JPH07198949A

JPH07198949A - 光散乱体

Info

Publication number: JPH07198949A
Application number: JP35459093A
Authority: JP
Inventors: Masato Sugimachi; 正登杉町; Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Itsuo Tanuma; 逸夫田沼; Toshio Naito; 壽夫内藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【構成】透明無機材料からなるマトリックス中にこの
マトリックスと屈折率が異なる透明材料を均一に分散さ
せたことを特徴とする光散乱体を提供する。【効果】本発明によれば、耐熱性、耐候性、耐久性、
化学的安定性に優れる光散乱体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐熱性、耐候
性、耐久性、化学的安定性を有すると共に、光を高効率
で散乱させることができる光散乱体に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
光を効率よく伝送し、かつ散乱させる光散乱体として
は、プラスチック光ファイバー製の光散乱体、イルミネ
ーター、金属分散系の光散乱体などがある。

【０００３】プラスチック光ファイバー製の光散乱体と
しては、プラスチック光ファイバーの１本又は複数本を
リボン状に加工し、ヤスリなどを用いてこのリボン状物
の外周に傷を形成し、上記リボン状物を形成する光ファ
イバーの一端から入射させた光をこの傷口から散乱させ
る光散乱体が提案されている。

【０００４】しかしながら、この光散乱体においては、
上記傷のつけかたによって散乱特性が大きく影響される
ため、散乱光量のばらつきが大きいという問題がある。
また、散乱光量を増加させるためには入射光量を増加さ
せることが必要であり、このためにはファイバーの径を
大きくする方法が考えられるが、径を大きくしすぎると
プラスチック光ファイバーの柔軟性が失われるため、現
状では３ｍｍ程度が限界であり、このため入射光量、散
乱光量にも限界があった。

【０００５】イルミネーターとしては、例えば特開昭６
４−８０９１０号、同６４−８０９１２号公報において
液体のコア材を用いた散光管が提案されている。この散
光管は、可撓性の中空管状体からなるクラッド材の内部
に上記クラッド材よりも屈折率の高い液状のコア材を充
填し、またクラッド材の両端開口部を窓材によりそれぞ
れ閉塞したものであり、散光管の一端又は両端から光を
入射させ、コアとクラッドの界面での散乱及び／又はコ
ア液のレーリー散乱により発光させるものである。この
イルミネーターは大口径化が容易で、柔軟性があり、有
効受光面積が広く高効率で光を入射、発光させることが
でき、かつ経済性にも優れたものである。

【０００６】しかしながら、上記のイルミネーターは優
れた特性を有するものの、コア材が液体であるため、使
用時の破損によりコア液が漏れ、発光特性が著しく損な
われる懸念がある。また、コア材とクラッド材との界面
における光散乱及び／又はコア液のレーリー散乱による
発光は一般的に光強度が弱く、発光量を大きくするため
には強力な光源を必要とするという問題がある。更に有
機材料で形成されているため、傷付き易く耐久性に乏し
いという問題がある。

【０００７】金属分散系光散乱体としては、アルミニウ
ム等の金属を蒸着等の方法でコーティングしたガラスビ
ーズ等の粒子、金属箔、金属粒子などを透明樹脂中に分
散させた光散乱体があり、これらは金属表面での光反射
により光を散乱させるものである。

【０００８】しかしながら、金属の反射率は９０〜９５
％程度であり、数回の反射により光強度が低下する。ま
た、光散乱体の外に光が通るまでの間に多数回の反射を
繰り返すため、散乱光として外に出る光の強度はかなり
低下する。また、散乱方向も後方散乱が中心となるた
め、広い範囲に亘って被照明部全体を照らすことは難し
いという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
耐久性に優れると共に、高効率に光を散乱させることが
できる光散乱体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、透明無機材
料からなるマトリックス中にこのマトリックスと屈折率
が異なる透明材料を均一に分散させた場合、この光散乱
体は光学的に不均質な構造を有し、このような構造を有
する光散乱体中に入射した光は屈折率の異なる透明材料
の界面で散乱されるが、光散乱体はすべてが透明の材料
で形成されているために吸収による光損失がほとんどな
く、このため入射した光が効率よく散乱され、また、こ
の光散乱体はマトリックスが無機材料からなるため、耐
熱性、耐候性、耐久性、化学的安定性に優れることを知
見し、本発明をなすに至った。

【００１１】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の光散乱体は、透明無機材料からなるマトリックス
中にこのマトリックスと屈折率が異なる透明材料を均一
に分散させたものである。

【００１２】ここで、マトリックスとなる透明無機材料
としては、ソーダガラス、石英、シリカなどが挙げられ
る。

【００１３】本発明の光散乱体は、上記のような透明無
機材料からなるマトリックス中にこのマトリックスと屈
折率が異なる透明材料を均一に分散させることにより光
学的に不均質な構造を形成したものであり、この場合、
透明無機マトリックス材料の屈折率（ｎ₁）と透明分散
材料からなる粒子状物又は凝集体構造物の屈折率
（ｎ₂）の差は０．００５以上であることが好ましく、
光散乱体において輝度が要求される場合は０．０１以
上、更に高輝度が要求される場合は０．０３以上である
ことが好ましい。上記屈折率の差が０．００５未満では
十分な光の散乱が得られない場合がある。

【００１４】透明分散材料粒子を上記透明無機材料から
なるマトリックス中に分散させる場合、透明材料粒子と
しては無機材料、有機材料、気体のいずれでもよく、ま
た、真空孔を分散させるようにしてもよい。無機材料と
しては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化亜鉛などの透
明金属酸化物、更に炭酸カルシウム、フッ化カルシウ
ム、硫酸バリウムなどや石英ガラス、多成分ガラス、サ
ファイヤ、水晶等の粉体、繊維、ビーズ状物などが挙げ
られる。また、有機透明材料としては、ポリアミド、ポ
リスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸
ビニル、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリエチレン−ポリビニルアルコール共
重合体、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイソプレンゴ
ム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレン
ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＡＢＳ
樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ＥＰＤＭ
−スチレン三元共重合体、スチレン−メチルメタクリレ
ート共重合体、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリメ
チルペンテン、アリルジグリコールカーボネート樹脂、
スピラン樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリアリ
レート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエー
テルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ジアリルフタレート、フッ素
樹脂、ポリエステルカーボネート、パラフィン、ポリブ
テン、ポリイソブチレン、シリコン樹脂などを用いるこ
とができる。

【００１５】気体の例としては、空気、窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、二酸化炭素などが挙げられる。

【００１６】上記透明分散材料の分散形状としては、特
に限定されるものではなく、粒子状、積層体状、不定形
状などのいずれであってもよい。

【００１７】なおまた、バルク材料以外に液状の透明材
料をベースとなる透明プラスチック又はエラストマー材
料中に分散させることもできる。このような液状透明分
散材料としては無機系又は有機系の透明液体の中から選
択することができる。例えばシリコン系オイル、フッ素
化オイル、流動パラフィン、エチレングリコール、ポリ
ブテン、ポリイソブチレンなどを用いることができる。
また、気体としては空気、窒素、アルゴンなどが挙げら
れる。

【００１８】なお、透明材料粒子とは、球状、楕円体
状、棒状、板状などやその他の不定形状の分散体を意味
するものとする。

【００１９】透明材料粒子の大きさ（光の入射軸上での
透過距離）は、入射光の波長の０．１〜５０倍、好まし
くは０．５〜２０倍、更に好ましくは２〜１０倍とする
ことが好ましい。この大きさが入射光の波長の０．１倍
未満ではレーリー散乱が主となるために光の散乱が弱く
なると共に、光の波長の影響を受け易くなる場合があ
り、入射光の波長の５０倍を超えると透明材料粒子の凝
集が起こり易くなるため、光の散乱性が低下する場合が
ある。

【００２０】このような透明材料粒子の配合量は透明無
機材料からなるマトリックス１００重量部に対して０．
００１〜５０重量部、特に０．００５〜１０重量部とす
ることが好ましい。

【００２１】本発明の光散乱体の製造法に制限はなく、
例えば熔融ソーダガラスに石英微粉末を混入して成形し
た成形体、熔融石英に金属酸化物微粉末を混入して成形
した成形体、シリカ粉末に上記と同様の金属酸化物微粉
末を混入して高温で焼結した焼結体などが挙げられる。

【００２２】本発明の光散乱体は、その使用目的に応
じ、ファイバー状、ロッド状、フィルム状、プレート
状、レンズ状、パイプ状、くさび状、円錐状、ドーム状
など種々の形状に加工することができ、いずれの場合も
光伝送ホースと組み合わせて用いることができる。

【００２３】本発明の光散乱体の使用例としては、マッ
プランプ、ルームランプ、読書灯等の自動車内の天井の
各種照明、トランクルーム内の照明、メーター類の照
明、各種スイッチの照明等のダッシュボードにおける照
明、グローブボックスや灰皿の照明、鍵穴の照明、ナン
バープレートの照明、ナンバープレートのバックライ
ト、各種エンブレムの照明、アンテナポールの先端部発
光、コーナーポールやバンパーモールを線状に発光させ
るなど各種照明及び／または発光体としての用途が挙げ
られる。この場合、車内に配置された専用の光源、ヘッ
ドランプ、車幅灯などの既設の光源から光を入射するこ
とにより散乱光を得ることができる。

【００２４】また、上記用途の他に広告塔、看板、光る
壁、天井、ＯＡ機器のバックライトなどに平面体とし
て、クロゼット等で用いる光るハンガー、手すり、自転
車等のフーム、電気スタンドなどに棒状体として使用す
ることもできる。更に、マリンホース、非常用誘導ライ
ン、ゴルフ場のヤード表示、プールやトラックのライン
表示などのラインマーカーとして使用することもでき、
また、紫外線を散乱させることで、バイオ槽などの培養
用照明、池、プール、浄水場などの水の殺菌、浄化の用
途に使用することもできる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。

【００２６】［実施例１］熔融ソーダガラス１００ｇに
対して平均粒子径５μｍの石英微粉末を０．５ｇ混入
し、これを直径２０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒状に成
形した。

【００２７】［実施例２］熔融した石英１００ｇに対し
て平均粒子径１０μｍの酸化チタンの粉末を１ｇの割合
で混入し、これを直径２０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒
状に成形した。

【００２８】［実施例３］平均粒子径１μｍのシリカ粉
末１００ｇに対して平均粒子径１０μｍの炭酸カルシウ
ムを０．５ｇの割合で混入し、これを直径１３ｍｍ、長
さ３００ｍｍの円筒状に成形し、焼結した。

【００２９】実施例１〜３で得られた光散乱体につい
て、片端部よりコア径１３ｍｍの光伝送チューブで光を
入射したところ、良好な光散乱体が得られた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、耐熱性、耐候性、耐久
性、化学的安定性に優れる光散乱体を得ることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明無機材料からなるマトリックス中に
このマトリックスと屈折率が異なる透明材料を均一に分
散させたことを特徴とする光散乱体。