JP4423107B2 - 光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバを内蔵したカメラに関するものである。

従来、光ファイバを内蔵したカメラは、例えば歯科等の医療用に使われている。この種のカメラは、小型であることと、治療箇所を照明することが同時に求められ、これらの要求に応えるために、光ファイバを使った照明装置が備えれられている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、従来の光ファイバ内蔵カメラの先端部分を示している。カメラ１０１は、筒型の筐体１０３を有し、筐体１０３の中には、ＣＣＤ等の撮像素子および画像処理回路が収容されている。筐体１０３の先端の側面には、撮影窓１０５が備えられており、撮影窓１０５にはプリズムが嵌め込まれている。撮影窓１０５から入った光はプリズムで曲げられ、筒方向に導かれる。照明装置としては、撮影窓１０５の両側に射出窓１０７が配置されている。

図１２は、図１１のカメラの断面図であり、図示のように、筐体１０３の中には、光ファイバ部品１０９が組み付けられている。光ファイバ部品１０９は細いファイバの集合体である。多数の細いファイバが、先端金具１１１で束ねられており、そして、接着材で固められ、これにより、図示形状のパーツが作られている。そして、この別パーツである光ファイバ部品１０９が、手作業で筐体１０３の中に組み付けられている。

組立作業では、先端金具１１１が筐体１０３の奥へ奥へと進むように光ファイバ部品１０９が後方から筐体１０３の中に挿入され、そして、先端金具１１１が射出窓１０７の近傍に配置される。使用時は、照明光が光ファイバ部品１０９により導かれ、射出窓１０７から射出される。

また、射出窓１０７にはサファイアガラスが嵌め込まれ、接着されており、これにより防水性が確保されている。
特開平８−３３２１７０号公報（第３−４ページ、図１）

しかしながら、従来の光ファイバ内蔵カメラには、先端金具で束ねた別部品としての光ファイバ部品が組み付けられており、金具を使ってパーツを成形したり、パーツを組み込む作業および光ファイバ部品を筐体に組み込む作業が容易でないという問題がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、製造が容易な光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法を提供することにある。

本発明の光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法は、筒型の筐体に光ファイバ束を挿入し、さらに前記筐体に内型を挿入し、前記筐体と前記内型との間に前記光ファイバ束を挟み込むことで、前記光ファイバ束を前記筐体の内面に膜状に接着し、前記筐体と一体化された一体化光ファイバ束を形成する。

この方法により、先端金具で束ねられた別部品としての光ファイバを廃止でき、また、組立時の光ファイバの組付け作業が減り、製造が容易になる。

また、本発明は、前記筐体との間に隙間を作る内型を前記筐体に挿入することで、前記隙間の形状に対応する前記一体化光ファイバ束を形成しており、したがって、筐体に合った形状の光ファイバの成型体を作るための型として筐体を利用しており、光ファイバ内蔵カメラ部品を容易に製造できる。

また、本発明の光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法は、前記筐体から後方へはみ出した前記光ファイバ束を前記内型の後方部分と外型との間に挟み込み、前記光ファイバ束のはみ出した部分を膜状に成型しており、したがって、筐体の後方の部分でも光ファイバ束を成型することができる。

また、本発明の光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法は、前記筐体の射出窓と後方開口から前記光ファイバ束がはみ出すように前記光ファイバ束に前記筐体を貫通させ、さらに前記射出窓からはみ出した前記光ファイバ束の部分を、前記射出窓の周囲の筐体表面と共に加工して削除しており、したがって、一体化光ファイバの端部を筐体から直接的に露出させることができ、防水性を確保しつつ、従来のようなサファイアガラスを廃止して、製造を容易にし、光量も落ちないようにできる。

上記のように、本発明は、製造を容易にできるという効果を有する光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の光ファイバ内蔵カメラについて、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の光ファイバ内蔵カメラを示す断面図であり、図２は、外観の斜視図である。図２に示すように、カメラ１は、外観上は従来のカメラとほぼ同様であり、ステンレス製のカメラケースである筒型の筐体３を有し、筐体３の中には、ＣＣＤ等の撮像素子および画像処理回路が収容されている。筐体３の先端の側面には、撮影窓５が備えられており、撮影窓５にはプリズムが嵌め込まれている。撮影窓５から入った光はプリズムで曲げられ、筒方向（筒の長手方向をいう、以下同じ）に導かれ、光学系を通って撮像素子に至る。照明装置としては、撮影窓５の両側に射出窓７が配置されている。

図１の断面図において、筐体３には、光ファイバの束が内蔵されている。本実施の形態では、光ファイバの束が、筐体の内面に一体化されており、この光ファイバの束を「一体化光ファイバ束」と呼ぶ。１本の光ファイバの径は例えば３０マイクロメートルであり、したがって、一体化光ファイバ束９は非常に多数の光ファイバで構成されている。

一体化光ファイバ束９は、筐体３の内面１１に膜状に配置されている。一体化光ファイバ束９は、多数の細い光ファイバで構成されており、光ファイバは、接着剤によって互いに接着されると共に内面１１に接着されている。図１には示されないが、一体化光ファイバ束９は、２つの射出窓７に対応して、２つの半部に分かれており、各半部が、筐体３の内面１１の約半分を覆っている。

一体化光ファイバ束９は、筐体３の中で筒方向に配設されており、そして、筐体３の中の先端の方では射出窓７に向かって曲がっている。屈曲部では、実際には１本１本の光ファイバが屈曲している。また、屈曲部では、一体化光ファイバ束９の断面形状が変化する。すなわち、断面形状は、筐体３の内面に沿った膜の形状から、射出窓７に沿った略長方形へと変化する。

一体化光ファイバ束９の端部１３は、筐体３の射出窓７に達し、露出している。端部１３は多数の光ファイバで満たされており、光ファイバ間には接着剤が充填されており、このような構成により防水性が確保されている。また、射出窓７においては、一体化光ファイバ束９の露出部１５の露出面（端面）とその周囲の筐体表面１７とが、共通の加工面であり、これにより同一の高さを有している。

図３は、一体化光ファイバ束９が備えられた状態の単独の部品としての筐体３を示している。筐体３の後方からは、一体化光ファイバ束９の後方部分１９がはみ出している。以下の説明において、後方とは、筐体３の筒方向に沿って先端から離れる方向をいう。

前述のように、筐体３の内部では、一体化光ファイバ束９が２つの半部に分かれており、各半部が筐体３の約半分を覆っている。このような配置に対応して、筐体３の後方にも、２つの後方部分１９が見えている。そして、各後方部分１９も、筐体３の内部のファイバと同様に膜状に成型されている。

カメラの完成状態では、後方部分１９は、図示されない後方の別の筐体内に収容される。後方の筐体は、筐体３に連結されており、筐体３より大きい外径を有し、基板および光源を内蔵する。また、映像ケーブルも後方の筐体から延びている。

一体化光ファイバ束９の後方部分１９よりさらに後方は、未接着の光ファイバ束２１であり、光ファイバ束２１は、シリコーンチューブ２３で束ねられている。そして、シリコーンチューブ２３の後ろ側では、光ファイバ束２１が挿入パイプ２５に挿入されている。挿入パイプ２１では、２つに分かれていた光ファイバ束２１が合流する。

挿入パイプ２５の後端２７には、挿入パイプ２５と光ファイバ束２１の共通の研磨面が形成されている。図示されないが、光源から発した光は、別の光ファイバで導かれた後、挿入パイプ２５の後端２７で中継され、一体化光ファイバ束９を通ってカメラ先端へと導かれ、射出窓７から射出される。導光系に２分割構造を設けることにより、不具合発生時の部品交換が容易になり、サービス性を向上できる。

次に、本実施の形態の光ファイバ内蔵カメラの製造方法を説明する。図４に示すように、まず、筐体３に未接着の光ファイバ束２１を挿入する。光ファイバの径は例えば約３０マイクロメートルであり、したがって非常に多数の光ファイバが挿入される。光ファイバ束２１は、射出窓７から挿入され、筐体３の後方開口２９から出る。このとき、筐体３の内部では、光ファイバ束２１の１本１本のファイバが屈曲する。そして、図示のように、光ファイバ束２１は筐体３を貫通し、射出窓７と後方開口２９からはみ出す。

図５に示すように、光ファイバ束２１の一体化されるべき部分には、接着剤が塗布される。塗布領域は、上述の一体化光ファイバ束９に相当する領域であり、後方部分１９に相当する領域にも接着剤が塗布される。接着剤は、例えば熱硬化性シリコーン接着剤である。また、図５に示すように、筐体３に、内型３１が装着され、内型３１の周囲に外型３３が装着される。

内型３１は、中芯に相当する棒状の部材であり、筐体３に挿入される。挿入された状態で、筐体３の内面１１と内型３１の間に、成型すべき一体化光ファイバ束９に相当する形状の隙間が作られる。この隙間に、接着材が塗布された光ファイバ束２１が挟み込まれる。内型３１は、一体化光ファイバ束９が形成されない領域では筐体３と密着する形状を有しており、この密着部分で内型３１が筐体３と位置決めされる。

外型３３は円筒形状を有し、内型３１が筐体３に挿入された状態で、内型３１の筐体３からはみ出した部分の周囲に取り付けられる。外型３３は、図示のように、２分割構造を有しており、２つの半部が合体される。

外型３３は、内型３１との間に、一体化光ファイバ束９の後方部分１９に相当する形状の隙間を作る。この隙間に、筐体３から後方へはみ出した光ファイバ束２１が挟み込まれる。ただし、上側および下側の一部では内型３１と外型３３が密着し、これらの部分には光ファイバ束２１が入り込まない。これも、前述の２つに分かれた後方部分１９の構成に対応している。

図６を参照すると、内型３１および外型３３が装着された状態で、接着剤が硬化される。例えば、温度８０℃で２時間、硬化処理が行われる。そして、図７に示すように、硬化後に外型３３および内型３１が取り外される。光ファイバ束２１は筐体３の内面１１に沿って膜状に接着され、筐体３と一体化された一体化光ファイバ束９となっている。一体化光ファイバ束９の後方部分１９も、内型３１と外型３３に挟まれたことで、膜状に成型されており、筐体３の後方からはみ出している。後方部分１９よりさらに後方は、接着剤が塗布されなかったので、光ファイバがフリー状態でばらばらのままである。

次に、図８に示すように、射出窓７からはみ出した光ファイバ束２１が加工で削除される。まず、光ファイバ束２１の端部が、約２ｍｍを残して切断される。そして、この２ｍｍの部分が研磨加工で削除される。研磨工程では、光ファイバ束２１が、射出窓７の周囲の筐体表面１７と共に研磨される。これにより、一体化光ファイバ束９の端部１３の露出部１５は、周囲の筐体表面１７と正確に同じ高さの面になる。なお、研磨後に筐体３にブラスト処理が施される。

図９に示すように、一体化光ファイバ束９の後方部分１９よりさらに後方には、未接着の光ファイバ束２１が残っている。この部分の光ファイバ束２１がシリコーンチューブ２３に通されて、束ねられる。シリコーンチューブ２３は、熱で収縮することにより、光ファイバ束２１を円形に束ねる。さらに、図１０に示すように、シリコーンチューブ２３の後側で、光ファイバ束２１が挿入パイプ２５に挿入され、接着される。この挿入パイプ２５で、二股に分かれていた光ファイバ束２１が１つに合流する。そして、挿入パイプ２５の後端２７が、内側の光ファイバ束２１とともに研磨される。

以上のようにして、光ファイバが筐体３に一体化される。筐体３の撮影窓５にはプリズムが嵌め込まれる。また、筐体３には後方の別の筐体（図２参照）が連結され、また、撮像素子、基板、光源、映像ケーブル等の各種部品が組み付けられて、カメラ１が完成する。

以上に説明したように、本実施の形態の光ファイバ内蔵カメラ１は、筐体の内面に一体化された導光用の一体化光ファイバ束９を設けたので、先端金具で束ねられた別部品としての光ファイバを廃止でき、また、組立時の光ファイバの組付け作業が減り、製造が容易になる。また、一体化光ファイバ束９の端部を筐体３の射出窓７から直接的に露出させているので、防水性を確保しつつ、従来のようなサファイアガラスを廃止でき、サファイアガラスに起因する光量ダウンを回避できる。このようにして、防水性を確保しつつ、製造が容易で光量の落ちない光ファイバ内蔵カメラ１を提供できる。

また、本実施の形態の光ファイバ内蔵カメラ１は、光ファイバの束を筐体の内面に膜状に配置して接着しており、光ファイバがスペースをとらないので、小型化のためにも有利であり、カメラの径の縮小に寄与できる。

また、本実施の形態の光ファイバ内蔵カメラ１では、射出窓における一体化光ファイバ束９の露出面と周囲の筐体表面とが同一の高さを有しているので、一体化光ファイバ９の端部を筐体から露出させた構成を容易に提供できる。上述の例では、両面が同時に加工されている。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

本発明は、防水性を確保しつつ、製造が容易で、光量の低下を回避できるという効果を有し、歯科医等のためのカメラとして有用である。

本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの断面図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの斜視図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの筐体と光ファイバを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちの光ファイバの挿入ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちのファイバ束成型ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちのファイバ束成型ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちのファイバ束成型ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちの射出窓の研磨ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちのシリコーンチューブ取付ステップを示す図 本発明の実施の形態における光ファイバ内蔵カメラの製造方法のうちの挿入パイプ切断ステップを示す図 従来の光ファイバ内蔵カメラの構成例を示す斜視図 従来の光ファイバ内蔵カメラの構成例を示す断面図

符号の説明

１ カメラ
３ 筐体
５ 撮影窓
７ 射出窓
９ 一体化光ファイバ束
１１ 内面
１３ 端部
１５ 露出部
１７ 筐体表面
１９ 後方部分
２１ 光ファイバ束 ２３ シリコーンチューブ
２５ 挿入パイプ
２７ 後端２
２９ 後方開口
３１ 内型
３３ 外型

Claims (2)

1. 筒型の筐体に光ファイバ束を挿入し、前記筐体の射出窓と後方開口から前記光ファイバ束がはみ出すように前記光ファイバ束に前記筐体を貫通させ、さらに前記筐体に内型を挿入し、前記筐体と前記内型との間に前記光ファイバ束を挟み込むことで、前記光ファイバ束を前記筐体の内面に膜状に接着し、前記筐体から後方へはみ出した前記光ファイバ束を前記内型の後方部分と外型との間に挟み込み、前記光ファイバ束のはみ出した部分を膜状に成型し、前記筐体と一体化された一体化光ファイバ束を形成することを特徴とする光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法。
2. さらに前記射出窓からはみ出した前記光ファイバ束の部分を、前記射出窓の周囲の筐体表面と共に加工して削除することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ内蔵カメラ部品の製造方法。

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