(57)【要約】【課題】光学特性を低下させること無く、イメージファイバの全長または一部の可撓性を向上させたイメージファイバとその製法を提供する。【解決手段】既製のイメージファイバの一部または全長にわたって、樹脂被覆層４を除去後、外層の石英製ジャケット２を、フッ酸または機械的切削により、肉厚を元の肉厚の２０〜８０％にすることによって、曲げ剛性ＥＩを低下させるか、または石英製ジャケット管に画素ファイバを整列挿入後、加熱一体化したのち、フッ酸または機械的切削により、石英製ジャケット管の肉厚を元の肉厚の２０〜８０％にしてから、所定径の画素ファイバが得られるまで溶融紡糸し、連続して樹脂被覆して、イメージファイバの線径を小さくして、その分、曲げ剛性を小さくできる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージファイバの石英製ジャケットの長手方向の一部または全部の外周部分を削り取り、その厚さを初めの厚さの２０〜８０％に縮小することを特徴とする可撓性イメージファイバの製造方法。
【請求項２】
石英製ジャケット管内に多数の画素となる光ファイバを整列状態で挿入し、これを加熱一体化してプリフォームとし、ついでこのプリフォームの石英製ジャケット管の外周部を削り取り、その厚さを初めの厚さの２０〜８０％に縮小したのち、このプリフォームを溶融線引きすることを特徴とする可撓性イメージファイバの製造方法。
【請求項３】
イメージファイバの石英製ジャケットの長手方向の一部または全部の外周部分が削り取られ、その厚さが初めの厚さの２０〜８０％に縮小されたことを特徴とする可撓性イメージファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡や管路内監視ファイバスコープなどに供せられる可撓性イメージファイバ及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージファイバとは、直径数μｍ程度のファイバを多数本、その両端面において配列が正確に対応するように集束し、さらに端面を研磨仕上げしたもので、このようなイメージファイバの端面に像を投影させると、その像は１本１本のファイバからなる画素に分割され、明暗および色調の異なる光の点群として伝送され、他端にもとの画像がそのまま再現される。
【０００３】
このようなイメージファイバの製造方法としては、ファイバ用母材を線径２００μｍ程度に線引きして、画素用の光ファイバとし、これを画素数に応じた本数を配列集束して石英製ジャケット管内に挿入し、さらに溶融線引きして、長さ方向に一様な画像配列を持つように溶融一体化してイメージファイバとする一括マルチファイバ法が多用されている。
【０００４】
イメージファイバの用途としては、血管、乳腺、膵管等の細く曲がりくねった管腔内の観察等が挙げられるが、そのような場合、イメージファイバは十分な可撓性が要求される。特に、その対物側では、観察対象物をくまなく観察する必要があることから、より一層良好な可撓性が求められる。
【０００５】
可撓性の目安である曲げ剛性Ｆは、イメージファイバの線径をｄ、弾性係数をＥ、断面二次モーメントをＩとすると、Ｆ＝ＥＩで与えられる。ここで、Ｉ＝πｄ４／６４である。弾性係数Ｅはイメージファイバの材質によって決まる物理量であることから、同じ石英系ファイバを用いて、曲げ剛性Ｆを小さくする為には、イメージファイバの線径ｄを小さくする必要がある。
【０００６】
そこで、一般にイメージファイバの可撓性を向上させるためには、その線引き径を出来る限り細くした細径イメージファイバが用いられている。しかしながら、線引き径を小さくすると画素ファイバ径が小さくなるとともに画素ファイバと画素ファイバの間隔が小さくなり、光エネルギーのクラッド部への染み出しが起こり、伝送損失の増加を招くばかりでなく、画素間でモード結合が生じ、コントラスト、即ち解像力そのものが劣化するため、線引き径を小さくするのには限界がある。
【０００７】
ところで、一括マルチファイバ法では、石英製ジャケット管は、その製法上、必要不可欠なものであるが、製造されたイメージファイバにとっては、曲げ剛性を高め、光学特性には全く寄与しないものである。そこで、石英製ジャケット管の肉厚を薄すれば、その分、所定径の画素ファイバを得る際のイメージファイバ径を小さくすることができる。
【０００８】
しかし、一括マルチファイバ法では、画素ファイバを多数本、配列集束させて挿入させるため、取り扱い上、石英製ジャケット管の薄さには限界があり、現在の１．２ｍｍ厚さの石英製ジャケット管が、現行製法上の限界である。
【０００９】
他方、一括マルチファイバ法では、画素ファイバ径を所定径に保ちながら、イメージファイバそのものの径を小さくする方法として、石英製ジャケット管内に挿入する画素ファイバの本数を少なくして、溶融線引きしてイメージファイバに仕上げる方法があるが、この場合には、画素数の減少により解像力そのものが低下し、光学特性の低下を来たす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光学特性を損なうことなく高可撓性を有するイメージファイバとその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、
請求項１にかかる発明は、イメージファイバの石英製ジャケットの長手方向の一部または全部の外周部分を削り取り、その厚さを初めの厚さの２０〜８０％に縮小することを特徴とする可撓性イメージファイバの製造方法である。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、石英製ジャケット管内に多数の画素となる光ファイバを配列状態で挿入し、これを加熱一体化してプリフォームとし、ついでこのプリフォームの石英製ジャケット管の外周部を削り取り、その厚さを初めの厚さの２０〜８０％に縮小したのち、このプリフォームを溶融線引きすることを特徴とする可撓性イメージファイバの製造方法である。
【００１３】
請求項３にかかる発明は、イメージファイバの石英製ジャケットの長手方向の一部または全部の外周部分が削り取られ、その厚さが初めの厚さの２０〜８０％に縮小されたことを特徴とする可撓性イメージファイバである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の請求項３に記載された可撓性イメージファイバの一例を示すもので、この例のイメージファイバは、多数の画素ファイバ３が集束配列されたイメージファイバ本体１と、このイメージファイバ本体１を包囲する石英製ジャケット２と、この石英製ジャケット２上に被覆されたプラスチックなどの樹脂被覆層４からなる。そして、この可撓性イメージファイバの高可撓性が要求される部分５、例えば、対物側の先端部分は、石英製ジャケット２の外周部が削り取られ、石英製ジャケット２の肉厚が他の部分に比べて、薄くなっている。
【００１５】
次に、この例の可撓性イメージファイバの製造方法について説明する。
まず、既製のイメージファイバを用意する。このイメージファイバの高可撓性が要求される部分５の樹脂被覆層４を除去し、石英製ジャケット２を露出させる。ついで、当該部分の石英製ジャケット２の表層部分を、フッ酸等の薬剤で溶解除去するか、または機械的に切削して、石英製ジャケット２の肉厚を、他の部分の石英製ジャケット２の肉厚の２０〜８０％にする。
【００１６】
ここで、石英製ジャケット２の肉厚が他の部分の石英製ジャケット２の肉厚の８０％よりも厚いと、実質的に可撓性の改善効果が少なく、石英製ジャケット２の肉厚が２０％よりも薄いと、石英製ジャケット２を溶解または切削除去する際に、部分的に削り取り過ぎてイメージファイバ本体１が露出したり、イメージファイバ本体１の一部を削り取る危険性があるため、石英製ジャケット２の肉厚は２０〜８０％としている。
【００１７】
石英製ジャケット２の表層部を削り取った後、残りの石英製ジャケット２の表面に凹凸や傷等が残存すると、イメージファイバは、所定の強度が得られない場合がある。そのような場合は、削り取った後の石英製ジャケット２の表面を酸素水素バーナーなどによる火炎研磨を行うか、または機械研磨を行うことによって整形して、表面を滑らかにする。なお、この工程は、必要な強度が得られる場合には省略できる。
【００１８】
最後に、表層部を削り取った石英製ジャケット２の上から、他の部分と同じ樹脂を被覆して、樹脂被覆層４を形成してイメージファイバが完成する。
【００１９】
このようにして作製されたイメージファイバでは、その高可撓性部分５の石英製ジャケット２の外周部分が削り取られて、樹脂被覆層４を除いた外径が、高可撓性部分５以外の部分よりも細くなっているので、この高可撓性部分５は他の部分よりも曲げ剛性が小さく、可撓性が高いものとなる。この為、この例のイメージファイバでは、例えば、対物側の先端部分の可撓性が特に良好となり、優れた首振り特性を示すものとなる。
【００２０】
また、このイメージファイバの製造方法では、現在使用されている厚さ１．２ｍｍの石英製ジャケットを用いることができ、しかも、所要部分に高い可撓性を付与することができ、かつ光学特性が低下することもない。
【００２１】
図２は、請求項２に記載の製造方法によって得られた可撓性イメージファイバの一例を示すものである。この例の可撓性イメージファイバは、イメージファイバ本体１と、石英製ジャケット２と、画素ファイバ３と、樹脂被覆層４とからなる点で先の例と同じであるが、その石英製ジャケット２の厚さが全長にわたって薄くなっているものである。
【００２２】
この例の可撓性イメージファイバの製造は、まず、石英製ジャケットとなる石英製ジャケット管を用意する。この石英製ジャケット管は、現在使用されている厚さが１．２ｍｍ以上のもので良い。ついで、画素となる石英ファイバを多数本、整列集束したうえで、石英製ジャケット管内に挿入し、これを加熱して、石英ファイバ及び石英製ジャケット管を一体化して、プリフォームとする。ついで、このプリフォームの外周部分を全長にわたって、フッ酸等の薬剤により溶解除去するか、機械的に切削して、石英製ジャケット管の肉厚を元の肉厚の２０〜８０％に縮小したのち、このプリフォームを溶融線引きして、全長にわたって石英製ジャケットの肉厚が薄く、可撓性の良い、イメージファイバが得られる。
【００２３】
ここで、プリフォームの石英製ジャケット管６の肉厚を、元の肉厚の２０〜８０％にするのは、８０％よりも厚い場合には、溶融線引き後のイメージファイバの可撓性の改善効果が実質的に無く、石英製ジャケット管６の肉厚を２０％よりも薄くすると、石英製ジャケット管６の表層部を削り取る際に、部分的にイメージファイバ本体１が露出したり、イメージファイバ本体１の一部を削り取ってしまう危険性があるからである。
【００２４】
このようにして作製したイメージファイバは、石英製ジャケット管の肉厚が厚いプリフォームを線引きして、画素ファイバの径が同じになるように仕上げた場合のイメージファイバと比べると、石英製ジャケット管の肉厚が薄い分だけイメージファイバの線径が細くなり、曲げ剛性が小さく、可撓性が高いものになる。このため、この例のイメージファイバでは、全体的に可撓性が良好となり、曲がりくねった細い管腔内などへの挿入性が優れたものとなる。
【００２５】
また、このイメージファイバの製造方法では、現在使用されている厚さ１．２ｍｍの石英製ジャケット管を用いることができ、しかも全長にわたって高い可撓性を付与することができ、かつ光学特性が低下することもない。
【００２６】
【実施例１】
既製のイメージファイバを用いて、そのイメージファイバの先端１００ｍｍの部分の可撓性を改善した例を以下に示す。樹脂被覆層４を除くイメージファイバの線径は３００μｍで、この内、石英製ジャケット２に相当する部分の肉厚は１５μｍである。高可撓性を付与すべき長さ１００ｍｍの高可撓性部５の被覆層４を除去した後、石英製ジャケット２の表層部をフッ酸で厚さ７．５μｍ分だけ溶解除去して石英製ジャケット２の肉厚を７．５μｍにした。これにより、可撓性を付与すべき部分５のイメージファイバ径は２８５μｍになった。しかる後に樹脂被覆層４を再度被覆して、局部的に可撓性の高いイメージファイバを得た。
【００２７】
本イメージファイバの可撓性の目安である曲げ剛性ＥＩは、樹脂被覆層を除くイメージファイバの線径から算出される。従って、曲げ剛性ＥＩは元の値の８１％まで低下し、可撓性の優れたイメージファイバが得られた。
【００２８】
【実施例２】
線径２００μｍの石英ファイバを長さ３８０ｍｍに切断して、画素ファイバを６，０００本用意した。次に、長さ３８０ｍｍ、外径２２．４ｍｍ、内径２０．０ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの石英製ジャケット管に予め用意した画素ファイバを６，０００本整列挿入し、石英製ジャケット管と画素ファイバを加熱一体化してプリフォームとした後、表層の石英製ジャケット管を、フッ酸で溶解除去して肉厚を０．２ｍｍにした。しかる後、所定径の画素ファイバが得られるまで溶融紡糸し、連続で樹脂被覆して細径イメージファイバを得た。
【００２９】
本製法によるイメージファイバの径は、石英製ジャケット管の外周部を削り取らない場合の線径の８０％になり、曲げ剛性は元の値の４７％になる。画素ファイバの径と本数が同じであり、光学特性を低下させること無く、可撓性の優れたイメージファイバが作製された。
【００３０】
前述の実施例１及び２と従来法によるイメージファイバの構成と曲げ剛性を表１に纏めて示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、汎用されている石英製ジャケット管と画素ファイバを用いて、光学特性を損ねることなく、必要個所または全長にわたって可撓性の優れたイメージファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項２に記載するイメージファイバの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の請求項３に記載する製造法で得られたイメージファイの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・イメージファイバ本体、２・・・石英製ジャケット、３・・・画素ファイバ、４・・・樹脂被覆層、５・・・高可撓性部
【図１】
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【図２】
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