JPH0894864A - イメージファイバー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高解像で明るさムラがなく、伝送光のクロス
トークを軽減させ得るようにしたイメージファイバー及
びその製造方法、更に、大外径でフレキシブル性に富む
イメージファイバー及びその製造方法を提供する。 【構成】 コア／クラッド比がほぼ等しく、外径の異な
った複数種類の各光ファイバー素線からなり、同一外径
のコア１１ａ／１１ｅが相互に隣接しないように配列し
て構成し、又、コア／クラッド比がほぼ等しく、外径の
異なった複数種類の各光ファイバー素線を用い、これら
各光ファイバー素線を同一外径のコア１１ａ〜１１ｅが
相互に隣接しないように配列してジャケットパイプ１２
内に挿入した後、これを高温加熱して、各光ファイバー
素線のクラッド部１３を相互に融着させ、引き続き、全
体を所定の太さまで線引き加工してイメージファイバー
１０を製造する。

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
等に適用される高画質で細径のイメージファイバー、及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のイメージファイバーを
用いた医療用の内視鏡としては、従来から、例えば、図
１２に見られるような構成のものがよく知られている。
即ち、図１２に示す内視鏡装置２１の構成において、図
示しない照明光学系によって照明された被観察対象物体
Ｔは、対物レンズ群２２を介して複数本の光ファイバー
を束ねて構成したイメージファイバー２３の入射端面２
３ａに結像されると共に、この結像された観察像（Ｔ）
が、イメージファイバー２３を経て伝送され、且つ、出
射端面２３ｂから出射されて、接眼レンズ２４を介して
観察される。

【０００３】又、このようなイメージファイバーとして
は、イメージファイバーを構成する１本１本の各光ファ
イバーが、入射端，出射端で一体化され、且つ、中間部
で分離された構成のフレキシブル型イメージファイバー
や、各コアがクラッドを共有して一体的に構成されてい
るコンジット型イメージファイバーが公知である。図１
３は、このコンジット型イメージファイバーの断面構造
を模式的に示しており、コンジット型イメージファイバ
ー２５は、共通のクラッド２６の内部に相互に離間して
配置された複数の各コア２７を備えて構成される。

【０００４】更に、この種のイメージファイバーを用い
た内視鏡装置２１においては、近年に至って益々その外
形の細径化が進み、最近では、例えば、血管等の内部を
も観察し得るように、直径１ｍｍ以下にまで細径化され
た内視鏡の研究開発がなされており、これに伴い、内視
鏡装置２１に適用されるイメージファイバー２３につい
ても、非常に細くなってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記内
視鏡装置２１のイメージファイバー２３を構成する個々
の各光ファイバーは、その外径が数百μｍ程度と極めて
細く、且つ、コア径が数μｍ，画素数が２〜３千本程度
であり、観察像Ｔに関して、必ずしも満足な画質が得ら
れる訳ではない。

【０００６】以下説明するイメージファイバーにおい
て、イメージファイバーのコア半径ａ，クラッド厚ｄ及
びコア間隔Ｐは、図１４に示す定義に基づくものであ
る。

【０００７】図１２及び図１３に示した各イメージファ
イバーのうちで、前記フレキシブル型イメージファイバ
ーにおいては、例えこれを大外径化しても、そのフレキ
シブル性が保持されるが、個々の各光ファイバーを細径
化すると折れ易くなり、又、クラッドが薄くなるため
に、長波長側の光がクラッドから滲み出して青く着色さ
れることになって好ましくなく、この結果、各光ファイ
バーの相互間隔を１０μｍ程度までしか小さくできない
という不都合がある。

【０００８】一方、後者のコンジット型イメージファイ
バーはこのような極細径の内視鏡装置に用いられること
が多い。そして、このコンジット型イメージファイバー
については、各コアがクラッドを共有しているために、
各光ファイバーの相互間隔を小さくすることは可能では
あるが、この場合にも、外径がおよそ５００μｍを越え
ると著しくフレキシブル性が損なわれることになって、
フレキシブル性を保持したままでは、その大径化ができ
ないという問題があった。

【０００９】そして、前記構成によるコンジット型イメ
ージファイバー２５では、共通のクラッド２６が光軸方
向に連続しているために、各コア２７の相互間隔を前記
フレキシブル型イメージファイバーよりは小さくするこ
とができるが、各コア２７内を伝送される光の一部が、
クラッド２６とコア２７との境界面から、クラッド２６
中に漏れ出ると共に、この漏れ出た光成分が他のコア２
７内に混入する現象、所謂、伝送光のクロストークが発
生し易くなることが知られており、このクロストーク現
象は、特に、クラッド２６の厚さが波長の数倍程度まで
薄くなるような、例えば、各コア２７の相互間隔を１０
μｍ以下程度にまで細径化した場合に著るしく、画質を
劣化させる大きな原因となる。

【００１０】又、最近では、これらの極細径イメージフ
ァイバー２３についても高画素化と共に明るい画像、即
ちコア２７の占有率（画素密度）の高いイメージファイ
バーが望まれている。このため、各コア２７の径を細く
すると共に、各コア２７の相互間のクラッド２６を薄く
してコア占有率を高める必要がある。

【００１１】しかし一方で、前記各コア２７の相互間で
のクラッド２６の厚さが光の波長の数倍以下になると、
光ファイバー相互間のモード結合によってクロストーク
が発生し易くなり、伝送画像の画質を著るしく低下させ
る結果となる。そして、前記クロストークによる画質の
低下を防止するためには、クラッド２６の厚さを大きく
しなければならないが、そうすると今度は、光ファイバ
ー束の断面における単位面積当たりのコア２７の占有率
が小さくなってしまい、この結果、明るい画像が得られ
なくなり、併せて、高画素化もまた達成できなくなると
いう欠点が残るものであった。

【００１２】このようにクロストークを減少させるため
には、クラッド２６を厚くする必要があり、又、一方で
は、コア占有率を高めるためには、クラッド２６を薄く
しなければならないという相反する課題があった。

【００１３】ところで、一般的に、この種のイメージフ
ァイバーにおいて、コア内を伝搬する光の伝搬定数
（β）が異なる光ファイバーで構成される場合には、コ
ア内を伝搬する光の伝搬定数（β）が等しい光ファイバ
ーで構成される場合よりも、クロストークが小さくなる
ことが知られているが、このイメージファイバーにおけ
るコア内を伝搬する光の伝搬定数（β）を異ならせるた
めには、正規化周波数（Ｖ）の値が異なるようにすれば
よい。

【００１４】ここで、前記Ｖ値は、次式(1) に示すよう
に、コアの半径（ａ）に依存していることが分かる。 但し、ｋ＝２π／λ（λはファイバ内を伝搬する光の波
長） ｎ₁,ｎ₂ は夫々コアとクラッドの屈折率である。

【００１５】又、次式(2) は、一般にファイバーの開口
数（ＮＡ）と呼ばれるパラメータである。

【００１６】そして、これらの点に着目したイメージフ
ァイバーにおけるクロストーク対策の一つとして、例え
ば、特公平３−８１１２６号及び特公平３−７７９６２
号の各公報等に開示されているような、異なる大きさの
コア径を有する複数の光ファイバー素線を相互に束ねて
イメージファイバーを構成するようにした，所謂、ラン
ダムイメージファイバーが知られている。

【００１７】しかし、従来のランダムイメージファイバ
ーの場合には、使用する光ファイバー素線の種類が少な
く、且つ、これをランダムに束ねるために、同一コア径
の素線相互が隣接してしまう場合が多く、この同一コア
径の素線相互間におけるクロストークによって画質の劣
化が生ずるという好ましくない問題点があった。

【００１８】又、これらのイメージファイバーにおいて
は、夫々の各コアもランダムに配列されていることか
ら、伝送画像の解像力が部分部分によって不均一であっ
たり、直線のエッジが曲がって見えることがある等、伝
送画像が見にくくなるものであった。更に、夫々の各コ
ア径がランダムで、且つ、その配列が六方稠密になって
いるイメージファイバーが、特開平４−２１４０４２号
公報に開示されているが、このイメージファイバーにお
いても、コア／クラッド比（光ファイバー素線の外径と
コア径との比）の異なる光ファイバーをランダムに配列
しているために、例えば、均一的な明るさの被観察物体
を観察すると、その観察画像自体に明るさムラが生じる
という問題がある。

【００１９】そこで、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、高解像で明るさムラがなく、伝送光のクロスト
ークを軽減させ得るようにしたイメージファイバー及び
その製造方法、更に、大外径でフレキシブル性に富むイ
メージファイバー及びその製造方法を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明にかかるイメージファイバーは、複
数種類の各光ファイバー素線からなり、同一種類のコア
が相互に隣接しないように配列して構成したことを特徴
とする。

【００２１】又、本発明によるイメージファイバーの製
造方法は、夫々にコア径の大きさが異なった複数種類の
各光ファイバー素線を用い、各光ファイバー素線を同一
外径のコアが相互に隣接しないように配列してジャケッ
トパイプ内に挿入した後、高温加熱して各光ファイバー
素線のクラッド部を相互に融着させ、引続き、全体を所
定の太さまで線引き加工することを特徴とする。

【００２２】又、本発明によるイメージファイバーは、
複数のコンジット型イメージファイバーユニットが並列
的に配列されると共に、この配列による各コンジット型
イメージファイバーユニットが入射端及び射出端で夫々
一体的に形成され、且つ、中間部で夫々分離して構成さ
れていることを特徴とする。

【００２３】更に、本発明によるイメージファイバーの
製造方法は、酸溶解ガラスからなるパイプ内に複数の光
ファイバー素線を配列させた後、高温加熱して各光ファ
イバー素線のクラッド部を相互に融着させ、各コンジッ
ト型イメージファイバーユニットを形成する工程と、前
記コンジット型イメージファイバーユニットを複数本束
ね、且つ、これを高温加熱した後、所望の太さに延伸す
る工程と、この延伸されたコンジット型イメージファイ
バー束を所望の長さに切断する工程と、この切断された
コンジット型イメージファイバー束の中間部の酸溶解ガ
ラスを溶出する工程とが、少なくとも含まれていること
を特徴とする。

【００２４】ここで、図１５は、従来のランダムイメー
ジファイバーの一例による端面構成を示す図であり、
又、図１６は、同構成における主要部の詳細を拡大して
示す端面説明図である。

【００２５】即ち、図１５に示すランダムイメージファ
イバーは、夫々に異なった３種類のコア径による各コア
の周りを個々夫々にクラッドによって被覆した多数の光
ファイバー素線を束ねると共に、これを加熱圧着し、且
つ、線引き加工して延伸させることにより、所望の外径
太さに形成したもので、各クラッド同士が相互に融着さ
れて一体化され、ここでは、所謂，コンジット型イメー
ジファイバーの構成になっている。

【００２６】つまり、この場合には、図１６に示されて
いるように、まず、同一の小径からなる第１の各コア２
７ａ₁,及び２７ａ₂ が夫々に同一の領域Ａ内で相互に隣
接して配置され、又、同一の大径からなる第２のコア２
７ｂが同一の領域Ｂ内で相互に隣接して配置され、更
に、中間径からなる第３のコア２７ｃが領域Ｃ内で相互
に隣接せずに独立して配置されており、これらの各領域
Ａ，Ｂ，Ｃのそれ自体が相互に隣接位置されている。従
って、このように構成されるランダムイメージファイバ
ー内には、結果的にみるとき、コアの太さの異なる３種
類の光ファイバー素線が含まれていることになる。

【００２７】ここで、前記図１５及び図１６に示すラン
ダムイメージファイバーの構成において、同一の領域Ａ
内での隣接する第１の各コア２７ａ₁,及び２７ａ₂ の夫
々に対して、個別に光を入射したときの光出力状態を図
１７及び図１８に夫々に示す。これらの各場合には、図
１７及び図１８に示されているように、同一の領域Ａ内
に属する全ての各コア，ここでは、同一径による全ての
各コアから光が射出されていること，換言すると、クロ
ストークによって同一径をもった近隣の各コアへ光が漏
れ出していることが分かる。又、これに対して、領域Ａ
以外の各領域Ｂ，Ｃに属する夫々の各コアからは殆んど
光が射出されておらず、この結果、異なったコア径のフ
ァイバー相互間では、クロストークが全くないか、或
は、例えあったとしても認識不能な程度の低レベルのも
のであることが明らかである。

【００２８】又、同一の領域Ｂ内の第３のコア２７ｂに
対して光を入射したときの光出力状態を図１９に示す。
ここでも、図１７及び図１８に示された状態と全く同様
に、近接する同一径の各コアのみから光が射出されてお
り、この同一径の各コア間でのクロストークが大きいこ
とが分かる。

【００２９】一方、隣接する各コアの径や形状が異なる
と、その各コア内を伝搬する光の伝搬定数（β）もまた
異なるために、クロストークの発生が極めて少なくな
る。このように隣接する各コア径が異なるコアに光を入
射したときの光出力状態、ここでは、領域Ｃ内の第４の
コア２７ｃに対して光を入射したときの光出力状態を図
２０に示しているが、この場合には、該当するコアのみ
から光が射出されており、図１７，図１８及び図１９に
示された状態と比較すると、クロストークの発生が極め
て少ないことが分かる。

【００３０】つまり、以上の結果から明らかな如く、外
径の異なるコア間のクロストークは極めて小さく、図２
０に示されているように、隣接する周囲が全て異なる外
径のコアによって囲まれていれば、実質上，クロストー
クを感知できないレベルまで抑制し得るのである。

【００３１】而して、前記構成によるイメージファイバ
ーを得るためには、図２１に示されているように、少な
くとも３種類からなる複数本の光ファイバー素線３１
Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ（図２１中では、単にＡ，Ｂ，Ｃと
して区分）を用い、各光ファイバー素線３１Ａ，３１
Ｂ，３１Ｃを六方稠密に規則的に配列する必要がある
が、従来から実行されている一般的な手段では、数千画
素を有するイメージファイバーにおいて、このような六
方稠密で規則的な配列を実現するのは極めて困難であ
る。

【００３２】又、この場合、各光ファイバー素線３１
Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを規則的な六方稠密状に配列するた
めには、同一外径で、且つ、夫々にコア径の異なる各光
ファイバー素線を用いていることから、各光ファイバー
素線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃにおける夫々の各コア占有
率（コア／クラッド比の２乗）が異なっており、これら
の各光ファイバー素線の規則的な配列に乱れを生じた場
合には、均一な明るさの被観察物体を見たとき、必然的
に全体的な明るさムラを生ずる虞があるために、各光フ
ァイバー素線の規則的な配列、つまり、六方稠密状の配
列に十分な考慮が必要である。

【００３３】ここで、図２２は、コア／クラッド比が異
なり、且つ、外径が同一の５種類の光ファイバー素線を
六方稠密状に不規則に束ねてなるイメージファイバーの
全面に均一な光を入射させた場合の光出力状態を示す図
であるが、同図から明らかなように、全体的な明るさム
ラを生じている。

【００３４】そして、前記全体的な明るさムラを解消す
るためには、第１に図２１に示したように、規則的に光
ファイバー素線を配列する、第２にコアの断面形状が異
なりコア占有率の等しい光ファイバー素線を用いる、第
３に同一のコア占有率で夫々外径の大きさの異なる複数
本の光ファイバー素線を用いる、ということが考えられ
る。

【００３５】前記第２のイメージファイバーを実現する
ためには、例えば、外径が同じで、コア形状が異なり、
且つコア断面積が等しい複数の各光ファイバー素線を束
ねると共に、これを加熱圧着して延伸させるようにすれ
ばよく、このような素線を用いるときは、六方稠密の規
則的なコア配列によるイメージファイバーを構成できる
ため、伝送画像の解像力が均一になって、均一な明るさ
の被写体を観察したときに生じる明るさムラを防止する
ことができる。

【００３６】又、少なくとも３種類以上の各光ファイバ
ー素線を用い、これら各光ファイバー素線を同一径の素
線が相互に隣接しないように規則的に配列させることに
よって、クロストークの少ないイメージファイバーが得
られる。

【００３７】次に、第３のイメージファイバーについて
説明する。図２６は、コア／クラッド比が同一で、且
つ、外径も同一の５種類の光ファイバー素線を六方稠密
状に束ねてなるイメージファイバーの全面に均一な光を
入射させた場合の光出力状態を示す図であるが、この図
から明らかなように、全体的に平均した明るさの出力が
得られる。しかしながら、従来の手法でこのような第３
のイメージファイバーを製作すると、配列が不規則にな
らざるを得ないため、同一外径の各素線が相互に隣接し
ないように夫々の光ファイバー素線の配列手段に工夫が
必要になる。

【００３８】ここで、まず、前記光ファイバー素線を配
列する第１の手法について説明する。外径の大きさの異
なる複数の光ファイバー素線を混ぜ合わせた後、ほぼ水
平に配置する。このとき、混ぜ合わされた光ファイバー
素線はランダムに配置されているが、外径の大きい前記
光ファイバー素線が一部に集中していると、その素線間
に比較的大きな隙間ができる。ここに振動を加えると、
この振動により前記光ファイバー素線が動いてその位置
が変化し、前記の大きな隙間ができた部分に、比較的外
径の小さい光ファイバー素線が入り込むことになる。そ
のため、比較的外径の大きい光ファイバー素線と比較的
外径の小さい光ファイバー素線がほぼ均一な密度に配列
され、結果的に、同一外径の光ファイバー素線同士が隣
接しないようになる。

【００３９】このような手法により配列された光ファイ
バー素線の束は、同一外径の素線が一部に集中していな
いため、ジャケットパイプに挿入して、加熱圧縮，線引
きし、イメージファイバーを作成すると、クロストーク
の少ない良好なイメージファイバーを得ることができ
る。本手法において、用いられる光ファイバー素線は、
最も近接した光ファイバー素線同士の素線径の大きさの
違いは最低でも２％以上あれば十分であるが、構造上の
精度の交差を考慮すると、その大きさの違いは５〜１０
％の範囲内であることが望ましい。又、このようにする
ことで、振動による均一化が行われ易く、且つ、光ファ
イバー素線の外径の大きさの違いによる画像の見にくさ
も最小限に抑えることができる。

【００４０】次に、前記光ファイバー素線を配列する第
２の手法について説明する。一般的に、この種のイメー
ジファイバーは、ジャケットパイプ内に複数種類の外径
の光ファイバー素線を複数本ランダムに挿入した後に、
これを高温圧着すると共に、所要の太さまで線引き加工
して製造するが、このジャケットパイプ内への複数種類
の外径，多数本の光ファイバー素線の挿入に際して、例
えば、図２３や図２４に示すような網目状枠部とか桝目
状枠部等による各配列補助手段４１，４２を用いること
によって、所期通りの素線配列が得られる。

【００４１】或いは、コンピュータ制御される機械的な
装置手段によって行ってもよい。即ち、図２５に示され
ているように、各配列補助手段４１，４２の相互に区分
された各枠部内に対して、例えば、前者の配列補助手段
４１の各枠部内には、Ａ，Ｂ，Ｃ，及びＤとして示され
ている４種類からなる個々の各光ファイバー素線４３
を、又、後者の配列補助手段４２の各枠部内には、ここ
でも、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及びＥとして示されている５種
類からなる個々の各光ファイバー素線４３を、夫々に予
め該当する如く所期通りに配列させた上で、このように
配列された各光ファイバー素線４３をジャケットパイプ
４４内に挿入すれば、同一外径の各素線相互が隣接する
のを防止でき、例え、配列が少々崩れたとしても、実用
上問題のない程度の規則性は十分に保たれる。光ファイ
バー素線の並べ方は、素線の種類の数により、同一種類
の素線が隣接しないように任意に決定すればよい。そし
て、このように各光ファイバー素線４３をジャケットパ
イプ４４内に挿入させた後は、ジャケットパイプ４４，
並びに各光ファイバー素線４３を高温加熱して各光ファ
イバー素線４３のクラッド部を相互に融着させると共
に、引き続き、全体を所望の太さまで線引き加工して所
期通りのイメージファイバー１０を得ることができるの
である。

【００４２】上記第１及び第２の光ファイバー素線を配
列する手法において、コア径の大きさの異なる光ファイ
バー素線を用いる場合、コア径差は０．５％以上あれば
クロストークを低減することが可能である。近年、光フ
ァイバー素線の製造技術の進歩は著しく、現在では、外
径の大きさのばらつきは±１μｍ程度の光ファイバー素
線を製造することができるようになった。この種のイメ
ージファイバーに用いられる光ファイバー素線は、通
常、外径が３００μｍ程度で且つコア径が２００μｍ程
度の太さであるから、前記コア径差０．５％を十分達成
し得るものである。しかし製造工程におけるばらつきを
考慮すると前記コア径差は１％以上、好ましくは２％以
上であることが望ましい。

【００４３】又、上記の光ファイバー素線を配列する第
１及び第２の手法共に、用いられる光ファイバー素線の
種類は３種類以上あればよいが、同一外径の素線が隣接
する確率を極力低く抑えるためには、５種類以上の光フ
ァイバー素線を用いることが望ましい。数千〜数万本の
全ての光ファイバー素線を１００％同一コア径同士を隣
接させないように配列することが理想ではあるが、現実
には困難である。しかしながら、５０％以上のコアが同
一外径のコアと隣接していなければ、残りのコアによる
クロストークによる画質の劣化は僅かであり、画像観察
上問題となることはない。尚、８０％以上のコアが同一
径のコアと隣接していなければ、全く問題はない。

【００４４】又、イメージファイバにおけるコア径の大
きさ，コア間の距離のばらつきが大きくなると、画像が
見にくくなるため、最小コア径に対する最大コア径及び
最小素線径に対する最大素線径の大きさの割合は、５０
％増以下となるようにする必要がある。特に、画素数
（素線数）の少ない（例えば、５０００画素以下）のイ
メージファイバーにおいては、その割合は３０％増以下
に抑えられることが望ましい。これは、画素数の少ない
イメージファイバーは、画素数の大きいイメージファイ
バーに比べ、元来画像が粗いため、拡大するとイメージ
ファイバーのコア径の大きさが大きくなって目立つよう
になるためである。

【００４５】一方、前記の各光ファイバー素線について
は、その製造コストを考慮するとき、コア／クラッド比
（素線外径とコア径との比）が一定で、且つ、外径の大
きさの異なるものであることが好ましい。これは、同一
の母材を使用し、その線引き速度を所期通りに変化させ
ることにより、所要外径の光ファイバー素線を任意に製
造することができるようになるためである。

【００４６】上記の第１，第２の手法において、共に用
いられるジャケットパイプの屈折率は、クラッドの屈折
率より高いことが望ましい。もし、クラッドの屈折率よ
りもジャケットパイプの屈折率のほうが低いと、クラッ
ド入射光によるフレアが生じる虞がある。

【００４７】又、同一種類の光ファイバー素線が隣接し
ないようにするためには、３種類以上の光ファイバー素
線を用いればよい。同一外径で、コアの断面形状が異な
り、コア占有率が等しい光ファイバー素線を用いる場
合、光ファイバー素線の外径の大きさの違いによる配列
の乱れは生じないが、前述のように、外径の大きさの異
なる光ファイバー素線を用いる場合には、配列が乱れる
（六方稠密にならない）ため、同一種類の光ファイバー
素線が相互に隣接してしまう可能性が高くなり、クロス
トークが発生してしまう虞がある。このような不具合を
防止する方法として、第１に最小の光ファイバー素線外
径に対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割
合を、１０％増以下、望ましくは５％増以下にすること
が挙げられる。このように、各光ファイバーの外径差を
抑制することで、各光ファイバー素線の配列の乱れを最
小限に抑え、クロストークの発生を防止することができ
る。

【００４８】第２の方法としては、用いられる光ファイ
バー素線の種類を増やすことが効果的である。しかしな
がら、製造工程における精度や公差により、光ファイバ
ー素線の外径差は最低でも２％以上、望ましくは５〜１
０％程度必要であるが、前述のように画像が見にくくな
らないように、最小の光ファイバー素線の外径の大きさ
に対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合
を５０％増以下にするためには、使用する光ファイバー
素線の種類を１０種類以下とするのがよい。特に、画素
数が少ない（例えば、５０００画素以下）イメージファ
イバにおいては、前述のように、最小の光ファイバー素
線の外径の大きさに対する最大の光ファイバー素線の外
径の大きさの割合が３０％増以下が望ましいため、使用
する光ファイバー素線は、４〜６種類程度が望ましい。

【００４９】更に、用いられる光ファイバー素線のコア
／クラッド比は以下の条件式を満足していることが望ま
しい。 ０．７＞コア／クラッド比＞０．４ このコア／クラッド比の値が上記式の上限を越えると、
クラッドが薄くなってクロストークが発生し易くなり、
又、コア／クラッド比の値が上記式の下限を下回ると、
コア占有率が少なくなり、明るさが不足することにな
る。

【００５０】使用される光ファイバー素線の種類が少な
く、最小の光ファイバー素線の外径の大きさに対する最
大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合が１０％を
越える場合、ジャケットパイプ内の各光ファイバー素線
は、その外径の違いによって配列が乱れることになる
が、前述のような配列の手法によれば、その乱れ方が外
径の違いによる隙間を埋める程度にしか過ぎないので、
同一種類（或いは外径）の複数の素線が相互に隣接する
とか、又は、前記図１６に見られるように一箇所に集中
してしまうようなことが少なく、更に同一外径の複数種
類の光ファイバー素線を用いた場合にも、図２２に示す
ような明るさムラを生ずるようなことはない。

【００５１】又、前記ジャケットパイプの内側断面形状
は、通常、円形に形成されているが、必要に応じてかか
る内側断面形状が六角形のものを用いることによって、
周辺部における光ファイバー素線の配列の乱れを最小限
に抑えることができる。

【００５２】次に、前記イメージファイバーによって伝
達される光の伝達効率について述べる。

【００５３】先にも述べたように、イメージファイバー
を細径化した上で、高解像度を保つためには、必然的に
ファイバー間隔を小さく、コア径についても小さくする
必要があるが、一方で、このようにコア径を小さくする
と、一般的には、伝搬モードが減少して、そのＶ値が
２．４０５以下でシングルモードになる。

【００５４】図２には、開口数（ＮＡ）が０．４９５の
光ファイバーに対して、Ｆナンバー１．４の対物光学系
を介して光を入射させた場合に励起される各伝搬モード
（波長が６００ｎｍ）のエネルギー割合のグラフが示さ
れている。尚、同図において、横軸はコア径，縦軸はエ
ネルギーの比率で任意スケールである。

【００５５】この図２から明らかなように、マルチモー
ドの場合、ＬＰ₀₁モード（イ）だけでなく、ＬＰ₁₁モー
ド（ロ），及びＬＰ₂₁モード（ハ）が伝搬するエネルギ
ー割合も大きいことが分かる。そして、ＬＰ₁₁モード
（ロ）を伝搬するためには、コア径が１μｍ以上，ＬＰ
₂₁モード（ハ）を伝搬するためには、コア径が１．５μ
ｍ以上の大きさが必要であり、これを下回ると、各モー
ド（ニ），（ホ）に見られるように、伝搬モードが減少
して明るさが著るしく劣化することが予測される。又、
入射光束のＦナンバーを変えてもほぼ同様のことが云え
る。

【００５６】そこで、所要程度の明るさを確保するため
には、可視域（約４００ｎｍ〜６５０ｎｍ）でＬＰ₁₁モ
ード（ロ）が伝搬されることが望ましいから、次式(3) Ｖ＞２．４０５ ‥‥(3) の関係を満足する必要がある。

【００５７】更に、伝達効率を十分に大きくさせるため
には、ＬＰ₂₁モード（ハ）も伝搬可能であることが望ま
しい。このとき、ＬＰ₂₁モード（ハ）の伝搬条件は、次
式(4) Ｖ＞３．８３ ‥‥(4) の関係を満足する必要がある。

【００５８】ここで、ランダムイメージファイバーにお
いては、夫々にコア内を伝搬する光のＶ値の異なる複数
の光ファイバー素線を束ねて構成しているために、実用
上、その中心値となる太さのものが上記式(3) 又は(4)
を満足していれば足りることになる。更に、用いられる
全ての種類の光ファイバーが、上記式(3) 及び(4) の関
係を満足していれば極めて理想的である。

【００５９】例えば、実際に実用化されている血管内内
視鏡に用いられるイメージファイバーにおいては、その
外径が０．３ｍｍ程度であって、２〜３μｍ程度のコア
がコア間隔４μｍ程度で約３０００本程度（約３０００
画素程度）に充填されていることが多い。従って、この
スペックにおいて、上記式(4) の関係をを満足するため
には、イメージファイバーのＮＡは次式(5) の通りであればよい。

【００６０】しかしながら、一方で、前記約３０００画
素程度による画像は、その画質が比較的貧弱に過ぎるこ
とから、通常，１００００画素程度のイメージファイバ
ーが望まれる。そして、前記外径が０．３ｍｍ程度のイ
メージファイバーにおいて、１００００画素を実現する
のには、コア径を１μｍ程度，コア間隔を２μｍ程度に
する必要があり、上記式(4) の関係を満足させるために
は、非常に高いＮＡを有するイメージファイバーが必要
になってくる。

【００６１】しかし、現実的にはＮＡが０．７を越える
ような高いＮＡを有する光ファイバーは、透過率が悪く
なり着色してしまうという問題が生じる。そこで、多少
明るさを下げたとして上記式(3) を満足するための条件
を求めると、次式(6) のようになる。

【００６２】従って、前記コア径が２〜３μｍ以下の場
合にあっては、光ファイバーのＮＡを０．４以上，コア
径が１μｍ以下の場合には、ＮＡを０．４９８以上必要
としている。又、クラッドの厚さについては、この厚さ
が薄くなるのに伴ってクロストークが増大し、一方で、
厚さが厚すぎると、コア占有率が低下するため明るさが
足りなくなるという弊害を生ずることになる。

【００６３】そこで、これらの両者の関係を共に両立さ
せるためには、ここでのクラッドの厚さ（ｄ）を次式
(7) の関係，つまり、 １．８μｍ＞ｄ＞０．８μｍ ‥‥(7) に規定するのが望ましい。

【００６４】一方、前記ＮＡを上記式(5),又は(6) の関
係に規定させるために、光ファイバーに適用されるガラ
ス材としては、石英系よりも多成分系のものが好ましい
のであるが、多成分系ガラス材の場合、クラッドの屈折
率を約１．５以下にするのが困難であるために、コアの
屈折率（ｎ₁ ）を次式(8) ｎ₁ ＞１．５６ ‥‥(8) に規定させる必要がある。

【００６５】又、前記コアの屈折率（ｎ₁ ）が１．７を
越えると、長さ０．５〜５ｍ程度の光ファイバーでは、
その用いられるガラス材の性質（一般に高屈折率ガラス
は短波長側の透過率が低い）によって、光ファイバー内
を伝搬する光が黄色く着色される場合がある。従って、
ここでも前記コアの屈折率（ｎ₁ ）は、次式(9) １．７＞ｎ₁ ‥‥(9) の関係を満足するのが望ましいものとされ、又、一方
で、前記クラッドの屈折率（ｎ₂ ）が次式(10) １．５３＞ｎ₂ ＞１．４８ ‥‥(10) の関係を満足していれば、多成分系のガラス材によって
クラッドを形成するのも可能になり、且つ、前記式(4)
の条件も満足することが可能になる。

【００６６】そして、これらの各関係は、その全てが次
に述べる本発明の実施例に対しても適用される。

【００６７】又、異なるコア径の光ファイバー素線を束
ねる場合には、夫々の各光ファイバー素線のコア内を伝
搬する光のＶ値が相互に相違する点に起因して、各伝搬
モードのカットオフ周波数が異なる。このため、コア径
の小さい光ファイバーの伝達効率が低下することにな
り、この結果、明るさ的に不利になり、明るさムラの原
因となる場合がある。

【００６８】このような場合には、例えば、以下に述べ
る実施例のように、コア径の小さい光ファイバーの本数
の割合と、コア径の大きい光ファイバーの本数の割合と
を夫々減らして、中間径の光ファイバーの本数の割合を
増やすことにより、前記カットオフ現象に基づいた伝達
効率の低下や明るさムラを容易に減少させることができ
る。

【００６９】又、先にも述べたように、コンジット型イ
メージファイバーは、その大外径化によってフレキシブ
ル性が著るしく損なわれることが知られている。そこ
で、本発明においては、外径５００μｍ程度以下のコン
ジット型イメージファイバーユニットを複数束ねてフレ
キシブル性を維持するようにした。つまり、例えコンジ
ット型イメージファイバーであっても、その外径が５０
０μｍ以下であれば、十分なフレキシブル性を保持し得
るのである。更に、コンジット型イメージファイバーの
場合には、その外径が余り細くなり過ぎると、折損し易
く、且つ、コア部のないガラス層（ジャケット層）の占
める割合が多くなるために、実際上，その外径を３０μ
ｍ程度以上にするのが望ましい。

【００７０】続いて、このように構成されるイメージフ
ァイバーの製造方法について述べると次の通りである。
即ち、まず、第１の製造工程では、用意された複数本の
光ファイバー素線を酸溶解ガラスのパイプ内に配列させ
た状態とし、この状態で加熱圧着してコンジット型イメ
ージファイバーユニットの母材を得ると共に、第２の製
造工程で、このようにして得られるコンジット型イメー
ジファイバーユニットの母材を更に複数本束ね、これを
再度，加熱圧着し、且つ、所要の太さに線引き延伸して
イメージファイバー束を得る。

【００７１】次いで、第３の製造工程では、前記イメー
ジファイバー束を所要の長さに切断し、引続き、第４の
製造工程において、前記イメージファイバー束の両端部
以外の中間部の酸溶解ガラスを溶出させ、このようにし
て所期通りの比較的大外径で且つ所要のフレキシブル性
を保持した高解像度のイメージファイバーが得られるの
である。

【００７２】ここで、前記コンジット型イメージファイ
バーユニットの場合、外側を占める酸溶解ガラスのパイ
プ部分については、画像伝送に寄与しないために、その
部分が画素抜けの状態になる。従って、このパイプの肉
厚は、薄ければ薄い程よいのであるが、このように肉厚
の薄いパイプは、一般にその生産性が悪いことから、当
初に比較的肉厚のあるパイプを用い、第１の製造工程後
に、約１００μｍ乃至５００μｍ程度の厚さに削ること
が望ましい。

【００７３】

【実施例】以下、本発明を適用したイメージファイバ
ー、及びその製造方法の具体的な各別の実施例につき、
図及び表１〜８を参照して詳細に説明する。

【００７４】図１は、本発明の第１乃至第８実施例によ
るイメージファイバーの概要構成を模式的に示した横断
面略図である。

【００７５】本発明にかかる各別の実施例データは、以
下に表１乃至表８を用いることで、その８つの態様を夫
々に示している。第１乃至第３実施例では、各態様共
に、何れも５種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且
つ、異なる外径の各コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ，及び１１ｅを有する各光ファイバー素線の夫々に多
数本を用い、これらの各光ファイバー素線を前述した所
定の配列状態で共通のジャケットパイプ１２内に挿入し
た後、これを高温に加熱することによって、各光ファイ
バー素線のクラッド部を相互に融着させると共に、引続
き、全体を所定の太さまで線引き加工して、所要外径に
よるイメージファイバー１０を製造したものである。

【００７６】従って、このようにして製造された所要の
イメージファイバー１０では、前記各光ファイバー素線
のクラッド部が相互に融着して一体化されると共に、こ
の一体化されたクラッド１３内にあって、前記した如く
に所定の規則的な配列による５種類の異なった太さの各
コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，及び１１ｅが混
在されることになる。そして、この場合、前記各コア１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，及び１１ｅの相互が、
必ずしも完全な規則的配列の下におかれるものとは限ら
れないが、同一外径のコア相互が隣接状態におかれるよ
うな虞は少なくなる。又、前記ジャケットパイプ１２に
ついては、線引き加工後、一体化されたクラッド１３の
外周部を取り囲むジャケット層１２ａとして残され、且
つ、その外周面には、更に保護用のコート層１４が被覆
されている。

【００７７】第１実施例 表１に本実施例のデータを示す。

【００７８】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、コア径，及びクラッド径が共に異なる５種類の光
ファイバー素線を夫々に６００本ずつ前記第２の手法に
より混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られ
たものである。

【００７９】従って、このようにして得られたイメージ
ファイバーの各コア径（紡糸後）は、５種類の異なる値
となったが、夫々の種類別の各コア間隔は、共に平均
３．８μｍであった。この結果、ここでは、明るさムラ
を解消させることが可能になった。

【００８０】又、このイメージファイバーに対して、所
定の光（ＮＡ＝０．４９５，λ＝６５０ｎｍ）を入射さ
せた場合、そのＶ値は、５種類の異なる値になり、且
つ、同一種類のコア同士が殆ど隣接していないため、ク
ロストークを減少させることが可能になった。

【００８１】このように本実施例のデータによるイメー
ジファイバーでは、クロストークを抑制して画質の劣化
を防止でき、合わせて明るさムラのない細径且つ高解像
度による構成が得られるのである。

【００８２】第２実施例 表２に本実施例のデータを示す。

【００８３】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーにおいては、コア径（紡糸後）の最も小さいファイバ
ーがシングルモードとなる（λ＝６５０ｎｍ）ために、
最も大きいコア（コア径＝１．１３μｍ）と最も小さい
コア（コア径＝０．８７μｍ）とを夫々に全本数の１５
％とし、且つ、２番目に大きいコア（コア径＝１．０７
μｍ）と２番目に小さいコア（コア径＝０．９３μｍ）
とを夫々に２５％とし、更に、残りの中間径のコア（コ
ア径＝１μｍ）を２０％として構成させ、前記第１の手
法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得
られたものである。

【００８４】ここで、１つのファイバーの構成比率だけ
が高くなると、異なるファイバーを混在させた意義が薄
れてしまうので、各光ファイバーの構成比率の差は、約
１０％程度の範囲内でランダム化させるのが好ましい。
従って、このようにして得られる本実施例のデータによ
るイメージファイバーにおいても、前記第１実施例のデ
ータによるイメージファイバーの場合と殆んど同様に、
クロストークを抑制して画質の劣化を防止でき、合わせ
て明るさムラのない細径且つ高解像度のイメージファイ
バーが得られるのである。

【００８５】第３実施例 表３に本実施例のデータを示す。

【００８６】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーの場合、各コア（紡糸後）は、全て、ＬＰ₁₁モードの
伝送が可能に構成されており、５種類の各光ファイバー
素線の本数を同一の比率（６００本ずつ）で前記第１の
手法により混在させることによって、前記第１及び第２
実施例の各データによるイメージファイバーの場合と殆
んど同様の効果を達成することができる。

【００８７】第４実施例 表４に本実施例のデータを示す。

【００８８】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、
異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を約４３
０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させた後、
加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実
施例のイメージファイバーの概要構成は特に図示しない
が、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファ
イバーと同様である。又、本実施例のデータによるイメ
ージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージ
ファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。

【００８９】第５実施例 表５に本実施例のデータを示す。

【００９０】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、３種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、
異なる外径の各コア有する光ファイバー素線を夫々約１
０００本ずつ前記第２の手法により、図３に示すような
配列手段を用いて、規則的に配列した後、加熱圧着後、
線引き加工し、得られたものである。本実施例のイメー
ジファイバーの概要構成も特に図示しないが、その特徴
は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様
である。よって、本実施例のデータによるイメージファ
イバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバ
ーの場合と同様の効果を得ることができる。

【００９１】第６実施例 表６に本実施例のデータを示す。

【００９２】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、各光ファイバー素線を約１０００本ずつ前記第２
の手法により、図３に示すような配列手段を用いて、規
則的に配列した後、加熱圧着後、線引き加工し、得られ
たものである。本実施例のデータによるイメージファイ
バーは、コア／クラッド比の異なる光ファイバー素線を
用いて形成されているが、素線の配列が規則的になって
いるため、明るさムラはなく、クロストークも少ない良
好なイメージファイバーが得られる。本実施例のイメー
ジファイバーの概要構成も特に図示しないが、その特徴
は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様
である。よって、本実施例のデータによるイメージファ
イバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバ
ーの場合と同様の効果を得ることができる。

【００９３】第７実施例 表７に本実施例のデータを示す。

【００９４】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、
異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を夫々約
４３０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させた
後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。
本実施例のイメージファイバーの概要構成は特に図示し
ないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージ
ファイバーと同様である。又、本実施例のデータによる
イメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメ
ージファイバーの場合と同様の効果を得ることができ
る。

【００９５】第８実施例 表８に本実施例のデータを示す。

【００９６】本実施例のデータによるイメージファイバ
ーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、
異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を夫々約
１４３０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させ
た後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものであ
る。本実施例のイメージファイバーの概要構成は特に図
示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメ
ージファイバーと同様である。又、本実施例のデータに
よるイメージファイバーも上記各実施例のデータによる
イメージファイバーの場合と同様の効果を得ることがで
きる。

【００９７】尚、上記第１乃至第８実施例において示し
たイメージファイバーは、何れも屈折率が１．５１７７
であるクラッドと、屈折率が１．５３であるジャケット
パイプが用いられており、このジャケットパイプの外側
にカーボンを混入した樹脂をコーティングして構成され
ている。

【００９８】第９実施例 図４は、本実施例を適用したコンジット型イメージファ
イバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図であ
る。

【００９９】本実施例では、コア径の異なった３種類の
各コアを用い、同一径の各コアが相互に隣接しないよう
に六方稠密状に規則的に配列させた外径約３００μｍ，
長さ約３ｍで画素数約３０００本のコンジット型イメー
ジファイバー１１０を対象としている。この場合、３種
類の各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのコア径は、
夫々２．５μｍ，２．５５μｍ，２．６μｍであって、
コア間の間隔が３．８μｍ，小径コアに対する最も近い
大径コアのコア径差が夫々に約２％，最小コア径に対す
る最大コア径のコア径差が４％であり、又、各コア１１
１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの屈折率が夫々に１．５９，
各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが共有するクラッ
ド１１２の屈折率が１．５１７７である。

【０１００】而して、前記３種類からなる複数の各コア
配列に構成された本実施例のコンジット型イメージファ
イバー１１０では、相互に隣接する各コア１１１ａ，１
１１ｂ，１１１ｃのコア径が異なるために、夫々の各コ
ア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃにおける伝搬定数も異
なっていてクロストークが発生し難くなり、この結果、
各コア間の間隔，ひいてはイメージファイバー１１０の
それ自体の外径を小さくし得る。

【０１０１】又、夫々の各コア１１１ａ，１１１ｂ，１
１１ｃの断面積が異なるが、その差が僅かであり、且
つ、これに加えて各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ
の配列が、相互に隣接しない六方稠密状に規則的になさ
れていることから、ここでの相互に隣接する３つの画素
の面積の和を１つの単位面積とすれば、各単位面積に対
するコア断面積の割合が伝送画面の全域で均一となり、
これによって均一な明るさの被観察物体を観察しても明
るさムラを生ずる虞がない。

【０１０２】第１０実施例 図５は、本実施例を適用したコンジット型イメージファ
イバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図であ
る。

【０１０３】本実施例では、断面形状が異なり且つ断面
積の等しい３種類の各コアを内包した夫々外径の等しい
各光ファイバー素線、即ち、この場合は、断面円形のコ
ア１２２ａをクラッド１２３ａ内に内包した光ファイバ
ー素線１２１ａ，断面楕円形のコア１２２ｂをクラッド
１２３ｂ内に内包した光ファイバー素線１２１ｂ，及び
断面正方形のコア１２２ｃをクラッド１２３ｃ内に内包
した光ファイバー素線１２１ｃを複数本用い、夫々同一
断面形状の各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有す
る各光ファイバー素線１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃが
相互に隣接しないように六方稠密状をなして規則的に配
列させ、加熱圧着後、線引き加工したコンジット型イメ
ージファイバー１２０を対象としており、この場合、コ
ア間の間隔が３μｍ，画像伝送部におけるコア占有面積
が４０％で、長さ，及びコアとクラッドとの各屈折率
は、前記第９実施例と同様である。

【０１０４】而して、前記構成による本実施例のコンジ
ット型イメージファイバー１２０では、相互に隣接する
各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃのコア形状が異な
るために、前記第９実施例の場合と同様に、クロストー
クが発生し難く、且つ、各コア間の間隔，ひいてはイメ
ージファイバー１２０のそれ自体の外径を小さくし得る
のであり、更に、前記各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２
２ｃの断面積が等しいために、各画素の明るさもまた等
しくなって、均一な明るさの被観察物体を観察しても明
るさムラを生ずる虞もない。

【０１０５】第１１実施例 図６は、本実施例を適用したコンジット型イメージファ
イバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図であ
る。

【０１０６】本実施例では、コア径が３μｍの各コア１
３１ａと、コア径が２．５μｍの各コア１３１ｂとを交
互に約７μｍの間隔で四方稠密状に規則的に配列させる
と共に、対画上に並ぶ同一コア径の各コア１３１ａと１
３１ａ，１３１ｂと１３１ｂの間に、コア径が約１μｍ
の各コア１３１ｃを配置して共通のクラッド１３２内に
内包させたコンジット型イメージファイバー１３０を対
象としており、この場合、コアの屈折率が１．６２，ク
ラッドの屈折率が１．４９で、長さは約２ｍである。

【０１０７】而して、前記構成による本実施例のコンジ
ット型イメージファイバー１３０では、相互に隣接する
各コア１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのコア径が異なる
ため、前記第９実施例の場合と同様に、夫々の各コア１
３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃにおける伝搬定数も異なっ
ていてクロストークが発生し難く、各コア間の間隔，ひ
いてはイメージファイバー１３０のそれ自体の外径を小
さくし得るのである。又、前記各コア１３１ａ，１３１
ｂ，１３１ｃの断面積は異なりはするが、夫々が規則的
な配列であることから、相互に隣接する４つの画素（コ
ア１３１ａ，１３１ｂ各１画素と１３１ｃ２画素）の面
積の和を１つの単位面積とするとき、各単位面積に対す
るコア断面積の割合が伝送画面の全域で均一になって、
均一な明るさの被観察物体を観察しても明るさムラを生
ずる虞はない。

【０１０８】第１２実施例、及び第１３実施例 図７及び図８は、本発明の第１２及び第１３実施例を適
用したコンジット型イメージファイバーの製造方法を説
明するためのガラスパイプ内への各光ファイバー素線の
配列態様を夫々に示す各部分断面図である。

【０１０９】第１２及び第１３実施例は、前記第９及び
第１０実施例に近似した夫々のコンジット型イメージフ
ァイバー１４０，及び１５０を製造する場合である。

【０１１０】即ち、第１２実施例の場合には、コアの屈
折率が１．５９，クラッドの屈折率が１．５１７７で、
且つ、コア／クラッド比が２／３とされ、夫々の外径が
３００μｍ，３０６μｍ，３１２μｍにされた径の異な
る３種類の各光ファイバー素線１４１ａ，１４１ｂ，１
４１ｃを用い、これらの各光ファイバー素線１４１ａ，
１４１ｂ，１４１ｃの夫々を順次に組み合わせること
で、所期通りに、同一コア径の各光ファイバー素線が相
互に隣接することなく六方稠密状をなして規則的に配列
させた後、ジャケットパイプ内に各光ファイバー素線１
４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの約１０００本づつの組合
せを装入すると共に、そのジャケットパイプを含めて、
これらを加熱圧着させながら外径が約３００μｍ程度に
なるまで延伸させることにより、所要のコンジット型イ
メージファイバー１４０を製造した。又、第１３実施例
の場合にあっても、径の異なる３種類の各光ファイバー
素線１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを用い、ジャケット
パイプ内に対して、ここでもほぼ同様に配列させた後、
これを加熱圧着して延伸させることにより、所要のコン
ジット型イメージファイバー１５０を製造した。尚、配
列の方法は、第１２実施例の場合には前述の第２の手法
を、第１３実施例の場合には第１又は第２の手法を用い
てもよい。

【０１１１】而して、前記のようにして製造された第１
２及び第１３実施例の各コンジット型イメージファイバ
ー１４０，１５０では、夫々に径の異なる各光ファイバ
ー素線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃと、１５１ａ，１
５１ｂ，１５１ｃとの夫々同一のコア径の光ファイバー
素線を相互に隣接しないように配列させてあることか
ら、共にクロストークの発生が少なくなり、合わせて、
規則的な配列のために、非常に見易く、且つ、明るさム
ラがなくて高解像度のイメージファイバーが得られた。

【０１１２】第１４実施例 図９は本実施例に用いるコンジット型イメージファイバ
ーユニットの各コアの配列態様を示す部分断面図であ
り、図１０は本実施例を適用したイメージファイバーの
製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各イメー
ジファイバーユニットの配列態様を夫々に示す各部分断
面図、又、図１１は同完成されたイメージファイバーの
外観形態の概要を模式的に示す説明図である。

【０１１３】本実施例では、前記第９実施例の場合と同
様に、異なるコア径を有する３種類の各光ファイバー素
線１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃを用い、まず、図９に
示されている如く、屈折率が１．５７で、断面形状が六
角形をなす酸溶融ガラスパイプからなるジャケット層１
６４内に対して、クラッド１６３を共有し、且つ、同一
径の各光ファイバーが相互に隣接しないように六方稠密
状に規則的に配列させた後、これを加熱圧着し、且つ線
引き延伸させて外径約２００μｍのコンジット型イメー
ジファイバーユニット１６１を得ると共に、引続き、図
１０に示されている如く、前記コンジット型イメージフ
ァイバーユニット１６１を５００本程度を束ね、再度加
熱圧着した後、その入射端と出射端，つまり、両端部１
６１ａを除く中間部１６１ｂにおいて、酸溶解ガラスパ
イプからなるジャケット層１６４部分を溶出させ、イメ
ージファイバー１６０を製造した。

【０１１４】而して、前記のようにして製造された本実
施例のイメージファイバー１６０では、実質上，得られ
るイメージファイバー１６０の外径が約５ｍｍという比
較的大径であるのにも拘らず、前記と同様な作用，効果
が得られると共に、併せて、十分なフレキシブル性を備
えた上で、コア間の間隔３．８μｍで約１０万画素の高
解像度を達成できる。

【０１１５】尚、本発明は、以上の実施例の説明からも
明らかなように、上記請求項１及び３に記載したイメー
ジファイバーの構成，並びに請求項２及び４に記載した
イメージファイバーの製造方法に合わせて、以下の各イ
メージファイバーの構成，及びイメージファイバーの製
造方法にも及ぶものである。

【０１１６】（１）少なくとも５０％以上のコアが同一
種類のコアと隣接しないように配列されて構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のイメージファイバ
ー。

【０１１７】（２）少なくとも８０％以上のコアが同一
種類のコアと隣接しないように配列されて構成されてい
ることを特徴とする上記（１）に記載のイメージファイ
バー。

【０１１８】（３）前記複数種類のコアは少なくとも３
種類の異なる断面形状を有し、且つ、その断面積はみな
等しくなっていることを特徴とする請求項１，上記
（２）又は（３）に記載のイメージファイバー。

【０１１９】（４）前記複数種類のコアは少なくとも３
種類の径の大きさの異なるコアからなることを特徴とす
る請求項１，上記（１）又は（２）に記載のイメージフ
ァイバー。

【０１２０】（５）前記コアの配列はほぼ規則的である
ことを特徴とする請求項１，上記（１）又は（２）に記
載のイメージファイバー。

【０１２１】（６）前記径の大きさが異なるコア間のコ
ア径差が２％以上であることを特徴とする上記（４）に
記載のイメージファイバー。

【０１２２】（７）前記少なくとも３種類の径の大きさ
の異なるコアの最小コア径に対する最大コア径のコア径
差が５０％増以下であるようにしたことを特徴とする上
記（４）に記載のイメージファイバー。

【０１２３】（８）前記少なくとも３種類の径の大きさ
の異なるコアの最小コア径に対する最大コア径のコア径
差が３０％増以下であり、且つ、画素数が５０００画素
以下であるようにしたことを特徴とする上記（７）に記
載のイメージファイバー。

【０１２４】（９）前記少なくとも３種類の径の大きさ
の異なるコア間のコア径差が０．５％以上で、且つ、最
小コア径に対する最大コア径のコア径差が１０％以下で
あるようにしたことを特徴とする上記（４）に記載のイ
メージファイバー。

【０１２５】（１０）前記径の大きさの異なるコアの種
類は４〜１０種類であることを特徴とする上記（４）に
記載のイメージファイバー。

【０１２６】（１１）前記径の大きさの異なるコアの種
類は４〜６種類であり、且つ、前記各コアのコア径差が
５〜１０％であることを特徴とする上記（１０）に記載
のイメージファイバー。

【０１２７】（１２）前記クラッド部の厚さｄを以下の
条件式を満足するようにしたことを特徴とする請求項１
又は上記（１）に記載のイメージファイバー。 １．８μｍ＞ｄ＞０．８μｍ

【０１２８】（１３）前記複数種類の光ファイバー素線
は全て外径の大きさが異なった光ファイバー素線であ
り、且つ、前記同一種類の光ファイバー素線が相互に隣
接しないように配列する工程は、少なくとも、前記複数
種類の外径の大きさの異なる光ファイバー素線を多数水
平に配置する工程と、前記光ファイバー素線に振動を与
え複数種類の光ファイバー素線をほぼ均一な密度に配列
する工程とが、含まれていることを特徴とする請求項２
に記載のイメージファイバーの製造方法。

【０１２９】（１４）前記複数種類の光ファイバー素線
は、コア／クラッド比が実質上等しいことを特徴とする
請求項２又は上記（１３）に記載のイメージファイバー
の製造方法。

【０１３０】（１５）前記複数種類の光ファイバー素線
は、コア／クラッド比が以下の条件式を満足するように
構成されていることを特徴とする請求項２又は上記（１
３）に記載のイメージファイバーの製造方法。 ０．７＞コア／クラッド＞０．４

【０１３１】（１６）前記複数種類の光ファイバー素線
はコア占有率が等しく、且つ、コアの断面形状が異なっ
ていることを特徴とする請求項２に記載のイメージファ
イバーの製造方法。

【０１３２】（１７）前記複数種類の光ファイバー素線
は少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアを有して
いることを特徴とする請求項２又は上記（１３）に記載
のイメージファイバーの製造方法。

【０１３３】（１８）前記径の大きさの異なるコアは４
〜１０種類であることを特徴とする上記（１７）に記載
のイメージファイバーの製造方法。

【０１３４】（１９）前記複数種類の光ファイバー素線
は少なくとも５種類の径の大きさの異なるコアを有して
いることを特徴とする上記（１７）に記載のイメージフ
ァイバーの製造方法。

【０１３５】（２０）前記少なくとも３種類の径の大き
さの異なるコアを有する光ファイバー素線は、コア／ク
ラッド比が実質上等しく、外径差が０．５％以上で、且
つ、最小外径に対する最大外径の外径差が１０％以下に
なるようにしたことを特徴とする上記（１７）に記載の
イメージファイバーの製造方法。

【０１３６】（２１）前記少なくとも３種類の径の大き
さの異なるコアを有する光ファイバー素線は、外径差が
２％以上であることを特徴とする上記（１７）に記載の
イメージファイバーの製造方法。

【０１３７】（２２）前記各光ファイバー素線は４〜６
種類で、且つ、該素線の外径差が５〜１０％であること
を特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバー
の製造方法。

【０１３８】（２３）前記複数種類の光ファイバー素線
において、最小外径の光ファイバーの素線の大きさに対
する最大外径の光ファイバー素線の大きさの割合と、最
小コア径の大きさに対する最大コア径の大きさの割合
が、共に５０％増以下であるようにしたことを特徴とす
る上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方
法。

【０１３９】（２４）前記複数種類の光ファイバー素線
において、最小外径の光ファイバーの素線の大きさに対
する最大外径の光ファイバー素線の大きさの割合と、最
小コア径の大きさに対する最大コア径の大きさの割合
が、共に３０％増以下で、且つ、素線数が５０００以下
であるようにしたことを特徴とする上記（２３）に記載
のイメージファイバーの製造方法。

【０１４０】（２５）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットは複数種類のコアを有し、前記コアと共有
されるクラッドからなるイメージファイバーユニットで
あることを特徴とする請求項３に記載のイメージファイ
バー。

【０１４１】（２６）前記複数種類のコアを有するコン
ジット型イメージファイバーユニットにおいて、同一種
類のコアを隣接しないように配列して構成したことを特
徴とする上記（２５）に記載のイメージファイバー。

【０１４２】（２７）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットの外径の大きさが５００μｍ以下であるよ
うにしたことを特徴とする請求項３に記載のイメージフ
ァイバー。

【０１４３】（２８）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットの外径の大きさが３０μｍ以上であるよう
にしたことを特徴とする上記（２７）に記載のイメージ
ファイバー。

【０１４４】（２９）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットの酸溶解ガラス層は約１００乃至５００μ
ｍの厚さを有していることを特徴とする請求項４に記載
のイメージファイバーの製造方法。

【０１４５】（３０）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットには、少なくとも径の大きさの異なるコア
が含まれていることを特徴とする請求項４に記載のイメ
ージファイバーの製造方法。

【０１４６】（３１）前記コンジット型イメージファイ
バーユニットは、少なくとも３種類の径の大きさの異な
るコアとそのコアと共有されるクラッドからなり、同一
径のコアが隣接しないようほぼ規則的に配列されている
ことを特徴とする上記（３０）に記載のイメージファイ
バーの製造方法。

【０１４７】（３２）前記イメージファイバー又は光フ
ァイバー素線のコアの屈折率（ｎ₁）が以下の条件式を
満足するように構成されていることを特徴とする請求項
２，３，４又は上記（１）に記載のイメージファイバー
及びその製造方法。 ｎ₁ ＞１．５６

【０１４８】（３３）前記コアの屈折率（ｎ₁ ）が以下
の条件式を満足するように構成されていることを特徴と
する上記（３２）に記載のイメージファイバー及びその
製造方法。 １．７＞ｎ₁

【０１４９】

【発明の効果】以上各実施例によって詳述したように、
本発明によれば、複数種類の各光ファイバー素線からな
り、同一外径の各コアを相互に隣接しないように配列し
て構成したので、クロストークを抑制して画質の劣化を
防止でき、合わせて明るさムラのない細径且つ高解像度
によるイメージファイバーを提供でき、又比較的大外径
でフレキシブル性に富み同様に高解像度のイメージファ
イバーも得られ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
断面構造を模式的に示す横断面図である。

【図２】光ファイバーのコア内に励起される各伝搬モー
ドのエネルギーの割合を示す図である。

【図３】コア／クラッド比が異なり、且つ外径の等しい
３種類の各光ファイバー素線の配列手段，及び該配列の
一例を示す説明図である。

【図４】本発明の第９実施例を適用したコンジット型イ
メージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分
断面図である。

【図５】本発明の第１０実施例を適用したコンジット型
イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部
分断面図である。

【図６】本発明の第１１実施例を適用したコンジット型
イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部
分断面図である。

【図７】本発明の第１２実施例を適用したコンジット型
イメージファイバーの製造方法を説明するためのガラス
パイプ内への各コアの配列態様を示す部分断面図であ
る。

【図８】本発明の第１３実施例を適用したコンジット型
イメージファイバーの製造方法を説明するためのガラス
パイプ内への各コアの配列態様を示す部分断面図であ
る。

【図９】本発明の第１４実施例に用いるコンジット型イ
メージファイバーユニットの各コアの配列態様を示す部
分断面図である。

【図１０】同第１４実施例を適用したイメージファイバ
ーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各イ
メージファイバーユニットの配列態様を夫々示す各部分
断面図である。

【図１１】同完成されたイメージファイバーの外観形態
の概要を模式的に示す説明図である。

【図１２】一般的な医療用内視鏡の概要を模式的に示す
配置構成図である。

【図１３】同医療用内視鏡に適用される従来のイメージ
ファイバーの概要を模式的に示す横断面略図である。

【図１４】イメージファイバーのコア径，クラッド厚，
及びコア間隔の定義を示す図である。

【図１５】従来のランダムイメージファイバーの一例に
よる端面構成の概要を部分的に示す図である。

【図１６】図１５に示した構成における主要部の詳細を
拡大して模式的に示す端面説明図である。

【図１７】図１５に示した構成における同一領域内の隣
接する同一の小径にされた各コアのうちのコア１に光を
入射したときの光出力状態を示す図である。

【図１８】図１５に示した構成における同一領域内の隣
接する同一の小径にされた各コアのうちのコア２に光を
入射したときの光出力状態を示す図である。

【図１９】図１５に示した構成における同一領域内の隣
接する同一の大径にされた各コアの１つのコア（コア
３）に光を入射したときの光出力状態を示す図である。

【図２０】図１５に示した構成における同一領域内に独
立されている中間径にされたコア４に光を入射したとき
の光出力状態を示す図である。

【図２１】３種類の光ファイバー素線を六方稠密状に規
則的に配列した場合の一例による構成を模式的に示す横
断面略図である。

【図２２】コア／クラッド比が異なり、且つ外径が同一
の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に束ねてなる
イメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合
の一例による光出力状態を示す図である。

【図２３】コア／クラッド比が同一で、且つ外径の異な
った４種類の各光ファイバー素線の配列手段，及びこの
配列の一例を示す説明図である。

【図２４】コア／クラッド比が同一で、且つ外径の異な
った５種類の各光ファイバー素線の配列手段，及びこの
配列の一例を示す説明図である。

【図２５】同各配列手段を用いて各光ファイバー素線を
ジャケットパイプ内に挿入する場合の態様を模式的に示
す断面説明図である。

【図２６】コア／クラッド比が同一で、且つ外径も同一
の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に束ねてなる
イメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合
の一例による光出力状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ イメージファイバー １１ａ〜１１ｅ コア １２，１２ａ ジャケットパイプ，ジャケット層 １３ クラッド部 １４ コート層 １１０ コンジット型イメージファイバー １１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ コア １１２ クラッド １２０ コンジット型イメージファイバー １２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ 光ファイバー素線 １２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ コア １２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ クラッド １３０ コンジット型イメージファイバー １３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ コア １３２ クラッド １４０ コンジット型イメージファイバー １４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ 光ファイバー素線 １５０ コンジット型イメージファイバー １５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ 光ファイバー素線 １６０ イメージファイバー １６１ コンジット型イメージファイバーユニット １６１ａ 一体的にされた両端部（入射端，出射端） １６１ｂ 分離された中間部 １６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ 光ファイバー素線 １６３ クラッド １６４ ジャケット層（酸溶融ガラスパイプ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類のコアを有し該コアに共有され
   るクラッドからなるイメージファイバーにおいて、 同一種類のコアを隣接しないように配列して構成したこ
   とを特徴とするイメージファイバー。
2. 【請求項２】 複数種類の光ファイバー素線を用い、少
   なくとも、該光ファイバー素線を同一種類の光ファイバ
   ー素線が相互に隣接しないように配列する工程と、前記
   光ファイバー素線束を加熱線引きする工程とが含まれて
   いることを特徴とするイメージファイバーの製造方法。
3. 【請求項３】 複数コアがクラッドを共有している複数
   のコンジット型イメージファイバーユニットが並列的に
   配列されると共に、該配列によるコンジット型イメージ
   ファイバーユニットがその入射端及び射出端で夫々一体
   的に形成され、且つ、中間部で夫々に分離して構成され
   ていることを特徴とするイメージファイバー。
4. 【請求項４】 酸溶解ガラスからなるパイプ内に複数の
   光ファイバー素線を配列させた後、高温加熱して各光フ
   ァイバー素線のクラッド部を相互に融着させ、各コンジ
   ット型イメージファイバーユニットを形成する工程と、
   前記各コンジット型イメージファイバーユニットを複数
   本束ね、且つ、これを高温加熱した後、所望の太さに延
   伸する工程と、該延伸されたコンジット型イメージファ
   イバー束を所望の長さに切断する工程と、該切断された
   コンジット型イメージファイバー束の中間部の酸溶解ガ
   ラスを溶出する工程とが、少なくとも含まれていること
   を特徴とするイメージファイバーの製造方法。