JP6721496B2

JP6721496B2 - 内視鏡

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Publication number: JP6721496B2
Application number: JP2016238638A
Authority: JP
Inventors: 英明高久
Original assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: JP2018097031A

Description

本発明は、光ファイババンドルに関する。

一般的な光ファイババンドルは、多数の同一材料の光ファイバを束ねてなるものである。このような光ファイババンドルは、得られる機能や性能に限界がある。
例えば、このような光ファイババンドルをライトガイドとして管内の観察のために用いる場合、光ファイババンドルを構成する各光ファイバの光学特性に依っては、管内の手前側あるいは奥側しか十分に観察できず、管内の手前側と奥側の両方を良好に観察できない、といった問題がある。この問題を解決するための手法としては、光ファイババンドルの出射端面の形状を、例えば凸形状、凹形状、波形状等の非平坦形状に加工することで、光ファイババンドルの配光分布特性を調整することが考えられる（例えば、特許文献１、２）。

実公昭52-010346号公報特開平03-123311号公報

しかし、光ファイババンドルの端面の加工は、容易ではなく、特に光ファイババンドルが細径の場合、非常に困難である。また、光ファイババンドルの端面形状を変えるだけでは、配光分布特性を必要に応じて大きく変えることはできない。

したがって、この点に着目してなされた本発明の目的は、容易かつ自由に配光分布特性を調整できる、光ファイババンドルを提供することにある。

本発明の光ファイババンドルは、
複数の光ファイバが束ねられた構成を有する、光ファイババンドルにおいて、
前記複数の光ファイバは、開口数ＮＡの異なる２種類以上の光ファイバを含むものである。
本発明の光ファイババンドルによれば、容易かつ自由に配光分布特性を調整できる。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記光ファイババンドルの両端部のみで、前記複数の光ファイバどうしが固定されており、
前記光ファイババンドルの両端面が光学研磨面であるのが好ましい。
このような光ファイババンドルは、ライトガイドとして構成されるのに特に好適なものである。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
光源からの光を前記光ファイババンドルの長手方向の一方側から他方側に向かう方向のみで伝送する、ライトガイドとして構成されていてもよい。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記光ファイババンドルの長手方向の一方側及び他方側のうち少なくともいずれか一方が分岐された、分岐型の光ファイババンドルとして構成されていてもよい。
このような光ファイババンドルは、ライトガイドとして構成されるのに特に好適なものである。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記複数の光ファイバは、コア及びクラッドのうち少なくとも一方が多成分系ガラスから構成された光ファイバを、少なくとも１種類含んでいると、好適である。
この場合、より容易かつ自由に配光分布特性を調整できる。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記光ファイババンドルは、ライトガイドとして構成されており、その配光分布特性を表す波形が変曲点を6点以上含むと、好適である。
この場合、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記光ファイババンドルは、ライトガイドとして構成されており、
前記複数の光ファイバは、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバと、前記第１開口数ＮＡ１よりも0.15以上大きな第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバとを含んでいると、好適である。
この場合、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。

本発明の光ファイババンドルにおいては、
前記光ファイババンドルは、ライトガイドとして構成されており、
前記複数の光ファイバは、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバと、前記第１開口数ＮＡ１よりも大きな第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバとを含んでおり、
前記第１光ファイバの数ＦＮ１に対する前記第２光ファイバの数ＦＮ２の比率（ＦＮ２／ＦＮ１）が、0.05〜9であると、好適である。
この場合、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。

本発明によれば、容易かつ自由に配光分布特性を調整できる、光ファイババンドルを提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光ファイババンドルを一部断面により概略的に示す、部分断面側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の光ファイババンドルの端部を概略的に示す横断面図である。本発明の一実施形態に係る光ファイババンドルの一変形例を概略的に示す横断面図である。本発明の一実施形態に係る光ファイババンドルの他の変形例を一部断面により概略的に示す、部分断面側面図である。実施例及び比較例の実験方法を説明するための図である。実施例及び比較例の実験結果として得られた配光分布特性を表す波形を説明するための図である。配光分布特性を表す波形について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して例示説明する。

本発明の光ファイババンドルは、複数の光ファイバが束ねられた構成を有しており、これら複数の光ファイバは、開口数ＮＡの異なる２種類以上の光ファイバを含むものである。本発明の光ファイババンドルは、工業分野や医療分野等の様々な分野において、ライトガイド、イメージガイド、あるいは、種々のセンサー用光ファイバとして利用できるものであり、特にライトガイド、さらに言えば内視鏡用ライトガイドとして利用されると好適なものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイババンドル１の一例を示している。図１（ａ）は、本実施形態の光ファイババンドル１を一部断面により概略的に示す、部分断面側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の光ファイババンドル１の一方側の端部１Ａを概略的に示す横断面図である。なお、図１の例では、光ファイババンドル１の他方側の端部１Ｂ、及び、光ファイババンドル１の両側の端面も、図１（ａ）に示す横断面と同様の構成を有する。本実施形態の光ファイババンドル１は、光源からの光を離れた場所へ伝送するためのライトガイドとして構成されている。
この光ファイババンドル１は、開口数ＮＡの異なる２種類の光ファイバ１１、１２が束ねられた構成を有している。本明細書では、光ファイババンドル１を構成する光ファイバ１１、１２をあわせて「光ファイバ群１０」ということがある。本例において、光ファイバ群１０は、複数の第１光ファイバ１１と複数の第２光ファイバ１２とからなる。第１光ファイバ１１、第２光ファイバ１２は、それぞれ、コア１１ａ、１２ａと、その外周面を覆うクラッド１１ｂ、１２ｂとから構成された、単芯光ファイバである。
図１の例において、第２光ファイバ１２の開口数ＮＡ（以下、「第２開口数ＮＡ２」ともいう。）は、第１光ファイバ１１の開口数ＮＡ（以下、「第１開口数ＮＡ１」ともいう。）よりも、大きくされている。
図１の例では、第１光ファイバ１１及び第２光ファイバ１２のコア１１ａ、１２ａは円形の断面形状を有しており、第１光ファイバ１１及び第２光ファイバ１２のクラッド１１ｂ、１２ｂは円形の外縁形状を有している。

光ファイババンドル１の両側の端部１Ａ、１Ｂにおいて、光ファイバ群１０の光ファイバ１１、１２どうしは、接着剤等の固化剤４０によって、管状のスリーブ２Ａ、２Ｂ内で固定されている。スリーブ２Ａ、２Ｂは、例えば金属製である。光ファイババンドル１の光ファイバ群１０の両側の端面１０ＳＡ、１０ＳＢは、研磨処理によって光学研磨面に形成されている。光ファイバ群１０の両側の端面１０ＳＡ、１０ＳＢは、例えば平坦面からなる。
光ファイババンドル１の長手方向の両端部１Ａ、１Ｂの間に位置する中間部において、光ファイバ群１０は、固化剤４０等によって固定されずに単に束ねられた状態で、可撓性のある外装管３によって覆われている。これによって、光ファイババンドル１は、容易に曲げることができるようにされている。外装管３は、例えば樹脂管、又は、蛇腹状の金属管等からなる。
図１の例において、光ファイババンドル１は、長手方向の一方側又は他方側のどちらをも、入射側として用いることができるが、光源からの光を、一度にいずれか一方側から他方側に向かう一方向のみで伝送するように構成されており、一度に双方向に光を伝送するようには構成されていない。図１の例では、例えば、光ファイババンドル１の一方の端部１Ｂが、入射側として用いられ、例えば図示しない光源装置に接続される。また、光ファイババンドル１の他方の端部１Ａは、出射側として用いられる。

一般的に、光ファイバの開口数ＮＡは、コアの屈折率をｎ_１とし、クラッドの屈折率をｎ_２とし、光ファイバの外部が空気（屈折率が１）とすると、

の式により求められる。コアの屈折率ｎ_１、クラッドの屈折率ｎ_２は、例えば、コア及びクラッドがガラスから構成される場合、日本光学硝子工業会規格における「光学の屈折率測定方法」を用いて測定して得られる。
式（１）において、θは、光ファイバの受光角度（開口角とも呼ばれる）である。式（１）からわかるように、光ファイバは、コアの屈折率ｎ_１とクラッドの屈折率ｎ_２との差が大きいと、開口数ＮＡは大きくなり、広い角度範囲の光を受光して、広い角度範囲に光を出射するようになる。逆に、光ファイバは、コアの屈折率ｎ_１とクラッドの屈折率ｎ_２との差が小さいと、開口数ＮＡは小さくなり、狭い角度範囲の光を受光して、狭い角度範囲に光を出射するようになる。

本実施形態の光ファイババンドル１は、開口数ＮＡの異なる２種類以上（図１の例では２種類）の光ファイバ１１、１２が束ねられた構成を有するので、仮に開口数ＮＡの同じ１種類の光ファイバのみが束ねられた構成を有する場合に比べて、異なる配光分布特性を得ることができる。
すなわち、上述したように、従来において一般的な光ファイババンドルは、同一材料の光ファイバを束ねてなるものであり、すなわち、開口数ＮＡの同じ光ファイバのみが束ねられた構成を有するものである。例えばこの従来の光ファイババンドルを、ライトガイドとして用いて、管内を観察しようとする場合、光量が弱いときは、管内の手前側しか見えず、管内の奥側に十分な光が届かなくなり、一方、光量が強いときは、管内の手前側の内壁でハレーションを起こす等、管内の手前側と奥側の両方を同時に良好に観察することは困難となる。このように、開口数ＮＡの同じ光ファイバのみを束ねた光ファイババンドルを用いて、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことは、非常に困難である。特に、観察対象の管の内径が細ければ細いほど、この問題は顕著となる。
一方、本実施形態の光ファイババンドル１では、開口数ＮＡの異なる２種類以上の光ファイバ１１、１２が束ねられた構成を有するので、例えばライトガイドとして用いる場合、開口数ＮＡの比較的大きな光ファイバ１２が出射端面からの距離が近い対象物を良好に照明できると同時に、開口数ＮＡの比較的小さな光ファイバ１１が出射端面からの距離が遠い対象物を良好に照明できる。すなわち、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。よって、例えば、本実施形態の光ファイババンドル１を、ライトガイドとして管内の観察のために用いる場合、管内の手前側と奥側とを同時に良好に照明し観察することが可能となる。
そして、本実施形態の光ファイババンドル１においては、光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバ１１、１２のそれぞれの開口数ＮＡ、各種類の光ファイバ１１、１２の数の比、各種類の光ファイバ１１、１２の数の合計等を調整することで、配光分布特性を自由かつ容易に調整することができる。

なお、図１の例のように、光ファイバ群１０が、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバ１１と、第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバ１２とを含む場合、第２光ファイバ１２の第２開口数ＮＡ２は、第１光ファイバ１１の第１開口数ＮＡ１よりも、0.15以上大きいと好ましく、0.2以上大きいとより好ましく、0.55以上大きいとさらに好ましい。この構成は、光ファイババンドル１がライトガイドとして構成される場合に特に好適であり、これにより、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。例えば、この光ファイババンドル１をライトガイドとして管内の観察のために用いる場合、管内の手前側と奥側の両方をより良好に観察できる。
また、図１の例のように、光ファイバ群１０が、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバ１１と、第１開口数ＮＡ１よりも大きな第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバ１２とを含む場合、第１光ファイバ１１の数ＦＮ１に対する第２光ファイバ１２の数ＦＮ２の比率（ＦＮ２／ＦＮ１）が、0.05〜9であると好ましく、0.1〜5.5であるとより好ましく、0.25〜4であるとさらに好ましい。この構成は、光ファイババンドル１がライトガイドとして構成される場合に特に好適であり、これにより、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。例えば、この光ファイババンドル１をライトガイドとして管内の観察のために用いる場合、管内の手前側と奥側の両方をより良好に観察できる。

また、この光ファイババンドル１においては、その配光分布特性を表す波形が変曲点Ｑを６点以上含むと、好適である。
この構成は、光ファイババンドル１がライトガイドとして構成される場合に特に好適であり、これにより、出射端面からの距離が異なる地点を同時に良好な照度で照らすことができる。
ここで、「配光分布特性を表す波形」とは、図６に概略的に示すように、縦軸を光強度、横軸を光ファイババンドル１の出射端面１０ＳＡからの角度（°）としたときの波形を指す。この波形を得る方法としては、例えば、後に図４及び図５を参照して説明するように、JIS C 6825:2009 に規定された「光ファイバ構造パラメータ試験方法−光学的特性」に記載のFFP法に準拠した方法がある。この方法では、光ファイババンドル１の入射端面１０ＳＢに、光源３３０を押し付けた状態で、光（例えば白色光）を入射させる。そして、受光面にピンホール３２０ａ付きの絞り部材３２０が貼られた受光素子３１０を、光ファイババンドル１の出射端面１０ＳＡを中心とする所定半径ｒの円弧経路に沿って、光ファイババンドル１の出射端面に垂直な向きを０°として９０°〜−９０°の角度範囲にわたって移動させ、その間、光ファイババンドル１を透過した全光量を測定する。これによって、配光分布特性を表す波形が得られる。
また、「変曲点Ｑ」とは、配光分布特性を表す波形曲線の2次微分値が0を示し、かつその前後で2次微分値の符号が逆転する点を指す。

なお、本実施形態の光ファイババンドル１は、図１の例に限らず、様々な変形例が可能である。
例えば、光ファイババンドル１は、開口数ＮＡの異なる３種類以上の光ファイバが束ねられた構成を有していてもよい。

光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバのそれぞれの開口数ＮＡの調整は、各種類の光ファイバのそれぞれのコア及びクラッドの組成の調整により行うことができる。
光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバのコア及びクラッドは、それぞれ、例えば、多成分系ガラスあるいは石英系ガラス等、任意の組成のガラス、又は、プラスチック等から構成されてもよい。ただし、光ファイババンドル１は、コア及びクラッドのうち少なくとも一方が多成分系ガラスから構成された光ファイバを、少なくとも１種類含んでいると、各光ファイバの開口数ＮＡを必要に応じて大きく変えることができるので、より容易かつ自由に配光分布特性を調整できるようになる。同様の観点から、光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバのコア及びクラッドが、それぞれ多成分系ガラスから構成されると、さらによい。

図１の例では、光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバ１１、１２の外径（ひいてはクラッド外径）やコア外径がほぼ同じであるが、このことは必須ではない。例えば、光ファイババンドル１を構成する各種類の光ファイバの外径やコア径は互いに異なるものでもよい。あるいは、光ファイババンドル１を構成する各光ファイバの外径やコア径は互いに異なるものでもよい。
また、図１の例では、光ファイババンドル１の端部１Ａ、１Ｂの横断面又は端面１０ＳＡ、１０ＳＢを観たときに、光ファイババンドル１を構成する各光ファイバ１１、１２の間隔がほぼ均一であり、また、各種類の光ファイバ１１、１２はランダムに配列されているが、このことは必須ではない。光ファイババンドル１を構成する各光ファイバ１１、１２の間隔や、各種類の光ファイバ１１、１２の配列は、任意のものを選択してよい。

また、図１の例では、光ファイババンドル１の両側の端部１Ａ、１Ｂのみにおいて、固化剤４０によって光ファイバ群１０の各光ファイバ１１、１２どうしを固定しているが、このことは必須ではない。
例えば、図２に概略的に示す変形例のように、光ファイババンドル１の両側の端部１Ａ、１Ｂのみにおいて、固化剤４０を用いずに、熱融着によって、光ファイバ群１０の各光ファイバ１１、１２どうしを固定してもよい。この場合、図１の例に比べて、各光ファイバ１１、１２どうしの間隙を無くすことができる結果、光ファイババンドル１のコア占有面積比率を高めることができるので、光ファイババンドル１の光透過率ひいては光量を高めることができる。なお、光ファイババンドル１のコア占有面積比率とは、光ファイババンドル１の横断面において、光ファイバ群１０の外縁の横断面積（ひいてはスリーブ２Ａ、２Ｂの内周面の横断面積）に対する、光ファイバ群１０の各光ファイバ１１、１２のコア１１ａ、１２ａの面積の合計の割合を指す。
また、光ファイババンドル１の光ファイバ１１、１２どうしを固化剤４０又は熱融着等によって固定する箇所は、光ファイババンドル１の一方側の端部のみ、あるいは、光ファイババンドル１の全長にわたる部分など、任意の箇所としてよい。ただし、図１の例のように、光ファイババンドル１の両端部のみで光ファイバ１１、１２どうしを固定する場合、光ファイババンドル１の中間部を容易に曲げることができるので、ライトガイドとして用いる場合に特に好適である。
光ファイバ群１０の端部をスリーブ２Ａの内周面に固定する手法としては、図２に示すように固化剤４０等による固定、あるいは、熱融着による固定など、任意の手法を用いてよい。

また、図１や図２の例では、光ファイババンドル１の全長にわたって、光ファイバ群１０が、スリーブ２Ａ、２Ｂの内周面の断面形状とほぼ同じの、略円形の横断面形状を有しているが、このことは必須ではない。光ファイバ群１０は、光ファイババンドル１の長手方向の任意の位置で、任意の横断面形状を有してよい。例えば、光ファイババンドル１の出射端面において、光ファイバ群１０の形状は、概して、直線形状、四角形状、あるいは、円環形状等、任意の形状でよい。

また、光ファイババンドル１は、図３に概略的に示す他の変形例のように、光ファイババンドルの長手方向の一方側及び他方側のうち少なくともいずれか一方が分岐された、分岐型の光ファイババンドルとして構成されていてもよい。このような構成は、光ファイババンドル１がライトガイドとして用いられる場合に特に好適なものである。
図３の例では、光ファイババンドル１の一方側のみで、２つの分岐光ファイババンドルに分岐されている。より具体的には、光ファイババンドル１の一方側では、ＮＡの異なる複数種類（図の例では２種類）の光ファイバ１１１、１１２が束ねられた光ファイバ群１１０を有する分岐光ファイババンドルと、ＮＡの異なる複数種類（図の例では２種類）の光ファイバ２１１、２１２が束ねられた光ファイバ群２１０を有する分岐光ファイババンドルとが、形成されている。各分岐光ファイババンドルの一方側の端部１０１Ａ、２０１Ａにおいて、光ファイバ群１１０の各光ファイバ１１１、１１２どうし、光ファイバ群２１０の各光ファイバ２１１、２１２どうしは、それぞれスリーブ１０２Ａ、２０２Ａ内で固定されている。そして、これらの分岐光ファイババンドルは、光ファイババンドル１の中間部で結合されており、それより他方側では、各分岐光ファイババンドルの光ファイバ群１１０、２１０どうしが束ねられた光ファイバ群１０が構成されている。光ファイババンドル１の他方側の端部１Ｂにおいて、光ファイバ群１０の各光ファイバ１１１、１１２、２１１、２１２どうしは、スリーブ２Ｂ内で固定されている。図３の例において、光ファイババンドル１の各分岐光ファイババンドルの端面１１０ＳＡ、２１０ＳＡを入射端面とし、光ファイババンドル１の分岐されていないほうの端面１０ＳＢを出射端面として、ライトガイドとして用いる場合は、例えば、複数の光源の光量が合わさった強い光量の光を出射させることができる。一方、図３の例において、光ファイババンドル１の各分岐光ファイババンドルの端面１１０ＳＡ、２１０ＳＡを出射端面とし、光ファイババンドル１の分岐されていないほうの端面１０ＳＢを入射端面として、ライトガイドとして用いる場合は、例えば、１の光源で、光を複数の任意の場所へ分配させることができる。
なお、光ファイババンドルの長手方向の一方側及び他方側の両方が分岐されていてもよい。また、分岐の数は、３つ以上でもよい。
各分岐光ファイババンドルの光ファイバ群１１０、２１０の構成は、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。各分岐光ファイババンドルの光ファイバ群１１０、２１０は、それぞれ、ＮＡの異なる複数種類の光ファイバを含んでいてもよいし、ＮＡの同じ１種類の光ファイバのみを含んでいてもよい。

本発明の光ファイババンドルの実施例１〜３及び比較例１〜２を試作して実験により評価したので、以下に、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、実験方法を説明するための図である。図５は、実験結果を説明するための図である。
実施例１〜３の光ファイババンドルは、図１を参照して説明したのと同様の構成を備えたライドガイドであり、その光ファイバ群１０は、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバ１１と、第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバ１２とを、ランダムに配列した状態で束ねて構成した。第１開口数ＮＡ１は０．１３（開口角２θ＝１５°）、第２開口数ＮＡ２は０．８７（開口角２θ＝１２０°）であり、ＮＡ２−ＮＡ１＝０．７４であった。ここで、θは、前記式（１）のθである。比較例１の光ファイババンドルは、その光ファイバ群１０を、第２光ファイバ１２のみを束ねて構成した。比較例２の光ファイババンドルは、その光ファイバ群１０を、第１光ファイバ１１のみを束ねて構成した。実施例１〜３及び比較例１〜２では、図５に示すように第１光ファイバ１１の数ＦＮ１と第２光ファイバ１２の数ＦＮ２との比（ＦＮ１：ＦＮ２）のみが異なるものとし、その他の構成は同じとした。具体的には、比較例１ではＦＮ１：ＦＮ２＝０：１００（すなわちＦＮ２／ＦＮ１＝無限大）、実施例１ではＦＮ１：ＦＮ２＝２５：７５（すなわちＦＮ２／ＦＮ１＝３）、実施例２ではＦＮ１：ＦＮ２＝５０：５０（すなわちＦＮ２／ＦＮ１＝１）、実施例３ではＦＮ１：ＦＮ２＝７５：２５（すなわちＦＮ２／ＦＮ１＝０．３３）、比較例２ではＦＮ１：ＦＮ２＝１００：０（ＦＮ２／ＦＮ１＝０）であった。
各実施例、比較例において、各光ファイバ１１、１２の外径は約５０μｍとし、光ファイバ群１０の外径は約１ｍｍとした。各実施例、比較例において、光ファイバ１１、１２の充填率（光ファイバ群１０の横断面積（ひいてはスリーブ２Ａ、２Ｂの内周面の断面積）に対する光ファイバ１１、１２の横断面積の合計の割合）は約８６％であり、光ファイバ１１、１２の数の合計は約３４４本であった。各実施例、比較例において、外装管３はナイロンネット製とし、入射端側のスリーブ２Ｂはアルミ製とし、出射端側のスリーブ２Ａはステンレス製とした。光ファイババンドル１の両側の端面１０ＳＢ、１０ＳＡには、平面加工及び光学研磨を行った。
各実施例、比較例において、各光ファイバ１１、１２のコア及びクラッドは、それぞれ多成分系ガラスから構成した。第１開口数ＮＡ１、第２開口数ＮＡ２を上記式（１）により算出するにあたっては、コアの屈折率ｎ_１、クラッドの屈折率ｎ_２を、日本光学硝子工業会規格における「光学の屈折率測定方法」を用いて測定して得た。

そして、実施例１〜３及び比較例１〜２の光ファイババンドルについて、それぞれ、つぎに説明する実験方法で、配光分布特性を得た。実験は、JIS C 6825:2009 に規定された「光ファイバ構造パラメータ試験方法−光学的特性」に記載のFFP法に準拠した方法で行った。より具体的には、図４に示すように、光ファイババンドル１の入射端面１０ＳＢに、光源３３０を押し付けた状態で、白色光を入射させた。光源３３０としては、シチズン社製の照明用LED（製品コード：CL-L230-C10N-A）を使用した。そして、受光面にピンホール３２０ａ付きの絞り部材３２０が貼られた受光素子３１０を、光ファイババンドル１の出射端面１０ＳＡを中心とする半径ｒ＝５０ｍｍの円弧経路に沿って、光ファイババンドル１の出射端面に垂直な向きを０°として９０°〜−９０°の角度範囲にわたって移動させ、その間、光ファイババンドル１を透過した全光量を測定した。図５は、その結果として得られた配光分布特性を表す波形を示しており、グラフの縦軸が受光素子３１０によって測定された光強度を、横軸が出射端面１０ＳＡからの角度（°）を、それぞれ示している。縦軸の数値は、各光ファイババンドル１について角度が０°のときの光強度を１として正規化した値である。

図５に示すように、開口数ＮＡの大きな第２光ファイバ１２のみから構成された比較例１は、広い角度範囲にわたって強い光強度をもつものであった。比較例１の光ファイババンドルを用いて管内を照明した際には、管内の奥側だけでなく手前側の照度も強すぎる結果、管内を十分に観察できなかった。一方、開口数ＮＡの小さな第１光ファイバ１１のみから構成された比較例２は、０°近傍のみで強い光強度をもち、それより外側の角度範囲では十分な光強度が得られなかった。比較例２の光ファイババンドルを用いて管内を照明した際には、管内の奥側しか照らされず、手前側を十分に観察できなかった。これに対し、開口数ＮＡの異なる第１光ファイバ１１及び第２光ファイバ１２から構成された実施例１〜３は、０°近傍で強い光強度が得られたのに加えて、それより外側の角度範囲では、強すぎず弱すぎない、ほどよい光強度が得られた。その結果、各実施例１〜３の光ファイババンドルを用いて管内を照明した際には、管内の内側と奥側の両方を良好に照明し観察することができた。
なお、比較例１、比較例２の配光分布特性を表す波形は、それぞれ変曲点Ｑを２点有していた。実施例１〜３の配光分布特性を表す波形は、それぞれ変曲点Ｑを６点以上有していた。

本発明の光ファイババンドルは、例えばライトガイド、イメージガイド、又はセンサー用光ファイバ等として、工業分野や医療分野等の様々な分野で利用できるものであり、特にライトガイド、さらに言えば内視鏡用ライトガイドとして好適に利用できるものである。

１光ファイババンドル
１Ａ、１Ｂ、１０１Ａ、２０１Ａ端部
２Ａ、２Ｂ、１０２Ａ、２０２Ａスリーブ
３、１０３、２０３外装管
１０、１１０、２１０光ファイバ群
１０ＳＡ、１０ＳＢ、１１０ＳＡ、２１０ＳＡ端面
１１、１２、１１１、１１２、２１１、２１２光ファイバ
１１ａ、１２ａコア
１１ｂ、１２ｂクラッド
４０固化剤
３１０受光素子
３２０絞り部材
３２０ａピンホール
３３０光源
Ｑ変曲点

Claims

ライトガイドとして構成された光ファイババンドルを備えた内視鏡であって、
前記光ファイババンドルは、複数の光ファイバが束ねられた構成を有し、
前記複数の光ファイバは、開口数ＮＡの異なる２種類以上の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、第１開口数ＮＡ１を有する複数の第１光ファイバと、前記第１開口数ＮＡ１よりも0.55以上大きな第２開口数ＮＡ２を有する複数の第２光ファイバと、を含んでおり、
前記光ファイババンドルの長手方向の一方側及び他方側のうちいずれか一方のみが複数の分岐光ファイババンドルに分岐された、分岐型の光ファイババンドルとして構成されており、
前記複数の分岐光ファイババンドルの端面は、それぞれ入射端面であり、
前記光ファイババンドルの分岐されていないほうの端面は、出射端面であり、
前記出射端面において、前記２種類以上の光ファイバは、ランダムに配列されており、
複数の光源からの光が、それぞれ前記入射端面に入射され、前記出射端面から出射され、
前記光ファイババンドルの出射側の端部において、前記複数の光ファイバのそれぞれは、前記長手方向に略平行に延在しており、
前記複数の分岐光ファイババンドルは、それぞれ、複数の光ファイバを含んでおり、
前記光ファイババンドルの配光分布特性を表す波形は、前記光ファイババンドルの出射側の端面の中心軸線上の角度位置で光強度が最も高く、前記中心軸線上の角度位置から離れるに従い略連続的に光強度が低くなり、また、変曲点を6点以上含む、内視鏡。
前記複数の分岐光ファイババンドルのそれぞれが、開口数ＮＡの異なる２種類以上の光ファイバを含んでいる、請求項１に記載の内視鏡。
前記複数の光ファイバは、コア及びクラッドのうち少なくとも一方が多成分系ガラスから構成された光ファイバを、少なくとも１種類含んでいる、請求項１又は２に記載の内視鏡。
前記第１光ファイバの数ＦＮ１に対する前記第２光ファイバの数ＦＮ２の比率（ＦＮ２／ＦＮ１）が、0.05〜9である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内視鏡。