JP2005321751A - Optical fiber for illumination and manufacturing method therefor - Google Patents

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Jeon-Ho Park
パク，ジェオン−ホ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber for illumination which can be manufactured by a simpler and more economical method, which is fully applicable to an actual illumination market, whose characteristics after manufacture is improved, and which has a wide angle of optical visibility, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The optical fiber for illumination has a remarkably wide angle of optical visibility by applying a liquefied polymeric resin containing scattering bodies to the surface of the light emitting end of the optical fiber and then hardening the resin, and thereby letting the scattering bodies induce effective irregular reflection on the light emitting end of the optical fiber, exhibits stable thermal, optical, and chemical-resistant characteristics, and degrees of diffusion, convergence, and irregular reflection of the light can be controlled by adjusting density of the scattering bodies to be used. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、照明用光ファイバーおよびその製造方法に関し、より詳しくは、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical fiber for illumination and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical fiber for illumination having a wide light viewing angle and a method for manufacturing the same.

光の全反射を用いた光ファイバーは、情報量の急速な増加に対応する超高速通信網をはじめとする光通信システムにおいて最も核心をなす素子である。このような光ファイバーを用いた他の応用分野として照明用光ファイバーが挙げられるが、これは照明またはディスプレー分野が有する広い波及効果によって今日各分野で広く使用されている。特に、画像処理技術などにおいてなくてはならない項目として提示されている。
このような光ファイバーを用いた照明は、まず媒質自体が光のみを伝達するため、光ファイバー自体に熱が発生しない冷光源であって、被射体の熱による変形および変色が発生せず、周辺環境の温度・湿度などに影響を及ぼさないという長所を有する。また、光源装置の内部にフィルターを取り付けて可視光領域（４００〜８００ｎｍ）、または特定の波長帯の光のみを使用することが可能であり、白熱灯、蛍光灯およびネオン灯のような一般の照明光とは異なり、自然環境とよく調和してあざやかでさっぱりした気持ちを感じさせる光を演出することができる。 An optical fiber using total reflection of light is the most important element in an optical communication system such as an ultrahigh-speed communication network corresponding to a rapid increase in information amount. Another application field using such an optical fiber is an optical fiber for illumination, which is widely used in various fields today due to the wide ripple effect of the illumination or display field. In particular, it is presented as an indispensable item in image processing technology and the like.
The illumination using such an optical fiber is a cold light source that does not generate heat in the optical fiber itself because the medium itself transmits only light. It has the advantage of not affecting the temperature, humidity, etc. In addition, it is possible to use only a light in a visible light region (400 to 800 nm) or a specific wavelength band by attaching a filter inside the light source device, such as incandescent lamps, fluorescent lamps and neon lamps. Unlike illumination light, it can produce light that makes you feel refreshed and refreshing in harmony with the natural environment.

さらに、光のみを伝達するので、漏電および放電のような電気的危険がなく、屋外および水中照明に特に有利であり、ガラス管を用いた一般の照明とは異なり破損のおそれがなく、柔軟性に優れるため、自由な形状の表現が可能であり、狭小、屈曲および危険な場所にも照明が可能である。
その他に、照明の応用において、光ファイバーが有する長所としては、メンテナンスが容易であり、費用が節減されるということが挙げられ、たとえば、ランプの取り替え作業の際、時間的・空間的制約（道路上、汚染地域のような危ない場所、高いところや水中、密閉されたところ）と危険のおそれがある一般の照明とは異なり、別途の便利な場所に設置された光源装置内部のランプのみを簡単に取り替えることで済む。また、電力費用が節減され、耐久性に優れ、色相の変化および演出法が多様であり、均一な高輝度照明が可能であるだけでなく、点照明、面照明、平行光照明およびライン照明など照明方法が多様であるという特徴が挙げられる。 Furthermore, since it only transmits light, there is no electrical hazard such as leakage and discharge, which is particularly advantageous for outdoor and underwater lighting, unlike general lighting using glass tubes, there is no risk of breakage, and flexibility Therefore, it is possible to express a free shape, and it is possible to illuminate narrow, bent, and dangerous places.
Another advantage of optical fibers in lighting applications is that they are easy to maintain and save money. For example, when replacing lamps, time and space constraints (on the road) Unlike dangerous lighting such as contaminated areas, high places, underwater, sealed places) and general lighting where there is a risk of danger, only the lamp inside the light source device installed in a separate convenient place can be easily All you need to do is replace it. In addition, power costs are reduced, durability is excellent, hue changes and production methods are diverse, and not only uniform high-intensity illumination is possible, but also point illumination, surface illumination, parallel illumination, line illumination, etc. The feature is that there are various lighting methods.

このような光ファイバーを用いた照明システムは、次のような用途、すなわち、建築照明、景観照明、水中照明、産業用照明（Light Guide, Backlighting, Automobile, Optical Sensors）および医療用照明（Image Transmission）などにおいて幅広く使用されている。
このような照明用光ファイバーは、大きく縦端発光型（図１（ａ）参照）と側面発光型（図１（ｂ）参照）に区分できる。 Such optical fiber-based lighting systems are used in the following applications: architectural lighting, landscape lighting, underwater lighting, industrial lighting (Light Guide, Backlighting, Automobile, Optical Sensors), and medical lighting (Image Transmission). Widely used in
Such an optical fiber for illumination can be roughly divided into a vertical edge light emitting type (see FIG. 1A) and a side light emitting type (see FIG. 1B).

まず、縦端発光型光ファイバーは、光ファイバーの始端に光が入射して縦端に放出されることを利用したものであって、他に点照明ともいう。縦端発光型光ファイバーは、その固有の特性によって複数個のポイント（Point）を与えて演出しようとする形状をなし、その直径によって各々のポイント間の距離を調節しなければ演出しようとする効果が得られず、また出光部分の処理方法によって、得られる効果が異なる。   First, the vertical-end light-emitting optical fiber utilizes the fact that light is incident on the start end of the optical fiber and emitted to the vertical end, and is also called point illumination. The vertical-end light-emitting optical fiber is shaped to give multiple points (Points) according to its unique characteristics, and if you do not adjust the distance between each point depending on its diameter, the effect is to produce. It cannot be obtained, and the obtained effect differs depending on the processing method of the light emission part.

次に、側面発光型光ファイバーは、光ファイバーのクラッド部に損傷を与えて光が光ファイバーの側面に漏れる効果を利用したものであって、建物外郭の形態を表現しようとする場合や壁面などに形状を表現しようとする場合などに適用でき、ネオンサイン（Neon Sign）を直接代替できるため、ネオンサインの施工が不可能な水中、湿気の多いところなどに適用され、何らかの危険要素なしで施工できる。   Next, the side-emitting optical fiber uses the effect of damaging the cladding of the optical fiber and causing light to leak to the side of the optical fiber. It can be applied to the expression, etc., and it can be directly substituted for Neon Sign, so it can be applied to underwater or humid places where neon sign construction is impossible, and it can be constructed without any risk factors.

一般的に、上記の照明用光ファイバー、特に、縦端発光型光ファイバーの最も大きい問題として提起されてきたものは、放出される光の光視野角が非常に狭いため、観察者の位置による可視性の依存度が大きいということである。
視野角は、光ファイバーの開口数（NA, Numerical Aperture）によって決定される。すなわち、光ファイバーにおいて全反射を起こすために構成されるコアとクラッド部の屈折率差によって、下記反応式１から光ファイバーの光放出部で光が拡散できる角度を算出できる（図２ａ参照）。 In general, the biggest problem of the above-mentioned illumination optical fiber, in particular, the vertical-end light-emitting optical fiber, is that the light viewing angle of the emitted light is very narrow, so the visibility depending on the position of the observer This means that the degree of dependence is large.
The viewing angle is determined by the numerical aperture (NA) of the optical fiber. That is, the angle at which light can be diffused in the light emitting part of the optical fiber can be calculated from the following reaction formula 1 based on the refractive index difference between the core and the cladding part configured to cause total reflection in the optical fiber (see FIG. 2a).

Figure 2005321751
…（１）
Figure 2005321751
 ... (1)

上記の式（１）において、ｎ１はコア部の屈折率を示し、ｎ２はクラッド部の屈折率を示し、上記のｎ１とｎ２は各々光ファイバーの受光部と光放出部において線光源が光ファイバー内に入出することが可能な最大角である。 In the above formula (1), n 1 represents the refractive index of the core part, n 2 represents the refractive index of the cladding part, and n 1 and n 2 represent linear light sources in the light receiving part and the light emitting part of the optical fiber, respectively. Is the maximum angle that can enter and exit the optical fiber.

上記の式（１）のように、コアの屈折率が大きい光ファイバーであるほど光放出部で線光源が拡散する角度が大きいので、照明用に使用される場合、より広い視野角を確保することができる。しかし、実際に一般の光ファイバーの場合、従来の製造工程自体が通信用光ファイバーに合うように、すなわち、開口数が非常に小さい構造を有するように設計および固定されており、特にガラス光ファイバーの場合、高い屈折率を有するコア部を製造することは非常に難しく、製造コストが高い。   As shown in the above formula (1), the optical fiber having a larger refractive index of the core has a larger angle at which the line light source diffuses in the light emitting portion, so that a wider viewing angle should be secured when used for illumination. Can do. However, in the case of a general optical fiber, the conventional manufacturing process itself is designed and fixed so as to match the optical fiber for communication, that is, to have a structure with a very small numerical aperture. It is very difficult to manufacture a core portion having a high refractive index, and the manufacturing cost is high.

同様に、プラスチック光ファイバーの場合にも、高分子物質を用いてコアとクラッド部の屈折率差を極めて大きくするのは高分子物質の特性上困難である。実際に適用する時、クラッド部の屈折率の減少のために屈折率を非常に低くして合成されたフッ素系高分子を使用してもよいが、このような方法でクラッド部を製造する場合、使用される高分子物質が非常に高価であるため、一般的に安価な照明用光ファイバーへの適用はあまり適切でない。   Similarly, in the case of a plastic optical fiber, it is difficult to increase the refractive index difference between the core and the clad using a polymer material because of the characteristics of the polymer material. In actual application, a fluorine-based polymer synthesized with a very low refractive index may be used to reduce the refractive index of the cladding part. Since the polymer material used is very expensive, it is generally not suitable for application to inexpensive optical fibers for illumination.

また、互いに異なる官能基を有する単量体の共重合時、相分離によって発生する微細な不均一性が可視光領域で強い散乱を引き起こすことを用いて、液晶ディスプレーにおけるバックライト（back-light）の拡散フィルムとして使用した技術が提案されているが（非特許文献１参照）、このような技術を光ファイバーに適用する場合、異なる官能基を有する単量体を光ファイバーの断面や側面へ塗布したとき、特に、プラスチック光ファイバーの場合、上記の単量体がプラスチック光ファイバーを溶かすという問題が生じる。この際、上記のプラスチック光ファイバーのコアとクラッド部の構造の変形をもたらし得るので、最初からこのような異なる官能基を有する単量体を用いて不均一性が高いコアを有する光ファイバーを別途に製作しない限り、実際工程への適用には相当な問題がある。   Also, when monomers with different functional groups are copolymerized, the fine non-uniformity generated by phase separation causes strong scattering in the visible light region. Although a technique used as a diffusion film has been proposed (see Non-Patent Document 1), when such a technique is applied to an optical fiber, a monomer having a different functional group is applied to the cross section or side of the optical fiber. In particular, in the case of a plastic optical fiber, there arises a problem that the monomer dissolves the plastic optical fiber. At this time, since the structure of the core and clad portion of the plastic optical fiber described above may be deformed, an optical fiber having a highly non-uniform core is manufactured separately from the beginning using monomers having different functional groups. Unless it is, there are considerable problems in application to actual processes.

したがって、上記のような問題の解決方案として、光ファイバーの光放出断面に所定のエッチング工程を通じて多角鏡面または微細な突出形状を有する特定の形状を導入して、光ファイバーから放出される光の乱反射、集束または拡散を誘導することによって、従来の平らな段部面の光ファイバーを用いる照明装置とは異なり、観測者に対して広い視野角を有するようにする方案が提示されている（特許文献１参照）。   Therefore, as a solution to the above-mentioned problems, a specific shape having a polygonal mirror surface or a fine protruding shape is introduced into a light emission cross section of the optical fiber through a predetermined etching process to diffuse and focus light emitted from the optical fiber. Alternatively, a method has been proposed in which diffusion is induced so that the observer has a wide viewing angle, unlike a conventional illumination device that uses an optical fiber having a flat stepped surface (see Patent Document 1). .

しかし、上記の光ファイバーを建築照明、景観照明、水中照明および産業用照明などの用途に使用する場合、ガラス光ファイバーおよびプラスチック光ファイバーなどの光ファイバーの材料に関わらず、長期間の雨天や梅雨による漏水または埃の吸着などによって、上記の光ファイバーの微細加工された断面が期待通りの役割を十分果たすことができない。   However, when the above optical fiber is used in applications such as architectural lighting, landscape lighting, underwater lighting, and industrial lighting, water leakage or dust caused by long-term rain or rainy season, regardless of the optical fiber materials such as glass optical fiber and plastic optical fiber. The finely processed cross section of the above optical fiber cannot sufficiently fulfill the expected role due to adsorption of the above.

のみならず、特にプラスチック光ファイバーの場合、季節の変化による温度の反復的な変化によって、上記の光ファイバーの断面に形成された微細加工形状が長期間維持されないため、これを保護するための種々のフィルム膜や高価のパッケージングが必要であり、これらのメンテナンスのための作業を別途に要し、さらに、定期的な取替えが不可避である。   In addition, in the case of a plastic optical fiber in particular, various films for protecting the micro-fabricated shape formed in the cross section of the optical fiber are not maintained for a long time due to repetitive changes in temperature due to seasonal changes. Membranes and expensive packaging are necessary, and maintenance work is required separately. Further, periodic replacement is inevitable.

しかし、光ファイバーを用いた照明システムは、現在大部分の供給会社が工程の面で労働集約的であり、零細な規模で製造しており、また、上記のような断面微細加工の場合、その工程の製造コストが非常に高価であり、かつ複雑である上に、光の拡散や集束または乱反射の程度を調節するためには、微細加工工程、特にエッチングを通じた工程の場合、最適化条件を確立するために多くの研究開発が伴われるべきであるので、実際的な照明市場で競争力を確保できなくなるという問題がある。
韓国登録実用新案第２０−０３４２７０４号公報 Akamitsu Okumura, Takeshi Ishikawa, Akihiro Tagaya and Yasuhiro Koike, Appl. Opt. 5 269-275 (2003) However, lighting systems using optical fibers are currently labor intensive in terms of process by most suppliers, and are manufactured on a fine scale. In order to adjust the degree of light diffusion, focusing or diffuse reflection, optimization conditions are established in the case of microfabrication processes, especially through etching. Therefore, there is a problem that competitiveness cannot be secured in a practical lighting market because much research and development should be accompanied.
Korean Registered Utility Model No. 20-0342704 Akamitsu Okumura, Takeshi Ishikawa, Akihiro Tagaya and Yasuhiro Koike, Appl. Opt. 5 269-275 (2003)

本発明の目的は、より簡単で経済的な方法で製造され、実際の照明市場で十分に適用でき、かつ製造された光ファイバーの特性が改善され、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to manufacture an optical fiber for illumination having a wide light viewing angle, which is manufactured by a simpler and more economical method, can be sufficiently applied in the actual lighting market, and has improved characteristics of the manufactured optical fiber, and its manufacture Is to provide a method.

本発明者らは、上記のような光ファイバーが有する狭い光視野角などの問題を解決するために鋭意研究努力した結果、光ファイバーの表面に、散乱体が分散された液状の高分子樹脂を塗布した後固化させる場合、光放出端に効果的な乱反射が誘発されて視野角が著しく広くなり、外部の埃の吸着や漏水による光学特性の低下が排除され、熱的、光学的および化学的安定性に優れた照明用光ファイバーを製造できることを発見し、本発明を完成した。   As a result of earnest research efforts to solve the problems such as the narrow light viewing angle of the optical fiber as described above, the present inventors applied a liquid polymer resin in which scatterers are dispersed to the surface of the optical fiber. When solidified afterwards, effective diffuse reflection is induced at the light emitting edge, the viewing angle is remarkably widened, the deterioration of optical properties due to adsorption of external dust and water leakage is eliminated, and thermal, optical and chemical stability The present invention has been completed by discovering that it is possible to produce an optical fiber with excellent illumination.

本発明に係る照明用光ファイバーは、光源と接続されて光を受光する一端と、これと区別される光放出端とを有する光ファイバーにおいて、前記光放出端の表面に散乱体が分散された高分子樹脂が塗布されていることを特徴とする。   An optical fiber for illumination according to the present invention is a polymer in which a scatterer is dispersed on a surface of a light emitting end in an optical fiber having one end connected to a light source and receiving light and a light emitting end distinguished from the one. Resin is applied.

また、本発明に係る照明用光ファイバーの製造方法は、液状の高分子樹脂に散乱体を分散させる工程と、前記散乱体が分散された高分子樹脂溶液を光ファイバーの光放出端表面に塗布した後固化させる工程とを含むことを特徴とする。   Also, the method for manufacturing an optical fiber for illumination according to the present invention includes a step of dispersing a scatterer in a liquid polymer resin, and after applying a polymer resin solution in which the scatterer is dispersed to the light emitting end surface of the optical fiber. And a solidifying step.

本発明の製造方法に係る照明用光ファイバーは、実際の光学特性に影響を及ぼす散乱体が高分子樹脂中に分散されているため、従来の微細加工形状の方法で製造された光ファイバーに比べて屋外および室内照明の設置において外部の埃の吸着や漏水による光学特性の低下を排除でき、高分子樹脂を選択使用することによって、熱的、光学的、化学的安定性が改善され、照明用光ファイバーの設置におけるメンテナンスおよびその他の保護フィルムの付着費用が節減できる。さらに、散乱体の濃度を調節することによって光ファイバーの光学特性を調節でき、簡単な製造工程によって製造する現場に適用する場合、非常に効率がよいと考えられる。   In the optical fiber for illumination according to the manufacturing method of the present invention, scatterers that affect the actual optical characteristics are dispersed in the polymer resin, so that it is more outdoor than the optical fiber manufactured by the conventional microfabricated shape method. In addition, it is possible to eliminate deterioration of optical properties due to external dust adsorption and water leakage in indoor lighting installations, and the selective use of polymer resins improves the thermal, optical and chemical stability, and the optical fiber for lighting Installation maintenance and other protective film deposition costs can be reduced. Furthermore, the optical properties of the optical fiber can be adjusted by adjusting the concentration of the scatterers, and it is considered very efficient when applied to a manufacturing site manufactured by a simple manufacturing process.

本発明の光ファイバーは、様々な分野に適用でき、照明および映像ディスプレー装置に適用して効果的な光の拡散および乱反射を要求する光学用部品として広い応用価値を有し、上記のような効率性は、日増しに応用価値が高まる照明用光ファイバー市場における製造コストおよび価格競争力において相当な優位を占めることができる技術としてその役割が期待される。   The optical fiber of the present invention can be applied to various fields, and has a wide application value as an optical component requiring effective light diffusion and irregular reflection when applied to illumination and video display devices, and has the above-described efficiency. Is expected to play a role as a technology that can occupy a considerable advantage in manufacturing cost and price competitiveness in the optical fiber market for lighting, whose application value is increasing day by day.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本実施形態は、光ファイバーの光放出端の表面に、散乱体を含有する液状の高分子樹脂を塗布した後固化させることによって、光ファイバーの光放出端における効果的な乱反射を誘発させて著しく広い光視野角を有し、熱的、光学的、耐化学的に安定な特性を示し、使用される散乱体と高分子樹脂の屈折率差を散乱体の濃度の調節などのような簡単な方法で調節して、光拡散、集束および乱反射の程度を調節できる、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法に関する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In this embodiment, a liquid polymer resin containing a scatterer is applied to the surface of the light emitting end of the optical fiber and then solidified, thereby inducing effective diffuse reflection at the light emitting end of the optical fiber, thereby significantly increasing the light. It has a viewing angle, exhibits stable thermal, optical, and chemical resistance characteristics, and allows the refractive index difference between the scatterer used and the polymer resin to be adjusted by a simple method such as adjusting the scatterer concentration. The present invention relates to an optical fiber for illumination having a wide light viewing angle that can be adjusted to adjust the degree of light diffusion, focusing, and irregular reflection, and a method for manufacturing the same.

以下、本実施形態の照明用光ファイバーを実験の便宜上縦端発光型光ファイバーに対する事例を中心に、それによる光学特性を説明するが、側面発光型光ファイバーにも同様に適用できることを明らかにする。   Hereinafter, the optical characteristics of the illumination optical fiber according to the present embodiment will be described focusing on the case of the vertical-end light-emitting optical fiber for convenience of experiments, but it will be clarified that it can be similarly applied to the side-emitting optical fiber.

本実施形態は、光ファイバーの光放出端で強い光散乱を起こすために散乱体を液状の高分子樹脂に均一に分散させた後固化する。   In this embodiment, in order to cause strong light scattering at the light emitting end of the optical fiber, the scatterer is uniformly dispersed in a liquid polymer resin and then solidified.

すなわち、本実施形態は、用いる散乱体と高分子樹脂の屈折率差を用いて発現される光拡散および乱反射などの光学特性を光ファイバーに適用しようとしたものであって、上記の散乱体と高分子樹脂の屈折率は、照明用光ファイバーの用途によって散乱体と液状の高分子樹脂を選択使用することによって調節可能であり、また、液状の高分子樹脂中に分散させる散乱体の濃度を調節する簡単な方法でも調節可能である。上記の散乱体を液状の高分子樹脂に分散させた後、光ファイバーの光放出端に塗布して固化させることによって、光の拡散、集束および乱反射を誘導することで光学特性の調節が従来の自然発生的な相分離による調節や光ファイバーの光放出端に複雑なエッチング工程を通じた調節に比べて、単に散乱体の屈折率や濃度を適宜調節することによって得られる、より簡単な工程を提供することにその技術構成上の特徴がある。   That is, this embodiment is intended to apply optical characteristics such as light diffusion and irregular reflection expressed by using a difference in refractive index between a scatterer to be used and a polymer resin to an optical fiber. The refractive index of the molecular resin can be adjusted by selectively using the scatterer and the liquid polymer resin depending on the use of the optical fiber for illumination, and the concentration of the scatterer dispersed in the liquid polymer resin is adjusted. It can be adjusted in a simple way. After dispersing the above scatterer in a liquid polymer resin, it is applied to the light emitting end of an optical fiber and solidified to induce light diffusion, focusing and irregular reflection, thereby adjusting the optical characteristics. Providing a simpler process that can be obtained by simply adjusting the refractive index and concentration of the scatterer as appropriate, compared to the adjustment by generational phase separation and the adjustment through a complicated etching process at the light emitting end of the optical fiber. Has the characteristics of its technical structure.

上記の散乱体は、ナノメーターサイズからサブミクロンサイズ、数十ミクロン（１０ｎｍ〜１０μｍ）サイズに至るまで光散乱を誘導しようとする特定の波長に準ずる様々なサイズを有する散乱体を使用してもよく、液状の高分子樹脂に溶解しない特性を有するものを使用する。このような散乱体のサイズ分布において単分散を有する散乱体粒子を使用する場合、特定の光源領域で強い光散乱を誘導できる。または、多分散、すなわち、様々なサイズ分布を有する粒子を用いて光源の種類に関わらず光散乱を起こさせる（図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）。   The above scatterer may be a scatterer having various sizes according to a specific wavelength to induce light scattering from a nanometer size to a sub-micron size to several tens of microns (10 nm to 10 μm). Often, those having characteristics that do not dissolve in a liquid polymer resin are used. When using scatterer particles having monodispersion in the size distribution of such a scatterer, strong light scattering can be induced in a specific light source region. Alternatively, light scattering is caused regardless of the type of light source using particles having polydispersity, that is, various size distributions (see FIGS. 2B, 2C, and 2D).

上記のような光散乱を得るための散乱体としては、光放出端から出る光源に対する吸収が大きくない物質を使用するが、すなわち、可視光領域で透明であり、分散媒である高分子樹脂の屈折率と大差を示す粒子を用いて強い光散乱を起こすものを使用することが好ましい。この際、散乱体と高分子樹脂の屈折率の差が０．００１〜０．３の範囲のものを使用するが、屈折率の差が小さいほど効果的な光散乱効果による広い光視野が得られず、相対的に屈折率の差が大きいほど光散乱効果による広い光視野が得られる。一方、光ファイバーから特定の方向に発散して行く光量が過度な散乱によって減少するため、遠距離からの視認性に劣るという問題がある。   As the scatterer for obtaining light scattering as described above, a substance that does not absorb a large amount with respect to the light source emitted from the light emission end is used. That is, it is transparent in the visible light region, and is a polymer medium that is a dispersion medium. It is preferable to use particles that cause strong light scattering using particles that show a large difference from the refractive index. At this time, the difference in refractive index between the scatterer and the polymer resin is in the range of 0.001 to 0.3. The smaller the difference in the refractive index, the wider the light field of view obtained by the effective light scattering effect. In other words, the larger the difference in refractive index, the wider the light field of view due to the light scattering effect. On the other hand, since the amount of light that diverges in a specific direction from the optical fiber is reduced by excessive scattering, there is a problem that visibility from a long distance is inferior.

このような散乱体は、具体的に、たとえば、アクリレート、スチレン、ウレタンおよびイミドなどから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）およびスズ酸化物（ＳｎＯ２）などから選ばれた金属酸化物粒子；金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）などから選ばれた金属粒子から選ばれた１種または２種以上の混合物を使用できる。 Such scatterers are specifically resin particles selected from, for example, acrylate, styrene, urethane and imide; silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO) Metal oxide particles selected from tin oxide (SnO 2 ) and the like; one or more selected from metal particles selected from gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), etc. Mixtures can be used.

上記の散乱体物質において樹脂粒子を使用する場合、使用される液状高分子樹脂との屈折率差を倍加させるために置換または非置換の、屈折率が１．３５０〜１．６３２の範囲の有機単分子をドープして使用できる。   When resin particles are used in the above scatterer substance, a substituted or unsubstituted organic compound having a refractive index in the range of 1.350 to 1.632 is used to double the difference in refractive index from the liquid polymer resin used. Can be used by doping a single molecule.

上記の有機単分子としては低い屈折率を有するフッ素系列、重水素系列などの有機単分子、そして高い屈折率を有するようにバルキー（bulky）なフェニル基やベンジル基を含むスルフィド系列、ホスフェート系列、ベンゾエート系列などを使用できるが、必ずしもこれに限定されず、屈折率が上記の範囲に属すればいずれも使用できる。   Organic monomolecules such as fluorine series and deuterium series having a low refractive index as the above organic monomolecules, and sulfide series, phosphate series containing a bulky phenyl group or benzyl group to have a high refractive index, A benzoate series or the like can be used, but is not necessarily limited thereto, and any can be used as long as the refractive index belongs to the above range.

一般的に屈折率の低い有機単分子は沸点が低いため、以後の工程で液状の高分子樹脂中で気泡が発生するなど熱安定性に劣るので、散乱体として樹脂粒子を使用する場合、塗布用に用いられる高分子樹脂の屈折率よりも散乱体の屈折率を高めるために、高い屈折率を有する有機単分子を散乱体として使用される樹脂粒子にドープすることが好ましい。その他に、散乱体として酸化物系列を使用する場合、使用される液状高分子樹脂の屈折率を考慮して散乱体用酸化物の種類と量を決定する。しかし、金属粒子と同様に、酸化物粒子もそれ自体が有するバンドギャップ特性によって光ファイバーから導波される光の波長がバンドギャップのエネルギーと同様な場合、光の効果的な吸収によって光安定性を保証できないので、使用される光源の波長、屈折率、組成などを考慮しなければならない。   In general, organic monomolecules with a low refractive index have a low boiling point, so that inferior thermal stability such as bubbles are generated in the liquid polymer resin in the subsequent process. In order to increase the refractive index of the scatterer than the refractive index of the polymer resin used for the purpose, it is preferable to dope the resin particles used as the scatterer with organic single molecules having a high refractive index. In addition, when an oxide series is used as the scatterer, the kind and amount of the scatterer oxide are determined in consideration of the refractive index of the liquid polymer resin used. However, like metal particles, oxide particles have their own band gap characteristics, and when the wavelength of light guided from the optical fiber is similar to the energy of the band gap, the light stability is improved by effective absorption of light. Since it cannot be guaranteed, the wavelength, refractive index, composition, etc. of the light source used must be considered.

上記のような散乱体は、液状の高分子樹脂に分散させて本発明の照明用光ファイバーの光放出端に適用される。すなわち、分散された散乱体粒子を光ファイバーの光放出端に付着および固定させるために紫外線照射または熱などによって固化する液状の高分子樹脂を用いて分散媒と付着剤の役割を果たすように使用する。   The above scatterer is dispersed in a liquid polymer resin and applied to the light emitting end of the illumination optical fiber of the present invention. That is, in order to attach and fix the dispersed scatterer particles to the light emitting end of the optical fiber, a liquid polymer resin that solidifies by ultraviolet irradiation or heat is used to act as a dispersion medium and an adhesive. .

本発明の液状の高分子樹脂はガラス光ファイバー、プラスチック光ファイバー、または高分子から構成されたクラッド部を有する光ファイバーなどの光ファイバーの母材として使用された材料の種類によって選択的に使用可能である。すなわち、本発明で用いる液状の高分子樹脂は、上記の散乱体の分散媒および支持体として作用して光ファイバーに塗布され、固化されるものであれば当業界で慣用のいずれの高分子樹脂でも使用可能である。特に、プラスチック光ファイバーや高分子クラッド光ファイバーの場合、このような光ファイバー自体を効果的に溶解しない高分子樹脂である必要がある。また、上記の高分子樹脂を固化させる方法は、紫外線照射、熱照射および電気力の使用などの様々な方法が適用できる。   The liquid polymer resin of the present invention can be selectively used depending on the type of material used as a base material of an optical fiber such as a glass optical fiber, a plastic optical fiber, or an optical fiber having a clad portion made of a polymer. That is, the liquid polymer resin used in the present invention may be any polymer resin commonly used in the industry as long as it acts as a dispersion medium and support for the scatterer and is applied to an optical fiber and solidified. It can be used. In particular, in the case of a plastic optical fiber or a polymer clad optical fiber, it is necessary to be a polymer resin that does not effectively dissolve such an optical fiber itself. Moreover, various methods, such as ultraviolet irradiation, heat irradiation, and the use of electric force, can be applied as a method for solidifying the polymer resin.

たとえば、熱硬化性樹脂を使用する場合、分散媒である高分子樹脂を硬化させるのに熱が必要となり、これは特に照明用光源として多く使用されるプラスチック光ファイバーにおける引出時または射出時に発生するストレスによって、プラスチック光ファイバー中の残留応力が熱によって解消することによって、光ファイバーの形態が収縮および変形し、期待した通りの光ファイバーの光学特性を有することができなくなる。上記の場合、紫外線硬化樹脂を使用すればよいが、紫外線照射によって分散媒を硬化させることによって熱による光ファイバーの変形の問題を排除できる。   For example, when using a thermosetting resin, heat is required to cure the polymer resin, which is the dispersion medium, and this is particularly the stress that occurs during extraction or injection of plastic optical fibers that are often used as illumination light sources. Accordingly, the residual stress in the plastic optical fiber is eliminated by heat, so that the shape of the optical fiber contracts and deforms, and the optical characteristics of the optical fiber as expected cannot be obtained. In the above case, an ultraviolet curable resin may be used, but the problem of deformation of the optical fiber due to heat can be eliminated by curing the dispersion medium by irradiation with ultraviolet rays.

本発明で用いる液状の高分子樹脂は、粘度範囲が３００〜２，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のものを使用することが好ましく、粘度が３００ｍＰａ・ｓ未満であれば高分子樹脂中への均一な分散は容易であるが、光ファイバーの断面や側面に所望する形態の塗布が不可能である。実際工程における光ファイバーへの塗布の際、一定量以上の散乱体を適切に導入することは難しく、また、過度な体積収縮などの種々の困難さがある。粘度が適当に高い場合、均一な分散に相当な努力が要求されるが、実際光ファイバーに散乱体を導入して塗布することは容易である。すなわち、粘度の程度は、光ファイバーへの散乱体の導入において非常に重要な調節変数として作用する。粘度が２，０００ｍＰａ・ｓを超えると均一な分散がほとんど不可能であり、光ファイバーへの塗布工程においても多くの困難が伴われる。   The liquid polymer resin used in the present invention preferably has a viscosity range of 300 to 2,000 mPa · s (25 ° C.). If the viscosity is less than 300 mPa · s, the liquid polymer resin is uniform into the polymer resin. Although it is easy to disperse, it is impossible to apply a desired form to the cross section or side surface of the optical fiber. When applying to an optical fiber in an actual process, it is difficult to appropriately introduce a certain amount or more of scatterers, and there are various difficulties such as excessive volume shrinkage. If the viscosity is appropriately high, considerable effort is required for uniform dispersion, but in practice it is easy to apply scatterers to the optical fiber. That is, the degree of viscosity acts as a very important adjustment variable in the introduction of scatterers into the optical fiber. When the viscosity exceeds 2,000 mPa · s, uniform dispersion is almost impossible, and many difficulties are involved in the coating process to the optical fiber.

また、粘度を有する液状の高分子樹脂は、特に縦端発光型光ファイバーに導入する場合、光ファイバーの断面上に一滴程度滴下すると、それ自体が有する表面張力によって半球形の形態に光ファイバーの断面を塗布するようになり、この状態で紫外線照射で硬化させるとその状態の形状を維持しながら固化されるので、凸レンズ形態の光ファイバー断面処理が行われるようになる。上記のように液状の高分子樹脂の粘度と表面張力を適切に調節することによって上記の凸レンズの形態で硬化した球の半径を調節して光ファイバーレンズの焦点距離を調節できる。   In addition, when a liquid polymer resin having viscosity is introduced into a longitudinal-end light-emitting optical fiber, when about one drop is dropped on the cross section of the optical fiber, the cross section of the optical fiber is applied in a hemispherical shape by the surface tension of itself. In this state, when cured by irradiation with ultraviolet rays, it is solidified while maintaining the shape of the state, so that the optical fiber cross-section processing in the form of a convex lens is performed. By appropriately adjusting the viscosity and surface tension of the liquid polymer resin as described above, the focal length of the optical fiber lens can be adjusted by adjusting the radius of the cured sphere in the form of the convex lens.

上記の縦端発光型光ファイバーの場合、凸レンズの原理を導入して凸レンズの球半径による焦点距離の調節で視野角を調節できるが、これにより、散乱体粒子が均一に分散されて凸レンズの形態に高分子樹脂中に導入された場合、使用された散乱体粒子の濃度、高分子樹脂と散乱体粒子の屈折率差、そして凸レンズの球半径などによって光の拡散、集束、乱反射の特性を簡単に調節できる。   In the case of the above vertical-end light emitting optical fiber, the viewing angle can be adjusted by adjusting the focal length by the spherical radius of the convex lens by introducing the principle of the convex lens, but this allows the scatterer particles to be uniformly dispersed to form the convex lens. When introduced into a polymer resin, light diffusion, focusing, and irregular reflection characteristics can be easily determined by the concentration of the scatterer particles used, the refractive index difference between the polymer resin and the scatterer particles, and the spherical radius of the convex lens. Can be adjusted.

このような光ファイバーは、ステップインデックス形（step index, SI）、グレーデッドインデックス形屈折率分布（graded-index, GI）などの形態、使用される光ファイバーの直径（１００μｍ〜５ｃｍ）の変化および光ファイバー束（bundle）などでその適用しようとする用途によって多様に製造できる。   Such an optical fiber has a step index type (SI), a graded index type refractive index distribution (graded-index, GI), etc., a change in the diameter (100 μm to 5 cm) of the optical fiber used, and an optical fiber bundle. (Bundle) etc., and can be manufactured in various ways depending on the intended use.

（第１実施例）
以下、本発明を下記実施例によってさらに詳細に説明する。ただし、これらは本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を制限しない。 (First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these are for illustrating the present invention and do not limit the scope of the present invention.

（実施例１〜１０）散乱体が分散された硬化樹脂の製造
ナトリウムＤ線波長（５８９ｎｍ）における屈折率が１．５２４である液状の紫外線硬化樹脂（Noland Optical Adhesive 65, Norland Products, INC., cranbery, NJ 08512, 1,200 mPa・s）５ｇと、下記表１に示す散乱体を、機械的攪拌機を用いて２０〜３０ｒｐｍで約２４時間攪拌して均一に分散させた後、約４０℃に調節された超音波攪拌機に入れ、６〜１０時間分散させて散乱体が分散された硬化樹脂を製造した。 (Examples 1 to 10) Production of cured resin in which scatterers are dispersed Liquid ultraviolet curable resin having a refractive index of 1.524 at a sodium D-line wavelength (589 nm) (Noland Optical Adhesive 65, Norland Products, INC., cranbery, NJ 08512, 1,200 mPa · s) and scatterers shown in Table 1 below were stirred and dispersed uniformly at 20-30 rpm for about 24 hours using a mechanical stirrer, and then adjusted to about 40 ° C. The cured resin in which the scatterer was dispersed was produced by placing in the ultrasonic stirrer and dispersing for 6 to 10 hours.

Figure 2005321751
注）１：硬化されたポリメチルメタクリル酸粉末（ジフェニルスルフィドドーピング）、
屈折率：１．６４０、直径：２〜５μｍ
Figure 2005321751
 Note) 1: Cured polymethylmethacrylic acid powder (diphenyl sulfide doping),
Refractive index: 1.640, diameter: 2-5 μm

（第２実施例）散乱体が分散された硬化樹脂をドープした光ファイバーの製造
実験の便宜上、大口径の断面積の直径が０．７５ｍｍと１ｍｍのプラスチック照明用光ファイバー［メチルメタアクリレート（屈折率ｎ＝１．４９０）とベンジルメタアクリレート（ｎ＝１．５６８）を遠心力蒸着重合法で製作したプラスチック光ファイバー、グレーデッドインデックス形屈折率分布、開口数＝０．２４５］を用いた。 (Second Embodiment) Production of optical fiber doped with curable resin in which scatterers are dispersed For convenience of experiment, optical fiber for plastic illumination [methyl methacrylate (refractive index n = 1.490) and benzyl methacrylate (n = 1.568) produced by a centrifugal deposition method, a plastic optical fiber, graded index type refractive index distribution, numerical aperture = 0.245] was used.

上記の光ファイバーを実際に縦端発光型光ファイバーに用いられる長さである１ｍ間隔できれいに切断し、切断された両方の断面を約２μｍ程度の粗さを有する研磨紙で研磨した。断面研磨作業を通じて準備されたプラスチック照明用光ファイバーの断面に、上記の製造例で製造された散乱体が分散された紫外線硬化樹脂溶液を注射器を用いて塗布し、上記の塗布面が上に向けるように光ファイバーを垂直に立てて、中心波長が２５４〜３６５ｎｍの水銀−キセノン（Ｈｇ−Ｘｅ）紫外線ランプ光源を用いて１５分照射して上記の紫外線硬化樹脂を硬化させて本発明の照明用光ファイバーを製造し、これを走査顕微鏡で観察した。その結果を図３に示す。   The above optical fiber was cut cleanly at intervals of 1 m, which is the length actually used for the vertical emission type optical fiber, and both cut sections were polished with a polishing paper having a roughness of about 2 μm. The UV curable resin solution in which the scatterer manufactured in the above manufacturing example is dispersed is applied to the cross section of the plastic illumination optical fiber prepared through the cross-section polishing operation using a syringe so that the above-described application surface faces upward. The optical fiber for illumination according to the present invention is cured by vertically irradiating the optical fiber, and irradiating with a mercury-xenon (Hg-Xe) ultraviolet lamp light source having a center wavelength of 254 to 365 nm for 15 minutes to cure the ultraviolet curable resin. Manufactured and observed with a scanning microscope. The result is shown in FIG.

図３は、実施例１〜１１として製造した硬化樹脂を塗布した直径１ｍｍの照明用光ファイバーの断面（ａ）と側面（ｂ）と、実施例１〜１１として製造した硬化樹脂を塗布した直径０．７５ｍｍの照明用光ファイバーの断面（ｃ）と側面（ｄ）を示すものであって、光ファイバーの断面に凸レンズ形態の硬化された樹脂がよく塗布されたことが分かる。また、分散された散乱体、ミクロンサイズの粒子が高分子内外の表面に存在することを確認した（ｅ）。   FIG. 3 shows a cross section (a) and side surface (b) of an optical fiber for illumination having a diameter of 1 mm coated with the cured resin produced as Examples 1 to 11, and a diameter 0 applied with the cured resin produced as Examples 1 to 11. It shows a cross section (c) and a side surface (d) of an optical fiber for illumination of .75 mm, and it can be seen that a cured resin in the form of a convex lens is well applied to the cross section of the optical fiber. It was also confirmed that dispersed scatterers and micron-sized particles were present on the inner and outer surfaces of the polymer (e).

（第３実施例）縦端発光型光ファイバーの近接場イメージ確認
上記のように製造された照明用光ファイバーに６３５ｎｍの半導体レーザーを受光させて光放出端の側面を近接場イメージ（near-field image）で確認するために５Ｘの倍率を有する対物レンズを光ファイバーの光放出端の側面に焦点を合わせ、これをカメラ（ＣＣＤ）で撮像した。その結果を各々添付の図４および５に示す。ここで、各々のイメージのスケールは同じである。 (Third embodiment) Near-field image confirmation of vertical-end light-emitting optical fiber The optical fiber for illumination manufactured as described above receives a 635-nm semiconductor laser and the side surface of the light emission end is a near-field image. The objective lens having a magnification of 5 × was focused on the side surface of the light emitting end of the optical fiber and imaged with a camera (CCD). The results are shown in attached FIGS. 4 and 5, respectively. Here, the scale of each image is the same.

上記の図４（ａ）は、何も処理していない光ファイバーを示し、光が拡散される角度が著しく小さいことが分かる。散乱体を導入せずに紫外線硬化樹脂で光ファイバーの光放出端に凸レンズを製造した図４（ｂ）の場合、焦点距離で光が集まってから再度拡散する形で現れ、光ファイバーから少し離れた部分、すなわち、焦点距離以上では視野角が広くなることを確認できた。すなわち、塗布に用いられる高分子樹脂の粘度を調節する場合、表面張力の差異によって凸レンズの屈曲半径を調節でき、これにより、焦点距離、すなわち、光拡散角を調節できる。   FIG. 4 (a) shows an optical fiber that has not been processed, and it can be seen that the angle at which the light is diffused is extremely small. In the case of FIG. 4B in which a convex lens is manufactured at the light emitting end of the optical fiber with an ultraviolet curable resin without introducing a scatterer, it appears in a form in which light gathers at the focal length and then diffuses again, and is a part slightly away from the optical fiber. That is, it has been confirmed that the viewing angle becomes wider above the focal length. That is, when adjusting the viscosity of the polymer resin used for coating, the bending radius of the convex lens can be adjusted according to the difference in surface tension, and thereby the focal length, that is, the light diffusion angle can be adjusted.

上記の実施例１〜３を用いて製造した光ファイバーである図４（ｃ）、図４（ｄ）および図４（ｅ）の場合、光ファイバーの光放出端で強い散乱によって光拡散が起こり、光ファイバーの光放出端の全方向で非常に広い視野角の改善効果を確認できる。この際、散乱体が導入された図４（ｃ）、図４（ｄ）および図４（ｅ）の場合、図４（ｂ）の場合のように、光の集束現象が観察されない理由は、散乱体による強い散乱によって光ファイバーの光放出端の凸レンズの役割が制約を受けるからであると考えられる。   In the case of FIGS. 4 (c), 4 (d), and 4 (e), which are optical fibers manufactured using Examples 1 to 3, light diffusion occurs due to strong scattering at the light emitting end of the optical fiber, and the optical fiber The improvement effect of a very wide viewing angle can be confirmed in all directions of the light emitting edge. At this time, in the case of FIG. 4C, FIG. 4D and FIG. 4E in which the scatterer is introduced, the reason why the light focusing phenomenon is not observed as in FIG. This is considered to be because the role of the convex lens at the light emitting end of the optical fiber is restricted by strong scattering by the scatterer.

同様な方法で直径０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂（実施例１〜３）を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示し、上記の図４の結果と同様な光学特性を示すことによって、照明用光ファイバーにおいて光視野角が顕著に増加することを確認できた。   A light emitting end of an optical fiber for illumination manufactured by applying an ultraviolet curable resin (Examples 1 to 3) manufactured by varying the concentration of the scatterer to a plastic optical fiber having a diameter of 0.75 mm in the same manner and then curing the resin. Fig. 4 is a near-field photograph of light diffusion on the side surface, showing an actual photograph of the degree of light diffusion from the actual optical fiber from the left, a two-dimensional light diffusion image, and a three-dimensional light diffusion image, respectively, similar to the results of Fig. 4 above It was confirmed that the light viewing angle significantly increased in the optical fiber for illumination by exhibiting excellent optical characteristics.

表１に示した種々の粒子の種類についても、上記と同様な方法で、高分子硬化樹脂５ｇに各々のスチレン（平均直径３ｍｉｃｒｏｎ、Ａｌｄｒｉｃｈ）、ウレタン（平均直径２ｍｉｃｒｏｎ、懸濁重合および硬化）およびイミド樹脂（平均直径３ｍｉｃｒｏｎ、懸濁重合）で製造されたマイクロ粒子（粒子サイズ分布、０〜１０ｍｉｃｒｏｎ）などから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２ ｐｏｗｄｅｒ、５〜２５１ｍｉｃｒｏｎ、Ａｌｄｒｉｃｈ）、チタン酸化物（TiO2 powder, 99.99% Merck index 13,9398, < 5 micron, Aldrich）、亜鉛酸化物（ZnO powder, 99.99% Merck index 13,8856, 10 micron, Aldrich）およびスズ酸化物（SnO2 powder, 99.99% Merck index 13,10200, < 1 micron, Aldrich）、金属粒子ニッケル（Ni powder, 99.99% Merck index 13,6523 Aldrich）などを２．５ｇ分散させて製造した。各々の特性が屈折率と粒子サイズの２つの調節変数によって実験の便宜のために同量を高分子樹脂に分散させた。これらはいずれもアクリレート高分子樹脂から得られた結果と同じように光視野角が広くなることを確認した。 For the various particle types shown in Table 1, in the same manner as described above, each styrene (average diameter 3 micron, Aldrich), urethane (average diameter 2 micron, suspension polymerization and curing) and polymer cured resin 5 g and Resin particles selected from microparticles (particle size distribution, 0 to 10 micron) manufactured with imide resin (average diameter 3 micron, suspension polymerization); silicon oxide (SiO 2 powder, 5-251 micron, Aldrich), titanium Oxides (TiO 2 powder, 99.99% Merck index 13,9398, <5 micron, Aldrich), zinc oxide (ZnO powder, 99.99% Merck index 13,8856, 10 micron, Aldrich) and tin oxide (SnO 2 powder) , 99.99% Merck index 13,10200, <1 micron, Aldrich), nickel particles (Ni powder, 99.99% Merck index 13,6523 Aldrich), etc. It was. The same amount of each property was dispersed in the polymer resin for the convenience of the experiment by two adjusting variables, refractive index and particle size. All of these confirmed that the light viewing angle was widened in the same manner as the results obtained from the acrylate polymer resin.

本発明は、照明用の光ファイバーと、それを製造する方法に利用できる。   The present invention can be used for an optical fiber for illumination and a method for manufacturing the same.

縦端発光型照明用光ファイバー応用の模式図（ａ）と側面発光型照明用光ファイバー応用の模式図（ｂ）を各々示す。A schematic diagram (a) of application of an optical fiber for vertical-end light emission illumination and a schematic diagram (b) of application of an optical fiber for side emission illumination are shown. 光ファイバーの視野角の差異を示す模式図であって、散乱体を含有する硬化樹脂を塗布していない光ファイバーの視野角（ａ）と散乱体を含有する高分子樹脂を塗布した光ファイバーの視野角（ｂ）を示し、（ｃ）と（ｄ）は上記の散乱体を含有する高分子樹脂を塗布した光ファイバーの縦断面と横断面の模式図を示す。It is a schematic diagram showing the difference in the viewing angle of the optical fiber, the viewing angle (a) of the optical fiber not coated with a curable resin containing a scatterer and the viewing angle of an optical fiber coated with a polymer resin containing a scatterer ( b), and (c) and (d) are schematic views of a longitudinal section and a transverse section of an optical fiber coated with a polymer resin containing the above scatterer. 本発明の実施例に従って製造された直径１ｍｍと０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーの平面走査顕微鏡写真（ａ）、（ｃ）と側面走査顕微鏡写真（ｂ）、（ｄ）および紫外線硬化樹脂中に分散された散乱体の走査顕微鏡写真（ｅ）を各々示す。Planar scanning micrographs (a), (c) and side scanning micrographs (b), (d) of a plastic optical fiber having a diameter of 1 mm and 0.75 mm manufactured according to an embodiment of the present invention and dispersed in an ultraviolet curable resin. A scanning micrograph (e) of each scatterer is shown. 直径１ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場の写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示すが、（ａ）はプラスチック光ファイバー自体、（ｂ）は散乱体未添加、（ｃ）は散乱体濃度１２．５重量％、（ｄ）は散乱体濃度２５．０重量％および（ｅ）は散乱体濃度５０．０重量％の硬化樹脂でドープした後硬化させて製造した光ファイバーを示す。It is a photograph of the near field against light diffusion on the side of the light emitting end of an optical fiber for illumination manufactured by applying an ultraviolet curable resin manufactured by varying the concentration of the scatterer to a plastic optical fiber having a diameter of 1 mm, and curing it, An actual photograph of the degree of diffusion of light from an actual optical fiber from the left, a two-dimensional light diffusion image, and a three-dimensional light diffusion image are shown, respectively. (A) is a plastic optical fiber itself, (b) is no scatterer added, (c ) Is a scatterer concentration of 12.5% by weight, (d) is a scatterer concentration of 25.0% by weight, and (e) is an optical fiber manufactured by doping with a cured resin having a scatterer concentration of 50.0% by weight and then curing. Show. 直径０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場の写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示すが、（ａ）はプラスチック光ファイバー自体、（ｂ）は散乱体未添加、（ｃ）は散乱体濃度１２．５重量％、（ｄ）は散乱体濃度２５．０重量％および（ｅ）は散乱体濃度５０．０重量％の硬化樹脂でドープした後硬化させて製造した光ファイバーを示す。This is a photograph of the near field against light diffusion on the side of the light emitting end of an optical fiber for illumination manufactured by applying an ultraviolet curable resin manufactured with different scatterer concentrations to a plastic optical fiber having a diameter of 0.75 mm and then curing it. From the left, an actual photograph of the degree of diffusion of light emitted from an actual optical fiber is shown, each of which shows a two-dimensional light diffusion image and a three-dimensional light diffusion image, where (a) is a plastic optical fiber itself, (b) is no scatterer added, (C) is manufactured by doping with a cured resin having a scatterer concentration of 12.5% by weight, (d) by scatterer concentration of 25.0% by weight, and (e) by curable resin having a scatterer concentration of 50.0% by weight and then curing. Indicates optical fiber.

符号の説明Explanation of symbols

１：光源（Light source）
２：カラーフィルター（Color filter）
３：光ファイバー
４：支持体
５：縦端発光型光ファイバーの光放出端
６：側面発光型光ファイバー
７：非処理の一般の光ファイバー
８：散乱体が導入された光ファイバーの断面
９：線光源
１０：高分子樹脂
１１：散乱体
１２：光ファイバーコア部
1: Light source
2: Color filter
3: Optical fiber 4: Support 5: Light emitting end of vertical emission type optical fiber 6: Side emission type optical fiber 7: Non-processed general optical fiber 8: Cross section of optical fiber with scatterer introduced 9: Line light source 10: High Molecular resin 11: Scatterer 12: Optical fiber core

Claims (7)

光源と接続されて光を受光する一端と、これと区別される光放出端とを有する光ファイバーにおいて、
前記光放出端の表面に散乱体が分散された高分子樹脂が塗布されていることを特徴とする照明用光ファイバー。 In an optical fiber having one end connected to a light source and receiving light and a light emitting end distinguished from the one,
An optical fiber for illumination, wherein a polymer resin in which a scatterer is dispersed is applied to a surface of the light emitting end. 前記高分子樹脂と散乱体の屈折率差が０．００１〜０．３００の範囲であることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。   The optical fiber for illumination according to claim 1, wherein the refractive index difference between the polymer resin and the scatterer is in the range of 0.001 to 0.300. 前記散乱体は、アクリレート、スチレン、ウレタンおよびイミドから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）およびスズ酸化物（ＳｎＯ２）から選ばれた金属酸化物粒子；金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）から選ばれた金属粒子から選ばれた１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。 The scatterer is made of resin particles selected from acrylate, styrene, urethane, and imide; silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and tin oxide (SnO 2 ). 2. The selected metal oxide particles; one or a mixture of two or more selected from metal particles selected from gold (Au), silver (Ag), and nickel (Ni). Optical fiber for illumination as described. 前記高分子樹脂の固化前の粘度が３００〜２，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。   The optical fiber for illumination according to claim 1, wherein the viscosity of the polymer resin before solidification is 300 to 2,000 mPa · s. 前記光ファイバーは、ガラス光ファイバー、プラスチック光ファイバーまたは高分子クラッドを有する光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。   2. The optical fiber for illumination according to claim 1, wherein the optical fiber is a glass optical fiber, a plastic optical fiber, or an optical fiber having a polymer cladding. 液状の高分子樹脂に散乱体を分散させる工程と、前記散乱体が分散された高分子樹脂溶液を光ファイバーの光放出端表面に塗布した後固化させる工程とを含むことを特徴とする照明用光ファイバーの製造方法。   An illumination optical fiber comprising: a step of dispersing a scatterer in a liquid polymer resin; and a step of applying a polymer resin solution in which the scatterer is dispersed to a light emitting end surface of the optical fiber and then solidifying the solution. Manufacturing method. 前記固化が、熱、紫外線または電気を用いて行われることを特徴とする請求項６記載の照明用光ファイバーの製造方法。
The method for producing an optical fiber for illumination according to claim 6, wherein the solidification is performed using heat, ultraviolet rays, or electricity.
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