JP3478554B2 - 石英系イメージファイバ - Google Patents
石英系イメージファイバInfo
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像の直接伝送路とし
て、医療分野では内視鏡に、工業分野では原子力プラン
ト、火力発電所、鉄鋼プラントなど過酷な環境下での監
視用スコープとして使用される石英系イメージファイバ
に関するものである。
て、医療分野では内視鏡に、工業分野では原子力プラン
ト、火力発電所、鉄鋼プラントなど過酷な環境下での監
視用スコープとして使用される石英系イメージファイバ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系イメージファイバは、１本のファ
イバ中に多数の画素（コア）を整列して配置し、かつク
ラッド部を各々のコア部が共有するように溶融一体化し
たマルチコア型ファイバである。図２は石英系イメージ
ファイバとしてコアとクラッドとジャケットパイプを溶
融一体化する以前のイメージファイバプリフォームの横
断面を示し、外側ジャケットパイプ２１の内側の画素伝
送部にはコア２およびクラッド３からなる複数本の画素
素線が配置されている。そして、これら画素素線の間に
は、図示の如く不均一に空隙２４が分布している。かか
るイメージファイバプリフォームを加熱すると、それぞ
れの画素素線のクラッドは軟化溶融して一体化して、空
隙のないイメージファイバプリフォームとなる。この溶
融一体化後のイメージファイバプリフォームを、再び加
熱溶融紡糸してイメージファイバとする。ところで、上
記構造のイメージファイバでは画質を鮮明にするために
コアとクラツドの比屈折率差を上げる必要があり、コア
にゲルマニウムを、クラツドにフッ素を添加することが
行われるが、この添加により画素素線の軟化点は下がっ
てしまう。また、画像伝送部のファイバ断面での占有率
が大きいほど、効率良く画像を伝えることができるが、
そのためにはできる限りジャケットパイプの肉厚を薄く
する必要がある。しかし、純粋石英の肉厚の薄いジャケ
ットパイプを使用すると、画素素線との一体化の際に、
ジャケットパイプは一様には潰れず、結果的に出来上が
ったファイバは図３に示すように変形したものとなって
しまう。図３において３１はジャケット部、３２はコア
部、３３はクラツド部を示す。このように真円でなく変
形すると、ファイバの寸法精度が悪くなり、医療器具等
に組み込めなくなる。ここで純粋石英の肉厚の薄いジャ
ケットパイプでも変形しないようにするには、２３にゲ
ルマニウム、クラツドにフッ素を添加した画素素線では
軟化点の低くない領域すなわち純粋石英に対する比屈折
率差が２．０％未満のコア、０．１％未満の屈折率を使
用する必要がある。しかし、この場合には十分な比屈折
率差が得られないから鮮明な画像を得ることが難しくな
る。そこで、例えば特開昭６３−１８９８０６号公報に
提案されるように、フッ素添加石英からなるジャケット
管を用い、ジャケット管の粘度を下げることにより、画
素素線と同様の軟化点として、表面張力を利用して真円
としたり、局所的変形の起こらない肉厚の厚いジャケッ
トパイプで溶融一体化した後、ジャケットパイプの外周
部をフッ酸などで削り取って、画像伝送部分を広げるな
どの技術がある。
イバ中に多数の画素（コア）を整列して配置し、かつク
ラッド部を各々のコア部が共有するように溶融一体化し
たマルチコア型ファイバである。図２は石英系イメージ
ファイバとしてコアとクラッドとジャケットパイプを溶
融一体化する以前のイメージファイバプリフォームの横
断面を示し、外側ジャケットパイプ２１の内側の画素伝
送部にはコア２およびクラッド３からなる複数本の画素
素線が配置されている。そして、これら画素素線の間に
は、図示の如く不均一に空隙２４が分布している。かか
るイメージファイバプリフォームを加熱すると、それぞ
れの画素素線のクラッドは軟化溶融して一体化して、空
隙のないイメージファイバプリフォームとなる。この溶
融一体化後のイメージファイバプリフォームを、再び加
熱溶融紡糸してイメージファイバとする。ところで、上
記構造のイメージファイバでは画質を鮮明にするために
コアとクラツドの比屈折率差を上げる必要があり、コア
にゲルマニウムを、クラツドにフッ素を添加することが
行われるが、この添加により画素素線の軟化点は下がっ
てしまう。また、画像伝送部のファイバ断面での占有率
が大きいほど、効率良く画像を伝えることができるが、
そのためにはできる限りジャケットパイプの肉厚を薄く
する必要がある。しかし、純粋石英の肉厚の薄いジャケ
ットパイプを使用すると、画素素線との一体化の際に、
ジャケットパイプは一様には潰れず、結果的に出来上が
ったファイバは図３に示すように変形したものとなって
しまう。図３において３１はジャケット部、３２はコア
部、３３はクラツド部を示す。このように真円でなく変
形すると、ファイバの寸法精度が悪くなり、医療器具等
に組み込めなくなる。ここで純粋石英の肉厚の薄いジャ
ケットパイプでも変形しないようにするには、２３にゲ
ルマニウム、クラツドにフッ素を添加した画素素線では
軟化点の低くない領域すなわち純粋石英に対する比屈折
率差が２．０％未満のコア、０．１％未満の屈折率を使
用する必要がある。しかし、この場合には十分な比屈折
率差が得られないから鮮明な画像を得ることが難しくな
る。そこで、例えば特開昭６３−１８９８０６号公報に
提案されるように、フッ素添加石英からなるジャケット
管を用い、ジャケット管の粘度を下げることにより、画
素素線と同様の軟化点として、表面張力を利用して真円
としたり、局所的変形の起こらない肉厚の厚いジャケッ
トパイプで溶融一体化した後、ジャケットパイプの外周
部をフッ酸などで削り取って、画像伝送部分を広げるな
どの技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ジャケ
ット部にフッ素添加石英を使用する場合には、例えばＳ
ｉＦ4 などの高価なガスを焼結炉やプラズマＣＶＤ装置
など、高価な設備を用いて石英にフッ素を添加せねばな
らず、製造コストが著しく高くなる問題点があった。ま
た、肉厚の厚い純石英ジャケット管を使用し、溶融一体
化後に研削する手法はプロセスが増える上に、研削傷が
ファイバ化時の破断要因となり問題点があった。本発明
はこのような問題点の解決を課題とし、製造コストが安
く、イメージファイバ化した後その断面が真円になるよ
うに材質的に新規な構成の石英系イメージファイバを提
供しようとするものである。
ット部にフッ素添加石英を使用する場合には、例えばＳ
ｉＦ4 などの高価なガスを焼結炉やプラズマＣＶＤ装置
など、高価な設備を用いて石英にフッ素を添加せねばな
らず、製造コストが著しく高くなる問題点があった。ま
た、肉厚の厚い純石英ジャケット管を使用し、溶融一体
化後に研削する手法はプロセスが増える上に、研削傷が
ファイバ化時の破断要因となり問題点があった。本発明
はこのような問題点の解決を課題とし、製造コストが安
く、イメージファイバ化した後その断面が真円になるよ
うに材質的に新規な構成の石英系イメージファイバを提
供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、純石英との屈折率差が2％以上であるゲルマニウ
ム添加石英からなるコア部と、純粋石英との比屈折率差
が０．１％以上であるフッ素添加石英からなるクラッド
部とからなる画像伝送部、および該画像伝送部を囲む石
英ジャケット部が１００〜２０００ｐｐｍの赤外分光法
によるＯＨ基を含有する石英からなり、断面の真円率α
が９７．２%以上であることを特徴とする石英系イメー
ジファイバに関する。また、本発明は、純粋石英との屈
折率差が2％以上であるゲルマニウム添加石英からなる
コア部と、純粋石英との比屈折率差が０．１％以上であ
るフッ素添加石英からなるクラッド部とからなる画像伝
送部を１００〜２０００ｐｐｍの赤外分光法によるＯＨ
基を含有する石英からなる石英ジャケットパイプに挿入
し、加熱一体化し、紡糸することを特徴とする石英系イ
メージファイバの製造方法に関する。
明は、純石英との屈折率差が2％以上であるゲルマニウ
ム添加石英からなるコア部と、純粋石英との比屈折率差
が０．１％以上であるフッ素添加石英からなるクラッド
部とからなる画像伝送部、および該画像伝送部を囲む石
英ジャケット部が１００〜２０００ｐｐｍの赤外分光法
によるＯＨ基を含有する石英からなり、断面の真円率α
が９７．２%以上であることを特徴とする石英系イメー
ジファイバに関する。また、本発明は、純粋石英との屈
折率差が2％以上であるゲルマニウム添加石英からなる
コア部と、純粋石英との比屈折率差が０．１％以上であ
るフッ素添加石英からなるクラッド部とからなる画像伝
送部を１００〜２０００ｐｐｍの赤外分光法によるＯＨ
基を含有する石英からなる石英ジャケットパイプに挿入
し、加熱一体化し、紡糸することを特徴とする石英系イ
メージファイバの製造方法に関する。
【０００５】
【作用】図１は本発明のイメージファイバの一具体例の
断面図である。本発明のイメージファイバでは、石英ジ
ャケット部１１がＯＨ基を１００〜２０００ｐｐｍ含む
石英からなる。１２はコア部、１３はクラツド部であ
る。図４はＯＨ基を１ｐｐｍ以下しか含有しない石英
と、ＯＨ基を８００ｐｐｍ含有する石英、フッ素添加石
英の各々の粘度の温度依存性を示している。このように
多量のＯＨ基を含有する石英は、ＯＨ基を含有しない石
英に比べ低粘度になる。従って、本発明のイメージファ
イバのプリフォームを作成するためには、鮮明な画質を
得るためコアにゲルマニウム添加石英を、クラツドにフ
ッ素添加石英を用いた画素素線とジャケット部を加熱溶
融して一体化させる際、ジャケット部の軟化点と伝送部
の軟化点との差異が少ないことにより十分な表面張力が
働くためイメージファイバプリフォームに変形が起き
ず、図１に示すように断面が真円形のプリフォームが得
られる。また、ＯＨ含有石英は例えばＳｉＣｌ4 を酸水
素火炎中で加水分解し直接ガラス化するなどの方法によ
り特殊な原料を用いることなく簡単に製造でき、安価な
ジャケットパイプが製造できる。本発明において、ジャ
ケット管の石英の含有するＯＨ基下限値を１００ｐｐｍ
としたのは、本発明の「純粋石英との比屈折率差が２％
以上であるゲルマニウム添加石英からなるコア部と、純
粋石英との比屈折率差が０．１％以上であるフッ素添加
石英からなるクラッド部とからなる画像伝送部、および
該画像伝送部を囲む石英ジャケット部からなる画素素
線」の加熱一体化の最適温度である１４５０〜１６００
℃で変形しないための粘度を得るための最低量であるた
めである。また上限の２０００ｐｐｍを越えると、画像
伝送部の外周部にある画素へのＯＨ基の拡散が顕著にな
り、このＯＨ基により光の伝送損失が大きくなり、外周
部の画素が着色して見えるなどの問題を発生させること
になる。なお、ＯＨ量は赤外分光法により測定できる。
断面図である。本発明のイメージファイバでは、石英ジ
ャケット部１１がＯＨ基を１００〜２０００ｐｐｍ含む
石英からなる。１２はコア部、１３はクラツド部であ
る。図４はＯＨ基を１ｐｐｍ以下しか含有しない石英
と、ＯＨ基を８００ｐｐｍ含有する石英、フッ素添加石
英の各々の粘度の温度依存性を示している。このように
多量のＯＨ基を含有する石英は、ＯＨ基を含有しない石
英に比べ低粘度になる。従って、本発明のイメージファ
イバのプリフォームを作成するためには、鮮明な画質を
得るためコアにゲルマニウム添加石英を、クラツドにフ
ッ素添加石英を用いた画素素線とジャケット部を加熱溶
融して一体化させる際、ジャケット部の軟化点と伝送部
の軟化点との差異が少ないことにより十分な表面張力が
働くためイメージファイバプリフォームに変形が起き
ず、図１に示すように断面が真円形のプリフォームが得
られる。また、ＯＨ含有石英は例えばＳｉＣｌ4 を酸水
素火炎中で加水分解し直接ガラス化するなどの方法によ
り特殊な原料を用いることなく簡単に製造でき、安価な
ジャケットパイプが製造できる。本発明において、ジャ
ケット管の石英の含有するＯＨ基下限値を１００ｐｐｍ
としたのは、本発明の「純粋石英との比屈折率差が２％
以上であるゲルマニウム添加石英からなるコア部と、純
粋石英との比屈折率差が０．１％以上であるフッ素添加
石英からなるクラッド部とからなる画像伝送部、および
該画像伝送部を囲む石英ジャケット部からなる画素素
線」の加熱一体化の最適温度である１４５０〜１６００
℃で変形しないための粘度を得るための最低量であるた
めである。また上限の２０００ｐｐｍを越えると、画像
伝送部の外周部にある画素へのＯＨ基の拡散が顕著にな
り、このＯＨ基により光の伝送損失が大きくなり、外周
部の画素が着色して見えるなどの問題を発生させること
になる。なお、ＯＨ量は赤外分光法により測定できる。
【０００６】
【実施例】〔実施例１〕
画素素線として、コアがゲルマニウム添加石英（石英に
対する比屈折率差＝２．６％）で、クラッドがフッ素添
加石英（石英に対する比屈折率差＝−０．５％）であ
り、外径３２７μｍ、コア径２２１μｍのものを用い
た。赤外分光法で測定してＯＨ含有量８００ｐｐｍの石
英からなるジャケットパイプ（外径２０ｍｍ、肉厚１．
０ｍｍ）に該画素素線２０００本を挿入し、コラプス工
程で溶融一体化を行った後紡糸し、外径０．２ｍｍのイ
メージファイバを形成した。このようにして得られた石
英系イメージファイバの断面の真円率αを、
対する比屈折率差＝２．６％）で、クラッドがフッ素添
加石英（石英に対する比屈折率差＝−０．５％）であ
り、外径３２７μｍ、コア径２２１μｍのものを用い
た。赤外分光法で測定してＯＨ含有量８００ｐｐｍの石
英からなるジャケットパイプ（外径２０ｍｍ、肉厚１．
０ｍｍ）に該画素素線２０００本を挿入し、コラプス工
程で溶融一体化を行った後紡糸し、外径０．２ｍｍのイ
メージファイバを形成した。このようにして得られた石
英系イメージファイバの断面の真円率αを、
【数１】
α＝｛（最小断面積径）／（最大断面積径）｝×１００
％…（１） 上記（１）式で評価すると、長さ方向に９８．９、９
８．２、９７．２％と良好であった。
％…（１） 上記（１）式で評価すると、長さ方向に９８．９、９
８．２、９７．２％と良好であった。
【０００７】〔実施例２〕
画素素線として、コアがゲルマニウム添加石英（石英に
対する比屈折率差＝２．９％）で、クラッドがフッ素添
加石英（石英に対する比屈折率差＝−０．５％）であ
り、外径３３６μｍ、コア径１９９μｍのものを用い
た。この画素素線６０００本をＯＨ基含有量１２００ｐ
ｐｍの石英からなるジャケットパイプ（外径３０ｍｍ、
肉厚１．５ｍｍ）に挿入し、コラプス工程で溶融一体化
を行った後紡糸し、外径０．５ｍｍのイメージファイバ
を形成した。このようにして得られた石英系イメージフ
ァイバの断面の真円率αは、長さ方向に９９．４、９
９．０、９８．８％と良好であった。
対する比屈折率差＝２．９％）で、クラッドがフッ素添
加石英（石英に対する比屈折率差＝−０．５％）であ
り、外径３３６μｍ、コア径１９９μｍのものを用い
た。この画素素線６０００本をＯＨ基含有量１２００ｐ
ｐｍの石英からなるジャケットパイプ（外径３０ｍｍ、
肉厚１．５ｍｍ）に挿入し、コラプス工程で溶融一体化
を行った後紡糸し、外径０．５ｍｍのイメージファイバ
を形成した。このようにして得られた石英系イメージフ
ァイバの断面の真円率αは、長さ方向に９９．４、９
９．０、９８．８％と良好であった。
【０００８】〔比較例〕
実施例１において、ジャケットパイプのＯＨ基含有量を
１ｐｐｍとした以外はすべて同様にして、外径０．２ｍ
ｍのイメージファイバを形成した。得られた石英系イメ
ージファイバの断面の真円率αは、長さ方向に９４、９
２．９、９１．８％であった。
１ｐｐｍとした以外はすべて同様にして、外径０．２ｍ
ｍのイメージファイバを形成した。得られた石英系イメ
ージファイバの断面の真円率αは、長さ方向に９４、９
２．９、９１．８％であった。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明および実施例、比較例の結果
から明らかなように、本発明によれば、ジャケットパイ
プにフッ素添加石英のような高価な材料を使用すること
なく、ＯＨ含有率１００〜２０００ｐｐｍの石英を用い
ることで、安価に、真円の断面を形成するイメージファ
イバを得ることができる。
から明らかなように、本発明によれば、ジャケットパイ
プにフッ素添加石英のような高価な材料を使用すること
なく、ＯＨ含有率１００〜２０００ｐｐｍの石英を用い
ることで、安価に、真円の断面を形成するイメージファ
イバを得ることができる。
【図１】は本発明の一実施例に係る石英系イメージファ
イバの断面図である。
イバの断面図である。
【図２】はイメージファイバプリフォームの溶融一体化
前の断面図である。
前の断面図である。
【図３】は従来の石英系イメージファイバの断面図であ
る。
る。
【図４】はＯＨ基含有量８００ｐｐｍの石英とＯＨ基含
有量１ｐｐｍ以下の純粋石英の粘度の温度依存性を示す
グラフ図である。
有量１ｐｐｍ以下の純粋石英の粘度の温度依存性を示す
グラフ図である。
１１ ジャケット部、 １２ コア部、 １３ クラッ
ド部、２１ ジャケットパイプ、 ２２ コア、 ２３
クラツド、 ２４ 空隙、 ３１ ジャケット部、３
２ コア部、３３ クラツド部。
ド部、２１ ジャケットパイプ、 ２２ コア、 ２３
クラツド、 ２４ 空隙、 ３１ ジャケット部、３
２ コア部、３３ クラツド部。
Claims (3)
- 【請求項１】 純粋石英との屈折率差が2％以上である
ゲルマニウム添加石英からなるコア部と、 純粋石英との比屈折率差が０．１％以上であるフッ素添
加石英からなるクラッド部とからなる画像伝送部、およ
び 該画像伝送部を囲む石英ジャケット部が１００〜２００
０ｐｐｍの赤外分光法によるＯＨ基を含有する石英から
なり、 断面の真円率αが９７．２%以上であることを特徴とす
る石英系イメージファイバ。 - 【請求項２】 純粋石英との屈折率差が2％以上である
ゲルマニウム添加石英からなるコア部と、 純粋石英との比屈折率差が０．１％以上であるフッ素添
加石英からなるクラッド部とからなる画像伝送部を １００〜２０００ｐｐｍの赤外分光法によるＯＨ基を含
有する石英からなる石英ジャケットパイプに挿入し、加
熱一体化し、紡糸することを特徴とする石英系イメージ
ファイバの製造方法。 - 【請求項３】 石英ジャケットパイプの肉厚が１．５ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の石英系イ
メージファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01626493A JP3478554B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 石英系イメージファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01626493A JP3478554B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 石英系イメージファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230257A JPH06230257A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3478554B2 true JP3478554B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=11911702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01626493A Expired - Lifetime JP3478554B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 石英系イメージファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478554B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3710610B2 (ja) * | 1997-10-17 | 2005-10-26 | 株式会社フジクラ | ファイバスコープおよびその製造方法 |
| JP5603306B2 (ja) * | 2011-08-17 | 2014-10-08 | 株式会社フジクラ | 結合型マルチコアファイバ用母材の製造方法、結合型マルチコアファイバの製造方法、及び、結合型マルチコアファイバ |
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1993
- 1993-02-03 JP JP01626493A patent/JP3478554B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH06230257A (ja) | 1994-08-19 |
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