專利名稱：側(cè)方射出裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使在光纖內(nèi)傳播的光沿相對于光纖的光軸成角度的側(cè)方射出的側(cè)方射出裝置，特別涉及適合作為OCT (Optical Coherence Tomography,光學相干斷層掃描)的光探頭使用的側(cè)方射出裝置及其制造方法。
背景技術：
OCT是ー種將光探頭插入患者的血管、腸道等器官，從其前端向側(cè)方射出低相干光，利用受測體內(nèi)部的各部分反射回來的光，得到受測體內(nèi)部的精密的斷層圖像的光學相干斷層成像技術，其基本技術公開在日本特公平6 — 35946號公報(專利文獻I)中，光探頭具體的結(jié)構公開在日本特開平11 一 56786號公報(專利文獻2)、日本特開2008 — 200283號公報(專利文獻3)等中。圖12是專利文獻2、3所示的現(xiàn)有的側(cè)方射出裝置(光探頭)的剖面說明圖。 在筒狀軸5的前端安裝有前端保持部6，在前端保持部6的基端側(cè)嵌裝有貫通軸5的光纖2的前端，在前端側(cè)嵌裝有粘接著棱鏡4的棒形透鏡3。而且，為了防止受測體受傷且防止棱鏡4及棒形透鏡3脫落而留在受測體內(nèi)，整體由透明的護套7覆蓋?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻I :日本特公平6 — 35946號公報專利文獻2 :日本特開平11 一 56786號公報專利文獻3 日本特開2008 — 200283號公報

發(fā)明內(nèi)容
在上述現(xiàn)有的側(cè)方射出裝置中，由于棒形透鏡和棱鏡由粘接劑粘接，所以在光路中存在粘接劑層，導致產(chǎn)生光束品質(zhì)不穩(wěn)定的問題，或者由于某種原因如果棒形透鏡和棱鏡的粘接剝離時，二者之間會產(chǎn)生間隙，光束品質(zhì)就會劣化，最嚴重時會導致透鏡從棱鏡脫落的問題。為了解決這種問題，雖然可以直接研磨加工棒形透鏡的前端使其形成斜面部而使光線反射，但是，光線從棒形透鏡內(nèi)部通過棒形透鏡側(cè)面向外部放射吋，射出光束會受側(cè)面曲率的影響而形成橢圓形狀，擴大了照射領域，從而導致得不到充分的空間分辨率的問題。另外，由于在軸5前端的前端保持部6處必須精密地嵌裝光纖和棒形透鏡，所以有組裝作業(yè)繁雜，制造效率不佳的問題。而且，由于不可缺少軸5及護套7，所以不得不増大外徑，這就會產(chǎn)生不能插入纖細的血管等中的問題。本發(fā)明的課題在于，開發(fā)一種側(cè)方射出裝置，以解決以上現(xiàn)有的側(cè)方射出裝置的問題點，消除因粘接劑引起的光束品質(zhì)不穩(wěn)定及劣化和可靠性降低的問題，使之易于制造，也可以用于外徑小且纖細的血管等。本發(fā)明解決上述課題的技術方案如下
(技術方案I)本發(fā)明是一種側(cè)方射出裝置，其中，在光纖的一端熔接棒形透鏡，在該棒形透鏡的前端面上熔接截面呈角形的棱鏡。由于光纖和棒形透鏡、棒形透鏡和棱鏡通過熔接接合在一起，所以光路中沒有粘接劑層，不會產(chǎn)生光束品質(zhì)的不穩(wěn)定，不發(fā)生因剝離引起的光束品質(zhì)的劣化及棱鏡的脫落。另外，利用現(xiàn)有的公知光纖熔接裝置能方便地制造該側(cè)方射出裝置。由于不需要軸和護套，所以可以使外徑制成極小，也可使用于纖細的血管等。多數(shù)情況下光纖為單模光纖，但保偏光纖、多模光纖、乃至光纖傳像束也同樣適用。因為棒形透鏡需要熔接，所以棒形透鏡必須是石英類玻璃，芯材可以使用具有折 射率分布的所謂GI型光纖及截面整體具有折射率分布的所謂GRIN透鏡。作為棒形透鏡，也可以用如日本特開2005 — 115097號公報所示的熔接接合具有不同開口數(shù)的兩種(或3種以上的)GRIN透鏡制成的棒形透鏡。由于棱鏡需要熔接，所以棱鏡必須是石英類玻璃系。棱鏡前端傾斜面對軸線的傾斜角度(圖3的Θ)通常為45°，該情況下，光線相對于軸線以90°的角度向側(cè)方射出。所以，通過改變前端傾斜面的傾斜角度(Θ )，可以改變光線的射出角度?？梢愿鶕?jù)需要在前端傾斜面上進行鏡面涂層(Au涂層等)、半鏡面涂層(介電多層膜涂層等)等涂層加工處理。本發(fā)明的截面呈角形的棱鏡是垂直于入射光軸方向切斷的截面呈三角形、四角形或其它多角形的棱鏡。(技術方案2)另外，本發(fā)明如技術方案I所述的側(cè)方射出裝置，對所述棱鏡的前端鋭角部進行了倒角加工。通過對棱鏡前端鋭角部進行倒角加工，在將側(cè)方射出裝置不用護套覆蓋而直接插入受測體內(nèi)部吋，不會輕易弄傷受測體。倒角加工方法有例如通過對棱鏡前端鋭角部進行放電加工或激光加工等使其形成光滑的曲面狀的方法。(技術方案3)另外，本發(fā)明如技術方案I或2所述的側(cè)方射出裝置，所述棒形透鏡的外徑為
124μ m 250 μ m。如果光纖和棒形透鏡的外徑近似，則根據(jù)熔接時的表面張カ引起的自排列效應，棒形透鏡和光纖的軸將自動保持一致，因此，光纖和棒形透鏡的耦合損耗成為極小。由于光纖外徑為125 μ m,因此棒形透鏡的外徑的適中值是124 μ m 250 μ m。這也符合插入微血管等的本裝置的目的。(技術方案4)另外，本發(fā)明提供一種如技術方案I 3中任一項所述的側(cè)方射出裝置，所述棱鏡的最大直徑等于或小于棒形透鏡外徑。把棱鏡的最大直徑(例如，在是正方形的時候，是對角線的長度)控制于棒形透鏡的外徑以下，能夠使棱鏡的角形截面角部不突出到棒形透鏡外周面的外側(cè)，可以防止棱鏡的角部弄傷受測體。
(技術方案5)本發(fā)明提供一種如技術方案I 4中任一項所述的側(cè)方射出裝置，對所述棱鏡的四邊形截面角部進行了倒角加工。在棱鏡的四邊形截面角部進行倒角加工，可以防止棱鏡的角部弄傷受測體。(技術方案6)
另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在光纖的一端熔接透鏡光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。(圖5)(技術方案7)另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在光纖的一端熔接棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。(圖6)(技術方案8)另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。(圖7)(技術方案9)另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在棒形透鏡的ー端熔接角形光纖的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。(圖8)(技術方案10)另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡，并且，切斷、研磨角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。(圖9)(技術方案11)另外，本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置的制造方法，包括以下步驟在棒形透鏡的ー端熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。(圖10)根據(jù)這些制造方法，能方便地制造如技術方案I所述的側(cè)方射出裝置。把作為棒形透鏡還未進行切斷加工的透鏡光纖、以及作為棱鏡還未進行切斷加工而的角形光纖用于熔解處理，能夠使熔接處理易于進行，從而易于制造本發(fā)明的側(cè)方射出裝置。另外，如果棒形透鏡具有適宜于熔接處理的長度，則不必熔接透鏡光纖而直接熔接棒形透鏡即可。(技術方案12)另外，本發(fā)明涉及一種如技術方案6 11中任一項所述的側(cè)方射出裝置的制造方法，其中，切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟包括對所述棱鏡前端銳角部進行倒角加工。本發(fā)明涉及一種如技術方案2所述的側(cè)方射出裝置的制造方法。倒角加工可以采用例如進行放電加工的方法。對棱鏡前端銳角部放電時，前端部將暫且熔化，其后由熔融玻璃的表面張カ硬化成曲面狀。(技術方案13)另外，本發(fā)明涉及一種如技術方案6 12中任一項所述的側(cè)方射出裝置的制造方法，其中，所述棒形透鏡的外徑為124 μ m 250 μ m。本發(fā)明涉及一種如技術方案3所述的側(cè)方射出裝置的制造方法。
(技術方案14)另外，本發(fā)明涉及一種如技術方案6 13中任一項所述的側(cè)方射出裝置的制造方法，其中，所述棱鏡的最大直徑等于或小于所述棒形透鏡外徑。本發(fā)明涉及如技術方案4所述的側(cè)方射出裝置的制造方法。(技術方案15)另外，本發(fā)明涉及一種如技術方案6 15中任一項所述的側(cè)方射出裝置的制造方法，其中，所述角形光纖是通過拉拔棱柱狀石英類玻璃基材而制造的。拉拔棱柱狀石英類玻璃基材時，玻璃將會軟化，使得角形光纖的截面角部倒角成圓滑，所以可以方便地制造如技術方案5所述的側(cè)方射出裝置。由于本發(fā)明的側(cè)方射出裝置不使用粘接劑，因此不會產(chǎn)生因粘接劑層引起的光束品質(zhì)不穩(wěn)定。另外，由于光纖和棒形透鏡、棒形透鏡和棱鏡為通過熔接而接合為一體，因此不會產(chǎn)生因接合部的粘接剝離而導致的光束品質(zhì)劣化，也不會發(fā)生因棱鏡或棒形透鏡脫落而殘留在受測體中的情形，不必用護套覆蓋。由于不需要如現(xiàn)有的軸及護套，所以側(cè)方射出裝置的外徑成為極細，可以插入纖細的血管等而使用。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)方射出裝置的制造方法，能容易地制造本發(fā)明的側(cè)方射出裝置。


圖I是實施例的側(cè)方射出裝置I的側(cè)視圖；圖2是側(cè)方射出裝置I的前視圖；圖3是棱鏡4的側(cè)面放大圖；圖4是圖3的A-A線剖面圖；圖5是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖6是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖7是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖8是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖9是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖10是實施例的側(cè)方射出裝置的制造方法的說明圖；圖11是實施例的側(cè)方射出裝置I’的側(cè)視圖12是現(xiàn)有的側(cè)方射出裝置的剖面說明圖。符號說明I :側(cè)方射出裝置；2 :光纖；2a :覆蓋部；3 :棒形透鏡;3，:透鏡光纖；4 :棱鏡；4a 如端傾斜面；4b 端銳角部；4c :角部;4，:角形光纖；5 :軸；6 端保持部；7 :護套。
具體實施方式
實施例圖I 4涉及實施例的側(cè)方射出裝置1，圖I是側(cè)視圖，圖2是前視圖，圖3是棱鏡4的側(cè)面放大圖，圖4是圖3的A — A線剖面圖。側(cè)方射出裝置I由光纖2、棒形透鏡3、棱鏡4構成。光纖2是外徑125 μ m的單模光纖，去除前端部的覆蓋部2a，將棒形透鏡3熔接于其前端面。棒形透鏡3是由石英類玻璃構成的外徑125 μ m的GRIN透鏡，根據(jù)熔接時的自排列效應，光纖2和棒形透鏡3的軸心自動對齊。棱鏡4為石英玻璃，截面呈一邊長約175 μ m的正方形狀，前端為沿斜方向研磨的前端傾斜面4a。最前端的前端鋭角部4b被倒角加工成曲面狀。(圖3)棱鏡4的最大直徑M等于棒形透鏡3的外徑R(250 μ m),棱鏡4內(nèi)接于棒形透鏡3。(圖 2)與棱鏡4的軸線正交的截面(前端傾斜面4a以外的部分)的角部4c，被倒角加工成曲線狀。(圖4)棱鏡4為，對拉拔棱柱狀石英類玻璃基材后的角形光纖進行切斷加工，傾斜研磨形成前端傾斜面4a，其后通過放電加工，對前端鋭角部4b實施倒角加工，進而對前端傾斜面4a實施Au涂布而形成的棱鏡。側(cè)方射出裝置I可根據(jù)圖5 圖10所示的制造方法方便地制造。圖5表示由技術方案6所述的下述步驟制造時的情形在光纖的一端熔接透鏡光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。在圖中，Ca)表示在光纖2的一端熔接了透鏡光纖3’的狀態(tài)；(b)表示將該透鏡光纖3’切斷為規(guī)定長度(切斷后，根據(jù)需要可以研磨切割面)從而形成棒形透鏡3的狀態(tài)；(c)表示在棒形透鏡3的端面熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(d)表示切斷、研磨角形光纖4’，形成前端傾斜面，其后進行前端鋭角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4的狀態(tài)。圖6表示由技術方案7所述的下述步驟制造時的情形在光纖的一端熔接棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。在該圖中，(a)表示在光纖2的一端熔接了棒形透鏡3的狀態(tài)；(b)表示在棒形透鏡3的端面熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(c)表示切斷、研磨角形光纖4’，形成前端傾斜面，其后進行前端銳角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4的狀態(tài)。圖7表示由技術方案8所述的下述步驟制造時的情形在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷為規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。在該圖中，(a)表示在透鏡光纖3’的一端熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(b)表示將透鏡光纖3’切斷為規(guī)定長度(切斷后，根據(jù)需要可以研磨切割面)從而形成棒形透鏡3的狀態(tài)；(c)表示在光纖2的一端熔接了該棒形透鏡3的端面的狀態(tài)；(d)表示切斷、研磨角形光纖4’，形成前端傾斜面，其后進行前端鋭角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4的狀態(tài)。
圖8表示由技術方案9所述的下述步驟制造時的情形在棒形透鏡的一端熔接角形光纖的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。在該圖中，(a)表示在棒形透鏡3的一端熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(b)表示在光纖2的一端熔接了該棒形透鏡3的端面的狀態(tài)；(c)表示切斷、研磨角形光纖4’，形成前端傾斜面，其后進行前端鋭角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4的狀態(tài)。圖9表示由技術方案10所述的下述步驟制造的時情形在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷為規(guī)定長度而形成棒形透鏡，并且，切斷、研磨角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接了該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。在該圖中，(a)表示在透鏡光纖3’的一端熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(b)表示將透鏡光纖3’切斷為規(guī)定長度(切斷后，根據(jù)需要可以研磨切割面)從而形成棒形透鏡3，并且，切斷、研磨角形光纖，形成前端傾斜面，其后進行前端鋭角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的狀態(tài)；(c)表示在光纖2的一端熔接了該帶棱鏡的棒形透鏡的狀態(tài)。圖10表示如技術方案11所述的下述步驟制造的時情形在棒形透鏡的一端熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接了該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。在該圖中，(a)表示在棒形透鏡3的一端熔接了角形光纖4’的狀態(tài)；(b)表示切斷、研磨角形光纖，形成前端傾斜面，其后進行前端鋭角部4b的倒角加工，對前端傾斜面4a實施Au涂布，制成棱鏡4，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的狀態(tài)；(c)表示在光纖2的一端熔接了該帶棱鏡的棒形透鏡的狀態(tài)。圖11所示側(cè)方射出裝置I’的棒形透鏡3的外徑與光纖2的外徑相等，均是
125μ m,棱鏡4為內(nèi)接棒形透鏡3的大小,其它結(jié)構及制造方法完全與所述側(cè)方射出裝置I相同。該側(cè)方射出裝置I’比所述側(cè)方射出裝置I的直徑更細，適合用于纖細血管等。本發(fā)明的側(cè)方射出裝置，除作為OCT的光探頭使用之外，還可用于將激光二級管和單模光纖耦合等的光通信用光纖模塊、用于距離及位移傳感器的光探頭、以及用于內(nèi)窺鏡的光探頭等。在本發(fā)明中，關于在棱鏡前端形成傾斜面的方法，除了通過切斷、研磨的方法以夕卜、還可以采用用激光切斷角形光纖而形成傾斜面的方法。
權利要求
1.一種側(cè)方射出裝置，其中，在光纖的一端熔接棒形透鏡，在該棒形透鏡的前端面熔接截面呈角形的棱鏡。
2.如權利要求I所述的側(cè)方射出裝置，其中，對所述棱鏡的前端銳角部進行了倒角加工。
3.如權利要求I或2所述的側(cè)方射出裝置，其中，所述棒形透鏡的外徑為124μπι 250 μ m0
4.如權利要求I 3中任一項所述的側(cè)方射出裝置，其中，所述棱鏡的最大直徑等于或小于所述棒形透鏡的外徑。
5.如權利要求I 4中任一項所述的側(cè)方射出裝置，其中，對所述棱鏡的四邊形截面的角部進行了倒角加工。
6.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在光纖的一端熔接透鏡光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。
7.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在光纖的一端熔接棒形透鏡的步驟；在該棒形透鏡的端面熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。
8.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。
9.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在棒形透鏡的一端熔接角形光纖的步驟；在光纖的一端熔接該棒形透鏡的端面的步驟；切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟。
10.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在透鏡光纖的一端熔接角形光纖的步驟；將該透鏡光纖切斷成規(guī)定長度而形成棒形透鏡，并且切斷、研磨角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。
11.一種側(cè)方射出裝置制造方法，包括以下步驟在棒形透鏡的一端熔接角形光纖的步驟；切斷、研磨該角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡，從而制成帶棱鏡的棒形透鏡的步驟；在光纖的一端熔接該帶棱鏡的棒形透鏡的步驟。
12.如權利要求6 11中任一項所述的側(cè)方射出裝置制造方法，其中，切斷、研磨所述角形光纖，形成前端傾斜面而制成棱鏡的步驟包括對所述棱鏡前端銳角部進行倒角加工。
13.如權利要求6 12中任一項所述的側(cè)方射出裝置制造方法，其中，所述棒形透鏡的外徑為124 μ m 250 μ m。
14.如權利要求6 13中任一項所述的側(cè)方射出裝置制造方法，其中，所述棱鏡的最大直徑等于或小于所述棒形透鏡的外徑。
15.如權利要求6 15中任一項所述的側(cè)方射出裝置制造方法，其中，所述角形光纖是通過拉拔棱柱狀石英類玻璃基材而制造的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種側(cè)方射出裝置及其制造方法，該側(cè)方射出裝置不會產(chǎn)生因粘接劑引起的光束品質(zhì)的不穩(wěn)定及劣化，不發(fā)生可靠性降低問題，易于制造，且可用于外徑小且纖細的血管等中。本發(fā)明解決所述課題的技術方案如下在光纖的一端熔接棒形透鏡，在該棒形透鏡的前端面上熔接截面呈角形的棱鏡以制成側(cè)方射出裝置。
文檔編號G02B6/32GK102667559SQ200980162900
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2009年12月14日
發(fā)明者丸山直文, 家田定良, 鈴木太郎 申請人:東洋玻璃株式會社