JPH0381717A - Fiberscope - Google Patents
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- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、医療用内視鏡あるいは工業用内視鏡などに用
いられるファイバスコープに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a fiberscope used for medical endoscopes, industrial endoscopes, and the like.
「従来の技術」 第１図は、従来のファイバスコープを示すものである。"Conventional technology" FIG. 1 shows a conventional fiberscope.
このファイバスコープｌは石英系のイメージファイバ２
の主要部を保護管３内に挿通し、このイメージファイバ
２の対物側の端部４を対物ボディ５内に収容し、接ａ
＠＋＋の端部６を接眼ボディ７内に収容し、さらに対物
ボディ５内に対物レンズ８を装着し、接眼ボディ７内に
接眼レンズ９を装着してなるものである。This fiberscope l uses quartz-based image fiber 2.
The main part of the image fiber 2 is inserted into the protective tube 3, the end 4 on the objective side of the image fiber 2 is housed in the objective body 5, and the
The end 6 of @++ is housed in an eyepiece body 7, an objective lens 8 is mounted in the objective body 5, and an eyepiece 9 is mounted in the eyepiece body 7.
上記イメージファイバ２は、第２図に示すように、数千
〜数万本のコアＩ Ｏ，１０・・・と、これらコアを覆
う共通のクラッド１１と、このクラッド１１の外側の石
英ジャケット１２とからなり、さらに機械的強度を向上
させるために、この石英ジャケット１２の外側にはコー
ティング樹脂１３が被覆されている。As shown in FIG. 2, the image fiber 2 includes several thousand to tens of thousands of cores IO, 10..., a common clad 11 covering these cores, and a quartz jacket 12 outside the clad 11. The outside of this quartz jacket 12 is coated with a coating resin 13 in order to further improve its mechanical strength.
このようなイメージファイバ２を得るには、多数本のコ
ア／クラッド型のファイバ素線を集合し、整列させて石
英ジャケット１２内に詰め込む。ついでこれを加熱炉内
で加熱し、多数本の光フアイバ素線のクラッドを溶着一
体化させて線引きし、さらにその表面にコーティング樹
脂１３を被覆する。こうして得られたイメージファイバ
を所定の長さに切断し、その両端を鏡面状に研摩して使
用する。To obtain such an image fiber 2, a large number of core/clad fiber strands are collected, aligned, and stuffed into the quartz jacket 12. Next, this is heated in a heating furnace, the cladding of a large number of optical fibers is welded and drawn into one, and the surface thereof is further coated with a coating resin 13. The image fiber thus obtained is cut into a predetermined length, both ends of which are polished to a mirror surface before use.
そして、このファイバスコープ１にあっては、上記イメ
ージファイバ２の対物側の端面４ａから対物レンズ８を
通して入射光を入射し、接眼側の端面６ａから出射光を
取り出し、接眼レンズ９を通して画像を得ている。In this fiberscope 1, incident light enters from the objective side end surface 4a of the image fiber 2 through the objective lens 8, output light is extracted from the eyepiece side end surface 6a, and an image is obtained through the eyepiece lens 9. ing.
しかしながら、イメージファイバ２は上記のように溶着
一体化されたクラッドＩＩ内に多数のコアを有する構造
となっているために、入射光をコアのみに入射すること
ができず、クラッド１１内にも光が入射されて伝播して
しまう。また、コア１０内を伝播する光がクラッドＩＩ
内に漏れてしまい、さらにこのクラッド１１内を伝播す
る光が隣接する他のコアｌＯに入り込むといったことも
起こっている。However, since the image fiber 2 has a structure having a large number of cores in the cladding II which are welded and integrated as described above, it is not possible to input the incident light only to the core, and also to the cladding 11. Light is incident and propagates. In addition, the light propagating within the core 10 is connected to the cladding II.
In addition, light propagating within the cladding 11 may also enter other adjacent cores 10.
このため、このクラッドＩｌ内を伝播する光によって、
イメージファイバ２の接眼側の端面６ａから取り出され
る画像かにじむ等の画質の低下につながっている。Therefore, due to the light propagating within this cladding Il,
This leads to deterioration in image quality, such as blurring of the image taken out from the end face 6a on the eyepiece side of the image fiber 2.
この画質低下を防止する方法の一つとして、このクラッ
ド１１内を伝播する光を除去するために、第１図に示す
ように、イメージファイバ２の接眼側の端部６の近傍に
変形部２０を設ける方法がある。As one method for preventing this image quality deterioration, in order to remove the light propagating within this cladding 11, a deformed portion 20 is installed near the end 6 of the image fiber 2 on the eyepiece side, as shown in FIG. There is a way to set it up.
この変形部２０は、第３図に示すように、イメージファ
イバ２の一部のコーティング樹脂Ｉ３が取り除かれ、さ
らに折り曲げられて作成された変形部分２３がステンレ
スパイプ２Ｉ内に挿入されている。また、ステレスパイ
プ２１の外部に連通しているイメージファイバ２．２は
ステンレスパイプ２１の蓋２４．２４に設けられた穴２
４ａ、２４ａを挿通しており、変形部分２３の端部２３
ａ２３ａと連結している。そして、このステンレスパイ
プ２１内は、エポキシ樹脂２．２によって充填され固定
されている。As shown in FIG. 3, this deformed portion 20 is created by removing a portion of the coating resin I3 of the image fiber 2 and further bending the deformed portion 23, which is inserted into the stainless steel pipe 2I. Further, the image fiber 2.2 communicating with the outside of the stainless steel pipe 21 is connected to a hole 2.2 provided in the lid 24.24 of the stainless steel pipe 21.
4a, 24a are inserted, and the end 23 of the deformed portion 23
It is connected to a23a. The inside of this stainless steel pipe 21 is filled and fixed with epoxy resin 2.2.
この変形部２０は、以下のようにして作成される。This deformed portion 20 is created as follows.
まず、第４図に示したように、イメージファイバ２の一
部を酸素水素炎バーナ２５で加熱して、表面のコーティ
ング樹脂１３を燃焼させ、さらに露出されたガラス部分
を軟化させて、この軟化した部分に曲げあるいはねじり
の塑性変形を施す。First, as shown in FIG. 4, a part of the image fiber 2 is heated with an oxygen-hydrogen flame burner 25 to burn the coating resin 13 on the surface, and further to soften the exposed glass part. Apply plastic deformation such as bending or torsion to the bent part.
そして、このイメージファイバ２の曲げあるいはねじり
の塑性変形が施された変形部分２３は、この加熱によっ
てコーティング樹脂１３が焼失してしまうので、このコ
ーティング樹脂１３が焼失した変形部分２３にエポキシ
樹脂２２を塗布する。In the deformed portion 23 of the image fiber 2 that has been plastically deformed by bending or twisting, the coating resin 13 is burned out by this heating, so epoxy resin 22 is applied to the deformed portion 23 where the coating resin 13 has been burned out. Apply.
そしてこのエポキシ樹脂２２の施された変形部分２３を
ステンレス鋼からなるステンレスパイプ２１内に入れ、
さらにこのステンレスパイプ２１内にエポキシ樹脂２２
を充填し固化させる。Then, the deformed portion 23 coated with the epoxy resin 22 is placed inside a stainless steel pipe 21 made of stainless steel.
Furthermore, epoxy resin 22 is inside this stainless steel pipe 21.
Fill and solidify.
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、このような従来のファイバスコープｌに
あっては、変形部２０のステンレスパイプ２１内に充填
されているエポキシ樹脂２２が硬化した際の収縮率が大
きく、イメージファイバ２の変形部分２３に、このエポ
キシ樹脂２２が収縮することによる応力がかかるという
問題がある。"Problem to be Solved by the Invention" However, in such a conventional fiberscope l, the shrinkage rate when the epoxy resin 22 filled in the stainless steel pipe 21 of the deformable part 20 is hardened is large; There is a problem in that stress is applied to the deformed portion 23 of the image fiber 2 due to the contraction of the epoxy resin 22.
さらに、ステンレスバイブ２１とエポキシ樹脂２２およ
びイメージファイバ２の熱膨張係数が大きく異なるため
に、ステンレスパイプ２Ｉ内にイメージファイバ２の変
形部分２３を挿入し、エポキシ樹！１１２２をこのステ
ンレスパイプ２１内に充填して硬化させてファイバスコ
ープ１の変形部２０を作成した後に、周囲温度の変化が
あると、変形部２０内のイメージファイバ２の変形部分
２３に熱膨張係数の差による応力がかかり、この変形部
２３が破断することがあるといった問題かある。Furthermore, since the thermal expansion coefficients of the stainless steel vibe 21, the epoxy resin 22, and the image fiber 2 are significantly different, the deformed portion 23 of the image fiber 2 is inserted into the stainless steel pipe 2I, and the epoxy resin 22 is inserted into the stainless steel pipe 2I. 1122 is filled into the stainless steel pipe 21 and hardened to create the deformed portion 20 of the fiberscope 1, if there is a change in ambient temperature, the thermal expansion coefficient will change in the deformed portion 23 of the image fiber 2 in the deformed portion 20. There is a problem in that the deformed portion 23 may break due to stress due to the difference in the deformed portion 23.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、温度変化に
よってイメージファイバの曲げあるいはねじりの変形を
施した部分が破断するいことがない、鮮明な画像を送る
ことのできるファイバスコープを提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a fiberscope that can send clear images without causing breakage of the bent or twisted portion of the image fiber due to temperature changes. With the goal.
「課題を解決するための手段」
本発明では、石英系イメージファイバの一部に、ねじり
あるいは曲げの塑性変形を施し、この変形された部分を
セラミックパイプ内に挿入し、このセラミックパイプ内
に無機質接着剤を充填することによって前記目的を達成
した。"Means for Solving the Problems" In the present invention, a part of a quartz-based image fiber is plastically deformed by twisting or bending, the deformed part is inserted into a ceramic pipe, and an inorganic material is inserted into the ceramic pipe. The above objective was achieved by filling with adhesive.
「作用」
このような構成のファイバスコープにあっては、硬化時
の収縮率の大きなエポキシ樹脂を使用せずに、無機質接
着剤を用いているので、接着剤を硬化させた時にイメー
ジファイバに接着剤の体積収縮による応力を与えること
がない。また、石英系イメージファイバと無機質接着剤
とセラミックパイプとの熱膨張係数の差が従来のエポキ
シ樹脂とステンレスパイプを用いた場合と比較して小さ
いので、温度変化があってもイメージファイバの曲げあ
るいはねじりの変形を施した部分が破断することがない
。``Function'' Fiberscopes with this type of configuration do not use epoxy resin, which has a high shrinkage rate when cured, but instead use an inorganic adhesive, so when the adhesive cures, it adheres to the image fiber. No stress is applied due to volumetric contraction of the agent. In addition, the difference in thermal expansion coefficient between the quartz image fiber, inorganic adhesive, and ceramic pipe is smaller than that of conventional epoxy resin and stainless steel pipes, so even if there is a temperature change, the image fiber will not bend or The torsionally deformed part will not break.
以下、本発明のファイバスコープを第１図ないし第３図
を用いて詳しく説明する。Hereinafter, the fiberscope of the present invention will be explained in detail using FIGS. 1 to 3.
本発明のファイバスコープ３０が第重図ないし第３図に
示した従来のファイバスコープｌと異なるところは、そ
の変形部２０において、イメージファイバ２の変形部分
２３がステンレスパイプ２１のかわりに、寸法安定性に
優れたアルミナ、ムライト、ジルコニア等からなるセラ
ミックパイプ３１内に挿入されており、さらにこのセラ
ミックパイプ３１内がエポキシ樹脂２２のかわりにＣａ
Ｏ、Ａ ＬＯｓを主成分とするアルミナセメント等の無
機質接着剤３２によって充填されている点である。The difference between the fiberscope 30 of the present invention and the conventional fiberscope 1 shown in FIGS. The epoxy resin 22 is inserted into a ceramic pipe 31 made of alumina, mullite, zirconia, etc., which has excellent properties.
The point is that it is filled with an inorganic adhesive 32 such as alumina cement whose main component is O, A LOs.
第１表に石英ガラス、アルミナセラミック、ステンレス
鋼、エポキシ樹脂、無機質接着剤（アルミナセメント）
の熱膨張係数を示す。Table 1 shows quartz glass, alumina ceramic, stainless steel, epoxy resin, and inorganic adhesive (alumina cement).
indicates the coefficient of thermal expansion of
以下余白
第
表
第１表Ｊこ示したように、ステンレス鋼の熱膨張係数は
石英ガラスの約３０倍であるのに対して、アルミナセラ
ミックの熱膨張係数は約９倍と小さく、さらに、アルミ
ナ主成分の無機質接着剤の熱膨張係数はエポキシ樹脂の
ｌ／３〜１１５以下である。As shown in Table 1 below, the coefficient of thermal expansion of stainless steel is approximately 30 times that of quartz glass, while the coefficient of thermal expansion of alumina ceramic is as small as approximately 9 times that of quartz glass. The thermal expansion coefficient of the inorganic adhesive as the main component is 1/3 to 115 less than that of the epoxy resin.
したがって、変形部２０において、イメージファイバ２
の変形部分２３がステンレス鋼からなるステンレスパイ
プ２１のかわりにアルミナセラミック等のセラミックパ
イプ３１内に挿入され、さらにこのセラミックパイプ３
１内がエポキシ樹脂２２のかわりにアルミナセメント等
からなる無機質接着剤３２によって充填された場合は、
温度変化による熱膨張係数の差によって発生する応力が
従来のものと比較して小さくなり、この応力によってイ
メージファイバ２の変形部分２３が破断するのを防ぐこ
とができる。Therefore, in the deforming section 20, the image fiber 2
The deformed portion 23 is inserted into a ceramic pipe 31 made of alumina ceramic or the like instead of the stainless steel pipe 21 made of stainless steel, and the ceramic pipe 3
1 is filled with an inorganic adhesive 32 made of alumina cement or the like instead of the epoxy resin 22,
The stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient due to temperature change is reduced compared to the conventional structure, and it is possible to prevent the deformed portion 23 of the image fiber 2 from breaking due to this stress.
「実施例」
第１図ないし第３図に示したファイバスコープ３０を以
下のようにして作成した。"Example" The fiber scope 30 shown in FIGS. 1 to 3 was created as follows.
画素数（コア数）が３万、ファイバ径３ａ＋ｍ、長さ５
ｍ２０ｃ＋ｅのイメージファイバを用いて、ファイバス
コープの条長が５−となるように、イメージファイバの
接眼側の長さ２０ｃｍの部分に曲げ変形を施した。Number of pixels (number of cores): 30,000, fiber diameter: 3a+m, length: 5
Using an image fiber of m20c+e, a 20 cm long portion on the eyepiece side of the image fiber was bent and deformed so that the length of the fiberscope was 5-.
変形の方法は第４図に示したように、酸素水素炎バーナ
２５を用いて、まずイメージファイバ２のコーティング
樹脂１３を燃焼させ、続けてクラッドｌ！および石英ジ
ャケット！２からなる部分を軟化させて、この軟化した
部分に第２図に示した変形部分２３と同様の曲げの塑性
変形を施した。As shown in FIG. 4, the method of deformation is to first burn the coating resin 13 of the image fiber 2 using an oxy-hydrogen flame burner 25, and then burn the cladding resin 13! and quartz jacket! 2 was softened, and this softened portion was subjected to plastic deformation in bending similar to the deformed portion 23 shown in FIG.
次に、この曲げの変形部分２３にアルミナセラミックパ
イプ３Ｉをかぶせ、さらにこのアルミナセラミックパイ
プ３１内をアルミナを主成分とする無機質接着剤３２で
充填して硬化させた。この無機質接着剤３２の熱膨張係
数は９ Ｘ ｌ Ｏ−”である。Next, this bent deformed portion 23 was covered with an alumina ceramic pipe 3I, and the inside of this alumina ceramic pipe 31 was further filled with an inorganic adhesive 32 containing alumina as a main component and hardened. The thermal expansion coefficient of this inorganic adhesive 32 is 9 X l O-''.
次いで、このイメージファイバ２の両端を鏡面状に研摩
し、曲げの変形を施した部分を接眼ボディ７内に入れ、
他端部を対物ボディ５内に入れ、イメージファイバ２の
対物側の端面４ａ側と接眼側の端面６ａ側のそれぞれに
対物レンズ８、接眼レンズ９を装着し、保護管３として
ステンレスフレキシブル管を用いてファイバスコープ３
０を作成した。Next, both ends of the image fiber 2 are polished to a mirror finish, and the bent portion is inserted into the eyepiece body 7.
The other end is put into the objective body 5, the objective lens 8 and the eyepiece 9 are attached to the objective side end surface 4a side and the eyepiece side end surface 6a side of the image fiber 2, respectively, and a stainless steel flexible tube is used as the protective tube 3. using fiber scope 3
0 was created.
このファイバスコープ３０の耐熱特性を凋べるために、
ヒートサイクル試験を行った。温度範囲は一２０℃〜８
０℃で、昇温、降温ともに３０分で行って、ｌサイクル
１時間で４０サイクル行った。In order to improve the heat resistance characteristics of this fiberscope 30,
A heat cycle test was conducted. Temperature range is -20℃~8
The temperature was raised and lowered at 0° C. for 30 minutes, and 40 cycles were performed in 1 cycle for 1 hour.
このヒートサイクル試験後、ファイバスコープ３０によ
って得られる画像は、ヒートサイクル試験を行う前の画
像と比較して変化はなく、鮮明なものであった。After this heat cycle test, the image obtained by the fiber scope 30 was clear and unchanged compared to the image before the heat cycle test.
さらに、上記のファイバスコープ３０の変形部分をステ
ンレスパイプ２１内に入れ、このステンレスパイプ２Ｉ
内をエポキシ樹脂２２で充填してファイバスコープ１を
作成し、上記と同じヒートサイクル試験を行ったところ
、このファイバスコープｌの曲げの変形部分２３にひび
がはいってしまい、ファイバスコープ１から得られる画
像の一部が暗くなり見えなくなった。Furthermore, the deformed portion of the fiberscope 30 is placed inside the stainless steel pipe 21, and the stainless steel pipe 2I
When a fiber scope 1 was created by filling the inside with epoxy resin 22 and the same heat cycle test as above was performed, a crack appeared in the bending deformed portion 23 of this fiber scope 1. Parts of the image became dark and were no longer visible.
「発明の効果」
以上説明したように、本発明のファイバスコープは、石
英系イメージファイバの一部に、ねじりあるいは曲げの
塑性変形が施され、この変形された部分がセラミックパ
イプ内に挿入され、このセラミックパイプ内が無機質接
着剤によって充填されてなるものであるので、硬化時の
収縮率の小さな無機質接着剤を用いているため接着剤を
硬化させた時にイメージファイバに接着剤の体積収縮に
よる応力を与えることがない。また、石英系イメージフ
ァイバと無機質接着剤とセラミックパイプとの熱膨張係
数の差が従来のエポキシ系樹脂とステンレスパイプを用
いた場合と比較して小さいので、周囲温度の変化があっ
てもイメージファイバの曲げあるいはねじりの変形を施
した部分が破断することがなく、鮮明な画像を提供する
ことができる。"Effects of the Invention" As explained above, in the fiberscope of the present invention, a part of a quartz-based image fiber is plastically deformed by twisting or bending, and this deformed part is inserted into a ceramic pipe. Since the inside of this ceramic pipe is filled with an inorganic adhesive, the inorganic adhesive has a small shrinkage rate when cured, so when the adhesive is cured, stress due to the volumetric shrinkage of the adhesive is applied to the image fiber. Never give up. In addition, the difference in thermal expansion coefficients between the quartz image fiber, inorganic adhesive, and ceramic pipe is smaller than that of conventional epoxy resin and stainless steel pipes, so even if the ambient temperature changes, the image fiber The bent or torsionally deformed portion will not break, and a clear image can be provided.
第１図ないし第３図は、本発明に係わるファイバスコー
プの例を示すもので、第１図はファイバスコープの縦断
面図、第２図はファイバスコープに用いられているイメ
ージファイバの断面図、第３図はファイバスコープの変
形部の断面図であり、第４図はイメージファイバに酸素
水素炎バーナを用いて変形を施す方法をしめず概略構成
図である。
・・・イメージファイバ、
３・・・変形部分、
０・・・ファイバスコープ、
！・・・セラミックパイプ、
２・・・無機質接着剤。1 to 3 show an example of a fiber scope according to the present invention, in which FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the fiber scope, FIG. 2 is a sectional view of an image fiber used in the fiber scope, FIG. 3 is a cross-sectional view of the deforming part of the fiber scope, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a method of deforming an image fiber using an oxy-hydrogen flame burner. ...Image fiber, 3...Deformed part, 0...Fiberscope, ! ...Ceramic pipe, 2...Inorganic adhesive.
Claims (1)
の塑性変形が施され、この変形された部分がセラミック
パイプ内に挿入され、このセラミックパイプ内が無機質
接着剤によって充填されていることを特徴とするファイ
バスコープ。A part of the quartz image fiber is plastically deformed by twisting or bending, the deformed part is inserted into a ceramic pipe, and the inside of the ceramic pipe is filled with an inorganic adhesive. fiber scope.
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| JP (1) | JP2925173B2 (en) |
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| JP2925173B2 (en) | 1999-07-28 |
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