【手続補正書】
【提出日】平成24年3月12日(2012.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
シングルモードの光ファイバに接続され、該シングルモードの光ファイバから最大広がり角２θｍａｘで出射される光ビームを透過させるスペーサストレート部と、
前記スペーサストレート部に結合され、該スペーサストレート部を透過した光ビームが、所定の焦点位置において集光されるように出射するボール部と、を備え、
前記スペーサストレート部の長さをＬ、外径をＤとした場合に、
２×Ｌ×ｔａｎθｍａｘ＜Ｄ＜２×ｋ×Ｌ×ｔａｎθｍａｘ  （ただし、ｋ＝１．１、０．０６≦θｍａｘ≦０．１４）
の関係が成立することを特徴とするボールレンズ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記ボールレンズの屈折率をｎ、前記ボール部から前記光ビームが出射された媒質の屈折率をｎ’、前記ボール部から焦点位置までの距離をｓ’とした場合、前記ボール部の半径ｒと、前記スペーサストレート部の長さＬとの間には、
ｎ×（１／ｒ−１／（Ｌ＋２ｒ））＝ｎ’×（１／ｒ＋１／ｓ’）
の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載のボールレンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
さらに、光画像診断装置のように血管等の管腔内に挿入される光プローブに用いられる場合にあっては、光ファイバ９１０の端面から出射された光ビームを光ファイバからの光軸に対して垂直方向に正反射させるため、ボールレンズ９００のボール部９０１は側方照射型に加工される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ここで、光画像診断装置の光プローブに用いられる側方照射型のボールレンズの場合、円周方向の解像度を上げるため、ビームスポットのサイズは出来るだけ小さくなるように光学設計されることが望ましい。つまり、ボール部１１０１のサイズはできるだけ大きくすることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１３は、従来の側方照射型のボールレンズにおいて、ノイズの原因となる光の光路イメージを示した図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
線１３０２はボール部１１０１端面で反射された光がボール部１１０１内のＡ点を通る軌跡で側方照射型のボールレンズ１１００内において反射され、光ファイバのコア部９１２に到達した様子を示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明に係るボールレンズは以下のような構成を備える。即ち、
シングルモードの光ファイバに接続され、該シングルモードの光ファイバから最大広がり角２θｍａｘで出射される光ビームを透過させるスペーサストレート部と、
前記スペーサストレート部に結合され、該スペーサストレート部を透過した光ビームが、所定の焦点位置において集光されるように出射するボール部と、を備え、
前記スペーサストレート部の長さをＬ、外径をＤとした場合に、
２×Ｌ×ｔａｎθｍａｘ＜Ｄ＜２×ｋ×Ｌ×ｔａｎθｍａｘ  （ただし、ｋ＝１．１、０．０６≦θｍａｘ≦０．１４）
の関係が成立することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる側方照射型のボールレンズが内蔵された光プローブ部が利用される光画像診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】光プローブ部の先端部の構成を示す図である。
【図３】イメージングコアの断面構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る側方照射型のボールレンズの詳細構成を示す図である。
【図５】ワーキングディスタンス（ｓ’）と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部の長さ（Ｌ）との関係を説明するための図である。
【図６】光ファイバから出射される光の最大広がり角を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る側方照射型のボールレンズにおけるノイズ低減効果を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる前方照射型のボールレンズにおけるノイズ低減効果を示す図である。
【図９】従来の光学レンズと光ファイバとを示す図である。
【図１０】従来のボールレンズを用いて光を照射する場合の光路を示す図である。
【図１１】従来のボールレンズのボール部を側方照射型に加工したボールレンズ（側方照射型のボールレンズ）の一例を示す図である。
【図１２】従来の側方照射型のボールレンズにおける、光ファイバから出射された光の光路を示す図である。
【図１３】従来の側方照射型のボールレンズにおいて、ノイズの原因となる光の光路イメージを示した図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
光プローブ部１０１は、直接血管内に挿入され、後述するイメージングコア２１０を用いて血管内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１と特別な工具を用いることなく着脱することが可能で、モータを内蔵し、光プローブ部１０１内のイメージングコア２１０の回転動作及び軸方向動作を規定する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）は、ボール部４００端面から照射される光ビームが、所定の距離において集光されるように（所定の距離が焦点位置となるように）、ボール部４００の半径（ｒ）とともに適切に設計されているものとする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以下、本実施形態に係る側方照射型のボールレンズにおける焦点距離（ｓ’）と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との関係、ならびに、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）と、スペーサストレート部４１０の外径（Ｄ）と、最大広がり角（２θｍａｘ）との関係について説明する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
５．焦点距離（ｓ’）と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との関係
はじめに、焦点距離（ｓ’）と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との関係について図５を用いて説明する。図５は、焦点距離（ｓ’）と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との関係を説明するための図である。なお、ここでは説明を簡略化するために、側方照射型のボールレンズではなく、前方照射型のボールレンズ（光ファイバより出射される光を、出射方向に位置する対象物に照射するボールレンズ）について説明するものとする。ただし、側方照射型のボールレンズの場合も同様の関係が成立する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図５に示す記号はそれぞれ以下の通りである。
・ｒ：ボールレンズの半径
・ｓ：ボールレンズ全長（≒スペーサストレート部の長さＬ＋ボール部の半径ｒ×２）
・ｓ’：ボール部端面から焦点までの距離
・ｈ：ボール部端面における光ビームの半径
・ｙ：シングルモードの光ファイバのコア端部
・ｙ’：ボールレンズから出射された光の焦点
・φ：ボール部中心とボール部端面における光ビームの外周の一点を結ぶ線分と光軸とがなす角度
・ｕ：シングルモードの光ファイバのコア部から出射された光ビームの最大ひろがり角の半分の角度
・ｕ’：ボール部で屈折した光線と光軸とのなす角度
・ｉ：ボール部中心とボール部端面における光ビームの外周の一点を結ぶ直線と、光ファイバのコア部から出射された光ビームの最大ひろがり角を示す半直線とがなす角度
・ｉ'：ボールレンズで屈折した光ビームと、ボール部中心とボール部端面における光ビームの外周の一点を結ぶ直線とのなす角度
・ｎ：ボールレンズ媒質（溶融石英材料）の屈折率
・ｎ'：ボールレンズから出射された媒質（空気）の屈折率
ここで、上記前提のもとでは、下式が成り立つ。
φ＝ｕ＋ｉ，  φ＝ｉ’−ｕ’                             （１）
したがって、下式が導き出される。
ｉ＝φ−ｕ，  ｉ’＝φ＋ｕ’                             （２）
ここで、近軸領域で考えると、ｕ，ｕ’，ｉ，ｉ’は非常に小さいので、更に、下式が成り立つ。
φ＝ｈ／ｒ，  ｕ＝ｈ／ｓ，  ｕ’＝ｈ／ｓ’               （３）
ｓｉｎ（ｉ）≒ｉ,  ｓｉｎ（ｉ’）≒ｉ'                  （４）
また、屈折の法則より、下式が成り立つ。
ｎｉ＝ｎ’ｉ’                                          （５）
したがって、式（２）、（３）、（４）に基づいて、下式が導き出される。
ｎ（ｈ／ｒ−ｈ／ｓ）＝ｎ’（ｈ／ｒ＋ｈ／ｓ’）           （６）
つまり、所定の屈折率ｎ、ｎ’のもとでは、ｓ’と、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との間には、下式の関係が成り立つ。
ｎ（１／ｒ−１／ｓ）＝ｎ’（１／ｒ＋１／ｓ’）           （７）
ただし、ｓ＝Ｌ＋２ｒ
つまり、所定の屈折率ｎ、ｎ’のもとでは、ｓ’が決まると、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）との関係が決まる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
次に、その算出方法及びボールレンズ長さ係数γについて以下に説明する。
γ＝ｓ／２ｒより、ｓ＝γ×２ｒ                    （８）
ｓ＝Ｌ＋２ｒ                                      （９）
上式（８）、（９）より、下式が成り立つ。
Ｌ＝２ｒ×（γー１）                                （１０）
ここで、
（ａ）γ＜１．６のとき、光ビームは発散光になる。
（ｂ）γ＝１．６のとき、光ビームはコリメート光（平行光）になる。
（ｃ）γ＝２．６のとき、図４においてｓ＝ｓ’（ボールレンズ全長と焦点距離が同じ長さ）になる。
（ｄ）１．６＜γ＜４のとき、焦点距離の短い収束光になる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本実施形態に係る側方照射型のボールレンズ２１３では、所定の焦点距離（ｓ’）を実現すべく、上式（７）の関係を満たすように、ボール部４００の半径（ｒ）と、スペーサストレート部４１０の長さ（Ｌ）が設計されるものとする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】