(57)【要約】【課題】イメージファイバの一部に変形加工を加えて、伝送画質の改善を図る際に、イメージファイバの径方向における中心部と周辺部とでの画質の改善が同程度に行われるようにし、画面全体での均質な改善がなされるようにする。【解決手段】複数の画素となるコアを有するイメージファイバ１の一部をその径方向に変形するか、あるいは、その径方向に変形しかつねじることにより、すべてのコアの変形がほぼ同一とした加工部２を形成する。このような加工は、複数の画素となるコアを有するイメージファイバ１の一部を加熱し、その加熱部分をその径方向に変形させるか、もしくはその径方向に変形させると同時にねじることで作製できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部がその径方向に変形させられ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を有することを特徴とする加工イメージファイバ。
【請求項２】
複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部がその径方向に変形させられ、かつねじられ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を有することを特徴とする加工イメージファイバ。
【請求項３】
加工部を保護部材で被覆したことを特徴とする請求項１または２記載の加工イメージファイバ。
【請求項４】
複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部を加熱し、その加熱部分をその径方向に変形させ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を形成することを特徴とするイメージファイバの加工方法。
【請求項５】
複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部を加熱し、その加熱部分をその径方向に変形させると同時にねじり、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を形成することを特徴とするイメージファイバの加工方法。
【請求項６】
イメージファイバの一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱されたイメージファイバの一部にその径方向の変形を付与する変形手段を備えたことを特徴とするイメージファイバの加工装置。
【請求項７】
イメージファイバの一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱されたイメージファイバの一部にその径方向の変形を付与する変形手段と、加熱されたイメージファイバの一部にねじりを付与するねじり手段を備えたことを特徴とするイメージファイバの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、イメージファイバの一部を径方向に変形させる加工を施す加工方法に関し、イメージファイバを構成する画素となるコアの変形がすべてのコアにおいてほぼ同様になるようにし、イメージファイバの径方向における中心部と周辺部とでの画質の改善がほぼ等しくなるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファイバスコープなどに用いられるイメージファイバの中間部分等を加熱、軟化し、イメージファイバをねじるねじり加工を施したり、あるいはイメージファイバを折り曲げる折り曲げ加工を施したりすることにより、伝送画像の画質改善や画像方向の逆転などを行うことがなされている。
【０００３】
特に、伝送画質の改善を目的にしたものでは、ピッチの小さいねじりをイメージファイバの一部に加える方法がある。これにより画素となるコアがねじられ、このコアの湾曲部分から伝送光のクラッドモードが外部に放散されて、ノイズとなる光が除去され、これにより画像のコントラストを高めることができる。
【０００４】
しかしながら、このようなピッチの小さいねじりを与える場合には、図７に模式的に示すように、イメージファイバ１の径方向の中心部１ａでのコアの変形量が、周辺部１ｂでのコアの変形量よりも小さくなる。このため、中心部１ａでの画質を十分に改善しようとしてねじり量を大きくすると、周辺部１ｂでのコアの変形量が過大となり、画素切れを生じることがあり、周辺部１ｂでの画質が逆に低下する恐れがある。
このようなイメージファイバに変形加工を施すことに関する先行技術文献としては、以下に挙げるものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９２５１７３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８５９３１号公報
【特許文献３】
特公平６−４２００８号公報
【特許文献４】
特開平１０−１２３４１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、イメージファイバの一部に変形加工を加えて、伝送画質の改善を図る際に、イメージファイバの径方向の中心部と周辺部とでの画質の改善が同程度に行われるようにし、画面全体での均質な改善がなされるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部がその径方向に変形させられ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を有することを特徴とする加工イメージファイバである。
【０００８】
請求項２にかかる発明は、複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部がその径方向に変形させられ、かつ円周方向にねじられ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を有することを特徴とする加工イメージファイバである。
請求項３にかかる発明は、加工部を保護部材で被覆したことを特徴とする請求項１または２記載の加工イメージファイバである。
【０００９】
請求項４にかかる発明は、複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部を加熱し、その加熱部分をその径方向に変形させ、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を形成することを特徴とするイメージファイバの加工方法である。
請求項５にかかる発明は、複数の画素となるコアを有するイメージファイバの一部を加熱し、その加熱部分をその径方向に変形させると同時に円周方向にねじり、すべてのコアの変形がほぼ同一とされた加工部を形成することを特徴とするイメージファイバの加工方法である。
【００１０】
請求項６にかかる発明は、イメージファイバの一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱されたイメージファイバの一部にその径方向の変形を付与する変形手段とを備えたことを特徴とするイメージファイバの加工装置である。
請求項７にかかる発明は、イメージファイバの一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱されたイメージファイバの一部にその径方向の変形を付与する変形手段と、加熱されたイメージファイバの一部に円周方向のねじりを付与するねじり手段を備えたことを特徴とするイメージファイバの加工装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の加工イメージファイバの一例を模式的に示したものである。図１において、符号１はイメージファイバを示す。このイメージファイバ１は、多数本の石英系コア−クラッド型光ファイバを整列状態を保って束ね、溶融して固着し、一体化したもので、断面が円形で、外径が０．１〜５ｍｍであり、通常のファイバスコープなどに使用されるものである。
【００１２】
このイメージファイバ１の長手方向の一部に、加工部２が形成されて加工イメージファイバとなっている。
この加工部２は、この部分のイメージファイバ１がその径方向に変形させられた状態、もしくはその径方向に変形させられ、かつ円周方向にねじられた状態になっているものである。また、この加工部２での個々のコアの変形量がイメージファイバ１の中心部から周辺部にかけていずれの部位においてもほぼ同一となっているものでもある。
【００１３】
ここで、「径方向に変形させる」とは、例えば図２に示すように、イメージファイバ１を同一平面内で２回軽く折り曲げて、一種の段差を形成し、イメージファイバ１の中心軸が平行にずれた状態とすること、あるいは図３に示すように、イメージファイバ１を軽くねじり、小さいラセン状にして、イメージファイバ１の中心軸が折れた状態とすることを言う。
【００１４】
また、「円周方向にねじる」とは、イメージファイバ１の加工部２となる部分の両側の部分の一方を固定し、他方を円周方向に回転させるか、もしくはその両方を円周方向に互いに逆向きに回転させることを言う。
この円周方向にねじる際の回転量は、通常０．３〜１回転（回転角度にして１００〜３６０度）程度とされるが、この範囲に限られるものではなく、画質改善度合い等に応じて、適宜決められる。特に、回転量を０．５回転とすると、画像方向を逆転でき、イメージスコープとしたときにレンズ系を簡略化できる。
【００１５】
この加工部２には、径方向の変形あるいは径方向の変形と円周方向のねじりとが同時に加えられるため、実際の加工部２は、図１に模式的に示すように各光ファイバ２ａがらせん状となっている。
また、加工部２の長さは、約５〜５０ｍｍ程度とされ、太さは、約０．１〜１０ｍｍ程度とされるがこれらの範囲に限定されることはない。
【００１６】
さらに、この加工部２でのコアの変形は、イメージファイバ１の径方向でのすべての部位でほぼ同一となっている。各コアは、その長手方向では径方向の変形と円周方向のねじりとによりその位置が変位しらせん状となるが、個々のコア自体の断面形状が変形し、ゆがんだり、ひずんだりすることがほとんどない状態になっている。
【００１７】
また、図１中符号３は、加工部２を保護する保護部材を示す。この保護部材３は、後述するように、加工部２の形成がイメージファイバ１の一部を酸水素炎バーナ、電気ヒータ、レーザ光、放電装置などの加熱源で加熱した状態でなされるため、その保護被覆が除去されて光ファイバが露出した状態にあり、これを保護するためのものである。
【００１８】
この保護部材３には、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂などの合成樹脂、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金などの金属、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミックス、石英、耐熱ガラスなどのガラス、繊維強化プラスチックなどが用いられる。そして、この保護部材３は、加工部２に上記合成樹脂を被覆して形成した比較的柔軟性のあるもの、あるいは、金属、セラミックス、ガラス、繊維強化プラスチックなどからなるパイプ状もしくは樋状の補強材を、加工部２に装着して形成された比較的剛性のあるものなどがある。
【００１９】
つぎに、イメージファイバの加工方法について説明する。
図４は、この加工方法に用いられる加工装置の一例を示すもので、図中符号１１は、第１のＶ溝台を示す。この第１のＶ溝台１１から所定の間隔を配して第２のＶ溝台１２が設けられており、これら第１および第２のＶ溝台１１、１２は、図示しない架台に取り付けられている。また、これらＶ溝台１１、１２は、ともに四角形の板状であって、その上面の中央には一本の直線状のＶ溝が形成されており、このＶ溝にイメージファイバ１が収容されるようになっている。また、Ｖ溝に収められたイメージファイバ１を固定する第１の押さえ部材１７と第２の押さえ部材１８とがそれぞれ第１のＶ溝台１１と第２のＶ溝台１２とに設けられている。
【００２０】
第１のＶ溝台１１と第２のＶ溝台１２との間の下方には加熱源としての酸水素炎バーナ１３が移動可能に設けられている。また、第１のＶ溝台１１の側方には、回転位置判別用のターゲット１４が設けられている。さらに、第２のＶ溝台１２の側方にはねじり装置１５が設けられている。このねじり装置１５は、イメージファイバ１を把持してこれを周方向に回転してイメージファイバ１にねじりを付与するものである。
【００２１】
また、ねじり装置１５の側方には、テレビカメラ１６が設けられている。このテレビカメラ１６は、ターゲット１４をイメージファイバ１を通して画像として受像し、加工部２でのねじりの度合、換言すれば回転度合を観察するもので、この観察結果によってねじり装置１５によるイメージファイバ１のねじりの度合を制御できるようになっている。
【００２２】
さらに、第１のＶ溝台１１と第２のＶ溝台１２とは、一方のＶ溝台のＶ溝の中心線上に、他方のＶ溝台のＶ溝の中心線が一致しないように、少し平行にずれた位置関係、もしくは少し曲げられた位置関係をとって配置されている。図４に示したものでは、上下方向に平行にずれた位置関係となっており、この関係を明らかにするために、やや誇張して図示してある。
この構造の加工装置において、酸水素炎バーナ１３が加熱手段を、第１および第２のＶ溝台１１、１２が変形手段を、ねじり装置１５がねじり手段を構成している。
【００２３】
この加工装置を用いてイメージファイバを加工するには、まずイメージファイバ１の被加工部分の保護被覆を除去し、この除去部分１ｃが酸水素炎バーナ１３に臨むようにして、イメージファイバ１を第１および第２のＶ溝台１１、１２のそれぞれのＶ溝に収容し、同時にねじり装置１５に挿通し、把持する。
【００２４】
ついで、第１のＶ溝台１１と第２のＶ溝台１２の各Ｖ溝に収められたイメージファイバ１を、第１の押さえ部材１７と、第２の押さえ部材１８とで押圧する。この際、第１の押さえ部材１７では、イメージファイバ１が回転しないように強固に押圧して固定し、第２の押さえ部材１８では、イメージファイバ１の回転を妨げない程度に軽く押圧し、固定する。
【００２５】
つぎに、酸水素炎バーナ１３によりイメージファイバ１の被加工部分１ｃを加熱する。この際、酸水素炎バーナ１３をイメージファイバ１の長手方向に往復移動させ、被加工部分１ｃのやや広い範囲を均一に加熱するようにする。
【００２６】
この加熱により、軟化したイメージファイバ１の被加工部分１ｃは、第１のＶ溝台１１と第２のＶ溝台１２とが上述のようにずれて配置されているので、自然にその径方向に変形することになる。すなわち、加熱前のイメージファイバ１においては、これが強制的に曲げられ、弾性変形した状態にあったものが、加熱された後はこれが軟化することで、弾性変形状態から塑性変形状態に変化し、永久的な変形となって残り、径方向に変形したものとなる。
【００２７】
これと同時に、ねじり装置１５によりイメージファイバ１の他方を回転させ、軟化した被加工部分１ｃにねじりを加えていく。この時、テレビカメラ１６によりターゲット１４の画像を見ながらねじりの量を調整する。所定のねじりを与えたならば、酸水素炎バーナ１３による加熱を終える。
最後に、このようにして形成された加工部２に、上述のようにして保護部材３を被覆して加工イメージファイバが製造される。
【００２８】
また、図４に示した加工装置において、ねじり装置１５を省略した加工装置を用いて、イメージファイバ１に単に径方向の変形のみを与えるようにしてもよい。
【００２９】
このような加工イメージファイバにあっては、その加工部２において、径方向の変形あるいは径方向の変形と円周方向のねじりとが同時に付与されて、個々のコアの変形がイメージファイバ１の周辺部と中心部とでほぼ同程度となるため、ノイズ光が均一に放散されて画質が向上し、画面全体にわたって画質が同等に向上する。
【００３０】
また、ねじりを与えることで、画像の方向を任意に変化させることができ、ファイバスコープとしたときに、対物レンズ系あるいは接眼レンズ系を簡略化することができる。さらに、加工部２が太径化することがないので、イメージファイバ１としての径も太くなることがなく、加工部２が長くなることもない。
【００３１】
また、ねじりや折り曲げだけの加工を施したものに比べて、光量ムラが生じにくい。さらに、加工部２が小さく形成できるため、合成樹脂による保護部材３を設ければ、通常のイメージファイバと同様の可撓性を示すものが製作できる。
【００３２】
図５は、このようにして得られた加工イメージファイバの伝送特性としてのコントラストを示すもので、図５中（ａ）は加工イメージファイバの周辺部でのコントラストを、（ｂ）は加工イメージファイバの中心部でのコントラストを、（ｃ）は加工前のイメージファイバのコントラストを示す。
図５のグラフから、この加工イメージファイバでは画面全体で均一にコントラストが向上していることがわかる。
【００３３】
一方、図６は、従来の強いねじりのみを加えたイメージファイバのコントラストを示すもので、図６中（ａ）はイメージファイバの周辺部でのコントラストを、（ｂ）はイメージファイバの中心部でのコントラストを、（ｃ）はねじり前のイメージファイバのコントラストを示す。
図６のグラフから、このねじりのみを加えたイメージファイバでは、周辺部と中心部とでコントラストの改善度合が異なることがわかる。
【００３４】
本発明においては、上述の加工方法およびその装置について、以下に述べるような種々のその他の形態を取ることができる。
まず、加工部２の加工は、上記の装置以外でも可能であり、例えば手加工であってもよい。また、酸水素炎バーナ１３を固定し、イメージファイバ１をその長手方向に移動させるようにしてもよい。
【００３５】
また、ねじり装置１５を省略して、第２のＶ溝台１２を回転させるような構造とし、これによりねじりを与えてもよい。また、ねじり装置１５と第２のＶ溝台１２とを一体化してもよい。さらに、２つのＶ溝台１１、１２をずらして径方向の変形を与える方法以外に、２つのＶ溝台１１、１２を同軸上に配しておき、変形用のアームを用いて加熱状態にあるイメージファイバ１の被加工部分に力を加えて径方向に変形させてもよい。
【００３６】
あるいは、第１のＶ溝台１１または第２のＶ溝台１２のみを３次元可動ステージ上に設置して、第１のＶ溝台１１または第２のＶ溝台１２を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に適宜移動させてイメージファイバ１に径方向の変形を加えてもよい。さらに、２つのＶ溝台１１、１２をずらすかわりに、これらＶ溝台１１、１２に形成したＶ溝の位置を平行にあるいは斜めにずらして径方向の変形を与えることも可能である。
【００３７】
また、イメージファイバ１を把持する機構としては、Ｖ溝と第１および第２の押さえ部材１７、１８との組み合わせに限定されることはなく、イメージファイバ１を把持できればいかなる構造のものでもよい。さらに、加工部２の形状として、らせん形状を大きくしてコイルバネ状としてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の加工イメージファイバは、イメージファイバの径方向における周辺部と中心部との画質の改善が均一に行われ、画面全体で良質の画像を得ることができる。また、この発明のイメージファイバの加工方法によれば、イメージファイバの径方向における周辺部と中心部との画質の改善が均一に行われ、画面全体で良質の画像を伝送しうるイメージファイバを作製することができる。また、この発明のイメージファイバの加工装置によれば、上記加工方法を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工イメージファイバの一例を模式的に示す一部断面した側面図である。
【図２】本発明における径方向の変形の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明における径方向の変形の他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明における画質改善効果の一例を示す図表である。
【図６】従来技術による画質改善効果を示す図表である。
【図７】イメージファイバの周辺部と中心部との変形量を模式的に説明するための説明図である。
【符号の説明】
１・・・イメージファイバ、２・・・加工部、３・・・保護部材、１１・・・第１のＶ溝台、１２・・・第２のＶ溝台、１３・・・酸水素炎バーナ、１５・・・ねじり装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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