CN102265199A

CN102265199A - 伸缩性光信号传输缆线

Info

Publication number: CN102265199A
Application number: CN2009801525803A
Authority: CN
Inventors: 巽俊二; 牧野广行
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: KR101227745B1; EP2372423A4; KR101332961B1; WO2010074259A1; JP5576961B2; US8693829B2; JPWO2010074259A1; CN102265199B; EP2963468B1; JP2013178541A; JP5270695B2; EP2963468A1; EP2372423B1; EP2372423A1; KR20110055737A; KR20120113289A; US20110262086A1

Abstract

本发明提供一种伸缩性光信号传输缆线，其具有10％以上的伸缩性，且在松弛状态下光传输损耗小于20dB/m，其特征在于，包括具有10％以上的伸缩性的弹性圆筒体和至少1根缠绕在该弹性圆筒体周围的光纤，并且该光纤的弯曲直径R大于等于极限弯曲直径Re。本发明的伸缩性光信号传输缆线，具有形态变形随动性，即使在伸缩时也能传输光信号，是能够在反复伸缩的情况下使用的伸缩性光信号传输缆线。

Description

伸缩性光信号传输缆线

技术领域

本发明涉及一种具有伸缩性，且光信号传输性优良的伸缩性光信号传输缆线。

背景技术

信号传输缆线中有所谓的使用电信号的信号传输缆线和使用光信号的信号传输缆线。

使用电信号的信号传输缆线虽然易于操作、具有通用性，但是另一面又存在高速传输有极限、容易受电磁波干扰这样的缺陷。光信号具有能够高速传输且不受电磁波干扰这样的优点。作为传输光信号的介质使用光纤缆线，但是光纤缆线一般表现为刚直状态，操作性不佳。因此，光纤缆线作为被固定的配线被使用的情况较多。作为对此缺陷进行的改善，有光纤卷曲软线(以下参照专利文献1)。

但是，卷曲软线具有外径较大、卷曲部分容易被挂住、水平放置时容易下垂这样的问题，不能说它是操作性得到了充分提高的产品。

另一方面，最近，机器人、可穿戴电子设备的发展显著，需要与运算器(计算机)之间瞬时地对由摄像机得到的图像(动画)进行数据交换(即，高速信号传输)的情况增多。特别是，在可穿戴电子设备中存在由于光纤呈刚直状态、不能追随动作进行变形而不能进行贴身的配线，穿着舒适感不佳这样的问题。

为了解决这些问题，需要具有形态变形随动性，在变形时不会发生挂住、缠住的情况，变形时也能传输光信号，具有能够反复伸长使用、直线形状下的伸缩性的光纤缆线。

专利文献1：日本特许(专利)第4116935号公报

发明内容

本发明所要解决的课题是提供一种具有形态变形随动性、变形时也能进行光传输、能够反复使用的伸缩性光纤缆线。

本发明人等对随着各种动作变化而变形，经得起反复使用的光传输缆线进行了专心研究，结果得知：以下伸缩性光信号传输缆线能够解决上述问题，从而完成了本发明。该伸缩性光信号传输缆线具有10％以上的伸缩性，且在松弛状态下光传输损耗为20dB/m以下，其特征在于，包括具有10％以上的伸缩性的弹性圆筒体和至少1根缠绕在该弹性圆筒体周围的光纤，并且该光纤的弯曲直径R大于等于极限弯曲直径Re。

即，本发明提供下述的发明。

(1)一种伸缩性光信号传输缆线，具有10％以上的伸缩性，且在松弛状态下光传输损耗小于20dB/m，其特征在于，包括具有10％以上的伸缩性的弹性圆筒体和至少1根缠绕在该弹性圆筒体周围的光纤，并且该光纤的弯曲直径R大于等于极限弯曲直径Re。

(2)根据上述(1)所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括沿与光纤相反的方向缠绕在光纤外侧的约束线状体。

(3)根据上述(1)所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括交替穿过光纤的外侧和内侧(弹性圆筒体侧)，且沿与光纤相反的方向缠绕的约束线状体，弯曲直径的偏差Rr(Rr＝Rmax-Rmin)满足0≤Rr≤Rave。

(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，光纤的残余扭矩率为70％以下。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在达到伸长极限之前的任意的伸长状态下，Rmin＞Re，且0≤Rr≤Rave。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，光纤的缠绕直径为0.5mm～30mm，光纤的缠绕间距为0.5mm～50mm。

(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括至少1根导体线。

(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还缠绕有至少1根导体线。

(9)根据上述(7)或(8)所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，至少1根以上的光纤与至少1根以上的导体线呈同心圆状缠绕。

(10)根据上述(7)或(8)所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，至少1根以上的光纤与至少1根以上的导体线位于同一圆周上且并列缠绕。

(11)根据上述(1)～(10)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在光纤的外周还具有由纤维构成的外部覆盖层。

(12)根据上述(1)～(11)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在光纤的外周还具有由具有橡胶弹性的树脂构成的外部覆盖层。

(13)根据上述(1)～(12)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，包括1根以上的全长比光纤短的抗伸长线状体，将该线状体伸长到由下式所定义的值时的、该线状体的总的断裂强度为10000cN以上：

100×(L₀-Lk)/Lk(％)

{式中，L₀为光纤的全长，Lk为抗伸长线状体的全长}。

(14)根据上述(1)～(13)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，伸长20％时的负荷量小于5000cN，伸长20％时的恢复率为80％以上。

(15)根据上述(2)～(14)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线的制造方法，其特征在于，利用具有如下功能，即：使弹性圆筒体伸长的功能、将多根传输线并列缠绕于该弹性圆筒体周围的功能、将线状体沿与传输线的缠绕方向相反的方向缠绕的功能的装置，将至少1根以上的光纤缠绕于伸长状态下的弹性圆筒体，将约束线状体沿与该光纤相反的方向缠绕于该光纤的外侧。

(16)根据上述(3)～(15)中任一项所述的伸缩性光信号传输缆线的制造方法，其特征在于，利用具有如下功能，即：使弹性圆筒体伸长的功能、将至少1根传输线和至少1根线状体沿同一方向缠绕于该弹性圆筒体周围的功能、将至少1根约束线状体沿与上述方向相反的方向缠绕的功能的装置，在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将至少1根光纤和至少1根线状体沿同一方向缠绕于该弹性圆筒体周围，进一步地，将至少1根约束线状体沿与该光纤相反的方向交替穿过1根或多根光纤的外侧和内侧(弹性圆筒体侧)进行缠绕。

本发明的伸缩性光信号传输缆线能够将高速信号既不混乱也不衰减地传播，且具有伸缩性，有形态变形随动性，因此，作为机器人、可穿戴电子设备用的传输缆线是有用的。

附图说明

图1是本发明的伸缩性光信号传输缆线在松弛时的示意图。

图2是本发明的伸缩性光信号传输缆线在伸长时的示意图。

图3是表示本发明的伸缩性光信号传输缆线的约束线状体的缠绕方法之一例的图。

图4是表示本发明的伸缩性光信号传输缆线的约束线状体的缠绕方法之另一例的图。

图5是用于说明本发明中的弯曲直径的图。

图6是反复伸缩性测定装置的示意图。

具体实施方式

关于本发明，以下进行具体说明。首先，关于本发明中使用的符号进行说明。

光纤直径：d(mm)。

光纤缠绕直径：D(mm)。用Dmin表示最小光纤缠绕直径、Dmax表示最大光纤缠绕直径。

光纤缠绕外径：Do(mm)。

光纤缠绕间距：P(mm)。用Pmin表示最小光纤缠绕间距、Pmax表示最大光纤缠绕间距。

光纤弯曲直径：R(mm)。用Rmin表示最小光纤弯曲直径、Rmax表示最大光纤弯曲直径、Rave表示平均光纤弯曲直径、Re表示极限弯曲直径。

传输损耗：L(dB)。用Ls表示伸长时传输损耗。

伸长时传输性：I。

负荷量：T(cN)。

伸长率：E(％)。

就本发明的伸缩性光信号传输缆线而言，为了实现即使反复使用，光信号也不混乱且不衰减地进行传播，重要的一点是：即使伸缩，在全长范围内光纤的弯曲直径的变化也很小。另外，为了使该伸缩性光信号传输缆线具有伸缩性，需要将柔软性高的光纤与有伸缩性的构造体一体化。

本发明的伸缩性光信号传输缆线需要要具有10％以上的伸缩性。优选20％以上，更加优选30％以上。如果小于10％，则会缺乏变形随动性，不能达到上述目的。在此所说的伸缩性是指伸长规定的程度，例如伸长10％后，松弛而得到的恢复率在50％以上。

本发明的伸缩性光信号传输缆线的目的在于，为了将该伸缩性光信号传输缆线用作多关节机器人、可穿戴在身体上的电子设备的配线，将该伸缩性光信号传输缆线用作经由相当于关节的部分的配线。为此，长度以1m为基准。另外，作为高速的信号传输，光传输损耗需要小于20dB/m。传输损耗在20dB/m以上时，传输性不好，不适合光信号传输。优选传输损耗为10dB/m以下，更加优选为6dB/m以下，特别优选为3dB/m以下。在本发明中所说的传输损耗是指利用所谓的截断法(cut-backmethod)求得的值。

如图1及图2所示，本发明的伸缩性光信号传输缆线由传输体部构成，该传输体部包括具有10％以上的伸缩性的弹性圆筒体(1)和沿同一方向缠绕在该弹性圆筒体周围的至少1根光纤缆线(2及3)。而且，优选在传输体部的外周具有外部覆盖层(外部覆盖层未图示)。

其中，光纤的至少一部分可以存在于弹性圆筒体的表层内部。

弹性圆筒体能由弹性长纤维、弹性软管或螺旋弹簧等形成。

另外，优选弹性圆筒体的内部具有空隙。空隙不妨碍伸缩性，而且能增大光纤的缠绕直径，所以具有提高伸缩性的效果。形成空隙的方法例如有如下方法：在弹性长纤维周围配置绝缘纤维的方法；对弹性长纤维或在弹性长纤维周围配置绝缘纤维而成的线状体进行编织的方法；使弹性长纤维发泡的方法；使弹性长纤维中空的方法；或组合使用以上方法的方法等。当然，弹性圆筒体由弹性软管或螺旋弹簧形成时，其内部自然呈中空状。

用于形成弹性圆筒体的弹性长纤维需要具有10％以上的伸缩性。优选具有50％以上的伸缩性。如果伸缩性小于50％，则会缺乏伸缩性能，使伸缩性光信号传输缆线伸缩时的负荷量变大。更加优选使用具有100％以上的伸缩性的弹性长纤维，特别优选300％以上。

在本发明中所使用的弹性长纤维，只要富有上述程度的伸缩性就可以，聚合物的种类不受特别限定。例如能列举出如下种类：聚氨酯类弹性长纤维、聚烯烃类弹性长纤维、聚酯类弹性长纤维、聚酰胺类弹性长纤维、天然橡胶类弹性长纤维、合成橡胶类弹性长纤维、及天然橡胶与合成橡胶的混合橡胶类弹性长纤维等。

因为聚氨酯类弹性长纤维的伸展性大，耐久性优良，所以优选其作为本发明的弹性长纤维。

天然橡胶类长纤维具有如下优点：单位截面积的应力比其他的弹性长纤维的单位截面积的应力小，容易得到在低应力的作用下伸缩的伸缩性光信号传输缆线。但是，因为容易劣化，所以很难长期保持伸缩性。因此，适合于以短期使用为目的的用途。

合成橡胶类弹性长纤维耐久性优良，硅橡胶的伸展性和耐久性均良好，优选使用硅橡胶。此外，氟橡胶虽然伸展性小，但是耐久性及阻燃性均优良。根据用途，可以使用公知的合成橡胶类弹性长纤维。

弹性长纤维可以是单丝也可以是复丝。

优选弹性长纤维的直径在0.01mm～30mm的范围。更加优选0.02mm～20mm的范围。特别优选0.03mm～10mm的范围。如果直径为0.01mm以下，则不能得到伸缩性，如果直径超过30mm时，则为了使其伸长而需要大的力。

通过采用预先将弹性长纤维捻成双股线或多股线，或以弹性长纤维为芯在其周围缠绕别的弹性长纤维，能容易地使弹性圆筒体同传输体部一体化(在伸缩时传输体部不相对弹性圆筒体产生位移)。

本发明中用于形成弹性圆筒体的螺旋弹簧可以是金属以外的螺旋弹簧，也可以是金属螺旋弹簧。金属螺旋弹簧即使在高温下也不劣化，适合在高温环境下使用的用途。螺旋形状的弹簧能通过对卷簧机的选定与对选定了的卷簧机的条件设定来任意地设计。

因为如果只有螺旋弹簧则不能在其周围缠绕导体线，所以可以通过预先在螺旋弹簧周围形成绝缘纤维的织物等，来得到弹性圆筒体。

优选螺旋直径Cd与拉丝(形成螺旋的线材)直径Sd为24＞Cd/Sd＞4。在Cd/Sd为24以上的情况下，不能得到稳定形态的弹簧，容易变形，所以不优选这种情况。优选Cd/Sd为16以下。另一方面，Cd/Sd为4以下时，难以形成螺旋，并且很难表现出伸缩性。优选Cd/Sd为6以上。

优选拉丝的直径Sd为3mm以下。如果为3mm以上，则弹簧变重，且伸缩应力和螺旋直径也变大，所以不优选这种情况。另一方面，如果拉丝的直径为0.01mm以下，则能够形成的弹簧过弱，且受到横向力时容易变形，不实用。

优选螺旋的螺距间隔为0.5Cd以下。虽然在0.5Cd以上的间隔也能形成螺旋状的弹簧，但难以向螺旋外周形成绝缘纤维的织物等。而且，伸缩性下降，且在外力的作用下容易变形，所以不优选。优选螺距间隔在0.1Cd以下。

螺距间隔大致为零的弹簧，具有能使伸缩性达到最高，且弹簧本身很难缠绕在一起，缠绕好的弹簧容易拉开的特征，且具有不易在外力作用下变形的优点，而被优选。

优选螺旋直径在0.02～30mm的范围。更加优选在0.05～20mm的范围，特别优选在0.1～10mm的范围。外径在0.02mm以下的螺旋弹簧难以制造，而外径超过30mm时，光纤的缠绕直径过大，所以不优选这两种情况。

螺旋弹簧的材料能从公知的拉丝中任意选择。线材的材料有：钢琴丝(piano wire)、硬钢线、不锈钢线、油淬火和回火钢丝(Oil Quenched and Tempered Wire)、磷青铜线、铍铜线、及铜镍锌合金线等。从耐蚀性及耐热性优良，且容易得到的这一点而言，优选不锈钢线。

弹性软管内部具有空隙，能直接用作弹性圆筒体，也能在弹性软管的外层上形成纤维层再作为弹性圆筒体。光纤与弹性软管直接接触时，容易划伤弹性软管，所以优选在弹性软管的外层形成纤维层。

另外，能将光纤埋入弹性软管中。例如，将光纤缠绕在不锈钢棒上，并将其浸泡在胶乳中或对其涂敷胶乳后，并进行了公知的方法(例如，硫化处理、热处理及干燥处理等)之后，通过将内部的不锈钢棒拔去等，可以将光纤埋入弹性软管中。

弹性圆筒体的伸缩性需要在10％以上，优选30％以上，更加优选50％以上。伸缩性不足30％的低伸缩性的情况下有如下情况，即由于传输体部及外部覆盖层的覆盖而导致伸展性能下降而成为伸缩性低的传输缆线。

优选弹性圆筒体在伸长20％时的伸长负荷量在2000cN以下。更加优选1000cN以下，特别优选500cN以下。

弹性圆筒体的直径为30mm以下，优选20mm以下，更加优选10mm以下。如果直径在30mm以上，则弹性圆筒体粗且重，在实际应用上不优选。

优选设计弹性圆筒体在伸长20％时的伸长应力为1～500cN/mm²，更加优选1～200cN/mm²特别优选5～100cN/mm²。

通过设计在以上那样的范围内，能够得到良好的伸缩性。

本发明中使用的光纤优选为传输性良好的柔软的光纤。作为即使弯曲半径小传输损耗也小的光纤，已知的有在芯部周边具有许多空孔的多孔型(Holey Fiber)和分割为许多细线的多芯型(Multi Core Fiber)。本发明中，作为玻璃光纤优选使用多孔型，作为塑料光纤优选使用多芯型。

玻璃光纤具有透过性高、能使直径小、能使连接器小型化这样的优点。反过来，其具有弯曲半径比较大、容易断线这样的缺陷。另一方面，塑料光纤具有柔软、易弯曲这样的优点。反过来又具有透过性比较低、直径粗、连接器部分也不得不大这样的缺陷。可以发挥各自的特征，根据用途区分使用。无论哪种情况都优选使用兼具传输性和柔软性的光纤。

构成信号线的光纤虽然可以单独使用裸线，但是一旦表面受损则传输性下降。虽然可以使用单芯的光纤，但是缺乏弯曲性。

塑料光纤中优选使用以细线的集合线构成的多芯型的光纤。此外，玻璃光纤中优选使用在芯部周边具有多个气孔的多孔型。

多芯型的光纤的多个根数的根数上限及多孔型的光纤的气孔的个数的上限没有特别的规定，可以考虑柔软性和传输性而任意确定。增加根数则直径变大，因此优选10000根以下。更加优选1000根以下。

构成多芯型的光纤的细线的单线直径优选为0.1mm以下，更加优选0.08mm以下，特别优选0.05mm以下。通过细线化能提高柔软性。过细则制造困难，因此，优选0.001mm以上。

制作多芯已知有各种方法，本发明中也可以使用公知的任何一种方法。

例如，作为用于安装在身体上的缆线，需要1m左右的长度，由于是近距离的传输，所以即使透过性低也可以传输。因此，通过使用多芯(例如37根)的塑料光纤、直径为1mm以下，能够使缠绕半径变小，可以得到紧凑而富有伸缩性、即使反复使用也不易断线的伸缩性光信号传输缆线。

优选光纤的直径d(mm)满足3＞d＞0.1，极限弯曲直径Re(mm)满足30＞Re＞0.5。更加优选2＞d＞0.1，20＞Re＞0.5，特别优选1＞d＞0.1，10＞Re＞0.5。

直径细、弯曲半径小的光纤具有紧凑而富有伸缩性、形态变形随动性良好、经得起反复伸缩、即使发生变形，传输性的变化也不大这样的优点。

通过利用纤维的集合体来覆盖光纤，能够保护光纤的外皮。对于纤维没有特别的限定，作为价格低廉、强度大、操作性优良的纤维，可以举出聚酯纤维和尼龙纤维。可以使用氟纤维、偏氯纶纤维那样的阻燃性优良的纤维，也可以使用芳香族聚酰胺纤维、聚砜纤维那样的高强度纤维，还可以使用聚丙烯纤维等。

也可以使用预先实施了防水加工、阻燃加工的纤维。

本发明的伸缩性光信号传输缆线可以通过在具有10％以上伸缩性的弹性圆筒体周围缠绕1根以上的光纤而得到。

也可以使用2根以上的光纤，或者如后面将要叙述的那样与1根以上的导体线一起使用，制成所谓的多芯光纤缆线或者光电复合缆线。

为了得到光电复合缆线，导体线需要具有松弛时的缆线长度的1.2倍以上的长度。不足1.2倍的情况下会阻碍缆线的伸缩性。

为了使其成为富有伸缩性的缆线，优选将导体线绕成螺旋状。

为了得到螺旋状，例如可以利用包覆机(coveringmachion)向一个方向缠绕，也可以向S/Z双方向缠绕。

导体线与光纤可以缠绕在同一圆周上，也可以以同心圆状缠绕多层。

在缠绕在同一圆周上的情况下，优选并列缠绕。

所谓“并列”是指将输送线(光纤及导体线)之间没有十字交叉、互相重叠，优选连一部分的重叠也没有，并且沿同一方向缠绕的状态。由于重叠的部分成为反复伸缩时断线的原因，所以优选不相重叠。此外，通过并列缠绕，容易得到紧凑而富有伸缩性的伸缩性光信号传输缆线。

所使用的光纤需要在1根以上。作为广泛使用的实例，有1根、2根、3根、4根、5～10根等。虽然上限没有特别的限定，但是10根以上则容易阻碍伸缩性。优选在8根以内。更加优选为1根～4根。

如后面将要叙述的那样，在含有光纤的同时还含有导体线的情况下，可以将光纤作为信号线，将导体线作为电源线及/或信号线。

作为通用性高的缆线，兼有信号线和电源线的缆线较受欢迎。例如用1根光信号线、1根电源线、1根地线，总计3根线，能够得到兼有利用光通信的信号传输和电源供给的伸缩性光信号传输这两种传输方式的缆线。同时还能将导体线兼用作信号线。信号线至少需要1根。优选为2根。2根信号线可以进行通用的差动信号的传输。通过含有电力供给用的2根导体线、高频波传输用的2根导体线、光纤1～2根，能够将电力、高频信号、光信号整体同时传输。

优选光纤每缠绕一周时在一个以上部位上利用约束线状体进行约束，如后面将要叙述的那样也使用导体线的情况下，则是光纤及导体线每缠绕一周时在一个以上部位上利用约束线状体进行约束。如果不约束，则会由伸缩导致缠绕间距发生偏移，传输性及/或伸缩性容易下降。

约束线状体能够任意地使用公知的线状体。例如能够使用复丝、单丝或纱。从细、柔软、约束力强(高强度)、价格便宜的角度而言，能列举出聚酯纤维、尼龙纤维。从介电常数低的角度而言，能列举出氟纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维。从阻燃性的角度而言，能列举出氯乙烯纤维、偏氯纶纤维(saranfiber)、玻璃纤维。从伸缩性的角度而言，能列举出聚氨酯纤维、或利用其它的绝缘纤维覆盖聚氨酯纤维外部而成的纤维等。也能使用其他的丝织品、人造纤维、铜氨纤维、棉纺类。但是，不限于此，能任意地使用公知的纤维。

通过沿一个方向(例如Z方向)缠绕光纤，并沿相反的方向(S方向)在该光纤上缠绕线状体，能约束光纤，防止由伸缩引起的光纤的位移。

如图3所示，在利用包覆机将约束线状体缠绕在光纤的外侧时，通过提高缠绕速度(提高主轴(spindle)转速)，来使缠绕张力(膨胀的张力)增加，从而能提高约束力。

如图4所示，更加优选沿与光纤相反的方向穿过光纤的内侧(弹性圆筒体侧)和外侧缠绕线状体来约束光纤。通过交替穿过光纤的内侧和外侧且沿与光纤相反的方向缠绕约束线状体，能够得到即使进行反复伸缩、以及随伸缩进行的弯曲动作，伸长时的缠绕间距同松弛时的缠绕间距的变化小，并且反复伸缩所引起的缠绕间距的变化小的伸缩性光信号传输缆线。在交替穿过多根光纤的内侧和外侧的情况下，可以使光纤逐根地交替穿过，也可以将多根光纤汇总后交替穿过。

优选该线状体比光纤细。如果使用粗的线状体，则光纤本身无法保持原状，从而难以进行伸缩。

为了提高约束力，优选以如下方式使线状体交替穿过光纤的内侧和外侧来进行缠绕，即在一周具有一个部位以上的约束点、优选四个部位以上的约束点、更加优选八个部位以上的约束点。

通过加载缠绕线的负荷量，能提高缠绕张力，增加约束力。优选一边观察缠绕状态，一边调整负荷量。负荷量过小则相互的约束力变小，光纤的缠绕间距会由于伸长而发生变化。负荷量过强则变成将光纤自身从侧面强力紧束，传输性下降。

另外，为了使光纤的相互之间的位置不产生相对位移，可以在光纤之间夹设约束线状体，使光纤与所夹设的线状体一起地，或分别地交替穿过该光纤与所添加的线状体的内侧和外侧地缠绕上述约束线状体。利用该夹设物还能控制光纤的间距。

光纤一般表现为刚直状态，即使像上述那样将其缠绕后用约束线状体对其进行约束，也会因伸缩而产生把缠绕解开的力，缠绕状态容易变乱。

因此，优选光纤的残余扭矩率为70％以下。更加优选为50％以下，特别优选为30％以下。所谓“残余扭矩率”是指，将10匝光纤解开后取出，在室温下放置10分钟，设该放置10分钟后的匝数为N，用下列式子求得的值：

残余扭矩率＝100×(10-N)/10(％)

为了使残余扭矩减少，优选在将光纤缠绕之后对其进行热处理。

通过热处理能够消除因光纤的缠绕产生的应变，能够减少残余扭矩。

通过减少残余扭矩，形态稳定化，反复伸缩变得容易，而且反复伸缩后也容易返回到原来的形态。由此，能够防止因反复伸缩而引起的光纤的缠绕状态变乱，提高使用性。

热处理的条件可以考虑光纤的残余扭矩减少效果和光纤的透光性及伸缩性进行设定。有效的温度通过对残余扭矩率、透光性、伸缩性进行测定而确定。

若在高温下进行长时间处理，则传输性下降，而且弹性体的伸缩性会受损。另一方面，若在低温下进行处理，则缺乏消除应力的效果。

优选在40℃以上进行热处理。更加优选在60℃以上，特别优选在80℃以上。

时间可以根据与温度的关系任意设定。能够通过在规定的温度保持1秒以上、优选10秒以上、更加优选1分钟以上，来实施稳定的热处理。由于在高温下长时间保持则光纤的透过性会下降，所以优选在透过性的下降在50％以下的范围内来设定热处理时间。更加优选在30％以下，特别优选在10％以下。塑料光纤的情况下，优选温度在150℃以下。更加优选在120℃以下。在玻璃光纤的情况下，优选温度在200℃以下。此外，若在高温下长时间保持，则收缩性也会下降。使用弹性长纤维作为弹性体的情况下，例如使用硅橡胶，优选在180℃以下；使用聚氨酯类弹性长纤维，优选在150℃以下；使用天然橡胶类，优选在130℃以下。此外，使用在螺旋弹簧周围进行了编织之物作为弹性体的情况下，优选使温度在200℃以下。例如，作为弹性体使用聚氨酯弹性长纤维，作为光纤使用塑料光纤的情况下，在80～100℃下处理5分钟～15分钟左右，能够使传输性的下降几乎为零，使残余扭矩率在70％以下。

使用玻璃制光纤的情况下，为了降低残余扭矩率，要求更高的温度。在这样的情况下，通过使用耐热性高的硅橡胶、螺旋弹簧作为弹性体，能够在无损伸缩性、保持光纤的透过性的同时，减少残余扭矩。

对于本发明的伸缩性光信号传输缆线而言，也可以将光纤与弹性圆筒体粘接在一起。通常粘合剂缺乏伸缩性，如果整体覆盖弹性圆筒体地涂敷粘合剂，则容易使弹性圆筒体失去伸缩性。为了防止该问题，具有如下方法：使用具有弹性的聚氨酯等进行粘接的方法；仅使光纤与弹性圆筒体的接触面粘接等的方法。

优选光纤沿同一方向以恒定间距缠绕。如果间距在长度方向上不均匀，则光纤的弯曲率不均匀，而使光纤的传输性下降。而且，伸缩时，变形容易集中于一处，容易产生光纤拉断的部分和折弯的部分。

优选由所缠绕的光纤的间距P(mm)及缠绕直径D(mm)以下式表达的光纤的弯曲直径R(mm)在极限弯曲直径Re以上，在伸长范围内的任何伸长量时都不超出50≥R≥Re的范围。

图5是用于说明本发明中的弯曲直径的图。图5中，A是本发明的伸缩性光信号传输缆线的示意图，B是将该缆线在长度方向切开并展开后的图。从这些图可以看出，弯曲直径R是考虑了光纤的缠绕角度θ之后的缠绕直径。

若R超过50mm，则外径过大，而且伸缩性容易受损。优选在30mm以下，更加优选在20mm以下，特别优选在10mm以下。

优选弯曲直径R的下限在光纤的极限弯曲直径Re以上。更加优选在2Re以上，特别优选在3Re以上。另外，光纤的极限弯曲直径Re的求法将在后面叙述。

优选本发明的伸缩性光传输缆线在到伸长极限为止的任意伸长时，R均在Re以上。更加优选在2Re以上，特别优选在3Re以上。优选即使反复伸长也不超出该范围。若超出该范围，则传输性下降，或者伸缩性丧失。另外，本发明所说的伸长极限是指伸长恢复率不足80％的伸长率乘以0.8所得的值。

在松弛状态下，观察任意5个部位以上的缠绕状态而求得的平均弯曲直径Rave(mm)与偏差Rr(Rr＝Rmax-Rmin)的关系优选为0≤Rr≤Rave。在偏差超过了Rave的情况下，由于反复伸长，间距的偏差扩大，发生传输性不良和伸缩性不良。更加优选在Rave的1/2以下，特别优选在Rave的1/3以下。

优选本发明的伸缩性光信号传输缆线中光纤的缠绕间距(P)为0.5mm～50mm。如果缠绕间距为0.5mm以下，则由于被缠绕的光纤的长度过长，而使缆线的传输性下降。如果缠绕间距为50mm以上，则缺乏伸缩性。更加优选缠绕间距为1mm～20mm，特别优选缠绕间距为2mm～10mm。

优选光纤的缠绕直径为Re～30mm。更加优选为Re～20mm，特别优选为Re～10mm。如果缠绕直径在30mm以上，则会使做出来的缆线的外径过大，所以不优选该情况。如果缠绕直径在Re以下，则传输变得困难。

优选邻近的光纤的间隔(图1及图2中的t及t’)为0.01mm～20mm，如果是后面将要叙述的那样含有导体线的情况，则优选包括导体线在内相邻近的传输线(光纤及/或导体线)的间隔为0.01mm～20mm。如果间隔小于0.01mm，则有容易因伸缩而损伤光纤的外皮、传输性下降的危险性。如果间隔在20mm以上，则缺乏伸缩性。更加优选间隔为0.1mm～10mm，特别优选间隔为0.1mm～5mm。

光纤的间距、间隔及缠绕直径在如上所述的范围内时，容易得到紧凑且伸缩性好的伸缩性光信号传输缆线，并且，反复伸缩时能够维持弯曲直径R在50≥R≥Re的范围内，容易得到适合于反复使用的伸缩性光信号传输缆线。

本发明的伸缩性光信号传输缆线也可以具有外部覆盖层。通过具有外部覆盖层，能保护缆线不受物理刺激、化学刺激，从而提高耐久性。优选外部覆盖层由纤维或具有橡胶弹性的弹性树脂形成。

由纤维形成的覆盖不易阻碍伸缩性，适合于要求柔软伸缩性的用途。纤维可以使用导电性纤维或者绝缘纤维。如后面将要叙述的那样并用导体线的情况，优选使用绝缘性纤维。也可以使用导电性纤维作为外部屏蔽层或者静电对策用。

优选防水性的绝缘纤维，因为其具有防止介电常数高的水浸入的效果。具体而言，能使用氟纤维、聚丙烯纤维等防水性的绝缘纤维，也可以对聚酯纤维、尼龙纤维进行防水加工来使用。防水加工剂能从公知的加工剂中任意选择。具体而言，例如有氟类、硅类的防水加工剂等。

此外，还能够进行阻燃加工。在对外部覆盖用的聚酯或者尼龙进行染色时能够用溴类、磷酸酯类的加工剂(不限定于本剂)进行阻燃加工。既能够对纤维进行阻燃加工，也能够对伸缩性光信号传输缆线进行阻燃加工。优选对所使用的纤维预先进行阻燃加工。

纤维能使用复丝、单丝、或纱。优选复丝，因为其覆盖性好，也不易产生绒毛。

纤维能结合伸缩传输缆线的用途、设想的使用条件，从公知的纤维中任意选择。纤维可以直接使用生丝，从外观性、防止劣化的角度而言，纤维也可以使用纺染纱线、色织纱。能利用精加工谋求柔软性、摩擦性的提高。而且，通过实行阻燃加工、防油加工、防污加工、抗菌加工、抑菌加工及除臭加工等公知的纤维的加工，还能够提高实际应用时的实用性。

作为兼备耐热性与耐磨耗性的纤维，可列举出芳香族聚酰胺纤维、聚砜纤维及氟纤维。从耐火性的角度而言，能列举出玻璃纤维、耐火化丙烯腈类纤维、氟纤维、偏氯纶纤维、及芳香族聚酰胺纤维等。从耐磨耗性、强度的角度而言，可附加高强力聚乙烯纤维及聚酮纤维。从成本和耐热性的角度而言，有聚酯纤维、尼龙纤维、及丙烯腈类纤维。除此之外，赋予了阻燃性的阻燃聚酯纤维、阻燃尼龙纤维及阻燃丙烯腈类纤维(改性聚丙烯腈纤维)等也比较合适。对于由摩擦热引起的局部劣化的情况而言，优选使用非熔融纤维。作为非熔融纤维的例子，能列举出芳香族聚酰胺纤维、聚砜纤维、棉纱、人造纤维、铜氨纤维、毛织品、丝织品及丙烯腈类纤维。如果重视强度，则例如有高强力聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维及聚苯硫醚纤维。如果重视摩擦性，则例如有氟纤维、尼龙纤维及聚酯纤维。

如果重视外观性，则也可使用显色好的丙烯腈类纤维。

此外，如果重视人接触时的触感，则可以使用铜氨纤维、醋酸纤维、棉纱及人造纤维等的纤维素类的纤维、丝织品或纤度细的合成纤维。

由弹性树脂形成的覆盖、或由橡胶管形成的覆盖能有效用于存在液体进入内部的危险性的用途中。

弹性树脂能从各种各样的弹性绝缘树脂中任意选择。可以考虑伸缩性光传输缆线的用途及与其同时使用的其他的纤维之间的契合程度，来进行选择。

作为应该考虑的性能，例如可列举出传输性、伸缩性、耐磨耗性、耐热性及耐化学性等。

作为伸缩性优良的弹性树脂，例如可列举出所谓的天然橡胶类的弹性树脂、丁苯类的弹性树脂、硅类弹性树脂。

作为耐磨耗性、耐热性、耐化学性优良的弹性树脂，例如可列举出合成橡胶类弹性体，优选氟类橡胶、硅类橡胶、乙烯·丙烯类橡胶、氯丁二烯类橡胶及丁基类橡胶。

外部覆盖层还能够由纤维的编织物同弹性树脂组合而成。

虽然伸缩传输缆线多数情况下是希望以较小的力使其伸缩，但是只利用弹性树脂进行覆盖时，有弹性树脂的厚度变厚的趋势，使伸缩传输缆线伸缩的力容易变大。像这样的情况，通过将厚度较薄的弹性树脂与绝缘纤维的编织物进行组合，能够兼顾覆盖性与伸缩性。

作为弹性树脂也可以用所谓的橡胶管进行覆盖。由于橡胶管一般而言摩擦性较差，所以为了弥补这一点，也可以在其外部进一步覆盖纤维。

本发明的伸缩性光信号传输缆线也可以屏蔽。屏蔽是为了防止电磁波的放射及浸入之目的而使用的。为此，在并用导体线的情况下优选使用屏蔽。屏蔽的方法能通过如下方式得到：利用具有导电性的有机纤维、或导电性良好的金属细线进行编织；缠绕导电性好的带状物(例如铝箔)等。

将光纤缠绕在弹性圆筒体周围后，利用纤维构成覆盖层，并在该覆盖层的外周形成屏蔽层。屏蔽层能通过编织具有导电性的有机纤维、或导电性良好的金属细线、或两者的组合而得到。从保护屏蔽层的目的而言，优选在屏蔽层的外部形成外部覆盖层。

具有导电性的有机纤维是指电阻率是1Ω·cm以下的有机纤维。例如能列举出镀金属纤维、填充了导电性填料的纤维。更具体而言，例如镀银纤维等。

为了防止过度伸长引起的光纤断线，优选本发明的伸缩性光信号传输缆线含有1根以上的全长比光纤(光纤全长：L₀)短的抗伸长线状体(抗伸长线状体全长：Lk)。而且，优选以抗伸长线状体伸长到100×(L₀-Lk)/Lk[％]时的抗伸长线状体的合计断裂强度在10000cN以上的方式进行设计。

例如在数kg的电子设备上连接了本发明的伸缩性光信号传输缆线的状态下，电子设备失误掉下的情况下，会有急剧的负荷加在缆线上。即使在这种情况下，通过如上所述那样进行设计，能够防止过大的负荷殃及光纤，能够防止伸缩性光信号传输缆线的传输性下降、伸缩性下降。

比光纤短的抗伸长线状体可以采用下述方法中的任意一种方法来包含于本发明的伸缩性光信号传输缆线中：以比光纤的缠绕角度小的缠绕角度进行外部覆盖，或者，以比光纤小的缠绕角度将抗伸长线状体缠绕在芯部的弹性圆筒体上，或者在缠绕光纤时使抗伸长线状体沿着伸长了的芯部的弹性圆筒体插入。此外，通过选定上述方法中的条件，能够将抗伸长线状体设定为比光纤短。例如，在设计缠绕的情况下，间距间隔为假想三角形的底边，缠绕直径乘以圆周率得到的值为假想三角形的高，该假想三角形的斜边为一个假想三角形单位的光纤长度。能够通过设计使得被缠绕的光纤的假想三角形的斜边比被缠绕的抗伸长线状体的斜边短预定目标以上的长度，来实现将抗伸长线状体设定为比光纤短。

此外，使抗伸长线状体沿着伸长后的芯部的弹性圆筒体延伸可以通过如下方法实现：使伸长率为1.1倍以上，不缠绕抗伸长线状体而使其沿伸长后的芯部延伸，在其周围缠绕光纤。

抗伸长线状体沿芯部的弹性圆筒体延伸的情况下，为了以较少的根数实现断裂负荷量，优选使用高强度纤维。可以列举芳香族聚酰胺纤维、聚酮纤维、PPS纤维、高强度PE纤维、高强度PP纤维等。

在通过控制缠绕角度来配置抗伸长线状体的情况下，可以兼顾外部覆盖，还可以通过使用多根抗伸长线状体，使总计断裂强度在10000cN以上。除了高强度纤维之外，可以使用聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯腈类纤维、人造纤维、铜氨纤维、聚乳酸(ポリラクトロン)纤维、棉纱、丝织品等公知的纤维。

本发明的伸缩性光信号传输缆线除了光纤之外还可以配置导体线。

优选每米的松弛状态下的伸缩性光信号传输缆线中，导体线的电阻为100Ω/m以下。更加优选为10Ω/m以下。特别优选为5Ω/m以下。

优选本发明中使用的导体线是由导电性好的物质构成的细线的集合线。因为金属细线的集合线柔软、不容易断线，所以有助于提高伸缩性光信号传输缆线的伸缩性、耐久性。

虽然也能单独使用细线作为构成信号线的导体线，但是电阻变大时，会降低信号线的传输性。因此，优选集合2根以上的细线作为一根导体线使用。集合根数没有上限，能结合柔软性、电阻来任意地决定集合根数。因为增加集合根数时会降低生产率，所以优选10000根以下。更加优选1000根以下。

导电性好的物质是指电阻率为1×10^-4Ω·cm以下的导电体。更加优选电阻率为1×10^-5Ω·cm以下的金属。作为具体的例子能列举出常说的铜(电阻率是0.2×10^-5Ω·cm)、及铝(电阻率是0.3×10^-5Ω·cm)等。

优选价格比较便宜、电阻低、且容易细线化的铜线。因为铝线较轻，所以继铜线之后优选铝线。铜线常见的有软铜线或锡铜合金线，也能使用镀有提高了强度的强力铜合金(例如，在无氧铜中添加铁、磷及铟等的铜合金)、锡、金、银或铂等来防止氧化的铜线、及为了提高电信号的传输特性而利用金之外的其他的元素进行表面处理的铜线等，但不限于此。

优选构成导体线的细线的单线直径为0.1mm以下，更加优选0.08mm以下，特别优选0.05mm以下。通过细线化能提高柔软性。而且，对于高频特有的集肤效应(skin effect)而言，利用细线化还能够增加表面积提高传输性。如果细线过细则加工时容易断线，所以优选0.01mm以上。

为了使细线集合，公知有各种各样的方法，在本发明中可以利用公知的任何方法使细线集合。但是，只是一根根独立的聚到一起不容易缠绕，所以优选采用拧线。另外，为了发挥可弯曲性，也能使用利用绝缘纤维缠绕集合线的方法。

优选本发明中使用的导体线以各细线为单位绝缘或以整个导体线为单位绝缘。绝缘层的厚度、种类根据伸缩性光信号传输缆线的用途而任意地设计。

绝缘材料结合绝缘性、传输性及柔软性来选择。绝缘材料能从公知的绝缘材料中任意选择。从传输性的角度而言，优选介电常数低的材质，例如氟类及聚烯烃类等的绝缘材料。从柔软性的角度而言，能列举出氯乙烯类及橡胶类等的绝缘材料。

还能使用含有空气的绝缘材料。为了得到含有空气的绝缘材料，也能使用发泡了的上述绝缘材料。空气的介电常数低，具有降低介电常数的效果。

也能通过利用绝缘性的纤维的集合体覆盖导体线，来形成含有空气的绝缘层。绝缘性的纤维没有特别限定，作为价格便宜、强度高、操作性优良的绝缘性的纤维，例如可列举出聚酯纤维及尼龙纤维。为了提高传输性，也能使用介电常数低的氟纤维、聚丙烯纤维。

为了不易受到水分的影响，还能使用进行了防水加工的纤维。

优选本发明的伸缩性光信号传输缆线的光纤及导体线各自之间能够保有空气。空气具有绝缘性，是介电常数低的介质，具有提高传输性的效果。为了使光纤及导体线各自之间保有空气，能够在光纤及导体线各自之间夹设由绝缘纤维构成的线状体，能够在光纤及导体线各自之间夹设中空软管，还能利用发泡性的树脂覆盖光纤及导体线整体。

本发明的伸缩性光信号传输缆线优选采用在达到伸长极限之前的任意的伸长时光信号的传输损耗都在20dB/m以下。超出该范围，则信号传输变低、信号传输变得困难。更加优选传输损耗在10dB/m以下。更优选在6dB/m以下。特别优选在3dB/m以下。

本发明的伸缩性光信号传输缆线中作为信号线使用的光纤优选极限弯曲直径小的光纤。更加优选柔软且不易断裂的光纤。作为这样的例子，在玻璃光纤中可以举出多孔型光纤，在塑料光纤中可以举出多芯型光纤。此外，也可以使用通过芯部和网格的材质使极限弯曲直径变小，或者提高了耐变形性的光纤。

优选本发明的伸缩性光信号传输缆线为伸长恢复率高的缆线。伸长20％之后的恢复率(伸长20％恢复率)优选为80％以上。伸长20％之后不能恢复80％以上的缆线缺乏形态变形随动性。更加优选伸长30％之后能恢复80％以上的缆线。特别优选伸长40％之后能恢复80％以上的缆线。

对本发明伸缩性光信号传输缆线而言，优选容易伸长的伸缩性光信号传输缆线。优选伸长20％时的负荷量小于5000cN。更加优选伸长20％时的负荷量小于2000cN，更进一步优选伸长20％时的负荷量在1000cN以下。特别优选伸长20％时的负荷量在500cN以下。不优选伸长20％时的负荷量为5000cN以上的情况，因为在该情况下，使缆线伸长时需要大的负荷。

本发明的伸缩性光信号传输缆线优选为如下缆线：即使使用时的规定伸长反复进行1万次以上、优选10万次以上、更加优选20万次以上，也不出现断线、使缆线的传输性下降的情况。本发明提供一种耐反复拉伸、适合实际应用的伸缩性光信号传输缆线。

本发明的伸缩性光信号传输缆线能通过如下方式制造：利用具有：使弹性圆筒体伸长的功能、将多根传输线并列缠绕在该弹性圆筒体周围的功能、将约束线状体沿与传输线的缠绕方向相反的方向进行缠绕的功能的装置，将至少1根以上的光纤缠绕在伸长状态下的弹性圆筒体上，并且将约束线状体沿与该光纤相反的方向缠绕在该光纤的外侧。

更加优选的是：将上述装置的将约束线状体沿与光纤的缠绕方向相反的方向进行缠绕的功能，换为将约束线状体交替穿过光纤的内侧(弹性圆筒体侧)与外侧地进行缠绕的功能，将1根以上的传输线并列缠绕，并且将约束线状体沿与传输线相反的方向交替穿过1根以上的传输线的内侧与外侧地进行缠绕，而得到约束传输线的构造。只要是具有上述功能的装置就可以，对使用的装置没有特别限定。

具有上述功能的主要机构如下。

(1)供给弹性圆筒体的机构。

(2)把持住弹性圆筒体，以恒定速度供给的机构(优选以非夹持状态把持弹性圆筒体并以恒定速度供给的机构，例如由将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行供给的机构)。

(3)把持住弹性圆筒体，以恒定速度缠绕的机构(优选以非夹持状态把持以恒定速度缠绕的机构，例如由将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行缠绕的机构，或在具有V形槽的直径很大的滚筒的V形槽上缠绕数次地进行缠绕的机构)。

(4)在弹性圆筒体的伸长状态下，将至少含有1根以上的光纤的传输线并列缠绕在弹性圆筒体上的机构(例如使缠绕有光纤或线状体的绕线管沿被把持住的弹性圆筒体周围旋转的机构、使被把持住的弹性圆筒体旋转来将光纤或者线状体缠绕在弹性圆筒体周围的机构、或将缠绕有光纤或线状体的多个中空绕线管串连配置，然后在使弹性圆筒体穿过中空绕线管的中空部的同时，使中空绕线管旋转的机构)。

(5)在弹性圆筒体的伸长状态下，将约束线状体沿与光纤的缠绕方向相反的方向并列缠绕在弹性圆筒体上的机构，特别优选的是，在弹性圆筒体的伸长状态下，将约束线状体沿与光纤的缠绕方向相反的方向交替穿过光纤的内侧与外侧地进行缠绕的机构(例如，缠绕光纤的1根以上的绕线管和缠绕约束线状体的1根以上的绕线管进行前后的移动或上下的移动，互相沿相反的方向绕弹性圆筒体周围旋转的机构)。

实施例

以下，根据实施例及比较例对本发明进行详细的说明，但是本发明不限于如下的实施例。

在本发明中所使用的评价方法如下。

(1)伸缩性

在伸缩性光信号传输缆线上以20cm为间隔做上印记。由手把持缆线的外侧，拉伸缆线直至印记的位置为22cm为止，之后，使缆线松弛并测量其长度。利用下述的基准来区别伸缩性，将能拉长到22cm，并且松弛后恢复为不足21cm的缆线(A)判断为具有10％以上的伸缩性。

A：能伸长到22cm，并且松弛后恢复为不足21cm的缆线。

B：不能伸长到22cm，或能伸长到22cm，但即使松弛也不会恢复为不足21cm的缆线。

(2)缠绕直径

缠绕光纤后，在松弛状态下，利用游标尺测量三个部位的缠绕外径，取其平均值作为D₀。另外，利用游标尺测量光纤三个部位的外径，取其平均值作为d，通过下式求出缠绕直径D(mm)。

D＝D₀-d

(3)间距间隔

对同一光纤的任意的间距的距离用规尺进行测量，将间距间隔作为P(mm)。

(4)弯曲直径R(mm)

通过下式求出了弯曲直径。

R＝(√(P²+(πD)²)/π

(5)极限弯曲直径(Re)

将长度1m的光纤与光功率计(Photom 205AGraytechnos公司制造)连接，检测弯曲前的光输出，将该值作为基准。

接下来，在规定直径的铁芯上无间隙地缠绕10圈光纤并用塑料条带固定，利用光功率计，测量与基准对照的传输损耗。传输损耗不足3dB的情况下，将铁芯换成细的，再次测量传输损耗。

铁芯直径在5mm以上的情况下以每次1mm的方式，2mm以上、不足5mm的情况下以每次0.5mm的方式，不足2mm的情况下以每次0.2mm的方式，由粗向细进行更换，以显示出3dB～5dB的传输损耗的直径，或者首次发生断裂的直径中较大一方的直径作为De。以在该De上加上了光纤的直径d所得的值作为Re。

(6)伸长20％的负荷量

在标准状态(温度为20℃、相对湿度为65％)下将试样静置两个小时以上，之后，在标准状态下使用TENSILON通用材料试验机(日本艾安得株式会社制造)，以100mm/min的拉伸速度拉伸把持长度为100mm的试样，来求出伸长20％时的负荷量T20(cN)。

(7)伸长恢复性

在标准状态(温度为20℃、相对湿度为65％)下将试样静置两个小时以上，之后，在标准状态下使用TENSILON通用材料试验机(日本艾安得株式会社制造)，以100mm/min的拉伸速度拉伸把持长度为100mm的试样，按规定的伸长率拉伸试样后使之恢复，求出负荷量为零的距离(Amm：没有伸长的位置到该恢复后位置的距离)并通过下式求出恢复率。

恢复率(％)＝[(100-A)/100]×100

利用下述基准判定恢复性。

A：恢复率≥80％

B：80％＞恢复率≥50％

C：50％＞恢复率。

(8)伸长极限

以每次增加10％的方式测量上述伸长恢复率，求出不足80％的伸长率(E80)，利用下式：

伸长极限＝0.8×E80

求出了伸长极限。

(9)伸长30％时的评价

在标准状态(温度为20℃、相对湿度为65％)下将试样静置两个小时以上，之后，在标准状态下使用TENSILON通用材料试验机(日本艾安得株式会社制造)，以100mm/min的拉伸速度拉伸把持长度为100mm的试样，在伸长了30％的时间点使其停止，采集了下面的数据。

1)伸长时的缠绕直径Dx(mm)：利用游标尺测量光纤的缠绕外径，与上述(2)同样地求得了缠绕直径。

2)伸长时的间距Px(mm)：用规尺测量了间距的距离。

3)伸长时的弯曲直径Rx(mm)：利用缠绕直径和间距，与(4)同样地求得了弯曲直径。

(10)耐反复伸缩性

将图6所示的De Mattia式试验机((株式会社)日本大荣科学精机制作所制造)的夹盘部21与夹盘部22之间的距离设定为试样20的长度20cm。预先将两端安装有连接器的50cm的试样的中央部设置于夹盘部21和夹盘部22，测量间距距离并求出了间距距离的偏差Pr1。接下来如图6所示，在夹盘部21与夹盘部22的中间配置了直径为1.27cm的不锈钢棒23。在该状态下将两端连接于光功率计(photom205A、光源650nm)，测量了输出P1。

接下来，将夹盘部22的可移动位置设定为试样伸长时的26cm，在室温下，按100次/min的拉伸速度以拉伸初期时为伸长11％、最大拉伸时为伸长40％的伸缩方式反复进行了10万次的伸缩之后，使其停在初期伸长位置，测量了输出P2。接下来，拆下不锈钢棒，测量了光纤的间距距离的偏差Pr2。按照下述基准评价了耐反复伸缩性。

此外，传输损耗(dB)由下式求得。

传输损耗(dB)＝10×(Log(P2/P1)

(11)耐扭转性

以把持长度100mm把持试样的两端，将一方向右旋转135°、另一方向左旋转135°的扭转以一分钟重复175次的速度进行了10分钟的反复扭转试验，之后，通过目视观察形体的异常(间距偏差、光纤跳出)，用与上述(10)同样的方法测量了扭转试验前后的传输性的下降，用下面的基准评价了耐扭转性。

(12)耐落下伸长性

将5kg的负荷系于长度50cm的试样的一端，将另一端固定于100cm的高度，使安装有负荷的一侧自由落下。观察落下后的状态，按照下述基准评价了耐落下性。

A：光纤没有断线，长度伸长不足10％。

B：光纤没有断线，长度伸长10％以上。

C：光纤发生断线。

(13)伸缩时的传输性

在松弛状态下，在两端预先安装了连接器的长度1m的试样的中央200mm的两侧做了印记(卷绕了塑料条带)。在该状态下，将两端的连接器安装于光功率计(photom205A(Graytechnos公司制造)、光源650nm310-065CF(Graytechnos公司制造))，按下W/dBm按钮，测量了输出P0(μW)。

接下来，手持印记部，以每次增加10mm的方式拉长至210mm、220mm、……，测量输出Ps10、Ps20、……。伸长到了伸长极限之后，以每次减少10mm的方式收缩，测量……、Pr20、Pr10的输出。利用下式求出伸缩时的传输性I：

I＝(Pmax-Pmin)/Pave

{式中Pmax：最大输出，Pmin：最小输出，Pave：平均数出。另外，Pave＝(Ps10+Ps20+……+Pr20+Pr10)/测量次数。}按照下述基准评价了伸缩时的传输性。

A：0＜I≤0.3

B：0.3＜I≤3

C：3＜I

(14)传输损耗(L(dB))

测量装置：光功率计：photom205A(Graytechnos公司制造)

光源：650nm 310-065CF(Graytechnos公司制造)

连接器适配器：180-HTL

测量方法：截断法

(选取松弛状态下长度为1m的伸缩性光信号传输缆线，将其安装于测量装置，测量了输出P1。接下来，在距光源L2(m)处将该缆线切断，安装于测量装置，测量了输出P2。利用下式求得传输损耗：

传输损耗(dB/m)＝10×(Log(P2/P1)/(L1-L2))

(15)电阻

切取松弛状态下的一段长度为1m的试样，将其两端的导体线的前端拉出约5mm，并将该前端约3mm的部分浸渍到焊锡浴内，提高细线之间的导通后，利用毫欧姆测试仪3540(日置电机株式会社)测量了电阻(Ω)。

(16)残余扭矩率

在标准状态(温度为20℃、相对湿度为65％)下将试样静置两个小时以上，之后，从试样切出10匝(1匝指的是1个间距)的光纤，不对光纤进行拉伸，解开缠绕，静置于标准状态下。

10分钟后测量匝数(N)，利用下式求出了残余扭矩率。

残余扭矩率＝100*(10-N)/10(％)

(实施例1～5及比较例1)

1)弹性圆筒体的制作

以940dtex的聚氨酯弹性长纤维(旭化成纤维株式会社制造，商品名：ROICA)为芯，在其伸长倍率为4.2倍的状态下，以700T/M的初捻及500T/M的复捻在该芯上缠绕230dtex的毛尼龙(黑色线)，从而得到两层覆盖线。将得到的两层覆盖线卷绕在制绳用的绕线管上，将该4个绕线管均等地配置在8股制绳机((有限会社)樱井铁工制造)上，其中S方向上两个、Z方向上两个，均等地配置来进行编织制造，从而得到直径为1.8mm的弹性圆筒体(A)。

以该弹性圆筒体为芯部，用16股制绳机，在伸长2.4倍的状态下，用毛尼龙230dtex进行覆盖，得到了直径为2.4mm的弹性圆筒体(B)。用8股制绳机对8根上述两层覆盖线进行编织，得到了弹性圆筒体中间体。以该弹性圆筒体中间体为芯，用16股制绳机，在伸长2.4倍的状态下，用16个拉齐缠绕了两根毛尼龙230dtex的绕线管进行外部覆盖，得到了直径为3.2mm的弹性圆筒体(C)。然后再以该弹性圆筒体为芯部，在伸长2.2倍的状态下，用16个拉齐缠绕了3根毛尼龙230dtex的绕线管进行外部覆盖，得到了直径为4mm的弹性圆筒体(D)。以天然橡胶(No8)为芯，用32股制绳机，在伸长3倍的状态下，用拉齐有3根毛尼龙(230dtex)的绕线管进行覆盖，得到了直径为5mm的弹性圆筒体(E)。

2)缠绕光纤

利用特殊制绳机(该特殊制绳机具有如下机构：(1)提供圆筒体作为芯部的机构，(2)将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行供给的机构，(3)将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行缠绕的机构，(4)在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将光纤并列缠绕在弹性圆筒体上的机构、及(5)在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将线状体沿与光纤的缠绕方向相反的方向交替穿过光纤的内侧与外侧地进行缠绕的机构)，将该弹性圆筒体伸长2.0倍，并将1根光纤(luminousTM商品名SMCN-400P-6 Asahi Kasei Microdevices Corporation制造、直径0.4mm、0.05～0.06mmφ×37根)，与3根涤纶弹力线(ester woolly 330dtex)沿S方向、4根涤纶弹力线(330dtex)沿Z方向相互穿过内侧与外侧缠绕在弹性圆筒体上，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。得到的伸缩性光信号传输缆线的结构及评价结果表示在以下的表1中。

(实施例6)

在特殊包覆机(有限会社カタオカテクノ制造的型号SP-D-400：其为具有如下机构的包覆机装置：(1)提供圆筒体作为芯部的机构，(2)将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行供给的机构，(3)将弹性圆筒体以8字绕线方式保持在具有多个V形槽的两连辊的V形槽中进行缠绕的机构，(4)在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将光纤并列缠绕在弹性圆筒体上的机构、及(5)在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将约束线状体沿与光纤的缠绕方向相反的方向进行缠绕的机构)的下段，设置预先缠绕了光纤的绕线管。以弹性圆筒体B为芯部，使用该特殊包覆机，一边使该芯部伸长3倍，一边将光纤沿初捻Z方向按160T/M进行了缠绕。然后，以70％的松弛率连续缠绕到纸管上，以绕在纸管上的状态置于热风干燥机，以85℃进行了5分钟的热处理。放置冷却后，从纸管上拆下，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。得到的伸缩性光信号传输缆线的结构及评价结果一起表示在表1中。

【表1】

从表1中可知，本发明的伸缩性光信号传输缆线是能够反复伸缩使用、伸缩时也能传输光信号、耐扭转性也较强的光信号传输缆线。

(实施例7)

与实施例6同样，以弹性圆筒体B为芯，光纤初捻Z方向按130T/M、复捻S方向按170T/M缠绕了涤纶弹力线330dtex。接着，将其以70％的松弛率连续缠绕在纸管上，在绕在纸管上的状态下，将其置于热风干燥机，以85℃进行了5分钟的热处理。放置冷却后，将其从纸管上拆下，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。

对热处理前后的残余扭矩率进行了调查，结果，热处理前为70％，热处理后为20％。由此可知，热处理对于大幅度降低残余扭矩率是有效的。

(实施例8)

使用实施例1所述的特殊制绳机，以在实施例2中所得到的伸缩性光信号传输缆线为芯部，在其伸长1.2倍的状态下，用涤纶弹力线300dtex，按90T/m(每米缠绕90圈)进行外部覆盖，得到了具有外部覆盖层的伸缩性光信号传输缆线。将该缆线切出100mm并分解，检查了光纤和涤纶弹力线的长度。光纤为171mm，涤纶弹力线为155mm。另外，1根该涤纶弹力线在伸长10％(100×(171-155)/155)时的负荷量是1800N。因此，16根的总负荷量是28800N。

(实施例9)

使用实施例1所述的特殊制绳机，使弹性圆筒体B伸长1.6倍，使3根芳香族聚酰胺纤维(Kevlar Type961 440dtex)沿着该伸长状态下的芯部供线，将弹性圆筒体和芳香族聚酰胺纤维合在一起作为芯部，进行与实施例1相同的操作，在该芯部周围缠绕光纤和聚酯纤维得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。将该缆线切出100mm并分解，检查了光纤和芳香族聚酰胺纤维的长度。光纤为174mm，芳香族聚酰胺纤维为151mm。可见芳香族聚酰胺纤维比光纤短9％。另外，该芳香族聚酰胺纤维的断裂伸长度为5％，断裂负荷为8300N。3根的5％断裂负荷为24900N。因此可知，在伸长负荷作用于光纤之前，伸长负荷作用于芳香族聚酰胺纤维，该芳香族聚酰胺纤维发挥着抗伸长效果。

实施例7～9的试样的耐落下伸长性的评价结果表示在以下的表2中。

【表2】

从表2可知，通过含有抗伸长线状体，能够得到耐落下伸长性得到了提高、即使作用暂时的急剧的力也不会断裂的光纤。

(实施例10～12)

以规定的弹性圆筒体为芯部，使用实施例1所述的特殊制绳机，在伸长1.6倍的状态下，使规定根数的光纤和涤纶弹力线330dtex均等地沿S方向、4根涤纶弹力线330dtex均等地沿Z方向交替地上、下穿过进行缠绕，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。

得到的伸缩性光信号传输缆线的评价结果表示在以下的表3中。

【表3】

(实施例13～16)

以规定的弹性圆筒体为芯部，使用实施例1所述的特殊制绳机，在伸长1.6倍的状态下，使规定根数的光纤和规定根数的导体线((有限会社)龙野电线制造的2USTC(30μ*90根)、规定根数的涤纶弹力线330dtex，以光纤、导体线、涤纶弹力线、导体线的顺序沿S方向，4根涤纶弹力线)沿Z方向交替地上、下穿过进行缠绕，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线。得到了能够同时供给光信号和电力以及电信号的伸缩性光信号传输缆线。

得到的伸缩性光信号传输缆线的评价结果表示在以下的表4中。

【表4】

(实施例17)

对在实施例2中得到的伸缩性光信号传输缆线用热风干燥机(80℃)进行了10分钟的热处理。将该试样在室温下放置冷却18小时，得到了本发明的伸缩性光信号传输缆线(实施例17)。对实施例17和实施例2的试样的残余扭矩率进行了测量，实施例2中为50％，实施例17中为20％。伸长20％的恢复率在实施例2中为92％，在实施例17中为95％。由此可见，实施热处理，伸长恢复性也会提高。

产业上的可利用性

本发明的伸缩性光信号传输缆线优选用作以机器人领域为首、可安装在身体上的设备、安装于衣服上的设备等具有弯曲拉伸等的弯曲部的装置的信号配线。特别优选用于人形机器人(内部配线和外皮配线)、助力推动装置及可穿戴电子设备等。除此之外，还能适合用于如下领域：各种机器人(产业用机器人、家庭用机器人、玩具机器人等)、康复用辅助工具、人体血压、体重等数据测量设备、运动捕捉器(motion capture)、带有电子设备的防护服装、游戏用控制器(包含人体安装型)及微型耳机等。

附图标记说明

1弹性圆筒体

2光纤

3光纤

4约束线状体

20试样

21夹盘部

22夹盘部

Claims

1.一种伸缩性光信号传输缆线，具有10％以上的伸缩性，且在松弛状态下光传输损耗小于20dB/m，其特征在于，包括具有10％以上的伸缩性的弹性圆筒体和至少1根缠绕在该弹性圆筒体周围的光纤，并且该光纤的弯曲直径R大于等于极限弯曲直径Re。

2.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括沿与光纤相反的方向缠绕在光纤外侧的约束线状体。

3.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括交替穿过光纤的外侧和内侧(弹性圆筒体侧)，且沿与光纤相反的方向缠绕的约束线状体，弯曲直径的偏差Rr(Rr＝Rmax-Rmin)满足0≤Rr≤Rave。

4.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，光纤的残余扭矩率为70％以下。

5.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在达到伸长极限之前的任意的伸长状态下，Rmin＞Re，且0≤Rr≤Rave。

6.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，光纤的缠绕直径为0.5mm～30mm，光纤的缠绕间距为0.5mm～50mm。

7.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还包括至少1根导体线。

8.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，还缠绕有至少1根以上的导体线。

9.根据权利要求8所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，至少1根以上的光纤与至少1根以上的导体线呈同心圆状缠绕。

10.根据权利要求8所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，至少1根以上的光纤与至少1根以上的导体线位于同一圆周上且并列缠绕。

11.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在光纤的外周还具有由纤维构成的外部覆盖层。

12.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，在光纤的外周还具有由具有橡胶弹性的树脂构成的外部覆盖层。

13.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，包括1根以上的全长比光纤短的抗伸长线状体，将该线状体伸长到由下式所定义的值时的、该线状体的总的断裂强度为10000cN以上：

100×(L₀-Lk)/Lk(％)

{式中，L₀为光纤的全长，Lk为抗伸长线状体的全长}。

14.根据权利要求1所述的伸缩性光信号传输缆线，其特征在于，伸长20％时的负荷量小于5000cN，伸长20％时的恢复率为80％以上。

15.根据权利要求2～14中任意一项所述的伸缩性光信号传输缆线的制造方法，其特征在于，利用具有如下功能，即：使弹性圆筒体伸长的功能、将多根传输线并列缠绕于该弹性圆筒体周围的功能、将线状体沿与传输线的缠绕方向相反的方向缠绕的功能的装置，将至少1根以上的光纤缠绕于伸长状态下的弹性圆筒体，将约束线状体沿与该光纤相反的方向缠绕于该光纤的外侧。

16.根据权利要求3～15中任意一项所述的伸缩性光信号传输缆线的制造方法，其特征在于，利用具有如下功能，即：使弹性圆筒体伸长的功能、将至少1根传输线和至少1根线状体沿同一方向缠绕于该弹性圆筒体周围的功能、将至少1根约束线状体沿与上述方向相反的方向缠绕的功能的装置，在使弹性圆筒体伸长了的状态下，将至少1根光纤和至少1根线状体沿同一方向缠绕于该弹性圆筒体周围，进一步地，将至少1根约束线状体沿与该光纤相反的方向交替穿过1根或多根光纤的外侧和内侧(弹性圆筒体侧)进行缠绕。