(57)【要約】【課題】光ファイバーの先端部が精度良く曲面加工できる加工装置を提供する。【解決手段】加工装置１０は、頂上１４ａに向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも頂上１４ａおよびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層１４ｃを有する研磨部１４と、頂上１４ａを通過する回転軸Ａで研磨部１４を回転させる回転部と、光ファイバー１２の先端部１２ａを頂上１４ａに誘導するガイド部１６とを備える。ガイド部１６は、研磨部１４と対向するように設けられ、光ファイバー１２の外径の大きさとほぼ同じ大きさの内径を有する孔２４ａが形成された管部２４を備える。さらに、ガイド部１６は、研磨部１４とは反対側で管部２４に接続された光ファイバー１２の導入部２６を有し、導入部２６はその中心に孔２６ａを備え、孔２６ａの内径の大きさは、管部２４から離れるにつれて同じままであるか、大きくなっていく。【選択図】図１
2012125867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂上に向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも前記頂上およびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層を有する研磨部と、
前記頂上を通過する回転軸で前記研磨部を回転させる回転部と、
光ファイバーの先端部を前記頂上に誘導するガイド部と、
を備える光ファイバーの先端部の加工装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ダイヤモンド砥石の粒度が＃１００〜＃１７０の範囲である光ファイバーの先端部の加工装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ガイド部は、前記研磨部と対向するように設けられ、前記光ファイバーの外径の大きさとほぼ同じ大きさの内径を有する孔が形成された管部を備える光ファイバーの先端部の加工装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガイド部は、前記研磨部とは反対側で前記管部に接続された光ファイバーの導入部を有し、
前記導入部はその中心に孔を備え、この孔の内径の大きさは、前記管部との接続部分で前記管部の孔の内径の大きさとほぼ同じであり、前記管部から離れるにつれて同じままであるか、大きくなっていく光ファイバーの先端部の加工装置。
【請求項５】
研磨部を回転させながら光ファイバーの先端部を接触させて前記先端部を曲面に加工する光ファイバーの先端部の加工方法であって、
前記研磨部は、頂上に向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも前記頂上およびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層を有し、
前記頂上を通過する回転軸で前記研磨部を回転させ、
前記光ファイバーの先端部の中心付近を前記頂上付近に接触させる光ファイバーの先端部の加工方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記ダイヤモンド砥石の粒度が＃１００〜＃１７０の範囲である光ファイバーの先端部の加工方法。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記光ファイバーの先端部を前記研磨部に断続的に接触させる光ファイバーの先端部の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーの先端部を精度良く曲面加工できる加工装置および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を利用して皮膚や筋肉を切開するため、レーザーメスが使用されている。レーザーメスでは、その先端部から照射されるレーザー光が、皮膚表面で熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによって皮膚や筋肉が切開される。また、レーザーメスは、体内の患部を焼灼するときにも使用する。この場合も、レーザーメスの先端部から照射されたレーザー光が熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによって患部が焼灼される。
【０００３】
レーザー光は直進性が強いため、レーザーメスの光照射部を構成する光ファイバーの先端部を曲面加工し、この先端部から出射するレーザー光を適度に散乱させて、皮膚や筋肉の切開および患部の焼灼に適した大きさの熱エネルギーを発生させている。
【０００４】
光ファイバー等のレーザー導光体の先端部の曲面加工としては、レーザー導光体の先端部からレーザー光を出射させながら、レーザー導光体よりも融点が低いガラス粉とレーザー光を吸収して発熱する吸収粉とを含む混合粉体に、レーザー導光体の先端部を接触させて、吸収粉の混入した溶融ガラスをレーザー導光体の先端部外面に付着させ、冷却固化する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
上記方法によれば、レーザー導光体の先端部に、正球状または楕球状の付着物を付与できるが、この付着物の外径はレーザー導光体の外径より大きいため、レーザー導光体の細さを特徴とするレーザーメスには不向きである。また、正球状または楕球状の付着物をその都度作製するのは、実用的ではない。
【０００６】
光ファイバーの先端部の外径を大きくしない加工法として研磨が挙げられる。光ファイバーの先端部を研磨して円錐形状に加工する方法もあるが（特許文献２）、この方法では、光ファイバーの先端部を精度良く曲面加工するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６１４９９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバーの先端部を精度良く曲面加工できる加工装置および加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の光ファイバーの先端部の加工装置は、頂上に向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも頂上およびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層を有する研磨部と、頂上を通過する回転軸で研磨部を回転させる回転部と、光ファイバーの先端部を頂上に誘導するガイド部と、を備える。
【００１０】
本発明の加工装置において、ダイヤモンド砥石の粒度が＃１００〜＃１７０の範囲であることが好ましい。また、本発明の加工装置において、ガイド部は、研磨部と対向するように設けられ、光ファイバーの外径の大きさとほぼ同じ大きさの内径を有する孔が形成された管部を備えていてもよい。また、本発明の加工装置において、ガイド部は、研磨部とは反対側で管部に接続された光ファイバーの導入部を有し、導入部はその中心に孔を備え、この孔の内径の大きさは、管部との接続部分で管部の孔の内径の大きさとほぼ同じであり、管部から離れるにつれて同じままであるか、大きくなっていくことが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバーの先端部の加工方法は、研磨部を回転させながら光ファイバーの先端部を接触させて先端部を曲面に加工する方法であって、研磨部は、頂上に向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも頂上およびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層を有し、頂上を通過する回転軸で研磨部を回転させ、光ファイバーの先端部の中心付近を頂上付近に接触させる。
【００１２】
本発明の加工方法において、ダイヤモンド砥石の粒度が＃１００〜＃１７０の範囲であることが好ましい。また、本発明の加工方法において、光ファイバーの先端部を研磨部に断続的に接触させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光ファイバーの先端部を精度良く曲面加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバーの先端部の加工装置の断面模式図である。
【図２】光ファイバーの先端部と研磨部との接触状態を示す断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光ファイバーの先端部の加工方法を説明するために示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光ファイバーの先端部の加工装置（以下、単に「加工装置」という場合がある）および光ファイバーの先端部の加工方法（以下、単に「加工方法」という場合がある）について、実施形態に基づいて図面を参照しながら説明する。なお、図面は加工装置およびその部品等を模式的に表したものであり、これらの実際の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略し、同一部品には同一符号を付与することがある。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバーの先端部の加工装置１０の断面を模式的に示す断面図である。なお、本願においては、コア、クラッド、およびこれらを覆う被覆材を備えるものと、これから被覆材を除いたものを、両方とも光ファイバーという。本実施形態の加工装置１０の大きさは、作業者が一方の手（例えば、右利きの作業者ならば左手）で加工装置１０を保持し、他方の手（例えば、右利きの作業者ならば右手）で光ファイバーを保持して動かしながら、光ファイバーの先端部を曲面加工できる程度である。このため、加工装置１０の携帯と運搬が容易で、光ファイバーの先端部の加工作業の場所を選ばない。しかしながら、加工装置１０の大きさはこれに限定されない。
【００１７】
加工装置１０は、光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨する研磨部１４と、研磨部１４を回転させる回転部と、光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨部１４の頂上１４ａの方向に誘導するガイド部１６と、回転部の少なくとも一部を覆うと共に、光ファイバー１２の先端部１２ａを加工する作業者が保持する部位となる筐体１８とを備える。
【００１８】
研磨部１４は、図１に示すように、円柱と、頂点を球体の一部に、錐面を波面にそれぞれ変更した円錐とを組み合わせたような形状を有する。すなわち、研磨部１４は、頂上１４ａに向かって突出した曲面、換言すると、頂上１４ａに向かって凸である曲面を有している。研磨部１４は、例えば金属製の研磨台１４ｂと、少なくとも頂上１４ａおよびその周囲に形成されたダイヤモンド砥石の被覆層１４ｃとを備える。
【００１９】
本実施形態の研磨部１４では、頂上１４ａの周囲の広範囲に渡って被覆層１４ｃが形成されているが、被覆層１４ｃは、光ファイバー１２の先端部１２ａと研磨部１４が加工時に接触する領域に少なくとも形成されていればよい。研磨台１４ｂの表面にダイヤモンド砥石を被覆する方法は限定されないが、電着によって研磨台１４ｂの表面に被覆層１４ｃを形成するのが好ましい。
【００２０】
ダイヤモンド砥石の粒度は、＃１００〜＃１７０の範囲であることが好ましく、＃１４０〜＃１７０の範囲であることがより好ましく、＃１５０であることが最も好ましい。ダイヤモンド砥石がこれらの粒度の場合、光ファイバー１２の先端部１２ａを精度良く曲面加工することができるからである。光ファイバー１２のコアとクラッドの材料としては、石英、ガラス、プラスチック、またはこれらの複合物等が挙げられるが、本実施形態の加工装置１０は、ガラスファイバーの先端部の加工に優れている。
【００２１】
回転部は、研磨部１４の頂上１４ａと、研磨台１４ｂの底面となる円の中心とを結ぶ回転軸Ａで研磨部１４を回転させる。回転部は、研磨部１４を固定した例えば金属製のシャフト２０と、筐体１８内に設置され、シャフト２０を回転させる駆動装置（不図示）を備える。駆動装置は、例えば、シャフト２０に回転動力を与えるモーターと、このモーターに電力を供給する乾電池とを備える。
【００２２】
ガイド部１６は、例えばプラスチック製の基部２２、管部２４、および導入部２６を備える。基部２２は、シャフト２０の側面ならびに研磨部１４の側面および底面を囲んでいる。管部２４は、研磨部１４と対向するように基部２２の内側に装着されている。導入部２６は、研磨部１４とは反対側で基部２２および管部２４に接続されている。
【００２３】
管部２４はその中心に孔２４ａを有し、孔２４ａの内径は光ファイバー１２の外径とほぼ同じ大きさを有する。孔２４ａは、円錐台と円柱を同心上でつなげたような形状を有する。本実施形態では、管部２４の孔２４ａの内径および光ファイバー１２の外径はφ０．５ｍｍ〜φ１．２ｍｍである。このような管部２４を加工装置１０に設けることによって、研磨部１４に向けて光ファイバー１２の先端部１２ａを管部２４から押し込んだとき、先端部１２ａの中心付近を研磨部１４の頂上１４ａに接触させることができる。
【００２４】
導入部２６はその中心に孔２６ａを有する。孔２６ａは、円錐台と円柱を同心上でつなげたような形状を有する。孔２６ａの内径は導入口２６ｂの位置で最大であり、管部２４に向かって途中までは、孔２６ａの内径が小さくなっていく。加工装置１０に導入部２６を設けることによって、管部２４に光ファイバー１２の先端部１２ａを容易に差し込める。本実施形態では、導入口２６ｂの位置での孔２６ａの内径はφ２．０ｍｍ〜φ３．０ｍｍであり、管部２４に接続される部分の孔２６ａの内径は、管部２４の孔２４ａの内径と同じφ０．５ｍｍ〜φ１．２ｍｍである。
【００２５】
なお、光ファイバー１２の外径の大きさ、管部２４の孔２４ａの内径の大きさ、および導入部２６の孔２６ａの内径の大きさは、上記数値範囲に限定されない。また、研磨部１４の頂上１４ａ、管部２４の孔２４ａの中心、および導入部２６の孔２６ａの中心は、いずれも回転軸Ａ上に配置されることが好ましく、本実施形態では、このように配置されている。このため、導入部２６の孔２６ａに光ファイバー１２の先端部１２ａを押し込めば、管部２４の孔２４ａを経由して、自然と先端部１２ａの中心付近を研磨部１４の頂上１４ａに接触させることができる。
【００２６】
本実施形態では、導入部２６が管部２４に直接接続されているが、導入部２６と管部２４との間に、中心に孔が形成された介在部材を設けてもよい。また、本実施形態では、ガイド部１６が３つの部品から構成されているが、ガイド部１６は、２つ以下または４つ以上の部品から構成されてもよい。また、研磨台１４ｂ、シャフト２０、基部２２、管部２４、および導入部２６の材質は、本実施形態に限定されない。
【００２７】
つぎに、本実施形態の加工装置１０を用いて、光ファイバー１２の先端部１２ａを加工する方法について説明する。まず、加工装置１０のスイッチを入れて研磨部１４を回転させる。このとき、ガイド部１６も研磨部１４と同期して回転する。ついで、平坦な面を有する光ファイバー１２の先端部１２ａを導入口２６ｂから差し込み、光ファイバー１２を更に押して、研磨部１４に光ファイバー１２を近づける。なお、光ファイバー１２が被覆材を有する場合、光ファイバー１２の端部から３ｍｍ〜５ｍｍ程度、被覆材を予め取り除いておく。
【００２８】
その後、研磨部１４に近づけられた光ファイバー１２の先端部１２ａが、研磨部１４の頂上１４ａ付近に接触したら、光ファイバー１２を軽く押したり引いたりしながら、光ファイバー１２の先端部１２ａを１０秒程度研磨する。このとき、光ファイバー１２の先端部１２ａの中心と研磨部１４の頂上１４ａは、完全一致した状態で接触するのではなく、光ファイバー１２の先端部１２ａの中心は、研磨部１４の頂上１４ａ付近で接触する。そして、導入口２６ｂから光ファイバー１２を引き抜き、加工装置１０のスイッチを切る。こうして、先端部１２ａが滑らかな曲面となった光ファイバー１２が得られる。
【００２９】
図２は、光ファイバー１２の先端部１２ａと研磨部１４との接触状態を模式的に示す部分断面図である。加工装置１０を用いて光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨すると、先端部１２ａが滑らかな曲面となるのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、図２に示すように、先端部１２ａの中心からほんの少しずれた位置で、光ファイバー１２の先端部１２ａと研磨部１４の頂上１４ａ付近とが接触して、先端部１２ａの外側が削られる。そして、光ファイバー１２を軽く押したり引いたりしながら、光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨部１４に断続的に接触させることによって、先端部１２ａの外側が適度に研磨され、半球形状に近い滑らかな曲面となる。
【００３０】
光ファイバー１２の先端部１２ａが半球形状に近い滑らかな曲面となったことは、顕微鏡による観測、曲面測定装置による測定、または光ファイバー１２に可視光を伝搬させたときに先端部１２ａから出射される光の拡散の観察によって確認できる。加工装置１０を用いて光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨したら、先端部１２ａが半球形状に近い滑らかな曲面となっていたことが、これらの確認方法によって分かった。
【００３１】
以上、本発明の光ファイバーの先端部の加工装置を実施形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００３２】
図３は、本発明の光ファイバーの先端部の加工方法を説明するための模式断面図である。本発明の加工方法では、図３に示すように、加工装置１０にガイド部１６を設けず、目視等によって光ファイバー１２の先端部１２ａの中心付近を頂上１４ａに接触させる。光ファイバー１２の先端部１２ａの中心と頂上１４ａを接触させるのは事実上不可能であるため、先端部１２ａ外側が削られ、半球形状に近い滑らかな曲面を有する先端部１２ａを得ることが可能である。
【００３３】
すなわち、本発明の光ファイバーの先端部の加工方法は、研磨部１４を回転させながら光ファイバー１２の先端部１２ａを接触させて先端部１２ａを曲面に加工する方法であって、研磨部１４は、頂上１４ａに向かって凸である曲面を有するとともに、少なくとも頂上１４ａおよびその周囲にダイヤモンド砥石の被覆層１４ｃを有し、頂上１４ａを通過する回転軸Ａで研磨部１４を回転させ、光ファイバー１２の先端部１２ａの中心付近を頂上または頂上付近に接触させる。必要に応じて光ファイバー１２の先端部１２ａを研磨部１４に断続的に接触させれば、曲面加工の精度がより向上する。
【符号の説明】
【００３４】
１０  加工装置
１２  光ファイバー
１２ａ  先端部
１４  研磨部
１４ａ  頂上
１４ｂ  研磨台
１４ｃ  被覆層
１６  ガイド部
１８  筐体
２０  シャフト
２２  基部
２４  管部
２４ａ  孔
２６  導入部
２６ａ  孔
２６ｂ  導入口
Ａ  回転軸
【図１】
2012125867.tif 000003
【図２】
2012125867.tif 000004
【図３】
2012125867.tif 000005