JPS60218607A - ２層構造のイメ−ジガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外径が小さくかつ伝送される画像−の鮮明度
が低下しない２層構□造の石英ガラス系イメージガイド
に関する。

イメージガイドの光伝送は、基本的にコアとクラッドの
屈折率の差（ム）を利用しており、伝送効率を高めるに
はムをできるだけ大きくすることが望ましい。ところで
耐熱性、耐放射線性および光伝送損失の面から、コアと
して純石英ガラスがもつとも好ましく用いられている。

純石英ガラスをコアとするばあい、クラッドとしては屈
折率を下げるために石英ガラスにフッ　□素やフッ素と
＊つ素などがドープされたフッ素ドープ石英ガラスが使
用されており、ドープ量が多くなればなるほど屈折率が
低下するので、フッ素などのドープ量を多くする方が好
ましい。

しかしながら、フッ素などを・ドープすると石英カ？ス
の溶融温度が下がり、この傾向はドー１１量が増えれば
増えるほど着しくなる。

゛この溶融温度の低下、は、プリフォームからイメージ
ガイドを製造するために線引き温度（コアの作業温度、
約１９００〜２２０Ｇ’Ｏ’）に加熱した際、フッ素ド
ープ石英ガラス製のクラッドの溶融粘度が低くなりすぎ
、線引き時に過流動を生じて配列部れやコア同士の接近
または接触を惹き起す。

そのような問題を回避するため、イメージガイド製造用
のプリフォームとして、純石英ガラス製のコアと、コア
の周囲に設けられているフッ素ドープ石英ガラス製のク
ラッドと、クラッドの周囲に設けられている純石英ガラ
ス製のサポートとからなる３層構造のものが使用されて
いる。このサポートは、プリフォームの東を線引きする
際に溶融粘度の低くなっているクラッドの流動を抑え、
コア同士の接触を防ぐ機能を果す。

かかる６層ｆ＃造のプリフォームを多数本束ね、線引き
してえられるイメージガイドは、コアとクラッドとサケ
ートの３つの領域からなる３層構造となっている。

この３層構造のイメージガイドは、クラッド間にサポー
トに基づく純石英ガラス領域を有しているため、種々の
問題を含んでいる。たとえば、イメージガイド中のサポ
ート領域はコアと同じく純石英ガラスで形成されている
ため、コアと同様に光を伝送してしまう。その結果、迷
光を生じ、伝送された画像の鮮明度が低下してしまい、
画像が白っぽくなってしまう。また石英ガラス系イメー
ジガイドは多数の光ファイバが融着したものであるため
、イメージガイドの可撓性を高めるためには外径を小さ
くすればよいが、６層構造のイメージガイドではサポー
トの分だけ余分に大きくなり、可撓性において劣ったも
のしかえられない。

本発明者らはかかる問題を有するサケートを除きかつ製
造時のクラッドの過流動による影響を防止しえた２層構
造のイメージガイドを開発するべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、純石英ガラス製の多数本のコアと該
コア間および周囲に充填されているホウ素とフッ素の少
なくとも１つを含むドープ石英ガラス製のクラッドとの
２層からなり、該クラッドにおいてクラッド外層の作業
温度がコア近辺の作業温度よりも高いことを特徴とする
２層構造の石英ガラス系イメージガイドに関する。

本発明のイメージガイドは、第１図に模式的に示すよう
に、コア（１）とクラッド（２）との２層からなる。コ
ア（１）は耐熱性、耐放射線性および光透過損失の点か
ら純石英ガラスが使用される。

クラッド（２）としては、コアよりも屈折率を低くする
べくフッ素やホウ素などがドープされた石英ガラスが用
いられる。なお、ドーパントとしてリンなどを含んでい
てもよい。

本発明のイメージガイドは、クラッド（２）の線引き温
度における溶融粘度分布に特徴があり、線引き温度にお
けるコアより離れた部分のクラッドの溶融粘度がコア近
辺のクラッドの溶融粘度よりも高いことに特徴がある。

クラッドの溶融粘度分布は、コアより離れた部分がコア
近辺よりも高ければよく、どのような形で溶融粘度が遷
移していてもよい。

本発明のイメージガイドに用いるタララドガラスの線引
き時における溶融粘度を実際に測定することは条件的に
いろいろな困難を伴うので、る。

第２ａ〜２０図に本発明のイメージガイドにおける作業
温度の分布を例示する。第２ａ〜２０図において、（１
）はコア、（２）はクラッドである。

クラッドの作業温度は、第２ａ図に示すごとく高になる
よう段階的に高くしてもよい。

かかる本発明のイメージガイドは、クラッドの外周部分
の溶融粘度がもつとも高くされている２層ｍ造のプリフ
ォームを用い、このプリフォームを多数本束ねて線引き
することによってえられる。たとえば、第２＆図、第２
ｂ図および第２０図に示される本発明のイメージガイド
は、それぞれ第６ａ図、第６ｂ図および第６０図に示さ
れる作業温度分布を有するプリフォームを用いて製造さ
れる〇 このようなプリフォームを用いるときは、線引き時にプ
リフォームのクラッドの外側部分が従来のサポートと同
様の作用をし、コア近辺のクラッドの過流動を抑える。

純石英ガラスをコアとするイメージガイドの作業温度は
通常的１９００〜２２００°０、好ましくは約１９５０
〜２１００’０である。

たとえば外径ｇｍｍの純石英ガラスを電気炉中に保持し
、下端より１０ａｍの部分から上部３ｃｍをヒートゾー
ンとして一定温度に保ったとき、５分以内に自重で延伸
し下端がＭＯａｍ以上初期位置より落下する最低温度は
約２０５０６０である・同様に通常６層構造イメージガ
イドに用いるホウ素、フッ素ドープクテツドガラスでは
、同様の作業温度は約１５００°０である。

本発明のイメージガイドにおけるクラッドガラスの作業
温度もコア近傍は同様の作業温度であるが、より詳しく
は１４００〜１５５０ｏＯである。

これに対し、クラッド層の外側部分のガラスの作業温度
は最高１９５０°０程度まで許容され、母材製造作業上
支障がなければ高ければ高いはどよいｏ　１９００°０
を超えるメ内付ＱＶＤ法であれ、外付（ｆｆＤ法であれ
、ガラス中に泡などが生じたり母材が曲ったすすること
があるため作業の続行には注意を要する。

なお、作業温度の測定用のガラス棒は、たとえば肉付Ｏ
ＶＤ法であれば所定の条件でクラッドｔｔうｘをサポー
ト管内に内付したのちコラプスし、四ツド状としたのち
醗水′素炎による７アイヤボリシングエ程によりす＆−
）層の石英ガラス層を蒸発させ除去することによって容
易に作製することができる。

本発明のイメージガイドの製造に用いる前記２層構造の
プリフォームは、たとえば通常ＭＯ’ＶＤ法とよばれる
肉付法でクラッド層を作製し、ついでＭＲＴ法ｌとよば
れるｐラドインチューブ法で一旦６層ＩＩＩ造のプリフ
ォームとし、最後に最外層のすｌ−ト層（石英層）を７
アイヤｌリジング法やＨＩＦ水溶液溶解などの方法で除
去することによってつくることができる。この方法にお
いて、クチラド層内に粘度差をつけることは、原料ガス
（たとえば８１０ｊ４　＋　ＢＰ３　＋　０２　）中の
び’ｓ　／８１０Ｊ４比を調整することによって容易に
実施でき、ＢＰ、／Ｓｉ（Ｍ　、比を大きくすればホウ
素、フッ素のドープ量が増加し粘度が下がる。かかる２
層構造のプリフォームを通常の７アイパーと同様の方法
で線引し、それらを多数本束ねてイメージガイド母材と
して再び線引することによって所望のイメージガイドか
えられる。

本発明のイメージガイドの好ましい例としては、たとえ
ば約６〜９μｍの外径のコアを約２ｉ、Ｏｏｏ〜５０，
０００本有し、平均コア間隔（クラッド厚）約２〜５μ
ｍのものがあげられる。

本発明のイメージガイＦの外径は、同じコア外径のコア
を同本数用いた６層構造の従来のイメージガイドの外径
の約４７５にすることができ、可撓性を大幅に向上せし
めることができる〇つぎに本発明のイメージガイドの製
造例および試験例をあげて説明する。

製造例 表面を清浄にした内径２３ｍｍ、外径２６ｍｍの石英ガ
ラスパイプをガラス旋盤にセットし、回帳させながらこ
のパイプ中に所定混合比の原料ガスを流し、これを外部
より酸水素バーナで加熱してクラッドガラスをデボジツ
）させつつ、この操作を７０回操り返した。クラッド外
層の作業温度を約１８００°ａとするために最初からの
５回は５ｔｏｚ４とＢｉＦ３と酸素の流量はそれぞれ３
００ｃｏ７’ｍｉｎ　。

４０ａｏ／ｍｉｎ、１００Ｇ　ｃ　ｏ／ｍｉｎとし、つ
ぎの５回はＢＦ３のみ１００ｃｃに増量し、さらにつぎ
の１０回はＢｉＦ３のみ２００ｏｏに増量し、以後の５
０回はＢｉＦ３を４００ｏ。

に増量してクラッドガラスを内付した。

ついで、コアと６暮外径１２ｍｍの純石英ガラ゛ス棒を
該ガラス管中に挿入し、約２２００００に加熱して常法
通らコラプスし、すメートとクラッドとコアの６層から
なる光フアイバ母材を作製した。

えられた母材はコア外径２１ｍｍ、クラッド層３−５ｍ
ｍ　ｓすメート厚１．９ｍｍのも（Ｆ）’ｔ’ア”）り
。これをさらに続いて約２２００００以上に加熱して常
法により最外層の石英ガラスを蒸発させて、サポート層
を除去し、２層構造の母材とした。

なお、作製された母材のクラッドの作業温度は、コア近
辺が１４５０８０であり、クラッドの外表面部分がもつ
とも高＜　１８００°０であった。

ついでこれを電気炉の温度を約１７００°０にした線引
装置により通常の方法でプリフォーム外径的３００μに
線引した。

えられたプリフォームを１　ｏ　、　ｏｏｏ本束ね、常
法により２０００°Ｏ前後にて線速度１ｍ／分で線引き
し、外径１．１ｍｍの本発明のイメージガイドを製造し
た。

えられた本発明の２層構造のイメージガイドは、コアが
ほぼ等間隔に配列されていた。

比較例 コア外径とクラッド厚とが製造例と同じで５００μｍ厚
の純石英ガラスよりなるサポートを有する３層構造のプ
リフォームを製造例と同本数用いて、同じ条件で線引き
し、比較例用の３層構造のイメージガイドを製造した。

えられた比較用のイメージガイドは、外Ｆ４　カ１．４
ｍｍであった。

試験例 製造例および比較例でそれぞれえられたイメージガイド
について、伝送された画像の鮮明度および可撓性を調べ
た。

（解像度テスト） 長さ５ｍのイメージガイドの一端に接眼レンズ、他方に
視野角２０度（焦点距−離４ｍｍ　）の対物レンズを配
置し、対物レンズから３６０ｍｍの位置に日本電子機械
工業会制電のＩＩＡＪテストチャー）Ａをｔき、そのチ
ャートの後方にカラービューア（ＤＮＰｍｏｄｓｌ−Ｖ
　（使用ランプＩＦＩ、−１００ＷＸ４　）　）を配置
し、目視で識別できるラインを調べた。

その結果、製造例でえられた本発明のイメージガイドの
解像度は６００ライン／　３６０ｍｍであったが、比較
例のイメージガイドの解像度は４００ライン／　２５６
０ｍｇでしかなかった。

（可撓性） イメージガイドをループ状に曲げ、ループの径を漸次縮
径していき、イメージガイドが折れるに至ったときのル
ープ径を調べることにより、可撓性を評価した。

その結果、製造例でえられた本発明の２層構造のイメー
ジガイドはループ直径２５ｍｍになるまで折れなかった
が、比較例１でえられた６層構造のイメージガイドはル
ープ直径５０ｍｍで折れてしまった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイメージガイドの横断面の模式図、第
２ａ〜２０図は本発明のイメージガイドのコアとクラッ
ドの作業温度の分布を示す概略図、第５ａ〜６０図はそ
れぞれ第２ａ〜２０図に示すイメージガイドを製造する
ために用いられるプリフォームの作業温度の分布を示す
概略図である。 （図面の符号） （１）：コ　ア （２）：クラツド 特許出願人　大日日本電線株式会社 第２ａ口　才３０図 才２ｂ図　２３ｂ固 第２０口　第３０同

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　純石英ガラス製の多数本のコアと該コア間□および
   周囲に充填されてい為ホウ素とフッ素の少なくとも１つ
   を含むＦ−プ石英ガラス製のクラッドとの２層からなり
   、該クラッドにおいてクラッド外層の作業、温度がコア
   近゛辺の作業温度よりも高いことを特徴とする２層構造
   の石英ガラス系イメージガイド。 ２　クラッド外層の作業温度が１６０°ａ以上である特
   許請求の範囲第１現記□載のイメージガイド。