JPH0459608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石英ガラス系の光フアイバを用いてな
るイメージガイドの製造方法に関し、更に詳述す
れば極めて鮮明な画像伝送が可能なイメージガイ
ドの製造方法を提案するものである。

〔従来技術〕

イメージガイドは多数本の光フアイバの束状の
集合体等からなるものであつて、一端から他端へ
画像を伝送するために使用されている。イメージ
ガイドを構成する光フアイバとしては多成分ガラ
スを素材とするものと、石英ガラスを素材とする
ものとがある。前者は線引温度（軟化点）が低い
ので、これを微細な線径にまで線引し、均一な外
径の光フアイバを得、これを多数整列して集束す
る箱積法により、或いは酸溶出法により製造する
ことができる。そして胃カメラ等の医療用に使用
されているが、伝送損失が大きく、長尺のものを
製作できないとか、耐熱性が低いために高温物の
監視用に用いることができない等の欠点がある。

これに対して後者の石英ガラスよりなるものは
伝送損失が低く、また耐熱性、更には耐放射線性
にも優れており、溶鋼炉、原子力発電所等の高
熱、放射線雰囲気での使用が可能であり、しかも
長尺のものが実用に供されている。

而して石英ガラスは線引温度が高いので多成分
ガラスのようにるつぼ法によつて線引することが
困難であり、均一な微細直径の光フアイバを得る
ことが難しい。不均一な直径の光フアイバはこれ
を俵積み状に整列せんとしても整列できず、光フ
アイバ相互間に隙間が存在しないように配列する
ことは事実上不可能である。このような隙間の存
在は伝送画像品質を低下させるので好ましくな
い。

そこで高密度画素数の石英ガラス系イメージガ
イドの製造方法としては、第２図に示すように、
円柱状の母材１を溶融線引して200〜400μｍφ程
度の２次母材２を得、この２次母材２，２…を多
数本束ねて、各２次母材２，２…が隣接するもの
同士で互いに融着する如く加熱線引きし、隣接す
る光フアイバ３，３…相互間に隙間が存在しない
ようにする方法が知られている。

このような方法による場合は、２次母材２，２
…を更に加熱線引した光フアイバ３，３…は十分
細く、高密度化され、また各光フアイバ３，３…
は密着するので前記隙間もなく高品質の画像伝送
は可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

而してコア、クラツド層、サポート層の３層構
造を有する光フアイバを用いたイメージガイド
は、線引時においてサポート層がクラツド層内の
コアの移動を抑制するので、コアの配列状態が整
然としており、サポート層のない２層構造の光フ
アイバを用いたものに比して画質が優れている
が、部分的に暗点が現れることがあり、そのため
に製造歩留が悪いとか、画像品質を損なう等の問
題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本願の発明者はこのような暗点が現れる現象の
原因を究明すべく幾多の試験研究を繰返し、その
結果その主たる原因が母材１又は２次母材２中の
ボイドに因るものであることを明らかにした。

以下これにつき説明する。母材１は第３図に示
すように中心にコア１１を有し、その外側にクラ
ツド層１２を、更にその外層にサポート層１３を
有している。斯かる構造の母体１は、例えば石英
ガラス製の円筒状のサポート層素材の内周に
CVD（Chemical Vapor Deposition）法により
Ｂ，Ｆ系化合物等をドープしてクラツド層部を形
成し、その内側に純石英ガラスからなる円柱状の
コア素材を嵌合し、一体的に熱融着したものであ
る。而してこのような母材１にはコア１１、、コ
ア１１−クラツド層１２界面、クラツド層１２
内、クラツド層１２−サポート層１３界面及びサ
ポート層１３内にボイドを含むことがあり、特に
サポート層１３内及びクラツド層１２−サポート
層１３界面に多く存在する。なお母材１は15〜20
mmφ、長さ数百mmのものであるのに対しボイドは
1μｍ〜１mm程度の大きさを有している。

このような母材１は直径200〜500μｍ程度の２
次母材に線引されるので、その割合に応じた直
径、長さを有する大きさのボイドとなる。該ボイ
ドは２次母材２の断面形状を真円から歪ませ、ま
たイメージガイドとする次順の線引工程において
光フアイバ３，３間にトラツプされ、これらの理
由によりイメージガイドのコア間距離が不整にな
つて画像品質を損なうと共に、相隣サポート層間
にボイドが介在して、この部分の光減衰を大きく
して前記暗点を現出させる等の不都合を招来して
いるのである。

このような原因の究明をした本願発明者は 母材中のボイドを検出し、またその位置を標
定すること 母材１から２次母材２を線引するに際し母材
中のボイドに対応する２次母材中のボイドの位
置を特定し、その部分を切除すること、 によつて実質的にボイドが存在しない２次母材
（以下において上記及びの工程を経て得られ
る母材を「ボイドレス２次母材」と称する。）を
得、これを集束して線引することによりコアが規
則正しく整列し、また暗部が存在しない、伝送画
像品質の高いイメージガイドを製造する方法を確
立した。

上記した本発明の方法により製造されるイメー
ジガイドは、コア、クラツド層及びサポート層の
３層からなる石英ガラス系のフアイバが互いに融
着してなり、少なくとも中心より半径80％以内の
部分は規則的なハニカム構造を有している。

〔製造工程全体の説明〕

以下まず製造工程の全体につきその概略を説明
する。

まず第４図に示すように母材１の一端面に対
し、ハロゲンランプ等、高輝度の光源４１から適
当な直径を有する光ビームを入射する。母材１は
細い光フアイバと光学的な構造は同様であるか
ら、その大部分がコア１１を通り、一部がクラツ
ド層１２、サポート層１３を通り、或いはこれか
ら漏光する。そしてこれらコア１１、クラツド層
１２及びサポート層１３にボイド１０が存在する
と、この部分で光が反射し、外部からは輝点とし
て認識される。

このようにして検出された輝点又はボイド１０
は母材１の長手方向位置が特定される。

母材１は第５図に示すように上、下端につなぎ
ロツド１ａ，１ｂを接続した状態とし、母材１の
下端部を加熱しつつ、下端のつなぎロツド１ｂを
チヤツク（図示せず）にて把持させて下方へ引張
つて線引する。上端のつなぎロツド１ａは母材を
支持すべく図示しないチヤツクにて支持されてお
り、線引の進行に従つて下降されていき巻取ドラ
ム４２に巻取られる。

而して、線引リダクシヨン｛（母材１の直径／
２次母材２の直径）²｝Ｒは所定値に設定されて線
引操業が行われるので、母材１中のボイド１０が
母材１の下端からLcの位置にあつたとすると、
当該ボイド１０の２次母材２中の位置は２次母材
の先端からRLcの位置に在ることになる。このよ
うにしてボイドが存在すると推定された２次母材
部分は２次母材を寸法切する段階で、切断除去さ
れる。なお２次母材２の製造に際し、第５図にハ
ツチングを付して示した如き下端部１ｃは所定の
線径にならず廃棄され、また上端部１ｄは線引き
されずに残されるので、これらの部分の長さは２
次母材２中のボイド位置標定の計算に際して考慮
する。

次に以上のようにしてボイドが存在する２次母
材部分を切断除去し、残余のボイドレス２次母材
を寸法切りしたものを集束し、第２図に示すよう
にして線引きする。この線引工程に供される２次
母材２，２…はボイドを実質的に含まない。そう
すると第１図に示すように、各光フアイバ３，３
…がその断面形状を６角形として、即ち規則的な
ハニカム状に整列されたた構造となり、コア間隔
が均一であり、前述の暗部が存在しないイメージ
ガイドが完成されるのである。

〔実施例〕

第１図において光フアイバ３は正６角形となつ
て俵積状に密接して整列されている。このような
正６角形状となるのは、ボイドレス２次母材２を
用いこれを集束線引したので、該母材中（光フア
イバ３中）は勿論のこと、該母材２，２…間（光
フアイバ３，３…間）にもボイドが残存せずにボ
イドレス２次母材の変形によつて埋められるため
である。そしてコア３１が純石英の場合、断面円
形を保つて光フアイバ３の中心に位置し、クラツ
ド層３２の外周形状、サポート層３３が正６角形
状となるのは以下の理由による。即ちコア３１は
高融点であるのに対し、クラツド層３２が低融点
だからである。外殻のサポート層３３はコア３１
同様の高融点を示すが、厚さが薄いので線引に際
しての中心側への収縮力により、正６角形に変形
されてしまうのである。一方、このサポート層３
３は高融点であるから上記収縮力によつても破れ
ることがなく、内部のクラツド層３２，コア３１
を密封保持した状態とし、コア３１の中心からの
偏位を防止するのである。

第６図は規則的なハニカム構造を有する領域の
イメージガイド中心よりの平均半径（外周半径を
100とする相対目盛で表している）と、中心より
半径の80％の領域に存する暗点の数との関係を求
めたグラフである。

このグラフから明らかな如く規則的なハニカム
構造を有する領域のイメージガイド中心よりの平
均半径が80％より小さい場合は暗点は多いが80％
より大では著しく少なく（１個又は０）なる。

従つて少なくとも中心より半径の80％以内の部
分は規則的なハニカム構造とするのが必要なので
ある。

なお暗点の数の多募の評価を、中心より半径の
80％の領域における暗点の数（第６図の縦軸）に
依つたのはこの部分が画像品質を決定する上で重
要な部分であり、全体面積に占める割合も64％と
過半以上だからである。

前述の光フアイバ３は7.10μｍφのコア３１、
外接円直径12.94μｍのクラツド層３２及び外接円
直径13.75μｍのサポート層３３を有し、このよう
な光フアイバ３が必要画素数に応じた本数、例え
ば5000〜20000本程度、前述の如き態様で融着さ
れて純石英製のスキンパイプ４３に密嵌入されて
いる。

〔効果〕

以上の如き本発明から製造されるイメージガイ
ドにおいてはコア間隔が均一であり、また暗点が
存在しないので高い画像品質の伝送が可能であ
る。また石英ガラスを使用しているイメージガイ
ドは多成分系ガラスを用いたものに比して硬質で
あり曲り難く、このために対物部に首振り装置を
取付けても十分な首振りができず視野を広くする
ことができない。ところが本発明から製造される
イメージガイドでは暗点が少ない良質な画像伝送
部分が広いので首振り量が少ないことを補える利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明から製造されるイメージガイド
の模式的断面図、第２図は石英ガラス系イメージ
ガイドの製造方法を説明するための工程図、第３
図は母材１の断面図、第４図は母材１のボイド検
出方法説明図、第５図は２次母材製造時の説明図
である。第６図はハニカム構造領域の広さと暗点
数との関係を示すグラフである。 １……母材、２……２次母材、３……光フアイ
バ、３１……コア、３２……クラツド層、３３…
…サポート層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コア、クラツド層、及びサポート層の３層か
   らなる石英ガラス系母材中のボイドを検出してそ
   の位置を標定する第一工程、該母材から線引して
   得た２次母材につき母材中のボイドに対応する該
   ２次母材中のボイドの位置を特定してその部分を
   切除する第二工程、かくして得た実質的にボイド
   が存在しない２次母材の多数本を集束し線引して
   少なくとも中心より半径80％以内の部分は規則的
   なハニカム構造を有するイメージガイドを得る第
   三工程、とからなることを特徴とする石英ガラス
   系イメージガイドの製造方法。