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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-14
(45)【発行日】2025-01-22
(54)【発明の名称】光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置
(51)【国際特許分類】
G02B 6/04 20060101AFI20250115BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20250115BHJP
G02B 23/26 20060101ALN20250115BHJP
【ＦＩ】
G02B6/04 B
G02B6/42
G02B23/26 B
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020146264
(22)【出願日】2020-08-31
(65)【公開番号】P2022041195
(43)【公開日】2022-03-11
【審査請求日】2023-07-04
(73)【特許権者】
【識別番号】391009936
【氏名又は名称】株式会社住田光学ガラス
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100174023
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 怜愛
(72)【発明者】
【氏名】猪股 敏一
(72)【発明者】
【氏名】本田 直史
【審査官】大西 孝宣
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－０８８４９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５３７１８２６（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０９７０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－１３６６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０４３８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１３６７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０４７４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５２－１０８８３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１３９５８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】韓国登録特許第１０－１１８１５１８（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０１８／０６２４８４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／０２ － ６／１０
Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光ファイバを束ねてなる光ファイババンドルであって、各前記光ファイバは、それぞれ、コアとクラッドとを有しており、
前記光ファイババンドルの少なくとも軸線方向一方側の端部が、テーパ状をなすテーパ部であり、
前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部における前記テーパ部の端面は、前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部の端面を構成しており、
前記光ファイババンドルの少なくとも前記軸線方向一方側の端部において、前記テーパ部のうち少なくとも前記端面側の部分は、前記複数の光ファイバどうしが熱融着された熱融着部であり、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．４以上であり、
前記テーパ部の前記熱融着部は、前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部における前記テーパ部の前記端面まで延在しており、
前記光ファイババンドルの中心軸線は、前記熱融着部に沿う部分において、直線状に延在しており、
前記テーパ部の前記端面に入射した光の一部が、前記熱融着部の内部において、前記クラッドに入った後に前記コアに閉じ込められるように構成されている、光ファイババンドル。
【請求項2】
前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部は、入射端部である、請求項１に記載の光ファイババンドル。
【請求項3】
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．５以上である、請求項１又は２に記載の光ファイババンドル。
【請求項4】
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．７以上である、請求項１又は２に記載の光ファイババンドル。
【請求項5】
前記光ファイババンドルの中心軸線に沿った断面において、前記テーパ部の外周面は、前記テーパ部の前記端面に至るまでにわたって、前記テーパ部の前記端面に向かうにつれて前記中心軸線に向かうように直線状に延在している、請求項１～４のいずれか一項に記載の光ファイババンドル。
【請求項6】
前記熱融着部の内部において、各前記コアの直径が、前記テーパ部の前記端面に向かうにつれて徐々に小さくなっている、請求項１～５のいずれか一項に記載の光ファイババンドル。
【請求項7】
前記テーパ部の前記端面に入射するとともに前記コアから前記クラッドへの初期入射角度が前記光ファイバの臨界角よりも小さい光のうち少なくとも一部は、前記テーパ部内において、前記クラッドに入射する度に、前記クラッドへの入射角度が増加し、最後に前記クラッドに入射したときの最終入射角度が、前記臨界角以上となり、前記コアに閉じ込められる、請求項１～６のいずれか一項に記載の光ファイババンドル。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の光ファイババンドルと、光源と、
を備え、
前記光源からの光が、前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部における前記テーパ部の前記端面に入射するように構成されている、光ファイババンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の光ファイババンドルとして、端部において、光ファイバどうしを熱融着によりテーパ状に集束させたものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１によれば、熱融着することにより、接着剤により固着させる場合に比べて、耐熱性を向上でき、また、テーパ状とすることにより、照射密度を増加させることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－０４７４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した従来の光ファイババンドルにおいては、出射端面から出る光の量（以下、「出射光量」という。）に関し、さらなる向上の余地があった。
【0005】
本発明は、出射光量を向上できる、光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の光ファイババンドルは、
複数の光ファイバを束ねてなる光ファイババンドルであって、
前記光ファイババンドルの少なくとも軸線方向一方側の端部が、テーパ状をなすテーパ部であり、
前記光ファイババンドルの少なくとも前記軸線方向一方側の端部において、前記テーパ部のうち少なくとも端面側の部分は、前記複数の光ファイバどうしが熱融着された熱融着部であり、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．４以上である。
複数の光ファイバを束ねてなる光ファイババンドルであって、
前記光ファイババンドルの少なくとも軸線方向一方側の端部が、テーパ状をなすテーパ部であり、
前記光ファイババンドルの少なくとも前記軸線方向一方側の端部において、前記テーパ部のうち少なくとも端面側の部分は、前記複数の光ファイバどうしが熱融着された熱融着部であり、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．４以上である。
【0007】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部は、入射端部であると、好適である。
前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部は、入射端部であると、好適である。
【0008】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．５以上であると、好適である。
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．５以上であると、好適である。
【0009】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．７以上であると、好適である。
前記複数の光ファイバは、それぞれ、開口数ＮＡが０．７以上であると、好適である。
【0010】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記テーパ部の端面に入射した光の一部が、前記熱融着部の内部において、クラッドに入った後にコアに閉じ込められるように構成されていると、好適である。
前記テーパ部の端面に入射した光の一部が、前記熱融着部の内部において、クラッドに入った後にコアに閉じ込められるように構成されていると、好適である。
【0011】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記光ファイババンドルの中心軸線に沿った断面において、前記テーパ部の外周面は、前記テーパ部の端面に至るまでにわたって、前記端面に向かうにつれて前記中心軸線に向かうように直線状に延在していると、好適である。
前記光ファイババンドルの中心軸線に沿った断面において、前記テーパ部の外周面は、前記テーパ部の端面に至るまでにわたって、前記端面に向かうにつれて前記中心軸線に向かうように直線状に延在していると、好適である。
【0012】
本発明の光ファイババンドルにおいて、
前記熱融着部の内部において、各コアの直径が、前記テーパ部の端面に向かうにつれて徐々に小さくなっていると、好適である。
前記熱融着部の内部において、各コアの直径が、前記テーパ部の端面に向かうにつれて徐々に小さくなっていると、好適である。
【0013】
本発明の光ファイババンドル装置は、
上記の光ファイババンドルと、
光源と、
を備え、
前記光源からの光が、前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部の端面に入射するように構成されている。
上記の光ファイババンドルと、
光源と、
を備え、
前記光源からの光が、前記光ファイババンドルの前記軸線方向一方側の端部の端面に入射するように構成されている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、出射光量を向上できる、光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置は、光ファイババンドル及び光源を備えた任意の装置に利用できるが、例えば、照明器具、又は、工業用若しくは医療用の内視鏡に、特に好適に利用できるものである。
以下、本発明に係る、光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置の実施形態について、図面を参照しながら例示説明する。
各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。
以下、本発明に係る、光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置の実施形態について、図面を参照しながら例示説明する。
各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。
【0017】
図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイババンドル装置１を概略的に示している。光ファイババンドル装置１は、光ファイババンドル２と、１つ又は複数（図１の例では１つ）の光源３と、を備えている。光ファイババンドル装置１は、光ファイババンドル及び光源を備えた任意の装置として構成されることができるが、例えば、照明器具、又は、工業用若しくは医療用の内視鏡（図５）として、特に好適に構成されることができる。光ファイババンドル装置１が、照明器具、又は、工業用若しくは医療用の内視鏡として構成される場合、光ファイババンドル２は、ライトガイドとして構成されると、好適である。
【0018】
図２は、図１の光ファイババンドル２の構成について説明するための図面である。光ファイババンドル２は、複数の光ファイバ２５（図２）を束ねてなるものである。図１及び図２に示すように、光ファイババンドル２の少なくとも軸線方向一方側の端部２１は、テーパ状をなすテーパ部２３である。図１の例では、光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１のみが、テーパ部２３である。ただし、光ファイババンドル２の軸線方向両側の端部２１、２２が、テーパ部２３であってもよい。
なお、本明細書において、「軸線方向」とは、光ファイババンドル２の中心軸線（光軸線）Ｏに平行な方向である。
光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１は、入射端部である。光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２は、出射端部である。すなわち、光ファイババンドル２の少なくとも入射端部２１は、テーパ部２３であり、光ファイババンドル２の出射端部２２は、テーパ部２３であってもなくてもよい。
光ファイババンドル装置１は、光源３からの光が、光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１の端面２１ｔ（ひいては、テーパ部２３の端面２３ｔ）に入射し、光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２の端面２２ｔから出射するように構成されている。
なお、本明細書において、「軸線方向」とは、光ファイババンドル２の中心軸線（光軸線）Ｏに平行な方向である。
光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１は、入射端部である。光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２は、出射端部である。すなわち、光ファイババンドル２の少なくとも入射端部２１は、テーパ部２３であり、光ファイババンドル２の出射端部２２は、テーパ部２３であってもなくてもよい。
光ファイババンドル装置１は、光源３からの光が、光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１の端面２１ｔ（ひいては、テーパ部２３の端面２３ｔ）に入射し、光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２の端面２２ｔから出射するように構成されている。
【0019】
図１～図２の例では、光ファイババンドル２は、軸線方向一方側の端部２１と軸線方向他方側の端部２２とを、それぞれ１つのみ有している。また、光ファイババンドル装置１は、光源３を、１つのみ有している。
ただし、図示は省略するが、光ファイババンドル２は、軸線方向一方側で分岐されることにより、軸線方向一方側の端部２１を複数有してもよい。その場合、光ファイババンドル装置１は、光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１ごとに、光源３を有する。これら複数の軸線方向一方側の端部２１のうち少なくとも１つ（好適には全て）の端部２１は、テーパ部２３とする。そして、各光源３からの光が、光ファイババンドル２においてそれぞれ対応する軸線方向一方側の端部２１の端面２１ｔに入射し、光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２の端面２２ｔから出射する。
かつ／又は、光ファイババンドル２は、軸線方向他方側で分岐されることにより、軸線方向他方側の端部２２を複数有してもよい。
ただし、図示は省略するが、光ファイババンドル２は、軸線方向一方側で分岐されることにより、軸線方向一方側の端部２１を複数有してもよい。その場合、光ファイババンドル装置１は、光ファイババンドル２の軸線方向一方側の端部２１ごとに、光源３を有する。これら複数の軸線方向一方側の端部２１のうち少なくとも１つ（好適には全て）の端部２１は、テーパ部２３とする。そして、各光源３からの光が、光ファイババンドル２においてそれぞれ対応する軸線方向一方側の端部２１の端面２１ｔに入射し、光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２の端面２２ｔから出射する。
かつ／又は、光ファイババンドル２は、軸線方向他方側で分岐されることにより、軸線方向他方側の端部２２を複数有してもよい。
【0020】
図２（ｂ）は、光ファイババンドル２の軸線方向両側の端部２１、２２どうしの間の中間部２４の軸直方向の断面を示している。ここで、「軸直方向」とは、光ファイババンドル２の軸線方向に垂直な方向である。
図２（ｂ）に示すように、光ファイババンドルを構成する各光ファイバ２５は、それぞれ、コア２５１とクラッド２５２とを有している。クラッド２５２は、コア２５１の外周側を覆っている。クラッド２５２の屈折率ｎ２は、コア２５１の屈折率ｎ１よりも小さい。
中間部２４の全体において、複数の光ファイバ２５どうしは、図２（ｂ）に示すように、互いに固着されていなくてもよい。この場合、光ファイババンドル２が任意の方向に曲げやすくなる。あるいは、中間部２４の一部又は全体において、複数の光ファイバ２５どうしは、互いに固着（接着剤を介した接着、又は、熱融着）されていてもよい。
図２（ｂ）に示すように、中間部２４において、各光ファイバ２５のコア２５１及びクラッド２５２は、それぞれ、円形の外縁形状を有していると、好適である。
中間部２４において、各光ファイバ２５は、軸線方向に平行に延在している。
図２（ｂ）に示すように、光ファイババンドルを構成する各光ファイバ２５は、それぞれ、コア２５１とクラッド２５２とを有している。クラッド２５２は、コア２５１の外周側を覆っている。クラッド２５２の屈折率ｎ２は、コア２５１の屈折率ｎ１よりも小さい。
中間部２４の全体において、複数の光ファイバ２５どうしは、図２（ｂ）に示すように、互いに固着されていなくてもよい。この場合、光ファイババンドル２が任意の方向に曲げやすくなる。あるいは、中間部２４の一部又は全体において、複数の光ファイバ２５どうしは、互いに固着（接着剤を介した接着、又は、熱融着）されていてもよい。
図２（ｂ）に示すように、中間部２４において、各光ファイバ２５のコア２５１及びクラッド２５２は、それぞれ、円形の外縁形状を有していると、好適である。
中間部２４において、各光ファイバ２５は、軸線方向に平行に延在している。
【0021】
光ファイババンドル２は、その軸線方向他方側の端部２２において、複数の光ファイバ２５どうしが、互いに固着（接着剤を介した接着、又は、熱融着）されている。光ファイババンドル２の軸線方向他方側の端部２２の端面２２ｔは、軸直方向に平行である。
【0022】
光ファイババンドル２は、その軸線方向の一部又は全部において、複数の光ファイバ２５の外周側を覆う、管状部材（例えば、後に図４を参照しつつ説明する管状部材８１）を、さらに備えてもよい。
【0023】
テーパ部２３は、図２（ａ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、テーパ状をなしており、また、光ファイババンドル２の少なくとも軸線方向一方側の端部２１において、テーパ部２３のうち少なくとも端面２３ｔ側の部分は、複数の光ファイバ２５どうしが接着剤を介さずに熱融着された熱融着部２６である。図２（ｃ）は、熱融着部２６の軸直方向の断面を示している。熱融着部２６は、テーパ部２３の端面２３ｔから熱融着部２６の終端面２６ｅまでにわたって延在している。ここで、熱融着部２６の「終端面２６ｅ」は、熱融着部２６のうち、テーパ部２３の端面２３ｔから軸線方向に最も離れた位置における、軸直方向に平行な仮想端面である。図２の例において、熱融着部２６の終端面２６ｅは、テーパ部２３の端面２３ｔとテーパ部２３の根元面２３ｒとの間に位置している。ただし、熱融着部２６の終端面２６ｅは、テーパ部２３の根元面２３ｒに位置していてもよい。ここで、テーパ部２３の「根元面２３ｒ」は、テーパ部２３のうち、テーパ部２３の端面２３ｔから軸線方向に最も離れた位置における、軸直方向に平行な仮想端面である。図２（ｄ）は、テーパ部２３の端面２３ｔを示している。テーパ部２３の端面２３ｔは、軸直方向に平行である。
図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６において、各光ファイバ２５のクラッド２５２どうしは、一体となっている。熱融着部２６において、この一体となったクラッド２５２は、各光ファイバ２５のコア２５１を覆っているとともに、コア２５１どうしの間の隙間を完全に又は部分的に埋めている。
光ファイババンドル２は、熱融着部２６において複数の光ファイバ２５どうしが接着剤を介さずに熱融着されているので、仮に光ファイバ２５どうしが接着剤によって固着された場合に比べて、耐熱性を向上できる。
本明細書において、テーパ部２３に関し、「テーパ状」とは、光ファイババンドル２の中心軸線Ｏに沿った断面において、テーパ部２３の外周面２３ｓが、テーパ部２３の根元面２３ｒから端面２３ｔに至るまでにわたって、端面２３ｔに向かうにつれて中心軸線Ｏに向かうように直線状に延在していることを指す。
図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６において、各光ファイバ２５のクラッド２５２どうしは、一体となっている。熱融着部２６において、この一体となったクラッド２５２は、各光ファイバ２５のコア２５１を覆っているとともに、コア２５１どうしの間の隙間を完全に又は部分的に埋めている。
光ファイババンドル２は、熱融着部２６において複数の光ファイバ２５どうしが接着剤を介さずに熱融着されているので、仮に光ファイバ２５どうしが接着剤によって固着された場合に比べて、耐熱性を向上できる。
本明細書において、テーパ部２３に関し、「テーパ状」とは、光ファイババンドル２の中心軸線Ｏに沿った断面において、テーパ部２３の外周面２３ｓが、テーパ部２３の根元面２３ｒから端面２３ｔに至るまでにわたって、端面２３ｔに向かうにつれて中心軸線Ｏに向かうように直線状に延在していることを指す。
【0024】
図３は、中心軸線Ｏに沿ったテーパ部２３における熱融着部２６の断面を拡大して示している。図３に示すように、光ファイババンドル２の中心軸線Ｏに沿った断面において、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）では、各コア２５１とクラッド２５２との間の各界面が、光ファイババンドル２の中心軸線Ｏ上にある界面を除いて、それぞれ、テーパ部２３の根元面２３ｒから端面２３ｔに至るまでにわたって、中心軸線Ｏに対して鋭角で傾斜しており、具体的には、端面２３ｔに向かうにつれて中心軸線Ｏに向かうように直線状に延在している。光ファイババンドル２の中心軸線Ｏ上にある界面は、軸線方向に平行に延在している。また、光ファイババンドル２の中心軸線Ｏに沿った断面において、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）では、各コア２５１とクラッド２５２との間の各界面の、中心軸線Ｏに対する傾斜角度が、中心軸線Ｏから離れた位置にある界面ほど、大きい。
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６の内部において、各コア２５１の直径は、テーパ部２３の端面２３ｔに向かうにつれて徐々に小さくなっている。また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６の内部において、コア２５１どうしの間の間隔ｇ（ひいては、クラッド２５２の厚み）は、テーパ部２３の端面２３ｔに向かうにつれて徐々に小さくなっている。ここで、「コア２５１どうしの間の間隔ｇ」は、互いに隣接する一対のコア２５１どうしの間の間隔が最小となる位置で測るものとする。
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）は、円形の外縁形状を有していると、好適である。また、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）において、各コア２５１は、円形の外縁形状を有していると、好適である。
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６の内部において、各コア２５１の直径は、テーパ部２３の端面２３ｔに向かうにつれて徐々に小さくなっている。また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、熱融着部２６の内部において、コア２５１どうしの間の間隔ｇ（ひいては、クラッド２５２の厚み）は、テーパ部２３の端面２３ｔに向かうにつれて徐々に小さくなっている。ここで、「コア２５１どうしの間の間隔ｇ」は、互いに隣接する一対のコア２５１どうしの間の間隔が最小となる位置で測るものとする。
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）は、円形の外縁形状を有していると、好適である。また、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）において、各コア２５１は、円形の外縁形状を有していると、好適である。
【0025】
光ファイババンドル２を構成する複数の光ファイバ２５は、それぞれ、開口数ＮＡが０．４以上である。
光ファイバ２５の開口数ＮＡは、コア２５１の屈折率をｎ１とし、クラッド２５２の屈折率をｎ２とし、光ファイバ２５の外部が空気（屈折率が１）とすると、
の式により求められる。コアの屈折率ｎ１、クラッドの屈折率ｎ２は、例えば、コア２５１及びクラッド２５２がガラスから構成される場合、日本光学硝子工業会規格における「光学の屈折率測定方法」を用いて測定して得られる。
式（１）において、θは、光ファイバ２５の受光角度（開口角とも呼ばれる）である。
光ファイバ２５の開口数ＮＡは、コア２５１の屈折率をｎ１とし、クラッド２５２の屈折率をｎ２とし、光ファイバ２５の外部が空気（屈折率が１）とすると、
【数1】
式（１）において、θは、光ファイバ２５の受光角度（開口角とも呼ばれる）である。
【0026】
光ファイババンドル２を構成する複数の光ファイバ２５のそれぞれの開口数ＮＡの調整は、各光ファイバ２５のそれぞれのコア２５１及びクラッド２５２の組成の調整により行うことができる。
光ファイババンドル２を構成する各光ファイバ２５のコア２５１及びクラッド２５２は、それぞれ、例えば、多成分系ガラスあるいは石英系ガラス等、任意の組成のガラス、又は、プラスチック等から構成されてもよい。各光ファイバ２５は、コア２５１及びクラッド２５２のうち少なくとも一方が多成分系ガラスから構成されていると好適であり、コア２５１及びクラッド２５２の両方が多成分系ガラスから構成されているとさらに好適である。
光ファイババンドル２を構成する各光ファイバ２５のコア２５１及びクラッド２５２は、それぞれ、例えば、多成分系ガラスあるいは石英系ガラス等、任意の組成のガラス、又は、プラスチック等から構成されてもよい。各光ファイバ２５は、コア２５１及びクラッド２５２のうち少なくとも一方が多成分系ガラスから構成されていると好適であり、コア２５１及びクラッド２５２の両方が多成分系ガラスから構成されているとさらに好適である。
【0027】
テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）がテーパ状であること、かつ、光ファイババンドル２を構成する複数の光ファイバ２５のそれぞれの開口数ＮＡ（以下、単に「開口数ＮＡ」という。）が０．４以上であることにより、光ファイババンドル２は、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した光の一部が、テーパ部２３における熱融着部２６の内部において、クラッド２５２に入った後にコア２５１に閉じ込められるように構成されている。このことについて、図３を参照しつつ説明する。
従来一般的な光ファイババンドルの場合と同様に、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２に最初に入射したときの入射角度（以下、「初期入射角度」という。）θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃよりも大きい光は、コア２５１とクラッド２５２との間の界面で全反射して、コア２５１に閉じ込められたままコア２５１内で伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。また、従来一般的な光ファイババンドルの場合と同様に、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２への初期入射角度θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃと等しい光は、コア２５１とクラッド２５２との間の界面に沿って移動しながら（ひいては、コア２５１に閉じ込められたまま）伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。
一方、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２への初期入射角度θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃよりも小さい光は、図３に示すように、クラッド２５２に入り、その後、当該クラッド２５２の隣のコア２５１に入った後に２回目にクラッド２５２に入射する。このとき、２回目にクラッド２５２に入射したときの入射角度（以下、「２回目入射角度」という。）θ２は、初期入射角度θ１よりも大きくなる。２回目入射角度θ２が臨界角θｃ以上であれば、この光は、コア２５１に閉じ込められて伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。一方、２回目入射角度θ２が臨界角θｃよりも小さければ、この光は、クラッド２５２に入って、さらに隣のコア２５１に入った後に３回目にクラッド２５２に入射する。このとき、３回目にクラッド２５２に入射したときの入射角度（以下、「３回目入射角度」という。）θ３は、２回目入射角度θ２よりも大きくなる。このようにして、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光は、その後、クラッド２５２に入射する度に、クラッド２５２への入射角度が増加する。そして、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち一部又は全部は、最後にクラッド２５２に入射したときの角度（以下、「最終入射角度」という。）θＬが、臨界角θｃ以上となり、コア２５１に閉じ込められて伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。
従来一般的な光ファイババンドルにおいては、光源から入射端部の端面に入射した後にクラッドに入った光は、そのまま光ファイババンドルの外周面から外部へと出るため、光ファイババンドルの出射端部の端面からは出射しない。
一方、本実施形態の光ファイババンドルによれば、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）がテーパ状であること、かつ、開口数ＮＡが０．４以上であることにより、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光の一部が、熱融着部２６の内部において、クラッド２５２に入った後にコア２５１に閉じ込められて、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射する。よって、その分、出射光量を向上できる。
従来一般的な光ファイババンドルの場合と同様に、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２に最初に入射したときの入射角度（以下、「初期入射角度」という。）θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃよりも大きい光は、コア２５１とクラッド２５２との間の界面で全反射して、コア２５１に閉じ込められたままコア２５１内で伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。また、従来一般的な光ファイババンドルの場合と同様に、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２への初期入射角度θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃと等しい光は、コア２５１とクラッド２５２との間の界面に沿って移動しながら（ひいては、コア２５１に閉じ込められたまま）伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。
一方、光源３からテーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光のうち、コア２５１からクラッド２５２への初期入射角度θ１が光ファイバ２５の臨界角θｃよりも小さい光は、図３に示すように、クラッド２５２に入り、その後、当該クラッド２５２の隣のコア２５１に入った後に２回目にクラッド２５２に入射する。このとき、２回目にクラッド２５２に入射したときの入射角度（以下、「２回目入射角度」という。）θ２は、初期入射角度θ１よりも大きくなる。２回目入射角度θ２が臨界角θｃ以上であれば、この光は、コア２５１に閉じ込められて伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。一方、２回目入射角度θ２が臨界角θｃよりも小さければ、この光は、クラッド２５２に入って、さらに隣のコア２５１に入った後に３回目にクラッド２５２に入射する。このとき、３回目にクラッド２５２に入射したときの入射角度（以下、「３回目入射角度」という。）θ３は、２回目入射角度θ２よりも大きくなる。このようにして、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光は、その後、クラッド２５２に入射する度に、クラッド２５２への入射角度が増加する。そして、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち一部又は全部は、最後にクラッド２５２に入射したときの角度（以下、「最終入射角度」という。）θＬが、臨界角θｃ以上となり、コア２５１に閉じ込められて伝送され、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射される。
従来一般的な光ファイババンドルにおいては、光源から入射端部の端面に入射した後にクラッドに入った光は、そのまま光ファイババンドルの外周面から外部へと出るため、光ファイババンドルの出射端部の端面からは出射しない。
一方、本実施形態の光ファイババンドルによれば、テーパ部２３（ひいては熱融着部２６）がテーパ状であること、かつ、開口数ＮＡが０．４以上であることにより、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した光の一部が、熱融着部２６の内部において、クラッド２５２に入った後にコア２５１に閉じ込められて、光ファイババンドル２の出射端部２２の端面２２ｔから出射する。よって、その分、出射光量を向上できる。
【0028】
ところで、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、６０％以上であると、好適である。
ここで、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、テーパ部２３の根元面２３ｒの断面積Ａｒに対するテーパ部２３の端面２３ｔの面積Ａｔの割合（Ｒｓ＝（Ａｔ／Ａｒ）×１００［％］）である。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０％未満となるようにすることは、テーパ部２３の形成過程においてテーパ部２３に割れが発生するおそれがあり、現実的に難しい。テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、高いほど、テーパ部２３の形成がしやすくなる。
なお、開口数ＮＡを一定として考えたとき、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが小さいほど、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、より多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量を向上できる。また、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを一定として考えたとき、開口数ＮＡが高いほど、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、より多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量を向上できる。言い換えれば、開口数ＮＡが高いほど、より大きな端面面積比率Ｒｓで、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうちのある一定量の光をコア２５１に閉じ込めることができる。仮に開口数ＮＡが０．４未満である場合、理論上は、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％未満にすれば、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち少なくとも一部の光をコア２５１に閉じ込めることができる可能性があるといえる。しかし、上述のとおり、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％未満にすることは、現実的には難しい。本実施形態によれば、開口数ＮＡを０．４以上としているので、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％以上と実現可能な大きさにしても、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち少なくとも一部の光をコア２５１に閉じ込めることができるのである。
出射光量向上の観点から、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、８４％以下であると好適であり、８２％以下であるとより好適であり、８０％以下であるとさらに好適である。
ここで、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、テーパ部２３の根元面２３ｒの断面積Ａｒに対するテーパ部２３の端面２３ｔの面積Ａｔの割合（Ｒｓ＝（Ａｔ／Ａｒ）×１００［％］）である。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０％未満となるようにすることは、テーパ部２３の形成過程においてテーパ部２３に割れが発生するおそれがあり、現実的に難しい。テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、高いほど、テーパ部２３の形成がしやすくなる。
なお、開口数ＮＡを一定として考えたとき、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが小さいほど、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてコア２５１又はクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、より多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量を向上できる。また、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを一定として考えたとき、開口数ＮＡが高いほど、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、より多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量を向上できる。言い換えれば、開口数ＮＡが高いほど、より大きな端面面積比率Ｒｓで、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうちのある一定量の光をコア２５１に閉じ込めることができる。仮に開口数ＮＡが０．４未満である場合、理論上は、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％未満にすれば、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち少なくとも一部の光をコア２５１に閉じ込めることができる可能性があるといえる。しかし、上述のとおり、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％未満にすることは、現実的には難しい。本実施形態によれば、開口数ＮＡを０．４以上としているので、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓを６０％以上と実現可能な大きさにしても、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち少なくとも一部の光をコア２５１に閉じ込めることができるのである。
出射光量向上の観点から、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓは、８４％以下であると好適であり、８２％以下であるとより好適であり、８０％以下であるとさらに好適である。
【0029】
開口数ＮＡは、０．５以上であると、好適であり、０．５６４以上であると、より好適である。これにより、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、より多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量を向上できる。
開口数ＮＡは、０．７以上であると、さらに好適であり、０．７６４以上であると、よりさらに好適である。これにより、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、さらにより多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量をさらに向上できる。
開口数ＮＡは、０．８以上であると、さらに好適であり、０．８４３以上であると、よりさらに好適である。これにより、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、さらにより多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量をさらに向上できる。
開口数ＮＡは、０．７以上であると、さらに好適であり、０．７６４以上であると、よりさらに好適である。これにより、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、さらにより多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量をさらに向上できる。
開口数ＮＡは、０．８以上であると、さらに好適であり、０．８４３以上であると、よりさらに好適である。これにより、テーパ部２３の端面２３ｔに入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、さらにより多くの光（具体的には、より幅広い範囲内の初期入射角度θ１の光）が、コア２５１に閉じ込められるようになり、出射光量をさらに向上できる。
【0030】
なお、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０～８４％、かつ、開口数ＮＡが０．４以上である場合は、テーパ部２３の端面２３ｔの中心近傍のファイバにおいてクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、少なくとも、クラッド入射角度φが１°以下の光を、コア２５１に閉じ込めることができる。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０～８４％、かつ、開口数ＮＡが０．５以上である場合は、テーパ部２３の端面２３ｔの中心近傍のファイバにおいてクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、少なくとも、クラッド入射角度φが２°以下の光を、コア２５１に閉じ込めることができる。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０～８４％、かつ、開口数ＮＡが０．７以上である場合は、テーパ部２３の端面２３ｔの中心近傍のファイバにおいてクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、少なくとも、クラッド入射角度φが３°以下の光を、コア２５１に閉じ込めることができる。
ここで、クラッド入射角度φは、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてクラッド２５２に入射した光の、端面２３ｔにおける、光ファイババンドルの中心軸線Ｏに対する角度である。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０～８４％、かつ、開口数ＮＡが０．５以上である場合は、テーパ部２３の端面２３ｔの中心近傍のファイバにおいてクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、少なくとも、クラッド入射角度φが２°以下の光を、コア２５１に閉じ込めることができる。
テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが６０～８４％、かつ、開口数ＮＡが０．７以上である場合は、テーパ部２３の端面２３ｔの中心近傍のファイバにおいてクラッド２５２に入射した後にクラッド２５２に入った光のうち、少なくとも、クラッド入射角度φが３°以下の光を、コア２５１に閉じ込めることができる。
ここで、クラッド入射角度φは、テーパ部２３の端面２３ｔにおいてクラッド２５２に入射した光の、端面２３ｔにおける、光ファイババンドルの中心軸線Ｏに対する角度である。
【0031】
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔの直径は、１．０～１２．０ｍｍが好適であり、２．０～１０．５ｍｍがより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおける各コア２５１の直径の平均値は、テーパ部２３の根元面２３ｒにおける各コア２５１の直径の平均値の０．８～０．４倍であると好適であり、テーパ部２３の根元面２３ｒにおける各コア２５１の直径の０．７～０．５倍であるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおける各コア２５１の直径の平均値は、１０～５０μｍであると好適であり、１５～４５μｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値は、テーパ部２３の根元面２３ｒにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値の０．８～０．４倍であると好適であり、テーパ部２３の根元面２３ｒにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値の０．７～０．５倍であるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇ（図２（ｄ））の平均値は、０．３～６．０μｍであると好適であり、０．５～５．０μｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３のテーパ角α（図２（ａ））は、２°～２０°であると好適であり、５°～１５°であるとより好適である。なお、「テーパ角α」は、軸線方向に対するテーパ部２３の外周面２３ｓの鋭角側の角度である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の軸線方向長さＬ（図２）は、０．０１～４０ｍｍであると好適であり、０．０５～３０ｍｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、熱融着部２６の軸線方向長さＭ（図２）は、０．０１～４０ｍｍであると好適であり、０．０５～３０ｍｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおける各コア２５１の直径の平均値は、テーパ部２３の根元面２３ｒにおける各コア２５１の直径の平均値の０．８～０．４倍であると好適であり、テーパ部２３の根元面２３ｒにおける各コア２５１の直径の０．７～０．５倍であるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおける各コア２５１の直径の平均値は、１０～５０μｍであると好適であり、１５～４５μｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値は、テーパ部２３の根元面２３ｒにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値の０．８～０．４倍であると好適であり、テーパ部２３の根元面２３ｒにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇの平均値の０．７～０．５倍であるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の端面２３ｔにおけるコア２５１どうしの間の間隔ｇ（図２（ｄ））の平均値は、０．３～６．０μｍであると好適であり、０．５～５．０μｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３のテーパ角α（図２（ａ））は、２°～２０°であると好適であり、５°～１５°であるとより好適である。なお、「テーパ角α」は、軸線方向に対するテーパ部２３の外周面２３ｓの鋭角側の角度である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、テーパ部２３の軸線方向長さＬ（図２）は、０．０１～４０ｍｍであると好適であり、０．０５～３０ｍｍであるとより好適である。
出射光量向上やテーパ部の形成容易性の観点から、熱融着部２６の軸線方向長さＭ（図２）は、０．０１～４０ｍｍであると好適であり、０．０５～３０ｍｍであるとより好適である。
【0032】
光源３は、ハロゲン若しくはメタルハライド等のランプ光源、又は、ＬＥＤ光源等、任意のものを用いてよい。光源３は、ランプ光源であると、上述した出射光量向上の効果が得られやすいので、好適である。
【0033】
つぎに、図４を参照しつつ、上述した実施形態の光ファイババンドル２のテーパ部２３の形成方法の一例を説明する。
まず、複数の光ファイバ２５を束ねてなる光ファイババンドル２の端部２１を、管状部材８１内に挿入する。
なお、管状部材８１内に入る光ファイバ２５の断面積の総和は管状部材８１の内径断面積に対して少なくとも８０％を占めており、幾何学的に計算すると理論的には９０．７％未満である。
管状部材８１は、例えば、チタン又はステンレスから構成される。チタンは、光ファイバ２５を構成する材料（例えば、ガラス）と線膨張係数が近いこと、また、加熱して変形させる温度域で、光ファイババンドル２の軸線方向への変形を抑えるような肉厚を持たせても、半径方向への変形は可能な延性を有し得ることから、管状部材８１を構成する材料として特に好適である。
つぎに、管状部材８１で覆われた光ファイババンドル２の端部２１を、案内部材８３に通した後（図４（ａ））、加熱及び加圧しつつ、治具８２のテーパ状の穴８２ｈの中に押し込む（図４（ｂ））。これにより、光ファイババンドル２の端部２１が、テーパ状となり、テーパ部２３となるとともに、テーパ部２３のうち少なくとも端面側の部分が熱融着されて熱融着部２６となる。
管状部材８１は、その後に光ファイババンドル２から取り外されてもよいし、あるいは、その後に取り外されずに光ファイババンドル２の構成要素とされてもよい。
ただし、上述した実施形態の光ファイババンドル２のテーパ部２３は、図４に示す形成方法とは異なる形成方法により形成されてもよい。
まず、複数の光ファイバ２５を束ねてなる光ファイババンドル２の端部２１を、管状部材８１内に挿入する。
なお、管状部材８１内に入る光ファイバ２５の断面積の総和は管状部材８１の内径断面積に対して少なくとも８０％を占めており、幾何学的に計算すると理論的には９０．７％未満である。
管状部材８１は、例えば、チタン又はステンレスから構成される。チタンは、光ファイバ２５を構成する材料（例えば、ガラス）と線膨張係数が近いこと、また、加熱して変形させる温度域で、光ファイババンドル２の軸線方向への変形を抑えるような肉厚を持たせても、半径方向への変形は可能な延性を有し得ることから、管状部材８１を構成する材料として特に好適である。
つぎに、管状部材８１で覆われた光ファイババンドル２の端部２１を、案内部材８３に通した後（図４（ａ））、加熱及び加圧しつつ、治具８２のテーパ状の穴８２ｈの中に押し込む（図４（ｂ））。これにより、光ファイババンドル２の端部２１が、テーパ状となり、テーパ部２３となるとともに、テーパ部２３のうち少なくとも端面側の部分が熱融着されて熱融着部２６となる。
管状部材８１は、その後に光ファイババンドル２から取り外されてもよいし、あるいは、その後に取り外されずに光ファイババンドル２の構成要素とされてもよい。
ただし、上述した実施形態の光ファイババンドル２のテーパ部２３は、図４に示す形成方法とは異なる形成方法により形成されてもよい。
【0034】
図５は、図１の光ファイババンドル装置１が工業用又は医療用の内視鏡として構成された場合の構成例を概略的に示す、概略図である。本例の内視鏡として構成された光ファイババンドル装置１は、内視鏡用スコープ４と、光源３と、制御部６と、ディスプレイ７とを、備えている。内視鏡用スコープ４は、操作部４１と、挿入部４２とを、有している。内視鏡用スコープ４の挿入部４２及び操作部４１の内部には、ライトガイドとして構成された本発明の一実施形態に係る光ファイババンドル２と、イメージガイド５とが、設けられている。内視鏡用スコープ４の挿入部４２の先端部には、例えば、光ファイババンドル２の出射端部２２と、イメージガイド５の入射端部と、イメージガイド５の入射端部に対してさらに先端側に配置された、光学系（例えば、対物レンズ）とが、配置される。光ファイババンドル２は、光源３からの光を、伝送し、挿入部４２の先端から観察対象物に向けて照射するように、構成されている。光ファイババンドル２の入射端部２１を構成するテーパ部２３（ひいては熱融着部２６）は、光源３と対向して配置される。イメージガイド５は、例えば光学系（対物レンズ等）を介して、その入射端部にて結像される観察対象物の像を、伝送するように構成されている。イメージガイド５により伝送された像は、例えば接眼レンズ（図示せず）を介して、制御部６に入射される。制御部６は、例えば、光検出器、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を含んで構成されている。制御部６は、イメージガイド５から入射される像に基づいて画像処理等を行って画像信号を生成し、生成した画像信号に基づいて、観察対象物の画像をディスプレイ７に表示する。また、制御部６は、光源３の制御も行う。
【実施例】
【0035】
本発明の実施例及び比較例を試作して実験を行ったので、以下に説明する。
比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルは、それぞれ、中間部２４における各光ファイバ２５の直径が50μmであり、中間部２４におけるコア２５１の直径が46μmであり、中間部２４におけるクラッド２５２の厚みが2μmであり、入射端部２１がテーパ部２３であり、入射端（入射端部２１の端面）の直径が5mmであり、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが80%であり、テーパ部２３のうち少なくとも端面２３ｔ側が光ファイバ２５どうしが熱融着された熱融着部２６であり、テーパ角αは10°であり、出射端部２２がテーパ部２３ではなく軸線方向に沿ってストレートであり、出射端部２２において光ファイバ２５どうしが接着されており、全長が1000mmであった。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルは、それぞれ、4本ずつ用意した。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルのテーパ部２３は、それぞれ、図４を参照しつつ説明した形成方法によって形成した。熱融着前に管状部材８１内に入った光ファイバ２５の断面積の総和は、管状部材８１の内径断面積に対しておよそ86％であった。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルの各光ファイバ２５の開口数ＮＡは、表１に示すとおりであった。
比較例１、２の光ファイババンドルは、それぞれ、入射端部２１がテーパ部２３ではなく軸線方向に沿ってストレートであり、入射端部２１において光ファイバ２５どうしが接着されており、熱融着部２６が無いこと以外は、比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルと同様の構成を有していた。比較例１、２の光ファイババンドルの入射端（入射端部２１の端面）及び出射端（出射端部２２の端面）の直径は、それぞれ5mmであった。比較例１、２の光ファイババンドルは、それぞれ、1本ずつ用意した。比較例１、２の光ファイババンドルの入射端部２１は、外周側が管状部材によって覆われていた。管状部材内に入った光ファイバ２５の断面積の総和は、管状部材の内径断面積に対しておよそ86％であった。比較例１、２の光ファイババンドルの各光ファイバ２５の開口数ＮＡは、表１に示すとおりであった。
実験においては、各例の光ファイババンドルの入射端に、ハロゲンランプ光源（住田光学ガラス製LS-DWL）の光を、積分球を用いて入射し、各例の光ファイババンドルの出射端を光パワーメータ（安藤電気製AQ-1135E）に押し付けて出射光量を測定した。それぞれの出射光量（光量）を表１に示す。表１において、比較例３、４及び実施例１～３の光量は、4本の平均値とした。また、表１の各例の開口数ＮＡと光量との関係を、図６にグラフとして示す。
比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルは、それぞれ、中間部２４における各光ファイバ２５の直径が50μmであり、中間部２４におけるコア２５１の直径が46μmであり、中間部２４におけるクラッド２５２の厚みが2μmであり、入射端部２１がテーパ部２３であり、入射端（入射端部２１の端面）の直径が5mmであり、テーパ部２３の端面面積比率Ｒｓが80%であり、テーパ部２３のうち少なくとも端面２３ｔ側が光ファイバ２５どうしが熱融着された熱融着部２６であり、テーパ角αは10°であり、出射端部２２がテーパ部２３ではなく軸線方向に沿ってストレートであり、出射端部２２において光ファイバ２５どうしが接着されており、全長が1000mmであった。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルは、それぞれ、4本ずつ用意した。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルのテーパ部２３は、それぞれ、図４を参照しつつ説明した形成方法によって形成した。熱融着前に管状部材８１内に入った光ファイバ２５の断面積の総和は、管状部材８１の内径断面積に対しておよそ86％であった。比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルの各光ファイバ２５の開口数ＮＡは、表１に示すとおりであった。
比較例１、２の光ファイババンドルは、それぞれ、入射端部２１がテーパ部２３ではなく軸線方向に沿ってストレートであり、入射端部２１において光ファイバ２５どうしが接着されており、熱融着部２６が無いこと以外は、比較例３、４及び実施例１～３の光ファイババンドルと同様の構成を有していた。比較例１、２の光ファイババンドルの入射端（入射端部２１の端面）及び出射端（出射端部２２の端面）の直径は、それぞれ5mmであった。比較例１、２の光ファイババンドルは、それぞれ、1本ずつ用意した。比較例１、２の光ファイババンドルの入射端部２１は、外周側が管状部材によって覆われていた。管状部材内に入った光ファイバ２５の断面積の総和は、管状部材の内径断面積に対しておよそ86％であった。比較例１、２の光ファイババンドルの各光ファイバ２５の開口数ＮＡは、表１に示すとおりであった。
実験においては、各例の光ファイババンドルの入射端に、ハロゲンランプ光源（住田光学ガラス製LS-DWL）の光を、積分球を用いて入射し、各例の光ファイババンドルの出射端を光パワーメータ（安藤電気製AQ-1135E）に押し付けて出射光量を測定した。それぞれの出射光量（光量）を表１に示す。表１において、比較例３、４及び実施例１～３の光量は、4本の平均値とした。また、表１の各例の開口数ＮＡと光量との関係を、図６にグラフとして示す。
【0036】
【表1】
【0037】
表１及び図６からわかるように、実施例１～３は、比較例１～４よりも、大幅に大きな光量が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明の光ファイババンドル及び光ファイババンドル装置は、光ファイババンドル及び光源を備えた任意の装置に利用できるが、例えば、照明器具、又は、工業用若しくは医療用の内視鏡に、特に好適に利用できるものである。
【符号の説明】
【0039】
１ 光ファイババンドル装置
２ 光ファイババンドル
２１ 軸線方向一方側の端部（入射端部）
２２ 軸線方向他方側の端部（出射端部）
２１ｔ、２２ｔ 端面
２３ テーパ部
２３ｓ 外周面
２３ｔ 端面
２３ｒ 根元面
２４ 中間部
２５ 光ファイバ
２５１ コア
２５２ クラッド
２６ 熱融着部
２６ｅ 終端面
３ 光源
４ 内視鏡用スコープ
４１ 操作部
４２ 挿入部
５ イメージガイド
６ 制御部
７ ディスプレイ
８１ 管状部材
８２ 治具
８２ｈ 穴
８３ 案内部材
Ｏ 光ファイババンドルの中心軸線
２ 光ファイババンドル
２１ 軸線方向一方側の端部（入射端部）
２２ 軸線方向他方側の端部（出射端部）
２１ｔ、２２ｔ 端面
２３ テーパ部
２３ｓ 外周面
２３ｔ 端面
２３ｒ 根元面
２４ 中間部
２５ 光ファイバ
２５１ コア
２５２ クラッド
２６ 熱融着部
２６ｅ 終端面
３ 光源
４ 内視鏡用スコープ
４１ 操作部
４２ 挿入部
５ イメージガイド
６ 制御部
７ ディスプレイ
８１ 管状部材
８２ 治具
８２ｈ 穴
８３ 案内部材
Ｏ 光ファイババンドルの中心軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】