JPH05297232A - イメージファイバおよびその製造方法 - Google Patents

イメージファイバおよびその製造方法

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JPH05297232A
JPH05297232A JP4099944A JP9994492A JPH05297232A JP H05297232 A JPH05297232 A JP H05297232A JP 4099944 A JP4099944 A JP 4099944A JP 9994492 A JP9994492 A JP 9994492A JP H05297232 A JPH05297232 A JP H05297232A
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JP
Japan
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image fiber
core
image
lens
fiber
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JP4099944A
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English (en)
Inventor
Kouji Tsumanuma
孝司 妻沼
Kazuo Sanada
和夫 真田
Keiji Kaneda
▲恵▼司 金田
Naoki Shamoto
尚樹 社本
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イメージファイバ1の一端面1a上にポジ型
フォトレジストを塗布し、イメージファイバ1の他端面
側から、このイメージファイバを介してフォトレジスト
を露光せしめた後、フォトレジストをエッチングしてレ
ジストパターン3を形成する。次いでレジストパターン
3上にガラス組成物を塗布して、コア1c上にガラス層
4を形成する。さらにガラス層4のイオン交換を行っ
て、各コア端面上にそれぞれレンズが設けられたイメー
ジファイバを得る。 【効果】 コア上にレンズが設けられた端面を対物側と
して画像伝送を行うと、コアへの入射効率を大幅に向上
させることができ、より明るく鮮明な画像が得られる。
至近距離にある対象物に対しては、コア上のレンズによ
って結像でき、別体の対物レンズ系が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコア−クラッド構造を有
する多数本の光ファイバを一体化してなるイメージファ
イバにおいて、一方の端面の各コア上にそれぞれレンズ
を設けることによって、各画素の端面に集光や結像とい
ったレンズ機能を付加せしめることができるようにした
イメージファイバおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】イメージファイバは、コア−クラッド構
造を有する多数本の光ファイバを一体化してなり、一端
から他端へ画像を伝送するものである。また、イメージ
ファイバを構成する1本の光ファイバのコア−クラッド
からなる部分を、イメージファイバにおける画素とい
う。一般に、この光ファイバとしてはコアの屈折率分布
が二乗分布状に形成されたグレーデッド・インデックス
型と、ステップ型の光ファイバが用いられるが、ここで
は主に前者について述べる。そして、このイメージファ
イバは一般に画素径;10μm以下、コア径;7〜8μ
m程度に形成されている。
【0003】従来よりイメージファイバによって画像伝
送を行う場合には、図6に例を示すように、イメージフ
ァイバ1の一端に対物レンズ系10を設け、対象像11
をこの対物レンズ系10によりイメージファイバ1の一
端面1aに結像し、この像を各画素に分割して他端1b
へ伝送するようになっている。そして対物レンズ系10
としては、1セットの組合せレンズ、あるいはグレーデ
ッド・インデックスレンズ(GRIN)等が用いられ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】イメージファイバ1で
伝送して得られる像は、各画素のコアで伝送される光量
が多いほど、明るい画像が得られる。しかしながら、上
記のようにして画像伝送を行う場合には、対物レンズ系
10を介してイメージファイバ端面1aに達する光が、
この端面1aでの反射や吸収等によって、各画素のコア
に効率良く入射されず、明るい画像が得られないという
問題があった。
【0005】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、コアへの光の入射効率を向上できるようにしたイメ
ージファイバの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のイメージファイ
バは、イメージファイバ端面の各コア上にそれぞれレン
ズを設けたことを前記課題の解決手段とした。
【0007】
【作用】本発明の、一方の端面の各コア上にそれぞれレ
ンズを設けたイメージファイバはによれば、図4に示す
ように、イメージファイバの端面1aに達する光は、各
コア1c上に設けられたレンズ2によって集束されて、
コア1cに入射されるので、コアへの入射光量を大幅に
増大させることができる。また図5に示すように、対象
物11がイメージファイバ端面1aから至近距離にある
場合には、レンズ2によって、この対象物11の像を光
ファイバ端面1a上に結像することができるので、別体
の対物レンズ系を用いることなく、イメージファイバに
よって、直接、画像を伝送することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図1(A)
は本発明のイメージファイバの第1の例を示したもので
ある。この例のイメージファイバ1は、一端面1aの各
コア上に、二乗分布に近い屈折率を有するロッド状のレ
ンズ2がそれぞれ形成されたものである。このようなイ
メージファイバ1は以下のようにして製造することがで
きる。図1(B)〜(D)はこの例のイメージファイバ
の製造方法を工程順に示した説明図である。まず、イメ
ージファイバ1の両端面を周知の方法で研磨する。次に
ポジ型の感光性有機高分子系樹脂(フォトレジスト)を
イメージファイバ一端面1aの全面に塗布する。次いで
イメージファイバの他端面からイメージファイバを介し
て、フォトレジストに対して紫外線を照射し、これを露
光せしめる。この時、イメージファイバ1を介して露光
せしめることにより、一端面1aの全面に塗布されたレ
ジストのうち、コア上のレジストのみが露光され、クラ
ッド上のレジストは露光されない状態となる。
【0009】この後、フォトレジストをエッチング液に
浸すと、図1(B)に示すように、コア1c上のレジス
トのみが溶解、除去され、コア1c部分が凹状に形成さ
れたレジストパターン3が形成される。そして、水洗、
乾燥を行った後、図1(C)に示すように、レジストパ
ターン3上にガラス組成物を塗布して、レジストパター
ン3の凹部にガラス層4を形成する。このとき用いられ
るガラス組成物としては、一般に光学ガラスの製造に用
いられる多成分系ガラス組成物を用いることができ、例
えば10Tl2O・15Na2O・15B2O3・60Si
O2等を用いることができる。
【0010】ガラス層4を形成した後、周知の方法によ
りレジストパターン3を除去し、図1(D)に示すよう
にロッド状のガラス層を得、さらに、イオン交換法によ
りガラス層4の屈折率分布を形成してロッド状のレンズ
2が得られる。このイオン交換は、一般にロッドレンズ
等を製造する際に用いられる手法によって行うことがで
きる。例えばKNO3等のアルカリ溶融塩中にガラス層
4を浸漬することによって、溶融塩中のK+イオンと、
ガラス層中のTl+イオンとの交換過程で、図1(D)
中、破線で示したような二乗分布状に近い屈折分布が形
成される。そしてレンズ2の端面を適宜の手段を用いて
研磨して、端面1aのコア上にロッド状のレンズ2が形
成されたイメージファイバ2が得られる。さらに、レン
ズ2の高さは、レジストパターン3の形状を変えるなど
して、適宜の高さに形成することができ、レンズ2の屈
折率分布はイオン交換時の温度、時間、濃度等の条件を
適宜設定することによって、所望の屈折率分布に形成す
ることができる。
【0011】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図2(A)および(B)は、本発明のイメージフ
ァイバの第2の実施例を示したものである。この例のイ
メージファイバ1は、一端面1aのコア上に曲面を有す
る凸状のレンズ2が設けられたものである。このような
イメージファイバ1は以下のようにして製造することが
できる。まず、イメージファイバ1の両端面を周知の方
法で研磨する。次にネガ型の感光性有機高分子系樹脂
(フォトレジスト)をイメージファイバ一端面1aの全
面に塗布する。このレジストとしては、硬化後に光透過
性を有するものを用いることができる。次いでイメージ
ファイバ1の他端面側からイメージファイバ1を介し
て、フォトレジストに対して紫外線を照射し、これを露
光せしめる。このように、イメージファイバ1を介して
露光せしめることにより、コア上のレジストのみが露光
され、クラッド上のレジストは露光されない状態とな
る。しかも、コアの屈折率分布が二乗分布状に形成され
ていると、コア部分を透過する光パワーの分布はそれに
近似となる。したがって、一端面1aのコアにおける紫
外線強度は、中心が最も強く、周辺部へ向かって減少す
る分布となり、それに応じて、露光によるレジストの感
光変化も中心部の不溶化が周辺部よりも進んだ状態とな
る。
【0012】この後、フォトレジストをエッチング液に
浸す。このことにより、クラッド部分のフォトレジスト
が溶解、除去されるとともに、コア部分も不溶化の状態
に応じて溶解、除去され、図2(B)に示すように、二
乗分布に近い断面を有するレジスト5がコア1c上に形
成される。このような形状に加工されたレジスト5は、
コア1cに対してレンズ2として作用する。さらに、水
洗、乾燥して、本実施例のイメージファイバ1が得られ
る。また、紫外線の照射強度、照射時間等を適宜設定す
ることによって、レンズ21を所望の形状に形成するこ
とができる。
【0013】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図3(A)および(B)は、本発明の第3の実施
例を示したものである。この例のイメージファイバ1
は、コアに屈折率を上げるドーパントが二乗分布状にド
ープされてなるイメージファイバの端面1aにおいて、
コア部分が突出しており、かつその突出している部分が
曲面に形成されてレンズとなっているものである。この
ようなイメージファイバ1は以下のようにして製造する
ことができる。まず、イメージファイバ1の端面を周知
の方法で研磨する。次いで、コアにドープされたドーパ
ントに対して、これを選択的に溶解しない選択エッチン
グ性を有するエッチング液に、先に研磨したイメージフ
ァイバの先端部を浸漬する。ここで、例えばコアにGe
がドープされたイメージファイバに対しては、エッチン
グ液としてフッ化アンモニウムを用いることができる。
【0014】そして、このようなエッチング液に浸漬す
ることによって、コア部分はドーパントのドープ量に反
比例して溶解、除去され、またクラッド部も溶解、除去
される。すなわち、ドーパントが多くドープされている
コアの中心部はエッチングされ難く、その周辺部および
クラッド部はエッチングされ易いので、図3(B)に示
すように、コア1c部分が断面二乗分布状に近い形状に
エッチングされる。このような形状に加工されたコア1
cの先端部はレンズ2として作用する。このようにして
端面1aにおいて、コア部分が突出され、その突出部分
がレンズ2に加工されたイメージファイバ1が得られ
る。また、エッチング液の濃度、温度、浸漬時間等を適
宜設定することによって、レンズ2を所望の形状に形成
することができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明のイメージフ
ァイバは、一方の端面の各コア上にそれぞれレンズが設
けらたものであるので、この端面を対物側として画像伝
送を行った場合には、コアへの入射効率を大幅に向上さ
せることができ、より明るく鮮明な画像が得られる。ま
た、至近距離にある対象物に対しては、コア上のレンズ
によって結像できるので、別体の対物レンズ系が不要と
なり、装置の簡素化、軽量化を図ることができる。
【0016】また、本発明のイメージファイバの製造方
法によれば、従来は製造や接着が困難であった、微小な
レンズをイメージファイバのコア上に設けることができ
る。さらに、レンズの形状や屈折率分布も適宜変化させ
ることができるので、所望の光学特性を有する微小なレ
ンズを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のイメージファイバの第1の実施例を
示すもので、(A)は斜視図、(B)〜(D)はその製
造工程を示す断面図である。
【図2】 本発明のイメージファイバの第2の実施例を
示すもので、(A)は斜視図、(B)は断面図である。
【図3】 本発明のイメージファイバの第3の実施例を
示すもので、(A)は斜視図、(B)は断面図である。
【図4】 本発明のイメージファイバの集光作用を示す
説明図である。
【図5】 本発明のイメージファイバの結像作用を示す
説明図である。
【図6】 従来のイメージファイバの例を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1…イメージファイバ、1a…端面、1c…コア、2…
レンズ
フロントページの続き (72)発明者 社本 尚樹 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア−クラッド構造を有する多数本の光
    ファイバを一体化してなるイメージファイバにおいて、
    一方の端面の各コア上にそれぞれレンズが設けられてい
    ることを特徴とするイメージファイバ。
  2. 【請求項2】 イメージファイバの一端面上にポジ型フ
    ォトレジストを塗布する工程と、該イメージファイバの
    他端面側から、このイメージファイバを介して上記フォ
    トレジストを露光せしめる工程と、該フォトレジストを
    エッチングしてレジストパターンを形成する工程と、該
    レジストパターン上にガラス層を形成する工程と、該ガ
    ラス層のイオン交換を行う工程とを有することを特徴と
    する請求項1のイメージファイバの製造方法。
  3. 【請求項3】 イメージファイバの一端面上にネガ型フ
    ォトレジストを塗布する工程と、該イメージファイバの
    他端面側から、このイメージファイバを介して上記フォ
    トレジストを露光せしめる工程と、該フォトレジストを
    エッチングする工程とを有することを特徴とする請求項
    1のイメージファイバの製造方法。
  4. 【請求項4】 コアにドープされているドーパントに対
    して、これを選択的に溶解しない選択エッチング性を有
    するエッチング液に、イメージファイバの先端部を浸漬
    することを特徴とする請求項1のイメージファイバの製
    造方法。
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