(57)【要約】回転接合器を製造する例示的な装置、システム、および方法、ならびに回転接合器を使用する方法を提供する。本明細書において、マルチチャネルを有する回転接合器を提供する。回転接合器は、第１の結合光学素子および第２の結合光学素子を有し、第１の結合光学素子から延びる回転する光ファイバまたはその他の導波路は、第２の結合光学素子を通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側および回転側を有する第１のロータと、
前記第１のロータの静止側の第１の導波路と、
前記第１のロータの前記回転側の第２の導波路と、
を備える、第１の結合光学素子と、
静止側および回転側を有する第２のロータと、
前記第２のロータの静止側の第３の導波路と、
前記第２のロータの前記回転側の第４の導波路と、
を備える、第２の結合光学素子と、
を備え、
前記第２の導波路は、前記第２の結合光学素子を通過する、回転接合器。
【請求項２】
前記第２の導波路の回転は、前記第２の結合光学素子によって変化しない、または影響されない、請求項１に記載の回転接合器。
【請求項３】
前記第１の結合光学素子の回転と前記第２の結合光学素子の回転とが同期している、請求項１に記載の回転接合器。
【請求項４】
前記第１の導波路、前記第２の導波路、前記第３の導波路、および前記第４の導波路は、それぞれ光ファイバである、請求項１に記載の回転接合器。
【請求項５】
前記第１のファイバおよび前記第２のファイバは、シングルモードファイバである、請求項４に記載の回転接合器。
【請求項６】
前記第３のファイバおよび前記第４のファイバは、シングルモードファイバである、請求項４に記載の回転接合器。
【請求項７】
前記第３のファイバおよび前記第４のファイバは、マルチモードファイバである、請求項４に記載の回転接合器。
【請求項８】
前記第２のファイバと前記第４のファイバとの間の光学的クロストークは、−６０ｄＢ未満である、請求項４に記載の回転接合器。
【請求項９】
前記第２のファイバと前記第４のファイバとの間の光学的クロストークは、無視できる、請求項８に記載の回転接合器。
【請求項１０】
前記第１の結合光学素子および前記第２の結合光学素子は、両方ともコリメータを備える、請求項１に記載の回転接合器。
【請求項１１】
前記第１の結合光学素子の前記コリメータは、ＧＲＩＮレンズであり、前記第２の結合光学素子の前記コリメータは、ＧＲＩＮレンズである、請求項１０に記載の回転接合器。
【請求項１２】
回転接合部材であって、
静止側および回転側を有する第１のロータと、
前記第１のロータの静止側の第１の導波路と、
前記第１のロータの前記回転側の第２の導波路と、
を備える、第１の結合光学素子と、
静止側および回転側を有する第２のロータと、
前記第２のロータの静止側の第３の導波路と、
前記第２のロータの前記回転側の第４の導波路と、
を備える、第２の結合光学素子と、
を備え、
前記第２の導波路は、前記第２の結合光学素子を通過する、回転接合部材と、
前記回転接合部材に取外し可能に取り付けられた光学プローブと、
を備える、撮像装置。
【請求項１３】
前記光学プローブは、生体内で使用されるように適合および構成されている、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の導波路または前記第３の導波路に結合された１つまたは複数の光源をさらに備える、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第２の導波路の回転は、前記第２の結合光学素子によって変化しない、または影響されない、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の結合光学素子の回転と前記第２の結合光学素子の回転とが同期している、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の導波路、前記第２の導波路、前記第３の導波路、および前記第４の導波路は、それぞれ光ファイバである、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記第１の結合光学素子および前記第２の結合光学素子は、両方ともコリメータを備える、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記第１の結合光学素子の前記コリメータは、ＧＲＩＮレンズであり、前記第２の結合光学素子の前記コリメータは、ＧＲＩＮレンズである、請求項１８に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、参照によりその全体を本明細書に組み込む２０１６年３月２４日出願の米国仮出願第６２／３１２８５５号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、一般に、光撮像に関し、さらに詳細には、光学回転接合デバイスと、この回転接合器を使用して撮像を行う例示的な装置および方法とに関する。さらに詳細には、本開示は、マルチチャネル回転接合器を例示する。
【背景技術】
【０００３】
互いに対して回転可能なファイバ間で光信号を伝送するための光ファイバ回転接合器は、既知である。これにより、例えば、回転するサンプリングプローブに結合された静止型の光源および検出システムが可能になる。いくつかの適用例では、２チャネルまたはマルチチャネルの回転接合器が必要である。例えば、１つのチャネルが、１つの種類の入射放射用に必要であり、第２のチャネルが、第２の種類の入射放射用に必要である、などである。
【０００４】
この２つまたは複数の接合器では、静止側のファイバからの光は、プリズム、ミラー、またはレンズなどの回転光学素子を通して平行光にされ、ロータ側のファイバに結合される。ドーブプリズムは、この２チャネルまたはマルチチャネルの回転接合器の回転光学素子として飛び抜けて一般的である。例えば、米国特許第５３７１８１４号には、ドーブプリズムを使用した複数のチャネル用の光学回転ジョイントが開示されている。
【０００５】
現実には、特にファイバがシングルモードファイバである場合には、ファイバ間の結合効率は、１００％ではない。マルチチャネル回転接合器では、光学的クロストークがある可能性も高い。すなわち、ファイバからの光の一部分が同じチャネルの相手方のファイバのみに結合されるのではなく、異なるチャネルの別のファイバにも結合されてしまう可能性がある。
【０００６】
いくつかの適用例では、クロストークがほぼゼロレベルであることが必要となる。例えば、超小型内視鏡を実現することができるスペクトル符号化内視鏡検査（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ−ｅｎｃｏｄｅｄ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）が既知である。この内視鏡では、２本のファイバを使用することができ、一方のファイバは、照明用ファイバであり、他方のファイバは、検出用ファイバである。この２本のファイバは、マルチチャネル回転接合器によって連続的に回転させることができる。この回転接合器のファイバ間で無視できない光学的クロストークがある場合、すなわち照明光が直接検出用ファイバに結合する場合には、それにより検出用ファイバ内の背景信号が増大し、その後、画質が劣化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、光学的クロストークが少ない、または無視できる、マルチチャネル回転接合器が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、静止側（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｓｉｄｅ）および回転側（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｓｉｄｅ）を有する第１のロータ（ｒｏｔｏｒ）と、第１のロータの静止側の第１の導波路（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）と、第１のロータの回転側の第２の導波路とを備える、第１の結合光学素子（ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｏｐｔｉｃ）を備える回転接合器（ｒｏｔａｒｙ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）が提供される。この回転接合器は、また、静止側および回転側を有する第２のロータと、第２のロータの静止側の第３の導波路と、第２のロータの回転側の第４の導波路とを備える、第２の結合光学素子も備える。第２のファイバは、第２の結合光学素子を通過する。いくつかの実施形態では、これらの導波路のうちの一部または全てが、シングルモードファイバおよび／またはマルチモードファイバなどの光ファイバである。
【０００９】
本明細書に記載する回転接合器は、第２のファイバと第４のファイバとの間のクロストークなどの光学的クロストークが低いので、特に有利である。例えば、光学的クロストークは、−６０ｄＢ未満にすることができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、少なくとも２つのチャネルを含み、各チャネルが結合光学素子およびロータを備える回転接合器が提供される。第２（および後続）のチャネルは、それぞれ、第１（または前の）チャネルによって回転する光導波路が第２（または後続）のチャネルを通過する、または横切るように適合されている。この光導波路の回転は、第２（または後続）のチャネルによる変化または変更を実質的に受けない。いくつかの実施形態では、光導波路は、第２のチャネルの中心を通過する。
【００１１】
他の実施形態では、本明細書に記載する回転接合器と、この回転接合器に取外し可能に取り付けられたプローブ（ｐｒｏｂｅ）とを備える撮像装置（ｉｍａｇｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）が提供される。このプローブは、生体内で使用されるようなサイズにするなど、生体内（ｉｎ  ｖｉｖｏ）で使用されるように適合および構成することができる。
【００１２】
本開示のこれらおよびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連する以下の本開示の例示的な実施形態の詳細な説明、ならびに提供する特許請求の範囲を読めば、明らかになるであろう。
【００１３】
本開示のさらなる目的、特徴、および利点は、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面と関連付けて以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す実施形態の図である。図１Ｂは、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す別の実施形態の図である。
【図２】図２Ａは、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す異なる実施形態の図である。図２Ｂは、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す別の実施形態の図である。
【図３】図３は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を含むＳＥＥシステムの実施形態の図である。
【図４】図４は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を含むＳＥＥシステムの別の実施形態の図である。
【図５】図５は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を含むＳＥＥシステムの別の実施形態の図である。
【図６】図６は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す実施形態の図である。
【図７】図７は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す異なる実施形態の図である。
【図８】図８Ａは、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す実施形態の図である。図８Ｂは、図８Ａの破線におけるファイバの断面図である。図８Ｃは、第２の結合光学素子がスプリッタを備える、図８Ａの実施形態の改変形態を示す部分図である。
【図９】図９は、２つの結合光学素子を備えた２チャネル光ファイバ回転接合器を示す実施形態の図である。
【図１０】図１０は、２つの結合光学素子を備えた３チャネル光ファイバ回転接合器を示す実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これらの図面を通じて、図示の実施形態の同様の特徴、要素、構成要素、または部分は、特に記載がない限り、同じ参照番号および参照文字を使用して示してある。さらに、以下、これらの図面を参照して本開示について詳細に説明するが、その説明は、説明のための例示的な実施形態に関連して行う。これらの説明する例示的な実施形態には、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の範囲および趣旨を逸脱することなく、様々な変更および修正を加えることができるものと意図されている。
【００１６】
実施形態は、光学的クロストークがほとんど、または全くないマルチチャネル光導波路回転接合器を提供するという目的に基づいている。
【００１７】
図１に示す第１の実施形態では、２チャネル光導波路回転接合器は、２つの結合光学素子からなる。第１の結合光学素子１０の一方の側は静止され、他方の側は回転する。２つの結合光学素子は両方とも、静止光導波路（本明細書では光ファイバとして例示するが、例えば剛性導波路であってもよい）は、回転光学接合器として働く結合光学素子を介して、回転光導波路（本明細書では光ファイバとして例示するが、例えば剛性導波路であってもよい）と光通信するように位置合わせされる。
【００１８】
第１の結合光学素子１０で、静止側の１つの静止導波路（第１の導波路１２）から回転接合器に入射する第１の光は、２つのレンズ１４、１６を通して平行光と（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）され、ロータ側の１つの回転導波路（第２の導波路１８）に結合される。平行光とし（Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）および結合（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）させる光学素子は、例えば、ＧＲＩＮレンズなどのレンズであってもよいし、あるいはその他の平行光とし（Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）または結合（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）させる光学構成要素であってもよい。ロータ側のレンズ１６は、第２の導波路１８から分離している場合には、静止されることも、あるいは回転することもできる。
【００１９】
第２の結合光学素子２０は、第１の結合光学素子１０のロータ側に位置する。第２の結合光学素子２０の一方の側は静止され、他方の側は回転する。第１の結合光学素子１０の回転導波路（第２の導波路１８）は、第２の結合光学素子の回転中心で第２の結合光学素子２０を横断する。したがって、第２の導波路は、第２の結合光学素子を静止側から回転側に通過する。
【００２０】
第２の結合光学素子２０では、第２の結合光学素子２０のロータ側の別の回転導波路（第３の導波路２２）から回転接合器に入る第２の光は、第３の導波路２２とともにやはり回転しているレンズ２４によって平行光とされ、第２の光学素子の静止側の別の静止導波路（第４の導波路２８）に結合される。平行光にする（コリメートする）、および結合させる光学素子２４、２６は、ＧＲＩＮレンズなどのレンズとすることができる。
【００２１】
使用時には、第３の導波路２２は、第２の導波路１８の周りで回転する。図１０Ａの回転接合器の回転部分は、破線３０で示してある。
【００２２】
いくつかの実施形態では、第１の結合光学素子の回転と第２の結合回転光学素子の回転は、同期している。この同期は、例えば、この２つの結合光学素子に対して１つのモータを使用することによって実施することができる。また、回転を測定するエンコーダを使用して、エンコーダのフィードバックから各結合光学素子のモータを制御することによって行うこともできる。
【００２３】
図１Ａは、本実施形態の２チャネル回転接合器を示す概略図である。図１Ｂは、図１Ａの概略図から１８０度回転させた後の２チャネル回転接合器を示す概略図である。
【００２４】
第１の光は、第２の光が平行光にされる第２の結合光学素子２０の第２の導波路１８内を導波される。これは、理論的には、この２つの光の間に光学的クロストークがないことを意味している。
【００２５】
いくつかの例示的な実施形態では、第２の導波路／導波路による散乱損を最小限に抑えるために、第２の導波路の直径を、第３の導波路からの平行光（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ  Ｌｉｇｈｔ）の直径より小さくすることが好ましい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、結合効率を最大限に高めるために、各チャネルを各結合光学素子で別々に位置合わせすることができる。これは、２つのチャネルを１つの結合光学素子で同時に位置合わせするより容易である。
【００２７】
別の実施形態（図２）では、第２の結合光学素子２０は、第２の光の経路を屈曲させるミラー３２を有することができる。ミラー３２は、孔を有することができ、第２の導波路１８は、この孔を通る。この構成により、導波路および平行光にする、または結合させる光学素子を配置することが容易になる。
【００２８】
図２Ａは、本実施形態の２チャネル回転接合器を示す概略図である。図２Ｂは、図２Ａの概略図から１８０度回転させた後の２チャネル回転接合器を示す概略図である。
【００２９】
例示的な適用例であるスペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）を、図３に示す。この例では、第１および第２の導波路１２、２０は、シングルモードファイバであり、第３および第４の導波路２２、２８は、マルチモードファイバである。回転接合器は、ＳＥＥプローブ３６に接続されている。第１のファイバ１２の近位端は、内視鏡検査などの適用例のソース３４に結合されている。本実施形態およびその他の実施形態におけるソースは、スーパコンティニュームレーザなどの広帯域レーザとすることができる。ＳＥＥプローブは、例えば米国特許第８１４５０１８号に記載されるプローブなどのスペクトル符号化内視鏡検査プローブである。
【００３０】
第２の導波路１８および第３の導波路２２は、それぞれ内視鏡の照明光学素子３８および検出光学素子４０の一部として使用することができる。内視鏡の第２の導波路１８からの光を組織ターゲット上でスペクトル符号化し、その組織からの何らかの散乱光を、第３の導波路２２によって検出する。第２の導波路と第３の導波路は、回折格子を有し、一緒に連続的に回転する。
【００３１】
図３の実施形態では、第４の導波路２８の他端は、組織からの信号光を検出して復号する分光計４２に結合されている。分光計の後で、信号をコンピュータおよび／またはディスプレイ（図示せず）に送信して、さらに処理し、見ることができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載するマルチチャネル回転接合器を、スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）の適用例に使用する。これを、図４および図５に示す実施形態によって例示する。ＳＥＥ適用例の光源は、時間とともに変化する波長を有する光を生成する波長掃引光源４４とすることができる。この場合には、１つの光検出器４６を使用して、組織からの信号を検出することができる。光検出器４６は、第４の導波路のない第２の結合光学素子２０に配置することができる。したがって、レンズ２６からの光は、任意選択でファイバ２８を通らずに直接光検出器４６に合焦させることができる。いくつかの実施形態では、第２の結合光学素子で複数の光検出器を使用して、第３の導波路からの光は第２の導波路による散乱を少なくすることができる。例えば、図９のファイバ５８および６０を使用する代わりに、２つの光検出器をファイバ５８および６０の位置に配置することもできる。図５に示す実施形態の回転接合器の回転時に、第３の導波路２２および平行光にする（Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）レンズ２４は、破線で示す第２の位置に見ることができる。この図示の位置は、実線で示す第１の位置から１８０度回転した後の位置である。
【００３３】
図６に例示するマルチチャネル回転ガイドの別の実施形態では、第２の結合光学素子２０の第２の導波路１８を、保護のために管材料４８で封止することができる。このような保護用管材料の非限定的な例は、ステンレス鋼製ハイポチューブである。
【００３４】
別の実施形態（図７）では、第２の結合光学素子２０の第２の導波路１８を、半導体光導波路など、別の回転光導波路５０で置換する。他の実施形態では、この追加の回転光導波路５０は、第２の光学結合素子の内部および外部に位置する。さらに、いくつかの実施形態では、ファイバ１８と同じファイバを使用する代わりに、異なる（１つまたは複数の）導波路を結合光学素子（導波路５０）に挿入することもできる。
【００３５】
別の実施形態（図８）では、複数の導波路（５２および５４）を使用して、上記実施形態の第３の導波路と同じ機能を実施することができる。第２の導波路が第２の結合光学素子内で第２の光のある程度の部分を散乱させる可能性があるので、第２の結合光学素子内の第３の導波路と第４の導波路の間の結合効率は、第３の導波路の位置によって変化する可能性がある。第３の導波路の機能のために複数の導波路を使用することにより、結合効率の変動を平均化することができる。図８Ａは、第３の導波路２２がスプリッタ５６によって２つの別個の導波路５２、５４に分割される回転接合器を示している。図８Ｂは、第３の導波路として３つの導波路を使用したときの、第２の導波路１８および第３の導波路（２２、５２、５４）の断面を示す図である。導波路光学スプリッタ５６を、この構成とともに使用することができる。その一例を、図８Ｃに示す。
【００３６】
別の実施形態（図９）では、複数の導波路（５８および６０）を使用して、上記実施形態の第４の導波路と同じ機能を実施することができる。例えば、Ｖ字形ミラーまたは多角錐ミラーなどのミラー６２を、第２の結合光学素子２０の平面ミラーの代わりに使用することができる。この構成により、第２の導波路による第２の光の散乱損による損失を減少させることができる。導波路光学結合器６４を、この構成とともに使用することができる。図９に示す実施形態の回転接合器の回転時に、第３の導波路２２および平行光にするレンズ２４は、破線で示す第２の位置に見ることができる。この図示の位置は、実線で示す第１の位置から１８０度回転した後の位置である。
【００３７】
別の実施形態（図１０）では、別の結合光学素子（第３の結合光学素子７０）を追加して、第３のチャネルを設けることができる。第３の結合光学素子７０は、第２の結合光学素子２０のロータ側の隣に位置することができる。この構成では、第２の導波路１８および第３の導波路２２は、第３の結合光学素子７０を貫通して、一緒に回転する。第３のチャネルは、ロータ側で第２の導波路１８および第３の導波路２２の周りを回転する１つの導波路（第５の導波路７２）と、別の導波路（第６の導波路７４）とを有する。
【００３８】
第３の結合光学素子７０が回転すると、第２の導波路１８は静止されたままであり、第３の導波路２２は、第２の導波路１８の周りを回転する。第５の導波路７２は、第３の導波路２２および第２の導波路１８の両方の周りを回転する。破線は、実線で示す第１の位置から１８０度回転した後の第２の位置にある回転接合器を示している。
【００３９】
伝送方向は、上記の実施形態の例に限定されない。例えば、第２のファイバから第１のファイバへの伝送、および第４のファイバから第３のファイバへの伝送も、可能な実施形態である。
【００４０】
各結合光学素子を別々に位置合わせすることができることから、従来のマルチチャネル回転接合器と比較して位置合わせがそれほど困難でないことは、本明細書に提供する実施形態の特別な利点である。
【００４１】
適用例
上記の図３から図５でＳＥＥについて例示したように、本明細書に記載するマルチチャネル回転接合器は、内視鏡検査に使用することができる。さらに、本開示の例示的な実施形態によるマルチチャネル回転接合器は、例えば参照によりその全体を本明細書に組み込む米国特許第６３４１０３６号、米国特許第７４４７４０８号、米国特許第７５５１２９３号、米国特許第７７９６２７０号、米国特許第７８５９６７９号、米国特許第８０４５１７７号、米国特許第８１４５０１８号、米国特許第８８３８２１３号、米国特許公開第２００８／００１３９６０号、米国特許公開第２０１１／０２３７８９２号、および国際公開第ＷＯ２０１４／０３１７４８号に記載されるものなど、任意のＳＥＥシステムまたはカラーＳＥＥシステムとともに使用し、かつ／またはこれらを実装することができる。
【００４２】
いくつかの例示的な実施形態では、マルチチャネル回転接合器は、本発明による例示的な回転接合器を使用することができる光周波数領域撮像（「ＯＦＤＩ」）システムで使用される。例えば、光源は、回転接合器が干渉計のサンプルアームに接続される波長掃引レーザとすることができる。
【００４３】
いくつかの例示的な実施形態では、マルチチャネル回転接合器は、スペクトル領域光コヒーレンス断層撮影（ＳＤ−ＯＣＴ」）システムで使用される。例えば、例えば低コヒーレンス広帯域光源、パルス型広帯域光源、または可変波長光源である光源を、当技術分野で既知のＳＤ−ＯＣＴシステムの他の構成要素と組み合わせて使用する。
【００４４】
実際に、本開示の例示的な実施形態によるマルチチャネル回転接合器は、例えば米国特許第７３８２９４９号、米国特許第７３５５７１６号、米国特許第６８３１７８１号、米国特許第７８７２７５９号、および米国特許公開第２０１２／０１０１３７４号に記載されるものなど、任意のＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、ＳＤ−ＯＣＴシステム、またはその他の撮像システムとともに使用し、かつ／またはこれらを実装することができる。
【００４５】
他の例示的な実施形態では、このマルチチャネル回転接合器は、２つの別個の撮像モダリティの組合せなどのマルチモード解析に使用される。一実施形態では、回転接合器は、２つ以上の異なる帯域の広帯域光を１つのサンプル上でスペクトル撮像する撮像装置で使用される。別の実施形態では、回転接合器は、ＯＣＴと蛍光を組み合わせた撮像装置で使用される。
【００４６】
いくつかの実施形態では、回転接合器は、第１の導波路に入射する光と第３の導波路に入射する光とが同じ波長を有するように適合され、構成される。他の実施形態では、第１の導波路に入射する光と第３の導波路に入射する光は、同じ偏光を有する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、マルチチャネル回転接合器を使用する適用例は、体腔内または心血管系内の診断デバイスとして使用するなど、生体内適用例である。本明細書に提供する回転接合器の１つの特別な利点はクロストークが低下することであるので、これにより、光ファイバを、従来はノイズの制約により適用することが困難であった生体内適用例で使用することが可能になる。
【００４８】
本明細書に記載する回転接合器は、他の従来既知のマルチチャネル回転接合器と比較して、低下したクロストークを有することが好ましい。いくつかの実施形態では、この低下したクロストークとは、第２のファイバと第４のファイバの間の光学的クロストークが−５０ｄＢ未満、−６０ｄＢ未満、または−７０ｄＢ未満、あるいはそれ以上であることを意味する。これは、例えば、ファイバ１２を照明し、ファイバ２２（図３では３８の側）と、プローブ３６が存在しないファイバ２８（４２の側）とからの出力パワーを測定することによって測定することができる。この場合のクロストークは、（ファイバ２８からの出力）／（ファイバ２２からの出力）×１０-6、または−６０ｄＢとして定義される。
【００４９】
マルチチャネル回転接合器を使用する適用例のソースの例としては、これらに限定されるわけではないが、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、希土類ドープファイバ、固体モード同期レーザ、スペクトル拡幅レーザ光源、波長可変光源、波長掃引光源、単色光、および多色光が挙げられる。このソースは、全ての波長を同時に照明する必要はない。ソースは、波長が時間とともに走査される単色放射を発出することができる。さらに、これらに限定されるわけではないが、赤外線、紫外線、超音波、低または高エネルギー放射（例えばＸ線、アルファ線、ベータ線、およびガンマ線など）、その他の電磁放射、およびそれらの全ての組合せなど、他のエネルギー源を使用することもできる。より高いエネルギーの放射では、本発明の構成要素のうちの特定の構成要素を、遮蔽特性またはその他の機能特性が大きくなるように適合させる必要があることもある。
【００５０】
ファイバおよび製造
第１、第２、第３、および第４の導波路は、それぞれ独立して、（ｉ）シングルモード導波路、（ｉｉ）マルチモード導波路、（ｉｉｉ）マルチクラッド導波路、または（ｉｖ）導波路束のうちの導波路とすることができる。いくつかの実施形態では、これらの導波路のうちの一部または全てが、光ファイバである。いくつかの実施形態では、偏光維持ファイバまたはフォトニック結晶ファイバを使用することができる。スペクトル符号化デバイスのＳＭ照明およびＭＭ検出を使用する１つの特に有用な構成は、１２／１８−シングルモードファイバおよび２２／２８−マルチモードファイバである。いくつかの実施形態では、これらの導波路のうちの１つまたは複数が、剛性導波路である。
【００５１】
マルチチャネル回転接合器は、１種類のファイバを有するものとして構成することもできるし、あるいは混合ファイバ構成を有することもできる。マルチチャネル手法では、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれを超える数のチャネルが存在する可能性がある。チャネル数の上限は、結合光学素子内に同時に配置される導波路の数である。
【００５２】
製造時には、第２の結合光学素子は、第２の導波路のための通路を有していなければならない。この孔は、導波路１８を収容するのに十分な大きさであるものとする。第２の導波路１８がファイバである場合には、この孔は、少なくともそのクラッドと同じ大きさであるものとする。いくつかの実施形態では、代表的なクラッドのサイズは直径１２５μｍであるが、これはファイバによって決まる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、静止される、またはファイバとともに回転する（剛性または可撓性の）管材料が、ファイバの周りに配置される。この管材料は、ファイバを損傷のない状態に保ち、回転によって生じる結合またはその他の問題を防止するのを助けることができる。例示的な管材料としては、ファイバ上のポリマーコーティング、ステンレスハイポチューブ、およびポリイミド管材料が挙げられる。
【００５４】
本明細書に記載する平行光にする（Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）、および結合させる光学素子は、個別の平行光にする、または結合させる光学素子、あるいは、平行光にする、または結合させる光学素子の組合せを含むことがある。例えば、平行光にする、および結合させる光学素子は、ＧＲＩＮレンズ、非球面レンズ、ボールレンズ、および湾曲ミラーなどのレンズとすることができる。
【００５５】
定義
説明においては、開示する実施例が完全に理解されるように、具体的な詳細を記載している。他の例では、周知の方法、手順、構成要素、および回路については、本開示を不要に長くすることを避けるために、詳細には説明していない。
【００５６】
本明細書において、ある要素または部分を、別の要素または部分「の上」、「に接触して」、「に接続される」、または「に結合される」と述べている場合、それは、その別の要素もしくは部分の直に上にある、その別の要素もしくは部分に直接接触している、直接接続されている、または直接結合されていることもあるし、あるいは介在する要素または部分が存在することもあることを理解されたい。これに対して、ある要素が、別の要素または部分「の直に上にある」、別の要素または部分「に直接接続される」、あるいは別の要素または部分「に直接結合される」と述べられている場合には、介在する要素または部分は存在しない。「および／または」という用語を使用するときには、関連して列挙されている項目があれば、そのうちの１つまたは複数の任意の全ての組合せを含む。
【００５７】
本明細書において光学的クロストークについて言及するときに使用する「無視できる」という用語は、有意なクロストークが存在しないという意味である。有意なクロストークとは、同等の信号量だけ信号中の雑音を増大させるレベルのクロストークである。クロストークは、広い波長範囲にわたって無視できることもあるが、いくつかの実施形態では、４００ｎｍから９００ｎｍの範囲内で無視できることが好ましい。
【００５８】
本明細書において使用する「約」という用語は、例えば１０％以内、５％以内あるいはそれ以下という意味である。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、測定誤差の範囲内を意味することがある。
【００５９】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語を、様々な要素、構成要素、領域、部分、および／または区画を説明するために使用することがある。これらの要素、構成要素、領域、部分、および／または区画は、これらの用語によって限定されないものと理解されたい。これらの用語は、単に１つの要素、構成要素、領域、部分、または区画を、別の領域、部分、または区画と区別するために使用しているに過ぎない。したがって、以下に述べる第１の要素、構成要素、領域、部分、または区画は、本明細書の教示を逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部分、または区画と呼ぶこともできる。
【００６０】
本明細書で使用する語法は、特定の実施形態を説明することのみを目的としたものであり、限定することを意図したものではない。本明細書で使用する単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、そうでないことが文脈から明らかでない限り、複数形も含むものと意図されている。さらに、本明細書で使用する「含む」および／または「含んでいる」という用語は、記載する特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを指定するが、明示的には述べられていない１つまたは複数のその他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループが存在すること、あるいは追加されることを排除するものではないことも理解されたい。
【００６１】
図面に示す例示的な実施形態を説明する際には、分かりやすいように具体的な用語を利用している。しかし、本特許明細書の開示は、そのようにして選択された具体的な用語に限定されないものとして意図されており、各具体的な要素は、同様に動作する全ての技術的等価物を含むことを理解されたい。
【００６２】
例示的な実施形態を参照して本開示を説明したが、本開示は、開示した例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。以下の特許請求の範囲は、全てのこのような修正ならびに等価な構造および機能を包含するように最も広く解釈されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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