JP2002196150A - 光導入発光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバー方式の光導体において、夜間の
暗黒時などにおける発光表示器具、部分照明器具などに
用いるための、線状あるいは長方形状の発光体を得るた
め、該光導体の長手方向の任意の長さ部分の外周が高輝
度で光る発光体としたい。さらに、太さにおいて光ファ
イバー級の細い線状から柱状の光導体まで、通常の光導
体を後加工で容易に作ることができるものとしたい。 【解決手段】透明合成樹脂コアのみ（コア単独）の光フ
ァイバー方式の光導体において、光導体中の全反射面で
あるコアと周囲空気境界面は、光ファイバーの長手方向
に対し略平行ではあるが微細には平行ではないゆえ、各
反射点の光線角度も微細には一定でない。ゆえに光源か
らの距離にしたがって光線の進行方向の長手方向に対す
る角度が多様化して行く現象がある。この光線放射角度
の多様化現象を利用して光導体外周に、あたかもネジ状
の線状微少突起群を設けることによって伝搬光の一部を
側面から透過させ、光導体外周が任意の長さ部分につい
てほぼ均一に高輝度で光る構造を見いだした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバー類の
一種である鞘（クラッドまたはシース）の役割を周囲空
気層とする透明な合成樹脂のコア（芯）部のみから成
る、可撓性のある線状や柱状の光導体において、長手方
向の端部から導入された光線が内部全反射の原理にした
がってコアを伝達し他方の端部に光線を伝搬する光導体
を利用した、夜間など暗黒時における道路標識などの発
光認識体、ディスプレーなどの発光表示装器具、部分照
明器具などに用いる発光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバーには胃カメラなどに用いる
イメージガイド型と、電気通信分野のデータ伝送や光の
直接利用を目的としたライトガイド型とがある。一般に
は透明なコア部とこれより屈折率の小なる透明な鞘部と
からなり、直線状でなくてもその境界面の全反射作用で
光線を伝搬し、光源から離れた端面に光線が至る。この
うち光の直接利用についてはモニター、照明、発光認識
体あるいは発光装飾などに用いられてる。コア部より屈
折率の低い透明な固体の鞘部は原理的には必ずしも必要
でなく、固体より屈折率の低い周囲空気層を鞘の役割と
してもよい。これら光導体は光源が有る一方の端面から
導入された光線が離れた他方の端面に伝送され、その他
方の端面が発光することが利用されている。コアのみの
光導体内でも、コアと周囲空気層とのコア側からの境界
面で全反射して光線が伝搬して行くので、側面から漏光
することなく側面は光らない。

【０００３】近年、光導体の長手方向の一部の外周側面
部や、長手方向の一部の側面部のうちの一部を線状や長
方形状に発光させることが行われるようになった。例え
ばコンピュータなどのディスプレイの液晶フラットパネ
ル用バックライトは、エッジライト方式が一般的になっ
ているが、これに光導体を用いて元光源から離す技術が
開発されている。かような光ファイバーの側面発光の光
導体の採用によってよって端面に蛍光灯や冷陰極管など
を直接用いる場合における発熱の問題や高圧の電気回路
を必要とした複雑な構造になるなどの欠点が解消され
る。また、広告や道路標識などに用いる平面照明の発光
ユニットとしても光導体の長手方向の側面発光が用いら
れている。

【０００４】光導体の長手方向の一部の外周側面部や、
側面部のうちの一部を線状などに発光させる技術は既に
幾つか開示されている。特表平１１−５１３８１２号は
光導体の構造に係わる開示で、導光体において外側面に
光導体の長手方向と平行に配置された複数の二等辺プリ
ズムの配列を形作る円筒状とすることによって、光導体
の長手方向への光の伝達と側面への光分配を合理的に行
うようにし、プリズムの角度を変更することによって光
の伝達と側面への分配の比率を調節できるとした技術が
開示されている。

【０００５】本方式であると外周面に光導体の長手方向
と平行の複数の微小二等辺プリズムが配列している円筒
構造ゆえ、長手方向の端部から注入された光線が内部全
反射の原理にしたがってコアを伝達し他方の端部に光線
を伝搬する光導体の原理においては、光線が進む方向と
プリズムの反射面が平行状であるので光の捕捉効率がよ
くない。

【０００６】また、プリズムの配列ピッチは、インチ当
り約７０列とされ、プリズムの高さは０．０１５インチ
（０．３８ｍｍ）以下であるのでかなり微小なプリズム
群であり、これを直接成形法で長手方向に平行に型付け
することは困難なので、予めプラスチックのフィルムに
型付けしておいて、これをコア部円筒形の外周に捲いて
貼付する方法で作らねばならず直径の小さなものはでき
難く、中空円筒の光導体の直径の範囲は、ほぼ３インチ
（７６ｍｍ）以上の大きなものが対象となっている。従
って製造法もかなり複雑であると云わねばならない。

【０００７】特開平１１−３５２３３４号は液晶フラッ
トパネルに用いるバックライト用などの線状光源装置に
関する開示で、線状光源部は光導体のコア部に微小な光
散乱体を含有させると、その部分を通過する光が散乱さ
れて光導体の周囲より放出され線状光源となる。光散乱
体として液晶と高分子重合体の層分離した微細混合体と
すると、屈折率の差から光散乱体となり、光の吸収損失
が少ない散乱効果があり光利用効率の高い線状光源とな
るとの技術が開示されている。

【０００８】これに開示されている外周発光法は光導体
のコア部に微小な光散乱体を含有させ、その部分を通過
する光が散乱されて光導体の周囲より光が放出されると
いうものであるが、コア部自体に異物を混入させること
は基本的に伝搬光線の減衰を招くことが避けられない。

【０００９】特開平１１−３４５５１１号は同じくバッ
クライト用などの線光源装置に関する開示で、その線状
光源部は光導棒の表面に拡散塗料の塗布やサンドブラス
トによる傷付けによってその部分のに光錯乱を起こさせ
ることが開示されている。

【００１０】この外周発光の仕組みは光導棒の表面に拡
散塗料の塗布やサンドブラストによる傷付けによってそ
の部分に光錯乱を起こさせるものであるが、塗料の塗布
や傷付け法は光錯乱部の厚さ、つまり光導体を伝搬する
光線の捕捉度合いに関係する直径方向の距離（深さ）を
十分とるのに限界があり、輝度の大きい側面発光が得難
いという難点がある。

【００１１】特開平１１−１４２６５２号は道路標識、
広告などの発光ユニットおよびそれを用いる照明装置に
関する開示で、発光ユニットの中の線状発光部として光
ファイバーの外周面の一部分の長手方向に光拡散反射膜
を所用長さで密着させると、光ファイバーの入射端から
の光のうち、拡散反射膜が密着した部分に到着した光が
拡散反射し、対向する向ファイバー内周面を透過して外
部に漏光しその部分の側面が線状に発光する技術が開示
されている。

【００１２】特表平１１−５１２１９１号は照明装置に
関する開示で、光ファイバー表皮部と同様な構造の屈折
率の異なる薄い積層材料による楔（くさび）形凹部（光
学要素）を備えたオーバーレイ（板片）を光ファイバー
の側面に部分的に貼付し、光ファイバー中の通過光線の
うち楔形凹部の斜面の光学的平滑部に至った光線は全反
射し、光ファイバーの長手方向とほぼ直角方向に放射す
る故、光ファイバーのオーバーレイ貼付部の対向部の側
面から光が放射されるという技術が開示されている。

【００１３】特開平１１−１４２６５２号と特表平１１
−５１２１９１号に開示している外周発光法の仕組み
は、光導体を伝搬する光線の一部の反射を、光導体長手
方向とほぼ直角方向に放射するようにしたり乱反射する
ようにして、光導体の周の対向側面から漏光するように
したもので、外周のうちの一部分の側面、つまり長手方
向に沿った線状の発光が得られる技術であり、線状発光
法としては効率のよい方法ではあろうが、外周全体の発
光法に利用することは困難である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上従来から知られて
いる技術の例を掲げたが、公知技術は長手方向の一部の
外周側面部の発光、ならびに側面部のうちの一部を部分
的に線状や細幅の面状に発光させる構造や方法に関して
いる。

【００１５】しかしながら、基本的にコアのみで鞘の役
割を外周空気が担う光導体を利用して、長手方向の任意
の長さ部分の外周全部、あるいは側面の一部が光る部分
を任意に持ち、コア単独方式で直径が２ｍｍオーダーの
光ファイバーとよばれる細いものから、５０ｍｍ程度の
太い棒状や中空状光導体まで簡単に作ることができ、さ
らに発光効率のよい外周発光体の構造と製法は従前には
なかったものである。すなわち、夜間など暗黒時におけ
る道路標識などの発光認識体、ディスプレーなどの発光
表示装器具、部分照明器具などに用いる立体発光体、つ
まり長手方向任意長さ部分の外周部が光を発する合理
的、効率的で高輝度の線状発光体や柱状発光体の提供が
望まれているところである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するために鋭意検討の結果次の如き知見を得た。コア
のみから成る光導体中の光線伝搬の原理は、コア／鞘型
の光ファイバー類の場合と同じで、鞘の役割をコアの周
囲空気が担っているだけの違いである。或る屈折率のコ
ア中の光線が、それより屈折率の小なる周囲空気との境
界面に入射するとき、入射角が法線に対するある一定の
角度より大きいと全反射する。その境界面は光導体の長
手方向（軸線）に対し略平行ではあるが、微細には平行
とは限らないので反射点の法線角度も微細には一定でな
い。よって光線の導入直後からの進行距離にしたがって
光線の長手方向に対する角度は、鞘内面で全反射しない
部分も含めて多様化して行く現象がある。

【００１７】この現象を利用してコアのみから成る光導
体の長手方向の任意位置の外周に突起群を設けることの
みで、多様化して伝搬して行く光線の一部を捉えて、光
導体側面を透過させ、あるいは光錯乱させて外周が光る
構造を見いだしたものである。しかして以下の発明に到
達したものである。すなわち、光導部として透明合成樹
脂のコアのみから成り、鞘の役割を周囲空気層とする断
面が円形の線状、柱状もしくは中空状の光導体に、該光
導体の長手方向の任意位置について、長手方向と実質的
に直角方向に外周に沿って外周全部、あるいは外周の一
部に線状微小突起群を有する部分を設けることにより、
該光導体に光線を導入したときに該突起群を有する恰も
ネジ状の外周部全体、あるいは恰もラック状の外周の一
部が漏光部を形成して発光することを特徴とする光導入
発光体の発明に至った。

【００１８】また、光導体の外径が大凡２〜５０ｍｍ
で、任意外周の線状微小突起群の線状突起部断面が実質
的に三角形、鋸歯形あるいは正弦波形であって、突起間
相互のピッチが大凡０．８〜１．０ｍｍ、突起の高さが
大凡０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする光導入
発光体の発明である。さらに、光導体の外径が大凡２〜
５０ｍｍで、任意外周の線状微小突起群の線状突起部断
面が実質的に矩形であって、突起間相互の間で形成され
た溝の溝幅が大凡０．１ｍｍ（１００μｍ）以下で、突
起の高さが大凡０．３〜０．５ｍｍであることを特徴と
する光導入発光体の発明である。

【００１９】しかして光導体の長手方向の任意の長さ部
分の外周全部または一部分が光り、発光効率が高く、輝
度の極めて高い、直径が２ｍｍ程度の光ファイバーとよ
ばれる繊維やテグス状の細いものから、大凡５０ｍｍ程
度の太い棒状や中空状光導体まで簡単に作ることがで
き、光ファイバー方式の発光効率のよい外周発光体の構
造の発明に至ったものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の光導入発光体の実
施例の斜視略図を示し、図全体が透明な合成樹脂製で、
断面円形の柱状体のコアのみから成る。なお寸法や各部
の寸法比は説明を明確にするため主要部を誇張して描い
ているので実物の場合とは大きく異なる。１は本発明の
光導入発光体のコア合成樹脂部を示し、９は該樹脂部１
と周囲空気とのコア側から見た境界面を示していて、こ
の場合固体の鞘部はない。５は外周に突起のない単なる
光導体の円柱部長手方向の範囲、６は円柱部において外
周に恰もネジの如き線状微小突起群３を有する長手方向
の範囲を示している。

【００２１】図１において４方向から導入した光線は単
なる円柱部の範囲５ではコアと周囲空気部との境界で全
反射しながら光ファイバーの原理にしたがってコアを伝
搬し、円柱部の範囲６に至ると伝搬光の一部が突起群３
から漏光し円柱部６の外周が光る。外周の長手方向に対
し直角方向の線状微小突起群は、線状が連続してない独
立のリング状群でもよいし、厳密には正確な直角ではな
い雄ネジの如き連続形でもよく、実質的に長手方向に直
角であればよい。また、特表平１１−５１３８１２号に
も開示されているように、光ファイバーの原理は中空で
あっても作用することは公知であり本発明に含まれる。

【００２２】図２は図１の光導体を直径で切った場合の
断面側面略図で、寸法や各部の寸法比は説明を明確にす
るため主要部を誇張して描いているので実物の場合とは
大きく異なる。５は外周に突起のない円柱部の範囲、範
囲６は外周の線状微小突起群の突起断面が３が三角形の
場合を示し、この円柱部６の外周が光を発する部分であ
る。１は本考案の光導入発光体のコア単独の透明な合成
樹脂部を示す。９はコアと周囲空気部とのコア側からの
境界面を示す。１０は線状突起群の突起の外周の斜面辺
を示す。

【００２３】このように、本発明の光導入発光体は図２
の範囲５に示すようなコアのみから成る繊維状、テグス
状あるいは柱状の光導体に、精密転造法（ｒｏｌｌｉｎ
ｇ）や切削法（ｃｕｔｔｉｎｇ）などによって外周の線
状微小突起群を形成する。前者による線状微小突起群の
外面は滑らかな突起面となるので主として透過による外
周部発光で、後者による線状微小突起群の外面は比較的
粗な突起面なとなるので主として光錯乱による外周部発
光である。

【００２４】図３は、図２における如き外周の線状微小
突起群の断面が三角形の場合の突起群３の拡大部分断面
略図で、三角形３−１と３−２の２個分を示す。図面に
おいて下部の１は、光導入発光体のコア透明合成樹脂
部、上部の２は周囲媒体であるところの周囲空気部を示
す。９−１〜９−７は透明なコア合成樹脂部１のコア側
から見たコア／周囲空気の境界面を示し、１０−１〜１
０−７は周囲外面を示す。

【００２５】図３において右側の長手方向の軸線に対し
所定角度で伝搬する光線１１がコア層と鞘層の境界の法
線１１_１−１１_２に対して全反射しない角度で透過した
場合、外層１０−５に至って法線１１_３−１１_４に対称
に全反射し、１１’方向つまり外周から漏光する。所定
角度で伝搬する光線１２についても同様に法線１２_１−
１２_２に対して全反射しない角度で透過した場合、外面
１０−５で法線１２_３−１２_４に対称に全反射し１２’
方向に漏光する。所定角度で伝搬する光線１３について
は、法線１３_１−１３_２に対し全反射しない角度で透過
した場合に１３’方向に漏光する。

【００２６】所定角度で伝搬する光線１４は三角形の谷
部である光導体軸線平行のコア側から見たコア層と周囲
空気層との境界面で法線１４_１−１４_２に対して全反射
する角度で入射し、９−４面で全反射し、外周部から漏
光せずに光導体中を１４’方向に伝搬する。以下同様に
光導体軸線に対し多様化した光導体中を伝搬する光線の
一部が同様に線状突起体３−１、３−２を含め全線状微
小突起群が光り、光導体の長手方向において線状突起群
を有する部分の外周が総体的に光る。この例に示すよう
な作用で外周が光るので、線状微小突起群の突起断面は
三角形でなくてもよく、鋸歯波形、正弦波形、矩形など
でもよい。

【００２７】図４は、図２、図３における三角形突起３
の部分の断面形状が、矩形の場合の拡大部分断面略図で
ある。図面において下部の１は光導入発光体のコア透明
合成樹脂部、上部の２は周囲媒体である周囲空気部を示
す。１６−１〜１６−３は外周の線状微細矩形突起群の
断面の一部を示し、１７−１〜１７−３は該突起群に囲
まれて形作られた溝部を示す。この溝部は切削法によっ
て加工された溝で、従って壁面２０−１〜２０−５はサ
ンドブラスト傷付けの如く故意に粗面形にし、その面で
光錯乱を起こさせるようにしている。１８−１〜１８−
５は透明なコア合成樹脂の外周面を示し、１９−１〜１
９−５はコア側からのコア／外周空気の境界面を示す。

【００２８】入射した光線２１、２２、２３は粗面２０
−４、２０−５に至り、その面で光錯乱を起し粗面２０
−４、２０−５が光ると共に、ほぼ２１’、２２’、２
３’方向に光が放射するので溝１７−３が光るように見
える。以下同様に光導体中を伝搬する光線の一部が粗面
２０−１〜２０−５、また１７−１〜１７−３を含め
て、突起と突起の間に作られた全ての溝群が光り、光導
体の長手方向において線状突起群を有する部分の外周全
体が光る。外周の線状微細矩形突起群の線状突起断面形
状は厳密には矩形でなくてもよく、台形などの実質的に
矩形の範疇の形状も含まれる。

【００２９】一般に光の伝搬のみを目的とする光ファイ
バー類は、透明なガラスや合成樹脂などのコア部と、コ
アより屈折率の低い固体鞘部とで構成している。絶対屈
折率（以降、単に屈折率という）ｎ_１のコア部中の光線
が、屈折率ｎ_２がｎ_１より小さい｛相対屈折率ｒ＝（ｎ
_２／ｎ_１）＜１｝鞘部の境界面に入射するとき、その入
射光角が臨界角ｉより大きいと光線は全反射し、境界面
が平面の場合には臨界角ｉは、ｓｉｎ ｉ＝（ｎ_２／ｎ
_１）である。工業的に用いられる光ファイバー類の材料
は、一般的に低屈折率の合成樹脂の例で屈折率１．３５
程度から、高屈折率の鉛ガラスの１．５５までの間であ
り、鞘部が空気である場合より全反射の臨界角はかなり
大きくなり不利である筈である。

【００３０】真空に近い小さい屈折率の空気より、明ら
かに高い屈折率である透明合成樹脂などの固体鞘部を敢
えてコア部に被覆する理由は、コア部側からのコア／鞘
の境界面を保護するためであることに他ならない。加え
て、コア／鞘の間に屈折率の大きな差がなくても、光フ
ァイバー類の使用時の曲げ方において、その直径より大
きい曲率半径以上の曲げ方程度なら全反射が得られ、そ
れ以上に曲げることはあり得ないからである。本考案は
光伝搬が主目的でなく、光導体の外周発光が目的であ
り、コア部側から見たコア／鞘の境界面を保護する必要
はない。むしろ光導体の長手方向の距離に伴い、その軸
線に対する多様な角度をもった伝搬光の存在を利用する
ものであるからである。

【００３１】鞘の機能を外周空気部とする屈折率ｎ_１の
コア部のみの光導体は、外周空気の屈折率ｎ_２が極めて
小さくて略一定であるので、この原理を利用している透
明合成樹脂製のコア単独の光導体においては、屈折率ｎ
_１が大きければ大きいほど全反射効率がよいといえる。
本発明の光導入発光体は透明な可撓性のある合成樹脂製
であり、この場合の可撓性とは、硬質のガラス程度から
軟質のポリウレタン程度までを指す。材料となる合成樹
脂は、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリ
メチルペンテン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩
化ビニル、酢ビ・塩ビ共重合体、ポリウレタン系樹脂な
どの透明性の高い樹脂を用い、当該分野で公知の樹脂の
何れであってもよい。コア部の樹脂は一般に屈折率１．
４〜２．０の範囲が好適であるが当該分野で公知の樹脂
であればよい。具体的例としては屈折率の高いポリスチ
レン、ポリスチレン共重合体、ポリメタクリル樹脂（Ｐ
ＭＭＡ）、ポリカーボネートなどがあげられる。

【００３２】透明性については各種用途に使われるの
で、基本的にそれぞれの用途に適した透明性があればよ
い。発光部の長さが短ければ高い透明性は必要でなく、
長ければ減衰性の問題から透明性は高い方がよい。しか
しながら全光線透過率が８０％以上が望ましく、光導体
としての加工や使用時の撓みなどに対する十分な機械的
強度を持っていなければならず、ポリマーの架橋などの
物性改良手段を講じてもよい。外周の線状微小突起群の
加工法との兼ね合いでいえば、適度な可撓性のある例え
ばＰＭＭＡなどは転造法が適用でき、硬いポリスチレン
系樹脂や逆に柔らかいポリウレタン系樹脂などは切削法
が適用できる。

【００３３】線状微小突起群は光導体外周に沿って円周
に亘っていなくてもよく、まっすぐな棒の側面の一部に
歯を切ったようなラック（ｒａｃｋ）の如き形状でもよ
い。本発明の光導入発光体の断面形状は長手方向の任意
長さの線状微細突起群のある外周部あるいは外周部の一
部が光るという効果を損なわない限り、円形、楕円形、
半円形、そしておのおのの中空形でもよく、製品使用時
の欲する可撓性が維持されればどのような形状でもよ
い。外周に線状微細突起群を有する長手方向の長さは、
本考案の目的に照らし大凡２００ｍｍ程度までである。
本発明の光導入発光体の外周の直径は大凡２〜５０ｍｍ
程度が望ましい。あまりにも細いと外周に線状微細突起
群を形成することが困難である。また、あまりにも太い
と光ファイバー式光導方式を採用する意味がなくなるか
らである。

【００３４】線状微細突起の形状は線状突起断面におい
て三角形、鋸歯形、矩形など断面においてののり面が直
線状であることが望ましい。例えば、図３における外面
１０−２、１０−３、１０−５、１０−６、図４におけ
る外面２０−１〜２０−５の如き直線状が望ましい。正
弦波形など曲線状では外周を効率よく光らせることがで
きないがソフトな発光体になるなどの特長がある。三角
形の場合の頂角はその境界は定かでないが大凡９０°以
下がよく、望ましくは３０°までの範囲が適合する。頂
角があまりにも大きいと光導体内部で伝搬する光線のう
ちの全反射する分が多くなり、外周部への漏光に寄与す
る分が少なくなって外周の部分輝度を低めることになる
と共に、線状微小突起群の突起間のピッチを小さくとる
ことができないので全体として高輝度が得難くなる。頂
角が小さすぎると線状微小突起群の形態や強度の維持性
に支障があると共に光導体の長手方向の距離にしたがっ
て輝度が低くなり、発光体としての品位に欠ける場合が
ある。

【００３５】本発明の光導入発光体の外周の線状微細突
起群の突起間のピッチ、つまり雄ネジ状のピッチは、大
凡０．８〜１．０ｍｍ程度が望ましい。突起の高さは大
凡０．３〜０．５ｍｍ程度が望ましい。矩形断面の場合
には、矩形突起間で形作られる溝、図４でいえば１７−
１〜１７−３に図示されるような光導体長手方向の溝幅
は大凡０．１ｍｍ（１００μｍ）以内とする必要があ
る。線状微小突起群の断面が矩形の場合の外周発光の機
構は主として溝の壁面の光錯乱現象の利用であり、溝幅
が狭いと一つの溝当たりでは溝の両壁面の光錯乱現象を
加算した効果となるから狭い方がよいのである。

【００３６】次に実施例を掲げる。屈折率が１．４９の
ＰＭＭＡ樹脂を用いて、コアのみの直径８ｍｍ、長さ９
２ｍｍの円柱光導体を押出成形法で作った。一方、各種
の線状微小突起部を形成した光導入発光体を作るべく、
ダイス用金属で線状微小突起群の各種の転造用雌型を作
った。この雌型で予め作っておいた円柱光導体の長手方
向の一部を精密転造加工によって、外周発光部として外
周部に恰もネジの如き線状微小突起群を作った。作った
線状微小突起群の線状突起の断面形状は、図２に示すよ
うな三角形で、図２でいうと通常光導部範囲５の長さを
２０ｍｍ、外周に線状微小突起群を有する範囲６の長さ
を７２ｍｍとした。三角形の頂角は６０°とし、線状微
小突起群のピッチを０．８ｍｍと一定とし突起の高さの
検討を行った。突起の高さは０．２ｍｍから０．７ｍｍ
まで段階的にとった。光源は反射鏡つきの３０Ｗのハロ
ゲンランプとし、光源と光導体とを漏光しないように筒
状物で覆って接合した。光の発光部から一定の１０ｃｍ
の場所で輝度計によって輝度を測定した。その結果を表
１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果から、突起の高さにおいては大
凡０．３〜０．５ｍｍで高い輝度を示した。

【００３９】同様な方法で突起のピッチの検討を行っ
た。突起の高さを０．４ｍｍと一定とし、ピッチについ
て０．６から１．２ｍｍまで、段階的に検討した。その
結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】その結果は、ピッチについてはその境界は
定かではないが、大凡０．８〜１．０ｍｍの範囲が輝度
が高いことが分かった。

【００４２】次に頂角の角度の検討を行った。角度の水
準を１１０°、１００°、９０°、８０°、７０°、５
０°、３０°の７水準で行った結果、境界は定かでない
が９０°以下の条件が高い輝度が得られた。

【００４３】同様な光導体を用い、長手方向２０ｍｍを
そのまま残して、他の長手方向に切削法によって図４の
１７−１〜１７−３に示すような、深さ０．４ｍｍの切
り込み入れ、１６−１〜１６−３に示すような線状微小
突起群の突起断面が矩形の線状微小突起群を作った。図
４の１７−１〜１７−３に見られる如き溝の溝幅を８０
μｍとし、長手方向の突起のピッチを０．６、０．７、
０．８、０．９、１．０、１．１、１．２ｍｍの７水準
とし、実施例１と同様な方法で輝度を測定した。結果を
表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】結果は、０．８ｍｍから１．０ｍｍの範囲
が輝度が高いことが分かり、線状微小突起群の突起ピッ
チについては、断面が三角形の場合と同様な結果であっ
た。矩形突起を作るためのスリットの溝の幅は大きくと
ると輝度が低くなることが分かり、輝度を高めるスリッ
ト溝幅は大凡０．１ｍｍ（１００μｍ）以下であること
も分かった。またスリット溝の壁面、つまり図４の２０
−１〜２０−５に示す面は光錯乱を起生させるため、切
削面のままの粗面の方が外周への漏光がよいことが分か
った。

【００４６】夜間の戸外催事のときなどに誘導員が用い
る誘導のための、ハンデイ型発光棒への本考案の適用例
として、柱状の光導入発光体を作った。先ず、透明なＰ
ＭＭＡ樹脂で断面円形で直径８ｍｍ、長さ９２ｍｍのコ
アのみから成る柱状光導体を溶融押出成形法で作った。
この光導体の一方の端面に発生光度７８ｍｃｄの白色Ｌ
ＥＤ（発光ダイオード）の光源体の光線が導入できるよ
うに繋ぎ、その接点を漏光のないように筒状物で覆い、
ＬＥＤを発光させたところ光源と反対側の端面は光線が
伝搬して光るが、外周は光らないことを確認した。

【００４７】この柱状光導体の長手方向において、その
ままの部分２０ｍｍとし、残りの７２ｍｍの部分の外周
に転造雌型による精密転造法によって、図２に掲げる全
体断面略図の如く、外周にネジ状山の断面が三角形の線
状微小突起群を設けた。線状微小突起群は図３に掲げる
１０−１、１０−４、１０−７のように谷部に平坦部の
ある形状とした。突起の頂角は６０°とし、突起群のピ
ッチは０．８ｍｍ、突起の高さは０．４ｍｍとして、柱
状の光導入発光体とした。

【００４８】突起のない部分側の端面に、先の光源ＬＥ
Ｄを同じように繋ぎ発光させたところ、外周に微小突起
群を設けた長手方向部分７２ｍｍの外周は長さに亘りほ
ぼ均一に高輝度で発光した。外周に突起群のない長手方
向部分２０ｍｍにおいては外周の発光は認められなかっ
た。また、光源と反対側の端面に反射性のアルミ・フォ
イルを透明性のある接着剤で接合した結果、外周の発光
度合いが増大し、長さに亘る発光度合いについても均一
性が増した。これらの柱状の光導入発光体は夜間催事な
どで誘導員が用いる発光誘導棒として、小型で高輝度が
得られたところから十分使用可能なものであった。

【００４９】本発明の部分照明体への適用例としてとし
て、テグス状（繊維状）の光導入発光体を作った。透明
な軟質ポリウレタン系樹脂で、断面円形で直径３ｍｍ、
長さ１９０ｍｍのコアのみから成る光導体を溶融押出成
形法で得た。この光導体の一方の端面に発生輝度６０ｍ
ｃｄの青色ＬＥＤの光源体の光線が導入できるように繋
ぎ、その接点を漏光のないように筒状物で覆い、ＬＥＤ
を発光させたところ光源と反対側の端面は光線が伝搬し
て光るが、外周は光らないことを確認した。

【００５０】このテグス状光導体の長手方向において、
そのままの部分３０ｍｍとし残りの１６０ｍｍの部分の
テグスの側面の一部に恰もラック状に、テグスを直線状
にした場合の軸線方向に対し直角方向に切削法で、図４
の１６−１〜１６−３に掲げる如き矩形状微小突起群を
設け、結果として１７−１〜１７−３に掲げる如き溝が
できた。矩形突起のピッチは１ｍｍ、矩形突起の高さは
０．４ｍｍ、溝の溝幅を１００μｍとし、側面の片側が
発光するテグス状の光導入発光体とした。

【００５１】このテグス状発光体の長手方向の突起のな
い部分側の端面に、先の光源ＬＥＤを同様に繋ぎ発光さ
せたところ、外周にラック状の微小突起群を設けた長手
方向部分１６０ｍｍにある溝部分が発光し、テグスの長
さに亘り各溝部ともほぼ均一に発光した。外周に突起群
のない光源側の長手方向部分３０ｍｍにおいては外周の
発光は認められなかった。このテグス状の光導入発光体
で、側面のラック状突起側、つまり発光側が内周になる
ように円形（環状形）に加工し、置時計において約直径
４０ｍｍの文字盤表面の周囲に組込んだところ、暗闇に
おいて時刻を容易に読みとることができ、部分照明の役
割を十分果たした。

【００５２】

【発明の効果】本発明は上記の通り構成されているの
で、次に記載する効果がある。 （１）本発明は柔軟なテグス状や、可撓性のある柱状光
導体の長手方向の任意の部分の外周全体あるいはラック
状溝部など一部が、側面の漏光によって効果的に高輝度
で線状や長方形状に光るので、従来の光ファイバー類の
側面発光方式において輝度が低いがゆえに使えなかった
用途、すなわち夜間などの暗黒時における道路標識など
の発光認識体、ディスプレーなどの発光表示装器具、部
分照明器具、装飾用途などのうち高輝度が必要な分野に
効果的に用いることができ、光ファイバー方式の側面発
光体の使用分野を拡大することができる。 （２）溶融押出法や射出成形法などの公知の方法で、透
明合成樹脂の普通のコアのみで成る光導体を、細いテグ
ス状から太い柱状形状まで任意太さに予め作っておき、
必要に応じて後加工で金属ネジ加工などに用いられてい
る精密転造法や切削方式で、長手方向の外周の任意位置
について簡単に突起形成加工ができるので、簡便で製作
コストが基本的に低くでき経済的である。 （３）夜間などの暗黒時における道路標識などの発光認
識体、ディスプレーなどの発光表示装器具、部分照明器
具などに用いるための線状、長方形状、立体形状発光体
において、その可撓性を利用して任意の形状の発光体が
得られるので応用できる用途が極めて広い。 （４）特に超小型電池と、小型で高光度な白、青、赤、
緑色などの光を発するＬＥＤを光源とすれば、自在な色
相の線状、長方形、立体的発光体が任意な小さい形状で
得られ、時計、児童の鞄などに付帯させる夜間に目立つ
交通安全具、夜間のスキーツアーなどの運動用付帯用品
などに適用できる。以上、本発明は液晶パネルのバック
ライト、通常の光ファイバーとの組合わせで自動車のな
どの尾灯の点灯確認モニターなどの工業用途にも適用で
き、光ファイバー類の新しい展開に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】光導入発光体の斜視略図例

【図２】線状微小突起群が三角形の場合の断面略図例

【図３】線状微小突起群が三角形の場合の部分断面拡大
略図例

【図４】線状微小突起群が矩形の場合の部分断面拡大略
図例

【符号の説明】

１ 光導入発光体のコア樹脂部 ２ 周囲空気部 ３ 外周の線状微小突起群 ４ 光の導入方向 ５ 光導入発光体の外周に線状微小突起群のない範囲 ６ 光導入発光体の外周に線状微小突起群を有する範囲 ９、９−１〜９−７ 線状微小突起群部のコア側のコア
／周囲空気境界面 １０、１０−１〜１０−６ 線状微小突起群部の外面 １１〜１４ 光導体内部の光線放射方向 １６−１〜１６−３ 線状微小突起群の矩形状突起 １７−１〜１７−３ 矩形突起間の溝 １８−１〜１８−５ 線状微小突起群の突起外面 １９−１〜１９−５ 線状微小突起群のコア側のコア／
周囲空気境界面 ２０−１〜２０−５ 矩形突起間の溝壁面 ２１〜２３ 光導体内部の光線放射方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２１Ｖ 8/00 Ｆ２１Ｓ 1/00 Ｆ Ｆターム(参考） 2H038 BA42 5C096 AA02 AA27 BA02 BB03 BB04 BB08 CA06 CC06 CD04 CD22 CD53 5G435 AA03 AA17 BB12 BB15 EE27 FF08 GG18 GG23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導部として透明合成樹脂のコアのみか
   ら成り、鞘の役割を周囲空気層とする断面が円形の線
   状、柱状もしくは中空状の光導体に、該光導体の長手方
   向の任意位置について、長手方向と実質的に直角方向に
   外周に沿って外周全部あるいは外周の一部に線状微小突
   起群を有する部分を設けることにより、該光導体に光線
   を導入したときに該突起群を有する恰もネジ状の外周部
   全体、あるいは恰もラック状の外周の一部が漏光部を形
   成して発光することを特徴とする光導入発光体。
2. 【請求項２】 光導体の外径が大凡２〜５０ｍｍで、任
   意外周の線状微小突起群の線状突起部断面が実質的に三
   角形、鋸歯形あるいは正弦波形であって、突起間相互の
   ピッチが大凡０．８〜１．０ｍｍ、突起の高さが大凡
   ０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に
   記載する光導入発光体。
3. 【請求項３】 光導体の外径が大凡２〜５０ｍｍで、任
   意外周の線状微小突起群の線状突起部断面が実質的に矩
   形であって、突起間相互の間で形成された溝の溝幅が大
   凡０．１ｍｍ以下で、突起の高さが大凡０．３〜０．５
   ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載する光導入
   発光体。