが板材で形成される医療機器。
  6. 請求項５記載の医療機器であって、
    前記ホルダ調芯手段が、一枚の金属板から形成される医療機器。
  7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の医療機器であって、
    前記プラグ側光ファイバ及び前記レセプタクル側光ファイバがシングルモードファイバである医療機器。
  8. 請求項７記載の医療機器であって、
    前記プラグ側ホルダと前記レセプタクル側ホルダの組を複数備え、複数本のプラグ側光ファイバと前記レセプタクル側光ファイバの接続又は分断を行う医療機器。
  9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の医療機器であって、
    前記レセプタクル側光ファイバから入射された光のビーム径を拡大してコリメートする第一グレーテッドインデックスコリメータが、前記レセプタクル側ホルダの光接合端面部に組み込まれ、
    前記第一グレーテッドインデックスコリメータと略同一のコア径を有し、該第一グレーテッドインデックスコリメータから入射された光のビーム径を収束してプラグ側光ファイバに入射させる第二グレーテッドインデックスコリメータが、前記プラグ側ホルダの光接合端面部に組み込まれた医療機器。
  10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の医療機器として構成され、
    前記プラグから導入された光を、被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端から照射する内視鏡と、
    前記内視鏡の前記プラグが接続される前記レセプタクルを有する光源装置と、
    を備えた内視鏡装置。
  11. 請求項１０記載の内視鏡装置であって、
    前記光源装置が、前記内視鏡に対してスペクトルの互いに異なる複数種のレーザ光を供給する内視鏡装置。
  12. 請求項１１記載の内視鏡装置であって、
    前記光源装置が、前記複数種のレーザ光を同時又は交互に前記内視鏡に供給する内視鏡装置。
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