JP2003287630A

JP2003287630A - ライトガイド

Info

Publication number: JP2003287630A
Application number: JP2002089886A
Authority: JP
Inventors: Hideto Kato; 秀人加藤; Masamichi Otani; 正通大谷
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ライトガイドの入射端部が高出力光源の熱に
晒されても出射光量の低下や照度斑が生ずることがな
く、照度ムラが無いライトガイドを提供すること。【解決手段】高出力光源（２）と対峙するガラスファイ
バ素線群（１ａ）を集束した可撓性を有するライトガイ
ド（１）の入射端部（１ｂ）のガラスファイバ素線群
（１ａ）を熱融着によりロッド状に集束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ライトガイドの入
射端部の改良に関し、さらに詳しくは、医療用あるいは
工業用高出力光源用のライトガイドの改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プラスチックファイバ（ＰＯ
Ｆ）の入射端部を熱融着したライトガイドは知られてい
る。（特開平６−２８９２３２号公報参照）ところが、近年、医療用赤外線照射治療器あるいは工業
用用途においては、高出力ハロゲン光源等を使用した高
出力光源機器が急増してきている。しかし、上記の従来
の構成では、ライトガイドの入射端部は高出力光源の熱
に晒されるため、プラスチックファイバ（ＰＯＦ）が劣
化し、出射光量の低下と共に照度斑が生じるという問題
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、上記の問題点を解消するとともに、高出力光源
と対峙しても照度ムラが生じないライトガイドを提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来のＰ
ＯＦに代えて、特定の素線径のガラスファイバ素線群か
らなるライトガイドを採用し、その際、該ガイドの入射
端部のガラスファイバ素線群を熱融着させることによ
り、従来の問題を容易に解消できることを究明した。

【０００５】かくして、本発明によれば、高出力光源と
対峙する入射端部を持った、素線径３０μｍ〜８０μｍ
のガラスファイバ素線群を集束した可撓性を有するライ
トガイドであって、該入射端部が熱融着により集束され
てロッド状にあることを特徴とするライトガイドが提供
される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、高出力赤外線治
療器に本発明のライトガイドを適用した例について、添
付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のライ
トガイドの一例を示す斜視図である。図２は、本発明の
ライトガイドの入射端部における融着状態を示す横断面
図である。図３は、本発明のライトガイドにおいて、ガ
ラスファイバ素線をランダム編みした、別の態様を示す
斜視図である。図４は、本発明のライトガイドの入射端
部を融着してロッド状に加工するのに好ましい治具の斜
視図である。図１〜図３において、（１）は多数本のガ
ラスファイバ素線（１ａ）を集束したライトガイド、
（１ｂ）はその入射端部、（１ｃ）は出射端部、（２）
は光源としての高出力赤外線ランプ、（３）はライトガ
イドの入射端部（１ｂ）に装着された集束具である。

【０００７】本発明で特徴的なことは、高出力光源用の
ライトガイドとして、従来のプラスチックファイバ（Ｐ
ＯＦ）に代えて、より耐熱性に優れたガラスファイバを
採用し、その際、該高出力光源と対峙するライトガイドの
入射端部（１ｂ）に熱劣化し易い接着剤を適用すること
なく、図１〜図３に示すように、該端部を熱融着により
固着してロッド状に構成した点にある。こうすることに
より、高出力光源の場合であっても、熱によりライトガ
イドの入射端部（１ｂ）が損傷することがないので、経
年的な照度低下の問題が解消される。

【０００８】さらに、本発明の好ましい態様にあって
は、図２に示すように、ライトガイドの入射端部（１
ｂ）の最外周に位置する素線群の変形度が１．０５〜
１．４と従来のプラスチックファイバ（ＰＯＦ）の場合
と比較してきわめて小さいことが特徴である。この結
果、ＰＯＦの場合と比較して熱融着時のガラスファイバ
素線の変形によるロスが低減でき、照射効率が上がる。
ここで、変形度とは、ライトガイドの入射端部（１ｂ）
の最外周に位置する個々のガラスファイバ素線の長軸を
Ｌ１、短軸をＬ２とした時、これらの比、Ｌ１／Ｌ２で
定義する。ところで、光源、特に１５０Ｗ以上の高出力
光源になると、照度特性に起因する照度斑が生じ易いが
これらの斑はガラスファイバ素線群すなわち素線束の集
合体構造の工夫によって、さらに軽減・解消される。こ
のためには、図３に示すように、ライトガイドの入射端
部（１ｂ）に位置する光ファイバ素線（１ａ）群と出射
端部（１ｃ）に位置するガラスファイバ素線（１ａ）群
との位置関係をランダム配列化させればよい。ランダム
配列化の手段としては，周知の機械あるいはハンドによ
るランダム編みなどが採用される。このようなランダム
配列化により、ライトガイドの出射端部（１ｃ）から出
射される出射光が該出射端部（１ｃ）の端面全体で照度
斑がなく均一光化される。

【０００９】ここで、円滑なランダム配列を実現するた
めには、ガラスファイバ素線として細径の多成分ガラス
等からなるものを用いるのが望ましい。このときの素線
外径としては、３０μｍ〜８０μｍ、好ましくは、４０
μｍ〜６０μｍの範囲にあればよい。なぜなら、素線
外径が大き過ぎると曲げた際の光量の損失が大きく、屈
曲性も悪くなり、素線の集束密度が低下し照射密度も低
下するとともに均一光化が難しくなる。逆に素線外径が
小さ過ぎると、素線自体の強度が弱くなり、ランダム編
み等の加工上問題を生ずる。そして、上記のガラスファ
イバ素線は、２８００本〜４６０００本の範囲で集束し
てライトガイトとするのが好ましい。

【００１０】本発明において、ライトガイドの入射端部
（１ｂ）を熱融着しつつ該端部の最外周に位置する素線
の変形度を少なくするためには、例えば図４に示す融着
治具を用いる。該図において、融着治具（４）は耐熱性
が高く、熱伝導性に優れた、上下２片の分割式アタッチ
メント（５ａ）、（５ｂ）から構成されている。加熱部
（図示せず）は上記２片のアタッチメント（５ａ）、
（５ｂ）を均等に加熱するよう、それらの全周に亘って
配置されている。さらに、アタッチメント（５ａ）、
（５ｂ）を加圧する駆動部（図示せず）についても２片
のアタッチメントを均等に加圧するよう構成されてい
る。このような融着治具（４）を用いて、ガラスファイ
バ素線（１ａ）同士を融着するには、まず、ライトガイ
ドの入射端部（１ｂ）に位置するガラスファイバ素線
（１ａ）の全数をアタッチメント（５ａ）、（５ｂ）で
形成される中心孔（６）に配置する。次に、加熱温度５
００〜７００℃、加圧力２００〜４００Ｎで加圧する
と、ガラスファイバ素線群全体に亘って、一定の加圧力
が加わる。本融着治具（４）を使用すればガラスファイ
バ素線群全体に亘って、一定の加圧力が加わるので融着
された各ガラスファイバ素線は外径の変形度が極めて少
ないものとなる。しかも、ガラスファイバ素線群の断面
方向全体に亘って、素線間の変形度のばらつきも少なく
なる。

【００１１】以上の説明では、ガラスファイバ素線束の
光入射端面、光出射端面の形状がともに円形の例である
が、これらの断面は楕円形や方形などに、本発明の思想
の範囲内であれば随時種々の変更および応用が可能であ
る。また、熱融着も入射端部（１ｂ）に適用する例を示
したが、同様に出射端部（１ｃ）についてもファイバ素
線群のバラケ防止のため適用してもよい。また、両端部
の機械的損傷を防止するため、端部に耐熱性樹脂あるい
は金属からなる集束具（３）を取り付けるのが望まし
い。さらに、ライトガイド表面全体の保護の観点から、
表面をネット状の部材あるいはチューブ状部材、または
ステンレス管等の保護管で全体的にカバーすることも有
用である。このようにして、本発明のライトガイは、入
射端部（１ｂ）、あるいは該入射端部（１ｂ）と出射端
部（１ｃ）を除く中間部分が可撓性を呈するので、治療
あるいは作業時における取扱性にも優れる。

【００１２】以下に、本発明のライトガイドの一例を図
１の場合について示す。先ず、素線径が５０μｍの多成
分ガラス光ファイバ素線(１ａ)を１１３４０本集束させ
て、外径が６ｍｍ、全長が２０００ｍｍのライトガイド
を作成した。次いで、一方の端部である、出力１５０Ｗ
の高出力光源である赤外線ランプ（２）に対峙した入射
端部（１ｂ）を図４に示した融着治具（４）を用いて融
着条件、温度６４０℃、加圧力３００Ｎにて３０分間熱
融着させた。この結果、入射端部（１ｂ）の全ての素線
が均一に熱着し隙間の無いロッド状となっていること、
さらに入射端部（１ｂ）の最外周の素線群の変形度が1.
２５と変形度が少ないことが確認された。次に、このラ
イトガイドの入射端部（１ｂ）を赤外線ランプ（２）に
対峙させ、実機による耐熱性試験を行った所、該入射端
部（１ｂ）の端面が３５０℃の状態と高温の状態になっ
て尚且つ１２時間後でも、照度劣化や入射端部の熱変形
は一切起きず、ライトガイドの入射端部（１ｂ）は十分
な耐熱性を有していることが確認された。さらに、出射
照度バラツキを照度計にて測定した所、その値は２.０
％以内であって、十分に均一化光されていることが確認
された。なお、上記のバラツキは、Ｒmax／Ｘa＊１００
％で示され、その際、Ｒmaxは有効照射部の照度分布に
おける最大照度差、Ｘaはその平均である。最後に、本
発明のライトガイドの屈曲性についても、屈曲試験条件
（曲げ半径２０ｃｍ、５万回）にて試験した所、ファイ
バ素線に断線を生ずることがなく、十分な屈曲性を有し
ていることも確認された。

【００１３】

【発明の効果】本発明では、高出力光源に対峙させるラ
イトガイドの入射端部として、特定の素線径のガラスフ
ァイバ素線群を熱融着させてロッド状としたものを採用
するので、該端部は、耐熱性、屈曲性に優れるともに出
射部においても優れた照度に経年変化がなく、したがっ
て均一光が得られるという顕著な効果が奏される。ま
た、本発明では、従来のように、ライトガイドの入射端
部を接着剤で固着する必要がないので、熱的に劣化する
要素が排除され、その結果、該入射端部の耐久性が格段
に向上する。しかも、該入射端部の固着には熱融着を利
用するので、ガラスファイバ素線群の集束密度が上がる
ので照射効率も飛躍的に改善されるばかりか、製造工程
も簡略化され生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のライトガイドの一例を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明のライトガイドの入射端部における融着
状態を示す横断面図である。

【図３】本発明のライトガイドにおいて、ガラスファイ
バ素線群をランダム編みした、別の態様を示す平面図で
ある。

【図４】本発明のライトガイドの入射端部を融着してロ
ッド状に加工するのに好ましい治具の斜視図である。

【符号の説明】

１ライトガイド１ａ光ファイバ素線１ｂ入射端部１ｃ出射端部２高出力光源３集束具４融着治具５ａ、５ｂ分割式アタッチメント６アタッチメントの中心孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高出力光源と対峙する入射端部を持っ
た、素線径３０μｍ〜８０μｍのガラスファイバ素線群
を集束した可撓性を有するライトガイドであって、該入
射端部が熱融着により集束されてロッド状にあることを
特徴とするライトガイド。
【請求項２】該入射端部の最外周に位置する素線群の
変形度が１．０５〜１．４である請求項１に記載のライ
トガイド。
【請求項３】該入射端部から出射端部の間でガラスフ
ァイバ素線群がランダム編みされている請求項１または
２に記載のライトガイド。
【請求項４】該ライトガイドの出射端が熱融着により
集束されてロッド状にある請求項１から３のいずれかに
記載のライトガイド。
【請求項５】高出力光源のＷ数が１５０Ｗ以上である
請求項１から４のいずれかに記載のライトガイド。