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目的

均一漏光性に優れ、かつ、長距離にわたって漏光可能な光伝送特性を備えた照光プラスチック光ファイバを得ること。

構成

透明な物質芯材および鞘材にて作られた芯−構造のプラスチック光ファイバであり、漏光部の鞘厚を 0.1〜2μmとしたことを特徴とする均一漏光特性を備えた光ファイバ

概要

背景

側面から漏光するプラスチック光ファイバは、照明、装飾、意匠ディスプレイなどの光源として利用されている。照光プラスチック光ファイバについては、従来から種々のファイバ構造やその製造法が提案されている。

例えば、漏光性光ファイバに関するものは、特公昭47−42534号公報に示されている。この発明は、機械的にまたは熱的に光ファイバの全反射部を選択的に破壊して漏光せしめ、この光ファイバを繊維製品として使用するものである。

上記従来技術以外に、伝送する光を光ファイバの側面から漏らす漏光化技術としては、光ファイバの材質、構成に特徴のあるものとして、光ファイバ芯内部に透明小片を分散させるもの(特公昭51−29951号公報)と、クラッド)材としてエラストマーを使用するもの(実開昭60−112204号公報)と、光ファイバの芯(コア)にガラス粒子などの半透明もしくは不透明な材料または気泡などの拡散中心を分散させ、好ましくは光ファイバ端部から離れるに従って拡散中心密度を高くして均一な照光を得るもの(特開昭63−247705号公報)などがある。

また、光ファイバ表面に刃などで切傷を形成するものとしては、旋回中の光ファイバを刃物で切傷を刻むもの(特開昭50−83044号公報)と、特定形状の傷を光ファイバ表面に形成するもの(特開昭63−253903号公報)と、特定位置に傷を形成するもの(実開平4−18801号公報)などがある。

さらに、光ファイバ表面を熱処理して粗面化したり、歪を形成するものとしては、光ファイバの周り合成繊維螺旋状に巻きつけ、これを熱収縮させるもの(特公昭52−32582号公報)と、加熱した突起光ファイバ側面押しつけ所定間隔の漏光凹部を形成するもの(特開昭60−159707号公報)と、加熱した粗面プレートを光ファイバ側面に押しつけて表面に細かい凹凸を形成するもの(特開昭63−293505号公報、特開昭63−318502号公報、実開平1−3803号公報)とがある。

また、光ファイバを撚るもしくは機械的に押下して光ファイバに歪などを形成するものとしては、光ファイバを加撚して光ファイバに歪を残留させるもの(特開昭50−83049号公報)と、微細な突起を有するローラーの間に光ファイバを通してその表面に細かい凹凸を形成するもの(特開平1−273007号公報)と、テンションメンバの周りに光ファイバで撚りをかけるもの(特開平2−108007号公報、特開平2−108008号公報)と、光ファイバをギヤ間に通して所定間隔の傷や歪を光ファイバに形成するもの(特開平3−123302号公報、特開平4−66904号公報)とがある。

概要

均一漏光性に優れ、かつ、長距離にわたって漏光可能な光伝送特性を備えた照光プラスチック光ファイバを得ること。

透明な物質芯材および鞘材にて作られた芯−鞘構造のプラスチック光ファイバであり、漏光部の鞘厚を 0.1〜2μmとしたことを特徴とする均一漏光特性を備えた光ファイバ。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

透明物質の芯材鞘材とからなり、漏光すべき所望部分厚を 0.1μm以上、2μm以下としたことを特徴とする照光プラスチック光ファイバ

請求項2

鞘材としてフルオロアルキルメタクリレート系重合体を用いたことを特徴とする請求項1記載の照光プラスチック光ファイバ。

請求項3

透明物質からなる芯材と鞘材とを有し、鞘厚が3μm以上の芯−鞘構造の光ファイバプレカーサー延伸し、漏光すべき所望部分の鞘厚が 0.1μm以上、2μm以下の光ファイバとしたことを特徴とする照光プラスチック光ファイバの製法

請求項4

鞘材として一般式(1) で示される化合物30〜70重量%と、一般式(2) 、一般式(3) から選ばれた化合物20〜50重量%、メチルメタクリレート5〜50重量%、メタクリル酸0.5〜10重量%との共重合体を用いたことを特徴とする請求項2記載の照光プラスチック光ファイバ。

請求項

ID=000002HE=030 WI=082 LX=0640 LY=0800

請求項

ID=000003HE=045 WI=065 LX=0275 LY=1150

請求項

ID=000004HE=055 WI=065 LX=0275 LY=1650

技術分野

0001

本発明は光ファイバの側面の全部もしくは所望部分から漏光するプラスチック光ファイバに関し、より詳細には、薄膜化された部から漏光する照光プラスチック光ファイバに関するものである。

背景技術

0002

側面から漏光するプラスチック光ファイバは、照明、装飾、意匠ディスプレイなどの光源として利用されている。照光プラスチック光ファイバについては、従来から種々のファイバ構造やその製造法が提案されている。

0003

例えば、漏光性の光ファイバに関するものは、特公昭47−42534号公報に示されている。この発明は、機械的にまたは熱的に光ファイバの全反射部を選択的に破壊して漏光せしめ、この光ファイバを繊維製品として使用するものである。

0004

上記従来技術以外に、伝送する光を光ファイバの側面から漏らす漏光化技術としては、光ファイバの材質、構成に特徴のあるものとして、光ファイバ芯内部に透明小片を分散させるもの(特公昭51−29951号公報)と、鞘(クラッド)材としてエラストマーを使用するもの(実開昭60−112204号公報)と、光ファイバの芯(コア)にガラス粒子などの半透明もしくは不透明な材料または気泡などの拡散中心を分散させ、好ましくは光ファイバ端部から離れるに従って拡散中心密度を高くして均一な照光を得るもの(特開昭63−247705号公報)などがある。

0005

また、光ファイバ表面に刃などで切傷を形成するものとしては、旋回中の光ファイバを刃物で切傷を刻むもの(特開昭50−83044号公報)と、特定形状の傷を光ファイバ表面に形成するもの(特開昭63−253903号公報)と、特定位置に傷を形成するもの(実開平4−18801号公報)などがある。

0006

さらに、光ファイバ表面を熱処理して粗面化したり、歪を形成するものとしては、光ファイバの周り合成繊維螺旋状に巻きつけ、これを熱収縮させるもの(特公昭52−32582号公報)と、加熱した突起光ファイバ側面押しつけ所定間隔の漏光凹部を形成するもの(特開昭60−159707号公報)と、加熱した粗面プレートを光ファイバ側面に押しつけて表面に細かい凹凸を形成するもの(特開昭63−293505号公報、特開昭63−318502号公報、実開平1−3803号公報)とがある。

0007

また、光ファイバを撚るもしくは機械的に押下して光ファイバに歪などを形成するものとしては、光ファイバを加撚して光ファイバに歪を残留させるもの(特開昭50−83049号公報)と、微細な突起を有するローラーの間に光ファイバを通してその表面に細かい凹凸を形成するもの(特開平1−273007号公報)と、テンションメンバの周りに光ファイバで撚りをかけるもの(特開平2−108007号公報、特開平2−108008号公報)と、光ファイバをギヤ間に通して所定間隔の傷や歪を光ファイバに形成するもの(特開平3−123302号公報、特開平4−66904号公報)とがある。

発明が解決しようとする課題

0008

これら種々の先行技術に提案されている漏光光ファイバは、光ファイバ側面から多量に漏光するが、光の伝送損失が大きくて実用可能なファイバ長が短くなるか、もしくは、光の伝送損失が小さいものは、実用可能なファイバ長を長くすることができるが、光ファイバ側面からの漏光量が少なく、漏光光ファイバとしての効力が小さい。

0009

また、これらの光ファイバは光源側の光ファイバ端部から離れるに従って漏光量が減少し、均一な照光が得にくいという難点がある。

課題を解決するための手段

0010

この発明は、上述の背景に基づきなされたものであり、その目的とするところは、伝送損失が小さく、芯材内を光が良好に伝送し、実用可能なファイバ長を長くすることができるとともに、光ファイバの長さ方向に均一で、しかも光ファイバ側面から有効に漏光することができる照光プラスチック光ファイバを提供することである。すなわち、この発明の照光プラスチック光ファイバは、透明度の高い芯材と鞘材とからなり、光ファイバの側面の全部もしくは所望部分から漏光するプラスチック光ファイバであって、全部もしくは、漏光すべき所望部分の鞘が薄膜化されていることを特徴とするものであり、この発明の好ましい態様において、膜厚は 0.1〜2μmである。

0011

この発明で用いられる光ファイバは、透明度の高い鞘(クラッド)と芯(コア)とを有するプラスチック系のものであり、その構造としては、屈折率が段階的に変化するステップインデックス型マルチモード光ファイバが好ましい。

0013

鞘(クラッド)材としては、芯材より屈折率が小さいものであり、本発明のプラスチック光ファイバ鞘材として好ましく用いうる材料としては、一般式(4) 、一般式(5) および一般式(6) の単独重合体またはこれらの共重合体あるいはこれらと共重合しうる他のビニルモノマとの共重合体が挙げられる。

0014

本発明で用いる鞘材を作るのに用いられる一般式(4) で示される長鎖フルオロアルキルメタクリレートの具体例としては、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロオクチメタクリレート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロデシルメタクリレート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロドデシルメタクリレート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロテトラデシルメタクリレート等が挙げられる。これら化合物は単独で用いてもよく、また、2種以上を混合して用いてもよい。

0015

一般式(5) で示される短鎖フルオロアルキルメタクリレートの具体例としては、トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート等を代表例として示すことができる。これらの化合物は単独で用いてもよく、また、2種以上を混合して用いてもよい。

0016

一般式(6) で表される単量体の具体例としては、例えば、1-トリフルオロメチル−2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、1-トリフルオロ−2,2-ジフルオロ−3,3-ジフルオロ−4,4,4-トリフルオロブチルメタクリレート等を代表例として示すことができる。これら化合物は単独で用いてもよく、また、2種以上を混合して用いてもよい。

0017

他の共重合可能モノマとしては、鎖状アルキルメタアクリレート環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステル親水性重合体を形成しうるビニル単量体が用いられる。鎖状アルキル(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n-ブチル、(メタ)アクリル酸二級ブチル等が挙げられるが、メタクリル酸メチルが好ましい。

0018

環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステルとしては、フェニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートアダマンチルメタクリレート、(イソボルニルメタクリレート、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02.6]−デカ−8-イル等が用いられる。

0019

親水性重合体を形成しうるビニル単量体としては、(メタ)アクリル酸、グリシジルメタクリレートメチルグリシジルメタクリレート、アクリルアミド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、メタクリル酸が好ましい。

0020

本発明の照光用光ファイバを構成する鞘は、一般式(4) で示される化合物を30〜50重量%と、一般式(5) 、一般式(6) から選ばれた化合物20〜50重量%、親水性基を有する化合物、とくに、メタクリル酸10重量%以下、その他の共重合可能な化合物、とくに、メチルメタクリレート5〜50重量%よりなる共重合体で構成するのがよい。この共重合体は透明性が高く、屈折率が低いという特徴を有し、また、均一延伸特性に優れており、本発明の特徴である 0.1〜2μmという極薄膜の鞘層形成を、他の共重合体を鞘材として用いて光ファイバを形成する場合に比べ、容易に作り得るという特徴を有している。

0021

この発明に用いられる光ファイバ漏光部の鞘厚は、 0.1〜2μmであり、鞘厚を薄膜化させる箇所は、漏光すべき光ファイバの全部もしくは漏光すべき所望部分であり、任意の箇所に施すことができる。

0022

上記構成を有する本発明による照光プラスチック光ファイバでは、以下のように作用、動作する。光が光ファイバの芯部(屈折率n1)から鞘部(屈折率n2)に入射するとき、屈折角が90°になるような入射角θC (臨界角)、すなわち、 sinθC =n2/n1(ただし、n1>n2)を越える入射角の光に対しては、屈折光は発生せず、光ファイバに入射した光のエネルギーは 100%反射(全反射)しながら光ファイバ内を伝送する。入射光は一度鞘部に侵入し、光ファイバの芯−鞘境界に沿ってわずかに進んでから再び芯部に逆戻りする。入射光が鞘部にしみ込む深さZd (芯鞘界面から電界が1/eになる深さ)は、Zd =λ/〔2πn1{sin2θ1 −(n2/n1)2 }1/2 〕(ただし、λは入射光の波長、θ1 は光の入射角)で与えられる。しみ込みの深さZd は、光ファイバに入射される光の入射角が臨界角θC に近づくほど大きくなる。λ=0.58μm、θ1 =70°、n1=1.495 、n2=1.402 の場合、Zd =1μmとなり、この現象はポリメチルメタクリレート系光ファイバで確認できた。

0023

芯材と鞘材とからなる芯−鞘型プラスチック光ファイバの鞘厚の全部もしくは所望部分を 0.1〜2μmと薄膜化することにより、屈折率の関係上全反射する光でも鞘を越えて光が鞘部にしみ出し、光ファイバ側面から漏光させることができる。

0024

この時、光源から光ファイバ端部への入射角を0°付近にすることにより、光ファイバ中の芯から鞘への入射角θ1 も90°付近になり、光ファイバ側面からの漏光成分は抑えられるので、光伝送特性が良好であるにもかかわらず、漏光特性に優れた光ファイバとすることができる。

0025

また、光ファイバ中を伝送する光は、光源から離れるに従って、その芯−鞘界面の不整や光ファイバの曲げにより、入射角θ1 も90°以下の角度、すなわち、臨界角θC に近づくようになり、漏光成分が増える。ここで光ファイバ中を伝送する光は、光ファイバを構成する芯材、鞘材による吸収などが生じ、伝送光量は減衰するため、漏光量としては光ファイバ長さ方向に均一性が向上する。

0026

かくのごとく、漏光特性が良好であり、かつ、光伝送特性にも優れた本発明の光ファイバは、芯−鞘構造を有し、鞘厚が3μm以上のプラスチック光ファイバプレカーサーを予め作り、この光ファイバプレカーサーを延伸し、光ファイバの漏光部の鞘厚を 0.1〜2μm厚となるようにして作ることが好ましい。光ファイバプレカーサー製造時に鞘厚を2μm以下とすることによって、漏光光ファイバを作ることもできるが、鞘厚のコントロールが難しく、全く鞘を有さない部分が生じたりし、均一漏光性に優れ、かつ、光伝送特性の良好な光ファイバを作るには極めて高度な製造技術が要求され、工業化技術としての価値は低いものとなり易い。

0027

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

0028

芯材としてポリメチルメタクリレート、鞘材としては、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロオクチルメタクリレート50重量部、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート30重量部、メタクリル酸メチル15重量部、メタクリル酸5重量部との共重合体(屈折率nD=1.402)を用い、鞘厚5μmのプラスチック光ファイバを得た。これを鞘厚 0.5μmまで熱延伸し、照光プラスチック光ファイバとした。得られたプラスチック光ファイバの片端面から白色光を入射したところ、光ファイバの長さ方向に均一で全体にわたって明るく側面漏光した。

0029

芯材、鞘材は実施例1と同様で、最も薄い鞘厚が 0.5μmの偏心プラスチック光ファイバを得た。得られたプラスチック光ファイバの片端面から白色光を入射したところ、光ファイバに筋を描くように長さ方向に均一で明るく側面漏光した。

0030

熱延伸前までは実施例1と同様にして、鞘厚5μmのプラスチック光ファイバを得た。これを鞘厚3μmまで熱延伸し、照光プラスチック光ファイバとした。得られたプラスチック光ファイバの片端面から白色光を入射したところ、十分に側面漏光しなかった。

発明の効果

0031

上記実施例から実証されるように、本発明の照光プラスチック光ファイバは、伝送損失が小さく、芯材内を入った光を良好に伝送し、実用可能なファイバ長を長くすることができるとともに、均一で有効に光ファイバ側面から漏光することができる。

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