JPH0843646A - 光伝送チューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 入光側透明封止栓３ａの少なくとも一方の端
面に赤外線反射もしくは吸収膜及び／又は紫外線反射も
しくは吸収膜４を形成したことを特徴とする光伝送チュ
ーブ、及び、透明コア１と、該コア１より低屈折率を有
し、上記コア１を被覆する管状のクラッド２と、該クラ
ッド２の両端開口部にそれぞれ嵌着され、少なくとも入
光側が透明材料により形成された封止栓３ａ，３ｂとを
具備する光伝送チューブにおいて、上記入光側透明封止
栓３ａ中に赤外線吸収剤及び／又は紫外線吸収剤を含有
する光伝送チューブ。 【効果】 赤外線や紫外線がコアに侵入することが可及
的に防止されて、コアの劣化が防止され、長期間に亘り
安定した光伝送特性を有するものである。また、被照射
物の温度上昇や劣化を防止することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コアの劣化が防止さ
れ、長期間に亘り安定した光伝送性能を発揮する光伝送
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、
透明コアと、この透明コアよりも低屈折率を有し、上記
コアを被覆する管状クラッドとを具備する光伝送チュー
ブは、種々の光伝送用途に使用されている。この場合、
コアとしては、固体状のものと液状のものが知られてい
るが、大量の光を効率よく伝送するため、コアを直径３
ｍｍ以上の大口径とすることが行われている。

【０００３】しかしながら、このようにコアを大口径と
した光伝送チューブにおいては、本発明者の検討による
と、長期間使用した場合、コアの劣化が生じ、光伝送性
能が低下し易いものであった。また、光伝送チューブか
ら出射した光が被照射物に温度上昇を与えたり、被照射
物を劣化させることもしばしば生じた。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
長期間使用した後でもコアの劣化が少なく、安定した光
伝送性能を有し、また出射光による被照射物の劣化や温
度上昇を防止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。

【０００５】

【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、コアの劣
化は、コアに赤外線や紫外線が透過し、これによりコア
が熱吸収したり、分子構造変化の要因となること、また
被照射物の温度上昇や劣化は、コア内に入射された光の
うち、可視光線と共にコア内を透過する赤外線や紫外線
が被照射物を投射することに起因することを見い出すと
共に、管状クラッドの開口端に透明封止栓を取り付け、
この透明封止栓の少なくとも一方の端面に赤外線反射も
しくは吸収膜や紫外線反射もしくは吸収膜を形成した
り、この透明封止栓中に赤外線吸収剤や紫外線吸収剤を
含有させることにより、コアへの赤外線、紫外線の侵入
を遮断させた場合、コアの劣化が可及的に防止され、長
期に亘り安定した光伝送性能を発揮すること、また被照
射物への赤外線、紫外線の投射が可及的に防止されて、
被照射物の温度上昇や劣化を少なくし得ることを知見し
た。この場合、封止栓をクラッドの開口端に取り付ける
ことは知られており、特にコアが液状の場合はコアの漏
れをなくすために封止栓が必須とされるものであるが、
この封止栓に赤外線反射もしくは吸収膜、紫外線反射も
しくは吸収膜を形成したり、赤外線吸収剤、紫外線吸収
剤を含有させることにより、上記目的を達成したもので
ある。

【０００６】即ち、本発明は、（１）透明コアと、該コ
アより低屈折率を有し、上記コアを被覆する管状のクラ
ッドと、該クラッドの両端開口部にそれぞれ嵌着され、
少なくとも入光側が透明材料により形成された封止栓と
を具備する光伝送チューブにおいて、上記入光側透明封
止栓の少なくとも一方の端面に赤外線反射もしくは吸収
膜及び／又は紫外線反射もしくは吸収膜を形成したこと
を特徴とする光伝送チューブ、（２）出光側封止栓が透
明材料により形成され、かつその少なくとも一方の端面
に赤外線反射もしくは吸収膜及び／又は紫外線反射もし
くは吸収膜を形成した（１）の光伝送チューブ、（３）
透明コアと、該コアより低屈折率を有し、上記コアを被
覆する管状のクラッドと、該クラッドの両端開口部にそ
れぞれ嵌着され、少なくとも入光側が透明材料により形
成された封止栓とを具備する光伝送チューブにおいて、
上記入光側透明封止栓中に赤外線吸収剤及び／又は紫外
線吸収剤を含有したことを特徴とする光伝送チューブ、
（４）出光側封止栓が透明材料により形成され、かつこ
の封止栓中に赤外線吸収剤及び／又は紫外線吸収剤を含
有させた（３）の光伝送チューブを提供する。

【０００７】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の光伝送チューブは、図１に示したように、
透明コア１と、これより低屈折率であり、この透明コア
１を被覆する管状クラッド２と、このクラッドの両端開
口部に嵌着された封止栓３ａ，３ｂとを具備するもので
あるが、本発明においては、入光側の封止栓３ａが透明
材料により形成され、また他方の封止栓３ｂより光が出
射する場合は、この他方の出光側封止栓３ｂも透明材料
により形成されると共に、上記入光側封止栓３ａの少な
くとも一方の端面に、及び出光側封止栓３ｂも透明に形
成されてこれから出光する場合、好ましくはこの出光側
封止栓３ｂの少なくとも一方の端面に赤外線反射もしく
は吸収膜及び／又は紫外線反射もしくは吸収膜４を形成
したものである。なお、図１では、封止栓３ａ，３ｂの
外側露出面は外側端面であるだけであるため、これら外
側端面にのみ赤外線反射もしくは吸収膜及び／又は紫外
線反射もしくは吸収膜４を形成してあるが、封止栓３
ａ，３ｂの外側端部が外方に突出している場合は、外方
突出面全面、即ち外側端面と外方突出外周面にも赤外線
反射もしくは吸収膜及び／又は紫外線反射もしくは吸収
膜４を形成することが好ましい。

【０００８】ここで、赤外線用膜、紫外線用膜は封止栓
の外側端面Ａ及び内側端面Ｂのいずれか一方又は双方に
形成し得る。例えば、外側端面に紫外線用膜と赤外線用
膜の両者を同時に形成し得ない場合、外側端面に紫外線
用膜、内側端面に赤外線用膜を形成するなどのことがで
きる。

【０００９】一般的には、赤外線によるコアの加熱防止
の目的であれば、赤外線用膜を入光側封止栓の外側（入
射）端面に設ければよく、紫外線によるコアの劣化の防
止の目的であれば、紫外線用膜を入光側封止栓の外側
（入射）端面に設ければよい。また、コアが赤外線や紫
外線で劣化せず、赤外線や紫外線を通す場合は、被照射
物の温度上昇防止や劣化防止のため、入光側封止栓や出
光側封止栓に上記赤外線用膜や紫外線用膜を形成し得
る。

【００１０】図２は、本発明の他の実施例を示したもの
で、この例にあっては、入光側封止栓３ａ、及び出光側
封止栓３ｂが透明である場合、好ましくはこの出光側封
止栓３ｂ中に赤外線吸収剤及び／又は紫外線吸収剤を練
り込み、含有させたものである。

【００１１】この場合、例えば入光側封止栓３ａ、出光
側封止栓３ｂに赤外線吸収剤又は紫外線吸収剤を含有さ
せると共に、この封止栓３ａ，３ｂの外側露出部に赤外
線反射もしくは吸収膜又は紫外線反射もしくは吸収膜を
形成することも有効である。

【００１２】ここで、本発明の光伝送チューブにおい
て、コア材としては、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。

【００１３】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、これらのモノマーとこれに共重合可能な透明ポ
リマーを得ることができる他のアクリレート、メタクリ
レートを共重合したものを挙げることができる。

【００１４】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。

【００１５】一方、中空管状のクラッドを形成する材料
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、屈折率の低い材
料を用いることが好ましい。その具体例としてはポリエ
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。

【００１６】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。

【００１７】透明で光の窓材として作用させる封止栓を
形成する透明材料としては、コア材との屈折率差ができ
るだけ小さいことが、コアと封止栓界面の反射を少なく
する点から好ましい。かかる封止栓の材料として具体的
には、石英ガラス、パイレックスガラス、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・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）ア
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、
優れた性能をもたらすことができる。

【００１８】なお、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。

【００１９】また、図示していないが、封止栓でクラッ
ド端部を封止するに際し、熱収縮処理、接着処理、ホー
スバンド締結、ワイヤー素線による巻き上げ、形状記憶
合金による固定、スリーブ、Ｏ−リング、パッキングを
介しての締め付け等の機械的な締結を必要に応じて実施
することができる。中でも、ステンレススチール、アル
ミニウム、銅、真ちゅうなどの銅合金、スチール、Ｔ
ｉ、Ｎｉなどの金属スリーブをクラッド外周部にこれを
覆って嵌合し、スリーブを圧縮変形させる加締め方法で
封止栓をクラッドに固定することが好適である。

【００２０】この封止栓に形成される赤外線反射膜とし
ては、例えば酸化錫、アンチモンやフッ素がドーピング
された酸化錫、酸化インジウム、錫がドーピングされた
酸化インジウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化コバル
ト、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の
金属酸化物からなる被膜、銀、金、白金、銅、アルミニ
ウム、クロム等の金属被膜、ニッケル−クロム、ニッケ
ル−クロム−鉄等の合金被膜、酸化チタン−銀−酸化チ
タン、酸化亜鉛−銀−酸化亜鉛、酸化タングステン−銀
−酸化タングステン等の積層被膜、ニッケル−クロムと
銀又は銅との積層被膜や、前記の中から２種以上のもの
を多層に積層したもの等が挙げられる。赤外線吸収膜と
しては、用途によって或いは要求仕様によって、金属、
炭化物、酸化物又はこれらの複合膜から選定され、具体
的には、チタン、クロム、ジルコニウム、タンタル、ハ
フニウム、窒化チタン、窒化クロム、窒化ジルコニウ
ム、窒化タンタル、窒化ハフニウムのうちの１種を主成
分とした膜が熱線吸収性能が良好なため好ましい。これ
らのものは直接、窓材表面に形成してもよく、ポリエチ
レンテレフタレート等の透明フィルム上に形成されたも
のを貼付けてもよい。

【００２１】また、赤外線吸収剤としては、上記吸収膜
と同様の材料が挙げられるほか、遷移金属イオン（Ｎ
ｉ，Ｆｅ，Ｐｔなど）をドープしたガラス、−ＯＨを有
するガラスやポリマー、Ｃ−Ｈ結合を有するポリマーな
どが挙げられる。

【００２２】一方、紫外線吸収膜としては、市販の紫外
線カットフィルター、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジル
コニウム、酸化セリウムなどの金属酸化物薄膜などが挙
げられる。

【００２３】また、紫外線吸収剤としては、ベンゾトリ
アゾール系、サシリレート系、ベンゾフェノン系、シア
ノアクリレート系、ヒンダードアミン系の色素などが挙
げられるほか、紫外線、赤外線の透過性が悪いガラスを
用いることもできる。例えばパイレックスガラス、白板
ガラス、ＢＫ−７などの多成分ガラスが好適である。あ
るいはＮｉ，Ｆｅ，Ｐｔなどの遷移金属イオンが含有さ
れた石英、シリカガラスでも良い。

【００２４】赤外線吸収剤、紫外線吸収剤の封止栓中へ
の配合量は有効量であって、制限されるものではない
が、例えば封止栓の長さにもよるが、３０ｍｍ程度の長
さであれば封止栓中封止栓を形成する材料１００重量部
に対し０．０７重量部以下で充分である。

【００２５】ここで、図２に示した赤外線吸収剤及び／
又は紫外線吸収剤を封止栓３ａ，３ｂに含有させた態様
において、更にその外側露出面に可視光線に対する反射
防止膜５を形成することができ、これにより光の入射或
いは出射効率を向上させることができる。

【００２６】なお、赤外線用膜、紫外線用膜は、可視光
線を妨げず、これを透過させるように透明であることが
必要であり、このため金属膜などにあってはオングスト
ロームオーダーの薄さにして光を通すように膜厚を選定
する。また、上記赤外線反射もしくは吸収剤や紫外線反
射もしくは吸収剤は、カットすべき波長に合せてその膜
の厚さを変えることで、所望する赤外線、可視光線或い
は紫外線カットを達成させるもので、従って赤外線用
膜、紫外線用膜の厚さは、このように透明性及びカット
すべき波長に応じて選定する。

【００２７】本発明においては、光伝送チューブを保護
する目的でクラッドを適宜な被覆材で被覆することがで
きる。被覆材としてはプラスチック、エラストマー、金
属、ガラス、無機材料の中から選定することができる。

【００２８】具体的には、ポリアミド、エポキシ樹脂、
ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、フ
ッ素樹脂、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、塩酸ゴム、天
然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ク
ロロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム
等の高分子材料をコーティング、押し出し成形、或いは
テープ状材料の巻き付け、熱収縮処理などによりクラッ
ドに被覆することができる。

【００２９】また、ＳＵＳ、アルミ、銅、鉄などの金属
材料、或いは上記の高分子材料をパイプ状、蛇腹管状、
螺旋ワイヤー状に成形したものの中に、コアを被覆した
クラッドを挿入しても良い。更には金属材料をクラッド
外周へ鍍金、蒸着、スパッタなどによりめっきして金属
膜を被覆することもできる。

【００３０】これらの被覆材は単体或いは他の材料との
複合体として用いることもできる。

【００３１】なお、上記の被覆材は、光伝送チューブの
保護だけでなく、遮光或いは所用部分だけを発光させる
目的で設けることもできる。例えば上記被覆材の所用部
分に穴を開けたり、透明にするとその部分から光が外に
漏れ多数のスポット状或いはライン状の発光体とするこ
とができる。この場合、必要に応じてこれらの光の出射
部の外側表面に上記反射防止膜を形成することができ
る。

【００３２】

【実施例】以下、実施例を示し、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。

【００３３】〔実施例１〕四フッ化エチレン−六フッ化
プロピレン共重合体（ＦＥＰ，ｎ＝１．３４，内径１２
ｍｍ、外径１３ｍｍ）のクラッド中心にコアとしてメチ
ルフェニルシリコーンオイル（ｎ＝１．５）を注入し、
石英ガラス（直径１３ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を窓材とし
て封入した。更に、クラッドの両端外周部に口金を締め
つけ、装着し、窓材をクラッドにしっかりと固定した。
このとき、石英ガラスの外側端面に酸化錫と酸化インジ
ウムの複合酸化物であるＩＴＯ膜を形成し、熱線反射機
能を付与した。１５０Ｗハロゲンランプを入射させた
が、口金部近辺の温度上昇はわずかであった。

【００３４】〔実施例２〕窓材としてメタクリル樹脂を
用いる以外は実施例１と同様の光伝送チューブを作製し
たが、この窓材は該樹脂１００重量部に対しベンゾトリ
アゾール系の紫外線吸収剤０．００１重量部をメタクリ
ル樹脂と混合した後、射出成形により作製した（直径１
３ｍｍ×長さ３０ｍｍ）。これにより紫外線吸収機能が
付与され、１５０Ｗメタハラランプを５００ｈ入射した
が、コアの劣化は認められなかった。

【００３５】〔実施例３〕実施例１と同様の光伝送チュ
ーブを作製したが、このとき石英ガラス窓材表面に酸化
チタンの薄膜を形成した。これにより、赤外線反射機能
が付与されると同時に、この薄膜は紫外線吸収機能をも
持っているため、可視光のみを導光することができた。

【００３６】〔実施例４〕窓材として紫外線透過性が悪
いパイレックスロッド（直径１３ｍｍ×長さ３０ｍｍ）
を用いる以外は実施例１と同様にして光伝送チューブを
作製した。１５０Ｗメタハラランプを５００ｈ入射した
が、コアの劣化は認められなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の光伝送チューブは、赤外線や紫
外線がコアに侵入することが可及的に防止されて、コア
の劣化が防止され、長期間に亘り安定した光伝送特性を
有するものである。また、被照射物の温度上昇や劣化を
防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の光伝送チューブの他の例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ コア ２ クラッド ３ａ，３ｂ 封止栓 ４ 赤外線反射もしくは吸収膜及び／又は紫外線反射も
しくは吸収膜 ５ 反射防止膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明コア（１）と、該コア（１）より低
   屈折率を有し、上記コア（１）を被覆する管状のクラッ
   ド（２）と、該クラッド（２）の両端開口部にそれぞれ
   嵌着され、少なくとも入光側が透明材料により形成され
   た封止栓（３ａ，３ｂ）とを具備する光伝送チューブに
   おいて、上記入光側透明封止栓（３ａ）の少なくとも一
   方の端面に赤外線反射もしくは吸収膜及び／又は紫外線
   反射もしくは吸収膜（４）を形成したことを特徴とする
   光伝送チューブ。
2. 【請求項２】 出光側封止栓（３ｂ）が透明材料により
   形成され、かつその少なくとも一方の端面に赤外線反射
   もしくは吸収膜及び／又は紫外線反射もしくは吸収膜
   （４）を形成した請求項１記載の光伝送チューブ。
3. 【請求項３】 透明コア（１）と、該コア（１）より低
   屈折率を有し、上記コア（１）を被覆する管状のクラッ
   ド（２）と、該クラッド（２）の両端開口部にそれぞれ
   嵌着され、少なくとも入光側が透明材料により形成され
   た封止栓（３ａ，３ｂ）とを具備する光伝送チューブに
   おいて、上記入光側透明封止栓（３ａ）中に赤外線吸収
   剤及び／又は紫外線吸収剤を含有したことを特徴とする
   光伝送チューブ。
4. 【請求項４】 出光側封止栓（３ｂ）が透明材料により
   形成され、かつこの封止栓（３ｂ）中に赤外線吸収剤及
   び／又は紫外線吸収剤を含有させた請求項３記載の光伝
   送チューブ。