JP6219518B2 - 光ファイバケーブル及びその製造方法並びにそれを備えた光源モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光を導光するプラグ付きの光ファイバケーブル及びその製造方法に関するものであり、並びにその光ファイバケーブルを備えた光源モジュールに関するものである。

被検体（例えば生体）内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体に超音波を送信させると、その超音波は被検体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射超音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。

また、光音響効果を利用して被検体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、レーザパルスなどのパルスレーザ光を被検体内に照射する。被検体内部では、組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波探触子などで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響波に基づく被検体内の可視化が可能である。

例えば、特許文献１には、光音響を用いた生体情報イメージングと穿刺針を用いた処置との組み合わせが言及されている。特許文献１では、光音響画像を生成し、その画像を観察することで、腫瘍などの患部や、患部の疑いがある部位などを見つける。そのような部位をより精密に検査するために、或いは患部に注射などを行うために、注射針や細胞診針等の穿刺針を用いて、細胞の採取や患部への注射などを行う。特許文献１では、光音響画像を用いて、患部を観察しながら穿刺を行うことができるとしている。

また、特許文献２には、光ファイバが内部に挿通された穿刺針を用いて穿刺針の先端近傍にまで光を導光し、穿刺針の先端近傍で光音響波を発生させ、この光音響波に基づいて光音響画像を生成する方法が開示されている。この方法によれば、特許文献１の方法に比べて被検体の深部にまで光を導くことができ、深部にある穿刺針の確認も可能となる。

特開２００９−３１２６２号公報 特開２０１３−１３７１３号公報

通常、特許文献２のような穿刺針は、一度使用されると使い捨てられるものであり、穿刺針の内部に挿通された光ファイバも穿刺針と一緒に捨てられる。

一方で、光ファイバケーブルの製造において、光ファイバの端面に形成されるバリを除去するため端面を研磨する工程を経るのが一般的である。しかしながら、この研磨工程は手間のかかる作業であり、光ファイバケーブルの製造コストを上昇させる要因の１つとなっている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、より低コストで製造できる光ファイバケーブル及びその製造方法、並びにそれを備えた光源モジュールを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の光ファイバケーブルは、
偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源部の光出射用のレセプタクルに係合するプラグと、
光ビームが入射する入射端面の外周部の一部にバリ欠陥を有する光ファイバとを備え、
プラグは、プラグがレセプタクルに係合した状態で入射端面に入射する光ビームの入射端面上における断面の短軸方向にバリ欠陥が位置する配置で、光ファイバの入射端部に取り付けられているものである。

「バリ欠陥」とは、光ファイバを切断した際にその切断面に形成される欠陥、すなわちバリ及びバリ欠損を意味する。バリは、その切断面に残留する不要な突起部分であり、バリ欠損は、対向する切断面のバリに対応した欠損部分である。

そして、本発明の光ファイバケーブルにおいて、プラグは、バリ欠陥の位置決め用の位置決め構造を有し、バリ欠陥は、上記位置決め構造との関係で予め定められた位置に配置されていることが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、プラグは、貫通孔を有する筒形状でありかつ貫通孔で上記入射端部を保持する保持部材を含み、上記位置決め構造は、保持部材の表面に形成された突起部、溝部、及び、光ファイバの中心軸に平行な面を有する平坦部の少なくとも１つから構成されることが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、上記位置決め構造は突起部又は溝部を含み、上記予め定められた位置は、保持部材の正面視において、突起部又は溝部と上記中心軸とを通る第１の直線上の位置、又はこの第１の直線に垂直な直線上の位置とすることができる。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、上記位置決め構造は平坦部を含み、上記予め定められた位置は、保持部材の正面視において、上記中心軸を通りかつ平坦部が形成する線に垂直な第２の直線上の位置、又はこの第２の直線に垂直な直線上の位置とすることができる。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、上記位置決め構造は、貫通孔の開口近傍及び／又は保持部材の外周面に形成されていることが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、保持部材は、貫通孔の開口位置から少なくとも上記入射端面上での上記断面の長軸方向に広がるエアギャップを形成するエアギャップ構造を有することが好ましい。この場合において、エアギャップは、保持部材の側面視において上記入射端部が視認可能に外周面にまで広がっていることが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、プラグは、上記入射端面上での上記断面に対するバリ欠陥の配置を維持しながら、保持部材を保持するハウジング部材を有することが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバの出射端面側に設けられた、被検体内に挿入される挿入物と、上記出射端面から出射した光ビームが照射される位置に配置された光吸収部材とを備えることが好ましい。この場合において、挿入物は被検体に穿刺される針とすることが可能である。

本発明の光ファイバケーブルの製造方法は、
偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源部の光出射用のレセプタクルに係合するプラグと、光ビームが入射する入射端面の外周部の一部にバリ欠陥を有する光ファイバとを用意し、
プラグがレセプタクルに係合した状態で入射端面に入射する光ビームの入射端面上における断面の短軸方向にバリ欠陥が位置する配置で、プラグを光ファイバの入射端部に取り付けるものである。

そして、本発明の光ファイバケーブルの製造方法において、プラグは、バリ欠陥の位置決め用の位置決め構造を有し、プラグを光ファイバに取り付ける前に、プラグ及び／又は光ファイバの配置を調整して、上記位置決め構造との関係で予め定められた位置にバリ欠陥を配置することが好ましい。

また、本発明の光ファイバケーブルの製造方法において、プラグは、貫通孔を有する筒形状でありかつ貫通孔で上記入射端部を保持する保持部材を含み、上記位置決め構造は、保持部材の表面に形成された突起部、溝部、及び、光ファイバの中心軸に平行な面を有する平坦部の少なくとも１つから構成されることが好ましい。

本発明の光源モジュールは、
上記に記載の光ファイバケーブル、
偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源、及び、
上記光ファイバケーブルのプラグに係合し、光源から出射した光ビームを上記光ファイバの上記入射端面に入射させるレセプタクルを備えるものである。

そして、本発明の光源モジュールにおいて、光源から出射した光ビームを上記入射端面に集光する光学系を備えることが好ましい。

また、本発明の光源モジュールにおいて、上記入射端面上での上記断面の長軸直径が、上記入射端面の直径の１／３以上であることが好ましい。

光ファイバケーブル及びその製造方法並びにそれを備えた光源モジュールに関して、光ファイバケーブルをより低コストで製造できる。

第１の実施形態に係る光源モジュールを概略的に示す斜視図である。 第１の実施形態に係る光源モジュールを概略的に示す断面図である。 図１の光ファイバケーブルの入射端側プラグを概略的に示す正面図及び断面図である。 バリ欠陥の例を概略的に示す光ファイバの入射端部の断面図である。 バリ欠陥の例を概略的に示す光ファイバの入射端部の断面図である。 図１の光源部の光出射用のレセプタクルを概略的に示す断面図Ｉ及び正面図ＩＩである。 図２のプラグが図３のレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。 第１の実施形態において、偏平形状の断面を有する光が光ファイバの入射端面から入射する様子を概略的に示す図である。 第１の実施形態において、位置決め構造及びバリ欠陥の位置関係の他の例を概略的に示す図である。 第１の実施形態において、位置決め構造及びバリ欠陥の位置関係の他の例を概略的に示す図である。 第１の実施形態において、位置決め構造及びバリ欠陥の位置関係の他の例を概略的に示す図である。 第２の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び断面図ＩＩである。 第３の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び断面図ＩＩである。 第３の実施形態に係るプラグがこれに対応したレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。 第４の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び断面図ＩＩである。 第４の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び断面図ＩＩである。 第５の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図である。 第５の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図である。 第５の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び側面図ＩＩである。 第６の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す断面図である。 第６の実施形態に係る光ファイバケーブルのレセプタクルを概略的に示す断面図である。 図１１Ａのプラグが図１１Ｂのレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。 第７の実施形態に係る穿刺針付き光ファイバケーブルを概略的に示す側面図である。 図１３Ａの穿刺針先端の内部構造を概略的に示す断面図である。 第８の実施形態に係る穿刺針付き光ファイバケーブルを概略的に示す側面図である。 図１４Ａの穿刺針先端の内部構造（内針が外針に挿入された状態）を概略的に示す断面図である。 本発明の光源モジュールを備えた光音響画像生成装置（光音響計測装置）を概略的に示す斜視図である。 図１５の光音響画像生成装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１６の光源部の構成を概略的に示すブロック図である。 図１５の光音響画像生成装置を用いた光音響画像の生成手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。

「第１の実施形態」
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１Ａは、第１の実施形態に係る光源モジュールを概略的に示す斜視図であり、図１Ｂはその断面図である。なお、本明細書において断面図は、光ファイバ或いは筒形状の中心軸を通る紙面に平行な面における断面を示す。

本実施形態に係る光源モジュール４０は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、光源部４１と光ファイバケーブル４２から構成される。

光源部４１は、例えばレセプタクル４３、光源４８及びこの光源４８の駆動回路４７を有し、レセプタクル４３は筐体４６の光出射口に取り付けられ、光源４８及び駆動回路４７は筐体４６の内部に設けられている。筐体４６の外寸は、例えば長さ７４ｍｍ×幅５４ｍｍ×高さ２０ｍｍである。

光源４８は、偏平形状のビーム断面を有する光（以下、単に偏平形状の光ともいう）を出射する光源である。光源４８は、例えば、偏平形状の光そのものを発生させる単独の発光素子であり、このような光源の例としては半導体レーザ光源が挙げられる。また光源４８は、光学系及び発光素子を含む光源システムであって光学系によってビーム断面の形状を偏平形状に成形するものでもよい。このような光源の例としては、例えば、半導体レーザ光源、固体レーザ光源又は気体レーザ光源と、レーザ光のビーム断面の形状を偏平形状に成形する光学系との組み合わせが挙げられる。また光源システムは、光増幅器や波長変換器を含んでいてもよい。なお、本実施形態では例として光源４８は半導体レーザダイオードである。ビーム断面の長軸半径をａ、短軸半径をｂとしたときのビーム断面の偏平率（ａ−ｂ）／ａは特に制限されないが、例えば０．５以上である。また、光ファイバの入射端面で後述するバリ欠陥が形成される領域を考慮すると、ビーム断面の短軸直径は光ファイバ入射端面の直径の１／３より小さく、ビーム断面の長軸直径は光ファイバ入射端面の直径の１／３以上である場合に、本発明は特に有効である。光はレーザ光であることが好ましく、例えば５〜１００ｎｓｅｃのパルス幅及び２〜４０００Ｈｚの繰り返し周波数を有するパルスレーザ光である。光の波長は例えば７００〜１１００ｎｍであり、好ましくは７５０〜９５０ｎｍである。光のエネルギー密度は例えば０．０３〜５０μＪであることが好ましく、より好ましくは０．１〜２０μＪである。例えば６μＪのレーザ光が使用される。

光ファイバケーブル４２は、例えば、光の入射端部及び出射端部を有するコード部４５と、上記入射端部に設けられたプラグ４４ａと、上記出射端部に設けられたプラグ４４ｂとから構成される。プラグ４４ａはレセプタクル４３に係合する構造を有し、光ファイバケーブル４２は、プラグ４４ａ及びレセプタクル４３からなるコネクタ構造によって光源部４１に着脱可能である。コード部４５は、例えば、コア及びクラッドからなる光ファイバ５０を内包し、その他に光ファイバ５０を被覆するコーティング層や外皮（シース）を有する。本実施形態では、プラグ４４ａは、裸線の光ファイバ５０を保持する保持部材としてのフェルールから構成される。一方、プラグ４４ｂは特に限定されず、プラグ４４ａと同様にフェルールのみから構成されてもよく、その他の構造（例えば、ＪＩＳ規格のＳＣ形、ＦＣ形、ＭＵ形、ＤＳ形及びＤＬ形等のコネクタ構造、並びにＩＥＣ規格のＳＴ形、ＬＣ形及びＭＴＲＪ形等のコネクタ構造）を有するプラグでもよい。

図２Ａは、図１の光ファイバケーブルの入射端側プラグを概略的に示す正面図及び断面図である。前述したように本実施形態に係る光ファイバケーブル４２は、光ファイバ５０及びプラグ４４ａとしてのフェルール５１から構成される。

光ファイバ５０は、特に制限されず、例えば一般的なコア及びクラッドから構成される石英ファイバである。光ファイバ５０は、シングルモードファイバでもマルチモードファイバでもよい。光ファイバの外径は例えば８０〜２００μｍである。本発明では、入射端面の外周部の一部にバリ５３ａ（図２Ｂを参照）又はバリ欠損５３ｂ（図２Ｃを参照）のバリ欠陥を有する光ファイバが使用される。すなわち、本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバの切断により切断面にバリ欠陥が発生しても（図２Ｂ及びＣを参照）、バリ欠陥を除去するための研磨処理は行われず、そのバリ欠陥が付いたままの光ファイバ５０を用いて製造される。バリ欠陥は通常、光ファイバ表面に傷をつけて曲げ応力を加えて切断（いわゆるクリーブカット）すると、その切断面の外周部分に形成される。通常、２つの切断面のうち一方の切断面にバリ５３ａが形成されると、他方の切断面５０ｓにはバリ欠損が形成される。バリ５３ａ及びバリ欠損５３ｂは互いに相補的な形状を有する。バリ欠陥が形成される範囲は、通常最大で、外周から光ファイバの直径の１／３の距離までの範囲であり、クラッド５０ｂの領域の一部のみならず、コア５０ａ及びクラッド５０ｂを含む領域の一部に形成される場合もある。

フェルール５１は、貫通孔を有する略円筒形状を有し、貫通孔の直径（つまりフェルールの内径）は例えば８０〜２００μｍであり、フェルールの外径（中心軸に垂直な方向の最大寸法）は例えば１．５〜５ｍｍである。フェルール５１の材料は、特に制限されず、一般的に使用されている金属材料、セラミックス材料、プラスチック材料及びガラス材料を使用することができ、例えばステンレスやジルコニアセラミックス、樹脂成型用エンジニアリングプラスチックである。また、例えばフェルール５１において、入射端面と外周面との接続部には曲率が付与され、出射端面側にフランジ部が形成されている。なお、フェルールの入射端面は、主としてフェルールの正面視において確認可能な面（フランジ部等の物理的に分離されている面を除く。以下同様である。）とし、フェルールの出射端面は、主としてフェルールの背面視において確認可能な面とする。また、フェルールの外周面は、フェルールの表面のうち上記入射端面及び出射端面を除いた部分とする。フランジ部は、円筒形状部分と一体的に形成されてもよく、円筒形状部分の成形後に別途形成されてもよい。またフランジ部はなくてもよい。さらに、フェルール５１は、バリ欠陥の相対的な位置決めの基準（或いは目印）となる位置決め構造としての突起部５１ａを外周面上に有する。「位置決め」とは、フェルール５１の中心軸に沿った方向に関してバリ欠陥の位置を決めること、及び光ファイバを回転させてこの中心軸周りに関してバリ欠陥の角度を決めることを含む意味である。突起部５１ａの大きさ（図２Ａの正面視での幅又は高さ）は、特に制限されず、フェルール５１に対してバリ欠陥の位置決めを行う場合に、正面視から目視（顕微鏡等の拡大鏡を使用する場合を含む）によって確認できる大きさであり、かつプラグとレセプタクルが互いに係合した際の位置合わせ構造として機能する大きさであればよく、例えば、幅０．３〜１．０ｍｍであり、高さ０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。位置合わせ構造は、特定の相対的配置でプラグをレセプタクルに係合させる構造である。

そして本実施形態では、フェルール５１（プラグ４４ａ）は、フェルール５１（プラグ４４ａ）がレセプタクル４３に係合した状態で光源４８から出射した光が入射端面５０ｓに入射した場合に、入射端面５０ｓ上でのビーム断面の短軸方向にバリ欠陥が位置する配置で、入射端面５０ｓ側の光ファイバ５０の端部に取り付けられている。フェルール５１と光ファイバ５０との固定は、例えば接着剤５２によって行う。フェルール５１を光ファイバ５０に取り付ける工程は、例えば、フェルール５１の貫通孔に光ファイバ５０を挿入する工程、及び、ビーム断面の短軸方向を考慮して突起部５１ａ（位置決め構造）との関係で予め定められた所定位置にバリ欠陥が配置されるように、入射端面を顕微鏡で確認しながら光ファイバ５０を貫通孔内で前後に移動させたり回転させたりして光ファイバ５０の配置を調整する工程を含む。例えば本実施形態では、バリ欠陥は、図２Ａ〜図２Ｃにおいて最も下側の位置に配置されている。

図３は、図１Ａおよび図１Ｂの光源部の光出射用のレセプタクルを概略的に示す断面図Ｉ及び正面図ＩＩである。

レセプタクル４３は、例えば、筐体４６の光出射用の開口に設けられた略筒形状のシェル６３と、フェルール５１が挿入される側のシェル６３の内壁に設けられたスリーブ６４と、光源から出射したレーザ光Ｌを光ファイバ５０の入射端面５０ｓに集光するレンズ６２ａとを有する。スリーブ６４は、フェルール５１の挿入部の外径と略同じ大きさの内径を有するため、フェルール５１がレセプタクル４３に挿入された場合に、フェルール５１の挿入部はスリーブ６４に保持される。また、スリーブ６４は、フェルール５１の突起部５１ａと嵌合する切欠き６４ａを有する。したがって、突起部５１ａ及び切欠き６４ａは、フェルール５１及びレセプタクル４３の位置合わせ構造を構成している。レンズ６２ａは、フェルール５１がレセプタクル４３に係合した状態でレーザ光Ｌを入射端面５０ｓに集光する位置に配置されている。レンズ６２ａは、特に限定されないが、例えばセルフォック（登録商標）マイクロレンズ（屈折率が動径方向に変化する自己焦点形成型のロッドレンズ）である。

また、フェルール５１が挿入される側の反対側のシェル６３の開口には、光源４８としての半導体レーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。ＬＤは、ステム６０、このステム６０上に設けられた半導体発光素子６１ａ、及び、半導体発光素子６１ａを覆うようにステム６０上に設けられたガラス窓６１ｃ付きキャップ６１ｂを含み、キャップ６１ｂがレセプタクル４３（シェル６３）に嵌合することによりＬＤはレセプタクル４３に固定されている。この際、光ファイバ５０の入射端面におけるレーザ光Ｌの短軸方向が特定の方向を向くように設計されており、例えば本実施形態では、この短軸方向が図３の上下方向を向くように設計されている。ステム６０にはリード端子６０ａがあり、リード端子６０ａは電気的にＬＤの駆動回路４７に接続されている。

図４は、図２Ａ〜図２Ｃのプラグが図３のレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。また、図５は、本実施形態において、偏平形状の光が光ファイバの入射端面から入射する様子を概略的に示す図である。図４に示されるように、フェルール５１は、スリーブ６４の切欠き６４ａに突起部５１ａが嵌合するようにレセプタクル４３に挿入され接続される。そして、フェルール５１がレセプタクル４３に接続された状態で、半導体発光素子６１ａから偏平形状のレーザ光Ｌが出射すると、レーザ光Ｌはキャップ６１ｂに設けられたレンズ６２ａによって集光され、集光されたレーザ光Ｌは光ファイバ５０の入射端面から入射することになる。

以下本発明の作用効果を説明する。本実施形態において、前述したように、バリ欠陥５３は図２Ａ〜図２Ｃや図５において最も下側の位置に配置されている。すなわち、バリ欠陥５３は、フェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び突起部５１ａを通る直線Ｌ１上に配置されていると言える。或いは、バリ欠陥５３は、突起部５１ａとの間に、「突起部５１ａ及び中心軸Ｃを結ぶ線と中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度が１８０°である関係」を有するとも言える。また、前述したように、光ファイバ５０の入射端面におけるレーザ光Ｌの短軸方向ＳＡは図５の上下方向を向き、長軸方向ＬＡは図５の左右方向を向くように設計されている。この結果、バリ欠陥５３は、中心軸Ｃに対して短軸方向ＳＡに位置することになり、レーザ光Ｌが入射する領域が、バリ欠陥５３が存在する領域と重畳することを回避することが可能となる。すなわち、バリ欠陥５３がコア５０ａの領域に形成されていたとしても、バリ欠陥５３の影響を受けずに偏平形状のレーザ光Ｌを光ファイバ５０のコア５０ａに入射させることが可能となる。バリ欠陥５３が「短軸方向に位置する」とは、フェルール５１（プラグ）の正面視において、バリ欠陥が、短軸方向を中心とする１２０°の角度範囲（図５の符号φ）に含まれる位置に配置されていることを意味する。

上記のように、本発明の光ファイバケーブル及び光源モジュールによれば、原理的に偏平形状のレーザ光が発生する半導体レーザ光源が使用される場面や、ビーム断面が偏平形状に成形されたレーザ光が使用される場面で、バリ欠陥が付いたままの光ファイバを用いてもバリ欠陥に起因するレーザ光のエネルギー損失を抑制することが可能となる。このように、バリ欠陥がコアの領域に形成されているか否かにかかわらずバリ欠陥が付いたままの光ファイバの使用が可能であるということは、光ファイバの製造工程において、従来必須とされていたバリ欠陥を除去するための研磨処理が不要になり、従来よりも工程数を削減できる分だけ光ファイバの製造コストを低減できることを意味する。この結果、本発明の光ファイバケーブル及びその製造方法並びにそれを備えた光源モジュールによれば、光ファイバケーブル及び光源モジュールを従来よりも低コストで製造できるようになる。

なお、第１の実施形態での説明では図５において、バリ欠陥５３が最も下側の位置に配置されかつレーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが上下方向である場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図６Ａ〜図６Ｃは、第１の実施形態において、位置決め構造である突起部５１ａ及びバリ欠陥５３の位置関係の他の例を概略的に示す図である。

図６Ａは、バリ欠陥５３が最も上側の位置に配置されかつレーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが上下方向である場合の配置を示している。この場合も、バリ欠陥５３は、フェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び突起部５１ａを通る直線Ｌ１上に配置されていると言える。或いは、バリ欠陥５３は、突起部５１ａとの間に、「突起部５１ａ及び中心軸Ｃを結ぶ線と中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度が０°である関係」を有するとも言える。このように、レーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが上下方向を向くように設計されている場合には、バリ欠陥５３は上側に配置されても、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができる。

図６Ｂは、バリ欠陥５３が最も右側の位置に配置されかつレーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが左右方向である場合の配置を示している。すなわち、バリ欠陥５３は、フェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び突起部５１ａを通る直線Ｌ１に垂直な直線上に配置されていると言える。或いは、バリ欠陥５３は、突起部５１ａとの間に、「突起部５１ａ及び中心軸Ｃを結ぶ線と中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度が９０°である関係」を有するとも言える。このように、レーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが左右方向を向くように設計されている場合には、バリ欠陥５３は右側に配置されれば、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができる。また、上記の場合に、バリ欠陥５３が左側に配置されても同様の効果が得られる。

図６Ｃは、バリ欠陥５３が左斜め上側の位置に配置され、かつレーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが例えば上下方向（図６Ａの状態）から左に４５°傾いた場合の配置を示している。すなわち、バリ欠陥５３は、突起部５１ａとの間に、「突起部５１ａ及び中心軸Ｃを結ぶ線と中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度が左側に４５°である関係」を有すると言える。このように、バリ欠陥５３は正面視において中心軸Ｃから短軸方向に位置するように配置されていればよい。バリ欠陥５３と突起部５１ａとの位置関係は、レーザ光Ｌの短軸方向ＳＡが向いている任意の特定の方向に依存して決まる。図６Ｃのような場合にも、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができる。また、上記の場合に、上記２線分の成す角度が右側に１３５°である位置にバリ欠陥５３が配置されても同様の効果が得られる。

なお、第１の実施形態での説明では、単心の光ファイバケーブルについて説明したが、本発明では複心の光ファイバケーブルでもよい。例えば、複心の光ファイバケーブルにおいて、フェルールに位置決め構造としての突起部を１つ設け、各心線ファイバの配置（つまりバリ欠陥の配置）は、レーザ光の短軸方向が考慮され、その１つの突起部との間で所定の位置関係（つまり、バリ欠陥が入射端面上でのビーム断面の短軸方向に位置するような関係）を有するように決められる。或いは、フェルールに位置決め構造としての突起部を各心線ファイバに対応して複数設け、各心線ファイバの配置は、レーザ光の短軸方向が考慮され、それぞれ対応する突起部との間で所定の位置関係を有するように決められる。さらに、複心の光ファイバケーブルにおいて、心線ファイバごとに心線ファイバの配置は異なっていてもよい。

「第２の実施形態」
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図Ｉ及び断面図ＩＩである。

本実施形態に係る光源モジュールは、主に、プラグとレセプタクルの位置合わせ構造及びプラグの位置決め構造に溝部が利用される点で、第１の実施形態に係る光源モジュールと異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明については特に必要がない限り省略する。

本実施形態に係るプラグもフェルール５１から構成される。光ファイバ５０はフェルール５１の貫通孔に挿入され、光ファイバ５０は接着剤５２でフェルール５１に固定されている。本実施形態に係るフェルール５１は、位置決め構造として溝部５１ｂを有する。

溝部５１ｂは、中心軸Ｃに沿って長さを有する切欠き形状に形成されている。さらに、溝部５１ｂの開口はフェルール５１の入射端面にも形成され、正面視においても溝部５１ｂの開口を目視で確認することができる。溝部５１ｂの大きさ（図７のＩの正面視での幅又は高さ）は、特に制限されず、フェルール５１に対してバリ欠陥の位置決めを行う場合に、正面視から目視によって確認できる大きさであり、かつプラグとレセプタクルの位置合わせ構造として機能する大きさであればよく、例えば幅０．５〜１．０ｍｍ、高さ０．２〜１．０ｍｍである。また、溝部は、フェルールが挿入されるにつれてフェルールの位置が固定されるようなテーパ構造としてもよい。このようなテーパ構造としては例えば、溝部の幅及び／又は高さが正面から背面に向かって（図７のＩＩにおいて左から右に向かって）連続的に小さくなる構造を採用できる。本実施形態に係るレセプタクルでは、フェルール５１がレセプタクルに挿入されるときに溝部５１ｂに嵌合する突起部（図示省略）がスリーブに形成されている。すなわち、溝部５１ｂは、上記スリーブの突起部のガイド機能を果たし、フェルール５１とレセプタクルの位置合わせ構造も構成している。

バリ欠陥５３は、図７のＩに示されるように、例えばフェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び溝部５１ｂを通る直線Ｌ２上に配置されている。すなわち、溝部５１ｂ及び中心軸Ｃを結ぶ線と、中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度は、０°である。一方、レーザ光Ｌの短軸方向は第１の実施形態と同様に図７の上下方向を向いている。

上記のように、本実施形態に係る光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての溝部５１ｂとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

「第３の実施形態」
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８ＡのＩは、第３の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図であり、図８ＡのＩＩは図８ＡのＩの断面図である。また、図８Ｂは、第３の実施形態に係るプラグがこれに対応したレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。

本実施形態に係る光源モジュールは、主に、プラグとレセプタクルの位置合わせ構造及びプラグの位置決め構造に、中心軸に平行な面を有する平坦部が利用される点で、第１の実施形態に係る光源モジュールと異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明については特に必要がない限り省略する。

本実施形態に係るプラグもフェルール５１から構成される。光ファイバ５０はフェルール５１の貫通孔に挿入され、光ファイバ５０は接着剤５２でフェルール５１に固定されている。本実施形態に係るフェルール５１は、位置決め構造として、中心軸に平行な面を有する平坦部５１ｃを有する。

平坦部５１ｃは、図８ＡのＩに示されるように、中心軸Ｃに平行な面を有する外周面部分であって、中心軸を挟んで対向するように上側と下側に２つ形成されている。２つの平坦部５１ｃの各平坦面は互いに平行である。これらの平坦部５１ｃはフェルール５１の入射端面にまで到達し、正面視においては平坦部５１ｃの平坦面は段差の境界線として表れる（図８ＡのＩを参照）。平坦部５１ｃの深さ（図８ＡのＩの正面視における中心軸Ｃを通り上記境界線に垂直な線Ｌ３上でのフェルール５１の外周線から上記境界線までの距離）は、特に制限されず、フェルール５１に対してバリ欠陥の位置決めを行う場合に、正面視からフェルール５１の外周線と上記境界線の差が目視によって確認できる大きさであり、かつプラグとレセプタクルの位置合わせ構造として機能する大きさであればよく、例えば０．１〜０．５ｍｍである。本実施形態に係るレセプタクルに設けられたスリーブは、平坦部５１ｃが形成された円筒形状部分の中心軸に垂直な断面形状と同様の形状の開口を有する。つまり、当該スリーブは、その内孔の上側と下側に平坦部５１ｃと相補的な平坦部を有し、フェルール５１がレセプタクルに挿入されたとき、平坦部５１ｃがスリーブの平坦部に近接して対向しながらスライドする（図８Ｂを参照）。したがって、平坦部５１ｃ及びスリーブの平坦部はフェルール５１及びレセプタクルの位置合わせ構造を構成している。

バリ欠陥５３は、図８ＡのＩに示されるように、例えばフェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃを通りかつ平坦部５１ｃが形成する上記境界線に垂直な直線Ｌ３上に配置される。すなわち、中心軸Ｃを通り上記境界線に垂直な線と、中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度は、０°である。一方、レーザ光Ｌの短軸方向は第１の実施形態と同様に図８の上下方向を向いている。

上記のように、本実施形態に係る光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての平坦部５１ｃとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

「第４の実施形態」
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、第４の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図及び断面図である。

本実施形態に係る光源モジュールは、主に、位置合わせ構造として使用する要素と位置決め構造として使用する要素が異なる点で、第１の実施形態に係る光源モジュールと異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明については特に必要がない限り省略する。

本実施形態に係るプラグもフェルール５１から構成される。光ファイバ５０はフェルール５１の貫通孔に挿入され、光ファイバ５０は接着剤５２でフェルール５１に固定されている。本実施形態に係るフェルール５１は、図２のフェルールの構成に加えて、位置決め構造として突起部５１ｄを有する。

突起部５１ｄは、図９Ａに示されるように、例えば正面視において、フェルール５１の貫通孔の開口の上側に隣接する位置に形成されている。突起部５１ｄの大きさ（図９ＡのＩの正面視での幅又は高さ）は、特に制限されず、フェルール５１に対してバリ欠陥の位置決めを行う場合に、正面視から目視によって確認できる大きさであればよく、例えば０．１〜１．０ｍｍであり、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、突起部５１ｄは位置決め構造（つまりは位置決めの際の目印）として機能すればよく、位置合わせ構造として機能する突起部５１ａほど大きさや耐久性は要求されない。したがって、突起部５１ｄは突起部５１ａよりは小さくてよい。なお、本実施形態に係る突起部５１ｄは、位置合わせ精度を確保できる範囲で開口の近傍にあればよく、必ずしも開口に隣接している必要はない。開口近傍は、例えば正面視において、開口の外周５４ａ上の位置とフェルール５１の入射端面の外郭５４ｂ上の位置との中間地点５４ｃよりも開口寄りの範囲、つまり図９ＡのＩの符号５４ａの円と符号５４ｃの円で囲まれた範囲である。本実施形態に係るレセプタクルに設けられたスリーブは、第１の実施形態と同様であり、本実施形態に係るフェルール５１とレセプタクルも図４のように接続される。

バリ欠陥５３は、図９ＡのＩに示されるように、例えばフェルール５１の正面視において、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び突起部５１ｄを通る直線Ｌ１に垂直な直線上に配置される。すなわち、突起部５１ｄ及び中心軸Ｃを結ぶ線と、中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度は、０°である。一方、レーザ光Ｌの短軸方向は第１の実施形態と同様に図９ＡのＩの上下方向を向いている。

上記のように、本実施形態に係る光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての突起部５１ｄとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態では、位置決め構造としての突起部５１ｄが貫通孔の開口の近傍に配置されているため、位置決め構造のより近い位置でバリ欠陥の位置決めを行える。したがって、位置決めの調整が容易となるためバリ欠陥の配置精度が向上する。

また上記では、突起部５１ｄが開口の近傍に設けられた場合について説明したが、図９ＢのＩ及びＩＩのように、突起部５１ｄを溝部５１ｅに代えても同様の効果が得られる。

「第５の実施形態」
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、第５の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す正面図及び側面図である。本実施形態は、主に、光ファイバの入射端部近傍にエアギャップを形成するエアギャップ構造を有することを特徴とする。なお、本実施形態においてフェルール以外の光ファイバケーブルの構成要素、さらにレセプタクルや光源は、特記した場合を除き、例えば第１の実施形態のものと同様である。

図１０Ａのプラグもフェルール５１から構成される。光ファイバ５０はフェルール５１の貫通孔に挿入され、光ファイバ５０は接着剤５２でフェルール５１に固定されている。本実施形態に係るフェルール５１は、図９ＡのＩのフェルールの構成に加えて、エアギャップ構造を有する。

エアギャップ構造は、光ファイバ５０の入射端面近傍の側面を露出させる溝から構成され、その入射端面からの深さはおよそ１〜５ｍｍであり、好ましくは１〜３ｍｍである。溝の範囲及び形状は、フェルール５１の正面視において、レーザ光Ｌの入射端面上でのビーム断面をエアギャップ５５ａの外縁が包含する範囲であればよく、その形状は特に制限されない。図１０Ａのエアギャップ５５ａは、光ファイバ５０の直径と同じ幅の溝がレーザ光Ｌの長軸方向に沿って伸びた矩形状を有する。また、その溝の長軸方向の長さは、レーザ光Ｌの長軸直径より長くフェルール５１の直径より短い。

通常、レーザ光は光ファイバの入射端面上で焦点を結ぶように集光されるため、入射端面上ではレーザ光のエネルギー密度が高くなってしまう。そこで、このようなエアギャップ構造を設けることにより、エネルギー密度が高い状態でレーザ光がフェルールに照射されることを回避し、フェルールの損傷を防止できる。

また、図１０Ｂのフェルール５１は、エアギャップ構造を有するフェルールの他の形態である。図１０Ｂのフェルール５１では、円の中心が中心軸Ｃから上側にずれた位置にある円形状のエアギャップ５５ｂを形成するエアギャップ構造が形成されている。このようなエアギャップ５５ｂは位置決め構造としての溝部としても使用することが可能である。例えば、図１０Ｂでは、エアギャップ５５ｂの外縁の最も上側にくる点５１ｆをバリ欠陥５３の位置決めの構造として、光ファイバ５０の中心軸Ｃ及び上記点５１ｆを通る直線Ｌ２上にバリ欠陥５３を配置することができる。すなわち、点５１ｆ及び中心軸Ｃを結ぶ線と、中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度は、０°である。また、レセプタクルが、エアギャップ５５ｂ（つまり溝）に入りかつフェルールの回転を防止する形状の突起部を有する場合には、エアギャップ構造は当該突起部と共に、フェルールとレセプタクルの位置合わせ構造としても機能する。なお、エアギャップ構造を位置合わせに用いず、別途、フェルール外周部に位置合わせ構造としての突起や溝を設けても良い。

上記のような光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての点５１ｆとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、図１０ＣのＩのフェルール５１も、エアギャップ構造を有するフェルールの他の形態である。図１０ＣのＩのフェルール５１では、光ファイバ５０の直径よりも大きい幅の溝がレーザ光Ｌの長軸方向に沿って伸びた帯形状のエアギャップ５５ｃを形成するエアギャップ構造が形成されている。エアギャップ５５ｃは、フェルールの側面視において、光ファイバ５０の入射端部が視認可能に外周面にまで広がっている（図１０ＣのＩＩを参照）。ここで、「視認可能に外周面にまで広がっている」とは、側面視において、フェルールに妨げられることなく光ファイバの入射端部を目視できるように、外周面の領域からエアギャップが開放されていることを意味する。このようなエアギャップ構造を設けることにより、側面視から光ファイバの入射端面を確認することができ、中心軸Ｃに沿った方向の光ファイバ５０の位置決めの精度を向上させることができる。

また、図１０ＣのＩのエアギャップ構造は、中心軸に平行な面を有する平坦部５１ｇを含んでいるため、位置決め構造としても機能する。つまり、図１０ＣのＩでは、エアギャップ５５ｃの境界線をバリ欠陥５３の位置決めの基準として、光ファイバ５０の中心軸Ｃを通り上記境界線に垂直な直線Ｌ３上にバリ欠陥５３を配置することができる。すなわち、中心軸Ｃを通り上記境界線に垂直な線と、中心軸Ｃ及びバリ欠陥５３を結ぶ線とが成す角度は、０°である。また、レセプタクルが、エアギャップ５５ｃに入りかつフェルールの回転を防止する形状の突起部を有する場合には、エアギャップ構造は当該突起部と共に、フェルールとレセプタクルの位置合わせ構造としても機能する。なお、エアギャップ構造を位置合わせに用いず、別途、フェルール外周部に位置合わせ構造としての突起や溝を設けても良い。

上記のような光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての平坦部５１ｇとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

「第６の実施形態」
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１１Ａは、第６の実施形態に係る光ファイバケーブルのプラグを概略的に示す断面図であり、図１１Ｂは、第６の実施形態に係る光ファイバケーブルのレセプタクルを概略的に示す断面図である。本実施形態は、特にプラグがフェルールとハウジングを有することを特徴とする。

具体的には、本実施形態の光ファイバケーブルの入射端部側のプラグ５７は、例えばＪＩＳ規格のネジ締結式のＦＣコネクタ構造を有し、フェルール５１とハウジング５６を含む。フェルール５１には、位置決め構造の突起部５１ｈがフェルール５１の入射端面に形成されており、この突起部５１ｈを基準にバリ欠陥は位置決めされる。その他のフェルールに関する事項（例えば材料、光ファイバへの固定方法、及びバリ欠陥の具体的な位置決め方法等）は例えば第１の実施形態と同様である。

ハウジング５６は、例えばハウジング本体５６ａ、締結ネジ５６ｂ及びブーツ５６ｃからなる。ハウジング本体５６ａはフェルール５１を保持する。また、ハウジング本体５６ａには、ガイドキー５６ｄが形成されている。ガイドキー５６ｄは、レーザ光Ｌの短軸方向とバリ欠陥との位置関係を維持するようにレセプタクル６７のガイド溝６８ｃに対応し、プラグ５７がレセプタクル６７に接続される際ガイドキー５６ｄはガイド溝６８ｃに嵌合する。言い換えれば、ガイドキー５６ｄ及びガイド溝６８ｃからなる位置合わせ構造を考慮して、突起部５１ｈに対するバリ欠陥の位置決めが行われる。この結果、フェルール５１の入射端面上でのビーム断面に対するバリ欠陥の配置が維持される。締結ネジ５６ｂには、ハウジング本体に向けて凸形状の突起部５８ａが形成されており、当該突起部５８ａは、ハウジング本体５６ａに形成されたスライド溝５８ｂ内に配置されている。これにより、突起部５８ａがスライド溝５８ｂ内で動ける範囲内で、締結ネジ５６ｂは、ハウジング本体５６ａに対し中心軸に沿って前後にスライド可能である。また、締結ネジ５６ｂには内周側に雄ネジ５６ｅが形成されており、雄ネジ５６ｅはレセプタクル６７の雌ネジ６８ｄに螺合する。

レセプタクル６７はシェル６８及びスリーブ６４から構成され、シェル６８にはスリーブ６４を保持する小径嵌合部６８ａ、及び締結ネジ５６ｂと嵌合する大径嵌合部６８ｂを有する。大径嵌合部６８ｂには、前述したガイド溝６８ｃ及び雌ネジ６８ｄが形成されている。また、プラグ５７が挿入される側の反対側のシェル６８の開口には、第１の実施形態と同様のＬＤが設けられている。

図１２は、図１１Ａのプラグが図１１Ｂのレセプタクルに挿入され接続された状態を概略的に示す断面図である。図１２に示されるように、プラグ５７は、ガイド溝６８ｃにガイドキー５６ｄが嵌合するようにレセプタクル６７に挿入され接続される。そして、プラグ５７がレセプタクル６７に接続された状態で、半導体発光素子６１ａから偏平形状のレーザ光Ｌが出射すると、レーザ光Ｌはキャップ６１ｂに設けられたレンズ６２ａによって集光され、集光されたレーザ光Ｌは光ファイバ５０の入射端面から入射することになる。

上記のように、本実施形態に係る光源モジュールにおいても、レーザ光の短軸方向が考慮され、位置決め構造としての突起部５１ｈとの間でバリ欠陥が所定の位置関係を有するように、バリ欠陥の位置決めを行うことが可能である。この結果、レーザ光Ｌが入射する領域とバリ欠陥５３が存在する領域との重畳を回避することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態の上記の説明では、フェルールが位置決め構造としての突起部５１ｈを有する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。つまり、プラグがハウジングを有する場合には、位置決め構造は必ずしもフェルールにある必要はない。例えば、第６の実施形態において、突起部５１ｈがなくてもよい。この場合には、例えばハウジング５６のガイドキー５６ｄを本発明の位置決め構造として使用できる。つまり、位置決め構造のないフェルールに光ファイバが挿入されかつ端面位置のみが調整された後、フェルールをハウジングに固定する際に、バリ欠陥はガイドキー５６ｄとの関係で所定の位置に配置される。このように、位置決め構造は、プラグの光ファイバへの取り付け作業の際に目視できる位置にあれば、プラグのどこに形成されてもよい。

また、本実施形態の上記の説明では、プラグがＦＣコネクタ構造を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。入射端部側のプラグは、例えば、ＪＩＳ規格のＳＣ形、ＭＵ形、ＤＳ形及びＤＬ形等のコネクタ構造、並びにＩＥＣ規格のＳＴ形、ＬＣ形及びＭＴＲＪ形等のコネクタ構造など、他のいかなるコネクタ構造を有していてもよい。

「第７の実施形態」
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１３Ａは、第７の実施形態に係る穿刺針付き光ファイバケーブルを概略的に示す側面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの穿刺針先端の内部構造を概略的に示す断面図である。本実施形態は、特に光ファイバケーブルのレーザ光の出射端部側の領域に穿刺針が設けられていることを特徴とする。光ファイバケーブルのその他の構成要素、及び光源部は、例えば第１の実施形態と同様である。

穿刺針７０は、例えば穿刺針本体７０ａ及び針基７０ｂを有する。穿刺針本体７０ａは、内部に内腔を有する管構造を有する。そして、穿刺針本体７０ａの先端部分は、当該管構造の中心軸に対して傾斜した面（カット面）でカットされて鋭角に形成され、これにより当該先端部分には上記傾斜面に沿った開口が形成されている。穿刺針７０の内腔には、導光部材として例えば、穿刺針本体７０ａの内腔の直径よりも十分小さい直径の光ファイバ５０ｃが挿通されている。針基７０ｂは、プラグ４４ｂに対応したコネクタ構造を有し、プラグ４４ｂと着脱可能に構成されている。プラグ４４ｂが針基７０ｂに装着されると、プラグ４４ｂ内の光ファイバ５０は穿刺針７０内の光ファイバ５０ｃに光学的に接続される。したがって、光ファイバ５０を導光してきたレーザ光Ｌは、光ファイバ５０ｃに入射した後、光ファイバ５０ｃを通って穿刺針７０の先端近傍まで送られる。光ファイバ５０ｃの出射端部は穿刺針本体７０ａの先端近傍にまで伸びている。穿刺針本体７０ａの先端近傍には光吸収部材７１が固定されており、光ファイバ５０ｃの出射端部は光吸収部材７１の内部に埋め込まれている。なお、光ファイバ５０ｃの出射端部の位置は、レーザ光Ｌが光吸収部材７１に照射される位置であればよく、必ずしも光吸収部材７１に埋め込まれている必要はない。光吸収部材７１は、例えば黒顔料を混合したエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂やシリコーンゴム、ハンダなどで構成される。ここで、穿刺針７０（或いは穿刺針本体７０ａ）の先端近傍とは、その位置に光ファイバ５０ｃの出射端部及び光吸収部材７１が配置された場合に、穿刺作業に必要な精度で穿刺針の先端の位置を画像化できる光音響波を発生可能な位置であることを意味する。例えば、穿刺針の先端から基端側へ０ｍｍ〜３ｍｍの範囲内のことを指す。以降の実施の形態においても、先端近傍とは同様の意味とする。

このような穿刺針付きの光ファイバケーブルを使用すると、被検体への穿刺作業の際に、光音響イメージングを利用して被検体内での穿刺針の位置を確認することができる。具体的には以下のとおりである。医師等の穿刺針付きの光ファイバケーブルの操作者はまず、光ファイバケーブルを光源部４１に接続し、光源４８からレーザ光Ｌを出射させる。レーザ光Ｌは、光ファイバ５０及び光ファイバ５０ｃを導光して光吸収部材７１に吸収され、このとき光吸収部材７１からはこの光吸収に起因する光音響波７１ａが発生する。操作者は、穿刺針７０を被検体に穿刺し、例えば超音波検出用のプローブを使用して被検体内を伝搬するその光音響波を検出することにより、その検出信号に基づいた光音響画像を観察することができる。したがって、操作者は、その光音響画像を観察することで、穿刺針７０の先端がどの位置にあるのか、すなわち穿刺針がどの深さまで侵入しているかを確認することが可能となる。その後、操作者は、針基７０ｂからプラグ４４ｂを取り外し、穿刺針７０の内腔を使用して被検体内から試料（例えば血液）を採取する。

なお、本実施形態の上記の説明では、穿刺針本体７０ａが光吸収部材７１を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、穿刺針の一般的な材料であるステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金及びＮｉ−Ｔｉ合金等の金属材料、並びに、ポリイミド及びポリフェニレンサルファイド等の硬質樹脂材料は、光吸収性を有する。したがって、穿刺針が光吸収性を有する材料から構成されていれば、別途光吸収部材を設けなくても光の出射方向を調整すれば、穿刺針自体を光吸収部材として使用することができる。

「第８の実施形態」
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図１４Ａは、第８の実施形態に係る穿刺針付き光ファイバケーブルを概略的に示す側面図である。図１４Ｂは、図１４Ａの穿刺針先端の内部構造（内針が外針に挿入された状態）を概略的に示す断面図である。本実施形態は、穿刺針が外針の少なくとも一部を封止する内針を有する点で、第７の実施形態と異なる。その他の構成要素は例えば第７の実施形態と同様である。

本実施形態に係る穿刺針は、外針本体７２ａ及び外針基７２ｂからなる外針７２と、内針本体７３ａ及び内針基７３ｂからなる内針７３を有する。内針本体７３ａは、例えば外針本体７２ａの内径とほぼ同じ大きさの外径を有しており、中空の外針本体７２ａに対して外針基７２ｂ側から抜き差し可能に構成される。内針本体７３ａは、管構造を有するチューブ７４ａとチューブ７４ａの内部空間を充填する透明樹脂７４ｂから構成される。チューブ７４ａは、例えばステンレス管、ポリイミド管、又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂の管である。また、透明樹脂７４ｂは、例えばエポキシ樹脂等の接着剤が用いられる。チューブ７４ａの内部には導光部材として例えば光ファイバ５０ｃが挿入されている。そして、光ファイバ５０ｃとチューブ７４ａの間の空間を透明樹脂７４ｂが埋めることで、光ファイバ５０ｃはチューブ７４ａに接着され固定されている。光ファイバ５０ｃは内針基７３ｂ内でケーブル側の光ファイバと光学的に接続されている。または、光ファイバ５０ｃは、ケーブル側の光ファイバと直接つながった一本の光ファイバである。内針本体７３ａの先端部分は、外針本体７２ａの先端と同様に鋭角に形成されている。内針本体７３ａのそのカット面には、第７の実施形態と同様の光吸収部材７１が付着されており、光ファイバ５０ｃの出射端部から出射したレーザ光Ｌは光吸収部材７１に照射される。そしてこの結果、内針７３の先端部分で光音響波が発生する。

本実施形態に係る光ファイバケーブルによっても、穿刺針の先端までレーザ光を導光することが可能であるため、光音響イメージングを利用して被検体内での穿刺針の位置を確認することができる。また、本実施形態では、穿刺針が外針７２を封止する内針７３を有する。このように、外針７２の内腔を内針７３が塞ぐことで、操作者は、刺す感覚を妨げられることなく、穿刺針を被検体に穿刺できる。

なお、本実施形態の上記の説明では、内針７３の先端のカット面に光吸収部材７１が塗布された場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、黒顔料を混合したエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂やシリコーンゴムなどの材料で内針本体を形成した場合には、内針本体自体が光吸収部材として機能するため、別途光吸収部材を設ける必要はない。

また、第７及び第８の実施形態では、挿入物が穿刺針である場合について説明したが、本発明はこれに限られない。挿入物は、内部にラジオ波焼灼術に用いられる電極を収容するラジオ波焼灼用針であってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルであってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルのガイドワイヤであってもよい。或いは、挿入物は、レーザ治療用の光ファイバであってもよい。

「光音響計測装置の実施形態」
次に、本発明の光音響計測装置としての光音響画像生成装置の実施形態について説明する。光音響画像生成装置は、プローブ（超音波探触子）で検出した光音響信号に基づいて光音響画像を生成する装置である。図１５は、本発明の光源モジュールを備えた光音響画像生成装置を概略的に示す斜視図である。図１６は、図１５の光音響画像生成装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１７は、図１６の光源部の構成を概略的に示すブロック図である。

光音響画像生成装置１０は、プローブ１１と、超音波ユニット１２と、穿刺針付きの光源モジュールとを含む。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。

穿刺針付きの光源モジュールは、例えば第７の実施形態に係るものを使用することができる。具体的には、本実施形態に係る光源モジュールは、電源入力端子３３、ＤＣ−ＤＣ変換部３４、トリガ入力端子３５、ＬＤの駆動回路４７、光源４８、及びレセプタクル４３を含む光源部４１、そして穿刺針７０付きの光ファイバケーブルから構成される。

電源入力端子３３は、超音波ユニット１２の電源供給ラインに接続される。電源入力端子３３には例えば５ＶのＤＣ（Direct Current）電源が供給される。トリガ入力端子３５は、超音波ユニット１２の信号出力ラインに接続される。電源入力端子３３及びトリガ入力端子３５は、例えばＵＳＢコネクタとして構成される。超音波ユニット１２は例えばＵＳＢポートを有しており、ＵＳＢポートに電源入力端子３３及びトリガ入力端子３５を含むＵＳＢコネクタを差し込むことで、光源部４１に電源が供給され、かつ超音波ユニット１２から出力される信号が供給される。

ＤＣ−ＤＣ変換部３４は、電源入力端子３３から供給されるＤＣ電源の電圧を変換する。ＤＣ−ＤＣ変換部３４は、例えばＤＣ５ＶをＤＣ１２Ｖに変換する。駆動回路４７は、光源４８としての半導体ＬＤを駆動する。光源４８は、ＤＣ−ＤＣ変換部３４から供給されるＤＣ電源により駆動される。駆動回路４７は、トリガ入力端子３５から入力されたトリガ信号に基づいて光源４８に供給するＤＣ電源を制御することで、所望のタイミングで光源４８からパルスレーザ光を出射させる。出射したレーザ光は、レセプタクル４３及び光ファイバケーブル内の光ファイバ５０を通って穿刺針７０まで導光される。

光源部４１から出射するパルスレーザ光のパルスエネルギーは、光ファイバのコア直径が２００μｍであれば、６．４μＪとすることができる。光ファイバのコア直径が１００μｍであれば、２．０μＪとすることができる。パルス時間幅については、８０ｎｓとすることができる。パルスの繰り返し周波数は、例えば画像表示を３０ｆｐｓで行う場合は６０Ｈｚとすればよい。繰り返し周波数は、最高で３３００Ｈｚまで実現できる。

超音波ユニット１２にはプローブ１１が接続される。超音波ユニット１２は、画像表示手段１４を含む一体型の装置として構成されている。超音波ユニット１２には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれている。超音波ユニット１２は、ＵＳＢポート３２を有する。光源部４１の電源入力端子３３及びトリガ入力端子３５を含むＵＳＢコネクタは、ＵＳＢポート３２に挿し込まれる。光源部４１は、カードサイズの小型・軽量な装置とした場合には、ＵＳＢコネクタを超音波ユニット１２のＵＳＢポートに挿し込むことでその保持が可能である。

プローブ１１は、音響波検出手段であり、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有している。プローブ１１は、被検体に穿刺針７０が穿刺された後に、光源４８から出射した光に起因して発生した光音響波を検出する。また、プローブ１１は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）の受信を行う。

超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響画像生成手段２５、超音波画像生成手段２６、画像合成手段２７、制御手段２８、及び送信制御回路２９を有する。受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号を受信する。また、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号を受信する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１が受信した光音響波及び反射超音波の検出信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換手段２２は、例えば所定の周期のサンプリングクロック信号に基づいて、所定のサンプリング周期で光音響波及び反射超音波の検出信号をサンプリングする。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングした光音響波及び反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）を受信メモリ２３に格納する。

データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響波の検出信号のサンプリングデータと反射超音波の検出信号のサンプリングデータとを分離する。データ分離手段２４は、光音響波の検出信号のサンプリングデータを光音響画像生成手段２５に入力する。また、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）２６に入力する。

光音響画像生成手段２５は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。超音波画像生成手段２６は、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。

画像合成手段２７は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段２７は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、ディスプレイなどの画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えて表示することも可能である。

制御手段２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御手段２８は、例えば光源部４１にトリガ信号を送り、光源部４１からレーザ光を出射させる。また、レーザ光の照射に合わせて、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を送り、光音響波のサンプリング開始タイミングを制御する。

制御手段２８は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路２９に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路２９は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御手段２８は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。

図１８は、光音響画像生成装置１０を用いた光音響画像の生成手順を示すフローチャートである。以下、光音響画像生成装置１０を使用した光音響画像の生成手順を説明する。操作者などにより、穿刺針７０が被検体に穿刺される（ステップＡ１）。穿刺針７０の穿刺後、超音波ユニット１２の制御手段２８は、光源部４１にトリガ信号を送る。光源部４１は、トリガ信号を受けると、レーザ発振を開始し、パルスレーザ光を出射する。光源部４１から出射したパルスレーザ光は、光ファイバ５０によって穿刺針７０の先端近傍まで導光され、光吸収部材７１に吸収される（ステップＡ２）。

プローブ１１は、レーザ光の照射により被検体内で発生した光音響波を検出する（ステップＡ３）。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１を介して光音響波の検出信号を受け取り、光音響波の検出信号を、サンプリングして受信メモリ２３に格納する。データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響波の検出信号を光音響画像生成手段２５に送信する。光音響画像生成手段２５は、光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する（ステップＡ４）。

制御手段２８は、送信制御回路２９に超音波トリガ信号を送る。送信制御回路２９は、それに応答してプローブ１１から超音波を送信させる（ステップＡ５）。プローブ１１は、超音波の送信後、反射超音波を検出する（ステップＡ６）。なお、超音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。

プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１を介してＡＤ変換手段２２に入力される。ここで、プローブ１１から送信された反射超音波はプローブ１１と超音波反射位置との間を往復して伝播するのに対し、光音響波はその発生位置である穿刺針７０の先端近傍からプローブ１１までの片道を伝播する。従って、反射超音波の検出には、同じ深さ位置で生じた光音響波の検出に比して２倍の時間がかかるため、反射超音波サンプリング時のＡＤ変換手段２２のサンプリングクロックは、光音響波サンプリング時の半分としてもよい。ＡＤ変換手段２２は、反射超音波のサンプリングデータを受信メモリ２３に格納する。

データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された反射超音波の検出信号を超音波画像生成手段２６に送信する。超音波画像生成手段２６は、反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像を生成する（ステップＡ７）。画像合成手段２７は、ステップＡ４で生成された光音響画像とステップＡ７で生成された超音波画像とを合成する（ステップＡ８）。ステップＡ８で合成された画像は、画像表示手段１４に表示される（ステップＡ９）。

なお、図１５においては、電源入力端子３３及びトリガ入力端子３５を含むＵＳＢコネクタが存在する面と対向する面にレセプタクル４３が設けられているが、レセプタクル４３は、ＵＳＢコネクタが存在する面と直交する面に設けられていることが好ましい。ＵＳＢコネクタとレセプタクル４３とが互いに対向する面に設けられている場合、操作者が穿刺針７０を動かしたときに光源部４１が引っ張られ、ＵＳＢコネクタがＵＳＢポート３２から抜けることがある。これに対し、ＵＳＢコネクタとレセプタクル４３とが互いに直交する面に設けられている場合、光源部４１が引っ張られても、ＵＳＢコネクタがＵＳＢポート３２から抜けにくくなる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光ファイバケーブル及びその製造方法並びにそれを備えた光源モジュールは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

Claims (18)

1. 偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源部の光出射用のレセプタクルに係合するプラグと、
   前記光ビームが入射する入射端面の外周部の一部にバリ欠陥を有する光ファイバとを備え、
   前記プラグは、前記プラグが前記レセプタクルに係合した状態で前記入射端面に入射する前記光ビームの前記入射端面上における断面の短軸方向に前記バリ欠陥が位置する配置で、前記光ファイバの入射端部に取り付けられている光ファイバケーブル。
2. 前記プラグは、前記バリ欠陥の位置決め用の位置決め構造を有し、
   前記バリ欠陥は、前記位置決め構造との関係で予め定められた位置に配置されている請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記プラグは、貫通孔を有する筒形状でありかつ前記貫通孔で前記入射端部を保持する保持部材を含み、
   前記位置決め構造は、前記保持部材の表面に形成された突起部、溝部、及び、前記光ファイバの中心軸に平行な面を有する平坦部の少なくとも１つから構成される請求項２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記位置決め構造が前記突起部又は溝部を含み、
   前記予め定められた位置は、前記保持部材の正面視において、前記突起部又は溝部と前記中心軸とを通る第１の直線上の位置、又は該第１の直線に垂直な直線上の位置である請求項３に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記位置決め構造が前記平坦部を含み、
   前記予め定められた位置は、前記保持部材の正面視において、前記中心軸を通りかつ前記平坦部が形成する線に垂直な第２の直線上の位置、又は該第２の直線に垂直な直線上の位置である請求項３に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記位置決め構造は前記貫通孔の開口近傍に形成されている請求項３から５いずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
7. 前記位置決め構造は前記保持部材の外周面に形成されている請求項３から６いずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
8. 前記保持部材は、前記貫通孔の開口位置から少なくとも前記入射端面上での前記断面の長軸方向に広がるエアギャップを形成するエアギャップ構造を有する請求項３から７いずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
9. 前記エアギャップは、前記保持部材の側面視において前記入射端部が視認可能に外周面にまで広がっている請求項８に記載の光ファイバケーブル。
10. 前記プラグは、前記入射端面上での前記断面に対する前記バリ欠陥の配置を維持しながら、前記保持部材を保持するハウジング部材を有する請求項３から９いずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
11. 前記光ファイバの出射端面側に設けられた、被検体内に挿入される挿入物と、
    前記出射端面から出射した前記光ビームが照射される位置に配置された光吸収部材とを備える請求項１から１０いずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
12. 前記挿入物は被検体に穿刺される針である請求項１１に記載の光ファイバケーブル。
13. 偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源部の光出射用のレセプタクルに係合するプラグと、前記光ビームが入射する入射端面の外周部の一部にバリ欠陥を有する光ファイバとを用意し、
    前記プラグが前記レセプタクルに係合した状態で前記入射端面に入射する前記光ビームの前記入射端面上における断面の短軸方向に前記バリ欠陥が位置する配置で、前記プラグを前記光ファイバの入射端部に取り付ける光ファイバケーブルの製造方法。
14. 前記プラグは、前記バリ欠陥の位置決め用の位置決め構造を有し、
    前記プラグを前記光ファイバに取り付ける前に、前記プラグ及び／又は前記光ファイバの配置を調整して、前記位置決め構造との関係で予め定められた位置に前記バリ欠陥を配置する請求項１３に記載の光ファイバケーブルの製造方法。
15. 前記プラグは、貫通孔を有する筒形状でありかつ前記貫通孔で前記入射端部を保持する保持部材を含み、
    前記位置決め構造は、前記保持部材の表面に形成された突起部、溝部、及び、前記光ファイバの中心軸に平行な面を有する平坦部の少なくとも１つから構成される請求項１４に記載の光ファイバケーブルの製造方法。
16. 請求項１から１２いずれか１項に記載の光ファイバケーブル、
    偏平形状の断面を有する光ビームを出射する光源、及び、
    前記プラグに係合し、前記光源から出射した前記光ビームを前記入射端面に入射させるレセプタクルを備える光源モジュール。
17. 前記光源から出射した前記光ビームを前記入射端面に集光する光学系を備える請求項１６に記載の光源モジュール。
18. 前記入射端面上での前記断面の長軸直径が、前記入射端面の直径の１／３以上である請求項１６又は１７に記載の光源モジュール。

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