(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光ファイバの光軸に対して斜めに形成された入射面および出射面を有し、その出射面が出射する光を散乱させその光ファイバの径に対し微細な凹凸を有する面とされている第一プレートと、
複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光ファイバの光軸に対してほぼ直交する入射面および出射面を有し、その入射面が前記第一プレートの前記出射面と接合されている第二プレートと、
を備えたファイバ光学プレート。
【請求項２】
前記第一プレートの前記出射面は、研磨加工により微細な凹凸状とされていることを特徴とする請求項１に記載のファイバ光学プレート。
【請求項３】
前記第二プレートの前記入射面と前記出射面が異なる寸法に形成され、前記第一プレートの入射面から入射したイメージ像を縮小または拡大可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバ光学プレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光軸方向の異なるプレートを接合させたファイバ光学プレートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光のイメージ像の伝達手段として、多数の光ファイバを束ねて一体化させたファイバ光学プレートが用いられている。このファイバ光学プレートは、その用途により、伝達すべきイメージ像の入射方向と出射方向を異なる方向とすることが要求される場合がある。このような場合、光軸方向が異なるファイバ光学プレート（構成要素の光ファイバの光軸方向が異なるファイバ光学プレート）を接合することが考えられるが、接合部分にて光損失が生ずることから、イメージ像を効率良く伝達させるのは容易ではない。
【０００３】
そこで、光ファイバの光軸方向が異なる二つのプレートを接合させるものとして、米国特許３４０２０００号公報に記載されたものが知られている。すなわち、米国特許３４０２０００号公報には、図６（ａ）に示すように、光ファイバの光軸方向に対し出射面を傾斜させた第一プレートＡと光ファイバの光軸方向に対し入射面を垂直とした第二プレートＢとを光学的に接合したものであって、その第一プレートＡの出射面Ｃと第二プレートＢの入射面Ｄとの間に第三プレートＥを介在させて、第一プレートＡから第二プレートＢへの光の伝送特性を改善させようとするものが記載されている。また、その公報には、図６（ｂ）に示すように、第一プレートＡの出射面Ｃで露出する各光ファイバの端面を同一方向へ切断してその出射面Ｃを鋸歯状の凹凸面として、第一プレートＡから第二プレートＢへの光の伝送特性を改善させようとするものが記載されている。更に、その公報には、図６（ｃ）に示すように、第一プレートＡの出射面Ｃと第二プレートＢの入射面Ｄとの間に表面に多数のＶ字状の溝を刻設したプレートＦを介在させて、第一プレートＡから第二プレートＢへの光の伝送特性を改善させようとするものが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のファイバ光学プレートの接合技術にあっては、次のような問題点がある。すなわち、図６(ａ)、(ｃ)、(ｄ)に示すものにあっては、第一プレートＡと第二プレートＢの間にプレートＥまたはプレートＦを介在させる必要がある。このため、第一プレートＡの入射面から第二プレートＢの出射面までの距離が大きくなってしまい、その距離に制限のある場合やその距離を短くしたい場合には適切ではない。また、図６(ｂ)〜(ｄ)に示すものにあっては、第一プレートＡの出射面Ｃと第二プレートＢの入射面Ｄが密着しておらず、その間に空隙が形成されているので、伝送すべきイメージ像が鮮明とならず、出力されるイメージ像の画質が非常に悪いものとなる。また、図６(ｂ)に示すものにあっては、第一プレートＡの出射面Ｃにおける各光ファイバの端面加工が必要となる。この加工は、光ファイバがマイクロオーダーの細径のものであるため、非常に高度な技術を要し容易には行えない。また同様に、図６(ｃ)、(ｄ)に示すものにあっては、プレートＦに微細なＶ字溝を刻設するには、高度な技術を要し困難を極める。
【０００５】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、プレート間の接合の光損失が軽減できイメージ像の伝達特性に優れたファイバ光学プレートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光ファイバの光軸に対して斜めに形成された入射面および出射面を有し、その出射面が出射する光を散乱させその光ファイバの径に対し微細な凹凸を有する面とされている第一プレートと、複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光ファイバの光軸に対してほぼ直交する入射面および出射面を有し、その入射面が第一プレートの出射面と接合されている第二プレートとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
このような発明によれば、第一プレートへ入射した光が斜めに形成された出射面から確実に出射され、第二プレートへ入射されることとなる。このため、第一プレートと第二プレートと接合部分における光損失の低減が図られる。
【０００８】
また本発明は、前述の第一プレートの出射面が研磨加工により微細な凹凸状とされていることを特徴とする。このような発明によれば、第一プレートの出射面に微細な凹凸が容易に、かつ、均一に形成されることとなる。
【０００９】
更に本発明は、前述の第二プレートの入射面と出射面が異なる寸法に形成され、第一プレートの入射面から入射したイメージ像を縮小または拡大が可能とされていることを特徴とする。このような発明によれば、撮像素子などへ光を入射する際の取扱いが容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係るファイバ光学プレートにおける種々の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１１】
（実施形態１）
図１はファイバ光学プレート１の概略図である。図１において、ファイバ光学プレート１は、第一プレート２と第二プレート３を接合して構成されている。第一プレート２は、同一方向へ向けた複数の光ファイバ２１を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ２１の光軸方向に対して斜めに形成された入射面２２および出射面２３を有している。たとえば、第一プレート２の入射面２２と出射面２３が互いに平行に形成され、それらの入射面２２および出射面２３と光ファイバ２１の光軸方向とのなす傾斜角θ1が９０°より小さい角度とされている。第一プレート２の構成要素となる光ファイバ２１は、コア２１ａの周囲にクラッド２１ｂを設けた公知の構造とされている。すなわち、クラッド２１ｂの屈折率に対しコア２１ａの屈折率が大きくなるように設定され、コア２１ａに沿って光が導光できるようになっている。また、それぞれの光ファイバ２１、２１間には吸収体２１ｃが配設されており、光ファイバ２１により入射された光は隣接する光ファイバ２１へ導光されないようになっている。
【００１２】
また、図２に示すように、第一プレート２の出射面２３は、第二プレート３の入射面３２と接合される面であって、その面から出射する光を散乱させる微細な凹凸を有する面とされている。ここで、微細な凹凸を有する面とは、光ファイバの径に対し十分小さい凹凸を有する面をいい、たとえば、光ファイバ２１の直径を１０〜２５μｍとしたとき、その出射面２３における表面あらさは数μｍ程度とされる。このように、第一プレート２の出射面２３を光ファイバ２１の径に対して微細な凹凸面とすることにより、出射面２３から出射される光が広範囲の方向へ散乱することとなる。また、出射面２３をこの凹凸面とする手法としては、所望のサンドペーパやヤスリなどによる研磨加工が用いられる。この研磨加工により、出射面２３を凹凸面とすれば、この凹凸面の加工が容易に行うことが可能となる。また、出射面２３の全面にわたって凹凸が均一に形成することができる。
【００１３】
一方、図１に示すように、第二プレート３は、同一方向へ向けた複数の光ファイバ３１を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ３１の光軸方向に対してほぼ直角に設けられた入射面３２および出射面３３を有している。第二プレート３の構成要素となる光ファイバ３１は、前述の光ファイバ２１と同様に、コア３１ａの周囲にクラッド３１ｂを設けた公知の構造とされており、クラッド３１ｂの屈折率に対しコア３１ａの屈折率が大きくなるように設定され、コア３１ａに沿って光が導光できるようになっている。また、それぞれの光ファイバ３１、３１間には吸収体３１ｃが配設されており、光ファイバ３１により入射された光は隣接する光ファイバ３１へ導光されないようになっている。更に、第二プレート３のコア３１ａの屈折率は、第一プレート２のコア２１ａの屈折率より大きい値のものとするのが望ましい。すなわち、第一プレート２側から第二プレート３側へ光を導光する際、そのように屈折率を設定することにより、第二プレート３の入射面３２における光の反射が防止されることとなる。
【００１４】
第一プレート２と第二プレート３との接合は、第一プレート２の出射面２３から出射する光の散乱を保つように行われている。たとえば、第一プレート２と第二プレート３との間に接着剤などを介在させず、第一プレート２の出射面２３と第二プレート３の入射面３２を圧接させることにより接合が行われる。この場合、第一プレート２の出射面２３から光が散乱して出射され、第二プレート３の入射面３１で光が反射されることなく入射されるので、第二プレート３の出射面３３における光の出力が大きなものとなる。また、第一プレート２と第二プレート３の間に接着剤を介在させて、それらの接合を行う場合もある。この場合、接着剤としては、第一プレート２側の光ファイバ２１におけるコア２１ａの屈折率と第二プレート３側の光ファイバ３１におけるコア３１ａの屈折率との間の屈折率を有するものを用いることが肝要である。このような屈折率を有する接着剤を用いることにより、第一プレート２からその接着剤へ光が入射する際、またはその接着剤から第二プレート３へ光が入射する際に、それらの入射面にて光の反射が防止されることとなる。
【００１５】
次に、ファイバ光学プレート１における光の導光機能について説明する。
【００１６】
図３に示すように、ファイバ光学プレート１として、第一プレート２の傾斜角θ1を３６°とし、そのコア２１ａの屈折率を１.５６、クラッド２１ｂの屈折率を１.５２とし、第二プレート３のコア３１ａの屈折率を１.８２とし、クラッド３１ｂの屈折率を１.４９５としたものを用いる。第一プレート２の傾斜角θ1は、周囲の外気部分から入射面２２内へ光が入射しないようにするためには、第一プレート２のコア２１ａなどの屈折率に応じて決定する必要がある。たとえば、第一プレート２のコア２１ａの屈折率１.５６とし、外気の屈折率を１とすると、スネルの法則より、傾斜角θ1 は３７.１°より小さい値に設定されることとなる。
【００１７】
このようなファイバ光学プレート１において、図３のように、第一プレート２の入射面２２に透光性物質４が接触すると、透光性物質４を通じてその接触部分から光ファイバ２１のコア２１ａ内に光が入射される。この光のうち所定の角度で入射した成分のみが光ファイバ２１に沿って導光されることとなる。すなわち、コア２１ａの屈折率１.５６、クラッド２１ｂの屈折率１.５２であることから、光ファイバ２１の軸線に対し約１３°以内の角度で進行するもののみが光ファイバ２１に沿って導光されていくこととなる。そして、光ファイバ２１内で導光される光は、出射面２３にて第一プレート２から放出される。その際、出射面２３が光ファイバ２１の軸線に対して斜めに形成されていても微細な凹凸を有する面とされているから、その出射面２３へ達した光はその面２３で反射されることなく散乱しながら放出されることとなる。そして、放出された光は、第二プレート３の入射面３２から光ファイバ３１内へ入射される。そのとき、出射面２３の凹凸寸法は光ファイバ２１の径に対して小さいものであるので、出射面２３から散乱して放出された光が周囲に隣接する光ファイバ３１へ入射されることはない。このため、第一プレート２に入射した光が二次元的なイメージ像である場合、そのイメージ像がぼやけることなく第二プレート３へ導光されることとなる。
【００１８】
そして、第二プレート３へ入射された光は、コア３２ａに沿って進行していく。その際、第一プレート２内における導光と同様に、所定の入射角度の成分のもの（光ファイバ３１の軸線に対し２６.３８°以内のもの）のみが光ファイバ３１に沿って導光されていく。そして、出射面３３に達した光は、その出射面３３から広い視野角（５４°）をもって出射されていく。
【００１９】
以上のように、このファイバ光学プレート１によれば、第一プレート２の出射面２３が微細な凹凸を有する面とされているから、入射面２２から入射された光がその出射面２３から確実に出射されて第二プレート３の入射面３２へ入射されることとなる。このため、第一プレート２と第二プレート３との接合部分における光損失が軽減され、第一プレート２から入射した光を第二プレート３から効率良く出射することができる。
【００２０】
（実施形態２）
前述のファイバ光学プレート１において、第二プレート３は、入射面３２に対し出射面３３が小さい面積とされたものであってもよい。すなわち、図４に示すように、第一プレート２の出射面２３と第二プレート３の入射面３２がほぼ同面積に形成され、第二プレート３の出射面３３がその入射面３２より小さい面積とされることにより、第一プレート２の入射面２２から入射したイメージ像を縮小して第二プレート３の出射面３３から出射するものであってもよい。この場合、第二プレート３における入射面３２に対する出射面３３の縮小率を適宜変えることにより、様々な寸法の光（イメージ像）の入力面に対して確実に対応することが可能となる。
【００２１】
（実施形態３）
前述の実施形態１または２のファイバ光学プレート１は、第二プレート３の出射面３３に撮像素子を接合して用いてよい。たとえば、図５のように、ファイバ光学プレート１の出射面３３をＣＣＤなどの撮像素子５の受光面５１に接合することにより、入射面２２から入射した光を出射面３３から直接に撮像素子５へ入射することが可能となる。このように、ファイバ光学プレート１を用いることにより、ファイバ光学プレート１を通じてイメージ像を鮮明な状態で撮像素子５へ入射することができる。
【００２２】
また、ファイバ光学プレート１の出射面３３と撮像素子５の受光面５１の接合は、接着剤などを用いて接着により行えばよい。その接合の際、ファイバ光学プレート１の第二プレート３の側壁は出射面３３とほぼ直角とされているから、図５のように撮像素子５の受光面５１が凹面内に配置されているときでも取り付けが可能である。
【００２３】
更に、図４に示すようなファイバ光学プレート１であれば、撮像素子５の受光面５１が小さいときであっても、その受光面５１に応じた第二プレート３を有するファイバ光学プレート１を用いれば、確実にイメージ像を撮像素子５へ入射することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２５】
すなわち、第二プレートに接合される第一プレートの出射面が微細な凹凸面とされることにより、第一プレートへ入射した光が出射面から確実に出射でき、第二プレートへ入射することができる。このため、第一プレートと第二プレートの間の接合部分における光損失の低減を図ることができ、第一プレートへ入射されたイメージ像を第二プレートから鮮明な状態で出射することができる。
【００２６】
また、第一プレートと第二プレートとの間にそれらの光結合のための中間部材を配設する必要がないから、プレート全体の厚みを小さくすることが可能である。
【００２７】
また、第一プレートの出射面が研磨加工により微細な凹凸状とされることにより、その出射面における凹凸が容易に、かつ、均一に形成できる。このため、歪みのないイメージ像が確実に伝達できる。
【００２８】
更に、第二プレートの入射面と出射面を異なる寸法に形成することにより、第一プレートの入射面に入射したイメージ像を第二プレートの出射面から縮小または拡大して出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファイバ光学プレートの全体概要図である。
【図２】第一プレートの出射面の拡大断面図である。
【図３】ファイバ光学プレートにおける導光機能の説明図である。
【図４】実施形態２におけるファイバ光学プレートの説明図である。
【図５】実施形態３におけるファイバ光学プレートの説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１…ファイバ光学プレート、２…第一プレート、２１…光ファイバ、
２２…入射面、２３…出射面、３…第二プレート、３１…光ファイバ、
３２…入射面、３３…出射面
【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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