侧方射出装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将在光纤内传播过来的光向相对于光纤的光轴形成角度的侧方射出的侧方射出装置，尤其涉及一种适合用作0CT(0ptical Coherence Tomography)的光学探头的侧方射出装置。
【背景技术】
[0002]OCT为将光学探头插入到患者的血管、肠道等器官中，从其前端向侧方射出低相干光，并利用在受测体内部的各部分反射回来的光来获得受测体内部的精密的断层图像的光学相干断层成像方法，其基本技术被公开在日本特公平6-35946号公报(专利文献I)中，光学探头的具体结构被公开在W02011/074051号国际公开公报(专利文献2)、日本专利第4659137号公报(专利文献3)等中。
[0003]图8、9表示专利文献2所示的现有的侧方射出装置11 (光学探头)。其在光纤2的一端熔接棒状透镜3且在其棒状透镜3的前端面熔接剖面为方形的棱镜41，如图9所示，棱镜41与棒状透镜3内接。另外，符号2a为光纤的覆盖物。
[0004]专利文献2的侧方射出装置具有由于棱镜41与棒状透镜3内接，因此侧方射出装置的外径变得极细而能够插入到非常细的血管等中而使用的特征。侧方射出装置的外径优选为250 μπι以下，但例如使用直径为200微米的棒状透镜时，侧方射出装置的外径优选为200 μπι。
[0005]并且，要求该种侧方射出装置中将从射出面至束腰为止的距离(焦点距离)延长一定程度。虽然加大棒状透镜3与棱镜41的熔接部上的束径会有利于此，但如图9所示，若光束5向棱镜41的外侧凸出，则存在耦合效率变差，侧方射出装置的性能下降的问题。
[0006]图10、11的侧方射出装置12在光纤2的一端熔接棒状透镜3且在其棒状透镜3的前端面熔接剖面为方形的棱镜42，且将棱镜42外接在棒状透镜3(图11)。
[0007]此时，在棒状透镜3与棱镜42的熔接部光束虽不会向棱镜41的外侧凸出，但存在棱镜42的最大直径(即侧方射出装置的外径)会变大的问题。例如，若将棒状透镜3的外径d设为200 μ m，则棱镜42的最大直径D成为282 μ m，因超过250 μ m而不优选。
[0008]图12?14为在光纤2的一端熔接了棱镜透镜43的侧方射出装置13。棱镜透镜43中，将圆形剖面的GRIN透镜(Graded Index透镜)的前端面设为相对于轴线倾斜的倾斜面43a，并将后端面设为与光纤连接的连接面。该侧方射出装置能够使外径极细，且耦合效率也良好。
[0009]如图14所示，该侧方射出装置13中，由于光束的射出面为曲面，因此当周围的介质为空气和水等与透镜外周部差异较大的物质时，射出光束的形状成为呈非常扁的椭圆形状即所谓的线光束。并且，具有束腰距离非常短的问题。
[0010]图15、16表示专利文献3所示的现有的侧方射出装置14。其具有光纤2、将一端熔接在光纤2的端面的棒状透镜3及熔接在棒状透镜3的另一端的棱镜44。棱镜44呈将圆柱形的外周的一部分切除而形成与轴线平行的平面状射出面44c的基本形状，且具有倾斜地切除其前端部的前端倾斜面44a，从光纤2入射到棱镜内的光在该前端倾斜面44a进行反射，并从所述射出面44c射出。棒状透镜3与棱镜44以棒状透镜3的中心Ol与棱镜44的圆弧中心02 —致的方式熔接。
[0011]该侧方射出装置14中，由于射出面44a为平面状，因此光束形状成为大致圆形，且与图15、16的情况相比，能够延长至束腰为止的距离。
[0012]图15、16为棒状透镜3的外径与棱镜44的最大直径(圆弧的直径)相等的情况。此时，虽然能够使侧方射出装置的外径极细，但如图16所示，具有在棒状透镜3与棱镜44的熔接部光束5向棱镜44的外侧凸出而使耦合效率变差且侧方射出装置的性能下降的问题。
[0013]为了防止光束5向棱镜44的外侧凸出，如图17所示，必须要将棒状透镜的外径d设为比棱镜44的最大直径D大很多。例如，若将棒状透镜的外径d设为200 μ m，将射出面44c的宽度W设为200 μ m，则棱镜44的最大直径D成为282 μ m，因超过250 μ m而不优选。
[0014]另外，此时，棒状透镜的中心01与棱镜44的圆弧中心02也一致。
[0015]以往技術文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本特公平6-35946号公报
[0018]专利文献2:W02011/074051号国际公开公报
[0019]专利文献3:日本专利第4659137号公报
【发明内容】
[0020]发明要解决的技术课题
[0021]本发明的课题在于，提供一种能够防止在棒状透镜与棱镜的熔接部光束从棱镜凸出而使耦合效率变差，且能够使外径极细(具体而言为250 μ m以下)，并且还能够延长至束腰为止的距离(具体而言为3000微米以上)的侧方射出装置。
[0022]用于解决技术课题的手段
[0023]〔技术方案I〕
[0024]本发明为侧方射出装置，其具有:光纤；一端熔接在该光纤的端面的棒状透镜；及熔接在该棒状透镜的另一端的棱镜，该棱镜呈圆柱形的外周的一部分被切除而形成与轴线平行的平面状射出面的基本形状，并具有倾斜地切除其前端部的前端倾斜面，从光纤入射到棱镜内的光在该前端倾斜面被反射并从所述射出面射出，该侧方射出装置的特征在于，
[0025]在所述棒状透镜与棱镜的熔接部，棒状透镜的熔接端面的外径为棱镜的熔接端面的最小直径以下，
[0026]棒状透镜的熔接端面不会从棱镜的熔接端面凸出，
[0027]棒状透镜的熔接端面的中心与棱镜的熔接端面的圆弧中心偏心。
[0028]光纤与棒状透镜、棒状透镜与棱镜通过熔接而接合，因此，光路上没有粘结剂层，不会发生光束品质的偏差、由剥离引起的光束品质的劣化及棱镜的脱落。并且，能够利用现有公知的光纤熔接装置来轻松地制造。
[0029]棒状透镜的熔接端面不会从棱镜的熔接端面向外侧凸出，因此不会在棒状透镜与棱镜的熔接部光束向棱镜的外侧凸出而使耦合效率变差，且不会使侧方射出装置的性能下降。
[0030]棒状透镜的熔接端面的中心与棱镜的熔接端面的圆弧中心偏心，因此能够缩小棱镜的最大直径，且能够最大限度地将棱镜剖面应用为可供光通过的通路。棱镜的最大直径变小即等同于侧方射出装置的外径变小。
[0031]大多情况下，光纤为单模光纤，但保偏光纤、多模光纤乃至图像传输用光纤束也无妨。
[0032]为了进行熔接，棒状透镜需要为石英系玻璃，可使用芯材具有折射率分布的所谓GI型光纤或剖面整体具有折射率分布的所谓GRIN透镜。
[0033]作为棒状透镜，还可使用熔接接合了如日本特开2005-115097号公报所示的具有不同的数值孔径的2种(或3种以上的)GRIN透镜的棒状透镜。
[0034]为了进行熔接，棱镜需要为石英系玻璃。棱镜具有将圆柱的外周的一部分切除而形成与轴线平行的平面状射出面的基本形状(所谓半圆柱形)，因此能够通过将与此相似的剖面形状的研磨完成母材(将圆柱形母材的外周的一部分研磨成平面状的母材)延伸(光纤化)来轻松地制造，并且，能够以细长光纤的状态轻松地熔接在棒状透镜。
[0035]棱镜的前端倾斜面相对于射出面的倾斜角度(图3的Θ )通常为45°，此时，光相对于轴线以90°的角度向侧方射出。通过改变前端倾斜面的倾斜角度(Θ )，能够改变光的射出角度(图1)。能够根据需要而在前端倾斜面实施反射镜涂层(Au涂层等)、半反射镜涂层(电介质多层膜涂层等)等涂层。
[0036]制造本发明的棱镜透镜时，首先制造由石英系玻璃形成的圆柱形透镜母材。该透镜母材能够通过公知的方法(例如日本特开2005-115097号公报)来制造。接着，将该透镜母材的外周的一部分进行研磨而形成具有与轴线平行的平面的研磨面的研磨完成母材。该研磨也可以利用一般的研磨装置来轻松地进行。接着，使该研磨完成透镜母材延伸而形成棱镜透镜用光纤。研磨完成透镜母材的延伸能够利用延伸光纤或GRIN透镜的装置来进行。
[0037]〔技术方案2〕
[0038]并且，本发明如技术方案I所述的侧方射出装置，所述棒状透镜的熔接端面的外径与所述棱镜的熔接端面的最小直径相等。
[0039]棱镜的最小直径为图4中的D-L。另外，D为棱镜的最大直径(切除之前的圆柱形的直径)，L为切除量。通过使棒状透镜的熔接端面的外径与棱镜的熔接端面的最小直径相等(图4)，能够最大限度地将棱镜剖面应用为可供光通过的通路。
[0040]〔技术方案3〕
[0041]并且，本发明如技术方案I或2所述的侧方射出装置，所述棱镜的最大直径是光纤直径的2倍以下。
[0042]若将棱镜的最大直径设为光纤直径的2倍以下，则光纤与棒状透镜的外径相近似，且通过由熔接时的表面张力引起的自对准效果，使棒状透镜与光纤的轴自动保持一致，因此光纤与棒状透镜的耦合损耗变得极少。当光纤的外径为125 μπι时，棒状透镜的外径为124 μπι?200 μm为宜。棱镜的最大直径为250 μπι以下为宜。
[0043]〔技术方案4〕
[0044]并且，本发明如技术方案I至3中任一项所述的侧方射出装置，对所述棱镜的最前端部进行了倒角加工。
[0045]通过对棱镜最前端部进行倒角加工，不用护套包覆侧方射出装置而直接将其插入到受