JPH07113921A

JPH07113921A - イメージファイバー

Info

Publication number: JPH07113921A
Application number: JP5257101A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shiraiwa; 勝白岩; Kimihiko Nishioka; 公彦西岡; Katsuya Ono; 勝也小野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高画素で一体型のイメージファイバー構造に
おいて、伝送光のクロストークを可及的に少なくする。【構成】共通のクラッド部１２内に、横断面円形から
なる複数本のコア１３を一体的に配置させて構成した多
成分系ガラスを用いるイメージファイバー１１におい
て、前記ファイバーを構成する各コアの直径をａμｍ，
コア相互間の間隔をｄμｍ，開口数をＮＡとし、且つ該
ファイバーの軸方向長さをｌｍ，使用波長域の最大波長
をλμｍとしたとき、式１を満たすように構成し、又、
可視域の波長を使用するイメージファイバーにおいて、
式２を満たすように構成する。（式中、ｎ₁＝コアの屈折率，ｎ₂＝クラッド部の屈折率）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に、医療用の内視鏡
等に適用されるイメージファイバーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、医療用の内視鏡は、近年、益々
その外形の細径化が進み、最近では、例えば、血管等を
観察する場合のように、直径１ｍｍ以下のものが製作さ
れており、これに伴い、この内視鏡に適用されるイメー
ジファイバーについても、非常に細くなってきている。

【０００３】ここで、従来のこの種のイメージファイバ
ーの構造を図１４に示し、又、このイメージファイバー
を適用した内視鏡の概要を図１５に示す。即ち、これら
の図１４，図１５の各構成において、従来のイメージフ
ァイバー５１は、通常の場合、共通のクラッド部５２内
に横断面円形からなる複数本のコア５３を等間隔で一体
的に内蔵した構造を有し、又、この構造のイメージファ
イバー５１を用いる内視鏡６１については、該イメージ
ファイバー５１の入射端側に対物レンズ系６２を、射出
端側に接眼レンズ系６３を夫々に配置して構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、前記従来の一
体型によるイメージファイバー５１においては、全体外
形のより一層の細径化とか、伝送する画像の高画素化，
高解像度化が要望されており、このためには、各コア５
３の直径，及び該各コア５３を内蔵するクラッド部５２
の外径を夫々に小さくする必要があるが、その大きさが
光の波長の数倍以下になると、従来においては、特に、
問題とならなかった各コア５３相互間のモード結合によ
る伝送光のクロストークが発生して、伝送画像の画質が
著るしく低下するという問題点を生ずる。

【０００５】一方、前記伝送光のクロストークを減少さ
せて良好な画質を確保するのには、前記クラッド部５２
に内蔵される各コア５３の形状や配列をランダムに構成
させる技術が知られているが、このようなイメージファ
イバー５１の構造では、伝送画像の画質こそ改善される
が、個々の画素の明るさとかクロストークの不均一によ
って、伝送画像が見ずらくなるという欠点を有してい
る。又、前記したように共通のクラッド部５２内に複数
本のコア５３を等間隔で配置した通常のイメージファイ
バー５１において、そのクロストークを減少させて良好
な画質を確保するのには、クラッド厚を或る程度まで厚
くする必要があり、この結果、単位面積当りのコアの占
有率が減少して、十分な伝送光量を得られずに低解像度
になるものであった。

【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、
高画素のイメージファイバー構造において、伝送光のク
ロストークをを可及的に少なく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】ここで、前記し
たイメージファイバーにおけるクロストークの現象は、
公知の技術論文『イメージファイバーの伝送特性』（電
気通信学会誌：1983.11,vol.J66-C, No.11）で既に解析
されており、該技術論文に示された数式によってクロス
トークの状態を推察できる。即ち、伝送画像における画
質の良否，つまり、光のクロストークの大小は、前記技
術論文中に示されているクロストークパラメータ（論文
中では、漏話パラメータ）の値で代表され、該クロスト
ークパラメータの値が大きいほどクロストークが多くて
画質が悪く、逆に小さいほどクロストークが少なくて画
質が良好である。このクロストークパラメータの値を以
下Ｂとする。

【０００８】前記技術論文から、ＬＰ₀₁モードのＢ値
は、具体的に次式(3) で表わすことができる。・・・・(3) ここで、Ｋ₀,Ｋ₁は夫々０次，１次の各第２種変形ベッ
セル関数、ｕ₀₁，ｗ₀₁は夫々ＬＰ₀₁モードの各固有値、
ａはファイバーの各コア径、ｄはファイバーの各コア相
互間の間隔、ｌはファイバーの軸方向長さ、β₀₁はＬＰ
₀₁モードの伝搬定数であり、ｖは正規化周波数であっ
て、次式(4) で示される値である。・・・・(4) ここでも、ｎ₁,ｎ₂は夫々コアとクラッド部との各屈折
率であり、λは波長である。一方、前記ＬＰ₀₁モード以
外の高次モードのＢ値についても、前記技術論文中に示
されている考え方に基づいて計算することができる。

【０００９】前記式(2) によって計算したＢ値と、次式
(5) で示される正規化変数ｂの値を表１に示す。・・・・(5) こゝで、ｋは波数（＝２π／λ）を表わし、β_m1はＬＰ
_m1モードの伝搬定数である。計算に使用したファイバーのスペックデータコアの直径＝２．２２０００μｍ画素のピッチ＝３．７３０００μｍファイバーの長さ＝１．０００００ｍコアの屈折率＝１．５９６３（ｄ−line）クラッドの屈折率＝１．５１７７（ｄ−line）対物レンズのＦno. ＝２．０この表１から分かるように、最低次モードであるＬＰ₀₁
モードのＢ値が最も小さい値となり、ｂ値の小さいモー
ドほどＢ値が大きくなる。この相互関係は、イメージフ
ァイバーの構造（コア径，コア相互間の間隔，屈折率
等）を変えた場合でも同様に成り立つ。又、波長を変化
させた場合のＢ値の変化を図５のグラフ１に示す。この
グラフ１からＢ値の対数は、波長の逆数に比例すること
が分かる。

【００１０】前記イメージファイバーのクロストーク
は、各モードにおけるクロストークの線形結合である。
これは、ファイバーで伝送される光が、各モードの線形
結合であるという考え方に基づいており、ファイバーで
伝送される光量をＥ_total1とすると、次式(6) で表わさ
れる。・・・・(6) ここで、Ａ_m1は各モードが伝搬する電磁界の振幅の比を
表わし、Ｅ_m1は各モードの電界分布関数（モード関数）
である。そして、この各モードが伝搬する電磁界の振幅
の比Ａ_m1は、ファイバー端面に入射される光の電界分布
に依存し、次式(7) で求めることができる。・・・・(7) ここで、Ｏ（ｒ，θ）はファイバーの入射端面に入射さ
れる光の電界分布である。又、内視鏡においては、一般
に収斂レンズ系を対物光学系としてファイバーの入射端
面に観察像を結像させている。従って、ここでは、入射
される光の電界分布Ｏ（ｒ，θ）として、点光源をレン
ズで結像させた場合における点像振幅分布と考えること
ができ、この点像振幅分布は、一般に、次式(8) で与え
られる。・・・・(8) ここで、λは波長、Ｆ_no. は入射光学系の開口である。
更に、モード関数は、具体的に次式(9) で与えられる。・・・・(9) ここで、Ｊ_mＫ_mは夫々ｍ次の第１種ベッセル関数，ｍ
次の第２種ベッセル関数であり、ｕ_m1，ｗ_m1は夫々ＬＰ
_m1モードの各固有値、ａは各コア径である。

【００１１】各前式(7),(8),及び(9) を用いることで、
コアの中心に点光源を結像させたときのＡ_m1と入射パワ
ーに対する伝送パワーの比，及びＢ値，ｂ値の夫々を表
２に示す。計算に使用したファイバーのスペックデータコアの直径＝２．２２０００μｍ画素のピッチ＝３．７３０００μｍファイバーの長さ＝１．０００００ｍコアの屈折率＝１．５９６３（ｄ−line）クラッドの屈折率＝１．５１７７（ｄ−line）波長＝５８７．５６０ｎｍこの表２から分かるように、対物レンズ系２３でファイ
バー１１の入射端面に点光源を入射させたときの各モー
ドのウエイトは、ＬＰ₀₁モードが最も大きく、殆んどの
パワーをＬＰ₀₁モードが伝送している。このような関係
は、入射光の電界分布形状によって多少は変動するが、
おおよそこの関係となる。ここで、前記Ａ_m1は、各モー
ドの振幅比を表わすので、該Ａ_m1の２乗は、各モードの
強度比を表わすことになり、以下、これを各モードのウ
エイトと呼ぶものとするが、イメージファイバーにおけ
るクロストークは、各モードのクロストークを該ウエイ
トの割合で線形結合したものである。従って、ここで
は、ＬＰ₀₁モードのＢ値が小さいイメージファイバーほ
ど、クロストークが少なくて画質のよいものということ
ができる。又、前記各モードにおけるＢ値の大小関係，
ウエイトの大小関係から分かるように、最低次モードで
あるＬＰ₀₁モードの任意波長におけるＢ値の大小を比較
することで、ファイバーのクロストークの大小が分か
る。これを換言すると、イメージファイバーの画質の良
否を推測できることになる。

【００１２】次に、前記技術論文中に示されるクロスト
ークを与える計算式を用いて、図１及び図２に示されて
いるイメージファイバー，即ち、共通のクラッド部１２
内に横断面円形からなる複数本の各コア１３を六方稠密
構造で一体的に内蔵させた構造のイメージファイバー１
１において、点光源１５から対物レンズ系１６を経て任
意の１本のコア１３ａの入射端面に光を入射させたとき
のクロストークの様子を計算することができる。そし
て、射出端面の１つのコアのＬＰ₀₁モードの強度をＣＲ
Ｔ_m1としたときの具体的な計算式を次式(10)に示す。・・・・(10) ここで、Ｂ_m1はＬＰ_m1モードのＢ値、（ｐ₁,ｐ₂）はコ
アの位置（座標）を表わし、（Ｏ₁,Ｏ₂）は光を入射さ
せたコアを表わす。又、この場合の座標の置き方を図２
に示しており、Ｎは計算を行なう領域の１座標方向のコ
アの総数、ｑ₁,ｑ₂は各座標方向で、そのコアの数で、
１，２，３，‥‥，Ｎである。更に、前式(10)は入射光
の光量を“１”に規格化した場合である。従って、該前
式(10)によって、全モードを含んだトータルのクロスト
ーク（ＣＲＴ_total）を計算でき、且つこれを次式(11)
で表わすことができる。・・・・(11)

【００１３】又、前式(11)を用い、１つのコアの入射端
面に光を入射させたときの入射コアに残る光量につき、
Ｂ₀₁の値を変えて求めた結果を図６のグラフ２中に実線
で示し、且つ実際のファイバーにおける同様な値の実測
値を同グラフ２に破線で示してある。このグラフ２から
明らかなように、計算で求めたクロストークと実測のク
ロストークとには、差のあることが分かる。そして、こ
の計算と実測との差は、ファイバーの形状（例えば、各
コアの径，真円度，コア相互間の間隔等）のバラツキと
か、コア−クラッド間の境界面の乱れ等によって生ずる
ものであり、これらのバラツキや乱れ等は、製造上，不
可避的に発生し、ここでのクロストークを理論値よりも
減少させる方向に作用する。そして、このように製造上
のバラツキや乱れ等によってクロストークが減少するこ
とから、実際のイメージファイバーにあっては、そのＢ
値が見掛け上，計算値よりも小さい値をとるもので、こ
の場合、同値をＢ’値とすると、実際の測定結果によっ
て該Ｂ’値は、次式(12)で与えられることが分かってい
る。・・・・(12) 但しＣ₁＝0.00268 ，Ｃ₂＝0.79960 ，Ｃ₃＝2.02880 ここで、Ｂ₀₁はＬＰ₀₁モードのＢ値、λは波長である。
つまり、このように前式(11)のＢ値に対して、前式(12)
のＢ’値を用いることにより、実際のイメージファイバ
ーにおけるクロストークの様子を推測できるのである。

【００１４】続いて、前記ファイバーにおける射出端面
での伝送画像の画質とクロストーク量との関係について
考える。

【００１５】前記イメージファイバーにおける入射端面
上の１つのコアにのみ光を入射させたときの、該入射コ
アの射出端面側のクロストークの様子は、これを換言す
るとき、ファイバーにおける所謂，Point Spread Funct
ion を表わしている。ここで、前記光を入射したコアに
残る光量の大小は、伝送画像の解像力とコントラストに
直接，影響する値であり、該光を入射したコアに残る光
量が或る値を上回ると、射出端面側での画像における所
要の解像力とコントラストとが確保されて、良好な画質
を得られる。そして、この射出端面側の画像に良好な画
質を得るための条件は、実際のファイバーの検討によっ
て、前記光を入射したコアに残る光量が、おおよそ４０
％以上であることが分かっている。該条件について、各
前式(7) 乃至(12)を用い、ＬＰ₀₁モードのＢ値の条件式
に書き換えると、次式(13)のように表わすことができ
る。Ｂ₀₁≦２６ ‥‥(13) 但し、この場合のＢ値は、波長５８７．５６ｎｍにおけ
るＬＰ₀₁モードの値である。

【００１６】又、前式(8) における対物光学系のＦ_no.
の値が大きくなると、各前式(7) 乃至(12)から、クロス
トークが減少することを導き出せる。更に、前式(13)
は、対物光学系のＦ_no. を比較的小さな値として求めた
結果であり、実際の対物光学系は、或る程度暗い（つま
り、Ｆ_no. の大きい）ものが多いために、前記Ｂ値の条
件は、次式(14)で十分である。Ｂ₀₁≦４０ ‥‥(14)

【００１７】一方、内視鏡における観察波長領域は、可
視域（４００ｎｍ乃至７００ｎｍ）にのみ限られている
ことから、ＬＰ₀₁モードのＢ値を各コア径，コア相互間
の間隔，及びファイバーの開口，ファイバーの軸方向長
さの関数で書き換え得る。ここで、これらのＬＰ₀₁モー
ドのＢ値と、各コア径ａμｍ，コア相互間の間隔ｄμ
ｍ，及びファイバーの開口ＮＡ，ファイバーの軸方向長
さｌｍとの間には、検討の結果，次式(15)で表わせる関
係のあることが分かっている。 ‥‥(15) ここで、であり、ｎ₁,ｎ₂はコアとクラッド部との各屈折率であ
り、∽は比例することを表わす。図７のグラフ３には、
前式(15)の左辺と右辺との関係を示してある。このグラ
フ３から、該式(15)における右辺の大小関係は、ＬＰ₀₁
モードのＢ値の大小関係を表わしていることが分かる。
従って、これを用いて前式(14)の条件を次式(16)のよう
に書き換えることができる。 ‥‥(16)

【００１８】更に、Ｂ値が波長の増加に対して単調増加
であることを考慮すると、使用波長域をλμｍ以下とし
たとき、前式(16)は、λ＝７００ｎｍのときの条件式で
あると云える。そして、前記したようにＢ値の対数が波
長の逆数に略比例することを用いて、前式(15)を使用波
長域に対して一般化した条件式に導き出せるもので、該
条件式は、使用波長域をλμｍ以下としたとき、次式(1
7)で示される。 ‥‥(17) 該式(17)から明らかなように、高画素で且つ所要の明る
さを確保するために、クラッド厚を比較的薄くした場合
でも、ファイバー長について、前記条件を満たすように
設定するか、又は高ＮＡにすることにより、画質の良好
なイメージファイバーが得られる。そして又、使用波長
域が短波長であるならば、たとえクラッド厚が薄いか、
又はＮＡの低いファイバーでも、十分に画質の良好なイ
メージファイバーであると云える。

【００１９】以上のようにして、前式(17)を満たす構造
をとることで、クロストークが少なくて画質の極めて良
好なイメージファイバーを提供し得るのである。

【００２０】即ち、本発明は、共通のクラッド部内に、
横断面円形からなる複数本のコアを一体的に配置させて
構成した多成分系ガラスを用いるイメージファイバーに
おいて、前記ファイバーを構成する各コアの直径をａμ
ｍ，コア相互間の間隔をｄμｍ，開口数をＮＡとし、且
つ該ファイバーの軸方向長さをｌｍ，使用波長域の最大
波長をλμｍとしたとき、以下の式(18)を満たすことを
特徴とするイメージファイバーである。 ‥‥(18) ここで、であり、ｎ₁はコアの屈折率、ｎ₂はクラッド部の屈折
率である。

【００２１】又、本発明は、可視域の波長を使用する前
記イメージファイバーにおいて、以下の条件式(19)を満
たすことを特徴とするイメージファイバーである。 ‥‥(19)

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係るイメージファイバーの具
体的な第１，乃至第６の各実施例について詳細に述べ
る。

【００２３】本第１，乃至第６の各実施例に対応される
内視鏡は、一例として、図３に示す装置構成からなって
いる。即ち、図３の装置において、内視鏡２１は、光源
装置２３，該光源装置２３からの光を導くライトガイド
２４，及び導かれた光を被観察部に照射する照明レンズ
２５からなる照明光学系２２と、照明された被観察部か
らの反射光を受け入れて結像する対物レンズ系２７，結
像された観察画像を伝送するための本イメージファイバ
ー１１を用いたイメージガイド２８，及び伝送された観
察画像をＣＣＤ素子３０の受光面に投影する投影レンズ
２９からなる観察光学系２６とで構成されると共に、別
に、ＣＣＤ素子３０によって変換された観察画像の電気
信号を処理する電子回路３１，及び処理された電気信号
を観察するテレビモニター３２を有している。

【００２４】一方、図４には、本各実施例に対応してイ
メージファイバー１１に設定されるコア番号の詳細を示
してある。

【００２５】表３には、本第１，乃至第６の各実施例に
よるイメージファイバーのスペックと、前記式(15)の値
とを示す。これらの各実施例の場合、組み合わせた光学
系のＦno. は、全て対物系が１．４，射出側が２．０で
あり、使用波長域は、その何れもが可視域を想定してい
る。

【００２６】表３

【００２７】第１実施例．本第１実施例は、人体の血管
内の観察を目的とする内視鏡を対象としており、この場
合、前記イメージガイド２８として適用されるイメージ
ファイバー１１については、一般的に、バンドル径が
０．３ｍｍ程度で、且つ長さが３〜４ｍ程度を必要とす
る。そこで、具体的には、該イメージファイバー１１に
おける各コア１３につき、これをバンドル径０．３ｍ
ｍ，長さ３．５ｍに夫々設定したものである。本第１実
施例において、図４に示されているように、イメージフ
ァイバー１１を構成している各コア１３の内の選択され
た任意の１つのコア１３ａに光を入れたときのクロスト
ークの状態を図８のグラフ４に示してある。ここで、該
グラフ４の横軸の番号は、光を入れたコア１３ａを番号
０として，順次に隣接する夫々の各コア１３の番号１，
２，３，‥‥，Ｎを表わしている。

【００２８】即ち、本グラフ４から明らかなように、本
第１実施例のイメージファイバーによるときは、１つの
コアに入射される光に関して、隣接するコアとの間のク
ロストークが少なく、従って、良好な画質の観察像が得
られることが分かる。実際に、本第１実施例によるイメ
ージファイバーを用いて前記図３の内視鏡を組み上げ、
テレビモニターで観察したところ、実用上、十分にクロ
ストークの少ない良好な画質が得られた。

【００２９】第２実施例．本第２実施例は、前記第１実
施例において、イメージファイバー１１を構成する各コ
ア１３に高屈折率（ｎd ＝１．６２００４）の媒質を用
いたもので、他のスペックは、該第１実施例の場合と同
様である。従って、この場合には、図９のグラフ５に示
されているように、イメージファイバーにおけるクロス
トークが一層，減少されて良好な画像が得られる。但
し、このように各コアに高屈折率の媒質を用いると、該
媒質自体の分光透過率特性によって、短波長側での光の
吸収がやや大きいことから、観察画像に黄色の着色を生
ずることになり、このために、たとえ、前記式(15)で与
えられる条件を満たしたとしても、イメージファイバー
の長さを非常に長くした場合、該着色の影響で画質が低
下する。仍って、このようなときには、例えば、適当す
るフィルター等を併用して色バランスを調整するのがよ
い。

【００３０】第３実施例．本第３実施例は、人体の腹腔
内等を観察する内視鏡を対象にしたもので、バンドル径
１．２ｍｍ，長さ３５ｃｍのイメージファイバーであ
る。この場合は、観察対象に対応させた内視鏡の仕様に
よってファイバー自体の長さが比較的短いので、クラッ
ド厚を薄くしてコアの占有率を上げることが可能であ
り、表３から、前記式(15)の条件を満たしていることが
分かる。このときのクロストークの状態を図１０のグラ
フ６に示すが、該グラフ６によって明らかなように、本
第３実施例においても、クロストークが少なくて、良好
な画質の観察像が得られる。

【００３１】第４実施例．本第４実施例は、腎盂鏡等を
対象にしたもので、バンドル径１ｍｍ，長さ５０ｃｍの
イメージファイバーである。この場合にも、前記第３実
施例と同様な考え方からコアの占有率を上げることが可
能である。このときのクロストークの状態を図１１のグ
ラフ７に示すが、ここでも同様にクロストークが少なく
て、良好な画質の観察像が得られる。

【００３２】第５実施例．本第５実施例は、前記第２実
施例におけるイメージファイバー１１の各コア１３に高
屈折率（ｎd ＝１．６４１）の媒質を用い、且つその長
さを５ｍとしたものである。この場合にも、図１２のグ
ラフ８に示されているように、クロストークを少なくし
得る。しかし一方では、第２実施例でのコアの媒質より
も一層，屈折率の高い媒質を用いているために、各コア
自体の着色がさらに大きくなって、若干，画質が劣るこ
とになる。

【００３３】第６実施例．本第６実施例は、前記第４実
施例の各コア１３に対して、前記第５実施例の場合と同
様に、高屈折率（ｎd ＝１．６４１）の媒質を用い、且
つその長さを５０ｃｍとしたものである。従って、この
場合の各コア自体における着色の影響については、第２
実施例よりも大きくはなると考えられるが、しかし、本
第６実施例では、一方においてイメージファイバーの長
さが５０ｃｍと短いために、あらやめて該着色が問題に
なるようなことはない。つまり、各コアに対する高屈折
率による媒質の適用は、このように長さの短いイメージ
ファイバーの方が有利である。この場合のクロストーク
の状態を図１３のグラフ９に示すが、本第６実施例で
は、前記第４実施例に比較してクロストークを非常に少
なくし得るのである。

【００３４】

【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、共通のクラ
ッド部内に、横断面円形からなる複数本のコアを一体的
に配置させて構成した多成分系ガラスを用いるイメージ
ファイバーにおいて、ファイバーを構成する各コアの直
径をａμｍ，コア相互間の間隔をｄμｍ，開口数をＮＡ
とし、且つ該ファイバーの軸方向長さをｌｍ，使用波長
域の最大波長をλμｍとしたとき、次式(20) ‥‥(20) ここで、ｎ₁はコアの屈折率ｎ₂はクラッド部の屈折率を満たすことを特徴とし、又、可視域の波長を使用する
イメージファイバーにおいて、次式(21) ‥‥(21) を満たすことを特徴としたから、解像力が高く、且つク
ロストークが少なくて、良好な画質を極めて容易に得ら
れるイメージファイバーを容易に提供できるという優れ
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基本的な概
要構成を模式的に示す斜視説明図である。

【図２】同イメージファイバーの各コアにおける配列態
様と座標設定の一例を拡大して示す断面構成図である。

【図３】本発明のイメージファイバーを適用した第１，
乃至第６の各実施例に対応される内視鏡の概要を模式的
に示す構成説明図である。

【図４】同第１，乃至第６実施例におけるイメージファ
イバーでの各コアの配列，及び作用を説明する断面構成
図である。

【図５】本発明のイメージファイバーにおける波長を変
化させたときのクロストークパラメータの値の変化を示
すグラフである。

【図６】同イメージファイバーにおける光入射コア内の
残存光量の変化を示すグラフである。

【図７】同イメージファイバーにおけるクロストークパ
ラメータの値とコア，ファイバーの諸元との関係を示す
グラフである。

【図８】本発明のイメージファイバーの第１実施例にお
けるクロストークの状態を示すグラフである。

【図９】同第２実施例におけるクロストークの状態を示
すグラフである。

【図１０】同第３実施例におけるクロストークの状態を
示すグラフである。

【図１１】同第４実施例におけるクロストークの状態を
示すグラフである。

【図１２】同第５実施例におけるクロストークの状態を
示すグラフである。

【図１３】同第６実施例におけるクロストークの状態を
示すグラフである。

【図１４】従来のイメージファイバーの概要構成を模式
的に示す断面斜視図である。

【図１５】同従来のイメージファイバーを適用した内視
鏡の概要を模式的に示す断面構成図である。

【符号の説明】

１１イメージファイバー１２クラッド部１３コア１３ａ光を入射させたコア１５点光源１６対物レンズ系２１内視鏡２２照明光学系２３光源装置２４ライトガイド２５照明レンズ２６観察光学系２７対物レンズ系２８イメージガイド２９投影レンズ３０ＣＣＤ素子３１電子回路３２テレビモニター

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】前記イメージファイバーのクロストーク
は、各モードにおけるクロストークの線形結合である。
これは、ファイバーで伝送される光が、各モードの線形
結合であるという考え方に基づいており、ファイバーで
伝送される光量をＥ_total1とすると、次式(6) で表わさ
れる。・・・・(6) ここで、Ａ_m1は各モードが伝搬する電磁界の振幅の比を
表わし、Ｅ_m1は各モードの電界分布関数（モード関数）
である。そして、この各モードが伝搬する電磁界の振幅
の比Ａ_m1は、ファイバー端面に入射される光の電界分布
に依存し、次式(7) で求めることができる。・・・・(7) ここで、Ｏ（ｒ，θ）はファイバーの入射端面に入射さ
れる光の電界分布である。又、内視鏡においては、一般
に収斂レンズ系を対物光学系としてファイバーの入射端
面に観察像を結像させている。従って、ここでは、入射
される光の電界分布Ｏ（ｒ，θ）として、点光源をレン
ズで結像させた場合における点像振幅分布と考えること
ができ、この点像振幅分布は、一般に、次式(8) で与え
られる。・・・・(8) ここで、λは波長、Ｆ_no. は入射光学系の開口である。
更に、モード関数は、具体的に次式(9) で与えられる。・・・・(9) ここで、Ｊ_mＫ_mは夫々ｍ次の第１種ベッセル関数，ｍ
次の第２種変形ベッセル関数であり、ｕ_m1，ｗ_m1は夫々
ＬＰ_m1モードの各固有値、ａは各コア径である。

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通のクラッド部内に、横断面円形から
なる複数本のコアを一体的に配置させて構成した多成分
系ガラスを用いるイメージファイバーにおいて、前記フ
ァイバーを構成する各コアの直径をａμｍ，コア相互間
の間隔をｄμｍ，開口数をＮＡとし、且つ該ファイバー
の軸方向長さをｌｍ，使用波長域の最大波長をλμｍと
したとき、以下の式(1) を満たすことを特徴とするイメ
ージファイバー。・・・・(1) ここで、であり、ｎ₁はコアの屈折率、ｎ₂はクラッド部の屈折
率である。
【請求項２】可視域の波長を使用するイメージファイ
バーにおいて、以下の条件式(2) を満たすことを特徴と
する請求項１記載のイメージファイバー。・・・・(2)