JP2562033B2 - 光伝送ホ−ス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコア材が液状あるいは半固体状の光伝送ホー
スに関し、主に光通信，内視鏡等のイメージガイド，紫
外線・可視光線・赤外線等各種波長光のライトガイド，
海洋牧場，野菜工場，都市マンションの太陽光利用シス
テムにおける光伝送に利用されるものである。

従来技術 可撓性中空管状体の内部に液状のコア材を充填した溶
液型光伝送ホースについてその従来例を第４図に示す。

同図は溶液型光伝送ホースの端部断面図である。

円筒状の可撓性管状体01の内部に同可撓性管状体01よ
り屈折率の高い液状コア材02が充填されており、可撓性
管状体01の両端開口部には窓材03が嵌合されて液状コア
材02を閉塞している。

この窓材03は円筒状の透明体で、その両端を研磨して
平行な平面03a,03bとしたロッドであり、液状コア材02
を密封するほか、入射光のガイドや適正な光放出を行う
などの光学的作用を果たす。

発明が解決しようとする問題点 しかるにかかる窓材において、入射する光のうち窓材
たるロッドの中心軸に対し特定の角度で入射した光成分
は、ロッドの円周面とコア材との接触平面03bとの交じ
わる稜03cに至って散乱し、光伝送効率をその分低下さ
せる。

すなわち第４図において、特定角度θで窓材03の一方
の入射平面03aに入射した光が同平面03aで屈折し、その
屈折光が稜03cに至って散乱を生じる。

またさらに別の入射角で入射した光が窓材03の円周面
で反射したのち稜03cに至って散乱を生じるものであ
る。

かかるロッドの稜部分は、一般には面取り加工が施さ
れるため、散乱はさらに助長される。

このため十分な光伝送効率が得られないという問題が
あった。

問題点を解決するための手段および作用 本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的と
する処は、より伝送効率の高い光伝送ホースを供する点
にある。

すなわち本発明は可撓性管状体内部に、同可撓性管状
体よりも屈折率の高い液状又は半固体状のコア材を充填
し、前記可撓性管状体の両端開口部を窓材で閉塞した光
伝送ホースにおいて、入光側窓材のコア材との接触面を
外側面より中央にかけて滑らかに突出させて弯曲面とし
た光伝送ホースである。

窓材のコア材との接触面を外側面より中央にかけて滑
らかな弯曲面としたことでコア材への光の出射面（窓材
とコア材との接触面）に光を散乱させるような折曲部が
存在しない。

したがって窓材へのあらゆる角度の入射光成分につい
て散乱を生じさせることなく光伝送可能で、伝送効率を
高く維持することができる。

実 施 例 以下第１図ないし第３図に図示した本発明に係る一実
施例について説明する。

第１図は本実施例の光伝送ホースの入光側端部の断面
図である。

１は可撓性中空管状体たる円筒状のクラッド材であ
り、内径８φ，外径９φ，長さ3mの四弗化エチレン−六
弗化プロピレン共重合体からなる。

クラッド材の材質としてはその他にポリエチレン，ポ
リプロピレン，ポリエステル，ポリアミド，シリコンゴ
ム，ポリコーボネイト，ポリ塩化ビニル，ポリテトラフ
ルオロエチレン，ポリ弗化ビニル，ポリ弗化ビニリデ
ン，ポリモノクロロトリフルオロエチレン，四弗化エチ
レン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体，四弗化
エチレン−エチレン共重合体等のプラスチックやエラス
トマーが利用できる。

かかるクラッド材１の内部に充填されるコア材２は流
動パラフィンを用いており、クラッド材１の内部に長期
にわたって確実に保持される。

コア材２の材質としては、長期にわたって保持される
必要から油状物又は半固体状物を用いることが望まし
く、前記流動パラフィのほか、ポリエチレンオキサイ
ド，ポリプロピレンオキサイド，グリセリン等のポリオ
ール類，ポリオールエステル類またはポリオールエーテ
ル類，シリコンオイル，弗素油，エポキシ樹脂，ポリイ
ソブチレン，ポリシロキサン変性ポリエーテル，ポリエ
ステルエーテルまたはこれらを基本とした各種誘導体等
が用いられる。

なおコア材２の材質にはクラッド材１より屈折率が高
いものを選択する必要があるが、この条件はクラッド材
１との接触面で満足していればよくクラッド材１の厚さ
方向の全てについて満足する必要はない。

クラッド材１の両端開口部に嵌着されコア材２を閉塞
する窓材３は、円柱状をなす径９φ，長さ50mmの石英ロ
ッドである。

窓材３の材質としては石英のほかクラウン硝子，フリ
ント硝子，カルコゲナイト系硝子，サファイヤ，水晶，
ポリカーボネイト，メタクリル系樹脂，ポリスチレン樹
脂等が用いられる。

そして窓材３の入光側端面3aは平面に研磨した後0.2c
の面取りを行っており、他方の出光側端面3bであるコア
材２との接触面は半径4.5mmの半球面を形成している。

なお同窓材３はクラッド材１の入光側に嵌着されるも
のであるが、出光側に嵌着される窓材は両端面が平行な
平面に研磨され、0.2cの面取りがなされたものである。

入光側窓材３が前記の如き形状をしているので、窓材
３のクラッド材１と接触する外側面から出光側端面3bで
ある半球面にかけては滑らかな曲面により連続した形状
をなしているので光の散乱を生じるような折曲部分は存
在しない。

したがって窓材３の入光側端面3aに入射した光は入射
角に関係なく散乱を生じることなく窓材３を通過してコ
ア材２の入射されるので、光伝送効率を高く維持するこ
とができる。

かかる効果を示す実験を第２図に図示した実験装置に
より行なったので、その結果を示す。

同実験装置は、10が上記光伝送ホースであり、左側に
入光側端部が回転ステージ11の回転体に固定され、その
前方にアルゴンイオンレーザ12が配置されている。

回転ステージ11はアルゴンイオンレーザ12から出射さ
れるレーザ光を光伝送ホース10の入光側窓材３の端面3a
に受けるように光伝送ホース10の端部を支持するととも
に、窓材３の向きを１度間隔で回転させレーザ光の入射
角θを変更することができる。

光伝送ホース10の出光側端部の後方には窓を光伝送ホ
ース10側に向けて積分球13が配置され、同積分球13に取
付けられたセンサーヘッド14からコードを介して照度計
15が備えられている。

したがって光伝送ホース10の出光側端部から出射され
るレーザ光は全て積分球13に入射されセンサーヘッド14
で検知されるので、光伝送ホース10から出射されるレー
ザ光の光量を照度計15が示すことができる。

光伝送ホース10における入射光量に対する出射光量の
割合である出力効率（％）を入射角θ（度）を横軸にグ
ラフに示すと第３図のような結果を得た。

実線Ａがその結果であり、光伝送ホース10の窓材３に
垂直に入射したときに出力効率は約70％でピークを示
し、入射角θが増すにしたがい出力効率は滑らかに減少
しており、ある特定の角度で極端に減少するようなこと
はない。

これに対し従来の光伝送ホースを用いて実験した結果
を破線Ｂで示す。

このとき用いた光伝送ホースは内径８φ，外径９φ，
長さ3mの四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合体の
可撓性管状体に流動パラフィンを充填した後、両端を径
９φ，長さ50mmの石英ロッドを窓材として栓をしたもの
で、材質，形状等が実施例の光伝送ホースと略等しいも
のを用いている。

窓材の石英ロッドは両端面が平行な平面に研磨され、
0.2cの面取りがなされている。

第３図に破線Ｂで示すように従来の光伝送ホースの場
合、前述の如く入射光の散乱によって入射角について周
期的な低透過帯が存在し、同実験例では入射角９度前後
を周期として出力効率が極端に減少している。

平行光線でない一般光の場合も、かかる低透過帯が存
在することで光伝送効率は減少する。

これに対し窓材を非散乱構造とした光伝送ホースの場
合、低透過帯が存在しないので、より高い光伝送効率を
維持することができる。

なお本実施例では窓材の出光側端面を球面とする非散
乱構造としたが必ずしも球面に限定されるものではなく
連続した突出弯曲面であればよい。

発明の効果 本発明は光伝送ホースにおいて窓材の出光側端面を弯
曲面とすることで、入射光の散乱を防止して光伝送効率
を高く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の光伝送ホースの一部省
略断面図、第２図は実験装置の概略図、第３図は実験結
果を示した図、第４図は従来の光伝送ホースの一部省略
断面図である。 １……クラッド材、２……コア材、３……窓材、3a……
入光側端面、3b……出光側端面、10……光伝送ホース、
11……回転ステージ、12……アルゴンイオンレーザ、13
……積分球、14……センサーヘッド、15……照度計。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性管状体内部に、同可撓性管状体より
   も屈折率の高い液状又は半固体状のコア材を充填し、前
   記可撓性管状体の両端開口部を窓材で閉塞した光伝送ホ
   ースにおいて、入光側窓材のコア材との接触面を外側面
   より中央にかけて滑らかに突出させて弯曲面としたこと
   を特徴とする光伝送ホース。