JP2509330B2 - Image fiber and manufacturing method thereof - Google Patents
Image fiber and manufacturing method thereofInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、工業用や医療用内視鏡、一般画像伝送シス
テムなどに使用されるイメージファイバに係わり、特に
クラッド伝搬光等による画質劣化を押さえた溶融一体形
イメージファイバに関する。The present invention relates to an image fiber used in an industrial or medical endoscope, a general image transmission system, and the like, and particularly to image quality deterioration due to clad propagation light and the like. The present invention relates to a pressed fused integral type image fiber.
「従来の技術およびその課題」 従来より、画像伝送用のイメージファイバの一例とし
て、多数本の光ファイバを束ね、これらを溶融一体化し
て構成されたイメージファイバが知られている。“Prior Art and its Problems” Conventionally, as an example of an image fiber for image transmission, an image fiber configured by bundling a large number of optical fibers and melting and integrating them is known.
第４図は、この溶融一体形のイメージファイバの一例
を示す図であって、この図中符号１はイメージファイ
バ、２はコア、３は共有クラッド部、４はジャケットで
ある。このように構成されたイメージファイバ１は、対
物側の端面から入射した画像を多数のコア２を通して接
眼側の端面に伝送するようになっている。FIG. 4 is a view showing an example of this fusion-integrated image fiber, in which reference numeral 1 is an image fiber, 2 is a core, 3 is a shared clad portion, and 4 is a jacket. The image fiber 1 configured as described above is configured to transmit the image incident from the end surface on the object side to the end surface on the eyepiece side through the multiple cores 2.
また第５図ないし第７図は、従来のイメージファイバ
断面における屈折率分布の例を示す図である。第５図に
示すイメージファイバは、グレーデッド形屈折率分布の
コア５と、平坦な屈折率分布の共有クラッド部６とを備
えて構成されている。また第６図に示すイメージファイ
バは、ステップ形屈折率分布のコア７と、これらのコア
間の共有クラッド部６と、この共有クラッド部６の外側
に形成されたステップ形屈折率分布の高屈折率遮光部８
とを備えて構成されている。また第７図に示すイメージ
ファイバは、グレーデッド形屈折率分布のコア５と、こ
れらのコア間の共有クラッド部６と、この共有クラッド
部６の外側に形成されたステップ形屈折率分布の高屈折
率遮光部８とを備えて構成されている。5 to 7 are views showing examples of the refractive index distribution in the cross section of the conventional image fiber. The image fiber shown in FIG. 5 includes a core 5 having a graded refractive index profile and a shared cladding 6 having a flat refractive index profile. The image fiber shown in FIG. 6 has a core 7 having a step type refractive index distribution, a shared clad portion 6 between these cores, and a high refractive index having a step type refractive index distribution formed outside the shared clad portion 6. Rate light shield 8
It is comprised including. The image fiber shown in FIG. 7 has a core 5 having a graded refractive index profile, a shared cladding 6 between these cores, and a high stepwise refractive index profile formed outside the shared cladding 6. The refractive index light-shielding portion 8 is provided.
ところで、このようなイメージファイバでは、共有ク
ラッド部に入射される迷光やコアからの漏光などの不要
光がコアに逆漏することによって、コントラストが劣化
してしまう問題があった。この不要光は、共有クラッド
部６に高屈折率遮光部８を形成したイメージファイバで
は若干除去されるが、イメージファイバのコントラスト
を大幅に向上させるには不十分である。By the way, in such an image fiber, there is a problem that the contrast is deteriorated by back leakage of unnecessary light such as stray light incident on the shared cladding portion or light leakage from the core. Although this unnecessary light is slightly removed by the image fiber in which the high-refractive-index light-shielding portion 8 is formed in the shared cladding portion 6, it is not sufficient to significantly improve the contrast of the image fiber.
このコントラスト劣化を改善するための方法として
は、従来、イメージファイバに曲げや捩れの塑性変形を
加えることによって、不要光を除去する方法が提案され
ている。As a method for improving this contrast deterioration, conventionally, a method of removing unnecessary light by applying plastic deformation such as bending or twisting to the image fiber has been proposed.
この方法はイメージファイバ径がある程度太い場合や
イメージファイバの生産数量が少ない場合には有効な方
法である。しかしながら、外径が500μｍ以下の細径イ
メージファイバや、イメージファイバの生産数量が大き
い場合には適用させることが困難な問題があった。This method is effective when the diameter of the image fiber is large to some extent or when the production quantity of the image fiber is small. However, there is a problem that it is difficult to apply it when a small-diameter image fiber having an outer diameter of 500 μm or less and the production quantity of the image fiber are large.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、共有ク
ラッド部を伝搬する迷光やコアからの漏光が、コアに逆
漏するのを防止して、コントラストの優れた伝送画像が
得られるイメージファイバの提供を目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents stray light propagating in the shared clad portion or light leaked from the core from leaking back to the core, thereby obtaining an image fiber with excellent contrast. The purpose is to provide.
「課題を解決するための手段」 この発明は、上記課題を解決したもので、その特徴と
する請求項１記載の発明は、グレーデッド形屈折率分布
の多数のコアとこれらコアの外側の共有クラッド部とこ
の共有クラッド部にコアから離間して形成され、屈折率
分布がグレーデッド形であり、かつそのピークの屈折率
がコアのピークの屈折率よりも小さく、共有クラッド部
の屈折率よりも大きい遮光部を具備してなるイメージフ
ァイバにあり、請求項２記載の発明は、グレーデッド形
屈折率分布のコアの周囲にクラッドおよび遮光部となる
漸次屈折率増加部を有し、この漸次屈折率増加部の屈折
率分布が半径方向外方に向かって漸次増大する半グレー
デッド形屈折率分布であり、かつそのピークの屈折率が
コアのピークの屈折率よりも小さく、かつクラッドの屈
折率よりも大きくされてなる光ファイバ素線を、石英管
内に多数詰め込んでイメージファイバプリフォームとな
し、このプリフォームを一端から溶融線引きするイメー
ジファイバの製造方法にある。"Means for Solving the Problem" The present invention is to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that a large number of cores having a graded refractive index profile are shared with the outside of these cores. It is formed apart from the core in the clad part and this shared clad part, the refractive index distribution is graded type, and the refractive index of its peak is smaller than the refractive index of the peak of the core, In the image fiber having a large light shielding portion, the invention according to claim 2 has a gradual refractive index increasing portion serving as a clad and a light shielding portion around the core of the graded type refractive index distribution. The refractive index distribution of the refractive index increasing portion is a semi-graded type refractive index distribution in which the refractive index gradually increases outward in the radial direction, and the peak refractive index is smaller than the core peak refractive index. There is a method for producing an image fiber in which a large number of optical fiber element wires having a refractive index larger than that of Rudd are packed in a quartz tube to form an image fiber preform, and the preform is fused and drawn from one end.
「作用」 本発明のイメージファイバは、上記構成としたことに
より、遮光部が一種のコアとなり、クラッドに入射され
る迷光や、コアからの漏光が遮光部内に入って閉じ込め
られた状態となり、これらの不要光を除去することがで
きる。また、遮光部に入射した光も、遮光部内に閉じ込
められ、コアに漏れることがない。このため、伝送画像
のコントラスト、解像度が向上する。[Operation] With the image fiber of the present invention, the light shielding portion becomes a kind of core due to the above-mentioned configuration, and stray light incident on the clad and leakage light from the core are confined in the light shielding portion. It is possible to remove unnecessary light. Further, the light that has entered the light shielding portion is also confined in the light shielding portion and does not leak to the core. Therefore, the contrast and resolution of the transmitted image are improved.
「実施例」 第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す図で
ある。この例によるイメージファイバ11は、多数のコア
12と、これらコア12間の共有クラッド部13と、共有クラ
ッド部13の外側に形成された遮光部14とを具備したイメ
ージサークル15と、このイメージサークル15を囲むジャ
ケット４とから構成されている。"Embodiment" FIGS. 1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention. The image fiber 11 according to this example has a large number of cores.
12, an image circle 15 having a shared clad portion 13 between the cores 12, and a light shielding portion 14 formed outside the shared clad portion 13, and a jacket 4 surrounding the image circle 15. .
上記コア12は、グレーデッド形の屈折率分布を有して
いる。また各コア12間の共有クラッド部13は屈折率が低
く、かつ平坦な屈折率分布を有している。また共有クラ
ッド部13の外側に形成された遮光部14は、共有クラッド
部13よりも屈折率が高くかつグレーデッド形の屈折率分
布となっており、そのピークの屈折率はコアのピークの
屈折率よりも低くなっている。The core 12 has a graded refractive index distribution. Further, the shared clad portion 13 between the cores 12 has a low refractive index and a flat refractive index distribution. The light-shielding portion 14 formed outside the shared cladding portion 13 has a higher refractive index than the shared cladding portion 13 and has a graded-type refractive index distribution, and the peak refractive index is the refractive index of the core peak. It is lower than the rate.
これら各部の材料としては、例えばコア12がCeO2添加
SiO2、共有クラッド部13がＦ（フッ素）およびまたはB2
O3添加SiO2、遮光部14がＦおよびまたはB2O3添加SiO2な
どが用いられている。As the material of each of these parts, for example, the core 12 is added with CeO 2.
SiO 2 , shared clad 13 is F (fluorine) and / or B 2
O 3 added SiO 2 , and the light shielding portion 14 is F and / or B 2 O 3 added SiO 2 .
このように構成されたイメージファイバ11では、共有
クラッド部13にグレーデッド形の屈折率分布を有する遮
光部14を形成したことにより、この遮光部14内にクラッ
ドに入射される迷光や、コアからの漏光などの不要光が
閉じ込られた状態となり、コア12…によって対物側の端
面から接眼側の端面に伝搬された画像中に不要光が入る
のを防止することができ、伝搬画像のコントラストを向
上させることができる。この遮光部14に入った不要光は
遮光部14内に閉じ込められて減衰され、接眼側の端面に
殆ど到達しない。In the image fiber 11 configured in this manner, by forming the light shielding portion 14 having a graded type refractive index distribution in the shared cladding portion 13, stray light incident on the cladding in the light shielding portion 14 or from the core The unnecessary light such as the light leakage of is blocked, and it is possible to prevent the unnecessary light from entering the image propagated from the end surface on the object side to the end surface on the eyepiece side by the core 12 ... Can be improved. The unnecessary light that has entered the light-shielding portion 14 is confined in the light-shielding portion 14 and attenuated, and hardly reaches the end surface on the eyepiece side.
ところで、先のような屈折率分布を有するイメージフ
ァイバ11を作製するには、第３図に示すように、グレー
デッド形屈折率分布のコア12と、その外周の屈折率が平
坦なクラッド部16と、このクラッド部16外周の漸次屈折
率増加部17とを具備した光ファイバ素線18を作製する。
ここで、漸次屈折率増大部17は、屈折率分布が半径方向
外方に向かって漸次増大する半グレーデッド形屈折率分
布であり、かつそのピークの屈折率がクラッドの屈折率
よりも大きくされている。尚、本発明において半グレー
デッド形屈折率分布とは、グレーデッド形屈折率分布を
示すグラフをその対称軸で２分割して得られる屈折率分
布を言う。次いで、この光ファイバ素線18を多数本束
ね、ジャケット管内に詰め込んでイメージファイバ用プ
リフォームとなし、このプリフォームを一端から溶融線
引きしてイメージファイバ11とする。この溶融一体化の
際には、互いに接触状態となった各光ファイバ素線18の
漸次屈折率増加部17が溶着することによって、グレーデ
ッド形の屈折率分布の遮光部14が形成される。By the way, in order to manufacture the image fiber 11 having the above-mentioned refractive index distribution, as shown in FIG. 3, a core 12 having a graded type refractive index distribution and a clad portion 16 having a flat refractive index on its outer periphery are provided. And an optical fiber element wire 18 including the gradual increase in refractive index portion 17 on the outer periphery of the clad portion 16 is manufactured.
Here, the gradual refractive index increasing portion 17 is a semi-graded type refractive index distribution in which the refractive index distribution gradually increases outward in the radial direction, and the refractive index of its peak is made larger than the refractive index of the cladding. ing. In the present invention, the semi-graded type refractive index distribution means a refractive index distribution obtained by dividing a graph showing the graded type refractive index distribution into two along the axis of symmetry. Next, a large number of the optical fiber element wires 18 are bundled and packed in a jacket tube to form an image fiber preform, and the preform is fused and drawn from one end to form an image fiber 11. During this fusion integration, the graded refractive index distribution light-shielding portions 14 are formed by welding the gradually increasing refractive index increasing portions 17 of the optical fiber wires 18 in contact with each other.
また上記光ファイバ素線18の製造方法の一例を説明す
ると、VAD法によって、CeO2ドープSiO2からなる多孔質
母材を作製し、必要に応じて脱水を行って透明ガラス母
材を作製し、グレーデッド形屈折率分布のコア部分を作
製する。次いでこれらいずれかの母材上に、例えばプラ
ズマ外付法を用いてＦおよびまたはB2O3ドープSiO2を堆
積して透明なクラッド部16および漸次屈折率増加部17を
形成する。このクラッド部16および漸次屈折率増加部17
を形成するには、堆積物中のＦおよびまたはB2O3の量
を、クラッド部16形成時には一定とし、漸次屈折率増加
部17を形成する際にＦおよびまたはB2O3の量を漸次減少
させて行う。かくして得られた透明ガラス母材を線引き
することによって、第３図に示すような屈折率分布のイ
メージファイバ用光ファイバ素線18が作製される。Further, an example of the method for manufacturing the optical fiber strand 18 will be described.By the VAD method, a porous preform made of CeO 2 -doped SiO 2 was produced, and dehydration was performed as necessary to produce a transparent glass preform. , A core portion having a graded refractive index profile is prepared. Then, F and / or B 2 O 3 -doped SiO 2 is deposited on either of the base materials by using, for example, a plasma external method to form a transparent cladding portion 16 and a gradually increasing refractive index portion 17. This clad portion 16 and the gradually increasing refractive index portion 17
To form the can, the F and or amount of B 2 O 3 in the sediment, during the cladding portion 16 formed as a constant, the amount of F and or B 2 O 3 in gradually to form a refractive index increasing portion 17 Gradually reduce it. By drawing the transparent glass preform thus obtained, the optical fiber element wire 18 for an image fiber having a refractive index distribution as shown in FIG. 3 is produced.
そして作製された光ファイバ素線18を多数本束ねて石
英管内に詰め込み、一端から溶融線引きするとイメージ
ファイバ11が得られる。Then, a large number of the produced optical fiber element wires 18 are bundled and packed in a quartz tube, and an image fiber 11 is obtained by melting and drawing from one end.
このイメージファイバ11は、各コア12間の共有クラッ
ド部13に、グレーデッド形の屈折率分布を有する遮光部
14を形成したことにより、共有クラッド部13に入射され
る迷光や、コア12からの露光が遮光部14内に入って閉じ
込められ、不要光の影響を減少させることができるの
で、伝送画像のコントラスト向上など伝送画質を向上さ
せることができる。The image fiber 11 includes a light-shielding portion having a graded refractive index distribution in the shared clad portion 13 between the cores 12.
By forming 14, the stray light incident on the shared cladding portion 13 and the exposure from the core 12 are confined inside the light shielding portion 14 and the influence of unnecessary light can be reduced, so that the contrast of the transmitted image can be reduced. It is possible to improve the transmission image quality.
（実験例） 第２図に示す屈折率分布のイメージファイバを作製し
た。光ファイバ素線としては第３図に示すようにコアお
よび漸次屈折率増加部の屈折率分布がグレーデッド形の
光ファイバ素線を用いた。(Experimental Example) An image fiber having a refractive index distribution shown in FIG. 2 was produced. As the optical fiber strand, as shown in FIG. 3, an optical fiber strand having a graded type refractive index distribution in the core and the gradually increasing refractive index portion was used.
コア…GeO2添加SiO2、コア径100μｍ、比屈折率差＋3.0
％ クラッド部……（F,B2O3）添加SiO2、厚さ25μｍ、比屈
折率差−1.0％ 漸次屈折率増加部…（F,B2O3）添加SiO2、厚さ５μｍ、
最大比屈折率差＋1.0％ この光ファイバ素線を3000本束ね、石英管内に詰め込
んで溶融線引きしてイメージファイバ（本発明品とい
う）を作製した。Core: SiO 2 with GeO 2 added, core diameter 100 μm, relative refractive index difference +3.0
% Cladding part …… (F, B 2 O 3 ) added SiO 2 , thickness 25 μm, relative refractive index difference −1.0% Gradual increase in refractive index part… (F, B 2 O 3 ) added SiO 2 , thickness 5 μm,
Maximum relative refractive index difference + 1.0% 3000 optical fiber strands were bundled, packed in a quartz tube, and fused and drawn to produce an image fiber (referred to as the product of the present invention).
一方、比較のために、先の光ファイバ素線と同一の材
料を用いて、グレーデッド形屈折率分布のコアを有する
とともにクラッド部外周にSiO2からなるステップ形屈折
率分布の高屈折率部を形成して光ファイバ素線を作製
し、以下同様にして第７図に示すように屈折率分布がグ
レーデッド形のコアとステップ形の遮光部とを有するイ
メージファイバ（従来品という）を作製した。On the other hand, for comparison, using the same material as the above optical fiber element, it has a core with a graded type refractive index profile and a high refractive index part with a step type refractive index profile made of SiO 2 around the cladding To form an optical fiber elemental wire, and in the same manner as described below, an image fiber (referred to as a conventional product) having a graded core with a refractive index distribution and a step-shaped light-shielding portion is prepared. did.
そして本発明品と従来品との伝搬画像のコントラスト
をMTF法で比較したところ、本発明品は、従来品にくら
べコントラストが約1.5倍向上していることが確認され
た。When the contrasts of the propagation images of the product of the present invention and the conventional product were compared by the MTF method, it was confirmed that the contrast of the product of the present invention was improved by about 1.5 times as compared with the conventional product.
「発明の効果」 以上説明したように、本発明によるイメージファイバ
は、グレーデッド形屈折率分布の多数のコアと、これら
コアの外側の共有クラッド部と、この共有クラッド部に
コアから離間して形成され、屈折率分布がグレーデッド
形であり、そのピークの屈折率がコアのピークの屈折率
よりも小さく、共有クラッド部の屈折率よりも大きい遮
光部を有するものであるので、共有クラッド部に入射さ
れる迷光やコアからの漏光を遮光部内に導入して閉じ込
めることができるとともに遮光部に入射した光もここに
閉じ込められてコアに漏れ出すことがなく、不要光の影
響を減少させることができ、伝送画像のコントラスト、
解像度を高め、伝送画質を向上させることができる。[Advantages of the Invention] As described above, in the image fiber according to the present invention, a large number of cores having a graded refractive index distribution, the shared clad portion outside these cores, and the shared clad portion separated from the core are provided. Since the refractive index distribution is graded, the peak refractive index is smaller than the core peak refractive index, and the light shielding portion is larger than the common cladding refractive index, the shared cladding portion is formed. Stray light that is incident on the light source and light leaked from the core can be introduced and confined in the light blocking section, and the light that has entered the light blocking section is also confined here and does not leak to the core, reducing the effect of unnecessary light. Can be transmitted image contrast,
The resolution can be increased and the transmission image quality can be improved.
また、本発明の製造方法によれば、上述のイメージフ
ァイバを容易に安定して製造することができる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, the above-described image fiber can be easily and stably manufactured.
第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す図であ
って、第１図はイメージファイバの正面図、第２図は第
１図のイメージファイバのＢ部における屈折率分布を説
明するための図、第３図は本発明のイメージファイバを
製造するに好適に使用される光ファイバの例を示す構成
図、第４図ないし第７図は従来のイメージファイバを説
明するための図であって、第４図はイメージファイバの
正面図、第５図ないし第７図は第４図のＡ部における屈
折率分布の例を示す図である。 11…イメージファイバ、12…コア、13…共有クラッド
部、14…遮光部、18…光ファイバ素線。1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of an image fiber, and FIG. 2 is a refractive index distribution in a portion B of the image fiber of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram, FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of an optical fiber preferably used for manufacturing the image fiber of the present invention, and FIGS. 4 to 7 are conventional image fibers. FIG. 4 is a front view of the image fiber, and FIGS. 5 to 7 are views showing examples of the refractive index distribution in the A portion of FIG. 11 ... Image fiber, 12 ... Core, 13 ... Shared clad part, 14 ... Shading part, 18 ... Optical fiber strand.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 克之 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (72)発明者 真田 和夫 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭61−205634（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuyuki Seto 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Fujikura Electric Wire Co., Ltd.Sakura Factory (72) Inventor Kazuo Sanada 1440, Rosaki, Sakura City, Chiba Fujikura Electric Wire Co., Ltd.Sakura Factory (56) Reference JP-A-61-205634 (JP, A)
Claims (2)
と、これらコアの外側の共有クラッド部と、この共有ク
ラッド部にコアから離間して形成され、屈折率分布がグ
レーデッド形であり、かつそのピークの屈折率がコアの
ピークの屈折率よりも小さく、共有クラッド部の屈折率
よりも大きい遮光部を具備してなることを特徴とするイ
メージファイバ。1. A large number of cores having a graded refractive index distribution, a shared clad portion outside the cores, and the shared clad portion formed apart from the cores, the refractive index distribution being a graded type, An image fiber comprising a light-shielding portion having a peak refractive index lower than that of the core and higher than that of the shared cladding.
クラッドおよび遮光部となる漸次屈折率増加部を有し、
この漸次屈折率増加部の屈折率分布が半径方向外方に向
かって漸次増大する半グレーデッド形屈折率分布であ
り、かつそのピークの屈折率がコアのピークの屈折率よ
りも小さく、かつクラッドの屈折率よりも大きくされて
なる光ファイバ素線を、石英管内に多数詰め込んでイメ
ージファイバプリフォームとなし、このプリフォームを
一端から溶融線引することを特徴とするイメージファイ
バの製造方法。2. A graded refractive index distribution core is provided with a gradual refractive index increasing portion serving as a cladding and a light shielding portion around a core.
The refractive index distribution of this gradually increasing refractive index portion is a semi-graded type refractive index distribution gradually increasing outward in the radial direction, and its peak refractive index is smaller than the core peak refractive index and A method for producing an image fiber, characterized in that a large number of optical fiber strands having a refractive index higher than that of (1) are packed in a quartz tube to form an image fiber preform, and the preform is melt-drawn from one end.
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-
1989
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| Publication number | Publication date |
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| JPH02291506A (en) | 1990-12-03 |
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