JPH07198948A

JPH07198948A - 光伝送チューブ

Info

Publication number: JPH07198948A
Application number: JP35458993A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Masato Sugimachi; 正登杉町; Itsuo Tanuma; 逸夫田沼; Toshio Naito; 壽夫内藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【構成】透明コア材とこのコア材より屈折率の低い透
明筒状クラッド材とからなる光伝送チューブにおいて、
上記クラッド材の少なくとも内周面部が光学的不均質材
料にて形成されていることを特徴とする光伝送チューブ
を提供する。【効果】本発明によれば、全長に亘って均一性が高
く、かつ高い周面輝度を有すると共に、水中などの環境
においても安全に使用することができる光伝送チューブ
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送チューブに関
し、特にクラッド材を光学的に不均質な材料で形成する
ことにより光伝送チューブ周面の発光輝度を高めた光伝
送チューブに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
全長に亘り発光が得られる発光体としてはネオン管があ
る。しかし、ネオン管は１ｍ当たり約１ｋＷの電力を必
要とし、しかも長尺になるとその長さに比例した高電圧
が必要となるため、実用上、３〜５ｍ程度の長さが限度
であった。また、水中においては漏電の問題があるので
水中では使用できず、更にネオン管はガラスで形成され
ているので、ガラス管が破損するという問題があった。

【０００３】そこで、本出願人は、特開昭６２−２３１
９０４号公報において、５０ｍもの長尺で使用可能な光
伝送チューブを提案した。この光伝送チューブは水中や
爆発の恐れのある環境においても使用することができ、
また、ガラス細工等の複雑な加工が不要で施工性も良好
なものであるが、周面の発光輝度がネオン管の１／２〜
１／４程度である。

【０００４】また、本出願人は、高輝度化を図った光伝
送チューブとして、特願平４−２６６６８号において、
コア材としてリン酸エステル系液体を使用したブレンド
系光伝送チューブを提案している。この光伝送チューブ
はリン酸エステル系液体に少量のエステル系可塑剤を混
合し、その混合割合を変化させることによって従来の光
伝送チューブの５倍程度まで周面の輝度を上昇させたも
のである。しかし、上記光伝送チューブは長尺になるに
従って色温度が小さくなるため、発光が黄色になる傾向
があり、また、長さ方向において発光の不均一性がみら
れる場合がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
全長に亘って均一性が高く、かつ高い周面輝度を有する
と共に、水中などの環境においても安全に使用すること
ができる光伝送チューブを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、透明コア材
とこのコア材より屈折率の低い透明筒状クラッド材とか
らなる光伝送チューブにおいて、上記クラッド材の少な
くとも内周面部を光学的不均質材料にて形成すること、
特にプラスチック又はエラストマーからなる透明ベース
材料中にこの材料とは屈折率の異なる透明材料又は気泡
を分散させることによりクラッド材を光学的不均質に形
成することによって、全長に亘り均一で高い輝度を有す
る光伝送チューブが得られることを見い出した。即ち、
光伝送チューブにおいてクラッド材が光学的に均質な材
料で形成されている場合、光伝送チューブの一端から入
射した光は全反射条件に従って伝送されるが、クラッド
材中にこれよりも屈折率が小さい物質が存在する場合、
全反射条件が崩れるため、入射した光の一部は光伝送チ
ューブの外部に放出され、また、クラッド材よりも屈折
率の大きい物質がこの中に存在する場合、臨界角以上の
光も全反射するが、次の反射面において光伝送チューブ
の外部に放出される。即ち、光を伝送する部分と光を外
部に放出する部分を設けたことにより、光を遠くまで伝
えることと高輝度発光の両方が達成でき、全長に亘って
均一性が高く、かつ高い輝度を有する光伝送チューブが
得られることを知見し、本発明をなすに至った。

【０００７】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の光伝送チューブは、透明コア材とこのコア材より
屈折率の低い透明筒状クラッド材とからなる光伝送チュ
ーブにおいて、上記クラッド材の少なくとも内周面部が
光学的不均質材料にて形成されているものである。

【０００８】図１に本発明の光伝送チューブの一例を示
す。図１において、１は中空管状のクラッド材、２はク
ラッド材１に充填された透明コア材、３は封止栓であ
る。

【０００９】ここで、中空管状のクラッド材１は光学的
不均質材料で形成されており、この光学的不均質材料と
してはベースとなる材料中にこの材料とは屈折率が異な
る透明材料又は気泡を分散させたものが好適に使用され
る。

【００１０】この場合、ベースとなる材料としては、プ
ラスチックやエラストマーなどのように可撓性を有し、
チューブ状に成形可能で、コア材より屈折率の低い材料
を用いることが好ましい。その具体的例としてはポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、
ＡＢＳ、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネー
ト、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニル
アルコール、ポリエチレン−ポリビニルアルコール共重
合体、フッ素樹脂、シリコン樹脂、天然ゴム、ポリイソ
プレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロ
ロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコンゴム
などが挙げられる。

【００１１】この中でも屈折率が低いシリコーン系ポリ
マーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的にはポ
リジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニルシ
ロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等のシ
リコーン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコ
キシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフル
オロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリビニルフルオライド、フッ化ビニリデン−三フ
ッ化塩化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ
化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プ
ロピレン−四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エ
チレンプロピレンゴム、フッ素系熱可塑性エラストマー
などが挙げられる。これらの材料は単独又は２種以上を
ブレンドして用いることができる。

【００１２】また、上記ベースとなる材料中に分散させ
る透明材料としては、上記材料と屈折率が異なるもので
あれば、無機材料、有機材料のいずれでもよく、また、
空気、窒素などの気泡を分散させたものでもよい。ここ
で、無機材料としては、石英ガラス、多成分ガラス、サ
ファイヤ、水晶等の粉体、繊維、ビーズ状物などが挙げ
られる。また、有機透明材料としては、ポリアミド、ポ
リスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸
ビニル、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリエチレン−ポリビニルアルコール共
重合体、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイソプレンゴ
ム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレン
ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＡＢＳ
樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ＥＰＤＭ
−スチレン三元共重合体、スチレン−メチルメタクリレ
ート共重合体、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリメ
チルペンテン、アリルジグリコールカーボネート樹脂、
スピラン樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリアリ
レート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエー
テルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ジアリルフタレート、フッ素
樹脂、ポリエステルカーボネート、パラフィン、ポリブ
テン、ポリイソブチレン、シリコン樹脂などを用いるこ
とができる。

【００１３】上記透明分散材料の分散形状としては、特
に限定されるものではなく、粒子状、積層体状、不定形
状などのいずれであってもよい。

【００１４】なおまた、バルク材料以外に液状の透明材
料をベースとなる透明プラスチック又はエラストマー材
料中に分散させることもできる。このような液状透明分
散材料としては無機系又は有機系の透明液体の中から選
択することができる。例えばシリコン系オイル、フッ素
化オイル、流動パラフィン、エチレングリコール、ポリ
ブテン、ポリイソブチレンなどを用いることができる。

【００１５】分散する透明材料の大きさ（光の入射軸上
での透過距離）は、入射光の波長よりも大きく、波長の
１０⁵倍よりも小さいことが好ましく、特に波長の１０
〜１０⁴倍とすることが好ましい。この大きさが入射光
の波長よりも小さいと光学的にほぼ均質となるために光
の散乱が弱くなる場合があり、入射光の波長の１０⁵倍
を超えると不均一な発光となる場合がある。

【００１６】このような透明分散材料をベースとなる材
料に分散させる場合、少なくともクラッド材の内周面に
おいて透明分散材料が分散されていればよい。なお、透
明分散材料の分散量はベースとなる材料１００重量部に
対して１〜１００重量部、特に５〜５０重量部とするこ
とが好ましい。

【００１７】透明分散材料の混合方法としては、ミキサ
ーや押し出し機による混合、溶媒キャスト法、膨潤など
による拡散法等を採用することができる。

【００１８】ここで上記透明分散材料の分散量は、クラ
ッド材を押し出し成形する場合に、透明分散材料の添加
割合を変化させるなどの方法で、クラッド材中への透明
分散材料の分散量を長さ方向に沿って変化させることが
できる。即ち、光が入射するコア材の一端面側から他端
面側に漸次透明分散材料の分散量を増加していけば、コ
ア材一端面で散光が小さく、他端面側で散光が大きくな
り、結果として光伝送チューブの周面における輝度を全
長に亘ってより均一化することができる。

【００１９】クラッド材１の中空部に充填されるコア材
２としては、クラッド材よりも屈折率が高い固体、液状
又は流動状の透明材料が用いられる。

【００２０】この場合、固体透明材料としては、アクリ
ル系樹脂、メタクリル系樹脂が好ましく用いられ、例え
ばメチルアクリレート、メチルメタクリレート等のアル
キルアクリレート、アルキルメタクリレートのホモポリ
マーやコポリマー、これらモノマーとこれに共重合可能
で透明ポリマーを得ることができる他のアクリレート、
メタクリレートなどを共重合したものを挙げることがで
きる。

【００２１】また、液状又は流動状の透明材料の具体例
としては、無機塩の水溶液、エチレングリコールやグリ
セリン等の多価アルコール、ポリジメチルシロキサンや
ポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、
ポリエーテル、ポリエステル、流動パラフィン等の炭化
水素、三フッ化塩化エチレンオイル等のハロゲン化炭化
水素、トリス（クロロエチル）ホスフェートやトリオク
チルホスフェート等の燐酸エステル類、ポリマーを適当
な溶媒で希釈したポリマー溶液が挙げられる。

【００２２】封止栓３はコア材２が固体のものでも使用
され得るが、特にコア材２が液状又は流動状のものであ
る場合に必要とするものである。この場合、光の窓材と
して作用させる際は、封止栓３を形成する材料は透明で
あることが必要であり、かかる封止栓３の材料として具
体的には、石英ガラス、多成分ガラス、サファイヤ、水
晶などの無機ガラス、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、
スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ス
チレン共重合樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、ア
クリロニトリル・ＥＰＤＭ・スチレン三元共重合体、ス
チレン・メチルメタクリレート共重合体、メタクリル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリメチルペンテン、アリルジグリ
コールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファス
ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ
アリレート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、
ポリエチレンテレフタレート、ジアリルフタレート、フ
ッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、シリコン樹脂な
どの有機ガラスやプラスチック透明材料を挙げることが
できる。この中でも石英ガラス、パイレックスガラス、
多成分ガラス等の無機ガラスは透明性のみならず、耐熱
性にも優れ、また化学的にも安定であるため、その端面
３ａで接触するコア材２や、その端面３ｂで接触するガ
スや水分とも化学的に反応せず、長期的に優れた性能を
もたらすことができる。

【００２３】また、透明性を必要としない場合は、金属
やセラミックスなどを用いることができる。

【００２４】なお、本発明の光伝送チューブは、特に制
限されるものではないが、通常クラッド材の外径３〜１
１０ｍｍ程度、長さ１〜１００ｍ程度に形成することが
できる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２６】［実施例］ＦＥＰ（屈折率１．３４）１０
０ｇに粒子径２μｍのガラスビーズ（屈折率１．４６）
１０ｇを分散させ、これを肉厚０．５ｍｍで押し出して
得られた、内径１２ｍｍ、外径１３ｍｍ、長さ５ｍのチ
ューブ（クラッド材）にメチルフェニルシリコーンオイ
ル（屈折率１．５０，コア材）を充填した後、両端を石
英ロッドで封止し、光伝送チューブを得た。

【００２７】［比較例］ＦＥＰにガラスビーズを分散さ
せない以外は実施例と同様にして光伝送チューブを作製
した。

【００２８】上記で得られた光伝送チューブの一端面か
ら光（メタルハライドランプ、１５０Ｗ）を入射し、該
一端面から３ｍ及び５ｍの点における輝度を測定した。
輝度はオリンパス製輝度計（ＣＳ−１００）を用い、チ
ューブより約１ｍ離れた位置で測定した。結果を表１に
示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、全長に亘って均一性が
高く、かつ高い周面輝度を有すると共に、水中などの環
境においても安全に使用することができる光伝送チュー
ブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの一実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１クラッド材２コア材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明コア材とこのコア材より屈折率の低
い透明筒状クラッド材とからなる光伝送チューブにおい
て、上記クラッド材の少なくとも内周面側が光学的不均
質材料にて形成されていることを特徴とする光伝送チュ
ーブ。
【請求項２】上記クラッド材が、プラスチック又はエ
ラストマーからなる透明ベース材料中にこの材料とは屈
折率が異なる透明材料又は気泡を分散させることにより
光学的不均質に形成された請求項１記載の光伝送チュー
ブ。