特開 2024-27240 レーザプローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027240

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】レーザプローブ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/00 20060101AFI20240222BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

G02B6/00 326

G02B6/02 421

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022129871

(22)【出願日】2022-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】瀧ヶ平 将人

【テーマコード（参考）】

2H038

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H038AA58

2H038BA45

2H038CA01

2H250AB03

2H250AC03

2H250AC17

2H250AC19

2H250AH37

2H250AH42

2H250BA32

2H250BB02

(57)【要約】

【課題】側方照射に用いることができるとともに、反射ロッドの調心を容易に行うことができるレーザプローブを提供する。
【解決手段】レーザプローブは、第１端および前記第１端とは反対側に位置する第２端を有する筒状部材と、前記第１端から前記筒状部材に挿入された光ファイバと、前記第２端から前記筒状部材に挿入された反射ロッドと、を備え、前記光ファイバの先端面は、前記光ファイバの光軸に垂直な横断面に対して傾いており、前記反射ロッドの先端面は、前記横断面に対して傾いているとともに前記光ファイバの長手方向から見て前記光軸と重なる反射面と、前記反射面の先端に設けられた位置決め面と、を含み、前記光ファイバの先端面と前記横断面とがなす角をθ１とし、前記反射面と前記横断面とがなす角をθ２とし、前記位置決め面と前記横断面とがなす角をθ３とするとき、θ３≦θ１かつθ３＜θ２である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

側方照射に用いられるレーザプローブであって、
第１端および前記第１端とは反対側に位置する第２端を有する筒状部材と、
前記第１端から前記筒状部材に挿入された光ファイバと、
前記第２端から前記筒状部材に挿入された反射ロッドと、を備え、
前記光ファイバの先端面は、前記光ファイバの光軸に垂直な横断面に対して傾いており、
前記反射ロッドの先端面は、前記横断面に対して傾いているとともに前記光ファイバの長手方向から見て前記光軸と重なる反射面と、前記反射面の先端に設けられた位置決め面と、を含み、
前記光ファイバの先端面と前記横断面とがなす角をθ１とし、前記反射面と前記横断面とがなす角をθ２とし、前記位置決め面と前記横断面とがなす角をθ３とするとき、θ３≦θ１かつθ３＜θ２である、レーザプローブ。

【請求項2】

θ３≒θ１である、請求項１に記載のレーザプローブ。

【請求項3】

θ３≒０°である、請求項１に記載のレーザプローブ。

【請求項4】

５°≦θ１≦１０°である、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザプローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザプローブに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、チューブと、光ファイバと、反射面を有する反射ロッドと、を備えるレーザプローブが開示されている。光ファイバおよび反射ロッドの各々は、光ファイバの先端面と反射ロッドの反射面とが対向するように、チューブに挿入されている。ここで、反射面は、光ファイバの光軸に対して傾いている。これにより、光ファイバから出射された光は、反射面によって反射され、レーザプローブの側方に照射される。すなわち、レーザプローブを側方照射に用いることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－６７８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば特許文献１に開示されたレーザプローブにおいては、チューブ内で光ファイバと反射ロッドとを突き合わせる際に、反射ロッドが光ファイバの光軸回りに回転し得る。このため、反射面を所望の方向に向けるために、光ファイバから実際に光を出射させながら反射光を観測することで反射ロッドの回転角をアクティブに調整する、いわゆるアクティブ調心が行われていた。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、側方照射に用いることができるとともに、反射ロッドの調心を容易に行うことができるレーザプローブを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の態様１は、側方照射に用いられるレーザプローブであって、第１端および前記第１端とは反対側に位置する第２端を有する筒状部材と、前記第１端から前記筒状部材に挿入された光ファイバと、前記第２端から前記筒状部材に挿入された反射ロッドと、を備え、前記光ファイバの先端面は、前記光ファイバの光軸に垂直な横断面に対して傾いており、前記反射ロッドの先端面は、前記横断面に対して傾いているとともに前記光ファイバの長手方向から見て前記光軸と重なる反射面と、前記反射面の先端に設けられた位置決め面と、を含み、前記光ファイバの先端面と前記横断面とがなす角をθ１とし、前記反射面と前記横断面とがなす角をθ２とし、前記位置決め面と前記横断面とがなす角をθ３とするとき、θ３≦θ１かつθ３＜θ２である、レーザプローブである。

【0007】

本発明の態様１によれば、側方照射に用いることが可能であるとともに、反射ロッドの調心を容易に行うことが可能なレーザプローブを提供できる。つまり、長手方向から見て光ファイバの光軸と反射面とが重なっており、反射面が横断面に対して傾いていることにより、光ファイバを伝搬してきた光を反射面で反射させ、レーザプローブの側方に照射させることができる。また、θ３≦θ１であることにより、反射ロッドの調心をパッシブに行うことができる。

【0008】

また、本発明の態様２は、態様１のレーザプローブにおいて、θ３≒θ１である、レーザプローブである。

【0009】

また、本発明の態様３は、態様１のレーザプローブにおいて、θ３≒０°である、レーザプローブである。

【0010】

また、本発明の態様４は、態様１から態様３のいずれか一つのレーザプローブにおいて、５°≦θ１≦１０°である、レーザプローブである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の上記態様によれば、側方照射に用いることが可能であるとともに、反射ロッドの調心を容易に行うことが可能なレーザプローブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るレーザプローブを示す縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るレーザプローブを組み立てる様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態に係るレーザプローブについて図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るレーザプローブ１は、光ファイバ１０と、反射ロッド２０と、筒状部材３０と、を備える。筒状部材３０は、第１端３０ａと、第１端３０ａとは反対側に位置する第２端３０ｂと、を有する。光ファイバ１０の先端部は、第１端３０ａから筒状部材３０に挿入されている。反射ロッド２０は、第２端３０ｂから筒状部材３０に挿入されている。

【0014】

（方向定義）
ここで、本実施形態では、光ファイバ１０の長手方向（すなわち、光ファイバ１０の光軸Ｏに沿う方向）を、Ｚ方向、軸方向Ｚ、または長手方向Ｚと称する。長手方向Ｚに沿って、第１端３０ａから第２端３０ｂに向かう向き（すなわち、光ファイバ１０から反射ロッド２０に向かう向き）を、＋Ｚの向きまたは前方と称する。＋Ｚの向きとは反対の向きを、－Ｚの向きまたは後方と称する。光ファイバ１０の光軸Ｏに垂直な断面を、横断面Ｃと称する（図２も参照）。長手方向Ｚから見て、光ファイバ１０の光軸Ｏに直交する方向を、径方向と称する。径方向に沿って、光軸Ｏに接近する向きを、径方向内側と称し、光軸Ｏから離反する向きを、径方向外側と称する。長手方向Ｚから見て、光軸Ｏまわりに周回する方向を、周方向と称する。

【0015】

本実施形態に係る光ファイバ１０は、横断面視において円形状に形成されている。図１に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、クラッド１２と、被覆層１３と、を有する。コア１１は、横断面視において光ファイバ１０の中央部に位置している。クラッド１２は、コア１１を径方向外側から覆っている。被覆層１３は、クラッド１２を径方向外側から覆っている。本実施形態では、光ファイバ１０の先端部において被覆層１３は取り除かれており、コア１１およびクラッド１２が第１端３０ａから筒状部材３０に挿入されている。被覆層１３の材質としては、例えば樹脂等を用いることができる。

【0016】

コア１１およびクラッド１２の材質としては、例えば石英ガラスを採用することができる。クラッド１２の屈折率は、コア１１の屈折率よりも小さい。これにより、光ファイバ１０の基端側（後端側）から入力された光は、コア１１とクラッド１２との界面での全反射を繰り返し、光ファイバ１０の先端面１０ａまで伝搬する。本実施形態に係る光ファイバ１０の先端面１０ａは、横断面Ｃに対して傾いている（図２も参照）。

【0017】

本実施形態に係る反射ロッド２０は、横断面視において円形状に形成されている。図１に示すように、本実施形態に係る反射ロッド２０は、その先端面２０ａが光ファイバ１０の先端面１０ａと長手方向Ｚにおいて対向するように、第２端３０ｂから筒状部材３０に挿入されている。本実施形態において、反射ロッド２０の基端面（前端面）２０ｂと、筒状部材３０の第２端３０ｂとは、長手方向Ｚにおける位置が略等しい。本実施形態において、反射ロッド２０の先端面２０ａは、反射面２１および位置決め面２２を含む。反射ロッド２０の材質としては、例えば石英ガラスを採用することができる。

【0018】

長手方向Ｚから見て、反射面２１は光ファイバ１０の光軸Ｏと重なっている。言い換えれば、反射面２１は光ファイバ１０の光軸Ｏと交差している。反射面２１は、横断面Ｃに対して傾いている（図２も参照）。反射面２１は、光ファイバ１０を伝搬してきた光を反射可能な面である。本実施形態においてより具体的に、反射面２１には、金属製の鏡面Ｍが形成されている。鏡面Ｍを形成する方法としては、例えば、反射面２１に対してアルミニウム等の金属を蒸着する方法を採用することができる。

【0019】

位置決め面２２は、反射面２１の先端（－Ｚ端）に位置する。より具体的に、反射面２１の先端（－Ｚ端）には、面取り加工が施され、位置決め面２２が形成されている。長手方向Ｚから見て、位置決め面２２は先端面２０ａの径方向における端部に位置する。位置決め面２２は、光ファイバ１０の先端面１０ａに当接している。一方、光ファイバ１０の先端面１０ａと反射面２１との間には空間Ｓが存在する。空間Ｓは、空気で満たされていてもよいし、液体で満たされていてもよい。あるいは、光を透過する固体（樹脂等）によって満たされていてもよい。

【0020】

本実施形態に係る筒状部材３０は、円筒状の形状を有する。本実施形態に係る筒状部材３０は、光ファイバ１０を伝搬してきた光を透過可能な物質によって形成されている。筒状部材３０の材質としては、例えば石英ガラスを採用することができる。本実施形態において、筒状部材３０の外形と被覆層１３の外形とは略等しい。なお、本明細書において文言「略等しい」には、製造誤差を取り除けば等しいとみなせる場合も含まれる。また、筒状部材３０の第１端３０ａと被覆層１３の前端とが当接している。

【0021】

以下、先端面１０ａ、反射面２１、および位置決め面２２の各々の、横断面Ｃに対する傾きについて説明する。図２に示すように、本明細書においては、光ファイバ１０の先端面１０ａと横断面Ｃとがなす角をθ１とし、反射面２１と横断面Ｃとがなす角をθ２とし、位置決め面２２と横断面Ｃとがなす角をθ３とする。なお、θ３について、より具体的には、径方向外側に向かうにしたがって漸次先端面１０ａに近接する（後方に向かう）傾きを正の値で定義し、径方向外側に向かうにしたがって漸次先端面１０ａから離反する（前方に向かう）傾きを負の値で定義する。以下、本実施形態においては、θ３≧０°であるとして説明する。

【0022】

先述したように、本実施形態に係る反射面２１は、横断面Ｃに対して傾いている。つまり、０°＜θ２＜９０°が成立する。０°＜θ２＜９０°が成立することにより、光ファイバ１０の先端面１０ａから出射された光を、反射面２１によって反射させ、レーザプローブ１の側方（径方向外側）に向けて照射することができる。なお、θ２の大きさは、設計に応じて適宜変更可能である。また、光ファイバ１０から出射された光が反射面２１によって確実に反射されるよう、反射面２１および位置決め面２２の大きさが適宜調整されてもよい。

【0023】

また、本実施形態においては、５°＜θ１＜１０°が成立する。この構成によれば、光ファイバ１０の先端面１０ａでフレネル反射した光がコア１１とクラッド１２との界面で再び全反射し、コア１１中を逆行することを抑制することができる。また、当該逆行を抑制しつつ、先端面１０ａの傾きを最小限に抑えることができる。より好ましくは、θ１≒８°が成立してもよい。この場合、先端面１０ａでフレネル反射した光がコア１１中を逆行することをより確実に抑制しつつ、先端面１０ａの傾きをより抑えることができる。なお、本明細書において、２つの値を「≒（ニアリーイコール）」で結ぶ表現には、製造誤差を取り除けば当該２つの値が等しい（「＝（イコール）」）とみなせる場合も含まれる。

【0024】

先述したように、本実施形態に係る位置決め面２２は、反射面２１の先端を面取り加工することによって形成されている。つまり、θ３＜θ２が成立している。また、本実施形態においては、θ３≒θ１が成立する。言い換えれば、位置決め面２２と先端面１０ａとが略平行となるように、反射面２１の先端が面取り加工されている。

【0025】

（０°＜）θ１≒θ３が成立していることにより、光ファイバ１０が挿入された筒状部材３０に対し反射ロッド２０を挿入する際において、反射ロッド２０の向きを容易に調整（調心）することができる。具体的に、作業者は、反射ロッド２０の先端面２０ａと光ファイバ１０の先端面１０ａとを突き当てながら、反射ロッド２０を光軸Ｏまわりに回転させる（図２参照）。すると、反射面２１が所望の向き（すなわち、図１に示される向き）を向く回転角において、位置決め面２２が先端面１０ａに当接する。作業者は、位置決め面２２と先端面１０ａとの当接（面接触）をもって、反射面２１を所望の向きに向けることができる。すなわち、反射ロッド２０の調心を行うことができる。

【0026】

例えば特許文献１に記載のレーザプローブにおいては、光ファイバから実際に光を出射させながら反射光を観測することで反射ロッドの回転角をアクティブに調整する必要があった。これに対し、本実施形態に係るレーザプローブ１においては、位置決め面２２と先端面１０ａとを当接させることをもって、反射ロッド２０の角度をパッシブに調整することができる。すなわち、本実施形態に係るレーザプローブ１によれば、従来よりも容易に反射ロッド２０の調心を行うことができる。

【0027】

なお、θ１≒θ３は必ずしも成立しなくてもよく、θ３＜θ１が成立してもよい。この場合においても、作業者は、上記と同様に反射ロッド２０を光軸Ｏまわりに回転させることにより、反射ロッド２０の向きの調整を容易に行うことができる。この場合においては、反射面２１が所望の向きを向く回転角において、光ファイバ１０の先端面１０ａと、反射面２１と位置決め面２２との境界線Ｌ（図２参照）と、が当接する。作業者は、境界線Ｌと先端面１０ａとの当接（線接触）をもって、反射ロッド２０の調心を行うことができる。例えばθ３≒０である構成には、反射面２１に面取り加工を施して位置決め面２２を形成する作業が容易になるという利点がある。

【0028】

また、反射面２１の先端が面取り加工されて位置決め面２２が設けられていることにより、例えば反射面２１の先端が面取り加工されず尖っている場合と比較して、筒状部材３０の内壁や光ファイバ１０の先端面１０ａが損傷されにくくなる。これにより、筒状部材３０に反射ロッド２０を挿入する作業が容易になる。また、例えば本実施形態に係るレーザプローブ１を医療の用に供する場合、反射面２１の先端が面取り加工されていることにより、反射面２１の先端が欠けて患者に悪影響を与える事態が生じにくくなる。

【0029】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザプローブ１は、側方照射に用いられるレーザプローブ１であって、第１端３０ａおよび第１端３０ａとは反対側に位置する第２端３０ｂを有する筒状部材３０と、第１端３０ａから筒状部材３０に挿入された光ファイバ１０と、第２端３０ｂから筒状部材３０に挿入された反射ロッド２０と、を備え、光ファイバ１０の先端面１０ａは、光ファイバ１０の光軸Ｏに垂直な横断面Ｃに対して傾いており、反射ロッド２０の先端面２０ａは、横断面Ｃに対して傾いているとともに長手方向Ｚから見て光軸Ｏと重なる反射面２１と、反射面２１の先端に設けられた位置決め面２２と、を含み、光ファイバ１０の先端面１０ａと横断面Ｃとがなす角をθ１とし、反射面２１と横断面Ｃとがなす角をθ２とし、位置決め面２２と横断面Ｃとがなす角をθ３とするとき、θ３≦θ１かつθ３＜θ２である。

【0030】

この構成により、側方照射に用いることが可能であるとともに、反射ロッドの調心を容易に行うことが可能なレーザプローブを提供できる。つまり、長手方向Ｚから見て光ファイバ１０の光軸Ｏと反射面２１とが重なっており、反射面２１が横断面Ｃに対して傾いている（θ２＞０°）ことにより、光ファイバ１０を伝搬してきた光を反射面２１で反射させ、レーザプローブ１の側方に照射させることができる。また、θ３≦θ１であることにより、反射ロッド２０の調心をパッシブに行うことができる。

【0031】

また、θ３≒θ１であってもよい。この場合、位置決め面２２の全体が光ファイバ１０の先端面１０ａに当接するため、反射ロッド２０の調心をより容易にすることができる。

【0032】

また、θ３≒０°であってもよい。この場合、反射面２１の先端を面取り加工して位置決め面２２を形成する作業が容易になる。

【0033】

また、５°≦θ１≦１０°である。この構成により、光ファイバ１０の先端面１０ａでフレネル反射した光がコア１１中を逆行することを抑制することができる。

【0034】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0035】

例えば、反射ロッド２０の材質は石英ガラスでなくてもよい。例えば、反射ロッド２０の材質は金属であってもよい。この場合、鏡面Ｍを形成するために反射面２１に対して金属を蒸着する作業が不要となる。

【0036】

また、筒状部材３０の材質は石英ガラスでなくてもよい。例えば、筒状部材３０はアルミニウム等の金属管であってもよい。この場合、反射面２１で反射された光をレーザプローブ１の側方に照射するための孔が筒状部材３０に形成されていてもよい。

【0037】

また、上記のように反射ロッド２０をパッシブに調心可能であれば、－９０°＜θ３＜０°であってもよい。

【0038】

また、図示の例においてはθ１＜θ２であるが、光ファイバ１０を伝搬してきた光をレーザプローブ１の側方に照射可能であれば、θ１≧θ２であってもよい。

【0039】

また、０°＜θ１＜５°またはθ１＞１０°であってもよい。ただし、５°≦θ１≦１０°である構成は、光ファイバ１０の先端面１０ａでフレネル反射した光がコア１１中を逆行することを抑制しつつ、先端面１０ａの傾きを最小限に抑えることができるという点で好適である。

【0040】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１…レーザプローブ １０…光ファイバ １０ａ…先端面（光ファイバの先端面） ２０…反射ロッド ２０ａ…先端面（反射ロッドの先端面） ２１…反射面 ２２…位置決め面 ３０…筒状部材 ３０ａ…第１端 ３０ｂ…第２端 Ｃ…横断面 Ｏ…光軸 Ｚ…長手方向

【図1】

【図2】