JPH04158307A - プラスチック系マルチフィラメント光ファイバ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画素数（島部）が１００〜３００００なる高面
素数のプラスチック系マルチ光ファイバであり、かつ伝
送画像がガラス系マルチ光ファイバに比べ極めて明るく
、解像度の優れた画素径の小さなプラスチック系マルチ
光ファイバに関するものである。

［従来の技術］ 単繊維径２００μ以下なるガラス系光ファイバを配列度
よく整列し、接着剤にて接合したマルチフィラメント型
光ファイバは光による画像伝送を行うことができるため
、胃カメラをはじめとする内視鏡として医療機器分野を
中心にその利用が進められている。

ガラス系光ファイバは、これまでプラスチック系光ファ
イバに比べ、その繊度を細くすることが比較的容易であ
るため１００００を超える多画素数のマルチフィラメン
ト型光ファイバの開発が進められているが、用いられる
ガラス系光ファイバが、極めて細繊度であることと、曲
げに対する抵抗力が小さいため、ガラス系マルチフィラ
メント型光ファイバの使用時における曲げ操作により比
較的容易に折損し、当該部分のマルチフィラメント型光
ファイバの画素欠点となることが大きな難点とされてい
る。

またガラス系光ファイバにて作られたマルチフィラメン
ト型光ファイバはその特性上剛直なものとなることはさ
けられず、イメージスコープとして使用する場合、その
曲げ角度を大きくとることが難しく、監視々野を余り広
くとれないという難点もある。

そこで、従来よりガラス系光ファイバに比べ折損しにく
く、曲げ易いという特性を備えたプラスチック系光ファ
イバを複数本集合したプラスチック系マルチフィラメン
ト型光ファイバの開発が試みられている。

本発明者等は、先に優れたプラスチック製マルチ光ファ
イバを作るための方法をＥ、　Ｐ、０２０７７０５−Ａ
２に提案した。この発明は多数の島成分形成用ノズル孔
を備えた口金板、海成分形成用ノズル孔を備えた口金板
、繊維集合ノズル孔を備えた口金板を重ねた海鳥型マル
チフィラメント型光ファイバ製造用複合紡糸口金であり
、最下部口金板直上に設置される口金板のノズル孔が、
当該口金板の下端面に向ってラッパ状の開口を備えてお
り、最下部口金板直上に設けた２板の口金板の間に海成
分流路を設けた口金板を用いて複合紡糸した多数の繊条
を集合ノズルにて集合せしめることにより、海成分断面
内に島成分が俵積み配列構造としたプラスチック系マル
チフィラメント型光ファイバを得ることに成功した。こ
の方法によって可成り画像伝送性を良好なプラスチック
製マルチフィラメント型光ファイバを作り得ることが明
らかになった。

また、特開昭５６−３９５０６号公報にはプラスチック
製マルチフィラメント型光ファイバが開示されているが
、このマルチフィラメント型光ファイバは島断面の配列
構造がランダム配列構造となっておるため、島の断面形
状がその中心から外周へ向って変形したものとならざる
を得す光伝送ユニットの光伝送特性が異ったものとなる
ため画像伝送用光ファイバとしては用い得ないという現
状にある。

［本発明が解決しようとする課題］ プラスチック系マルチフィラメント型光ファイバを内視
鏡として用いる場合伝送画像の解像度を上げ画像の伝送
性能を向上させるために画素数を増やす必要があり、通
常３００画素以上、好ましくは１０００画素以上、さら
に好ましくは３０００画素以上が望まれる。とくに胃カ
メラや血管内視鏡の如き体腔用内視鏡においては広い範
囲を１画面で観察する必要があり、画素数が１００００
００００画素のであることが望まれる。

またこのような用途に用い得る柔軟性に優れたプラスチ
ック系マルチフィラメント型光ファイバとするためには
その外径を細くする必要が゛あり、画素数の多いマルチ
フィラメント型光ファイバはど単画素の直径は小さなも
のとセざるを得ない。

ところが、患部が芯−鞘構造をとる光フアイバエレメン
トは、芯−鞘の界面で光が全反射する際に光は必ず靴内
にその波長の数倍の距離まで侵入することが知られてお
り、可視光を対象とする光フアイバエレメントの鞘の厚
みは１〜１．５−以上必要となる（例えば「光学ファイ
バ」長尾和美著、共面出版）。鞘の厚みがｌ、ａ以下の
場合には１つの島（光フアイバエレメント）から光が漏
れ出しな漏光が隣接する島の光路中に入ってしまい観察
される画像が不鮮明になるという不都合な現象が起り、
その結果、解像度の非常に悪い画像伝送しか行なえない
マルチフィラメント型光ファイバとなる。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者等は上述した如き現状に鑑み解像度に優
れ、しかも画素径の小さいプラスチック系マルチフィラ
メント型光ファイバを得るべく検討した結果、直径３〜
５０−の芯−鞘構造を有する１００〜３００００個の患
部が最密充填構造配列に海部に配置された構造を有し、
海成分形成用ポリマーを着色することにより、１つの患
部より漏れた光が他の患部へ進入するのを防ぐことがで
き、この結果解像度の優れたものが得られることを見だ
し本発明を完成したものであり、その要旨とするところ
は、直径２〜７０，１１１１の芯−鞘構造を有するｌＯ
Ｏ〜３００００のプラスチック製品部が最密充填構造配
列でプラスチック製海部に配置された構造を有するプラ
スチック系マルチフィラメント型光ファイバであり、海
成分が遮光性を備えており、鞘厚が１．５−以下で、か
つ、ファイバＩ１１当りにおける漏光画素の最大漏光相
対値が１０％以下であることを特徴とするマルチフィラ
メント型光ファイバにある。

本発明のプラスチック系マルチフィラメント型光ファイ
バは直径３〜５０Ｊｍの患部であり、芯−鞘構造を有す
るもので、芯部の外周に設けられる鞘部の厚さが１．５
−以下、好ましくは１．２〜０．２−なるマルチフィラ
メント型光ファイバであり、かつ、最密充填配列構造を
有している点に大きな特徴を有する。本発明のマルチフ
ィラメント型光ファイバは上述した構造を有しているた
め、海を遮光構造とした場合においても各画素が十分な
光伝送特性を備えている。芯構造をそのまま海部に配設
したマルチフィラメント型光ファイバは海部を遮光構造
とすると芯部から海部へ出た光が芯部にもどりきらず、
光伝送特性を全く発揮し得ないものとなるのであるが、
本発明の光フアイバユニットは極薄の鞘を備えた芯−鞘
構造となっているため、このような不都合を生ずること
はない。

また、患部の配列構造は最密充填構造を備えているため
、その断面は均一なは〜゛円形構造のものとなり、極め
て優れた画像伝送特性を発揮し得る。これに対し、島の
配列構造が最密充填構造を備えていないものは、その中
心部と外周部の島断面形状が異なるものとなり、各画素
の光伝送特性が異なるものとなり、良好な画像伝送特性
を有するものとすることができない。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの島の断面形
状は略円形であり、かつ島の数、すなわち画素数は１０
０〜３００００なる範囲であることが必要である。島の
数が３００００を超えたマルチフィラメント型光ファイ
バは極度にその屈曲柔軟性が低下するので好ましくない
。また島の数が１００未満のマルチフィラメント型光フ
ァイバでは一本のマルチ光フアイバ中の画素数が少なす
ぎるため解像度の良好な画像伝送を行ない得るマルチ光
ファイバとすることが難しい。本発明においては、とく
に２００〜１２０００なる品数のマルチフィラメント型
光ファイバとするのがよい。

また同様の理由で直径は３〜５０−の範囲とするのがよ
い。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バを製造する際に有効的に用いる紡糸口金の断面図を第
１図に示す。同図中（１）は芯形成用口金であり、（２
）は鞘分配用口金、（３）は海分配用口金、（４）は各
成分分配用口金、（５）（６）　（７）はそれぞれ芯成
分供給口、鞘成分供給口、海成分供給口であり、（８）
はマルチフィラメント型光ファイバ形成用集合口金であ
る。（１ａ）は芯形成用ノズル、（２ａ）は鞍形成用ノ
ズル、（３ａ）は溝形成用ノズルであり、その下端部は
ラッパ状開孔となっている点に特徴を有している。（ａ
）は集合ノズルであり、（６ｂ）及び（７ｂ）は夫々口
金内での鞘成分ポリマー及び海成分ポリマーの流れを規
制するスリットである。

この様な構造を有する紡糸口金の（５）から芯材を流し
、（１）の芯形成用口金にて所定の品数に分配する。次
に（６）から鞘材を流し、（２）の軸形成用口金にて芯
部の廻りに鞘部を形成する。

同様に（７）から着色したポリマーの溝材を流し、（３
）の溝形成用口金にて鞘部の廻りに海部を形成する。各
々、三層構造を有する独立した光フアイバユニットを形
成した後、（３ａ）で各光ファイバを近接させ、（８）
の集合ノズル内で海部融着一体化して（９）より吐出す
る事により、本願発明のプラスチック製マルチフィラメ
ント型光ファイバを製造することができる。

上述した如き紡糸口金を用い本願発明のプラスチック製
マルチフィラメント型光ファイバを製造する場合、芯材
のポリマーのメルトフローレートに対し鞘、海を構成す
るポリマーのメルトフローレートを大きく取る事が望ま
しい。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの芯成分及び
鞘成分形成用ポリマーの具体例としては次の如きものが
挙げられる。ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９
）およびメチルメタクリレートを主成分とするコポリマ
ー（ｎ＝１．４７〜１．５０）　、ポリスチレン（ｎ＝
１．５８）およびスチレンを主成分とするコポリマー（
ｎ＝１．５０〜１　、５８）、スチレンアクリロニトリ
ルコポリマー（ｎ＝１．５６）ポリ４−メチルペンテン
１　（ｎ＝１．４６）　、エチレン／酢ビコポリマー（
ｎ＝１．４６〜１．５０）　、ポリカーボネート（ｎ＝
１．５０〜１．５７）　、ポリクロロスチレン（ｎ＝１
．６１）、ポリ塩化ビニリデン（ｎ＝１．６３）、ポリ
酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）　、メチルメタクリレート
／スチレン、ビニルトルエン又はα−メチルスチレン／
無水マレイン酸三元コポリマー又は四元コポリマー（ｎ
＝１．５０〜１．５８）　、ポリジメチルシロキサン（
ｎ＝１．４０）　、ポリアセタール（ｎ＝１．４８）　
、ポリテトラフルオロエチレン（ｎ＝１．３５）　、ポ
リフッ化ビニリデン（ｎ＝１．４２）　、ポリトリフル
オロエチレン（ｎ＝１．４０）　、パーフルオロエチレ
ン（ｎ＝１．３４）　、およびこれらフッ化エチレンの
二元系、又は三元系コポリマー（ｎ＝１．３５〜１．４
０）　、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタクリレ
ート・ブレンドポリマー（ｎ＝１．４２〜１．４６）　
、一般弐ＧＨｚ＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＲｆ　テ表わされ
るフッ化メタクリレートを主成分とするコポリマーで、
基Ｒｆが（ＣＨ２）　、、（ＣＦＺ）　、Ｈであるコポ
リ、　マー（ｎ＝１．３７〜１．４２）　、Ｒｆが（Ｃ
Ｉ（ｚ）　−（ＣＦ　ｚ）−Ｆのもの（ｎ＝１．３７〜
１．４０）　、ＲｆがＣＩＬ　（ＣＦ３）　ｚのもの（
ｎ＝１．３８）　、ＲｆがＣ（ＣＦ３）３のもの（ｎ＝
１．３６）、ＲｆがＣＨｚＣＦ　ｚｃＨＦｃＦ　ｙのも
の（ｎ＝１．４０）　、ＲｆがＣＨｚＣＦ　（ＣＦ　３
）　２のもの（ｎ＝１．３７）　、およびこれらのフッ
化メタクリレートのコポリマー（ｎ＝１．３６〜１．４
０）　、およびこれらのフッ化メタクリレートとメチル
メタクリレートコポリマー（ｎ＝１．３７〜１．４３）
　、一般式ＣＨ２＝ＣＨ−Ｃ０ＯＲ’ｆで表わされるフ
ッ化アクリレートを主成分とするポリマー、但しＲｆ’
が（Ｃ）ｌｘ）−（ＣＦ２）、、Ｆのもの（ｎ＝１．３
７〜１．４０）　、Ｒｆ’が（ＣＨｚ）−（ＣＦｚ）−
）１のもの（ｎ＝１．３７〜１．４１）、Ｒｆ’がＣＨ
ｚＣＦｚＣＨＦ−ＣＦ：＋のもの（ｎ＝１．４１）、Ｒ
ｆ’　がＣＨ（ＣＨｓ＞ｚのもの（ｎ＝１．３８）　、
およびこれらフッ化アクリレートコポリマー（ｎ＝１．
３６〜１．４１）　、およびこれらフッ化アクリレート
と前記フッ化メタクリレートコポリマー（ｎ＝１゜３６
〜１．４１）　、およびこれらフッ化アクリレートとフ
ン化メタクリレートとメチルメタクリレートコポリ？−
（ｎ＝１．３７〜１．４３）、一般弐ＧＨｚ＝ＣＦ−Ｃ
ＯＯＲ″ｆで表わされる２−フルオロアクリレートを主
成分とするポリマー、およびそのコポリマー（ｎ＝１．
３７〜１．４２）　　（但し、式中Ｒ”ｆはＣＨ３、（
ＣＨｚ）　−（Ｃｈ）ｌｌＦ−（ＣＨｚ）、（ＣＦり、
Ｈ，ＣＨ２ＣＦＺＣＨＦＣＦ３、Ｃ（ＣＦ３）ｚを示す
。）芯成分形成用ポリマーの屈折率は、軸形成用ポリマ
ーの屈折率よりも０．０１以上、好ましくは０．０３以
上高くなる組合せとするのが良好な画像伝送特性を備え
たマルチフィラメント型光ファイバとすることができる
。

海成分として使用しうるポリマーとしては、例えばポリ
アミド、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラス
トマー、ポリスチレンエラストマー、ポリオレフィンエ
ラストマー、ポリ−４−メチルペンテン１１フツ素化ア
ルキルメタクリレートポリマー、ポリ沸化ビニリデン、
アイオノマー、エチレン／エチルアクリレートコポリマ
ー、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、浅化ビニリデン
コポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン
、八ＢＳ、ボリフ゛チレンテレフタレート、ポリエチレ
ンなどをその具体例として挙げることができるが、これ
らポリマーの流動性が島成分となる軸形成用ポリマーの
紡糸時の流動性よりも大きくなるような海成分形成用ポ
リマーを選定するのが鮮明で明るい画像を伝送するマル
チ光ファイバを作るためには好ましい。

本発明において患部より漏れた光を遮断する目的で海成
分形成用ポリマーに添加する着色材としては、カーボン
ブラック、酸化鉛、酸化チタン、あるいは有機顔料等を
挙げることができる。有機染料等の移行性のある着色材
は、ファイバを長時間放置している間に海成分形成ポリ
マーから光伝送性の島部形成ポリマーに移行し、ファイ
バの光透過性能を著しく低下させるので好ましくない。

着色材の添加量は患部より漏れた光を遮断する効果を高
める為に他の特性を害しない範囲で多量に添加するのが
好ましい。通常は海成分形成用ポリマー１００重量部あ
たり０．１重量部〜３０重量部、好ましくは０．２重量
部〜２０重量部添加するのが望ましい。

一本発明のプラスチック製マルチ光ファイバのファイバ
長１ｍにおける漏光画素の最大漏光相対値は１０％以下
であることが必要であり、５％以下である場合は極めて
解像度が高い伝送画像が得られるので好ましい。

本発明で規定する最大漏光相対値とは、第２図に示す装
置を用い、次の如くして測定したものである。

即ちレーザー発振器（２０１）より出射されたレーザー
光はプラスチック製マルチ光フアイバ単画素以下の開口
数を持つレンズ（２０２）の焦点に収束させる。この焦
点に長さ１ｍのプラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバ単画素端部（２０３）が位置する様に調整して
レーザー光を入射する。漏光がなければ入射端面の単画
素から入射したレーザー光は出射単面の単画素（２０４
）のみから出射する。しかし漏光がある場合は、出射端
面の単画素（２０４）の周囲の画素からもレーザー光が
出射されることとなる。これらの出射光をＣＣＤカメラ
（１０５）により電気信号に変換し、イメージプロセッ
サ（２０６）により画像処理を行ないモニター（２０７
）に写し出す。さらにその画像をコンピューターにより
処理し、レーザー光を入射した単画素（２０３）に対応
する出射単面の単画素（２０４）より出射されたレーザ
ー光の強さを基準として周囲の画素から出射されたレー
ザー光の強さの相対値を算出し、その最大値を最大漏光
相対値（％）とした。

［実施例コ 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお下記の実施例中の種々の物性等は次のようして測定
したものである。

（１）マルチ光ファイバの伝送画像の明るさ指数１次式
によって求めた。

マルチ光ファイバの伝送画像の明るさ指数■が４．５Ｘ
１０−”以上であると明るい伝送画像が得られる。

（２）　　マルチ光ファイバの芯の占有率占有率が４０
％未満となるとマルチフィラメント型光ファイバ中を伝
送される画像の明るさが急激に暗くなり、伝送された画
像の不鮮明性が増大する。

（３）開口数ＮＡ 次式によって求めたものであり、伝送画像の明るさに寄
与する要素である。

ＮＡ＝φ仔［］？ の屈折率を示す。

ＮＡ≧０．１６であれば鮮明で明るさの十分な画像伝送
が可能となる。

（４）屈折率差ｎ、　−ｎｇ ｎｌ−ｎ、≧０．０１だと漏光が少なく伝送画像の鮮明
性に優れる。

（５）光伝送損失α値 ３ｄＢ／ｍ以下の値であることが好ましい。

実施例１ 第１図に示した如き構造の紡糸口金を用い、ホール数を
第１表に示したホール数とし、島成分を構成する芯成分
として屈折率が１．４９２　、ポリメチルメタクリレー
トを、鞘成分として屈折率が１．４１５なるポリフッ化
メタクリレートポリマーを用い、海成分として着色剤（
カーボンブラック）５重量部をあらかじめ混合したポリ
フッ化ビニリデンを用いて複合紡糸し、第１表に示した
如き特性を備えたプラスチック系マルチ光ファイバを得
た。これらの評価を第、１表に示した。第１表の実験番
号１．２．３．４および５に示した如くして得たプラス
チック系マルチ光フアイバ鮮明で、かつ繊細な画像を伝
送することができ、伝送された画像の明るさも極めて明
るいものであった。

比較例１ 実施例１と同様の紡糸口金、芯ポリマー、鞘ポリマー及
び海ポリマーを用い（ただし海ポリマー着色剤を用いず
）実施例１と同じく実験番号６．７、及び８０条件で製
造した。これらのファイバにて画像を伝送したところ、
伝送された画像の明るさは極めて明るいものであったが
、鞘厚さが薄くなるほど最大漏光相対値が大幅に増加し
、すなわち漏光が激しくなり画像は非常に不鮮明なもの
となった。これらの評価結果を第２表に示した。

第２表 ［発明の効果コ 本発明のプラスチック製マルチ光ファイバは海成分形成
用ポリマーを着色した構成としているため１つの患部よ
り漏れた光が他の患部へ進入するのを防ぐことができ、
この結果伝送画像がカラス系マルチ光ファイバの伝送画
像に比べ極めて明く解像度の優れたものである等価れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック系マルチ光ファイバを作
るのに際し有効に用い得る複合紡糸口金の断面図を、第
２図はプラスチック系マルチ光ファイバの最大漏光相対
値測定装置の概略図を示す。 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直径２〜７０μの芯−鞘構造を有する１００〜３０００
   ０箇のプラスチック製島部が海部に最密充填構造配列に
   配置されたプラスチック系マルチフィラメント型光ファ
   イバであり、海成分が遮光特性を備えており、鞘部の厚
   さが１．５μｍ以下であり、かつファイバ長さ１ｍにお
   ける漏光画素の最大漏光相対値が１０％以下であること
   を特徴とするプラスチック系マルチ光ファイバ。