WO2013094460A1 - 光ファイバの製造方法、光ファイバ、および内視鏡 - Google Patents

光ファイバの製造方法、光ファイバ、および内視鏡 Download PDF

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誠 田邉
博基 高木
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an optical fiber manufacturing method that guides light through an insertion portion of an endoscope, the optical fiber, and an endoscope that includes the optical fiber.
  • the light guide is used to guide the light generated by the light source device to the illumination unit disposed at the distal end of the insertion portion of the endoscope.
  • the light guide has a configuration in which a number of optical fibers are bundled. Have. As shown in FIG. 1, each optical fiber 10 (outer diameter ⁇ F) is provided on a core (outer diameter ⁇ C) 11 that transmits light and an outer peripheral portion of the core 11, and light does not leak from the side surface of the core. In this way, the clad 12 is reflected.
  • the core 11 is made of high refractive index glass
  • the cladding 12 is made of glass having a refractive index lower than that of the core 11.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-215738 discloses a method for manufacturing an optical fiber for optical communication by a rod-in-tube method.
  • melt spinning so-called “drawing” is performed in a state where a rod-shaped glass serving as a core is inserted into a tube-shaped glass serving as a clad inside a heating furnace.
  • both the optical fiber for endoscope and the optical fiber for optical communication have a function of guiding light, and the basic portions are similar.
  • the optical fiber for optical communication transmits light of a predetermined narrow wavelength for a long distance of several kilometers or more, whereas the optical fiber for endoscope has a short distance of a few m for light in a wide wavelength range of visible light, but it is large. It is necessary to guide the amount of light.
  • the structure and manufacturing method of the optical fiber for endoscope are basically similar to the structure and manufacturing method of the optical fiber for optical communication, but the manufacturing conditions and the like are greatly different.
  • an optical fiber for an endoscope has a larger ratio of the core diameter ⁇ C to the fiber diameter ⁇ F than an optical fiber for optical communication. For this reason, the drawing in the state where the core rod is accurately arranged at the center of the clad tube is not easy, and improvement of productivity has been a problem.
  • a method of manufacturing an optical fiber that guides light through an insertion portion of an endoscope is a hollow type made of clad glass inside a vertical drawing furnace used in a rod-in-tube method.
  • the core glass in a fluidized state flows down due to gravity inside the tube, so that the core glass and the clad glass are integrated.
  • the optical fiber 10 is in a vertical state at the center of a hollow portion of an elongated clad tube 22 made of clad glass held in a vertical state inside a vertical drawing furnace 30. While the elongated core rod 21 made of the held core glass is inserted and heated, it is “drawn” by applying tension downward.
  • the wire drawing furnace 30 is provided with a heater 32 and a heat insulating material 33 so as to surround a central core tube 31 that is a heating space.
  • the interior of the core tube 31 is designed such that the temperature rises from the upper side to the lower side.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explanation, and the shape and size of the components are different from the actual ones.
  • the core glass (core rod 21) is in a fluid state at a lower temperature than the clad glass (cladding tube 22). For this reason, as shown in FIG. 2, the core rod 21 starts deformation flow at Z1, enters a flow state at Z2, and flows down in the vertical direction due to gravity.
  • the core glass (core rod 21) that has flowed down is integrated with the clad tube 22 at Z2.
  • the clad glass (clad tube 22) starts deformation flow at Z3, and the diameter reduction starts.
  • the diameter ⁇ CL of the core glass (core rod 21) that starts to flow and flows down at Z2 gradually decreases as it goes down, but is received by the clad tube 22 that is not in the flow state at Z5. Therefore, Z4 indicates the minimum value.
  • the glass diameter decreases monotonously.
  • ⁇ CL decreases in Z1 to Z4, but becomes a minimum value in Z4 and increases in Z4 to Z5. Then, it decreases again below Z5, and finally becomes the core diameter ( ⁇ C) of the fiber 10, for example, 27 ⁇ m.
  • the diameter ⁇ CL of the core glass decreases and increases after reaching a minimum value.
  • an optical fiber for an endoscope has a high ratio ( ⁇ C / ⁇ F) of the core diameter ⁇ C to the fiber diameter ⁇ F in order to guide a large amount of light.
  • a desired light quantity cannot be guided unless the core diameter ⁇ C of the optical fiber is 80% or more of the fiber diameter ⁇ F.
  • the core diameter ⁇ C is preferably 24 ⁇ m (80%) or more, and particularly preferably 27 ⁇ m (90%) or more.
  • the upper limit of the core diameter ⁇ C is, for example, 95% or less of the fiber diameter ⁇ F.
  • the optical fiber for endoscope has a high ⁇ C / ⁇ F
  • the ratio of the outer diameter ⁇ CL of the core rod 21 to the inner diameter ⁇ CT of the clad tube 22 ( ⁇ CT / ⁇ CL) is high even at the time of manufacture.
  • the distance (gap) from the inner peripheral surface of the tube is also small. For this reason, eccentricity of the core rod is likely to occur.
  • the core glass in a fluidized state flows down by gravity, so that it is integrated with the cladding glass (clad tube 22) in the fluidized state.
  • the clad tube 22 is further reduced in diameter by drawing tension, but the core glass inside the hollow tube (clad tube 22) made of clad glass is in a fluid state, so the inside is uniformly filled. Maintain the state.
  • the drawing tension applied from the lower side of the drawing furnace 30 is in a flowing state in Z2 to Z5, so that it is not strongly applied to the upper portion of the core rod 21, that is, the core rod 21 with Z> Z1. For this reason, even if the core rod 21 is slightly decentered from the center of the cladding tube 22 in the upper part of the drawing furnace 30, it is not a big problem.
  • the manufacturing method of the optical fiber 10 of this embodiment has high productivity.
  • the core glass (core rod 21) is in a fluid state at a lower temperature than the clad glass (clad tube 22) is an essential condition for the method of manufacturing the optical fiber 10 of the present embodiment. That is, the clad glass and the core glass were selected in consideration of the temperature change of the viscosity ⁇ 1 of the clad glass (clad tube 22) and the temperature change of the viscosity ⁇ 2 of the core glass (core rod 21).
  • Viscosity at a temperature of 900 ° C. or less Fiber elongation method: JIS-R3103 and ASTM-C336 Viscosity at a temperature of 900 ° C. or higher
  • the viscosity is calculated by measuring the load load using a balance with a sphere pulling viscometer using glass as Newtonian fluid.
  • the ball pulling type viscometer is a method of calculating the viscosity by immersing a platinum ball in molten glass and substituting the load applied when the platinum ball is pulled up at a constant speed into the Stokes equation.
  • the clad glass needs to maintain a predetermined hardness (viscosity).
  • the temperature of Z5 is higher than the temperature of Z2.
  • FIG. 4 shows temperature changes in the viscosity of core glass-A (Core-A), clad glass-A (Clad-A), clad glass-B (Clad-B), and clad glass-C (Clad-C). .
  • the viscosity curve of the clad glass combined with the core glass-A is between the viscosity curve of the clad glass-B (Clad-B) and the viscosity curve of the clad glass-C (Clad-C). It is preferable that it exists in.
  • the core glass is mainly composed of, for example, borosilicate glass or aluminoborosilicate glass, and the refractive index nd is 1.56 to 1.73.
  • the refractive index nd of the clad glass containing silica as a main component and containing an alkali component is 1.47 to 1.52.
  • conditions such as refractive index, difference in thermal expansion coefficient with core glass, wettability of core glass / cladding glass, and difficulty of mutual component diffusion are estimated by, for example, APPEN formula While selected.
  • the viscosity ⁇ of glass can be adjusted by the content of alkali components. That is, as the alkali component content increases, the viscosity ⁇ at the same temperature decreases.
  • the clad glass-A and the clad glass-B have the same main components but different alkali component contents.
  • the clad glass-A contains 6 mol% Na and 1.5 mol% K.
  • the clad glass-B contains 19 mol% of Na.
  • the influence on the viscosity when Na is “1”, K is “0.85”. That is, the Na equivalent content of the clad glass-A is 7 mol%.
  • the viscosity condition was satisfied.
  • the manufacturing method of the optical fiber 10 it is preferable to perform not only temperature management but also time management. That is, it is preferable that the time during which the glass that is drawn and moves downward in the drawing furnace 30 stays in a predetermined temperature range is also managed.
  • the temperature distribution of the drawing furnace 30 is shown in FIG.
  • the first residence time is the residence time in the first temperature region of 620 ° C. to 880 ° C.
  • the second residence time is the residence time in the second temperature region of 910 ° C. to 1010 ° C. .
  • the residence time in the first temperature range and the residence time in the second temperature range of the clad glass and the core glass are both 0.15 times or more of the value obtained by expressing the core outer diameter in mm (unit: "Min") is more preferable for stable production.
  • the core outer diameter (core diameter ⁇ CL) varies inside the drawing furnace 30, the initial outer diameter of the core glass before the drawing process is used to calculate the residence time.
  • the two residence times are more preferably (30 ⁇ 0.15) minutes, that is, 4.5 minutes or more.
  • the residence time is determined by the drawing speed and the region length. For example, when the length of the temperature region is 20 mm, the drawing speed in the temperature region may be 4 mm / min or less.
  • the residence time in the first temperature region and the second temperature region is, for example, a time that is not more than twice the value expressed in millimeters of the outer diameter of the core (unit is “minute”) in order to improve productivity. Is preferred. For example, if the core outer diameter is 30 mm, the two residence times are preferably (30 ⁇ 2) minutes, that is, 60 minutes or less.
  • the viscosity ⁇ 1 is 5.0 ⁇ Log ⁇ 1 ⁇ 7.0.
  • the optical fiber 10 has a core diameter of 80% to 95% of the fiber diameter.
  • the optical fiber 10 is manufactured by a rod-in-tube method using a vertical drawing furnace.
  • optical fiber 10 Since the optical fiber 10 has good productivity, it can be manufactured at low cost.
  • An endoscope system 41 including an endoscope 40 includes a CPU 44 that is a processor for processing image signals, a monitor 45 that displays an endoscope image, a keyboard 46 for a user to set usage conditions, and the like.
  • the input unit and the light source device 47 are provided.
  • the endoscope 40 has an imaging unit 50 that captures a color endoscope image at a distal end portion 49 and an insertion unit 48 having an illumination optical system 51, and the insertion unit 48 is inserted into the light guide connector on the proximal end side.
  • An electronic device comprising: a light guide 42 for guiding illumination light from the light source device 47 connected via the light source 52 to the illumination optical system 51; and an electronic connector 53 for connecting the imaging unit 50 having a CCD or the like to the CPU 44. Endoscope.
  • optical fibers 10 having a diameter of 30.0 ⁇ m are filled in a silicone tube, and the diameter is 1.8 mm and the length is 1 m.
  • the endoscope 40 includes the optical fiber 10 with high productivity, the endoscope 40 has high productivity and can be manufactured at low cost.
  • the illumination light guide optical fiber 10 that guides illumination light from the proximal end portion of the insertion portion 48 to the distal end portion 49 has been described.
  • the subject image received by the imaging optical system of the distal end portion 49 is described.
  • the embodiment of the present invention has the same effect. That is, the optical fiber 10 and the manufacturing method of the optical fiber 10 according to the embodiment can be used for various applications as long as they are for endoscopes.

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Abstract

縦型の線引き炉３０内において、クラッドガラスからなる中空のクラッドチューブ２２内を、流動状態となったコアガラスが重力により流れ落ちることにより、コアガラスとクラッドガラスとが一体化する、内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する内視鏡用の光ファイバの製造方法。

Description

光ファイバの製造方法、光ファイバ、および内視鏡
　本発明の実施形態は、内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する光ファイバの製造方法、前記光ファイバ、および前記光ファイバを具備する内視鏡に関する。
　医療内視鏡は暗い体腔内を観察するために被写体を照明する必要がある。このため、光源装置が発生した光を、内視鏡の挿入部先端部に配設された照明部まで導光するためにライトガイドが用いられる
　ライトガイドは、多数の光ファイバを束ねた構成を有している。図１に示すように個々の光ファイバ１０（外径φＦ）は光を透過するコア（外径φＣ）１１と、コア１１の外周部に設けられている、光がコア側面から外へ漏れないように反射するクラッド１２と、から構成されている。そして、コア１１には高屈折率ガラスが用いられており、クラッド１２にはコア１１よりも屈折率の低いガラスが用いられている。
　光ファイバの製造方法としては、例えば、日本国特開平１－２１５７３８号公報には、ロッドインチューブ法による光通信用光ファイバの製造方法が開示されている。ロッドインチューブ法では、加熱炉内部で、クラッドとなるチューブ状のガラスの中にコアとなるロッド状のガラスを挿入した状態で、溶融紡糸、いわゆる「線引き」する。
　ここで、内視鏡用光ファイバと光通信用光ファイバとは、共に光を導光する機能を有し、基本的部分は類似している。しかし光通信用光ファイバが所定の狭い波長の光を数ｋｍ以上という長距離伝送するのに対して、内視鏡用光ファイバは可視光という広い波長範囲の光を数ｍという短距離だが大光量を導光する必要がある。このため、内視鏡用光ファイバの構造および製造方法は、光通信用光ファイバの構造および製造方法と基本的部分は類似しているが、製造条件等は大きく異なる。
　例えば、内視鏡用の光ファイバは光通信用光ファイバに比べると、ファイバ径φＦに対するコア径φＣの割合が大きい。このため、コアロッドがクラッドチューブの中心に正確に配置された状態での線引きは容易ではなく、生産性の向上が課題であった。
　本発明は、生産性の高い内視鏡用の光ファイバの製造方法、生産性の高い内視鏡用の光ファイバ、および生産性の高い光ファイバを有する内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の、内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する光ファイバの製造方法は、ロッドインチューブ法に用いられる縦型の線引き炉の内部において、クラッドガラスからなる中空のチューブの内部を、流動状態となったコアガラスが重力により流れ落ちることにより、前記コアガラスと前記クラッドガラスとが一体化する。
　本発明の別の実施形態の内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する光ファイバは、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０である。
　本発明の別の実施形態の内視鏡は、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０であり、挿入部に挿通され光を導光する光ファイバを具備する。
光ファイバの構造を説明するための図である。 実施形態の線引き炉を用いたロッドインチューブ法による光ファイバの製造方法を説明するための断面模式図である。 ロッドインチューブ法による光ファイバ製造時の問題を説明するための断面図である。 温度によるガラスの粘度変化を示す図である。 実施形態の線引き炉の温度分布を示す説明図である。 実施形態の内視鏡の構成を説明するための構成図である。
　図２に示すように、実施形態の光ファイバ１０は、縦型の線引き炉３０の内部において、鉛直状態に保持されたクラッドガラスからなる細長いクラッドチューブ２２の中空部の中央に、やはり鉛直状態に保持されたコアガラスからなる細長いコアロッド２１が挿入された状態で加熱されながら、下方に張力をかけて「線引き」される。
　線引き炉３０には、加熱空間である中央の炉心管３１を取り囲むように、ヒーター３２および断熱材３３が配設されている。そして、炉心管３１の内部は上側から下側にいくに従って温度が上昇するように設計されている。
　以下、図２に示すように、線引き炉３０の上部を原点とし、下側（重力方向ｇ）に向かって値が増加する軸をＺ軸とし、線引き炉３０の内部の位置ＺをＺ軸座標値で示す。なお、図２は説明のための模式図であり、構成要素の形状および大きさ等は実際とは異なる。
　光ファイバ１０では、コアガラス（コアロッド２１）は、クラッドガラス（クラッドチューブ２２）よりも低温で流動状態となる。このため、図２に示すように、コアロッド２１は、Ｚ１において変形流動を開始し、Ｚ２において流動状態となり重力により鉛直方向に流れ落ちる。流れ落ちたコアガラス（コアロッド２１）は、Ｚ２において、クラッドチューブ２２と一体化している。なお、クラッドガラス（クラッドチューブ２２）は、Ｚ３で変形流動を開始し細径化は始まっている。
　ここで、Ｚ２で流動状態となり、流れ落ちはじめたコアガラス（コアロッド２１）の径φＣＬは、下に行くにしたがい次第に小さくなっていくが、Ｚ５において、流動状態になっていないクラッドチューブ２２で受け止められるため、Ｚ４で最小値を示す。一般的に、線引き張力で変形する場合には、ガラス径は単調減少する。これに対して、光ファイバ１０の製造方法では、φＣＬはＺ１～Ｚ４では減少するが、Ｚ４で極小値となり、Ｚ４～Ｚ５では増加する。そして、Ｚ５より下部では再び減少し、最終的にはファイバ１０のコア径（φＣ）である、例えば２７μｍとなる。言い換えれば、線引き炉３０内において、コアガラスの径φＣＬが減少し極小値となった後に増加する。
　すでに説明したように、ロッドインチューブ法による光ファイバの製造方法では、線引き炉内において、コアロッド２１をクラッドチューブ２２の中心に正確に配置した状態で線引きするのは容易ではなかった。すなわち、図３に示すように、コアロッド２１がクラッドチューブ２２の中心からわずかでも偏芯してしまうと、コアロッド２１は外径が、クラッドチューブ２２の内径よりも小さい段階で、内壁の一部に張り付いてしまう。このため、線引きされた光ファイバは、コア位置の偏芯が発生したり、断面が円形にならなかったり、ファイバ径のばらつきが大きくなったりする。
　特に、内視鏡用の光ファイバは、大光量を導光するために、ファイバ径φＦに対するコア径φＣの比率（φＣ／φＦ）が高い。例えば、光ファイバのコア径φＣがファイバ径φＦの８０％以上でなければ所望の光量を導光できない。例えば、ファイバ径φＦが３０μｍの場合、コア径φＣは２４μｍ（８０％）以上が好ましく、特に好ましくは２７μｍ（９０％）以上である。コア径φＣの上限は、例えばファイバ径φＦの９５％以下であり、前記範囲以下であれば、反射に必要なクラッドガラス厚を確保することができる。
　そして、内視鏡用の光ファイバは、前記φＣ／φＦが高いため、製造時にもクラッドチューブ２２の内径φＣＴに対するコアロッド２１の外径φＣＬの比率（φＣＴ／φＣＬ）が高く、コアロッド外周面とクラッドチューブの内周面との間隔（隙間）も小さい。このため、コアロッドの偏芯が発生しやすい。
　しかし、本実施形態の光ファイバの製造方法では、流動状態のコアガラスが、重力により流れ落ちることにより、流動状態でクラッドガラス（クラッドチューブ２２）と一体化する。Ｚ４より下において、クラッドチューブ２２は線引き張力により、更に細径化していくが、クラッドガラスからなる中空のチューブ（クラッドチューブ２２）の内部のコアガラスは流動状態であるため、内部に均一に充填された状態を維持する。
　また、線引き炉３０の下方から印加される線引き張力は、Ｚ２～Ｚ５において流動状態であるため、コアロッド２１の上部、すなわち、Ｚ＞Ｚ１のコアロッド２１には、強く印加されない。このため、線引き炉３０の上部において、コアロッド２１がクラッドチューブ２２の中心から多少、偏芯していても、それは大きな問題とはならない。
　このため、本実施形態の光ファイバ１０の製造方法は生産性が高い。
　すでに説明したように、コアガラス（コアロッド２１）が、クラッドガラス（クラッドチューブ２２）よりも低温で流動状態となることが、本実施形態の光ファイバ１０の製造方法の必須条件である。すなわち、クラッドガラス（クラッドチューブ２２）の粘度η１の温度変化と、コアガラス（コアロッド２１）の粘度η２の温度変化と、に留意してクラッドガラスとコアガラスとが選択された。
　なお、ガラスの粘度ηは以下の方法で測定された。
（１）温度９００℃以下の粘度
　ファイバエロンゲーション法：ＪＩＳ－Ｒ３１０３およびＡＳＴＭ－Ｃ３３６
（２）温度９００℃以上の粘度
　球引き上げ式粘度計により、ガラスをニュートン流体として、天秤を用いて負荷加重を測定することで粘度を算出する。球引き上げ式粘度計は、溶融ガラス中に白金球を浸し、白金球を等速度で引き上げるときの負荷荷重をストークスの式に代入して粘度を算出する方法である。
　ここで、ガラスは、粘度ηがＬｏｇη＝６以下になると、張力による変形（細径化）が開始し、Ｌｏｇηが５以下になると、張力による変形（細径化）が顕著となり、Ｌｏｇηが３．５以下になると流動状態となって重力により流れ落ちる。なお、「Ｌｏｇ」は１０を底とする常用対数である。
　ここで、流れ落ちてきたコアガラスを、受け止めるためには、クラッドガラスは所定の硬さ（粘度）を維持している必要がある。ここで、クラッドガラスが、コアガラスを受け止める位置Ｚ５は、コアガラスが流れ落ちはじめる位置Ｚ２より下であるため、Ｚ５の温度はＺ２の温度より高い。
　このため、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度はクラッドガラスの粘度η１が、Ｌｏｇη１＞５．０であることが好ましく、特に好ましくはＬｏｇη１＞６．０である。粘度η１が前記範囲超であれば、クラッドガラスは流れ落ちてきたコアガラスを安定して受け止めることができる。なお、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、粘度η１が高すぎると、クラッドガラスを受け止めた後のクラッドチューブ２２の細径化が急激に進行し線引きが不安定となるため、粘度η１は、例えば、Ｌｏｇη１＜７．０であることが好ましい。
　図４に、コアガラス－Ａ（Ｃｏｒｅ－Ａ）、クラッドガラス－Ａ（Ｃｌａｄ－Ａ）、クラッドガラス－Ｂ（Ｃｌａｄ－Ｂ）およびクラッドガラス－Ｃ（Ｃｌａｄ－Ｃ）の粘度の温度変化を示す。コアガラス－Ａ（Ｃｏｒｅ－Ａ）の粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度は８８０℃である。そして、８８０℃における粘度η１が、Ｌｏｇη１＝６．３であるクラッドガラス－Ａ（Ｃｌａｄ－Ａ）は、上記条件を満足している。これに対して、８８０℃における粘度η１が、Ｌｏｇη１＝５．０であるクラッドガラス－Ｂ（Ｃｌａｄ－Ｂ）は、上記条件を満足していないため、コアガラス－Ａ（Ｃｏｒｅ－Ａ）と組み合わせて用いると、ファイバ１０の製造歩留まりが低下し生産性がよくない。同様に８８０℃における粘度η１が、Ｌｏｇη１＝７．０であるクラッドガラス－Ｃ（Ｃｌａｄ－Ｃ）も生産性がよくない。
　すなわち、コアガラス－Ａ（Ｃｏｒｅ－Ａ）と組み合わせるクラッドガラスの粘度曲線は、クラッドガラス－Ｂ（Ｃｌａｄ－Ｂ）の粘度曲線と、クラッドガラス－Ｃ（Ｃｌａｄ－Ｃ）の粘度曲線と、の間にあることが好ましい。
　ここで、コアガラスは、例えば、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノホウケイ酸ガラスを主成分とし、屈折率ｎｄは１．５６～１．７３である。一方、シリカを主成分としてアルカリ成分などを含むクラッドガラスの屈折率ｎｄは、１．４７～１．５２である。クラッドガラスは、前記条件に加えて、屈折率、コアガラスとの熱膨張係数の差、コアガラス／クラッドガラスの濡れ性、相互成分拡散をしにくい、などの条件を、例えばＡＰＰＥＮの式により推算しながら選択される。
　ガラスの粘度ηはアルカリ成分の含有量により調整が可能である。すなわち、アルカリ成分の含有量の増加につれ、同温度における粘度ηは低下していく。
　例えば、クラッドガラス－Ａとクラッドガラス－Ｂとは、主成分は同じであるが、アルカリ成分の含有量が異なる。クラッドガラス－Ａは、Ｎａを６モル％、Ｋを１．５モル％含有している。一方、クラッドガラス－Ｂは、Ｎａを１９モル％含有している。粘度に及ぼす影響はＮａを「１」とすると、Ｋは「０．８５」である。すなわち、クラッドガラス－ＡのＮａ換算含有量は、７モル％である。
　なお、別途行った実験から、クラッドガラスとしては、例えば、アルカリ成分をＮａ換算で、５モル％以上１７モル％以下の含有量であれば、前記粘度条件を満足した。
　ここで、光ファイバ１０の製造方法では、温度管理だけでなく時間管理も行うことが好ましい。すなわち、線引き炉３０の内部において、線引きされ下方に移動していくガラスが、所定の温度範囲の領域に滞留する時間も管理も行うことが好ましい。
　ここで、コアガラス（コアロッド２１）が変形流動を開始し流動状態となり流れ落ちるまでの時間、言い換えれば、コアガラスの粘度η２が、Ｌｏｇη２＝６．０からＬｏｇη２＝３．５に減少するまでに必要な時間を第１の滞留時間とする。また、クラッドガラス（クラッドチューブ２２）が変形流動を開始し細径化がある程度、進行するまでの時間、言い換えれば、クラッドガラスの粘度η１が、Ｌｏｇη１＝６．０からＬｏｇη１＝５．０に減少するまでに必要な時間を第２の滞留時間とする。
　例えば、図４より、コアガラス－Ａ（ＣＯＲＥ－Ａ）の粘度η２が、Ｌｏｇη２＝６．０となる温度は６２０℃であり、Ｌｏｇη２＝３．５となる温度は８８０℃である。すなわち、第１の滞留時間は、温度が６２０℃から８８０℃まで上昇する時間である。
　一方、クラッドガラス－Ａ（ＣＬＡＤ－Ａ）の粘度η１が、Ｌｏｇη１＝６．０となる温度は９１０℃であり、Ｌｏｇη１＝５．０となる温度は１０１０℃である。すなわち、第２の滞留時間は、温度が９１０℃から１０１０℃まで上昇する時間である。
　ここで、図５に線引き炉３０の温度分布を示す。この場合、第１の滞留時間は、６２０℃～８８０℃の第１の温度領域の滞留時間であり、第２の滞留時間は、９１０℃～１０１０℃の第２の温度領域の滞留時間である。
　そして、クラッドガラスおよびコアガラスの、第１の温度範囲の滞留時間および第２の温度範囲の滞留時間は共に、コア外径をｍｍ単位で表記した値の０．１５倍以上の時間（単位は「分」）であることが、安定した製造のために、より好ましい。なお、コア外径（コア径φＣＬ）は線引き炉３０内部で変化するが、滞留時間の算出に用いるのは、線引き処理前のコアガラスの初期の外径である。
　例えば、コア外径が３０ｍｍであれば、前記２つの滞留時間は共に、（３０×０．１５）分、すなわち、４．５分以上がより好ましい。なお、滞留時間は線引き速度と領域長さとで決まる。例えば、温度領域の長さが２０ｍｍの場合には、その温度領域における線引き速度は４ｍｍ／分以下であればよい。
　また、第１の温度領域および第２の温度領域の滞留時間は生産性向上のためには、例えば上記コア外径をｍｍ単位で表記した値の２倍以下の時間（単位は「分」）が好ましい。例えば、コア外径が３０ｍｍであれば、前記２つの滞留時間は共に、（３０×２）分、すなわち、６０分以下が好ましい。
　なお、図５に示したように、コアガラス－Ａ（ＣＯＲＥ－Ａ）とクラッドガラス－Ａ（ＣＬＡＤ－Ａ）との組み合わせの場合には、第１の温度領域と第２の温度領域とは重複領域がないが、重複領域があってもよい。言い換えれば、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度よりも、クラッドガラスの粘度η１がＬｏｇη１＝６．０となる温度よりも低温であってもよい。
＜光ファイバの構成＞
　以上の説明のように、内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する内視鏡用の光ファイバ１０は、コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０である。また、光ファイバ１０は、コア径がファイバ径の８０％以上９５％以下である。そして光ファイバ１０は、縦型の線引き炉を用いてロッドインチューブ法により製造される。
　光ファイバ１０は生産性がよいため、低コストで製造できる。
＜内視鏡の構成＞
　次に、図６を用いて光ファイバ１０を具備する内視鏡４０について簡単に説明する。
　内視鏡４０を具備する内視鏡システム４１は、画像信号を処理するプロセッサであるＣＰＵ４４と、内視鏡画像を表示するモニタ４５と、使用者が使用条件等を設定するためのキーボード４６等の入力部と、光源装置４７と、を具備する。
　内視鏡４０は、先端部４９にカラー内視鏡画像を撮像する撮像部５０および照明光学系５１を有する挿入部４８と、挿入部４８の内部を挿通し、基端部側のライトガイドコネクタ５２を介して接続される光源装置４７からの照明光を照明光学系５１まで導光するライトガイド４２と、ＣＣＤ等を有する撮像部５０とＣＰＵ４４とを接続する電子コネクタ５３と、を具備する電子内視鏡である。
　ライトガイド４２は、例えば、２８００本の直径３０．０μｍの光ファイバ１０がシリコーンチューブ内に充填されており、直径が１．８ｍｍ、長さが１ｍである。
　内視鏡４０は、生産性のよい光ファイバ１０を具備するため、生産性がよく、低コストで製造できる。
　なお、以上の説明では、照明光を挿入部４８の基端部から先端部４９まで導光する照明用ライトガイドの光ファイバ１０について説明したが、先端部４９の撮像光学系が受光した被写体像の光を基端部側まで導光する撮像用ライトガイドの光ファイバにおいても、本発明の実施形態は、同様の効果を有する。すなわち、実施形態の光ファイバ１０および光ファイバ１０の製造方法等は、内視鏡用であれば、種々の用途に用いることができる。
　また、本発明は上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
　本出願は、２０１１年１２月１９日に日本国に出願された特願２０１１－２７７３５５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (9)

  1. 　内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する光ファイバの製造方法において、
    　ロッドインチューブ法に用いられる縦型の線引き炉の内部で、クラッドガラスからなる中空のクラッドチューブの内部を、流動状態となったコアガラスが重力により流れ落ちることにより、前記コアガラスと前記クラッドガラスとが一体化することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  2. 　前記光ファイバのコア径がファイバ径の８０％以上９８％以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
  3. 　前記線引き炉の内部において、前記コアガラスからなるコアロッドの径が極小値となった後に増加することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
  4. 　前記コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、前記クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０であることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバの製造方法。
  5. 　前記線引き炉の内部において、前記コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝６．０からＬｏｇη２＝３．５に減少する第１の温度領域の前記コアガラスの滞留時間が、前記コアガラスの初期の外径をｍｍ単位で表記した値の０．１５倍以上の時間（単位は「分」）であり、かつ、前記クラッドガラスの粘度η１がＬｏｇη１＝６．０からＬｏｇη１＝５．０に減少する第２の温度領域の前記クラッドガラスの滞留時間が、前記外径をｍｍ単位で表記した値の０．１５倍以上の時間（単位は「分」）であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
  6. 　内視鏡の挿入部に挿通され光を導光する光ファイバにおいて、
    　コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０であることを特徴とする光ファイバ。
  7. 　コア径がファイバ径の８０％以上９８％以下であることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ。
  8. 　縦型の線引き炉を用いてロッドインチューブ法により製造されることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ。
  9. 　コアガラスの粘度η２がＬｏｇη２＝３．５となる温度における、クラッドガラスの粘度η１が、５．０＜Ｌｏｇη１＜７．０である、挿入部に挿通され光を導光する光ファイバを、具備することを特徴とする内視鏡。
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