JP5416637B2 - ロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法 - Google Patents

ロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法 Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバを接続する光コネクタに係り、特に回転する光ファイバと非回転の光ファイバを着脱自在に接続するロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法に関する。
従来、生体の体腔内を観察する内視鏡装置として、生体の体腔内で照明光を照射し、反射された反射光による像を撮像し、モニタ等に表示する電子内視鏡装置が広く普及され、様々な分野で利用されている。また多くの内視鏡装置は、鉗子口を備え、この鉗子口を介して体腔内に導入されたプローブにより、体腔内の組織の生検や治療を行うことが可能となっている。
一方、近年、生体組織等の測定対象を切断せずに生体などの断層画像を取得する光観察
装置としての断層画像取得装置の開発が進められており、例えば低コヒーレンス光による
干渉を用いた光干渉断層(OCT:Optical Coherence Tomography)計測法を利用した光断層画像化装置が知られている(特許文献1)。
このOCT計測は、測定光及び反射光と参照光との光路長が一致したときに干渉光が検出されることを利用した計測方法である。すなわちこの方法において、光源から射出された低コヒーレント光は測定光と参照光とに分割され、測定光は測定対象に照射され、測定対象からの反射光が合波手段に導かれる。一方、参照光は、測定対象内の測定深さを変更するために、光路長の変更が施された後に合波手段に導かれる。そして、合波手段により反射光と参照光とが合波され、合波されたことによる干渉光がヘテロダイン検波等により測定される。
上記OCT装置においては、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する測定位置(測定深さ)を変更し断層画像を取得するようになっており、この手法は一般にTD−OCT(Time domain OCT)計測と称されている。
他方、参照光の光路長の変更を行うことなく高速に断層画像を取得する装置として、SD−OCT(Spectral Domain OCT)計測あるいはSS−OCT(Swept source OCT)計測による光断層画像化装置が提案されている。
上述した断層画像においては、照射位置を僅かにずらしながら、測定を繰り返すことにより、所定の走査領域の2次元的あるいは3次元的な光断層画像を取得することが出来る。
このようなOCT装置(光断層画像化装置)は、測定部位を精細(約10μmの分解能)に観察することが可能であり、内視鏡装置の鉗子口にOCTプローブ(光プローブ)を挿入して信号光及び信号光の反射光を導光し、体腔内の光断層画像を取得することにより、例えば初期癌の深達度診断なども可能となる。
OCTプローブにおける光の走査方法としては、ファイバを回転させて走査を行うラジアルスキャン型が知られている。ラジアル走査を行う場合には、回転する光ファイバと非回転の光ファイバとが着脱自在に接続される必要がある。このように、一方が回転可能であり他方が非回転であって、着脱自在に光ファイバを接続する方法としては、ロータリ光コネクタが用いられている(特許文献2)。
ロータリ光コネクタの従来例を説明する。図8に示すメス側光コネクタ100では、不図示の光源より出射され非回転の光ファイバを伝達された光がプローブ側へ出射する出射窓101の位置に合わせて、キー102が設けられている。図9に示す従来のオス側光コネクタ110では、接続時に出射窓101と対向する出射窓111の位置に合わせてキー溝112が設けられている。
メス側光コネクタ100には、オス側光コネクタ110の固定用メネジ部113と勘合する固定用オネジ部103が設けられている。キー102とキー溝112は、オス側光コネクタ110の回転部114を回転させることで位置が合わせられて勘合する。これにより、軸方向の位置合わせが行われる。更に、固定用メネジ部113と固定用オネジ部103とを締め込むことで、出射窓101と出射窓111とが接触固定されて軸方向の位置精度が確保される。接触固定された後、回転伝達用ギア104により光ファイバを回転させてラジアル走査が行われる。
特開平6−165784号公報 特開2009−133630号公報
しかし、このようなロータリ光コネクタでは、洗浄、消毒、滅菌のために光プローブを外した場合であっても本体側のコネクタが回転可能であって、予期せぬ動作による破損など安全上重大な問題がある。
本発明はこのような問題に対してなされたものであり、光プローブが装着された際には回転可能であって、光プローブが装着されていない際には本体に設けられたコネクタの回転がロックされるロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法を提供することを目的としている。
本発明は前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、第1の光ファイバを保持し回転する第1のコネクタと、第2の光ファイバを保持するともに、前記第1の光ファイバと該第2の光ファイバとが対向接合するように前記第1のコネクタと着脱自在に接合し回転する第2のコネクタと、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが非接合の際に前記第2のコネクタの回転動作を規制する回転ロックピンと、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接合する際に、前記第1のコネクタと接触することにより前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除する移動機構と、を備えたことを特徴としている。
請求項1の発明によれば、第1の光ファイバを保持し回転する第1のコネクタと、第2の光ファイバを保持し回転する第2のコネクタとにより、第1の光ファイバと第2の光ファイバとが着脱自在に対向接続される。
第2のコネクタの回転部近傍には、第2のコネクタの回転動作を規制する回転ロックピンが設けられている。回転ロックピンは第2のコネクタの回転動作を規制する位置と、規制を解除する位置とを移動機構により移動可能に設けられている。
第1のコネクタと第2のコネクタとが非接合の際には、回転ロックピンが移動機構により第2のコネクタの回転部に接近して回転を規制する。第1のコネクタが第2のコネクタと接合する際には、第1のコネクタが移動機構と接触して回転ロックピンを第2のコネクタの回転部から離れる方向に移動させる。
これにより、光プローブ側に設けられた第1のコネクタが、本体側に設けられた第2のコネクタに装着された際には回転可能であって、光プローブが装着されていない際には第2のコネクタの回転がロックされて、安全な着脱動作を可能にする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記移動機構は、前記回転ロックピンを移動させるレバーと、レバーを回転自在に支持する支持ピンと、前記レバーの一端に設けられた前記第1のコネクタと接触する接触部と、前記回転ロックピンを移動させる駆動部と、を備えたことを特徴としている。
請求項2の発明によれば、移動機構はレバーと、レバーを回転自在に支持する支持ピンとを備えている。レバーには、回転ロックピンを移動させる駆動部と、第1のコネクタと接触させる接触部が形成されている。
これにより、レバーの接触部に接触した第1のコネクタによる力は、レバーを介して回転ロックピンへ伝達されて、回転ロックピンを第2のコネクタの回転部から離れる方向に移動させる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記レバーは、一端に前記接触部が設けられ、第1の支持ピンにより回転自在に支持された第1のレバーと、第2の支持ピンに回転自在に支持され、一端が前記第1のレバーにより移動し、他端に前記駆動部を備えた第2のレバーと、により構成されることを特徴としている。
請求項3によれば、レバーは第1のレバーと、第2のレバーにより構成される。第1のレバーは第1の支持ピンにより回転自在に固定され、一端に接触部が設けられ、他端に第2のレバーが接触している。第2のレバーは第2の支持ピンにより回転自在に固定され、一端に駆動部が設けられ、他端が第1のレバーに接触している。
これにより、第1のレバーの接触部に接触した第1のコネクタによる力は、第1のレバーを介して第2のレバーへ伝達される。第2のレバーは伝達された力により回転ロックピンを第2のコネクタの回転部から離れる方向に移動させる。
請求項4に記載の発明は、請求項2または請求項3に記載の発明において、前記レバーの位置を検知するセンサが備えられていることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記センサはレーザ光の有無、渦電流の変化、接触の有無を感知するセンサであることを特徴としている。
請求項4、請求項5によれば、レバーの近傍には、レーザ光の有無、渦電流の変化、接触の有無により、レバーの位置を検知するセンサが設けられている。これにより、レバーの位置から第1のコネクタと第2のコネクタの接合状況を検知することが可能となる。
請求項6に記載の発明は、請求項4または請求項5に記載の発明において、前記レバーの位置が前記第2のコネクタの回転を規制する位置に前記回転ロックピンを移動させ位置であると前記センサにより検知された際、前記第2の光ファイバへのレーザ光の供給を停止することを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、第1の光ファイバを保持し回転する第1のコネクタと、第2の光ファイバを保持するとともに、前記第1の光ファイバと該第2の光ファイバとが対向接合するように前記第1のコネクタと着脱自在に接合し回転する第2のコネクタと、前記第2のコネクタの回転動作を規制する回転ロックピンと、前記第1のコネクタと接触することにより前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除する移動機構と、を備えたロータリ光コネクタにおいて、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが非接合の際に前記回転ロックピンにより前記第2のコネクタの回転動作を規制し、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接合する際に前記移動機構により前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除することを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記移動機構は、前記回転ロックピンを移動させるレバーと、レバーを回転自在に支持する支持ピンと、前記レバーの一端に設けられた前記第1のコネクタと接触する接触部と、前記回転ロックピンを移動させる駆動部と、前記レバーの位置を検知するセンサと、を備え、前記レバーの位置が前記第2のコネクタの回転を規制する位置に前記回転ロックピンを移動させた位置であると前記センサにより検知された際、前記第2の光ファイバへのレーザ光の供給を停止することを特徴としている。
請求項6によれば、レバー近傍に設けられたセンサにより検知されたレバーの位置が、第2のコネクタの回転を規制する位置に回転ロックピンを移動させる位置とされた場合、第1のコネクタと第2のコネクタが接合されていないので、第2の光ファイバへのレーザ光の供給が停止される。これにより、安全な着脱動作を可能にする。
以上説明したように、本発明のロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法によれば、回転動作を規制する回転ロックピンと移動機構により、光プローブが装着された際には回転可能であって、光プローブが装着されていない際には本体に設けられたコネクタの回転がロックされる安全な着脱動作を可能にする。
本発明の実施の形態に係る画像診断装置を示す外観図。 本発明の実施の形態に係る光プローブと走査ユニットの模式図。 第2の光コネクタの回転が規制された状態を示した正面図。 第2の光コネクタの回転規制が解除された状態を示した正面図。 第1のコネクタと第2のコネクタが接合された状態を示した斜視図。 本発明の別の実施の形態に係る回転規制機構を示した正面図 本発明の更に別の実施の形態に係る回転規制機構を示した正面図 従来のメス側光コネクタを示した正面図。 従来のオス側光コネクタを示した正面図。
以下添付図面に従って本発明に係るロータリ光コネクタの好ましい実施の形態について説明する。まず本発明に係わるロータリ光コネクタの構成について説明する。
図1は本発明に係るロータリ光コネクタが用いられる画像診断装置を示す外観図である。図1に示すように、画像診断装置1は、主として内視鏡2、内視鏡プロセッサ3、光源装置4、OCTプロセッサ5、及びモニタ装置6とから構成されている。なお、内視鏡プロセッサ3は、光源装置4を内蔵するように構成されていてもよい。
内視鏡2は、手元操作部11と、この手元操作部11に連設される挿入部12とを備える。術者は手元操作部11を把持して操作し、挿入部12を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
手元操作部11には、鉗子挿入部13が設けられており、この鉗子挿入部13が先端部14の鉗子口15に連通されている。画像診断装置1では、光プローブであるOCTプローブ7を鉗子挿入部13から挿入することによって、OCTプローブ7を鉗子口15から導出する。OCTプローブ7は、鉗子挿入部13から挿入され、鉗子口15から導出されるプローブ挿入部16と、術者がOCTプローブ7を操作するための操作部17、及びコネクタ18を介してOCTプロセッサ5と接続されるケーブル19から構成されている。
内視鏡2の先端部14には、観察光学系20、照明光学系21、及びCCD(不図示)が配設されている。
観察光学系20は、被検体を図示しないCCDの受光面に結像させ、CCDは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のCCDは、3原色の赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタが所定の配列(ベイヤー配列、ハニカム配列)で画素ごとに配設されたカラーCCDである。
光源装置4は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はLGコネクタ22を介して光源装置4に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系21に対面している。光源装置4から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系21から出射され、観察光学系20の視野範囲を照明する。
内視鏡プロセッサ3には、CCDから出力される画像信号が電気コネクタ23を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ3内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置6の画面に表示するための必要な処理が施される。
このように、内視鏡2で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ3に出力され、内視鏡プロセッサ3に接続されたモニタ装置6に画像が表示される。
OCTプローブ7と操作部17は図2に示すように、第1のコネクタであるオス側光ロータリコネクタ24と第2のコネクタであるメス側光ロータリコネクタ25とにより構成されるOCT用光コネクタ8により接続される。
オス側光ロータリコネクタ24は、メス側光ロータリコネクタ25に設けられた固定用オスネジ部26と勘合固定されるネジが形成された固定用メスネジ部27を備えている。固定用メスネジ部27の内側には、非回転の内スリーブ28に保持された回転部29が設けられている。回転部29では、OCTプローブ7内部へ通される第1の光ファイバ30が保持され、第1の光ファイバ30を回転自在とする。
メス側光ロータリコネクタ25は、ケーブル19内部を通る第2の光ファイバ33を非回転に保持する非回転部34が設けられている。非回転部34のケーブル19が取り付けられた反対の面には回転部35が取り付けられている。回転部35には、中央部付近に回転伝達ギア36と、端部に固定用オスネジ部26が設けられている。回転伝達ギア36にはモータギア37が勘合され、モータ38により回転部35が矢印A方向に回転移動する。
操作部17内のメス側光ロータリコネクタ25近傍には、メス側光ロータリコネクタ25の回転を規制する回転ロックピンを移動させる移動機構9が設けられている。
移動機構9は図3に示すように、回転伝達ギア36と勘合してメス側光ロータリコネクタ25の回転を規制する回転ロックピン10を移動させるレバー39を備えている。
レバー39は、第1の支持ピン40により回転自在に支持された第1のレバー41と、第2の支持ピン42により回転自在に支持された第2のレバー43により構成される。
第1のレバー41は、メス側光ロータリコネクタ25の近傍となる一端に傾斜した接触部44を備えている。第2のレバー43は、一端が第1のレバー41の接触部44と反対側の端と接触して移動し、もう一方の端に回転ロックピン10を支持するスライダ45と接触している駆動部46を備えている。
このような構成の移動機構9では、図4に示すように、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25とが接合した際、接触部44にオス側光ロータリコネクタ24の一部が接触して第1のレバー41が矢印A方向に押し下げられる。
接触部44が押し下げられた第1のレバー41は、図5に示すように、第1の支持ピン40により矢印θ1方向に回転する。これにより、接触部44の反対側が第2のレバー43の一端と接触して第2のレバー43の一端を押し上げる。
一端が押し上げられた第2のレバー43は、第2の支持ピン42により矢印θ2方向に回転する。これにより、駆動部46がスライダ45を矢印B方向に移動させ、回転ロックピン10を回転伝達ギア36から離れさせる。回転ロックピン10が離れ、回転規制が解除されたメス側光ロータリコネクタ25は回転可能となる。
メス側光ロータリコネクタ25からオス側光ロータリコネクタ24が引き抜かれ、接触部44に対して矢印A方向に働く力が無くなった際には、図5に示すスライダレール47に設けられた不図示のバネ機構等により、スライダ45が矢印C方向に押し戻されて、再び図3に示すように回転ロックピン10が回転伝達ギア36と勘合してメス側光ロータリコネクタ25の回転を規制する。
これにより、OCTプローブ7が装着された際にはメス側光ロータリコネクタ25が回転可能であって、OCTプローブ7が装着されていない際にはメス側光ロータリコネクタ25の回転がロックされるので、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25との安全な着脱動作を可能にする。
また、移動機構9の近傍には、図3に示すようにレバー39の位置を検出するセンサ48が設けられている。センサ48は例えばレーザ式、渦電流式、接触式のセンサであって、図5に示すように第1のレバー41がセンサ48の検知部を通過することにより、レバー39の位置を検知する。
これにより、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25とが接合状態か、非接合状態かがレバー39の位置より判定される。回転ロックピン10が回転伝達ギア36と勘合する位置にレバー39が動いている場合には、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25が接合されていないので、第2の光ファイバ33へのレーザ光の供給が停止される。これにより、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25との安全な着脱動作を可能にする。
以上説明したように、本発明に係るロータリ光コネクタ及びロータリ光コネクタの接続方法によれば、メス側光ロータリコネクタの近傍に設けられた移動機構により、オス側光ロータリコネクタの着脱動作に合わせて回転ロックピンが移動してメス側光ロータリコネクタの回転規制、規制解除、レーザ光の供給を行うことを可能にする。
これにより、光プローブが装着された際にはロータリ光コネクタが回転可能且つレーザ光の供給が行われ、光プローブが装着されていない際にはロータリ光コネクタの回転がロックされるとともにレーザ光の供給が停止される安全な着脱動作を可能にする。
なお、本実施の形態ではレバー39は第1のレバー41と第2のレバー43の2つのレバーにより構成されているが、本発明はこれに限らず、図6に示すレバー39Aのように1本のレバーにより構成されていても好適に実施可能である。
レバー39Aは、支持ピン49により回転可能に支持され、一端に下方を向いた傾斜面である接触部44Aを備え、他端に駆動部46Aを備えている。
接触部44Aは、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25とが接合して、オス側光ロータリコネクタ24に設けられた突出部が下から接触すると矢印D方向に力が加わる。これにより、レバー39Aが矢印θ3方向に回転して、駆動部46Aがスライダ45を矢印B方向に移動させて回転ロックピン10を回転伝達ギア36から離れさせる。回転ロックピン10が離れ、回転規制が解除されたメス側光ロータリコネクタ25は回転可能となる。
また、本発明では、回転ロックピン10が支持されたスライダ45を移動させる部材はレバー39に限らず、図7に示す移動機構50のようにレール51に沿って移動する移動部材52のような形態であっても好適に実施可能である。
移動部材52には、オス側光ロータリコネクタ24が挿入される不図示の挿入口側に向いた傾斜面を持つ接触部44Bが備えられ、スライダ45を移動させる駆動部46Bを備えている。
接触部44Bは、オス側光ロータリコネクタ24とメス側光ロータリコネクタ25とが接合して、オス側光ロータリコネクタ24に設けられた突出部が前方から接触すると、矢印E方向に力が加わる。これにより、移動部材52がレール51に沿って矢印E方向に移動して、駆動部46Bがスライダ45を矢印B方向に移動さる。スライダ45が矢印B方向に移動することで回転ロックピン10を回転伝達ギア36から離れさせる。回転ロックピン10が離れ、回転規制が解除されたメス側光ロータリコネクタ25は回転可能となる。
1…画像診断装置、2…内視鏡、3…内視鏡プロセッサ、4…光源装置、5…OCTプロセッサ、6…モニタ装置、7…OCTプローブ、8…OCT用光コネクタ、9,9A,50…移動機構、10…回転ロックピン、11…手元操作部、12…挿入部、13…鉗子挿入部、14…先端部、15…鉗子口、16…プローブ挿入部、17…操作部、18…コネクタ、19…ケーブル、20…観察光学系、21…照明光学系、22…LGコネクタ、23…電気コネクタ、24…オス側光ロータリコネクタ、25…メス側光ロータリコネクタ、26…固定用オスネジ部、27…固定用メスネジ部、28…内スリーブ、29,35…回転部、30…第1の光ファイバ、33…第2の光ファイバ、34…非回転部、36…回転伝達ギア、37…モータギア、38…モータ、39,39A…レバー、40…第1の支持ピン、41…第1のレバー、42…第2の支持ピン、43…第2のレバー、44,44A,44B…接触部、45…スライダ、46,46A、46B…駆動部、47…スライダレール、48、48A、48B…センサ、49…支持ピン、51…レール、52…移動部材

Claims (8)

  1. 第1の光ファイバを保持し回転する第1のコネクタと、
    第2の光ファイバを保持するともに、前記第1の光ファイバと該第2の光ファイバとが対向接合するように前記第1のコネクタと着脱自在に接合し回転する第2のコネクタと、
    前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが非接合の際に前記第2のコネクタの回転動作を規制する回転ロックピンと、
    前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接合する際に、前記第1のコネクタと接触することにより前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除する移動機構と、を備えたことを特徴とするロータリ光コネクタ。
  2. 前記移動機構は、前記回転ロックピンを移動させるレバーと、
    レバーを回転自在に支持する支持ピンと、
    前記レバーの一端に設けられた前記第1のコネクタと接触する接触部と、
    前記回転ロックピンを移動させる駆動部と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のロータリ光コネクタ。
  3. 前記レバーは、一端に前記接触部が設けられ、第1の支持ピンにより回転自在に支持された第1のレバーと、
    第2の支持ピンに回転自在に支持され、一端が前記第1のレバーにより移動し、他端に前記駆動部を備えた第2のレバーと、により構成されることを特徴とする請求項2に記載のロータリ光コネクタ。
  4. 前記レバーの位置を検知するセンサが備えられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のロータリ光コネクタ。
  5. 前記センサはレーザ光の有無、渦電流の変化、接触の有無を感知するセンサであることを特徴とする請求項4に記載のロータリ光コネクタ。
  6. 前記レバーの位置が前記第2のコネクタの回転を規制する位置に前記回転ロックピンを移動させ位置であると前記センサにより検知された際、前記第2の光ファイバへのレーザ光の供給を停止することを特徴とする請求項4または請求項5に記載のロータリ光コネクタ。
  7. 第1の光ファイバを保持し回転する第1のコネクタと、第2の光ファイバを保持するともに、前記第1の光ファイバと該第2の光ファイバとが対向接合するように前記第1のコネクタと着脱自在に接合し回転する第2のコネクタと、前記第2のコネクタの回転動作を規制する回転ロックピンと、前記第1のコネクタと接触することにより前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除する移動機構と、を備えたロータリ光コネクタにおいて、
    前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが非接合の際に前記回転ロックピンにより前記第2のコネクタの回転動作を規制し、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接合する際に前記移動機構により前記回転ロックピンを移動させて前記第2のコネクタの回転規制を解除することを特徴とするロータリ光コネクタの接続方法。
  8. 前記移動機構は、前記回転ロックピンを移動させるレバーと、レバーを回転自在に支持する支持ピンと、前記レバーの一端に設けられた前記第1のコネクタと接触する接触部と、前記回転ロックピンを移動させる駆動部と、前記レバーの位置を検知するセンサと、を備え、
    前記レバーの位置が前記第2のコネクタの回転を規制する位置に前記回転ロックピンを移動させ位置であると前記センサにより検知された際、前記第2の光ファイバへのレーザ光の供給を停止する請求項7に記載のロータリ光コネクタの接続方法。
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