JPS613105A - 光学的センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 γ）技術分野 この発明は、内視鏡などに使用される、細径の光学的セ
ンサの製造方法に関する。

ここで光学的センサというのは、画像、照明光、及び流
体などを伝送する媒体をいう。光学的センサは、イメー
ジファイバと、照明用導光路と、必要であれば、流体の
通過するチューブや連続穴などよりなる、画像の伝送路
である。

たとえば、光学的センサは、腹腔や、心臓、血管の内部
などを観察するための内視鏡の光伝送部として用いられ
る。

（イ）光学的センサの構造 照明用導光路は、外部から内部へと照明用の光を伝送す
るものである。イメージファイバは、照明光によって明
らかにされた、対象物の像を外部の観察装置、観察者の
視覚へと伝送する。

この他に、食塩水を内部に導く、食塩水導入チューブや
導入穴が設けられることもある。さらに、空気を抜くた
めのチューブが設けられる場合もある。

照明用導光路は、従来、円形断面の透明プラスチックフ
ァイバを複数本束にして構成していた。

しかし、円形断面の導光路ファイバでは、ファイバ同士
の間に隙間ができて、光を導かない部分が生ずるから、
容積効率が良くない。

そこで、本出願人は、イメージファイバや必要な穴は円
形断面とし、残りの断面の全てを透明の照明用導光路と
して活用することにした。これは特願昭５８−１６２８
４７．５Ｂ−１６２８４８号に示されている。

照明用導光路の材料としては （１）非晶質で、透明性の良いポリマー（共重合体を含
む）、又は、 （２）　　非晶質で、透明性の良いポリマーに可塑剤を
加えたもの、 などを用いる。例えば、スチレン系ポリマーやメタアク
リル系ポリマーが適している。

照明用導光路は、光をこの中へ閉じこめるために、さら
にクラッドによって囲むようにするのがよい。クラッド
は、照明用導光路材より屈折率の低い、透明性の良いポ
リマーを用いる。

このような光学的センサは、次のような種類がある。こ
れらは、本出願人が製作したものである。

（１）　　内部に細径イメージファイバを挿入する１本
の細孔を持つタイプ（ｌ大型） （２）　　内部に細径イメージファイバ挿入用細孔の他
に生“即食塩水用細孔を持つタイプ（２穴型）（３）　
　細径イメージファイバ挿入用細孔、生理食塩水用細孔
と、空気抜き細孔を持つタイプ（３穴型） 光学的センサの外径は、０．７ｍ９３〜２．２ｔｔｎｎ
９６て、細孔径は０．５ｍＱ〜１．５ｍｍ１である。導
光路の外周と、細孔内部に、厚さ２０〜４０μｍのクラ
ッド層を持つ。

（つ）従来技術 本発明者が先に発明した光学的センサの製造方法は、特
願昭５８−１６２８４７　、特願昭５８−１６２８４８
　（昭和５８年９月５日出願）に示されたとおり、金属
線を芯として使い、必要な細孔を照明用導光路の中へ長
手方向に連続して設けるものであった。

これらは、光学的センサを、円筒形のキャビティを有す
るグイからコア材、クラッド材、軟銅線を同時に押出す
ことによって製造する。

円筒形のキャビティは、照明用導光路の外径を与えるが
、内壁の前方に低い段部を形成し、この段部にクラッド
材を導入するようにする。

ダイの後方の壁には、必要な細孔を設けるべき位置にク
ラッド材と軟銅線を導入すべきクラッド材導入穴を穿孔
しておく。

キャビティの中心にはコア材を注入し、キャビティ前方
の段部と、後方のクラッド材導入穴へはクラッド材°を
注入する。後方のクラッド材導入穴へは、これに加えて
、同時に軟銅線を導入する。

軟銅線のまわりにクラッド材か付着し、これが、円筒形
のキャビティに入ってコア材の中をつき抜ける。このた
め、コア材の中に、軟銅線とクラッド材が同心円的に含
まれることになる。さらに、キャビティ前方の段部でク
ラッド材がコア材の外周を覆うように付着するので、こ
れによって、光学的センサの予備成形体ができる。

これを、冷却し、前方の引取りキャプスタンで連続的に
引取り、さらに巻取機で巻取ってゆく。

この予備成形体は、コアの外周をクラッドが覆っており
、またコアの中に、クラッドによって囲まれた軟銅線が
通っている。軟銅線は細孔を形成するために用いられて
いる。

細孔は既に、こうしてできているので、軟銅線を引き抜
く必要かある。

そのままでは、軟銅線を除去することができないので、
予備成形体を一定の長さに切断する。切断したものを、
金属ワイヤ延伸装置の上に置いて、軟銅線の両端を、適
当な治具で把持し、軟銅線だけを両側へ引伸ばす。軟銅
線はやわらかいので、容易に延ひ、直径も減少し、クラ
ッド材が外周から剥離する。

軟銅線が剥離し、縮径しているので、これを予備成形体
から容易に引抜くことができる。そこで軟銅線を引抜く
。すると、クラッド材で内面が被覆された細孔が残る。

この細孔は、食塩水用細孔、又は空気抜き細孔としてそ
のまま使える。

イメージファイバ用の場合は、こうして生した細孔ヘイ
メージファイバを挿入してゆく。

体）従来技術の欠点 （１）軟銅線を外部から供給し、押し出し成形後、予備
成形体から、軟銅線を引き抜く必要かあった。

照明用導光路内に、細径イメージファイバを挿入するた
めの細孔が必要だからである。

他の細孔（食塩水供給用、空気抜き用）を設ける場合は
、さらに多くの軟銅線を要し、これを成形後引き抜かな
ければならない。

（２）　　フォローファイバを外部より供給する必要が
ある。

照明用導光路内に二細径イメージファイバを挿入するた
めの細孔が必要だからである。

（３）照明用導光路外径に合致した、細径で、かつ精密
設計さねたダイスか必要であった。

このような精密なダイスの製作、加工は、大変困難であ
り、時間と費用のかかるものであった。

プラスチックの照明用導光路だけからなるものてあれば
、成形後に適当に延伸して、所望の外径のファイバにす
ることができる。

ところか、軟銅線やフォローファイバの周囲に照明用導
光路材料を押出し成形し、予備、成形体の中には、軟銅
線やフォローファイバが含まれている。

このため、この予備成形体は延伸する、という事ができ
ない。外径を延伸によってコントロールする事がてきな
いから、押出時に適正な外径を得るようにしなければな
らない。

このため、ダイの寸法は精密に規定されなければならず
、細孔の内径、位置なとも正確に形成する必要かあった
。

（４）導光路材の強度が小さく、脆かった。

プラスチック製の導光路は成形後、延伸する事によって
、強度を高めるのがふつうであるが、軟銅線、フォロー
ファイバを含んでいる予備成形体を延伸することができ
す、強度を向上させることができないのである。

ｉｔｌ　　本発明の方法 本発明は、軟銅線のかわりに、押出し成形時１こ、空気
を送りこむことＩこより、照明用導光路の内部にイメー
ジファイバ挿入用細孔や、さらには、生理食塩水用細孔
、空気抜き細孔を形成するものである。

第１図は、本発明方法を実行するためのダイスの一部縦
断面図である。

１はダイスで、これは、−大川の照明用導光路押出し７
用ダイスの例を示している。

このダイス１は、中実軸方向に、円筒状の空気送給穴４
を有し、この外周に、同心円状に、材料導入路１３を備
えている。

材料導入路１３の前方には、縮径する方向へ傾斜した円
錐形状の傾斜路１４があり、傾斜路１４の先端は、空気
送給穴４の前端の極く近傍に開口している。

このようなダイス１の材料導入路１３へは、コア材３と
、これを挾むようにクラッド材２．２とを導入する。

さらに、空気送給穴４からは、適当な圧力の空気を適量
すつ送給する。

コア材３、クラッド材２は、円筒形状になって押出され
る。中心は空気があるので、適当な内径の大喜こなる。

第２図は押出された後の照明用導光路の断面である。押
出されたものは、ここに示すように、中心にイメージフ
ァイバ挿入用細孔５を有し、透明の屈折率の高いコア材
３を、クランド材２て内外から被覆したような形状にな
っている。

第３図は、このような照明用導光路の４作設備を示す図
である。

６はコア材を供給する押出し機、８はクラッド材を供給
する押出し機である。７がコア材とクラッド材を同時に
、第１図に示すように押出す共押出しダイである。

共押出しダイアは、前記のダイス１を先端に備えている
。

共押出しダイアから押出されたファイバ９は、冷却ゾー
ン１０て冷却され、引取りキャプスタン１１で引取らＪ
］る。さらに、最終的には、巻き取り機ｆ２１こよって
巻き取られる。

この間、引取りキャプスタン１１の引取り速度（周速）
と、共押出しダイγの樹脂押出し流量を調節し、外径を
コントロールする。

ここに説明したものは、イメージファイバ挿入用細孔の
みを有する１穴型の例であるが、２大型、３大型も同様
に製作することができる。

力）実施例１ 第１図に示すダイスを用い、第２図に示すような一穴型
の照明用導光路を製作した。

照明用導光路（コア材）にポリメチルメタクリレート（
ＰＭＭＡ）、クラッド材にフッ化ビニリデン−四弗化エ
チレン共重合体を用いた。

ダイス外径は５．０可戸、樹脂押出し量は２０〜４０”
／ａｒｍ、引張速度は５　ｍ／＝　〜３　Ｑ　ｍ／、、
、押出し温度は２４０℃とした。

照明用導光路の外径は２．２ｍ＄、細孔径は１，５■ノ
、クラッド材肉厚は２０Ｐｎ１であった。

井）実施例Ｒ 照明用導光路（コア材）にｎ−ブチルメタクリレート、
インブチルメタクリレートの共重合体、又はアジピン酸
エステル可塑化ＰＭＭＡを用いた場合は、クラッド材が
メタクリル酸、フッ素含有アルキルエステルの重合体、
共重合体となる。

押出し温度は１５０℃〜２００　℃とする。

その他の条件は前例と同様でよい。

（り）　この発明１こよって製作した照明用導光銘木発
明ｌこよって製作した照明用導光路の断面を第４図〜第
８図に示す。

第４図〜＠６１Ａはイメージファイバ挿入用細孔だけを
有するｌ大型の導光路である。

第４図のものは外径りが０．７ｗ＋ｙ３、内径Ｅが０．
５ｗ＋ｌｌ５２１で、クラッド肉厚は内外ともに１０μ
ｍブある。

第５図のものは外径りが１．２酎ρ、内径Ｅが０．７５
□ｇで、クラッド肉厚は外周が２０μｍ、内部肉厚は１
０μｍである。

第６図のものは外径りが２．２ｆｌρ、内径Ｅが１．５
ｗｎａ、クラッド肉厚は内外ともに２０μｍである。

第７図は２大型の照明用導光路である。外径りは２．２
ｗｎ５Ｚｌである。穴まわりのクラッド直径Ｆは１．０
ｍｍａである。

第８図は３大型の照明用導光路である。大きい穴はイメ
ージファイバ挿入用の穴であって、クラッドの直径Ｆは
１．０ｎｎｎＱである。小さい２つの穴は、食塩水導入
用及び空気抜き用の穴であってクラッドの直径Ｇは０．
５■ρである。

本発明によって、直接、このように、穴が空間になった
ファイバが得られる。銅線などが入ることによってはじ
めて穴になるのではない。空気ｌどよって孔形成するか
ら、穴が空間になる。

ケ）効　果 （１１軟銅線、フォローファイバの供給が不要である。

押出し時に、空気送給穴を有するパイプ状のダイスから
、照明用導光路材料を押出し、空気を同時に吹込むこと
Ｉこより、照明用導光路内部にイメージファイバ挿入用
細孔、その他の細孔を成形するからである。

軟銅線などを使わないので、成形後、これを短かく切っ
て軟銅線を引抜く、という煩労な作業がなくなった。

（２）照明用導光路材料の外径に合致した細径がつ精密
ダイスが不要となる。このため、大径ダイスを使用する
ことができ、゛ダイスの作製が容易になり、製作コスト
か低下する。

軟銅線、フォローファイバなどが照明用導光路材料中に
含まれていないから、延伸か可能になった。このため、
ダイスからの樹脂押出し量とキャプスタン引取り速度で
、照明用導光路の外径がコントロールできるようになっ
た。

（３）外部よりの粉塵などの混入が避けられるので、照
明光の伝送損失が低下する。

軟銅線、フォローファイバには粉塵なとか付着しており
、これらを、照明用導光路の内部へ供給し、導光路を製
作する方法では、軟銅線、フォローファイバを引抜いた
後も粉塵か残るので、これら粉塵による散乱損失かあっ
た。本発明では、粉塵混入の惧れがなく、これに起因す
る散乱もない。

（４）機械的特性の優れた照明用導光路が得られる。

導光路材料を延伸により配向させることが出きるためで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実行するためのダイス先端に於
ける照明用導光路材料押出しの様子を示す断面図。 第２図は上記のダイスで押出された照明用導光路材料の
断面図。 第３図は照明用導光路製作設備略図。 第４図は本発明によって製作されるｌ穴型照明用導光路
断面図。 第５図は１穴型照明用導光路断面図。 第６図はより大きい１穴型照明用導光路断面図。 第６図は２大型照明用導光路の断面図。 第８図は３大型照明用導光路の断面図。 １　・ダ　イ　ス ２・・・・クラッド材 ３・・・・コア材（照明用導光路） ４・・・・空気送給穴 ５　・・　イメージファイバ挿入用細孔６・・・コア材
供給押出し機 ７　・　共押出しダイ ８　　・クラッド材供給押出し機 ９・・ファイバ １０　・・冷却ゾーン １１・・・　引取りキャプスタン １２　・・巻取り機 １３　　材料導入路 １４　　　傾　　斜　　路 発　　明　　者　　　　　　　　松　　原　　宏　　長
上　　羽　　良　　信 松　　宮　　紀　　文 特許出願人　　住友電気工業株式会社 出願代理人　弁理士　川　瀬　茂　［！第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 照明用導光路を形成するためのコア材３とこれを囲むよ
   うにクラッド材２とを導入する材料導入路１３と、照明
   用導光路中に形成すべき細孔に対応する位置に穿設され
   た空気送給穴４と、空気送給穴４の開口端の周囲近傍へ
   前記材料導入路１３からコア材３、クラッド材２を押出
   す縮径する方向に傾斜した傾斜路１４とを有する大径の
   共押出しダイ７を用い、共押出しダイ７から照明用導光
   路材料を押出し、空気を送給することによって照明用導
   光路材料の中に細孔を形成し、押出しと同時に延伸する
   ことにより照明用導光路材料の外径をコントロールし照
   明用導光路を製造することを特徴とする光学的センサの
   製造方法。