KR20110105373A

KR20110105373A - 측방출사 장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110105373A
Application number: KR1020117013057A
Authority: KR
Inventors: 나오후미 마루야마; 토시아키 후쿠다
Original assignee: 도요 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-26
Also published as: JP4659137B1; KR101100343B1; CN102281811B; CN102281811A; JPWO2011108087A1; US8380037B2; EP2412298A1; WO2011108087A1; US20110316029A1; EP2412298A4; EP2412298B1

Abstract

접착제에 의한 빔 품질의 편차나 열화, 신뢰성의 저하가 없고, 용이하게 제조할 수 있고, 외경이 작아 가는 혈관 등에도 사용 가능한 측방출사 장치를 개발한다.
광파이버의 단면에 로드 렌즈의 일단을 융착하고, 그 로드 렌즈의 타단에, 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한 선단 경사면을 갖는 프리즘을 융착하는 것, 또는 광파이버의 단면에 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한 선단 경사면을 갖는 프리즘 렌즈를 융착함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

측방출사 장치 및 그 제조방법{LATERAL LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 광파이버 내부를 전파해 온 광을, 광파이버의 광축에 대하여 각도를 이루는 측방으로 출사하는 측방출사 장치로, 특히 OCT(Optical Coherence Tomography)의 광 프로브로서 사용하기 적합한 것, 및 그 제조방법에 관한 것이다.

OCT는, 환자의 혈관, 장 등의 기관에 광 프로브를 삽입하고, 그 선단으로부터 측방으로 낮은 코히어런스 광을 출사하고, 피검체 내부의 각 부위에서 반사되어 되돌아오는 광을 사용하여 피검체 내부의 정밀한 단층 화상을 얻는 광 코히렌스 단층 화상화법이며, 그 기본 기술은 일본 특공 평6-35946호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있고, 광 프로브의 구체적 구성은 일본 특개 평11-56786호 공보(특허문헌 2), 일본 특개 2008-200283호 공보(특허문헌 3) 등에 개시되어 있다.

도 18은 특허문헌 2, 3에 개시되어 있는 종래의 측방출사 장치(광 프로브)의 단면 설명도이다.

통 형상의 샤프트(10)의 선단에 선단 유지부(11)가 장착되고, 선단 유지부(11)의 기단측에는, 샤프트(10)에 삽입통과한 광파이버(2)의 선단이 끼워 부착되고, 선단측에는 프리즘(4)을 접착한 로드 렌즈(3)가 끼워 부착되어 있다. 그리고, 피검체가 상처입는 것을 방지하고, 또한 프리즘(4)이나 로드 렌즈(3)가 탈락하여 피검체 내에 잔류하는 것을 방지하기 위하여, 전체를 투명한 피복(sheath)(12)으로 씌우고 있다.

일본 특공 평6-35946호 공보 일본 특개 평11-56786호 공보 일본 특개 2008-200283호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기 종래의 측방출사 장치는, 로드 렌즈와 프리즘이 접착제로 접착되어 있기 때문에 광로에 접착제층이 존재하여, 빔 품질에 편차가 생긴다고 하는 문제, 또한 어떠한 원인으로 로드 렌즈와 프리즘의 접착이 박리되면 사이에 간극이 생겨 빔 품질이 열화되고, 최악의 경우에는 프리즘으로부터 렌즈가 탈락된다고 하는 문제가 있다.

또한 로드 렌즈(3) 및 프리즘(4)은 대단히 작은 것이므로, 이것들을 접착하는 작업은 번잡하고 비능률적이다. 또한 샤프트(10) 선단의 선단 유지부(11)에 광파이버와 로드 렌즈를 정밀하게 끼워 부착하지 않으면 안 되므로, 조립 작업에 숙련과 시간을 요하여, 제조효율이 나쁘다고 하는 문제가 있다.

더욱이, 샤프트(10)나 피복(12)이 불가결하므로 외경이 커지지 않을 수 없어, 대단히 가는 혈관 등에 삽입할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 종래의 측방출사 장치의 문제점을 해결하고, 접착제에 의한 빔 품질의 편차나 열화, 신뢰성의 저하가 없고, 용이하게 제조할 수 있고, 외경이 작아 가는 혈관 등에도 사용 가능한 측방출사 장치를 개발하는 것을 과제로 하는 것이다.

[청구항 1]

본 발명은 광파이버와, 이 광파이버의 단면에 일단을 융착한 로드 렌즈와, 이 로드 렌즈의 타단에 융착한 프리즘을 갖고, 이 프리즘이 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한밑 선단 경사면을 갖고, 광파이버로부터 프리즘 내부로 입사된 광이 이 선단 경사면에서 반사되어 상기 출사면으로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치이다.

광파이버와 로드 렌즈, 로드 렌즈와 프리즘이 융착에 의해 접합되어 있으므로, 광로에 접착제층이 없어, 빔 품질의 편차, 박리에 의한 빔 품질의 열화, 프리즘의 탈락이 없다. 또한 종래 주지의 파이버 융착 장치를 사용하여 용이하게 제조할 수 있다.

샤프트나 피복을 필요로 하지 않으므로, 외경을 극히 작게 할 수 있어, 대단히 가는 혈관 등에도 사용할 수 있다.

광파이버는 대부분 단일모드 파이버이지만, 편파 유지 파이버, 멀티모드 파이버, 게다가 이미지 전송용 번들 파이버이어도 상관없다.

로드 렌즈는, 융착하기 위하여 석영계 유리일 필요가 있고, 코어가 굴절률 분포를 갖는 소위 GI형 파이버나, 단면 전체가 굴절률 분포를 갖는 소위 GRIN 렌즈를 사용할 수 있다.

로드 렌즈로서는, 일본 특개 2005-115097호 공보에 개시되는 바와 같은, 상이한 개구수를 갖는 2종의(또는 3종 이상의) GRIN 렌즈를 융착 접합한 것을 사용할 수도 있다.

프리즘은 융착하기 위하여 석영계 유리일 필요가 있다. 프리즘은, 원주의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상(소위 반원형)을 가지므로, 이것과 유사한 단면 형상의 연마된(硏磨濟) 모재(원주형 모재의 외주의 일부를 평면 형상으로 연마한 것)를 연신(파이버화)함으로써 용이하게 제조할 수 있고, 또한 가늘고 긴 파이버의 상태로 로드 렌즈에 용이하게 융착할 수 있다.

프리즘의 선단 경사면의 출사면에 대한 경사각도(도 3의 θ)는 통상 45°이고, 그 경우 광은 축선에 대하여 90°의 각도로 측방으로 출사된다. 선단 경사면의 경사각도(θ)를 변경함으로써 광의 출사각도를 변경할 수 있다. 선단 경사면에는, 필요에 따라, 미러 코트(Au 코트 등), 하프미러 코트(유전 다층막 코트 등) 등의 코팅을 시행할 수 있다.

[청구항 2]

또 본 발명은 상기 프리즘의 최선단부가 모따기 가공되어 있는 청구항 1에 기재된 측방출사 장치이다.

프리즘 최선단부를 모따기 가공함으로써 측방출사 장치를 피복으로 씌우지 않고 직접 피검체 내부에 삽입했을 때, 피검체가 상처입기 어렵게 된다.

모따기 가공은, 예를 들면, 프리즘 최선단부를 방전 가공이나 레이저 가공 등으로 곡면 형상으로 매끄럽게 하는 방법이 있다.

[청구항 3]

또 본 발명은 상기 로드 렌즈의 외경 및 상기 프리즘의 최대 직경이 광파이버 직경의 2배 이하인 청구항 1 또는 2에 기재된 측방출사 장치이다.

광파이버와 로드 렌즈의 외경이 근사해 있으면, 융착시의 표면장력에 의한 자기배열 효과에 의해 로드 렌즈와 광파이버의 축이 자동적으로 일치하므로, 광파이버와 로드 렌즈의 결합손실이 극히 적어진다. 광파이버의 외경이 125㎛인 경우, 로드 렌즈의 외경은 124㎛∼250㎛이 적당하다. 프리즘의 최대 직경도 마찬가지로 124㎛∼250㎛이 적당하다. 광파이버의 외경이 80㎛인 경우, 로드 렌즈의 외경 및 프리즘의 최대 직경은 79∼160㎛이 적당하다.

이것은, 가는 혈관 등에 삽입한다고 하는 본 장치의 목적에도 합치하고 있다.

[청구항 4]

또 본 발명은, 원주형의 석영유리 모재의 외주의 일부를 절결하고, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된 모재를 형성하는 스텝과, 이 연마된 모재를 연신하여 프리즘용 파이버를 형성하는 스텝과, 이 프리즘용 파이버를 로드 렌즈 또는 로드 렌즈로서 절단하기 전의 렌즈 파이버에 융착하는 스텝과, 이 프리즘용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 1∼3 중 어느 하나에 기재한 측방출사 장치의 제조방법이다.

본 발명의 프리즘을 제조하기 위해서는, 우선 원주형의 석영유리 모재를 제조한다. 이 모재는 주지의 방법에 의해 제조할 수 있다. 다음에 이 모재의 외주의 일부를 연마하여, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된 모재를 형성한다. 이 연마도 통상의 연마 장치를 사용하여 용이하게 행할 수 있다. 다음에 이 연마된 모재를 연신하여 프리즘용 파이버를 형성한다. 연마된 모재의 연신은 광파이버나 GRIN 렌즈를 연신하는 장치를 사용하여 행할 수 있다.

본 발명의 제조방법은, 프리즘용 파이버를 로드 렌즈 또는 로드 렌즈로서 절단하기 전의 렌즈 파이버에 융착하는 스텝과, 융착한 프리즘용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하고, 프리즘으로 하는 스텝을 갖는다.

가늘고 긴 프리즘용 파이버를, 로드 렌즈 또는 로드 렌즈로서 절단하기 전의 가늘고 긴 렌즈 파이버에 융착하므로, 주지의 파이버 융착 장치를 사용하여 융착작업을 용이하게 행할 수 있다. 이 융착 후에, 프리즘용 파이버를 원하는 길이로 절단하고, 또한 필요에 따라 연마를 행하여 선단 경사면을 형성함으로써 프리즘용 파이버를 프리즘으로 할 수 있다.

[청구항 5]

또 본 발명은, 광파이버와, 이 광파이버의 단면에 융착한 프리즘 렌즈를 갖고, 이 프리즘 렌즈가 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한 선단 경사면을 갖고, 광파이버로부터 프리즘 렌즈 내부에 입사된 광이 이 선단 경사면에서 반사되어 상기 출사면으로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치이다.

본 발명은, 광파이버와 프리즘 렌즈가 융착에 의해 접합되어 있으므로, 광로에 접착제층이 없어, 빔 품질의 편차, 박리에 의한 빔 품질의 열화, 프리즘 렌즈의 탈락이 없다. 또한 종래 주지의 파이버 융착 장치를 사용하여 용이하게 제조할 수 있다.

샤프트나 피복를 필요로 하지 않으므로, 외경을 극히 작게 할 수 있어, 대단히 가는 혈관 등에도 사용할 수 있다.

또한, 로드 렌즈와 프리즘이 프리즘 렌즈로서 융합해 있으므로, 부품수 및 제조 공정을 적게 하여, 절력화와 비용절감을 실현할 수 있다.

광파이버는 대부분 단일모드 파이버이지만, 편파 유지 파이버, 멀티모드 파이버, 더욱이 이미지 전송용 번들 파이버이어도 상관없다.

프리즘 렌즈는, 융착하기 위하여 석영계 유리일 필요가 있고, 코어가 굴절률 분포를 갖는 소위 GI형 파이버나, 단면 전체가 굴절률 분포를 갖는 소위 GRIN 렌즈를 사용할 수 있다.

프리즘 렌즈로서는 상기의 상이한 개구수를 갖는 2종의(또는 3종 이상의) GRIN 렌즈를 융착 접합한 것을 사용할 수도 있다.

프리즘 렌즈는, 원주의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상을 가지므로, 이것과 유사한 단면 형상의 연마된 렌즈 모재(원주형 렌즈 모재의 외주의 일부를 평면으로 연마한 것)를 연신(파이버화)함으로써 용이하게 제조할 수 있고, 또한 가늘고 긴 파이버의 상태로 광파이버에 용이하게 융착할 수 있다.

프리즘 렌즈의 선단 경사면의 출사면에 대한 경사각도(θ)는 통상 45°이지만, 경사각도(θ)를 변경함으로써 광의 출사 각도를 변경할 수 있다. 선단 경사면에는, 필요에 따라 미러 코트(Au 코트 등), 하프미러 코트(유전 다층막 코트 등) 등의 코팅을 시행할 수 있다.

[청구항 6]

또 본 발명은 상기 프리즘 렌즈의 최선단부가 모따기 가공되어 있는 제 5 항에 기재된 측방출사 장치이다.

프리즘 렌즈 최선단부를 모따기 가공함으로써 측방출사 장치를 피복으로 씌우지 않고 직접 피검체 내부에 삽입했을 때, 피검체가 상처입기 어렵게 된다.

모따기 가공은, 예를 들면, 프리즘 렌즈 최선단부를 방전 가공이나 레이저 가공 등으로 곡면 형상으로 매끄럽게 하는 방법이 있다.

[청구항 7]

또 본 발명은, 상기 프리즘 렌즈의 최대 직경이 광파이버 직경의 2배 이하인 청구항 5 또는 6에 기재된 측방출사 장치이다.

광파이버와 프리즘 렌즈의 외경이 근사해 있으면, 융착시의 표면장력에 의한 자기배열 효과에 의해 프리즘 렌즈와 광파이버의 축이 자동적으로 일치하므로, 광파이버와 프리즘 렌즈의 결합손실이 극히 적어진다. 광파이버의 외경이 125㎛인 경우, 프리즘 렌즈의 외경은 124㎛∼250㎛가 적당하다. 광파이버의 외경이 80㎛인 경우, 프리즘 렌즈의 외경은 79∼160㎛가 적당하다. 또 이것은 가는 혈관 등에 삽입한다고 하는 본 장치의 목적에도 합치하고 있다.

[청구항 8]

또 본 발명은, 원주형의 렌즈 모재의 외주의 일부를 절결하고, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된 렌즈 모재를 형성하는 스텝과, 이 연마된 렌즈 모재를 연신하여 프리즘 렌즈용 파이버를 형성하는 스텝과, 이 프리즘 렌즈용 파이버를 광파이버에 융착하는 스텝과, 이 프리즘 렌즈용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 5∼7 중 어느 하나에 기재한 측방출사 장치의 제조방법이다.

본 발명의 프리즘 렌즈를 제조하기 위해서는, 우선, 석영계 유리로 이루어지는 원주형의 렌즈 모재를 제조한다. 이 렌즈 모재는 주지의 방법(예를 들면, 일본 특개 2005-115097호 공보)에 의해 제조할 수 있다. 다음에 이 렌즈 모재의 외주의 일부를 연마하고, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된 모재를 형성한다. 이 연마도 일반적인 연마장치를 사용하여 용이하게 행할 수 있다. 다음에 이 연마된 렌즈 모재를 연신하여 프리즘 렌즈용 파이버를 형성한다. 연마된 렌즈 모재의 연신은 광파이버나 GRIN 렌즈를 연신하는 장치를 사용하여 행할 수 있다.

본 발명의 제조방법은 프리즘 렌즈용 파이버를 광파이버에 융착하는 스텝과, 융착한 프리즘 렌즈용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하여, 프리즘 렌즈로 하는 스텝을 갖는다.

가늘고 긴 프리즘 렌즈용 파이버를 광파이버에 융착하므로, 주지의 파이버 융착 장치를 사용하여 융착 작업을 용이하게 행할 수 있다. 이 융착 후에, 프리즘 렌즈용 파이버를 원하는 길이로 절단하고, 또한 필요에 따라 연마를 행하여 선단 경사면을 형성함으로써 프리즘 렌즈용 파이버를 프리즘 렌즈로 할 수 있다.

본 발명의 측방출사 장치는 접착제를 사용하지 않으므로, 접착제층에 기인하는 빔 품질의 편차가 없어진다.

광파이버와 로드 렌즈, 로드 렌즈와 프리즘이 융착에 의해 일체로 접합되므로, 접합부의 접착이 박리되어 빔 품질이 열화될 우려가 없고, 프리즘이나 로드 렌즈가 탈락하여 피검체 내에 잔류할 우려도 없어지고, 피복으로 씌울 필요가 없다.

종래와 같은 샤프트나 피복를 필요로 하지 않으므로, 측방출사 장치의 외경이 극히 가늘게 되어, 대단히 가는 혈관 등에 삽입하여 사용하는 것이 가능하게 된다.

로드 렌즈와 프리즘을 프리즘 렌즈로서 융합함으로써, 부품수 및 제조공정을 적게 하여, 절력화와 비용절감을 실현할 수 있다.

프리즘 또는 프리즘 렌즈는, 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상을 가지므로, 유사한 단면 형상을 갖는 모재를 연신한 가늘고 긴 파이버를 용이하게 제조할 수 있고, 파이버의 상태로 융착할 수 있으므로, 융착작업도 용이하다.

도 1은 실시예의 측방출사 장치(1)의 측면도.
도 2는 측방출사 장치(1)의 정면도.
도 3은 프리즘(4)의 측면 확대도.
도 4는 도 3에서의 A-A선 단면도.
도 5는 모재의 사시도.
도 6은 연마된 모재의 사시도.
도 7은 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 8은 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 9는 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 10은 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 11은 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 12는 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 13은 실시예의 측방출사 장치(1')의 측면도.
도 14는 측방출사 장치(1')의 정면도.
도 15는 렌즈 모재(8)의 사시도.
도 16은 연마된 렌즈 모재(9)의 사시도.
도 17은 실시예의 측방출사 장치 제조방법의 설명도.
도 18은 종래의 측방출사 장치의 단면 설명도.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(실시예)

도 1∼4는 실시예의 측방출사 장치(1)에 관한 것으로, 도 1은 측면도, 도 2는 정면도, 도 3은 프리즘(4)의 측면 확대도, 도 4는 도 3에서의 A-A선 단면도이다.

측방출사 장치(1)는 광파이버(2), 로드 렌즈(3), 프리즘(4)으로 이루어진다.

광파이버(2)는 외경 125㎛의 단일모드 광파이버이고, 선단부의 피복(2a)을 제거하고, 그 선단면에 로드 렌즈(3)를 융착하고 있다.

로드 렌즈(3)는 석영계의 유리로 이루어지는 외경 125㎛의 GRIN 렌즈이며, 융착시의 자기배열 효과에 의해, 광파이버(2)와 로드 렌즈(3)의 축심은 자동적으로 일치해 있다.

프리즘(4)은 석영유리이고, 직경 d=125㎛의 원주의 외주의 일부를 g=11㎛ 절결하고, h=114㎛ 남겨, 축선에 평행한 평면 형상의 출사면(4c)(출사면의 폭 74㎛)을 형성한 기본형상을 갖는다.(도 4)

프리즘(4)은, 도 5에 도시하는 직경 D=5.7mm의 원주형 석영유리의 모재(6)의 외주의 일부를 약 0.7mm 연마하고, 도 6에 도시하는 바와 같이 나머지 부분 H≒5mm이고 연마면(7a)의 폭이 약 3mm의 연마된 모재(7)를 작성하고, 이것을 약 1900℃의 온도에서 연신한 프리즘용 파이버(4')를 절단하고, 비스듬히 연마하여 선단 경사면(4a)을 형성하고, 그 후 방전가공에 의해 최선단부(4b)에 모따기를 시행하고, 또한 선단 경사면(4a)에 Au 코트를 행한 것이다.

연마된 모재(7)의 연마면(7a)은 모재(6)의 축심과 평행한 평면으로 되어 있다.

광파이버를 연신하는 경우의 온도는 통상 2000℃이지만, 프리즘용 파이버를 연신할 때는, 이것보다도 낮은 1900℃ 정도로 행하는 것이 바람직하다. 연신 온도가 높으면, 연신한 프리즘용 파이버의 출사면(4c)이 둥글게 되고, 출사광이 출사면의 곡률의 영향을 받아 타원형상으로 되어, 조사영역이 넓혀져 충분한 공간 분해능이 얻어지지 않을 우려가 있다. 연신 온도를 1900℃ 정도로 하면, 출사면(4c)의 곡률은 극히 미미하게 되어, 실질적으로 평면으로 되어 실용상 문제없다.

광파이버(2)로부터 나온 광은 로드 렌즈(3) 내부로 확산하면서 입사되고, 로드 렌즈(3) 내부를 수속하면서 진행하고, 프리즘(4)에 입사되고, 선단 경사면(4a)에서 반사되고, 출사면(4c)으로부터 출사된다.

측방출사 장치(1)는 도 7∼도 12에 도시하는 제조방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.

도 7에 있어서, (a)는 광파이버(2)의 일단에 렌즈 파이버(3')를 융착한 상태, (b)는 그 렌즈 파이버(3')를 소정 길이로 절단하여(절단 후, 필요에 따라 절단면을 연마해도 됨) 로드 렌즈(3)로 한 상태, (c)는 로드 렌즈(3)의 단면에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (d)는 프리즘용 파이버(4')를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 한 상태를 나타내고 있다.

또한, 렌즈 파이버(3')는 GRIN 렌즈 모재를 연신하여 파이버 형상으로 한 것이다.

도 8에 있어서, (a)는 광파이버(2)의 일단에 미리 작성한 로드 렌즈(3)를 융착한 상태, (b)는 로드 렌즈(3)의 단면에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (c)는 프리즘용 파이버(4')를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 한 상태를 나타내고 있다.

도 9에 있어서, (a)는 렌즈 파이버(3')의 일단에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (b)는 렌즈 파이버(3')를 소정 길이에 절단하여(절단 후, 필요에 따라 절단면을 연마해도 됨) 로드 렌즈(3)로 한 상태, (c)는 광파이버(2)의 일단에 그 로드 렌즈(3)의 단면을 융착한 상태, (d)는 프리즘용 파이버(4')를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 한 상태를 나타내고 있다.

도 10에 있어서, (a)는 미리 작성한 로드 렌즈(3)의 일단에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (b)는 광파이버(2)의 일단에 그 로드 렌즈(3)의 단면을 융착한 상태, (c)는 프리즘용 파이버(4')를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 한 상태를 나타내고 있다.

도 11에 있어서, (a)는 렌즈 파이버(3')의 일단에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (b)는 렌즈 파이버(3')를 소정 길이에 절단하여(절단 후, 필요에 따라 절단면을 연마해도 됨) 로드 렌즈(3)로 함과 아울러, 프리즘용 파이버를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 하여, 프리즘 부착 로드 렌즈를 제작한 상태, (c)는 광파이버(2)의 일단에 그 프리즘 부착 로드 렌즈를 융착한 상태를 나타내고 있다.

도 12에 있어서, (a)는 미리 작성한 로드 렌즈(3)의 일단에 프리즘용 파이버(4')를 융착한 상태, (b)는 프리즘용 파이버를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(4b)의 모따기 가공, 선단 경사면(4a)의 Au 코트를 행하여 프리즘(4)으로 하고, 프리즘 부착 로드 렌즈를 제작한 상태, (c)는 광파이버(2)의 일단에 그 프리즘 부착 로드 렌즈를 융착한 상태를 나타내고 있다.

도 13에 나타내는 측방출사 장치(1')는 광파이버(2)의 단면에 프리즘 렌즈(5)를 융착한 것이다. 광파이버(2)는 외경 125㎛의 단일모드 광파이버이고, 선단부의 피복(2a)을 제거했다.

프리즘 렌즈(5)는 개구수 0.17의 GRIN 렌즈이고, 직경 d=125㎛의 원주의 외주의 일부를 g=11㎛ 절결하고, h=114㎛ 남기고, 축선에 평행한 평면 형상의 출사면(5c)(출사면의 폭 74㎛)을 형성한 기본형상을 갖는다.(도 14) 그 선단부는 비스듬히 절결한 선단 경사면(5a)으로 되어 있다.

프리즘 렌즈(5)의 전체 길이는 300㎛이다.

프리즘 렌즈(5)는 도 15에 도시하는 직경 D=5.0mm의 원주형 GRIN 렌즈 모재(8)의 외주의 일부를 약 0.5mm 연마하고, 도 16에 도시하는 바와 같이, 나머지 부분 H≒4.5mm로 연마면(9a)의 폭이 약 3mm의 연마된 렌즈 모재(9)를 작성하고, 이것을 약 1800℃의 온도에서 연신한 프리즘 렌즈용 파이버(5')를 절단하고, 비스듬히 연마하여 선단 경사면(5a)을 형성하고, 그 후 방전가공에 의해 최선단부(5b)에 모따기를 시행하고, 또한 선단 경사면(5a)에 Au 코트를 행한 것이다.

연마된 렌즈 모재(9)의 연마면(9a)은 렌즈 모재(8)의 축심과 평행한 평면으로 되어 있다.

개구수 0.17의 GRIN 렌즈 파이버를 연신하는 경우의 온도는, 통상 1900℃이지만, 프리즘 렌즈용 파이버를 연신할 때는, 이것보다도 낮은 1800℃ 정도로 행하는 것이 바람직하다. 연신 온도가 높으면, 연신한 프리즘 렌즈용 파이버의 출사면(5c)이 둥글게 되고, 출사광이 출사면의 곡률의 영향을 받아 타원형상으로 되어, 조사영역이 넓혀져 충분한 공간 분해능이 얻어지지 않을 우려가 있다. 연신 온도를 1800℃ 정도 로 하면, 출사면(5c)의 곡률은 극히 미미하게 되어, 실질적으로 평면으로 되어 실용상 문제없다.

광파이버(2)로부터 나온 광은 프리즘 렌즈(5) 내부로 확산하면서 입사되고, 프리즘 렌즈(5) 내부를 수속하면서 진행되고, 선단 경사면(5a)에서 반사되고, 출사면(5c)으로부터 출사된다.

측방출사 장치(1')는 도 17에 도시하는 제조방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.

도 17에 있어서, (a)는 광파이버(2)의 선단에 프리즘 렌즈용 파이버(5')를 융착한 상태이다. (b)는 프리즘 렌즈용 파이버(5')를 절단, 연마하고, 선단 경사면을 형성하고, 그 후 최선단부(5b)의 모따기 가공, 선단 경사면(5a)의 Au 코트를 행하여 프리즘 렌즈(5)로 한 상태를 나타내고 있다.

이 측방출사 장치(1')는 광파이버와 동일한 직경으로 대단히 가는 것이므로, 대단히 가는 혈관 등에 사용하기 적합하다.

본 발명에 있어서, 프리즘 또는 프리즘 렌즈에 선단 경사면을 형성하는 방법에 관해서는, 절단·연마에 의한 방법 이외에, 프리즘용 파이버 또는 프리즘 렌즈용 파이버를 레이저로 절단하여 경사면을 형성하는 방법도 가능하다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명의 측방출사 장치는 OCT의 광 프로브로서 사용되는 이외에, 레이저 다이오드와 단일모드 파이버의 결합 등 광통신용 광파이버 모듈, 거리·변위 센서용 광 프로브, 내시경용 광 프로브 등으로서 사용할 수 있다.

1 측방출사 장치
2 광파이버
2a 피복
3 로드 렌즈
3' 렌즈 파이버
4 프리즘
4a 선단 경사면
4b 최선단부
4c 출사면
4' 프리즘용 파이버
5 프리즘 렌즈
5a 선단 경사면
5b 최선단부
5c 출사면
5'프리즘 렌즈용 파이버
6 모재
7 연마된 모재
7a 연마면
8 렌즈 모재
9 연마된 렌즈 모재
9a 연마면
10 샤프트
11 선단 유지부
12 피복
B 출사광

Claims

광파이버와, 이 광파이버의 단면에 일단을 융착한 로드 렌즈와, 이 로드 렌즈의 타단에 융착한 프리즘을 갖고, 이 프리즘이 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한 선단 경사면을 갖고, 광파이버로부터 프리즘 내부로 입사된 광이 이 선단 경사면에서 반사되어 상기 출사면으로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프리즘의 최선단부가 모따기 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 로드 렌즈의 외경 및 상기 프리즘의 최대 직경이 광파이버 직경의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 측방출사 장치
원주형의 석영유리 모재의 외주의 일부를 절결하고, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된(硏磨濟) 모재를 형성하는 스텝과, 이 연마된 모재를 연신하여 프리즘용 파이버를 형성하는 스텝과, 이 프리즘용 파이버를 로드 렌즈 또는 로드 렌즈로서 절단하기 전의 렌즈 파이버에 융착하는 스텝과, 이 프리즘용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하고, 프리즘으로 하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 측방출사 장치의 제조방법.
광파이버와, 이 광파이버의 단면에 융착한 프리즘 렌즈를 갖고, 이 프리즘 렌즈가 원주형의 외주의 일부를 절결하여 축선에 평행한 평면 형상의 출사면을 형성한 기본 형상을 이루고, 그 선단부를 비스듬히 절결한 선단 경사면을 갖고, 광파이버로부터 프리즘 렌즈 내로 입사된 광이 이 선단 경사면에서 반사되어 상기 출사면으로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 프리즘 렌즈의 최선단부가 모따기 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 측방출사 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 프리즘 렌즈의 최대 직경이 광파이버 직경의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 측방출사 장치
원주형의 렌즈 모재의 외주의 일부를 절결하고, 축선에 평행한 평면의 연마면을 갖는 연마된 렌즈 모재를 형성하는 스텝과, 이 연마된 렌즈 모재를 연신하여 프리즘 렌즈용 파이버를 형성하는 스텝과, 이 프리즘 렌즈용 파이버를 광파이버에 융착하는 스텝과, 이 프리즘 렌즈용 파이버를 절단하여 선단 경사면을 형성하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 측방출사 장치의 제조방법.