近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法
【課題】血管内に挿入可能で構造が最適化され、高コントラストで、解像度が高く、高ＮＡで、近赤外領域における画像診断の精度を向上する。
【解決手段】共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、クラッド厚が０．５μｍ〜３．５μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法。
【解決手段】共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、クラッド厚が０．５μｍ〜３．５μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外可視光領域（約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度）の光を伝送するイメージファイバおよびその製造方法に関するもので、特に、近赤外用石英系イメージファイバを利用した血管内視鏡などでの使用に好適な近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外科手術においては、血液によって観察を妨害されない分野、例えば関節内視鏡、腹腔鏡、子宮内視鏡、尿管内視鏡、結腸内視鏡においては、可視光画像を直接観察することができることから、可視光イメージファイバを適用することができる。
【０００３】
血液によって満たされている環境下では、可視光イメージファイバを適用することによっては不透明な画像しか観察することができない。そのため、間接的な診断方法、例えば、Ｘ線蛍光透視鏡、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、超音波診断法などが適用されている。
【０００４】
近赤外用石英系イメージファイバおよびそれを用いた極細径内視鏡については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、カットオフ波長ＬＰ１１を使用する近赤外域外にＮＡ、コア径を設定することを提案している。具体的には、特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、カットオフ波長は１．２μｍより短く、ＮＡ値は０．３〜０．５、コア径は０．５〜３μｍ、コア／クラッド径比は１．５〜５に設定することが提案されている。また、特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、イメージ伝送用の波長範囲は、０．６〜１．２μｍの領域である。
さらに、血液中における赤外光領域のイメージングについても、開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、血液中のヘモグロビンによる赤外光の散乱を考慮したイメージファイバ結合型赤外イメージング装置および方法が示されているが、
イメージファイバの具体的構造については、開示されていない。
【特許文献１】特開平８−２４０７２８号公報
【特許文献２】米国特許第６,１７８,３４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、従来の可視光領域を対象とするイメージファイバを波長１．６μｍの近赤外波長領域で使用した場合、全く画像を検出することができないことを見出した。
【０００６】
従来の可視光領域を対象とするイメージファイバを近赤外波長領域で使用する場合、コア間のクロストークが大きく、近赤外波長領域において画像を観測することはできない。
【０００７】
また、近赤外波長領域におけるイメージ伝送特性に対する構造として最適化されていない従来のイメージファイバの場合、損失特性は、図１６のラインＡのように表されて、例えば、約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長範囲の近赤外波長領域においては、損失が大きく、全く画像を観測することができない。
【０００８】
本発明の目的は、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、コントラストが高く、解像度が高く、高ＮＡで、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、血管内に挿入して血液中において、近赤外光イメージの観察が可能で、例えば冠状動脈の閉塞部位のその場観察、心臓内の弁の手術、血管内損傷の治療、冠状動脈血栓症の治療、肺動脈塞栓症の治療、大動脈内カテーテル挿入その場観察、眼球内血管内観察などに適当することができる近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ｕ01、ｗ01をＬＰ01モードの固有値、Ｚをイメージファイバの長さ、βをＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmをｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖを規格化周波数、λを光の波長、ｎ1を前記コアの中心軸における屈折率、ｎ2を前記共通クラッドの屈折率として、
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
で表されるクロストークパラメータＢが、前記波長領域において、１０００以下を満たすことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、
前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであり、ファイバ径が３００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製する工程と、前記プリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを形成する工程と、前記ガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッドとなるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバプリフォームを形成する工程と、前記光ファイバプリフォームを線引きして、光ファイバ素線を作成する工程と、前記光ファイバ素線を所定の長さで切断し、２０００本〜１００００本の光ファイバ素線を形成する工程と、前記光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、線引きして、外径５００μｍ以下の近赤外用石英系イメージファイバを作製する工程とを有することを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法によれば、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、コントラストが高く、解像度が高く、高ＮＡで、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１９】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２０】
また、添付図面は、実施形態に係る近赤外用石英系イメージファイバを模式的に示しているに過ぎない。このため、マルチコアの各コアの直径とクラッドの直径との比率等が、現実に設計される通りに表されているとは限らないことに留意すべきである。特に、コアの断面は添付図面では真円として描かれているが、現実には楕円形状や多角形等に変形している場合もある。さらに、添付図面ではコアが六方最稠密状に配置されているが、これに限定されない。
【００２１】
[第１の実施の形態]
（近赤外用石英系イメージファイバの基本構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの模式的断面構造図を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０は、図１に示すように、画像伝送用のイメージサークル１２と、イメージサークル１２の外周を覆う石英ガラスジャケット１４と、さらに石英ガラスジャケット１４の外周を覆う被覆層１６とから構成されている。
【００２３】
イメージサークル１２は、図１中に拡大して示すように、光の伝搬を許容し、近赤外用石英系イメージファイバ１０の画素として機能する複数のコア１と、これら複数のコア１が貫通する共通クラッド２とから構成する。
【００２４】
共通クラッド２は、複数のコア１に共有されている。イメージサークル１２の直径は、例えば約１０００μｍ程度以下であり、望ましくは５００μｍ以下、更に望ましくは、例えば約３００μｍ以下である。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０を血管内に挿入して使用する場合、イメージサークル１２の直径として太いものを使用することは難しいからである。また、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０には、フレキシビリティーが要求される。
【００２６】
上記のイメージサークル１２の中に、例えば約２０００個〜３万個程度のコア１が形成されている。このような構成により、近赤外用石英系イメージファイバ１０の端面に結像された画像が各画素に空間的に分割されて他の端面に伝送され、当該他の端面に画像を形成することができる。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバのコア１および共通クラッド２の屈折率分布を示す。
【００２８】
コア１は、屈折率上昇剤である、例えば酸化ゲルマニウム(ＧｅＯ2)が添加された石英で構成され、図２に示すように、その中心部（中心軸）で添加量が最大となる凸状の屈折率分布を有する。この屈折率分布は屈折率分布係数αが、例えば、約２．０〜約３．０程度で表される分布である。
【００２９】
また、コア１の直径ｄは、例えば約０．５μｍ〜約１０μｍ程度であり、隣り合う２つのコア１の中心間の間隔（コア間隔）Ｄは、例えば約３．０μｍ〜約１５μｍ程度であり、構造パラメータＤ／ｄの値は、例えば約１．０２〜約５．０程度である。
【００３０】
さらに、近赤外用石英系イメージファイバ１０は、例えば、約０．３０以上約０．４５以下の開口数（ＮＡ）を有している。
【００３１】
なお、屈折率分布係数αとは、以下の式のαである。
【００３２】
ｎ（ｒ）＝ｎ1［１−２Δ（２ｒ／ｄ）α］1/2 （０≦２ｒ≦ｄ）
ここで、ｎ（ｒ）はコア１の中心軸からの距離ｒにおける屈折率、ｎ1はコア１の中心軸における屈折率、Δは共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差を表す。共通クラッド２は、純粋な石英または屈折率降下剤である、例えばフッ素（Ｆ）若しくはボロン（Ｂ）が添加された石英で構成される。共通クラッド２では、屈折率は略一定である。
【００３３】
なお、コアの直径ｄ、コア間隔Ｄ、構造パラメータＤ／ｄ、およびクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の具体的な値の決定方法については、図５乃至図１５を用いて、後に詳述する。
【００３４】
（製造方法）
このような近赤外用石英系イメージファイバ１０は、以下のように作製することができる。
【００３５】
（ａ）まず、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Desposition）法により、上述の屈折率分布係数αを満たすように、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英コアプリフォームスートを作製する。
【００３６】
（ｂ）次に、このプリフォームスートを焼結炉にて加熱して透明ガラス化し、コア用ガラスロッドを得る。
【００３７】
（ｃ）次に、このコア用ガラスロッドの外周に、プラズマ外付け法又はスート外付け法により、近赤外用石英系イメージファイバ１０の共通クラッド２となる石英ガラス層またはフッ素添加ガラス層またはボロン添加ガラス層を形成して光ファイバ母材を得る。ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法やＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法により、フッ素ドープ管やボロンドープ管を作り、石英ガラスジャケット１４を設けても良い。
【００３８】
（d）次に、この光ファイバ母材を線引きして、外径が、約数百μｍの光ファイバ素線を作製する。
【００３９】
（ｅ）その後、この光ファイバ素線を所定の長さで切断し、例えば、約１０００本〜約３０，０００本程度の光ファイバ素線を得る。
【００４０】
（ｆ）次に、これらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、外径約１００μｍ〜約６００μｍ程度の近赤外用石英系イメージファイバを作製する。
【００４１】
（ｇ）最後に、その周囲に厚さ約２０μｍ〜約１００μｍ程度の被覆層１６を形成することにより、近赤外用石英系イメージファイバ１０が得られる。
【００４２】
（近赤外光領域における測定結果）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径３００μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例である。コントラストＣの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例を示している。
【００４３】
同様に、図４は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径５００μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例である。コントラストＣの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例を示している。
【００４４】
図３および図４の例では、ファイバ径を相対的に大きなものを用いて観測したが、ファイバ径が５００μｍ以下であっても同様にコントラストを確保しつつ波長１．６μｍ帯における画像を観測可能である。
【００４５】
一方、図３乃至図４の観測系と同様の条件で、従来の可視用のイメージファイバを適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例では、全くコントラストがとれず、画像を観測することはできなかった（図示省略）。
【００４６】
続いて、近赤外用石英系イメージファイバ１０についての実用上重要な特性、すなわち、解像度やコントラストについて説明する。解像度に影響するパラメータの一つにコア間隔Ｄがある。隣接するコアどうしの間隔が狭いほど物理的な解像度は大きくなるが、この間隔が狭くなりすぎると、クロストークが発生する。クロストークが大きくなると、光の滲みが生じ、コントラストが低下する。
【００４７】
近赤外用石英系イメージファイバ１０では、着色はあまり問題とならないが、屈折率分布との兼ね合いで、適度な解像度とコントラストとをバランスよく実現できるよう近赤外用石英系イメージファイバ１０を設計する必要がある。
【００４８】
（解像度）
一般に、解像度（分解能）は、白黒ピッチの縞がどの程度の細かさまで判別できるかで決定される。また、イメージファイバの解像度は、視野内で判別できる白黒の縞の最大組数（ｌｐ：line pair）で決定される。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの解像度（空間周波数）（ｌｐ／ｍｍ）と画素数（ピクセル）との関係を示す図である。
【００５０】
上記の通り、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０は、血管内に挿入して使用するため、イメージファイバのファイバ径は、例えば約５００μｍ以下であることが必要である。一方、解像度（ｌｐ／ｍｍ）は、物体を判別するのに最低限２０（ｌｐ／ｍｍ）以上は必要である。
【００５１】
したがって、図５に示すように、イメージファイバのファイバ径が、例えば約５００μｍの場合、血管内での血栓などを識別するためには、最低２０（ｌｐ／ｍｍ），画素数にして２０００画素以上は必要である。よって、コア間隔Ｄに制限が加わる。
【００５２】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、イメージファイバのファイバ径をパラメータとして表した画素数（ピクセル）とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００５３】
図６から明らかなように、ファイバ径を７００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは１３．５μｍ以下とする必要があり、ファイバ径を５００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは１０μｍ以下とする必要があり、ファイバ径を３００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは６μｍ以下とする必要がある。
【００５４】
（コントラスト）
一般に、コントラストＣは、明るい部分の輝度Ｘｂと、暗い部分の輝度Ｘｄを測定し、Ｃ＝（Ｘｂ−Ｘｄ）／（Ｘｂ＋Ｘｄ）・１００（％）で決定される。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、コントラストＣの基準値としては、使用波長領域において、０．５以上であることが望ましい。これを実現するためには、各画素間のクロストークを抑えることが必要となる。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、屈折率分布係数α、比屈折率差Δ、コア間隔Ｄ、およびコアの直径ｄで決まる構造上の最適値がある。
【００５６】
近赤外用石英系イメージファイバにおいては、可視光領域用石英系イメージファイバと全く異なる構造パラメータが最適値となる。可視光領域用石英系イメージファイバでは、近赤外光領域では全く見えなくなる。即ち、コントラスト零である。コントラストＣは、後述するクロストークパラメータＢと密接に関係しているため、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、以下のクロストークパラメータＢを用いて構造パラメータとの関係を調べた。
【００５７】
（透過率）
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、その特性上、使用波長領域での透過率が高い方が望ましい。観測される画像の明るさに影響するからである。
【００５８】
本発明者らは、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、最適化された構造を有する場合には、図１６のＢラインに示すように、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍおよび約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの２つの近赤外波長領域において血液中のヘモグロビンに対して有効な窓領域が存在し、損失を抑制することができる。
【００５９】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、損失特性は、約０．５ｄＢ／ｍ以下であり、さらに約０．２ｄＢ／ｍ以下であることが望ましい。このような２つの近赤外波長領域における低損失性能は、石英系でかつ適切な構造により実現することができる。石英系のイメージファイバであっても、構造が最適化されていない場合には、図１６中のＡラインに示すように、低損失を実現することはできない。さらに、多成分系ファイバやプラスチック系ファイバでは損失が高く、上記約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍおよび約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの２つの近赤外波長領域での透過率は低い。
【００６０】
（クロストークパラメータ）
複数のコアと共通クラッドを備えたマルチコア構造のイメージファイバにおいて、コアのピッチが小さくなるとクロストークが生じることは一般に知られている。このクロストークを表すパラメータとして、クロストークパラメータＢが知られている。
【００６１】
クロストークパラメータＢについては、例えば細野敏夫著の論文「イメージファイバの伝送特性」電子通信学会論文誌、１９８３年１１月、Ｖｏｌ．Ｊ６６−Ｃ、Ｎｏ．１１、ｐｐ．８４３−８５０の中で詳細に論じられている。すなわち、クロストークパラメータＢは、次式で定義される。
【００６２】
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
ここで、ｕ01、ｗ01はＬＰ01モードの固有値、Ｄはコア間隔、ｄはコアの直径、Ｚはイメージファイバの長さ、βはＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmはｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖは規格化周波数、λは光の波長、ｎ1はコア１の中心軸における屈折率、ｎ2は共通クラッド２の屈折率である。
【００６３】
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいても、複数のコア１と共通クラッド２を備え、コアの直径ｄ、コアのピッチ（コア間隔）Ｄを備えることから、クロストークパラメータは上式と同様に表すことができる。
【００６４】
クロストークを減らすには、クロストークパラメータＢの値は小さいほど望ましいが、Ｂの値が小さくなると明るさが減るため、クロストークパラメータＢの下限値は、実際上は制限される。実際の近赤外用石英系イメージファイバ１０では、製造上の誤差（光ファイバ素線の素線径のばらつきやこれらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、近赤外用石英系イメージファイバを形成する際の外径のばらつきなど）、屈折率の揺らぎ、内部の残存応力などの原因により設計値からずれる。
【００６５】
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいても、上式で表されるクロストークパラメータＢにより、コントラストＣとの間には相関関係を見出すことができる。
【００６６】
（配列）
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、コア１を共通クラッド２中に、整列して配置するのではなく、ランダムに配列とすることもクロストークを減らす上では有効である。
【００６７】
（各構造における波長とクロストークパラメータ）
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、ファイバパラメータとクロストークパラメータＢ（コントラストＣに相当）との関係を以下に説明する。
【００６８】
―波長λをパラメータとするＤ／ｄとＤの関係―
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００６９】
また、図８は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７０】
また、図９は、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７１】
図７乃至図９において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に構造パラメータＤ／ｄとｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００７２】
図７乃至図９の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３〜約０．４５％程度であり、構造パラメータＤ／ｄが約１．０２〜約３．０程度であることが望ましい。
【００７３】
図７乃至図８に示すように、波長λが２．０μｍのラインに注目すると、コア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータＤ／ｄの値は、約１．０２〜約３．０程度であるからである。
【００７４】
上記波長範囲において、クロストークパラメータＢを約１０００以上に設定し、コントラストＣの値を約０．５以上にすることができる。
【００７５】
尚、図７乃至図９のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００７６】
―波長λをパラメータとするコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係―
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７７】
また、図１１は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７８】
また、図１２は、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７９】
図１０乃至図１２において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に、コアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００８０】
図１０乃至図１２の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３％〜約０．４５％程度であり、コアの直径ｄは、約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であることが望ましい。
【００８１】
図１０に示すように、波長λが１．１μｍのラインに注目すると、ファイバ径３００μｍにおけるコア間隔Ｄが約６μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータｄの値は、約４．５μｍ程度以下であるからである。波長λが２．０μｍのラインに注目すると、ファイバ径５００μｍにおけるコア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータｄの値は、約４．５μｍ程度以下であるからである。この結果より、上記Ｄ／ｄの範囲（約１．０２〜約３．０程度）と組み合わせると、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍであることが望ましい。
【００８２】
上記波長範囲にて、クロストークパラメータＢを１０００以上に設定し、コントラストＣの値を０．５以上にすることができる。
【００８３】
なお、図１０乃至図１２のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００８４】
―波長λをパラメータとするクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係―
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８５】
また、図１４は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８６】
また、図１５は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８７】
図１３乃至図１５において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に、クラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００８８】
図１３乃至図１５の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３〜約０．４５％程度であり、コアの直径ｄが約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であることから、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍであり、クラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２の値が約０．５μｍ〜約３．５μｍ程度であることが望ましい。
【００８９】
図１５に示すように、波長λが１．１μｍのラインに注目すると、ファイバ径３００μｍにおけるコア間隔Ｄが約６μｍ以下の要求範囲を満足するクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の値が約３．５μｍ程度以下であり、ファイバ径５００μｍにおけるコア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足するクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の値が０．５μｍ以上である。
【００９０】
上記波長範囲にて、クロストークパラメータＢを１０００以上に設定し、コントラストＣの値を０．５以上にすることができる。
【００９１】
なお、図１３乃至図１５のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００９２】
上記の議論より、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバをファイバ径３００μｍ以下で構成する場合には、以下の構成を採用することができる。すなわち、共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであることを特徴とする。
【００９３】
同様に、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバをファイバ径５００μｍ以下で構成する場合には、以下の構成を採用することができる。すなわち、共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであることを特徴とする。
【００９４】
（損失特性）
図１６は、近赤外領域において構造が最適化された，本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの損失特性（ラインＢ）と、近赤外領域において構造が最適化されていない可視光用のイメージファイバの損失特性（ラインＡ）の比較図である。
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの損失特性（ラインＢ）によれば、波長約１３００ｎｍ〜約１５００ｎｍの範囲において、最大損失約１．４ｄＢ／ｍの急峻な損失のピークが存在する．一方、波長約１０００ｎｍ〜約約１３００ｎｍおよび波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの範囲には有効な窓領域が存在し、近赤外用石英系イメージファイバの損失特性も約０．５ｄＢ／ｍ以下とすることができ、更に望ましくは約０．２ｄＢ／ｍ以下とすることができる。
【００９５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバは、血管中において使用することから、近赤外光の血液中におけるヘモグロビンの散乱損失を考慮する必要があるが、実験結果によれば、図１６に示すように、１３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長範囲における水分による吸収ピークが顕著であった。これは、特許文献４に記載されているように、近赤外光領域として、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍおよび１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲においては、損失の少ない窓領域が存在するためである。
【００９６】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバによって、上記の通り、このような損失の少ない近赤外の波長範囲１０００ｎｍ〜１３００ｎｍおよび１５００ｎｍ〜２０００ｎｍにおいて、構造の最適化を実施することができる。
【００９７】
以下、具体的な実施例に基づく本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの製造方法について説明する。
【００９８】
（実施例）
(ａ)まず、既知のＶＡＤ法により、ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製した。
【００９９】
（ｂ）次に、このプリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを得た。
【０１００】
（ｃ）次に、このガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッド２となるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバ母材（光ファイバプリフォーム）を得た。
【０１０１】
（ｄ）次に、この光ファイバプリフォームを線引きして、外径が約１５０μｍの光ファイバ素線を作成した。
【０１０２】
（ｅ）その後、この光ファイバ素線を所定の長さで切断し、約２０００〜約１０，０００本程度の光ファイバ素線を得た。
【０１０３】
（ｆ）次に、これらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、外径約５００μｍ程度の近赤外用石英系イメージファイバ１０を作製した。
【０１０４】
以上より、開口数ＮＡの高い（例えば、ＮＡ：０．２以上）ファイバで、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲におけるイメージ伝送を高コントラストで実現することができる。
【０１０５】
さらに、クラッドとコアとの比屈折率差Δが望ましくは約３％〜約４．５％程度、屈折率分布係数αが約２．０〜３．０程度であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比（Ｄ／ｄ）が約１．０２〜約３．０程度であり、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍ程度であり、コアの直径が約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であり、クラッド厚が約０．５μｍ〜約３．５μｍ程度の構造を備えることにより、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲において、コントラストが高く、解像度が高い、近赤外用石英系イメージファイバ１０を得ることができる。
【０１０６】
この近赤外用石英系イメージファイバ１０では、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲において、観察部位からの観察画像を高い解像度で取得することができる。
【０１０７】
以上説明した通り、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０によれば、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、高コントラストで、解像度が高く、高ＮＡで、観察対象の生体組織からの画像を観察することができ、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる。
【０１０８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバによれば、コアとクラッドの比率を制限したことにより、血管内に挿入可能な近赤外用石英イメージファイバを作製することが可能となる。
【０１０９】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバは、血管内に挿入して血液中において、近赤外光イメージの観察が可能であることから、例えば冠状動脈の閉塞部位のその場観察、心臓内の弁の手術、血管内損傷の治療、冠状動脈血栓症の治療、肺動脈塞栓症の治療、大動脈内カテーテル挿入その場観察、眼球内血管内観察などに適当することができる。
【０１１０】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。
【０１１１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の実施の形態に係る光ファイバは、近赤外領域（約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度）の光を伝送する近赤外用石英系イメージファイバであることから、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして血管内視鏡など、特に医療分野、生体計測分野など幅広い応用分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバのコアおよび共通クラッドの屈折率分布を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径６４０μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例であって、コントラストの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径９６０μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例であって、コントラストの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの解像度（空間周波数）（ｌｐ／ｍｍ）と画素数（ピクセル）との関係を説明する図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、イメージファイバのファイバ径をパラメータとして表した画素数（ピクセル）とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１６】構造が最適化された，本発明の第１の実施の形態に係る近赤外石英系イメージファイバの損失特性と、構造が最適化されていない従来のイメージファイバの損失特性。
【符号の説明】
【０１１４】
１…コア
２…共通クラッド
１０…近赤外用石英系イメージファイバ
１２…イメージサークル
１４…石英ガラスジャケット
１６…被覆層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外可視光領域（約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度）の光を伝送するイメージファイバおよびその製造方法に関するもので、特に、近赤外用石英系イメージファイバを利用した血管内視鏡などでの使用に好適な近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外科手術においては、血液によって観察を妨害されない分野、例えば関節内視鏡、腹腔鏡、子宮内視鏡、尿管内視鏡、結腸内視鏡においては、可視光画像を直接観察することができることから、可視光イメージファイバを適用することができる。
【０００３】
血液によって満たされている環境下では、可視光イメージファイバを適用することによっては不透明な画像しか観察することができない。そのため、間接的な診断方法、例えば、Ｘ線蛍光透視鏡、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、超音波診断法などが適用されている。
【０００４】
近赤外用石英系イメージファイバおよびそれを用いた極細径内視鏡については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、カットオフ波長ＬＰ１１を使用する近赤外域外にＮＡ、コア径を設定することを提案している。具体的には、特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、カットオフ波長は１．２μｍより短く、ＮＡ値は０．３〜０．５、コア径は０．５〜３μｍ、コア／クラッド径比は１．５〜５に設定することが提案されている。また、特許文献１に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、イメージ伝送用の波長範囲は、０．６〜１．２μｍの領域である。
さらに、血液中における赤外光領域のイメージングについても、開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、血液中のヘモグロビンによる赤外光の散乱を考慮したイメージファイバ結合型赤外イメージング装置および方法が示されているが、
イメージファイバの具体的構造については、開示されていない。
【特許文献１】特開平８−２４０７２８号公報
【特許文献２】米国特許第６,１７８,３４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、従来の可視光領域を対象とするイメージファイバを波長１．６μｍの近赤外波長領域で使用した場合、全く画像を検出することができないことを見出した。
【０００６】
従来の可視光領域を対象とするイメージファイバを近赤外波長領域で使用する場合、コア間のクロストークが大きく、近赤外波長領域において画像を観測することはできない。
【０００７】
また、近赤外波長領域におけるイメージ伝送特性に対する構造として最適化されていない従来のイメージファイバの場合、損失特性は、図１６のラインＡのように表されて、例えば、約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長範囲の近赤外波長領域においては、損失が大きく、全く画像を観測することができない。
【０００８】
本発明の目的は、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、コントラストが高く、解像度が高く、高ＮＡで、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、血管内に挿入して血液中において、近赤外光イメージの観察が可能で、例えば冠状動脈の閉塞部位のその場観察、心臓内の弁の手術、血管内損傷の治療、冠状動脈血栓症の治療、肺動脈塞栓症の治療、大動脈内カテーテル挿入その場観察、眼球内血管内観察などに適当することができる近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ｕ01、ｗ01をＬＰ01モードの固有値、Ｚをイメージファイバの長さ、βをＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmをｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖを規格化周波数、λを光の波長、ｎ1を前記コアの中心軸における屈折率、ｎ2を前記共通クラッドの屈折率として、
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
で表されるクロストークパラメータＢが、前記波長領域において、１０００以下を満たすことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、
前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであり、ファイバ径が３００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、共通クラッドと、前記共通クラッドを貫通する複数のコアとを備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバが提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製する工程と、前記プリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを形成する工程と、前記ガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッドとなるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバプリフォームを形成する工程と、前記光ファイバプリフォームを線引きして、光ファイバ素線を作成する工程と、前記光ファイバ素線を所定の長さで切断し、２０００本〜１００００本の光ファイバ素線を形成する工程と、前記光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、線引きして、外径５００μｍ以下の近赤外用石英系イメージファイバを作製する工程とを有することを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の近赤外用石英系イメージファイバおよびその製造方法によれば、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、コントラストが高く、解像度が高く、高ＮＡで、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１９】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２０】
また、添付図面は、実施形態に係る近赤外用石英系イメージファイバを模式的に示しているに過ぎない。このため、マルチコアの各コアの直径とクラッドの直径との比率等が、現実に設計される通りに表されているとは限らないことに留意すべきである。特に、コアの断面は添付図面では真円として描かれているが、現実には楕円形状や多角形等に変形している場合もある。さらに、添付図面ではコアが六方最稠密状に配置されているが、これに限定されない。
【００２１】
[第１の実施の形態]
（近赤外用石英系イメージファイバの基本構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの模式的断面構造図を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０は、図１に示すように、画像伝送用のイメージサークル１２と、イメージサークル１２の外周を覆う石英ガラスジャケット１４と、さらに石英ガラスジャケット１４の外周を覆う被覆層１６とから構成されている。
【００２３】
イメージサークル１２は、図１中に拡大して示すように、光の伝搬を許容し、近赤外用石英系イメージファイバ１０の画素として機能する複数のコア１と、これら複数のコア１が貫通する共通クラッド２とから構成する。
【００２４】
共通クラッド２は、複数のコア１に共有されている。イメージサークル１２の直径は、例えば約１０００μｍ程度以下であり、望ましくは５００μｍ以下、更に望ましくは、例えば約３００μｍ以下である。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０を血管内に挿入して使用する場合、イメージサークル１２の直径として太いものを使用することは難しいからである。また、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０には、フレキシビリティーが要求される。
【００２６】
上記のイメージサークル１２の中に、例えば約２０００個〜３万個程度のコア１が形成されている。このような構成により、近赤外用石英系イメージファイバ１０の端面に結像された画像が各画素に空間的に分割されて他の端面に伝送され、当該他の端面に画像を形成することができる。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバのコア１および共通クラッド２の屈折率分布を示す。
【００２８】
コア１は、屈折率上昇剤である、例えば酸化ゲルマニウム(ＧｅＯ2)が添加された石英で構成され、図２に示すように、その中心部（中心軸）で添加量が最大となる凸状の屈折率分布を有する。この屈折率分布は屈折率分布係数αが、例えば、約２．０〜約３．０程度で表される分布である。
【００２９】
また、コア１の直径ｄは、例えば約０．５μｍ〜約１０μｍ程度であり、隣り合う２つのコア１の中心間の間隔（コア間隔）Ｄは、例えば約３．０μｍ〜約１５μｍ程度であり、構造パラメータＤ／ｄの値は、例えば約１．０２〜約５．０程度である。
【００３０】
さらに、近赤外用石英系イメージファイバ１０は、例えば、約０．３０以上約０．４５以下の開口数（ＮＡ）を有している。
【００３１】
なお、屈折率分布係数αとは、以下の式のαである。
【００３２】
ｎ（ｒ）＝ｎ1［１−２Δ（２ｒ／ｄ）α］1/2 （０≦２ｒ≦ｄ）
ここで、ｎ（ｒ）はコア１の中心軸からの距離ｒにおける屈折率、ｎ1はコア１の中心軸における屈折率、Δは共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差を表す。共通クラッド２は、純粋な石英または屈折率降下剤である、例えばフッ素（Ｆ）若しくはボロン（Ｂ）が添加された石英で構成される。共通クラッド２では、屈折率は略一定である。
【００３３】
なお、コアの直径ｄ、コア間隔Ｄ、構造パラメータＤ／ｄ、およびクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の具体的な値の決定方法については、図５乃至図１５を用いて、後に詳述する。
【００３４】
（製造方法）
このような近赤外用石英系イメージファイバ１０は、以下のように作製することができる。
【００３５】
（ａ）まず、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Desposition）法により、上述の屈折率分布係数αを満たすように、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英コアプリフォームスートを作製する。
【００３６】
（ｂ）次に、このプリフォームスートを焼結炉にて加熱して透明ガラス化し、コア用ガラスロッドを得る。
【００３７】
（ｃ）次に、このコア用ガラスロッドの外周に、プラズマ外付け法又はスート外付け法により、近赤外用石英系イメージファイバ１０の共通クラッド２となる石英ガラス層またはフッ素添加ガラス層またはボロン添加ガラス層を形成して光ファイバ母材を得る。ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法やＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法により、フッ素ドープ管やボロンドープ管を作り、石英ガラスジャケット１４を設けても良い。
【００３８】
（d）次に、この光ファイバ母材を線引きして、外径が、約数百μｍの光ファイバ素線を作製する。
【００３９】
（ｅ）その後、この光ファイバ素線を所定の長さで切断し、例えば、約１０００本〜約３０，０００本程度の光ファイバ素線を得る。
【００４０】
（ｆ）次に、これらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、外径約１００μｍ〜約６００μｍ程度の近赤外用石英系イメージファイバを作製する。
【００４１】
（ｇ）最後に、その周囲に厚さ約２０μｍ〜約１００μｍ程度の被覆層１６を形成することにより、近赤外用石英系イメージファイバ１０が得られる。
【００４２】
（近赤外光領域における測定結果）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径３００μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例である。コントラストＣの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例を示している。
【００４３】
同様に、図４は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径５００μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例である。コントラストＣの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例を示している。
【００４４】
図３および図４の例では、ファイバ径を相対的に大きなものを用いて観測したが、ファイバ径が５００μｍ以下であっても同様にコントラストを確保しつつ波長１．６μｍ帯における画像を観測可能である。
【００４５】
一方、図３乃至図４の観測系と同様の条件で、従来の可視用のイメージファイバを適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例では、全くコントラストがとれず、画像を観測することはできなかった（図示省略）。
【００４６】
続いて、近赤外用石英系イメージファイバ１０についての実用上重要な特性、すなわち、解像度やコントラストについて説明する。解像度に影響するパラメータの一つにコア間隔Ｄがある。隣接するコアどうしの間隔が狭いほど物理的な解像度は大きくなるが、この間隔が狭くなりすぎると、クロストークが発生する。クロストークが大きくなると、光の滲みが生じ、コントラストが低下する。
【００４７】
近赤外用石英系イメージファイバ１０では、着色はあまり問題とならないが、屈折率分布との兼ね合いで、適度な解像度とコントラストとをバランスよく実現できるよう近赤外用石英系イメージファイバ１０を設計する必要がある。
【００４８】
（解像度）
一般に、解像度（分解能）は、白黒ピッチの縞がどの程度の細かさまで判別できるかで決定される。また、イメージファイバの解像度は、視野内で判別できる白黒の縞の最大組数（ｌｐ：line pair）で決定される。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの解像度（空間周波数）（ｌｐ／ｍｍ）と画素数（ピクセル）との関係を示す図である。
【００５０】
上記の通り、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０は、血管内に挿入して使用するため、イメージファイバのファイバ径は、例えば約５００μｍ以下であることが必要である。一方、解像度（ｌｐ／ｍｍ）は、物体を判別するのに最低限２０（ｌｐ／ｍｍ）以上は必要である。
【００５１】
したがって、図５に示すように、イメージファイバのファイバ径が、例えば約５００μｍの場合、血管内での血栓などを識別するためには、最低２０（ｌｐ／ｍｍ），画素数にして２０００画素以上は必要である。よって、コア間隔Ｄに制限が加わる。
【００５２】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、イメージファイバのファイバ径をパラメータとして表した画素数（ピクセル）とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００５３】
図６から明らかなように、ファイバ径を７００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは１３．５μｍ以下とする必要があり、ファイバ径を５００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは１０μｍ以下とする必要があり、ファイバ径を３００μｍとすると、画素数２０００（ピクセル）以上とするためには、コア間隔Ｄは６μｍ以下とする必要がある。
【００５４】
（コントラスト）
一般に、コントラストＣは、明るい部分の輝度Ｘｂと、暗い部分の輝度Ｘｄを測定し、Ｃ＝（Ｘｂ−Ｘｄ）／（Ｘｂ＋Ｘｄ）・１００（％）で決定される。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、コントラストＣの基準値としては、使用波長領域において、０．５以上であることが望ましい。これを実現するためには、各画素間のクロストークを抑えることが必要となる。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、屈折率分布係数α、比屈折率差Δ、コア間隔Ｄ、およびコアの直径ｄで決まる構造上の最適値がある。
【００５６】
近赤外用石英系イメージファイバにおいては、可視光領域用石英系イメージファイバと全く異なる構造パラメータが最適値となる。可視光領域用石英系イメージファイバでは、近赤外光領域では全く見えなくなる。即ち、コントラスト零である。コントラストＣは、後述するクロストークパラメータＢと密接に関係しているため、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、以下のクロストークパラメータＢを用いて構造パラメータとの関係を調べた。
【００５７】
（透過率）
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、その特性上、使用波長領域での透過率が高い方が望ましい。観測される画像の明るさに影響するからである。
【００５８】
本発明者らは、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、最適化された構造を有する場合には、図１６のＢラインに示すように、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍおよび約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの２つの近赤外波長領域において血液中のヘモグロビンに対して有効な窓領域が存在し、損失を抑制することができる。
【００５９】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいては、損失特性は、約０．５ｄＢ／ｍ以下であり、さらに約０．２ｄＢ／ｍ以下であることが望ましい。このような２つの近赤外波長領域における低損失性能は、石英系でかつ適切な構造により実現することができる。石英系のイメージファイバであっても、構造が最適化されていない場合には、図１６中のＡラインに示すように、低損失を実現することはできない。さらに、多成分系ファイバやプラスチック系ファイバでは損失が高く、上記約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍおよび約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの２つの近赤外波長領域での透過率は低い。
【００６０】
（クロストークパラメータ）
複数のコアと共通クラッドを備えたマルチコア構造のイメージファイバにおいて、コアのピッチが小さくなるとクロストークが生じることは一般に知られている。このクロストークを表すパラメータとして、クロストークパラメータＢが知られている。
【００６１】
クロストークパラメータＢについては、例えば細野敏夫著の論文「イメージファイバの伝送特性」電子通信学会論文誌、１９８３年１１月、Ｖｏｌ．Ｊ６６−Ｃ、Ｎｏ．１１、ｐｐ．８４３−８５０の中で詳細に論じられている。すなわち、クロストークパラメータＢは、次式で定義される。
【００６２】
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
ここで、ｕ01、ｗ01はＬＰ01モードの固有値、Ｄはコア間隔、ｄはコアの直径、Ｚはイメージファイバの長さ、βはＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmはｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖは規格化周波数、λは光の波長、ｎ1はコア１の中心軸における屈折率、ｎ2は共通クラッド２の屈折率である。
【００６３】
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいても、複数のコア１と共通クラッド２を備え、コアの直径ｄ、コアのピッチ（コア間隔）Ｄを備えることから、クロストークパラメータは上式と同様に表すことができる。
【００６４】
クロストークを減らすには、クロストークパラメータＢの値は小さいほど望ましいが、Ｂの値が小さくなると明るさが減るため、クロストークパラメータＢの下限値は、実際上は制限される。実際の近赤外用石英系イメージファイバ１０では、製造上の誤差（光ファイバ素線の素線径のばらつきやこれらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、近赤外用石英系イメージファイバを形成する際の外径のばらつきなど）、屈折率の揺らぎ、内部の残存応力などの原因により設計値からずれる。
【００６５】
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいても、上式で表されるクロストークパラメータＢにより、コントラストＣとの間には相関関係を見出すことができる。
【００６６】
（配列）
本発明の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、コア１を共通クラッド２中に、整列して配置するのではなく、ランダムに配列とすることもクロストークを減らす上では有効である。
【００６７】
（各構造における波長とクロストークパラメータ）
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、ファイバパラメータとクロストークパラメータＢ（コントラストＣに相当）との関係を以下に説明する。
【００６８】
―波長λをパラメータとするＤ／ｄとＤの関係―
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００６９】
また、図８は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７０】
また、図９は、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７１】
図７乃至図９において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に構造パラメータＤ／ｄとｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００７２】
図７乃至図９の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３〜約０．４５％程度であり、構造パラメータＤ／ｄが約１．０２〜約３．０程度であることが望ましい。
【００７３】
図７乃至図８に示すように、波長λが２．０μｍのラインに注目すると、コア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータＤ／ｄの値は、約１．０２〜約３．０程度であるからである。
【００７４】
上記波長範囲において、クロストークパラメータＢを約１０００以上に設定し、コントラストＣの値を約０．５以上にすることができる。
【００７５】
尚、図７乃至図９のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００７６】
―波長λをパラメータとするコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係―
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７７】
また、図１１は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７８】
また、図１２は、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を示す。
【００７９】
図１０乃至図１２において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に、コアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００８０】
図１０乃至図１２の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３％〜約０．４５％程度であり、コアの直径ｄは、約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であることが望ましい。
【００８１】
図１０に示すように、波長λが１．１μｍのラインに注目すると、ファイバ径３００μｍにおけるコア間隔Ｄが約６μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータｄの値は、約４．５μｍ程度以下であるからである。波長λが２．０μｍのラインに注目すると、ファイバ径５００μｍにおけるコア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足する構造パラメータｄの値は、約４．５μｍ程度以下であるからである。この結果より、上記Ｄ／ｄの範囲（約１．０２〜約３．０程度）と組み合わせると、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍであることが望ましい。
【００８２】
上記波長範囲にて、クロストークパラメータＢを１０００以上に設定し、コントラストＣの値を０．５以上にすることができる。
【００８３】
なお、図１０乃至図１２のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００８４】
―波長λをパラメータとするクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係―
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８５】
また、図１４は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８６】
また、図１５は、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を示す。
【００８７】
図１３乃至図１５において、各曲線の内側の範囲（斜線部分）に、クラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係が存在する場合、クロストークパラメータＢは１０００よりも小さくなる。すなわち、クロストークが小さくなり、結果としてコントラストが良好となる。例えば、クロストークパラメータＢの値が１０００であることは、コントラストＣの値が０．５程度に相当する。
【００８８】
図１３乃至図１５の結果より、約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが約０．３〜約０．４５％程度であり、コアの直径ｄが約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であることから、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍであり、クラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２の値が約０．５μｍ〜約３．５μｍ程度であることが望ましい。
【００８９】
図１５に示すように、波長λが１．１μｍのラインに注目すると、ファイバ径３００μｍにおけるコア間隔Ｄが約６μｍ以下の要求範囲を満足するクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の値が約３．５μｍ程度以下であり、ファイバ径５００μｍにおけるコア間隔Ｄが約１０μｍ以下の要求範囲を満足するクラッド厚（Ｄ−ｄ）／２の値が０．５μｍ以上である。
【００９０】
上記波長範囲にて、クロストークパラメータＢを１０００以上に設定し、コントラストＣの値を０．５以上にすることができる。
【００９１】
なお、図１３乃至図１５のパラメータ設定において、屈折率分布係数αの値は、２．２に設定し、また、ファイバ長Ｚの値は、１ｍに設定し、具体的な製造条件および使用条件に適合させている。
【００９２】
上記の議論より、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバをファイバ径３００μｍ以下で構成する場合には、以下の構成を採用することができる。すなわち、共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであることを特徴とする。
【００９３】
同様に、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバをファイバ径５００μｍ以下で構成する場合には、以下の構成を採用することができる。すなわち、共通クラッド２と、共通クラッド２を貫通する複数のコア１とを備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、コア１にＧｅ、共通クラッド２が純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、共通クラッド２に対するコア１の中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであることを特徴とする。
【００９４】
（損失特性）
図１６は、近赤外領域において構造が最適化された，本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの損失特性（ラインＢ）と、近赤外領域において構造が最適化されていない可視光用のイメージファイバの損失特性（ラインＡ）の比較図である。
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの損失特性（ラインＢ）によれば、波長約１３００ｎｍ〜約１５００ｎｍの範囲において、最大損失約１．４ｄＢ／ｍの急峻な損失のピークが存在する．一方、波長約１０００ｎｍ〜約約１３００ｎｍおよび波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの範囲には有効な窓領域が存在し、近赤外用石英系イメージファイバの損失特性も約０．５ｄＢ／ｍ以下とすることができ、更に望ましくは約０．２ｄＢ／ｍ以下とすることができる。
【００９５】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバは、血管中において使用することから、近赤外光の血液中におけるヘモグロビンの散乱損失を考慮する必要があるが、実験結果によれば、図１６に示すように、１３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長範囲における水分による吸収ピークが顕著であった。これは、特許文献４に記載されているように、近赤外光領域として、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍおよび１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲においては、損失の少ない窓領域が存在するためである。
【００９６】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバによって、上記の通り、このような損失の少ない近赤外の波長範囲１０００ｎｍ〜１３００ｎｍおよび１５００ｎｍ〜２０００ｎｍにおいて、構造の最適化を実施することができる。
【００９７】
以下、具体的な実施例に基づく本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの製造方法について説明する。
【００９８】
（実施例）
(ａ)まず、既知のＶＡＤ法により、ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製した。
【００９９】
（ｂ）次に、このプリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを得た。
【０１００】
（ｃ）次に、このガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッド２となるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバ母材（光ファイバプリフォーム）を得た。
【０１０１】
（ｄ）次に、この光ファイバプリフォームを線引きして、外径が約１５０μｍの光ファイバ素線を作成した。
【０１０２】
（ｅ）その後、この光ファイバ素線を所定の長さで切断し、約２０００〜約１０，０００本程度の光ファイバ素線を得た。
【０１０３】
（ｆ）次に、これらの光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、外径約５００μｍ程度の近赤外用石英系イメージファイバ１０を作製した。
【０１０４】
以上より、開口数ＮＡの高い（例えば、ＮＡ：０．２以上）ファイバで、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲におけるイメージ伝送を高コントラストで実現することができる。
【０１０５】
さらに、クラッドとコアとの比屈折率差Δが望ましくは約３％〜約４．５％程度、屈折率分布係数αが約２．０〜３．０程度であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比（Ｄ／ｄ）が約１．０２〜約３．０程度であり、コア間隔Ｄが約４．５μｍ〜約１０μｍ程度であり、コアの直径が約１．５μｍ〜約４．５μｍ程度であり、クラッド厚が約０．５μｍ〜約３．５μｍ程度の構造を備えることにより、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲において、コントラストが高く、解像度が高い、近赤外用石英系イメージファイバ１０を得ることができる。
【０１０６】
この近赤外用石英系イメージファイバ１０では、波長約１０００ｎｍ〜約１３００ｎｍ、および波長約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲において、観察部位からの観察画像を高い解像度で取得することができる。
【０１０７】
以上説明した通り、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ１０によれば、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして構造が最適化され、高コントラストで、解像度が高く、高ＮＡで、観察対象の生体組織からの画像を観察することができ、近赤外領域における画像診断の精度を向上することができる。
【０１０８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバによれば、コアとクラッドの比率を制限したことにより、血管内に挿入可能な近赤外用石英イメージファイバを作製することが可能となる。
【０１０９】
本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバは、血管内に挿入して血液中において、近赤外光イメージの観察が可能であることから、例えば冠状動脈の閉塞部位のその場観察、心臓内の弁の手術、血管内損傷の治療、冠状動脈血栓症の治療、肺動脈塞栓症の治療、大動脈内カテーテル挿入その場観察、眼球内血管内観察などに適当することができる。
【０１１０】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。
【０１１１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の実施の形態に係る光ファイバは、近赤外領域（約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度）の光を伝送する近赤外用石英系イメージファイバであることから、血管内に挿入可能な近赤外領域におけるイメージファイバとして血管内視鏡など、特に医療分野、生体計測分野など幅広い応用分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバのコアおよび共通クラッドの屈折率分布を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径６４０μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例であって、コントラストの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバ（ファイバ径９６０μｍ）を適用した近赤外用イメージカメラを用いて撮影した波長１．６μｍ帯における画像例であって、コントラストの値として約０．５以上を確保して、画像を観測した例。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバの解像度（空間周波数）（ｌｐ／ｍｍ）と画素数（ピクセル）との関係を説明する図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、イメージファイバのファイバ径をパラメータとして表した画素数（ピクセル）とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表した構造パラメータＤ／ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．０％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したコアの直径ｄとコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを４．５％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る近赤外用石英系イメージファイバにおいて、比屈折率差Δを３．８％、屈折率分布係数αを２．２、クロストークパラメータＢを１０００とした時の、波長λをパラメータとして表したクラッド厚さ（Ｄ−ｄ）／２とコア間隔Ｄの関係を説明する図。
【図１６】構造が最適化された，本発明の第１の実施の形態に係る近赤外石英系イメージファイバの損失特性と、構造が最適化されていない従来のイメージファイバの損失特性。
【符号の説明】
【０１１４】
１…コア
２…共通クラッド
１０…近赤外用石英系イメージファイバ
１２…イメージサークル
１４…石英ガラスジャケット
１６…被覆層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項２】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項３】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項４】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項５】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項６】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、
ｕ01、ｗ01をＬＰ01モードの固有値、Ｚをイメージファイバの長さ、βをＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmをｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖを規格化周波数、λを光の波長、ｎ1を前記コアの中心軸における屈折率、ｎ2を前記共通クラッドの屈折率として、
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
で表されるクロストークパラメータＢが、前記波長領域において、１０００以下を満たすことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項７】
前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含むことを特徴とする請求項６に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項８】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項６または７に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項９】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１０】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１１】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、
前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１２】
コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、コアの直径ｄが１．５μｍ〜４．５μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１３】
コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、クラッド厚が０．５μｍ〜３．５μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１４】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１５】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１６】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１７】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであり、ファイバ径が３００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１８】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１９】
ｎ（ｒ）をコアの中心軸からの距離ｒにおける屈折率、ｎ1をコアの中心軸における屈折率、Δを共通クラッドに対するコアの中心軸での比屈折率差とし、
ｎ（ｒ）＝ｎ1［１−２Δ（２ｒ／ｄ）α］1/2 （０≦２ｒ≦ｄ）
で表される屈折率分布係数αは、２．０〜３．０であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項２０】
ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製する工程と、
前記プリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを形成する工程と、
前記ガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッドとなるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバプリフォームを形成する工程と、
前記光ファイバプリフォームを線引きして、光ファイバ素線を作成する工程と、
前記光ファイバ素線を所定の長さで切断し、２０００本〜１００００本の光ファイバ素線を形成する工程と、
前記光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、線引きして、外径５００μｍ以下の近赤外用石英系イメージファイバを作製する工程
とを有することを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバの製造方法。
【請求項１】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項２】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、イメージ伝送可能なことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項３】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項４】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項５】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項６】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、
ｕ01、ｗ01をＬＰ01モードの固有値、Ｚをイメージファイバの長さ、βをＬＰ01モードの伝播定数、Ｋmをｍ次の第２種変形ベッセル関数、Ｖを規格化周波数、λを光の波長、ｎ1を前記コアの中心軸における屈折率、ｎ2を前記共通クラッドの屈折率として、
Ｂ＝｜[｛−２ｕ012Ｋ0(２ｗ01Ｄ／ｄ)｝／｛Ｖ2Ｋ12(ｗ01)｝]・Ｚ／β｜
Ｖ＝πｄ(ｎ12−ｎ22)1/2／λ
で表されるクロストークパラメータＢが、前記波長領域において、１０００以下を満たすことを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項７】
前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含むことを特徴とする請求項６に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項８】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項６または７に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項９】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１０】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１１】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、
前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δは３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１２】
コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、コアの直径ｄが１．５μｍ〜４．５μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１３】
コア間隔Ｄが４．５μｍ〜１０μｍであり、クラッド厚が０．５μｍ〜３．５μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１４】
前記波長領域において、コントラストの値が、０．５以上であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１５】
前記波長領域において、損失が、０．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１６】
前記複数のコアは、前記共通クラッド内において、ランダムに配列されることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１７】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが４．５〜６μｍであり、ファイバ径が３００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１８】
共通クラッドと、
前記共通クラッドを貫通する複数のコアと
を備え、１５００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域において、前記コアにＧｅ、前記共通クラッドが純粋石英または純粋石英にＦまたはＢを含み、前記共通クラッドに対する前記コアの中心軸での比屈折率差Δが３．０％〜４．５％であり、コア間隔Ｄとコアの直径ｄの比Ｄ／ｄが１．０２〜３．０であり、コア間隔Ｄが６μｍ〜１０μｍであり、ファイバ径が５００μｍ以下であることを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項１９】
ｎ（ｒ）をコアの中心軸からの距離ｒにおける屈折率、ｎ1をコアの中心軸における屈折率、Δを共通クラッドに対するコアの中心軸での比屈折率差とし、
ｎ（ｒ）＝ｎ1［１−２Δ（２ｒ／ｄ）α］1/2 （０≦２ｒ≦ｄ）
で表される屈折率分布係数αは、２．０〜３．０であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の近赤外用石英系イメージファイバ。
【請求項２０】
ＳｉＣｌ4及びＧｅＣｌ4を出発原料として、石英コアプリフォームスートを作製する工程と、
前記プリフォームスートを焼結炉にて、加熱して透明ガラス化し、ガラスロッドを形成する工程と、
前記ガラスロッドの外周に、外付け法若しくはジャケット法により、近赤外用石英系イメージファイバの共通クラッドとなるフッ素添加ガラス若しくは純粋石英ガラスを形成し、光ファイバプリフォームを形成する工程と、
前記光ファイバプリフォームを線引きして、光ファイバ素線を作成する工程と、
前記光ファイバ素線を所定の長さで切断し、２０００本〜１００００本の光ファイバ素線を形成する工程と、
前記光ファイバ素線を所定の石英管に挿入し、線引きして、外径５００μｍ以下の近赤外用石英系イメージファイバを作製する工程
とを有することを特徴とする近赤外用石英系イメージファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−３１００４２（Ｐ２００８−３１００４２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５７８４１（Ｐ２００７−１５７８４１）
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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