JP3346617B2

JP3346617B2 - イメージファイバー

Info

Publication number: JP3346617B2
Application number: JP26093993A
Authority: JP
Inventors: 公彦西岡; 勝也小野; 勝白岩
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH07113922A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡等に適用される
イメージファイバーに関し、特に、コア素線の外周囲を
クラッド部素線で覆ったファイバー素線をジャケット層
となるジャケットパイプ内に挿入した後、これを一括し
て全体的に線引きすることにより、複数のコアがクラッ
ド部を共有して構成される所謂，一体型イメージファイ
バーに係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、医療のための血管用のファイ
バースコープ，腎盂鏡等とか、その他の工業検査用のフ
ァイバースコープには、石英を主材料とするこの種の一
体型イメージファイバーが利用されている。

【０００３】ここで、従来の一体型イメージファイバー
の概要構成を図８に示す。即ち、図８において、従来の
一体型イメージファイバー２０は、光ファイバーでもあ
る複数のコア２１と該各コア２１の周囲を共通に囲むク
ラッド部２２とで構成されており、入射端面側に結像さ
せた画像を射出端面側に伝送し得るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成される従来の一体型イメージファイバー２０
においては、それ自体の解像度を向上させるために、ク
ラッド部２２内に含まれる各コア２１の本数を増加させ
ると、該イメージファイバー２０の全体外径が太くなっ
て撓曲させ難くなるという不利を有し、又、一方では、
各コア２１の相互間隔を数μ以下にまで小さくすると、
１つのコア２１に入射される光が隣接するコア２１内に
移行するところの，所謂、光の滲み，つまりは、光のク
ロストークが発生し易くなり、伝送される画像がぼける
という問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
光のクロストークを可及的に排除した，この種のイメー
ジファイバーを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するために、本発明に係るイメージファイバーは、コア
の材料に多成分系ガラスを用いることで、先に述べた光
の滲みを解消し、これによって高ＮＡ化ファイバースコ
ープを得ようとするものである。

【０００７】即ち、本発明は、コア素線の直径に対する
クラッド部素線の直径の比が略一定にされて、コア素線
の外周囲をクラッド部素線で覆ったファイバー素線を用
い、少なくとも該ファイバー素線の直径の異なる所要複
数本を束ねた状態で、全体的に加熱且つ線引き加工し、
複数のコアがクラッド部を共有して構成されるイメージ
ファイバーにおいて、を満たし、且つコアの屈折率ｎ₁が１．５５以上である
ことを特徴とするイメージファイバーである。

【０００８】又、本発明は、上記イメージファイバーに
おいて、全長が１０ｍ以下であることを特徴とするイメ
ージファイバーである。

【０００９】

【００１０】引続き、本発明の特徴について説明する。
なお、以下の記載において、

【００１１】一般に、この種の光の滲みは、光の波動的
性質によって生ずるものであることが知られている。こ
こで、今，図１に示されているように、イメージファイ
バー１０を構成する１本のコア１２と、その回りのクラ
ッド部１３とを取り出して、これを１本の光ファイバー
１１と見做すものとする。そして、この場合、クラッド
部１３については、実際上、隣接する各光ファイバー１
１の相互間で結合されているのであるが、隣接するコア
１２と、そのコア直径の比において内分した点で各クラ
ッド部１３を切り離して考える。このときのクラッド部
１３の厚さをｃで表わす。即ち、ｃはイメージファイバ
ー１０における１本のコア１２のクラッド厚に相当する
ことになる。又、コア１２の屈折率をｎ₁，クラッド層
１３の屈折率をｎ₂としたとき、光ファイバー１１にお
けるコア１２内に光を閉じ込める能力は、次の式(1) で
定義され、ＮＡの値が大きいほど光閉じ込め能力が高
い。従って、この場合、光ファイバー１１におけるコア１２
内への光閉じ込め能力を高く維持するためには、コア１
２の屈折率ｎ₁を高く、且つクラッド部１３の屈折率ｎ
₂を低くすればよいことになる。

【００１２】ところで、従来の石英イメージファイバー
２０では、例えば、特開平１−２５９３０４号公報に開
示された技術の場合、前記各屈折率の値が、ｎ₁＝１．４５９ｎ₂＝１．４４６５程度であり、この結果、その光閉じ込め能力は、ＮＡ＝０．１９程度でしかなかった。

【００１３】そこで、本発明者らは、詳細なデータにつ
いては後に第１実施例として図５に示す構造とした高Ｎ
Ａのイメージファイバー１０を用い、夫々の長さが１．
５ｍと３．５ｍとの計２種類のファイバースコープ１０
０を試作してみたところ，次のような極めて良好な結果
を得た。このファイバースコープは、ｎ₁＝１．５９６３ｎ₂＝１．５１７７で、且つＮＡ＝０．４９５を示しており、従来に比較するとき、該ＮＡの値が大き
いのが際立った特長である。そして、前記ＮＡの値とし
ては、光の滲み除去のために、ＮＡ≧０．４５ ‥‥(2) であることが望ましいが、ＮＡ≧０．４程度であっても
よいこともある。

【００１４】本図５に示す第１実施例構成において、各
コア１２として適用するコア径ａには、５種類があっ
て、クラッド部１３中に、それらの径の異なる各コア１
２が略同数でランダム且つ平均的に分布されている。そ
して、この場合、クラッド部１３，ひいては、イメージ
ファイバー１０の外周囲には、ジャケットガラス層１４
が、更に、該ジャケットガラス層１４の外周囲には、光
吸収物質を含む樹脂コート層１５が夫々に設けられてお
り、これらによって所要のファイバースコープ１００を
構成するのである。ここで、前記相互に異なる径の各コ
ア１２のＶ（規格化周波数）値の比は、光の滲みを低減
させるために、１．０３以上であることが望ましい。つ
まり、Ｖｉ／Ｖｊ≧１．０３ ‥‥(3) である。ここで、ｉ，ｊは、異なるコア径ａにつけた番
号であり、Ｖｉ＞Ｖｊとなるように該コア径ａの大小を
選んで比較するものとする。一方、前記Ｖ値は、Ｖ＝２πａ’／λ・ＮＡ ‥‥(4) 但し、ａ’＝コア半径 λ ＝光の波長であるから、前式(3) については、コア径ａの比が１．
０３よりも大きいことと同値である。そして、可視域で
使用する場合、光の波長λは、４００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍ ‥‥(5) である。

【００１５】又、一つのコア１２の回りに並ぶ他の各コ
ア１２の直径が同じになる確率を下げるためには、異な
るコア径ａの４種類以上をランダムに混在させることが
望ましく、且つ各種類毎のコア径ａの差は、異なる種類
の各コア１２間で０．０５μ以上あることが望ましい。
何故ならば、コア径ａの差が０．０５μ以下になると、
製造時にあって、該コア径ａの差を測定することができ
ず、その品質管理が困難になるからであり、且つ又、一
方では、光学顕微鏡における最大の分解能が０．２μ程
度であるから、該コア径ａの差が０．０５μ以下になる
と、同光学顕微鏡によるイメージファイバーの検査が容
易でないからである。一方、コア１２の直径の比の最大
値，つまり、該コア径ａの最小値ａ_minと最大値ａ_max
との比ａ_max／ａ_minの値は、１．５を越えない方がよ
い。これは、大きな直径のコア１２がところどころに混
在されることになって、部分的に像の解像度が低下する
からであり、でき得れば、該ａ_max／ａ_minの値として
は、これが１．３以下になるようにするのが好ましい。

【００１６】次に、本第１実施例に係るイメージファイ
バー１０は、例えば、次のようにして製造される。先
ず、図２に示されている如く、ガラス製の屈折率ｎ₃に
よる比較的太いジャケットパイプ１０１内に対して、直
径ａ_S及び屈折率ｎ₁のコア素線１０３と、直径ｂ_S及
びその外周囲を覆う屈折率ｎ₂のクラッド素線１０４と
からなるファイバー素線１０２を詰め込んで、イメージ
ファイバー素線１００ａとする。次いで、図３に示され
ている如く、このようにして得たイメージファイバー素
線１００ａをヒータ１１０によって所要温度に加熱しな
がら、ローラー１１１間で線引きすることによって、目
的とするイメージファイバー１０を製造するのである。
そして、この場合、隣接する各クラッド素線１０４の相
互は、一連にくっつき合ってクラッド部１３を形成し、
結果的に，複数の各コア１２がクラッド部１３を共有し
て構成されることになる。

【００１７】ここで、前記コア素線１０３の直径ａ_S／
クラッド素線１０４の直径ｂ_Sの値は、±３％以内で、
該値が全てのファイバー素線１０２に対して可及的に揃
っていることが必要である。何故ならば、該ａ_S／ｂ_S
の値が、各ファイバー素線１０２によって異なる場合に
は、イメージファイバー１０の端面に結像される像に明
るさのムラがあるように観察されるからである。尚、こ
の点については、例えば、画像処理等によって除去する
ことも一つの方法である。

【００１８】又、前記イメージファイバー１０の明るさ
を確保するためには、面積比におけるコアの占有率を高
める必要があり、本占有率は、０．４５≦ａ_S／ｂ_S ‥‥(6) であることが望ましい。但し、同式(6) の値は、が、３．８μ程度の場合であって、の値がこれよりも小さい場合には、光の滲みを抑制し
て、且つ一定値以上のクラッド厚ｃを確保するために、０．２≦ａ_S／ｂ_S ‥‥(7) 程度までを許容し得る。そして、この場合、前記ａ_S／
ｂ_Sの値は、０．８以下であることが光の滲みを低減さ
せる点で望ましく、透過光量の低下が許されるときに
は、０．６５以下とするのが好ましい。

【００１９】又、前記イメージファイバー１０でのクラ
ッド部１３の厚さｃは、その平均値であることが望ましく、の値は、光の滲みに大きく影響する。そして、コア１２
内では、クラッド部１３側へ多少漏れながら光の伝送が
行われると共に、該クラッド部１３内においては、光の
電磁場がおおよそ指数関数的に減衰するので、程度であればよく、としては、可視域での平均値０．５５μをとるものとす
る。但し、医療用内視鏡のように赤色系の物体を見るこ
とが多い内視鏡では、としてもよい。ここで、が、同式(9) の下限値よりも小さいと、光の滲みが大き
くなり、一方、上限値よりも大きいと、コア占有率が減
少して所要の明るさを確保できなくなる。更に、の値が、５μよりも大きいイメージファイバー１０で
は、前記の値を、程度としても、コア占有率がそれほど減少しないので、
十分実用になり得るのである。

【００２０】又、前記光の滲みは、前記イメージファイ
バー１０のメートル単位で表わしたの１／４乗で単調に増加するので、程度であればよい。ここで、同式(11)は、前記したよう
に本発明者らによる夫々の長さが１．５ｍと３．５ｍと
の各高ＮＡイメージファイバー１０を用いて試作した２
種類のファイバースコープにおいて、その光の滲みの実
験値から、おおよそ成り立つことが既に分かっている。
但し、同式(11)でが０．６以下になる場合には、該を０．６に置き換えるものとする。

【００２１】又、前記イメージファイバー１０のコア１
２中に閉じ込められる光の量について、幾何光学的には
ＮＡ²＝ｎ₁ ²−ｎ₂ ² に比例することが知られてい
る。このことは、波動光学的に考えたイメージファイバ
ー１０に対してもおおよそあてはまるのであるが、光の
滲みは、隣接する２つのファイバー間で生ずる現象の連
鎖であるから、この隣接するファイバーで光の滲みが捕
捉される割合についても考慮する必要がある。そして、
該光の滲みが捕捉される割合は、一般に１／ＮＡ²に比
例するものと考えられるから、光の滲みは、１／ＮＡ⁴
に比例することになる。

【００２２】従って、以上の各考察と実験結果とから、
ここでは、を導き出すことができる。但し、先にも述べたように、
同式(12)のが０．６以下になる場合には、該を０．６に置き換えるものとする。即ち、同式(12)を満
たすようにクラッド部１３のの値を選択することにより、結果的に、光の滲みの少な
いイメージファイバー１０が得られるのである。

【００２３】次に、前記各コア１２によって伝送されな
い光が、前記クラッド部１３の外周囲に形成されるジャ
ケットガラス層１４で全反射し、これがフレアとなって
伝送画像のコントラストを低下させないためには、該ジ
ャケットガラス層１４の屈折率をｎ₃としたとき、ｎ₃＞ｎ₂ ‥‥(13) の条件が必要である。又、前記光吸収物質としてのカー
ボン微粒子等を混入した樹脂コート層１５によって、こ
れらの不要光を吸収させるためには、ｎ₂＞ｎ₄ ‥‥(14) 但し、ｎ₄＝樹脂コート層１５の複素屈折率の実数部
分であることが望ましい。更に、前記ジャケットガラス
層１４に入射される光を伝送させずに、前記樹脂コート
層１５で吸収させるためには、ｎ₃＞ｎ₄ ‥‥(15) であることが望ましいが、この条件については、必ずし
も満さずとも実用にはなる。そして又、前記式(12)は、
不要光除去のために必要とする条件ではあるが、更に、１．０５＞ｎ₃／ｎ₂＞１．００３ ‥‥(16) を満たすことが望ましい。つまり、この点については、
用いられる多成分系ガラス材料のアニーリングによる屈
折率変化が生じた場合でも、同式(12)を満たすために、
ｎ₃／ｎ₂の下限値を制限する必要があると共に、その
上限値は、これを越えることで、クラッド部１３と線膨
張係数の略等しいジャケットガラス層１４のための材料
を得難いからである。

【００２４】以上に述べた各特長を有するイメージファ
イバー１０を用いて、実際に、前記図５に示す第１実施
例のファイバースコープ１００を構成し、図４に示され
ているように、該ファイバースコープ１００に対して、
対物レンズ３１，及び接眼レンズ３２を設けると共に、
撮影レンズ３４，ＣＣＤ素子３５，及び電子回路３６に
よるＣＣＤテレビカメラ３３を組合せて、その撮像画像
をテレビモニター３７上で観察したところ，実用上十分
に光の滲みの少ない良好な画像を得ることができた。
尚、この場合、対物レンズ３１のＦ_NOは、１．４であ
り、又、接眼レンズ３２のＦ_NOは、２．０であった。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係るイメージファイバーを用
いたファイバースコープにつき、先に第１実施例として
述べた実験事実と光学理論とにより、更に、各別の実施
例を詳細に説明する。

【００２６】図５は、本発明の第１乃至第１６の各実施
例のイメージファイバーによるファイバースコープの概
要構成を模式的に示す横断面図である。

【００２７】第１実施例．本第１実施例は、図５に示す
断面構成において、５種類の夫々に異なる径の各コア１
２がクラッド部１３内にランダムに混在するイメージフ
ァイバー１０を用いたファイバースコープ１００の場合
であり、該ファイバースコープ１００における各部の諸
元（設定条件）は、夫々に次の通りである。

【００２８】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【００２９】製造されたファイバースコープ全長＝1.5m,3.5m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.495 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００３０】

【００３１】本第１実施例の作用，効果については、先
に、詳細に述べた通りである。

【００３２】第２実施例．本第２実施例は、前記図５に
示す断面構成において、前記第１実施例によるイメージ
ファイバー１０の寸法を幾何学的に相似に拡大すると共
に、コアの数を１３０００画素に増加させて構成したフ
ァイバースコープ１００であり、各部の諸元は、夫々に
次の通りである。

【００３３】製造に使用する各素線使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 2600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 2600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 2600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 2600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 2600 (0.6375)

【００３４】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,10.0m 外径＝0.9mm （ジャケット厚＝0.03mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝13,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.495 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００３５】

【００３６】従って、本第２実施例においては、の値が、前記第１実施例に比較するとき、約１．６倍に
なっているので、同程度の長さであれば、光の滲みの一
層少ない良好な観察画像を得ることができる。又、逆にが十分であるために、約１０ｍ程度の長さまで、光の滲
みは実用上問題にはならない。そして、本第２実施例の
場合には、であるから、前記式(11)を満たしている。

【００３７】第３実施例．本第３実施例は、前記図５に
示す断面構成において、幾何学的寸法が前記第２実施例
の場合と同一であるが、クラッド部１３の屈折率ｎ₂ の
値を１．４９まで下げることで、ＮＡの値を０．５７３
まで向上させたファイバースコープ１００であり、各部
の諸元は、夫々に次の通りである。

【００３８】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 2600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 2600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 2600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 2600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 2600 (0.6375)

【００３９】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,10.0m 外径＝0.9mm （ジャケット厚＝0.03mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝13,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.573 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００４０】

【００４１】従って、本第３実施例においては、前記第
２実施例に比較して、一層光の滲みの少ないイメージフ
ァイバーを得ることができる。又、樹脂コート層１５の
屈折率ｎ₄ は、第２実施例の場合と同様に１．５６５で
あるから、不要光の除去が十分である。更に、多成分系
ガラスの場合は、石英に比較して屈折率が一般に高いの
で、クラッド部１３の屈折率ｎ₂ を下げるのには限界が
あり、１．４７＜ｎ₂＜１．５４ ‥‥(17) であることが好ましい。該屈折率ｎ₂ が１．５４を越え
ると、組み合わせるコア１２の材質に高い屈折率のもの
が要求されると共に、ガラスの着色による光吸収が生ず
るために好ましくないから、でき得れば屈折率ｎ₂ が
１．５３以下であることが望ましい。

【００４２】第４実施例．本第４実施例は、前記図５に
示す断面構成において、ＮＡの値が前記第３実施例の場
合と同一であるが、コア１２の屈折率ｎ₁ の値を１．６
２００４まで上げたファイバースコープ１００であっ
て、該屈折率の値は、光学ガラスのＦ２に相当してお
り、ここでも各部の諸元は、夫々に次の通りである。

【００４３】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 2600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 2600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 2600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 2600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 2600 (0.6375)

【００４４】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m,8.0m 外径＝0.9mm （ジャケット厚＝0.03mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝13,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.567 コア(n₁)＝1.62004 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００４５】

【００４６】従って、本第４実施例の場合、Ｆ２のコア
材には、やや黄色の着色が生ずるので、長さが８ｍ程度
までは、十分に実用になるが、長さが１０ｍを越える
と、光の吸収が大きくなって、光量ロスを生ずることに
なる。

【００４７】第５実施例．本第５実施例は、前記図５に
示す断面構成において、コア１２の屈折率ｎ₁ の値が前
記第４実施例の場合と同一であるが、クラッド部１３の
屈折率ｎ₂ の値を下げて、ＮＡの値をより大きく０．６
３６まで向上させた場合のファイバースコープ１００で
あり、各部の諸元は、夫々に次の通りである。

【００４８】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 2600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 2600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 2600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 2600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 2600 (0.6375)

【００４９】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m,8.0m 外径＝0.9mm （ジャケット厚＝0.03mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝13,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.636 コア(n₁)＝1.62004 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0268

【００５０】

【００５１】従って、本第５実施例においては、ＮＡの
値が非常に大きいので光の滲み防止効果が顕著になる。
そして、この第５実施例の場合、着色については、前記
第４実施例の場合と略同一である。

【００５２】第６実施例．本第６実施例は、前記図５に
示す断面構成において、ＮＡの値が前記第５実施例の場
合と略同一であるが、コア１２の屈折率ｎ₁ の値を１．
６４７６９まで上げることで、高ＮＡ化させたファイバ
ースコープ１００であり、各部の諸元は、夫々に次の通
りである。

【００５３】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 2600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 2600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 2600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 2600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 2600 (0.6375)

【００５４】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m 外径＝0.9mm （ジャケット厚＝0.03mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝13,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.641 コア(n₁)＝1.64769 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００５５】

【００５６】従って、本第６実施例においては、コア材
としてＳＦ２を選んだものであるために、該コア材に黄
色の着色があるのが不利であり、これによって光の滲み
こそ少ないが、着色による光量ロスで使用可能なファイ
バー長さに制限を生ずるもので、本第６実施例の場合、
長さ１０ｍ以下であれば、実使用可能である。そして、
黄色の着色は、一般にコア材の屈折率ｎ₁ を上げると強
くなる傾向にあるので、長さ１０ｍ以下のファイバーで
あれば、ｎ₁＜１．８ ‥‥(18) にとどめるのが好ましい。又、このためにＮＡは、クラ
ッド部１３の屈折率ｎ₂の下限１．４７から、となる。又、このように黄色の着色のあるイメージファ
イバーと組み合わせる照明用のライトガイドファイバー
には、石英等のような黄色の着色の少ないものを用いる
のが効果的であり、或は、光源の中に、フィルター等を
入れることで、色バランスを整えるようにするとか、テ
レビカメラの電子回路で色バランスを補償してもよい。
更に、１．５５＜ｎ₁ ‥‥(20) でないと、大きなＮＡを得難くなるので、光の滲みが増
加する傾向にある。

【００５７】第７乃至第１１実施例．本第７乃至第１１
実施例は、前記図５に示す断面構成において、前記夫々
に対応する第２乃至第６実施例の場合と幾何学的寸法，
及びコア数が異なるのみで、各屈折率，材質等は、同
一，若しくは略同一である。即ち、第７実施例は、前記
第１実施例を相似に１．９８倍に拡大したもので、クラ
ッド部１３の平均厚さｃが１．２３５μもあるために、
光の滲みの少ない良好な観察画像が得られ、しかも、コ
ア１２の数が３００００であるから、極めて解像度に優
れたイメージファイバーが得られるものであり、これら
の各利点は、その他の第８乃至第１１実施例において
も、同一，若しくは略同一である。従って、ここでは、
これらの第７乃至第１１の各実施例についての各部の諸
元についてのみ夫々に挙げることとする。

【００５８】第７実施例の場合．

【００５９】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 6000 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 6000 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 6000 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 6000 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 6000 (0.6375)

【００６０】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,10.0m 外径＝1.54mm（ジャケット厚＝0.04mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝30,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.495 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００６１】

【００６２】第８実施例の場合．

【００６３】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 6000 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 6000 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 6000 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 6000 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 6000 (0.6375)

【００６４】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,10.0m 外径＝1.54mm（ジャケット厚＝0.04mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝30,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.573 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0268

【００６５】

【００６６】第９実施例の場合．

【００６７】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 6000 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 6000 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 6000 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 6000 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 6000 (0.6375)

【００６８】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m,8.0m 外径＝1.54mm（ジャケット厚＝0.04mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝30,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.567 コア(n₁)＝1.62 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００６９】

【００７０】第１０実施例の場合．

【００７１】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 6000 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 6000 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 6000 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 6000 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 6000 (0.6375)

【００７２】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m,8.0m 外径＝1.54mm（ジャケット厚＝0.04mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝30,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.636 コア(n₁)＝1.62004 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0268

【００７３】

【００７４】第１１実施例の場合．

【００７５】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 6000 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 6000 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 6000 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 6000 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 6000 (0.6375)

【００７６】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,3.5m,5.0m 外径＝1.54mm（ジャケット厚＝0.04mm, コート厚＝
0.05mm）合計画素数＝30,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.641 コア(n₁)＝1.64769 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００７７】

【００７８】第１２実施例．

【００７９】本第１２実施例は、前記図５に示す断面構
成において、前記第１実施例の場合とコア径，ファイバ
ー間隔等の幾何学的形状は略同一であるが、コア１２の
屈折率n1の値を１．６４７６９まで上げ、ＮＡの値を
０．５６７まで増大させたファイバースコープ１００で
あり、各部の諸元は、夫々に次の通りである。

【００８０】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【００８１】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,1.5m,3.5m,10.0m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.567 コア(n₁)＝1.62004 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００８２】

【００８３】従って、本第１２実施例においては、光の
滲みを一層，低減でき、長さ１０ｍ程度までファイバー
スコープとして実用に供し得るのである。

【００８４】第１３実施例．本第１３実施例は、前記図
５に示す断面構成において、前記第１実施例の場合とコ
ア径，ファイバー間隔等の幾何学的形状は略同一である
が、クラッド部１３の屈折率ｎ₂ の値を１．４９まで下
げ、ＮＡの値を０．５７３まで増大させたファイバース
コープ１００であり、各部の諸元は夫々に次の通りであ
る。

【００８５】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【００８６】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,1.5m,3.5m,10.0m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.573 コア(n₁)＝1.5963 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.5217（カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0268

【００８７】

【００８８】従って、本第１３実施例においては、コア
の屈折率がそれほど高くはなく、コア材の黄色の着色が
少ないので、長さ１０ｍ程度でも光の損失が少なく、フ
ァイバースコープとして優れている。

【００８９】第１４実施例．本第１４実施例は、前記図
５に示す断面構成において、前記第１実施例の場合とコ
ア径，ファイバー間隔等の幾何学的形状は略同一である
が、コア１２の屈折率n1の値を１．６４７６９まで上
げ、ＮＡの値を０．６４１まで増大させたファイバース
コープ１００であり、各部の諸元は夫々に次の通りであ
る。

【００９０】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【００９１】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,1.5m,3.5m,8.0m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.641 コア(n₁)＝1.64769 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【００９２】

【００９３】従って、本第１４実施例においては、光の
滲みがより一層，低減される。しかし、コア材の黄色の
着色がやや目立つので、長さ１０ｍ未満のファイバース
コープに適用するのがよい。

【００９４】第１５実施例．本第１５実施例は、前記図
５に示す断面構成において、前記第１実施例の場合とコ
ア径，ファイバー間隔等の幾何学的形状は略同一である
が、コア１２の屈折率ｎ₁ の値を１．６２００４まで上
げ、クラッド部１３の屈折率ｎ₂ の値を１．４９まで下
げることにより、ＮＡの値を０．６３６まで増大させた
ファイバースコープ１００であり、各部の諸元は夫々に
次の通りである。

【００９５】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【００９６】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,1.5m,3.5m,10.0m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.636 コア(n₁)＝1.62004 クラッド部 (n₂)＝1.49 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0268

【００９７】

【００９８】従って、本第１５実施例においては、前記
第１４実施例の場合に比較してコアの屈折率が低いの
で、コア材の黄色の着色が少なく、長さ１０ｍ程度のフ
ァイバースコープでも十分に実用に供し得るのである。

【００９９】第１６実施例．本第１６実施例は、前記図
５に示す断面構成において、前記第１実施例の場合とコ
ア径，ファイバー間隔等の幾何学的形状は略同一である
が、コア１２の屈折率ｎ₁ の値を１．７４７４まで高
め、ＮＡの値を０．８６６としたファイバースコープ１
００であり、各部の諸元は夫々に次の通りである。

【０１００】製造に使用する各素線コア素線径ａ_S クラッド素線径ｂ_S 本数ａ_S／ｂ_S値 No.1 255 μ ＋ 400 μ × 600 (0.6375) No.2 243 μ ＋ 380 μ × 600 (0.6395) No.3 230 μ ＋ 360 μ × 600 (0.6389) No.4 217 μ ＋ 340 μ × 600 (0.6382) No.5 204 μ ＋ 320 μ × 600 (0.6375)

【０１０１】製造されたファイバースコープ全長＝0.35m,0.5m,1.5m,3.5m,8.0m 外径＝0.3mm （ジャケット厚＝0.01mm, コート厚＝
0.03mm）合計画素数＝ 3,000画素コア配列＝ランダム屈折率 NA＝0.636 コア(n₁)＝1.7474 クラッド部 (n₂)＝1.5177 ジャケット層(n₃)＝1.53 樹脂コート層(n₄)＝1.565 （カーボン混入） n₃／n₂ ＝1.0081

【０１０２】

【０１０３】従って、本第１６実施例においては、コア
の屈折率が高いので、光のにじみを強力に抑制できる。
又、この場合は、コア材の短波長側の吸収がやや大きい
ことから、長さ１０ｍ以下のファイバースコープに用い
るのがよい。

【０１０４】尚、上記各実施例においては、コア配列を
ランダムにしているが、複数種類のコアを規則的に配列
させた場合でも、略同様な作用，効果を期待できる。
又、各実施例では、多成分系ガラスを材料に用いている
が、高屈折率，高透過率であれば、プラスチック，ゴム
等を用いることも可能である。

【０１０５】以上、第１実施例の試作実験事実と光学理
論に基づき、イメージファイバーの設計例を示したが、
その一部を要約すれば、長さ１０ｍ以下のイメージファ
イバーにおいて、コア径，コア間隔が第１実施例の相似
拡大又は相似拡大以上で、かつＮＡが第１実施例以上で
あれば、光の滲みの少ない該イメージファイバーが得ら
れる。又、第１実施例において試作した長さを１．５
ｍ，３．５ｍ以下にすれば、より一層，光の滲みの少な
いイメージファイバーが得られる。

【０１０６】一方、イメージファイバーの長さが１ｍ以
下，或はより正確にはイメージファイバーの直径φに対
する長さｌの比が１０００以下のイメージファイバーで
は、不要光のジャケットガラス，樹脂コートとの反射回
数が少ないために、不要光の除去が十分には行なわれ
ず、フレアの残った画像となることがある。そして、こ
の場合には、図６に示されているように、イメージファ
イバーの何箇所かを押し潰して変形させておくとよい。
或は又、図７に示されているように、イメージファイバ
ーの何箇所かに窪みをつけるとか、凹凸をつけることも
一つの手段であり、これによってジャケットガラス，樹
脂コートへの入射光が増加し、且つ不要光が除去できる
のである。更に、イメージファイバー線引き直後の冷却
中にあって、前記図６については矢印方向から圧力を加
えることで実現でき、図７についても、機械的に細い棒
等を押し付けることで容易に実現できるのである。

【０１０７】

【発明の効果】以上、各実施例によって詳述したよう
に、本発明によれば、極めて簡単な構造で、且つ容易に
製造できて、光の滲みが少なく、解像力の良好なイメー
ジファイバーの構成が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイメージファイバーの概念を示す
断面説明図である。

【図２】同イメージファイバーの製造準備段階を示す斜
視説明図である。

【図３】同イメージファイバーの製造過程の態様を示す
斜視説明図である。

【図４】同イメージファイバーの実験テストの態様の一
例を示す斜視説明図である。

【図５】本発明のイメージファイバーを用いたファイバ
ースコープの第１乃至第１５の各実施例の構成を総括的
に示す断面図である。

【図６】同イメージファイバーにおける光の滲みを防止
するための一つの手段を示す斜視説明図である。

【図７】同イメージファイバーにおける光の滲みを防止
するための他の一つの手段を示す斜視説明図である。

【図８】従来のイメージファイバーを用いたファイバー
スコープの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０イメージファイバー１１光ファイバー１２コア１３クラッド部１４ジャケットガラス層１５光吸収物質を含む樹脂コート層３１対物レンズ３２接眼レンズ３３ＣＣＤテレビカメラ３４撮影レンズ３５ＣＣＤ素子３６電子回路３７テレビモニター１００ファイバースコープ１００ａイメージファイバー素線１０１ジャケットパイプ１０２ファイバー素線１０３コア素線１０４クラッド素線１１０ヒータ１１１ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−184209（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−28103（ＪＰ，Ａ) 特開平４−214042（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−217308（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−34505（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−17906（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/04 - 6/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コア素線の直径に対するクラッド部素線
の直径の比が略一定にされて、コア素線の外周囲をクラ
ッド部素線で覆ったファイバー素線を用い、少なくとも
該ファイバー素線の直径の異なる所要複数本を束ねた状
態で、全体的に加熱且つ線引き加工し、複数のコアがク
ラッド部を共有して構成されるイメージファイバーにお
いて、を満たし、且つコアの屈折率ｎ₁が１．５５以上である
ことを特徴とするイメージファイバー。
【請求項２】全長が１０ｍ以下であることを特徴とす
る請求項１に記載のイメージファイバー。