JPH0618725A

JPH0618725A - プラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ

Info

Publication number: JPH0618725A
Application number: JP3126526A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Nieda; 義郎贄田; Masaji Okamoto; 正司岡本; Yoshihiko Hoshiide; 芳彦星出; Fumio Suzuki; 文男鈴木; Toshinori Sumi; 敏則隅; Katsuhiko Shimada; 勝彦島田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1994-01-28
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP3208571B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画素径が細く、鮮明で明るく、伝送画像のコ
ントラストが十分に確保できるプラスチック製マルチフ
ィラメント型光ファイバを得ること。【構成】直径２〜７０μｍの光伝送部を５０〜３００
００なる有するマルチフィラメント型光ファイバの外周
に、光遮断性を備え、特定厚の保護層を設けてあり、光
伝送性島部断面の変形度１．５以上のものの含有率を光
伝送性島部１００ケ当り５ケ以下としたマルチフィラメ
ント型光ファイバ。【効果】可撓性が良好であり、良好な鮮明性と高い明
るさ、良好なコントラストを備えた画像伝送特性を備え
ており、血管内視鏡等の内視鏡として有用に用いうる光
ファイバが得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画素数が５０〜30000 と
高画素数であり、かつ、変形した画素が少なく、特にフ
ァイバの中心部分では変形した画素が無く、従って画像
の歪みが著しく少なく、また有効視野の広いプラスチッ
ク製マルチフィラメント型光ファイバに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維径２００μｍ以下なる石英系光ファ
イバを配列度よく整列し、繊維同士を接着剤にて接合し
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。

【０００３】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3000を越える多画素数のマルチフィ
ラメント型光ファイバを中心にその開発が進められてい
るが、ここに用いているガラス系光ファイバが、極めて
細繊度であることと、その曲げに対する抵抗力が小さい
ため、この型のマルチフィラメント型光ファイバはその
使用時において加えられる曲げ操作により比較的容易に
折損し、当該部分が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。

【０００４】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
視野をあまり広くとれないという難点もある。

【０００５】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。

【０００６】本発明者等は、先に優れたプラスチック製
マルチフィラメント型光ファイバを作るための方法をE.
P.O.0207705 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、繊維集合ノズルを備えた口金板を重ねた海
島型マルチフィラメント型ファイバ製造用複合紡糸口金
の最下部口金板直上に配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枚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
内に島成分を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あり、この方
法によってかなり画像伝送性の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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうして得
られたプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ
は、外力を加えた際のダメージからの光ファイバ本体の
保護及び漏光防止のために、後工程でマルチフィラメン
ト型光ファイバ外周にケーブル材を被覆してから実用に
供せられるのが一般的である。ケーブル化工程では、通
常、押出しダイスが用いられるが、この押出しダイス内
をマルチフィラメント型光ファイバが通過する際、その
外周辺部に配された画素の断面に変形が生じるためその
光学性能が低下してしまうという問題が生じやすい。

【０００８】すなわち、ダイス内での光ファイバのぶれ
に起因する光ファイバとダイス内面の接触による機械的
ダメージ、及びケーブル化時に光ファイバが受ける熱的
ダメージによって、外周部の島部の伝送損失が著しく大
きくなってしまうのである。その結果、このようなダメ
ージを受けた光ファイバを用いて伝送された画像はその
中心部が明るく、周辺部が暗くなり、均一な明るさの画
像は得られなかった。

【０００９】また、マルチフィラメント型光ファイバの
外周部はその原糸製造工程でノズル壁面とマルチフィラ
メント型光ファイバの外周部の島部とが接触するため
に、島部が楕円状に変形する現象が認められる。

【００１０】特に島部の断面変形度が大きくなると該マ
ルチフィラメント型光ファイバによる伝送画像自体が歪
むだけでなく、断面変形画素の光伝送損失が大きくなる
ために、断面変形が少ない島部より伝送画像の明るさが
低下してマルチフィラメント型光ファイバによる均一な
明るさの画像が得られず、この点からも画像伝送性の優
れたプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバと
するには今一歩の改良が必要であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、さ
らに画像伝送性に優れたプラスチック製マルチフィラメ
ント型光ファイバを得ることを目的として検討した結
果、本発明を完成したものである。

【００１２】本発明の要旨とするところは、画像伝送性
の島を５０〜30000 なる範囲で海部に配置された構造を
有するマルチフィラメント型光ファイバよりなり、個々
の島部は直径が２〜７０μｍの略円形断面で、該マルチ
フィラメント型光ファイバ外周部に保護層が一体的に配
設してあり、かつ、下記［数２］で示される島の断面変
形度が１．５以上の島の数が島数１００に対して５以下
であることを特徴とする、画素の変形の少ないプラスチ
ック製マルチフィラメント型光ファイバにある。

【００１３】

【数２】

【００１４】本発明において、光伝送性の島部の直径は
２〜７０μｍの略円形断面であることが必要がある。断
面直径が２μｍ未満の島部はその伝送損失が３dB/m以上
と大きくなり、後述する伝送画像の明るさ指数Ｉが小さ
くなり、伝送画像が暗くなってしまい好ましくない。一
方、断面直径が７０μｍを越える島部のものは、画素数
が同じで島の断面直径が小さいマルチフィラメント型光
ファイバの断面直径に比べて太くなり、マルチフィラメ
ント型光ファイバ自体の柔軟性が低下するので好ましく
ない。また、断面直径が同じ大きさのマルチフィラメン
ト型光ファイバとする際には、そこに配し得る島の数が
少なくなり、解像度が低下するので好ましくない。

【００１５】本発明において、島断面形状が略円形と
は、六角形以上の多角形を意味する。光伝送性の島部の
断面が五角形以下の多角形の場合には、１本１本の島部
の画像伝送性に大きな差を生じ、マルチフィラメント型
光ファイバの画像伝送性が失われるので好ましくない。

【００１６】本発明において光伝送性の島部の構造は、
芯−鞘構造または芯のみにて構成される。島部が芯−鞘
構造を有している場合には、光は各島の芯形成ポリマと
鞘形成ポリマの界面で全反射を繰り返して伝送される。
島部が芯のみの場合には海部を鞘の働きをさせることに
より光伝送を行わせる必要があり、海形成用ポリマとし
て、鞘形成用ポリマが具備すべき特性を備えたポリマ、
すなわち、島形成用ポリマの屈折率よりも低い屈折率の
透明ポリマを選択する必要がある。以下の説明では説明
を簡単にするために、特にことわりの無い限り、島部の
構造が芯−鞘構造の場合を例に取り説明する。

【００１７】本発明においては、島部断面の変形、すな
わち画素断面の変形は［数１］で規定される変形度によ
り規定する。通常マルチフィラメント型光ファイバ外周
部の画素断面は楕円形に変形し易いので、［数１］にお
いて「島部の径の最大値」としては変形した楕円状の画
素の長径の値をとり、「島部の径の最小値」としては楕
円状の画素の短径の値をとる。

【００１８】［数１］で規定する島部断面変形度が１．
５以上なる島にて構成されたマルチフィラメント型光フ
ァイバは、その伝送画像が歪み、正確な画像伝送が行え
なくなる。さらに、断面変形度１．５以上と大きい画素
では、その光伝送損失が大きくなり、断面変形度が１．
５以下の島の画素よりも伝送画像が暗くなる。このため
断面変形度の大きい画素を含むマルチフィラメント型光
ファイバは、画像全体として見たとき、画像の明るさの
均一性が損なわれ、画像の質が低下するので好ましくな
い。

【００１９】プラスチック製マルチフィラメント型光フ
ァイバで画像を観察する場合には、主に観察対象を視野
の中心部でとらえて観察する。それ故、上述した画像の
歪みや画像の明るさの不均一な部分、すなわち断面変形
度が大きい画素が視野の中心に近い部分にある場合に
は、画像観察上特に問題となる。島部断面の変形度の大
きい画素のマルチフィラメント型光ファイバ断面内での
量は少ないほど好ましいが、特にその中心部に近い部分
には、島の断面変形度が１．５以上の画素が全く存在し
ないことが望ましい。換言すれば、マルチフィラメント
型光ファイバにおいて島の断面変形度が１．５以上の島
よりなる画素が存在しない部分が観察に有効に使用でき
る部分（以下有効視野という）である。マルチフィラメ
ント型光ファイバ断面内における有効視野の面積が広い
ほど性能の良いプラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバとなり、有効視野の面積が、マルチフィラメン
ト型光ファイバ断面の保護層部分を除いたファイバ断面
(f) の面積に対し80％以上、好ましくは90％以上である
ことが望ましい。

【００２０】島の断面変形度が少なく、かつ、その含有
数の少ないプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバを得るためには、光ファイバ外周部に保護層を設け
ることが有効である。さらに、保護層を紡糸ノズル内で
ファイバに一体被覆することが肝要である。そして保護
層の厚みを島直径の０．３倍以上、好ましくは０．８倍
以上、さらに好ましくは２倍以上になるような条件にて
紡糸するのが望ましい。

【００２１】通常、断面変形度の大きい島はマルチフィ
ラメント型光ファイバ外周部に発生し易い。その理由
は、［図３］および［図４］に示された紡糸ノズルの構
造からマルチフィラメント型光ファイバ外周部の画素
（島部）を形成するポリマは、繊維集束口金板(39)の集
合口外周面に非常に接近した位置を通過するために、マ
ルチフィラメント型光ファイバ中心部を通過するポリマ
より大きなせん断力を受けるため変形し易くなる。この
変形を防止するためには、繊維集束口金板(39)の集合口
外周面からなるべく離れた位置を島成分形成用ポリマが
通過するようにし、ポリマに大きなせん断力がかからな
いようにするのが有効な方法である。しかし保護層の厚
みをあまり厚くすると、マルチフィラメント型光ファイ
バ断面内に占める島の総面積が減少し、結果的に画像の
明るさが減少するという不都合が発生するので保護層の
厚みは適切なものとするのが好ましい。

【００２２】本発明者らは種々の検討の結果、本発明の
マルチフィラメント型光ファイバ断面内で保護層の厚み
を島直径の０．３倍以上、好ましくは０．８倍以上、さ
らに好ましくは２〜１０倍程度となるようにして得られ
るマルチフィラメント型光ファイバ外周部の島の変形を
非常に少なくすることに成功したのであり、本発明のマ
ルチフィラメント型光ファイバでは島の断面変形度が
１．５以上の画素がほとんど発生しないものとすること
に成功した。

【００２３】マルチフィラメント型光ファイバ外周部の
島の断面変形度が１．５以下としたものは、その中心部
の島の断面変形度は１．２以下となり、該光ファイバに
よって伝送した画像の歪みは少なく、かつ画像明るさの
不均一さは全く問題とならないものとなっている。

【００２４】また、島の断面変形度が１．５以上の島を
ほとんど含まないマルチフィラメント型光ファイバとす
るには、その有効視野の面積を保護層を除いたファイバ
断面(f) の面積に対して80％以上、好ましくは90％以上
にするのがよい。また、画素数が５０以上のマルチフィ
ラメント型光ファイバでは、外周部に島直径の０．３倍
程度の保護層を設けても、ファイバ全体の断面積は保護
層を設けない場合と比較して大きく減少せず、画像の明
るさも保持することができる。

【００２５】さらに、保護層を形成する成分としては光
遮蔽性のあるポリマを用い、外部光のマルチフィラメン
ト型光ファイバ内への侵入を防ぐことにより、伝送され
る画像のコントラストを大巾に改善することができる。

【００２６】本発明において、光遮蔽性保護層形成用ポ
リマとしては、ＡＢＳ樹脂等の不透明ではあるが柔軟性
に優れたポリマを用いるのがよい。さらに好ましくは、
光の吸収効果のあるカーボンブラック等を添加したもの
を用いるのが望ましい。ポリマへのカーボンブラックの
添加量はポリマ１００重量部に対して０．２重量部以
上、５重量部以下とするのが好ましい。カーボンブラッ
クの添加量が０．２重量部以下なるもので形成した保護
層は光の遮蔽効果が発現しない。また、５重量部以上添
加したポリマ組成物はその流動性が低下し、紡糸時に紡
糸が不安定になり、得られるファイバの直径が変動し易
くなる等の現象が発生し易くなり好ましくない。さらに
得られたファイバの弾性率が大きくなり、柔軟性が低下
する。それ故、ポリマに対するカーボンブラックの添加
量は０．２〜５重量部の範囲とするのが好ましい。

【００２７】光の遮蔽効果はカーボンブラックの添加量
と保護層の厚さの積に比例する。ポリマ１００重量部当
りのカーボンブラックの添加量をｘ重量部、保護層の厚
さをｔμｍとすると、ｘ×ｔ（単位は重量μｍ）の値と
して１以上さらに好ましくは５以上、さらに好ましくは
１０以上とするのが、十分な遮光効果を得るために望ま
しい。

【００２８】光遮蔽効果は画像のコントラストを測定す
ることにより計測する。本発明において画像のコントラ
ストは、USAF(1951)のテストターゲットのうちグループ
４のライン４（ラインペア数が22.6 lp/mm）の画像を長
さ１．５ｍのマルチフィラメント型光ファイバで伝送し
た場合のMTF で評価する。暗室で測定した場合のMTF_Dに
対し、ファイバのうち長さ１ｍの部分を照度600Lx で照
明して測定したMFT_Bの値が７０％以下になるマルチフィ
ラメント型光ファイバは、その保護層の光遮蔽効果が不
十分なものと判断される。MTF_B／MTF_Dの値が０．７以上
であれば、実質上、マルチフィラメント型光ファイバの
保護層は光遮蔽性が十分あると判断される。

【００２９】本発明で規定するマルチフィラメント型光
ファイバの伝送画像の明るさ指数Ｉは［数３］にて規定
される。

【００３０】

【数３】

【００３１】本発明のマルチフィラメント型光ファイバ
の伝送画像の明るさ指数Ｉは4.5 ×10^-2以上であること
が好ましく、特に5 ×10^-2以上である場合には極めて明
るい伝送画像を行いうる光ファイバとすることができ
る。

【００３２】プラスチック系マルチフィラメント型光フ
ァイバ断面内における光伝送部断面の総面積の占める割
合（以下コア占有率という）が30％未満であるものは、
その伝送画像の明るさ指数Ｉ値は4.5 ×10^-2以下とな
り、このイメージファイバ中を伝送される画像の明るさ
は急激に暗くなり、伝送された画像の不鮮明性が増大す
る。このような観点より、本発明のイメージファイバ中
でのコア占有率は30％以上、とくに40％以上、さらには
50％以上であることが好ましい。

【００３３】また、開口数NAの値は次式［数４］によっ
て規定されるものであり、本発明のマルチフィラメント
型光ファイバにおいては伝送画像の明るさに寄与する要
素である。

【００３４】

【数４】

【００３５】［数４］で規定される開口数NAは島成分を
形成している光伝送体、とくに芯成分プラスチックの屈
折率ｎ₁ と鞘成分の屈折率ｎ₂ とによって決まる値であ
る。

【００３６】本発明において、島成分を形成している芯
成分ポリマの屈折率ｎ₁ と鞘成分ポリマの屈折率ｎ₂ と
の差が0.01以上となるようにすることが、島成分中を伝
送する光の伝送損失を増大させないためにも必要であ
る。ｎ₁ −ｎ₂ 値が0.01よりも小さい組合せにより作ら
れたマルチフィラメント型光ファイバの場合には芯成分
中に導入された光が鞘層へ漏光する現象が認められ、本
発明のごときマルチフィラメント型光ファイバにおいて
は伝送画像の鮮明性が著しく低下するようになる。

【００３７】また、［数４］で規定する開口数NA値は0.
16以上、とくに0.3 以上なる範囲となるようにｎ₁ なる
屈折率を有する芯成分ポリマとｎ₂ なる屈折率とを有す
る鞘成分ポリマとを選定することが望ましい。NA値が0.
16未満なるように屈折率関係を満たす芯ポリマと鞘ポリ
マを用いて作ったマルチフィラメント型光ファイバの伝
送画像の明るさ指数Ｉの値は4.5 ×10^-2未満となり易く
なり、鮮明で明るさの十分な画像伝送のできないマルチ
フィラメント型光ファイバとなるので好ましくない。

【００３８】本発明のマルチフィラメント型光ファイバ
の光伝送損失α値は３dB/m以下、とくに1.3 dB/m以下の
値であることが好ましい。α値が３dB/mを越えて大きく
なると開口数の大きな島成分を用いても、マルチフィラ
メント型光ファイバの伝送画像の明るさ指数Ｉ値を4.5
×10^-2以上とすることが難しくなる。このα値を低くす
るにはとくに島成分形成用ポリマを精製すること、特に
原料段階から精製することが好ましい。

【００３９】［数３］中の値Ｌは本発明のマルチフィラ
メント型光ファイバの使用長(m) であり、前述したＳ
値、NA値、α値の選定によって適宜選定することがで
き、通常0.1 〜20なる値となるようにするのがよい。

【００４０】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５０〜30000 なる範囲であることが必要であ
る。島の数があまり多すぎると得られるマルチフィラメ
ント型光ファイバの均一性を保つのが難しい。また島の
数が５０未満のマルチフィラメント型光ファイバでは一
本のマルチフィラメント型光ファイバ中の画素数が少な
すぎるため解像度の良好な伝送画像を行い得るマルチフ
ィラメント型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150 〜12000 なる島数のマルチフィラ
メント型光ファイバとするのがよい。

【００４１】［図１］は、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(11)の一例の断面図であ
り、紡糸時に被覆された保護層(12)により、周辺部島部
(13)の断面形状も中心部の島部の断面形状と変わりな
く、十分に高い光学性能を保ったものとなっている。な
お、このマルチフィラメント型光ファイバ断面の外形は
円形を取っているが、矩形、正方形、６角形等の多角形
を取ることも可能である。

【００４２】また、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、その海断面内に配された島の
配列状態は［図２］に示すごとく、俵積み構造をとって
いることが望ましい。［図２］中(21)は芯断面を、(22)
は鞘成分を、(23)は海成分を示す。海成分断面内におけ
る島成分の配列状態を俵積み構造とすることによって画
素密度が高く、高解像度のマルチフィラメント型光ファ
イバとすることができるのである。

【００４３】［図３］は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を製造するに際して好ましく
用いる紡糸口金の一例の断面図である。この紡糸口金は
島成分となるマルチフィラメント型光ファイバの芯形成
用口金板(31)と、その鞘成分形成用口金板(32)、海成分
形成用口金板(33)、保護層形成用およびマルチフィラメ
ント型光ファイバ集合用口金板(39)と４つの口金板を重
ねた海島型複合紡糸口金となっている。同図中(31a)、(3
2a)、(33a) はそれぞれ島成分となる芯成分の紡出孔およ
び鞘成分紡出孔ならびに海成分紡出孔である。

【００４４】この紡糸口金の特徴の一つは最下部口金
板、すなわち繊維集合口金板(39)の直上に設置された口
金板である。海成分形成用口金板(33)の紡出孔(33a) の
形状にある。この海島成分紡出孔(33a) は、同図に示す
ごとく、海成分口金板下面に向ってラッパ状に開口して
いる点に特徴があり、特に紡出孔(33a) の途中から下広
がりのテーパー孔となる形状とするのがよい。さらに、
紡出孔の下端部は互いに隣接する海島成分紡出孔の下端
部となるようにするのが好ましい。

【００４５】上述した口金構造とすることによって、島
成分と海成分の接合点の溶融ポリマの流れが極めてスム
ーズになり、各紡出孔内における島成分と海成分の流れ
も、ほぼ層流状態を確保することができるため、島成分
断面を真円に近い略円形の形状に保持することができる
ようになり、得られるマルチフィラメント型光ファイバ
の断面形状を従来技術に比較して［図２］に示すごとく
極めて均一なものとすることができるのである。

【００４６】また、海成分形成用口金の紡出孔の形状が
前述したごとく口金下端面に向ってラッパ状開孔となっ
ていると、海島構造に形成された可塑状態の糸条の海成
分形成用ノズルからのノズル離れは良好であり、蛇行や
偏芯が起こらないため、繊度斑の発生や、真円性の欠除
を効率よく防止することができるため、海島型光ファイ
バの均斉性を確保することができるのである。

【００４７】次いで、ノズル孔(33a) を離れた多数の糸
条は、［図３］に示す保護層形成部(38b) から供給され
た保護成分によって外周を被覆される。この方法による
と紡糸時にポリマが溶融状態で一気に保護層まで形成さ
れるため、マルチフィラメント型光ファイバ周辺部のフ
ァイバがダメージを受けることはなく、中心部ファイ
バ、周辺部ファイバとも均一な光学性能を保持したもの
とすることができる。

【００４８】さらに、集合口金板(39)下部で、糸条は集
合・一体化され、本発明の目的とするプラスチック製マ
ルチフィラメント型光ファイバが得られる。

【００４９】［図４］には、本発明で用いる紡糸口金の
他の例を示す。ここでは、保護層形成用口金板(41)と集
合口金板(39)とを独立した別々の口金板とした。このよ
うな構造のノズルにすると、保護成分ポリマは、主とし
て保護層形成用口金板(41)と集合口金板(39)に触れるだ
けで、非常に複雑な構造を持った海成分形成用口金板(3
3)の海成分紡出孔(33a) に触れることはないので、ノズ
ルのメインテナンスが必要な時やノズルを洗浄する場
合、たとえ、ノズルへの粘着性の高いポリマを保護成分
に使ったとしても、複雑な構造ゆえに洗浄のしにくい海
成分形成用口金板(33)にこのポリマが触れることはな
く、ノズル洗浄の操作性・簡便性は極めて優れたものに
なる。

【００５０】上述したごとき、紡糸口金を用い本発明の
プラスチック系マルチフィラメント型光ファイバを効率
よく製造するには、芯成分、鞘成分および海成分を各ノ
ズルに供給し、［数５］で規定する紡糸ドラフトＤが30
以上となるような条件で溶融紡糸し、次いで100 〜300
℃、延伸倍率1.05〜5.0 倍になる条件で延伸処理する紡
糸延伸法を採用するのがよい。

【００５１】

【数５】

【００５２】紡糸ドラフトが30未満なる条件にて溶融紡
糸して得たプラスチック系マルチフィラメント型光ファ
イバは、剛直で折れ易いものとなり易く、未延伸マルチ
フィラメント型光ファイバの引取り速度を遅くすること
が必要なため、各ノズル孔から吐出された繊維状ポリマ
の形態保持安定性が低下する傾向が認められるので、画
像伝送性の良好なプラスチック系マルチフィラメント型
光ファイバを得るには、紡糸ドラフトＤを30以上、特に
60000 以下なる条件を用いて紡糸するのがよい。

【００５３】マルチフィラメント型光ファイバに要求さ
れるもう一つの重要な特性は透明性である。本発明のマ
ルチフィラメント型光ファイバは芯の断面の形状が略円
形で均一であり、柔軟性の優れたものであるが、特に柔
軟性を十二分に保有するプラスチック系マルチフィラメ
ント型光ファイバとするためには、高ドラフトで紡糸す
ることが望ましい。すなわち、［数５］で規定する紡糸
ドラフトＤが30以上の条件で紡糸した後、マルチフィラ
メント型光ファイバを100 〜200 ℃、延伸倍率1.05〜５
倍にて熱延伸処理することである。

【００５４】［図５］は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を効率よく延伸するのに好適
に用いる延伸工程図である。同図中(51)は、紡糸口金よ
り吐出されたマルチフィラメント型光ファイバ未延伸糸
の引取りローラであり、(52)は延伸加熱装置を、(53)は
延伸ローラを、(54)は巻取機である。

【００５５】本発明のマルチフィラメント型光ファイバ
の芯成分および鞘成分形成用プラスチックの具体例とし
てはポリメチルメタクリレート（n=1.49）、メチルメタ
クリレートを主成分とするコポリマ（n=1.47〜1.50）、
ポリスチレン（n=1.58）、スチレンを主成分とするコポ
リマ（n=1.50〜1.58）、スチレンアクリロニトリルコポ
リマ（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（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=1.6
1）、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
トルエンまたはα−メチルスチレン／無水マレイン酸三
元コポリマまたは四元コポリマ（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
ツ化ビニリデン（n=1.42）、ポリトリフルオロエチレン
（n=1.40）、パーフルオロプロピレン（n=1.34）、およ
びこれらフッ化エチレンの二元系、または三元系コポリ
マ（n=1.35〜1.40）、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（n=1.42〜1.46）、
一般式CH₂=C(CH₃)COORf で表されるフッ化メタクリレー
トを主成分とするコポリマで、基Rfが(CH₂)_n(CF₂)_nH で
あるコポリマ（n=1.37〜1.42）、Rfが(CH₂)_m(CF₂)_nF の
もの（n=1.37〜1.40）、RfがCH・(CF₃)₂ のもの（n=1.3
8）、RfがC(CF₃)₂ のもの（n=1.36）、RfがCH₂CF₂CHFCF
₃のもの（n=1.40）、RfがCH₂CF(CF₃)₂ のもの（n=1.3
7）、およびこれらのフッ化メタクリレートのコポリマ
（n=1.36〜1.40）、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（n=1.37〜1.43）、
一般式CH₂=CH・COOR'f で表されるフッ化アクリレートを
主成分とするポリマ、ただし、R'f が(CH₂)_m(CF₂)_nF の
もの（n=1.37〜1.40）、R'fが(CH₂)_m(CF₂)_nH のもの（n=
1.37〜1.41）、R'f がCH₂CF₂CHF・CF₃ のもの（n=1.4
1）、R'f がCH(CH₃)₂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（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（n=1.36〜1.41）、およびこれらフッ化アクリ
レートと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（n=1.37〜1.43）、一般式CH₂=CF・COOR"f で表
される2-フルオロアクリレートを主成分とするポリマ、
およびそのコポリマ（n=1.37〜1.42）［ただし、式中R"
f はCH₃ 、(CH₂)_m(CF₂)_nF 、(CH₂)_m(CF₂)_nH 、CH₂CF₂CH
FCF₃、C(CF₃)₂ を示す］。

【００５６】海成分および保護層成分として使用しうる
プラスチックとしては、上記プラスチックのほか、例え
ば、ポリアミド、ポリエステルエラストマ、ポリアミド
エラストマ、ポリスチレンエラストマ、ポリオレフィン
エラストマ、ポリ−4-メチルペンテン１、ポリフッ化ビ
ニリデン系エラストマ、エチレン／エチルアクリレート
コポリマ、エチレン／酢酸ビニルコポリマ、フッ化ビニ
リデンコポリマ、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ＡＢＳ、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチ
レン、塩化ビニルなどをその具体例として挙げることが
できるが、これらポリマの流動性が島成分となる鞘形成
用ポリマの紡糸時の流動性よりも大きくなるような海成
分および保護層成分形成用ポリマを選定するのが、鮮明
で明るい画像を伝送するマルチフィラメント型光ファイ
バを作るためには好ましい。

【００５７】また、保護層成分形成用ポリマにカーボン
ブラック、酸化鉛、酸化チタン、あるいは有機顔料等を
混合し、保護層を着色することにより、ファイバ内部伝
送光の外部への漏れを防ぎ、外部光のファイバ内部への
侵入を防ぐ光遮蔽効果を高めることができる。

【００５８】本発明によれば、画素の変形が少なく明る
さの斑のない、極めて画像伝送性に優れたプラスチック
製マルチフィラメント型光ファイバを容易に得ることが
できる。

【００５９】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。なお、実施例において、有効視野率は下記のような
方法で測定した値である。

【００６０】保護層をのぞいたマルチフィラメント型光
ファイバ断面(f) と相似形で面積が該ファイバ断面(f)
の面積のＸ％である図形(a) を、ファイバ断面(f) の重
心と図形(a) の重心が一致するように重ねたときに、図
形(a) の内部に入る全ての島部の変形度が１．５以下で
あるとき、有効視野率をＸ％とした。

【００６１】

【実施例１】［図３］に示したごとき構造の紡糸口金を
用い、ホール数を［表１］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 のポリメチ
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を用い、海成分として
ポリメチルメタクリレートを用い、保護層成分としてポ
リエチレンを用いて複合紡糸し、［表１］に示したごと
き特性を備えたプラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバを得た。

【００６２】［表１］中の実験番号１、２、３および４
に示したごとくして得たプラスチック製マルチフィラメ
ント型光ファイバは、島成分が［図１］に示すごとく俵
積み状であり、変形度が１．５以上の画素は無く、有効
視野率は100 ％であった。そして鮮明で、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は
極めて明るいものであった。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【実施例２】［図４］に示したごとき構造の紡糸口金を
用い、ホール数を［表２］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 のポリメチ
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を用い、海成分として
ポリメチルメタクリレートを用い、保護層成分としてポ
リエチレンを用い、保護層の厚みを変えて複合紡糸し、
［表２］に示したごとき特性を備えたプラスチック製マ
ルチフィラメント型光ファイバを得た。

【００６５】［表２］の実験番号５、６、７および８に
示したごとくして得たプラスチック製マルチフィラメン
ト型光ファイバは、島成分が［図１］に示すごとく俵積
み状であり、変形度が１．５以上の画素は［表２］に示
したように少なく、また、有効視野率も80％以上と大き
かった。そして鮮明で、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は極めて明るいものであっ
た。

【００６６】

【表２】

【００６７】

【比較例１】実施例２で用いたものと同じ紡糸口金、芯
ポリマ、鞘ポリマ、海ポリマおよび保護層ポリマを用
い、ただし、保護層の厚みを本発明の範囲外にして、
［表２］に示したファイバを製造した。これらのファイ
バは保護層の厚みが薄すぎるために外周部の画素が大き
く変形し、変形度が１．５以上の画素の数が多く、有効
視野率も低かった。

【００６８】

【実施例３】［図４］に示したごとき構造の紡糸口金を
用い、ホール数を［表３］に示したホール数とし、芯成
分として屈折率1.492 のポリメチルメタクリレート、鞘
成分として屈折率1.402 のポリフッ化ビリニデンコポリ
マを用い、海成分としてポリメチルメタクリレートを用
い、保護層成分としてエチレン／酢酸ビニルコポリマを
用い、実施例１と同様にして複合紡糸して［表３］に示
したごとき特性を備えた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した。

【００６９】このプラスチック製マルチフィラメント型
光ファイバは、島成分が俵積み状であり、変形度が１．
５以上の画素は無く、有効視野率は100 ％であった。ま
た、［表３］に示すごとく鮮明で、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は極めて
明るいものであった。

【００７０】

【表３】

【００７１】

【比較例２】実施例１で用いたものと同様の紡糸口金、
芯ポリマ、鞘ポリマ、海ポリマを用い、ただし保護層ポ
リマは用いず、芯−鞘−海の３層構造を持ったプラスチ
ック製マルチフィラメント型光ファイバを、実施例１中
の実験番号１の条件と同じ条件で製造した。次に、これ
らのファイバについて、通常用いられるケーブル被覆装
置を用い、150 ℃の温度下でポリエチレンを最外層を被
覆した。これらのファイバを用いて画像を伝送したとこ
ろ、いずれの場合もマルチフィラメント型光ファイバ断
面の周辺部の像が暗く、中心部と周辺部の明るさ斑が著
しくなり、［表２］に示すごとく鮮明な画像を得ること
は極めて困難であった。

【００７２】

【実施例４】［図４］に示したごとき構造の紡糸口金を
用い、ホール数を［表４］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 のポリメチ
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を用い、海成分として
ポリフッ化ビニリデンを用い、保護層成分として粒子径
19nmのカーボンブラックをポリフッ化ビリニデン100 重
量部に対して2.5 重量部混合したものを用い、保護層の
厚みを変えて複合紡糸し、［表４］に示したごとき特性
を備えたプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バを得た。

【００７３】［表４］中の実験番号12、13、14および15
に示したごとくして得たプラスチック製マルチフィラメ
ント型光ファイバは、島成分が［図１］に示すごとく俵
積み状であり、変形度が１．５以上の画素は［表４］に
示したように少なく、また、有効視野率も80％以上と大
きかった。そして鮮明で、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は極めて明るいものであ
った。また、明るい室内で測定してもＭＴＦは良好な値
を示し、伝送された画像のコントラストも良好であっ
た。

【００７４】

【表４】

【００７５】

【比較例３】実施例４で用いたものと同じ紡糸口金、芯
ポリマ、鞘ポリマ、海ポリマおよび保護層ポリマを用
い、ただし、保護層の厚みを本発明の範囲外にして、
［表４］に示したファイバを製造した。得られたマルチ
フィラメント型光ファイバは保護層が薄すぎるために外
周部の画素が大きく変形し、変形度が１．５以上の画素
の数が多く、有効視野率も低かった。また、画像のコン
トラストを示す指標であるMTF_B／MTF_Dの値が0.7 以下と
悪かった。

【００７６】

【実施例５】実施例４の実験番号12に示したものと同様
の条件を用い、保護層を形成するポリマに混合するカー
ボンブラックの量のみを［表５］に示す値にしてマルチ
フィラメント型光ファイバを作り、得られた光ファイバ
のMTF_B／MTF_Dを測定した。いずれのマルチフィラメント
型光ファイバのMTF_B／MTF_Dは0.7 以上であり、良好なコ
ントラストの画像が伝送できた。

【００７７】

【表５】

【００７８】

【比較例４】実施例５において保護層形成用ポリマに添
加するカーボンブラックの量を0.1重量部にした以外は
実施例５と同様にしてマルチフィラメント型光ファイバ
を製造した。得られたマルチフィラメント型光ファイバ
の保護層中のカーボンブラックの量が少ないため、その
MTF_B／MTF_Dの値が小さく、良好なコントラストの画像の
伝送が不可能であった。

【００７９】

【比較例５】カーボンブラックの量を６重量部にした以
外は実施例５と同様にしてマルチフィラメント型光ファ
イバを複合紡糸法により製造しようとしたが、紡糸性が
不安定であり、満足な性能を備えたマルチフィラメント
型光ファイバの製造はできなかった。

【００８０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック製マルチフィラメント型
光ファイバの断面図である。

【図２】本発明のマルチフィラメント型光ファイバの部
分拡大図である。

【図３】マルチフィラメント型光ファイバ製造用口金の
一例の断面図である。

【図４】マルチフィラメント型光ファイバ製造用口金の
他の一例の断面図である。

【図５】本発明を実施するのに用いる延伸装置の概略図
である。

【符号の説明】

11…光ファイバ 12…保護層 13…周辺部ファイバ 21…芯 22…鞘成分 23…海成分 31…芯形成用口金板 32…鞘成分形成用口
金板 33…海成分形成用口金板 39…繊維集合口金板 41…保護層形成用口金板 51…引取りローラ 52…延伸加熱装置 53…延伸ローラ 54…巻取機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木文男広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央研究所内 (72)発明者隅敏則広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央研究所内 (72)発明者島田勝彦広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像伝送性の島を５０〜30000 なる範囲
で海部に配置された構造を有するマルチフィラメント型
プラスチック光ファイバであり、個々の島部は直径が２
〜７０μｍの略円形断面で、該マルチフィラメント型光
ファイバの外周部に保護層が一体的に設けてあり、か
つ、下記［数１］で示される島部断面の変形度が１．５
以上の島の数が島数１００に対して５以下であることを
特徴とする、画素の変形の少ないプラスチック製マルチ
フィラメント型光ファイバ。【数１】
【請求項２】保護層をのぞいたマルチフィラメント型
光ファイバ断面（ｆ）と相似形で面積が該光ファイバ断
面（ｆ）の面積の80％である図形（ａ）を、ファイバ断
面（ｆ）の重心と図形（ａ）の重心が一致するように重
ねたときに、図形（ａ）の内部に入る全ての島部断面の
変形度が１．５以下であることを特徴とする、請求項第
１項記載のプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバ。
【請求項３】保護層の厚さが島直径の０．４倍以上の
厚さを有していることを特徴とする請求項第１項又は第
２項記載のプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバ。
【請求項４】保護層の厚さが島部直径の０．８倍以上
の厚さであることを特徴とする請求項第１項又は第２項
記載のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バ。
【請求項５】保護層形成用ポリマ成分として光遮断性
のあるポリマを用いたことを特徴とする請求項第１項又
は第２項記載のプラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバ。
【請求項６】保護層形成用ポリマ成分としてポリマ１
００重量部に対し、カーボンブラック０．２〜５重量部
を加えたポリマ成分を用いることを特徴とする請求項第
４項記載のプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバ。