JPH09288222A - ファイバ光学プレート - Google Patents
ファイバ光学プレートInfo
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- JPH09288222A JPH09288222A JP8100156A JP10015696A JPH09288222A JP H09288222 A JPH09288222 A JP H09288222A JP 8100156 A JP8100156 A JP 8100156A JP 10015696 A JP10015696 A JP 10015696A JP H09288222 A JPH09288222 A JP H09288222A
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
Abstract
ジ像の伝達特性に優れたファイバ光学プレートを提供す
ること。 【解決手段】 複数の光ファイバ21を束ねて一体化し
たものであって、その光ファイバ21の光軸に対して斜
めに形成された入射面22および出射面23を有し、そ
の出射面23が出射する光を散乱させる微細な凹凸を有
する面とされている第一プレート2と、複数の光ファイ
バ31を束ねて一体化したものであって、その光ファイ
バ31の光軸に対してほぼ直交する入射面32および出
射面33を有し、その入射面32が第一プレート2の出
射面23と接合されている第二プレート3とを備えて構
成されている。
Description
プレートを接合させたファイバ光学プレートに関するも
のである。
の光ファイバを束ねて一体化させたファイバ光学プレー
トが用いられている。このファイバ光学プレートは、そ
の用途により、伝達すべきイメージ像の入射方向と出射
方向を異なる方向とすることが要求される場合がある。
このような場合、光軸方向が異なるファイバ光学プレー
ト(構成要素の光ファイバの光軸方向が異なるファイバ
光学プレート)を接合することが考えられるが、接合部
分にて光損失が生ずることから、イメージ像を効率良く
伝達させるのは容易ではない。
つのプレートを接合させるものとして、米国特許340
2000号公報に記載されたものが知られている。すな
わち、米国特許3402000号公報には、図6(a)
に示すように、光ファイバの光軸方向に対し出射面を傾
斜させた第一プレートAと光ファイバの光軸方向に対し
入射面を垂直とした第二プレートBとを光学的に接合し
たものであって、その第一プレートAの出射面Cと第二
プレートBの入射面Dとの間に第三プレートEを介在さ
せて、第一プレートAから第二プレートBへの光の伝送
特性を改善させようとするものが記載されている。ま
た、その公報には、図6(b)に示すように、第一プレ
ートAの出射面Cで露出する各光ファイバの端面を同一
方向へ切断してその出射面Cを鋸歯状の凹凸面として、
第一プレートAから第二プレートBへの光の伝送特性を
改善させようとするものが記載されている。更に、その
公報には、図6(c)に示すように、第一プレートAの
出射面Cと第二プレートBの入射面Dとの間に表面に多
数のV字状の溝を刻設したプレートFを介在させて、第
一プレートAから第二プレートBへの光の伝送特性を改
善させようとするものが記載されている。
ファイバ光学プレートの接合技術にあっては、次のよう
な問題点がある。すなわち、図6(a)、(c)、(d)に示
すものにあっては、第一プレートAと第二プレートBの
間にプレートEまたはプレートFを介在させる必要があ
る。このため、第一プレートAの入射面から第二プレー
トBの出射面までの距離が大きくなってしまい、その距
離に制限のある場合やその距離を短くしたい場合には適
切ではない。また、図6(b)〜(d)に示すものにあって
は、第一プレートAの出射面Cと第二プレートBの入射
面Dが密着しておらず、その間に空隙が形成されている
ので、伝送すべきイメージ像が鮮明とならず、出力され
るイメージ像の画質が非常に悪いものとなる。また、図
6(b)に示すものにあっては、第一プレートAの出射面
Cにおける各光ファイバの端面加工が必要となる。この
加工は、光ファイバがマイクロオーダーの細径のもので
あるため、非常に高度な技術を要し容易には行えない。
また同様に、図6(c)、(d)に示すものにあっては、プ
レートFに微細なV字溝を刻設するには、高度な技術を
要し困難を極める。
決するためになされたものであって、プレート間の接合
の光損失が軽減できイメージ像の伝達特性に優れたファ
イバ光学プレートを提供することを目的とする。
の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光
ファイバの光軸に対して斜めに形成された入射面および
出射面を有し、その出射面が出射する光を散乱させる微
細な凹凸を有する面とされている第一プレートと、複数
の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光
ファイバの光軸に対してほぼ直交する入射面および出射
面を有し、その入射面が第一プレートの出射面と接合さ
れている第二プレートとを備えたことを特徴とする。
入射した光が斜めに形成された出射面から確実に出射さ
れ、第二プレートへ入射されることとなる。このため、
第一プレートと第二プレートと接合部分における光損失
の低減が図られる。
面が研磨加工により微細な凹凸状とされていることを特
徴とする。このような発明によれば、第一プレートの出
射面に微細な凹凸が容易に、かつ、均一に形成されるこ
ととなる。
面と出射面が異なる寸法に形成され、第一プレートの入
射面から入射したイメージ像を縮小または拡大が可能と
されていることを特徴とする。このような発明によれ
ば、撮像素子などへ光を入射する際の取扱いが容易とな
る。
に係るファイバ光学プレートにおける種々の実施形態に
ついて説明する。尚、各図において同一要素には同一符
号を付して説明を省略する。
ト1の概略図である。図1において、ファイバ光学プレ
ート1は、第一プレート2と第二プレート3を接合して
構成されている。第一プレート2は、同一方向へ向けた
複数の光ファイバ21を束ねて一体化したものであっ
て、その光ファイバ21の光軸方向に対して斜めに形成
された入射面22および出射面23を有している。たと
えば、第一プレート2の入射面22と出射面23が互い
に平行に形成され、それらの入射面22および出射面2
3と光ファイバ21の光軸方向とのなす傾斜角θ1が9
0°より小さい角度とされている。第一プレート2の構
成要素となる光ファイバ21は、コア21aの周囲にク
ラッド21bを設けた公知の構造とされている。すなわ
ち、クラッド21bの屈折率に対しコア21aの屈折率
が大きくなるように設定され、コア21aに沿って光が
導光できるようになっている。また、それぞれの光ファ
イバ21、21間には吸収体21cが配設されており、
光ファイバ21により入射された光は隣接する光ファイ
バ21へ導光されないようになっている。
の出射面23は、第二プレート3の入射面32と接合さ
れる面であって、その面から出射する光を散乱させる微
細な凹凸を有する面とされている。ここで、微細な凹凸
を有する面とは、光ファイバの径に対し十分小さい凹凸
を有する面をいい、たとえば、光ファイバ21の直径を
10〜25μmとしたとき、その出射面23における表
面あらさは数μm程度とされる。このように、第一プレ
ート2の出射面23を光ファイバ21の径に対して微細
な凹凸面とすることにより、出射面23から出射される
光が広範囲の方向へ散乱することとなる。また、出射面
23をこの凹凸面とする手法としては、所望のサンドペ
ーパやヤスリなどによる研磨加工が用いられる。この研
磨加工により、出射面23を凹凸面とすれば、この凹凸
面の加工が容易に行うことが可能となる。また、出射面
23の全面にわたって凹凸が均一に形成することができ
る。
は、同一方向へ向けた複数の光ファイバ31を束ねて一
体化したものであって、その光ファイバ31の光軸方向
に対してほぼ直角に設けられた入射面32および出射面
33を有している。第二プレート3の構成要素となる光
ファイバ31は、前述の光ファイバ21と同様に、コア
31aの周囲にクラッド31bを設けた公知の構造とさ
れており、クラッド31bの屈折率に対しコア31aの
屈折率が大きくなるように設定され、コア31aに沿っ
て光が導光できるようになっている。また、それぞれの
光ファイバ31、31間には吸収体31cが配設されて
おり、光ファイバ31により入射された光は隣接する光
ファイバ31へ導光されないようになっている。更に、
第二プレート3のコア31aの屈折率は、第一プレート
2のコア21aの屈折率より大きい値のものとするのが
望ましい。すなわち、第一プレート2側から第二プレー
ト3側へ光を導光する際、そのように屈折率を設定する
ことにより、第二プレート3の入射面32における光の
反射が防止されることとなる。
は、第一プレート2の出射面23から出射する光の散乱
を保つように行われている。たとえば、第一プレート2
と第二プレート3との間に接着剤などを介在させず、第
一プレート2の出射面23と第二プレート3の入射面3
2を圧接させることにより接合が行われる。この場合、
第一プレート2の出射面23から光が散乱して出射さ
れ、第二プレート3の入射面31で光が反射されること
なく入射されるので、第二プレート3の出射面33にお
ける光の出力が大きなものとなる。また、第一プレート
2と第二プレート3の間に接着剤を介在させて、それら
の接合を行う場合もある。この場合、接着剤としては、
第一プレート2側の光ファイバ21におけるコア21a
の屈折率と第二プレート3側の光ファイバ31における
コア31aの屈折率との間の屈折率を有するものを用い
ることが肝要である。このような屈折率を有する接着剤
を用いることにより、第一プレート2からその接着剤へ
光が入射する際、またはその接着剤から第二プレート3
へ光が入射する際に、それらの入射面にて光の反射が防
止されることとなる。
の導光機能について説明する。
1として、第一プレート2の傾斜角θ1を36°とし、
そのコア21aの屈折率を1.56、クラッド21bの
屈折率を1.52とし、第二プレート3のコア31aの
屈折率を1.82とし、クラッド31bの屈折率を1.4
95としたものを用いる。第一プレート2の傾斜角θ1
は、周囲の外気部分から入射面22内へ光が入射しない
ようにするためには、第一プレート2のコア21aなど
の屈折率に応じて決定する必要がある。たとえば、第一
プレート2のコア21aの屈折率1.56とし、外気の
屈折率を1とすると、スネルの法則より、傾斜角θ1 は
37.1°より小さい値に設定されることとなる。
て、図3のように、第一プレート2の入射面22に透光
性物質4が接触すると、透光性物質4を通じてその接触
部分から光ファイバ21のコア21a内に光が入射され
る。この光のうち所定の角度で入射した成分のみが光フ
ァイバ21に沿って導光されることとなる。すなわち、
コア21aの屈折率1.56、クラッド21bの屈折率
1.52であることから、光ファイバ21の軸線に対し
約13°以内の角度で進行するもののみが光ファイバ2
1に沿って導光されていくこととなる。そして、光ファ
イバ21内で導光される光は、出射面23にて第一プレ
ート2から放出される。その際、出射面23が光ファイ
バ21の軸線に対して斜めに形成されていても微細な凹
凸を有する面とされているから、その出射面23へ達し
た光はその面23で反射されることなく散乱しながら放
出されることとなる。そして、放出された光は、第二プ
レート3の入射面32から光ファイバ31内へ入射され
る。そのとき、出射面23の凹凸寸法は光ファイバ21
の径に対して小さいものであるので、出射面23から散
乱して放出された光が周囲に隣接する光ファイバ31へ
入射されることはない。このため、第一プレート2に入
射した光が二次元的なイメージ像である場合、そのイメ
ージ像がぼやけることなく第二プレート3へ導光される
こととなる。
は、コア32aに沿って進行していく。その際、第一プ
レート2内における導光と同様に、所定の入射角度の成
分のもの(光ファイバ31の軸線に対し26.38°以
内のもの)のみが光ファイバ31に沿って導光されてい
く。そして、出射面33に達した光は、その出射面33
から広い視野角(54°)をもって出射されていく。
1によれば、第一プレート2の出射面23が微細な凹凸
を有する面とされているから、入射面22から入射され
た光がその出射面23から確実に出射されて第二プレー
ト3の入射面32へ入射されることとなる。このため、
第一プレート2と第二プレート3との接合部分における
光損失が軽減され、第一プレート2から入射した光を第
二プレート3から効率良く出射することができる。
ト1において、第二プレート3は、入射面32に対し出
射面33が小さい面積とされたものであってもよい。す
なわち、図4に示すように、第一プレート2の出射面2
3と第二プレート3の入射面32がほぼ同面積に形成さ
れ、第二プレート3の出射面33がその入射面32より
小さい面積とされることにより、第一プレート2の入射
面22から入射したイメージ像を縮小して第二プレート
3の出射面33から出射するものであってもよい。この
場合、第二プレート3における入射面32に対する出射
面33の縮小率を適宜変えることにより、様々な寸法の
光(イメージ像)の入力面に対して確実に対応すること
が可能となる。
のファイバ光学プレート1は、第二プレート3の出射面
33に撮像素子を接合して用いてよい。たとえば、図5
のように、ファイバ光学プレート1の出射面33をCC
Dなどの撮像素子5の受光面51に接合することによ
り、入射面22から入射した光を出射面33から直接に
撮像素子5へ入射することが可能となる。このように、
ファイバ光学プレート1を用いることにより、ファイバ
光学プレート1を通じてイメージ像を鮮明な状態で撮像
素子5へ入射することができる。
3と撮像素子5の受光面51の接合は、接着剤などを用
いて接着により行えばよい。その接合の際、ファイバ光
学プレート1の第二プレート3の側壁は出射面33とほ
ぼ直角とされているから、図5のように撮像素子5の受
光面51が凹面内に配置されているときでも取り付けが
可能である。
ート1であれば、撮像素子5の受光面51が小さいとき
であっても、その受光面51に応じた第二プレート3を
有するファイバ光学プレート1を用いれば、確実にイメ
ージ像を撮像素子5へ入射することができる。
のような効果を得ることができる。
プレートの出射面が微細な凹凸面とされることにより、
第一プレートへ入射した光が出射面から確実に出射で
き、第二プレートへ入射することができる。このため、
第一プレートと第二プレートの間の接合部分における光
損失の低減を図ることができ、第一プレートへ入射され
たイメージ像を第二プレートから鮮明な状態で出射する
ことができる。
にそれらの光結合のための中間部材を配設する必要がな
いから、プレート全体の厚みを小さくすることが可能で
ある。
より微細な凹凸状とされることにより、その出射面にお
ける凹凸が容易に、かつ、均一に形成できる。このた
め、歪みのないイメージ像が確実に伝達できる。
なる寸法に形成することにより、第一プレートの入射面
に入射したイメージ像を第二プレートの出射面から縮小
または拡大して出射することができる。
図である。
明図である。
明図である。
光ファイバ、22…入射面、23…出射面、3…第二プ
レート、31…光ファイバ、32…入射面、33…出射
面
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の光ファイバを束ねて一体化したも
のであって、その光ファイバの光軸に対して斜めに形成
された入射面および出射面を有し、その出射面が出射す
る光を散乱させる微細な凹凸を有する面とされている第
一プレートと、 複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、そ
の光ファイバの光軸に対してほぼ直交する入射面および
出射面を有し、その入射面が前記第一プレートの前記出
射面と接合されている第二プレートと、を備えたファイ
バ光学プレート。 - 【請求項2】 前記第一プレートの前記出射面は、研磨
加工により微細な凹凸状とされていることを特徴とする
請求項1に記載のファイバ光学プレート。 - 【請求項3】 前記第二プレートの前記入射面と前記出
射面が異なる寸法に形成され、前記第一プレートの入射
面から入射したイメージ像を縮小または拡大可能とされ
ていることを特徴とする請求項1または2に記載のファ
イバ光学プレート。
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