JPH07113920A - イメージファイバー - Google Patents

イメージファイバー

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JPH07113920A
JPH07113920A JP5260940A JP26094093A JPH07113920A JP H07113920 A JPH07113920 A JP H07113920A JP 5260940 A JP5260940 A JP 5260940A JP 26094093 A JP26094093 A JP 26094093A JP H07113920 A JPH07113920 A JP H07113920A
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JP
Japan
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refractive index
image
clad
light
layer
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JP5260940A
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English (en)
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Katsuya Ono
勝也 小野
Kimihiko Nishioka
公彦 西岡
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一体型イメージファイバーにおいて、クラッ
ド部内の伝搬光を可及的に除去し得るようにした構成を
提供する。 【構成】 複数のコア12,及び該各コア12の周囲を
囲むクラッド部13からなる画像伝送部11と、クラッ
ド部13よりも屈折率が高くされて、画像伝送部11の
外周囲を覆うジャケット層14と、ジャケット層14の
外周囲を覆い、クラッド部13よりも屈折率が高くされ
るか、光吸収物質を含むコート層15とを備えて構成す
る。

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、ジャケット層となる
ジャケットパイプ内に複数のファイバー素線を挿入した
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の改良構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、この種の一体型イメージファ
イバーについては、酸溶出型等として知られるフレキシ
ブルなイメージガイドに対して、共通のクラッド部内に
内包される複数の各コアの断面占有率を大きくでき、し
かも細径化させたときに各コアを形成する夫々の繊維が
折れにくい等の利点を有することから、比較的硬性の内
視鏡であるとか、血管内視鏡等の軟性で極細径の内視鏡
等に適用される。そして、本一体型イメージファイバー
は、複数のコアと該各コアの周囲を囲むクラッド部とで
形成される画像伝送部によって、入射端面に結像させた
画像を射出端面に伝送するように構成されており、この
構成では、共通のクラッド部内に内包される各コアの断
面占有率が、通常の場合、20〜50%程度に設定され
ている。
【0003】而して、前記一体型イメージファイバーの
場合には、全体外形の細径化や伝送する画像の高画素化
が進められると、必然的に各コアを形成する繊維相互間
の間隔が小さくなるが、これに対応して各コア内を伝送
される光のクロストークの発生を防止する必要上、該各
コアを内包するクラッド部の厚みを或る程度まで確保し
なければならず、この結果、ファイバー内における該ク
ラッド部の断面占有率が高くなりがちである。又、一方
では、該クラッド部に入射される光が、その射出端面側
で画質を劣化させるフレアとなるために、ここでのクラ
ッド部内の伝搬光を可及的に除去する必要がある。
【0004】そこで、これらの点を解決する手段とし
て、従来の場合は、例えば、実開昭59−98402号
公報に開示されているように、各コア,クラッド部,及
びジャケット層における夫々の屈折率を規定することで
クロストークによるフレアを改善する方法や、或は、実
開平2−123904号公報,及び米国特許第4615
583号明細書に夫々開示されているように、最外周部
のコート層に光吸収物質を含有させる方法等を講じてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術においては、比較的大きな外径のイメー
ジファイバーであるとか、短尺のイメージファイバーに
おけるクラッド部内の伝搬光に伴うフレアを必ずしも効
果的には除去することができず、従って、これらのイメ
ージファイバーを用いる内視鏡等の場合、得られる観察
像の画質が著るしく劣化して了うという欠点があった。
【0006】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、
一体型イメージファイバーにおいて、クラッド部内の伝
搬光を可及的に除去し得るようにした構成を提供するこ
とである。
【0007】
【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、クラ
ッド部の屈折率よりもジャケット層の屈折率を高くする
と共に、同様にクラッド部の屈折率よりも高くされた屈
折率のコート層に光吸収物質を含有させることにより、
クラッド内の伝搬光を除去するようにしたものである。
【0008】即ち、本発明は、複数のコア,及び該各コ
アの周囲を囲むクラッド部からなる画像伝送部と、前記
クラッド部よりも屈折率が高くされて、前記画像伝送部
の外周囲を覆うジャケット層と、前記クラッド部よりも
屈折率が高くされて、前記ジャケット層の外周囲を覆う
コート層とを備えることを特徴とするイメージファイバ
ーである。
【0009】又、本発明は、複数のコア,及び該各コア
の周囲を囲むクラッド部からなる画像伝送部と、前記ク
ラッド部よりも屈折率が高くされて、前記画像伝送部の
外周囲を覆うジャケット層と、前記ジャケット層の外周
囲を覆い、光吸収物質を含むコート層とを備えることを
特徴とするイメージファイバーである。
【0010】引き続いて、本発明の特徴につき、図1を
参照して詳細に述べる。
【0011】図1は、本発明に係るイメージファイバー
の一例による断面構造とその各部の屈折率を模式的に示
す横断面図及び屈折率グラフである。
【0012】前記本発明に係るイメージファイバーにつ
いては、これをより一層,具体的に述べると、次の通り
である。即ち、図1に示されているように、本発明のイ
メージファイバー10は、複数のコア12,及び該夫々
の各コア12の周囲を囲むクラッド部13からなる画像
伝送部11と、前記クラッド部13よりも屈折率が高く
されて、前記画像伝送部11の外周囲を覆うジャケット
層14と、前記クラッド部13よりも屈折率が高くさ
れ、且つ光吸収物質を含んで、前記ジャケット層14の
外周囲を覆うコート層15とによって一体型に構成させ
たものである。尚、該図1中,Dは、前記一体型イメー
ジファイバー10の全体外径、Sは、前記画像伝送部1
1,ひいては前記各コア12を内包するクラッド部13
の外径を夫々に示し、t1 は、前記ジャケット層14の
厚さ、t2 は、前記コート層15の厚さである。又、n
1 は、前記各コア12の屈折率、n2 は、前記クラッド
部13の屈折率であり、n3 は、前記ジャケット層14
の屈折率、n4 は、前記コート層15の屈折率である。
【0013】前記構成による一体型イメージファイバー
10の場合にあって、前記クラッド部13の入射端面に
入射される光は、該クラッド部13内を伝搬して前記ジ
ャケット層14との境界面に達するが、このとき、該ジ
ャケット層14の屈折率n3がクラッド部13の屈折率
2 よりも小さい場合には、これらのクラッド部13と
ジャケット層14との各屈折率n2 ,n3 で決まるNA
よりも小さいNA(角度)でクラッド部13に入射した
光が全反射され、該クラッド部13内を伝搬して射出端
面でフレアとなる。そこで、前記ジャケット層14の屈
折率n3 を、前記クラッド部13の屈折率n2 よりも高
くすることにより、該クラッド部13内に入射する光を
全てジャケット層14内に入射させることができる。
【0014】又、前記コート層15の屈折率n4 が前記
クラッド部13の屈折率n2 よりも小さい場合には、前
記ジャケット層14とコート層15との境界面で一部の
光が全反射を起こして、前記と同様に射出端面でフレア
となる。しかし、前記コート層15に光吸収物質が含ま
れている場合には、光が境界面で反射する際に減衰され
るために、比較的長尺のイメージファイバー10である
と、入射される光が射出端面に達するまでに、そのフレ
アが十分に軽減されるもので、又、該コート層15の屈
折率n4 が前記クラッド部13の屈折率n2 よりも高け
れば、該クラッド部13に入射する光が全てコート層1
5に入射され、該コート層15の光吸収物質によって吸
収されるために、そのフレアが良好に除去されることに
なる。
【0015】次に、前記のように構成された本発明に係
る一体型のイメージファイバー10について、図2に示
す実験系を用いることで、そのフレアの測定を行なった
ところ、図3に示す結果を得た。図2の実験系では、光
源21からナイフエッジ22を通した光を、明るさ絞り
23及び対物レンズ24から、本発明によって得た一体
型のイメージファイバー10(クラッド部13に対する
各コア12の断面占有率28%,長さ1.5m)の入射
端面に導入し、且つその射出端面に伝送された光を、撮
影レンズ25及び明るさ絞り26からCCDカメラ27
に照射させて検出し、該検出光をTVモニター28の画
面でモニターすると共に、オシロスコープ29によっ
て、そのフレアの値を測定した。このようにして得た図
3の測定結果において、特性曲線aは、本発明によるイ
メージファイバー10のフレア測定値を示し、又、特性
曲線bは、ジャケット層の屈折率がクラッド部の屈折率
よりも低くされた従来のイメージファイバーのフレア測
定値を示しており、本発明におけるイメージファイバー
10のフレアが大幅に低減されていることが判る。
【0016】一方、前記クラッド部13に各コア12よ
りも透過率の低いガラス材料を用いると、該クラッド部
13内を伝搬する光は、射出端面に到達する間に十分な
減衰を受けるが、該各コア12内を伝搬する光も亦、該
クラッド部13に滲み出て大きな減衰を受けるために、
観察画像が暗くなって了うという好ましくない結果を生
ずる。又、同様に前記ジャケット層14に光吸収物質を
含有させてもフレアを除去することが可能ではあるが、
前記各コア12を形成する繊維間の間隔が数μm程度の
イメージファイバーの場合には、前記クラッド部13の
厚さが波長の2〜3倍以下になるために、前記画像伝送
部11における外側周辺部の各コア12から滲み出る光
も該ジャケット層14で減衰されて了い、観察画像の周
辺部が暗くなるという問題が生ずる。そこで、クラッド
部とジャケット層と共に透過率の良い材質が望まれる。
更に、前記ジャケット層14の屈折率n3 が高くなりす
ぎると、前記画像伝送部11における最外層部対応の各
コア12の光が、該ジャケット層14内に放射して了
い、光コントラストの低下を招く惧れがある。従って、
これらの各点を防止するためには、前記コア12の屈折
率n1 及び前記クラッド部13の屈折率n2 と、それ
に、前記ジャケット層14の屈折率n3との関係が、次
の式(1) を満足していればよいことになる。 n1 >n3 >n2 ‥‥(1)
【0017】又、ここでは、前記ジャケット層14の屈
折率n3 とコア12の屈折率n1 との差が大きいほど該
ジャケット層14への光の反射が減少することから、特
に、次の式(2) を満足することが望ましい。 n1 −n3 >n3 −n2 ‥‥(2)
【0018】そして、前記クラッド部13に入射される
光のフレアは、前記コート層15によって減衰させる必
要があり、該コート層15による光の減衰が小さいと良
好なフレアの除去ができないことから、この減衰は大き
い程よく、例えば、コート層15を形成させるための樹
脂材料等にカーボンを含有させる場合には、そのカーボ
ン含有率α(単位;Wt%)が、次の式(3) を満足する
ものであることが好ましい。 0.1Wt%<α<8Wt% ‥‥(3) つまり、前記コート層15に関して、少なくともカーボ
ンを0.1Wt%以上含むか、もしくは、そのカーボン
を0.1Wt%以上含むのと同等の作用効果を示す光吸
収物質を含むこととなれば、イメージファイバー10と
してはより好ましい。尚、この場合、光吸収物質として
は、カーボンを用いたが、これと同等の光吸収効果を得
られるコート層であればどのようなものであってもよ
い。
【0019】一方、前記フレアの減衰量は、前記のよう
にして構成されるイメージファイバー10の利用長さ
と、その画像伝送部11の直径とに関係する。つまり、
夫々に同一利用長さのイメージファイバー10ではあっ
ても、前記画像伝送部11の直径が異なれば、前記コー
ト層15における光の反射回数もまた異なることになる
もので、この結果,フレアの減衰量が変化する。例え
ば、該イメージファイバー10の利用長さに対して、画
像伝送部11の直径が極端に大きい場合には、目的とす
るフレアの除去も困難になるが、イメージファイバー1
0の長さLと画像伝送部11の直径Sとの関係が、次の
式(4) を満足していれば、そのフレアは実用上問題を生
じない。 L/S>200 ‥‥(4) そして、該イメージファイバー10の長さLと画像伝送
部11の直径Sとの関係が、次の式(5) を満足していれ
ば、そのフレアを略完全に除去できる。 L/S>1000 ‥‥(5)
【0020】又、カーボンの含有率αが高すぎると、該
コート層15の強度が低下するという問題とか、紫外線
硬化型の樹脂材料を使用するときに、含有させるカーボ
ンによって紫外線が吸収され、該樹脂の硬化を妨げるこ
とになるという問題もあり、更には、これとは逆に、カ
ーボンの含有率αが少なすぎると、特に、医療用の内視
鏡等に適用される長さ約5m以下の比較的短尺のイメー
ジファイバーにおいては、フレアを完全には除去できな
くなる惧れがある。そこで、フレアを良好に除去し、且
つ十分な強度を保つためには、カーボンの含有率αが、
次の式(6) を満足することが望ましいものであり、若し
くは前記式(4) をこそ満足するが、式(5) を満足しない
場合でも、式(6) を満足させることによって、ここでの
目的とするフレア除去が可能になる。 2Wt%<α<5Wt% ‥‥(6) 前記コート層15の屈折率n4 がクラッド部13の屈折
率n2 よりも低い場合にあっても、前記式(6) における
下限値を満足させることにより、前記ジャケット層14
とコート層15との境界面での反射光の強度を十分に減
衰させることができる。
【0021】次に、前記コート層15の厚さt2 は、次
の式(7) を満足させるものであることが望ましい。 10μm<t2 ‥‥(7) 即ち、該コート層15の厚さt2 が、式(7) の下限値よ
りも薄くなると、保護層としての効果が小さくなって耐
性上の問題を生じ、且つフレアの減衰量も小さくなって
くるために好ましくない。
【0022】又、前記ジャケット層14の厚さt1 は、
次の式(8) を満足させるものであることが望ましい。 5μm<t1 ‥‥(8) 即ち、該ジャケット層14の厚さt1 が、式(8) の下限
値よりも薄くなると、層自体の耐性が弱くなると共に、
先にも述べた如く、前記画像伝送部11での最外層の各
コア12にあって、コート層15の光吸収の影響がでる
可能性もあることから好ましくない。
【0023】更に、前記ジャケット層14の厚さt1
コート層15の厚さt2 は、前記イメージファイバー1
0の外径Dに対して、次の式(9) を満足させるものであ
ることが望ましい。 t1 +t2 <0.1D ‥‥(9) 即ち、該ジャケット層14とコート層15とを加算した
厚さt1 +t2 が、式(9) の上限値を越えると、イメー
ジファイバー10の外径Dに対する画像伝送部11の外
径Sの比率が小さくなってしまい、内視鏡等のように限
られたスペースの中で用いる上では好ましくない。
【0024】
【実施例】以下、本発明に係るイメージファイバーの各
別の実施例につき、図4乃至図6を参照して詳細に述べ
る。
【0025】第1実施例.図4は、本発明の第1乃至第
3実施例及び第6,第7実施例を夫々に適用したイメー
ジファイバーの概要構成を模式的に示す横断面図であ
る。
【0026】本第1実施例構成の場合、各コア12は、
屈折率が1.5963で、その繊維間間隔を約3.8μ
mに設定し、クラッド部13は、屈折率を1.5177
に設定し、ジャケット層14は、屈折率を1.53に設
定し、且つコート層15は、屈折率が1.5217で、
カーボンの含有率が4.5Wt%のウレタンアクリレー
トを用いる。又、画像伝送部11の直径は、約210μ
mで、ジャケット層14の直径を約224μm,コート
層15の外径を約280μmとし、更に、各コア12を
形成する繊維本数が約3000本で、クラッド部13に
対する各コア12の全体の断面占有率が約28%と約3
2%とで、長さが1.5mと3.5mとの合計4種類の
イメージファイバーを作成した。このように条件設定さ
れた各イメージファイバーを用いることで、そのフレア
値を測定したところ、何れのイメージファイバーについ
てもフレアが良好に除去されていた。
【0027】第2実施例.本第2実施例構成の場合は、
前記図4の横断面構成において、前記ジャケット層14
の屈折率を1.574に設定した他は、全て前記第1実
施例の場合と同様のものとし、ここでも合計4種類のイ
メージファイバーを作成した。このように条件設定され
た各イメージファイバーを用いることで、前記と同様に
フレア値を測定したところ、何れのイメージファイバー
についてもフレアが良好に除去されていた。
【0028】第3実施例.本第3実施例構成の場合に
も、前記図4の横断面構成において、前記ジャケット層
14の屈折率を1.595に設定した他は、全て前記第
1実施例の場合と同様のものとし、ここでも合計4種類
のイメージファイバーを作成した。このように条件設定
された各イメージファイバーを用いることで、前記と同
様にフレア値を測定したところ、何れのイメージファイ
バーについてもフレアが良好に除去されていた。
【0029】第4実施例.図5は、本発明の第4実施例
を適用したイメージファイバーの概要構成を模式的に示
す横断面図である。
【0030】本第4実施例構成の場合には、前記コア1
2の直径とクラッド部13の直径とが共に約5.2〜
6.2%づつ異なる5種類の素線(各素線のコア径〔μ
m〕/クラッド径〔μm〕が255/400,243/
380,230/360,217/340,204/3
20の5種類)を夫々に約600本づつ用い、且つ前記
クラッド部13に対する各コア12の全体の断面占有率
が約40%で、その繊維間間隔が約3.4〜4.2μm
に設定される他は、全て前記第1実施例の場合と同様の
2種類のイメージファイバーを作成した。このように条
件設定された各イメージファイバーを用いることで、前
記と同様にフレア値を測定したところ、何れのイメージ
ファイバーについてもフレアが良好に除去されていた。
【0031】第5実施例.図6は、本発明の第5実施例
を適用したイメージファイバーの概要構成を模式的に示
す横断面図である。
【0032】本第5実施例構成の場合には、前記コア1
2の直径のみが約6.1〜7.5%づつ異なり、前記ク
ラッド部13の直径が同一の5種類の素線(各素線のコ
ア径〔μm〕/クラッド径〔μm〕が260/360,
245/360,230/360,215/360,2
00/360の5種類)を夫々約600本づつ用い、且
つ前記クラッド部13に対する各コア12の全体の断面
占有率が約40%で、その繊維間間隔が約3.8μmに
設定される他は、全て前記第1実施例の場合と同様の2
種類のイメージファイバーを作成した。このように条件
設定された各イメージファイバーを用いることで、前記
と同様にフレア値を測定したところ、何れのイメージフ
ァイバーについてもフレアが良好に除去されていた。
【0033】第6実施例.本第6実施例構成の場合は、
前記図4の横断面構成において、前記クラッド部13に
対する各コア12の全体の断面占有率が約42%で、そ
の繊維間間隔が約6.2μmに設定され、且つ前記画像
伝送部11の直径を約730μm,前記ジャケット層1
4の直径を約744μm,前記コート層15の外径を約
800μmとし、更に、前記各コア12を形成する繊維
本数が約16000本,その長さが約0.5mである他
は、全て前記第1実施例の場合と同様のイメージファイ
バーを作成した。このように条件設定された各イメージ
ファイバーを用いることで、前記と同様にフレア値を測
定したところ、何れのイメージファイバーについてもフ
レアが良好に除去されていた。
【0034】第7実施例.本第7実施例構成の場合に
も、前記図4の横断面構成において、前記各コア12
は、屈折率が1.5963で、その繊維間間隔を約3.
8μmに設定し、前記クラッド部13は、屈折率を1.
5177に設定し、前記ジャケット層14は、屈折率を
1.574に設定し、且つ前記コート層15は、屈折率
が1.5217で、カーボンの含有率が2Wt%のウレ
タンアクリレートを用いる。又、前記画像伝送部11の
直径は、約210μmで、前記ジャケット層14の直径
を約224μm,前記コート層15の外径を約280μ
mとし、更に、前記各コア12を形成する繊維本数が約
3000本で、クラッド部13に対する各コア12の全
体の断面占有率が約31.4%で、長さが1.5mと
3.5mとの計2種類のイメージファイバーを作成し
た。このように条件設定された各イメージファイバーを
用いることで、前記と同様にフレア値を測定したとこ
ろ、何れのイメージファイバーについてもフレアが良好
に除去されていた。
【0035】
【発明の効果】以上各実施例によって詳述したように、
本発明に係るイメージファイバーによれば、複数のコ
ア,及び各コアの周囲を囲むクラッド部からなる画像伝
送部と、クラッド部よりも屈折率が高くされて、画像伝
送部の外周囲を覆うジャケット層と、クラッド部よりも
屈折率が高くされ、光吸収物質を含んでジャケット層の
外周囲を覆うコート層とを備えて一体型に構成させたか
ら、クラッド部内の伝搬光が効果的に除去されると共
に、フレアが少なくて、視野範囲の明るい良好な観察画
像を伝送できるという優れた特長がある。
【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一例による
断面構造とその各部の屈折率を模式的に示す横断面図及
び屈折率グラフである。
【図2】同イメージファイバーにおけるフレアの測定に
用いる実験系の概要を示す構成説明図である。
【図3】同図2の実験系で測定したフレアの値をオシロ
スコープから写し取って示すグラフである。
【図4】本発明の第1ないし第3実施例及び第6,第7
実施例を夫々に適用したイメージファイバーの概要構成
を模式的に示す横断面図である。
【図5】本発明の第4実施例を適用したイメージファイ
バーの概要構成を模式的に示す横断面図である。
【図6】本発明の第5実施例を適用したイメージファイ
バーの概要構成を模式的に示す横断面図である。
【符号の説明】
10 イメージファイバー 11 画像伝送部 12 コア 13 クラッド部 14 ジャケット層 15 コート層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のコア,及び該各コアの周囲を囲む
    クラッド部からなる画像伝送部と、 前記クラッド部よりも屈折率が高くされて、前記画像伝
    送部の外周囲を覆うジャケット層と、 前記クラッド部よりも屈折率が高くされて、前記ジャケ
    ット層の外周囲を覆うコート層とを備えることを特徴と
    するイメージファイバー。
  2. 【請求項2】 複数のコア,及び該各コアの周囲を囲む
    クラッド部からなる画像伝送部と、 前記クラッド部よりも屈折率が高くされて、前記画像伝
    送部の外周囲を覆うジャケット層と、 前記ジャケット層の外周囲を覆い、光吸収物質を含むコ
    ート層とを備えることを特徴とするイメージファイバ
    ー。
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