JPH08313740A

JPH08313740A - 光伝送チューブ

Info

Publication number: JPH08313740A
Application number: JP7145362A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugiyama; 秀夫杉山; Masato Sugimachi; 正登杉町; Atsushi Hotta; 篤堀田; Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Itsuo Tanuma; 逸夫田沼
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】管状のクラッド２内部にこのクラッド２より
高い屈折率を有する固体状のコア３を充填した光伝送チ
ューブ１において、上記クラッド２の両端外周面を被覆
して管状部材４を固定すると共に、この管状部材４の先
端内周縁部に係止突部を突出し、この係止突部の内面を
コア３の端面に当接させたことを特徴とする光伝送チュ
ーブ。【効果】コア端部の熱放散性もよく、コアの光入射側
端面に光透過性窓材が密着配設された場合は、該端面の
加熱による熱膨張や熱劣化が可及的に防止され、コアの
燃焼、火災のおそれが防止されたものであり、またコア
端面に外部環境から汚染物が付着したり、湿気が侵入し
たりすることによる劣化が防止され、コアのクラッドか
らの飛び出しもより確実に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管状のクラッド内部に
このクラッドより高屈折率の固体状コアが充填されたタ
イプの光伝送チューブに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
透明コアと、この透明コアよりも低屈折率を有し、上記
コアを被覆する管状クラッドとを具備する光伝送チュー
ブは、種々の光伝送用途に使用されている。この場合、
コアとしては、固体状のものと液体のものが知られてい
るが、大量の光を効率よく伝送するため、コアを直径３
ｍｍ以上の大口径とすることが行われている。

【０００３】この場合、コアとしては、所望の長さに容
易に切断できる等の取り扱い性などの点から固体状コ
ア、特にプラスチック製シングルコアタイプのものが好
適である。

【０００４】しかしながら、本発明者の検討によると、
この種の光伝送チューブは、光源からの光が上記固体状
コアの一端面から入光し、他端面から出光するものであ
るが、このコアの一端面は切断等により微小凹凸を有
し、またたとえこの一端面を研磨して平滑面に仕上げて
も外部からほこり等の汚れが付着し、この一端面に光源
からの光が照射された際に光の一部が吸収されて熱に変
わったり、外部環境が高温である場合などにコアが熱膨
張し、この場合コアとクラッドとは熱膨張係数が相違
し、コアがアクリル系樹脂などの可撓性プラスチック材
料により形成されていると、コアがクラッドより外方に
飛び出すことを知見した。このようにコアがクラッドか
ら飛び出すと、光の入射効率が低下して、伝送される光
量が低下する問題があり、また、一度コアがクラッドよ
り飛び出すと、常温状態に戻ったときに必ずしも元の形
状に戻るとは限らず、飛び出した形状に固定されてしま
う点から使用が難しくなる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
このようなコアのクラッドからの飛び出しを防止した固
体シングルコアタイプの光伝送チューブを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するため、管状のクラッド内部にこのクラッ
ドより高い屈折率を有する固体状のコアを充填した光伝
送チューブにおいて、上記クラッドの両端外周面を被覆
して管状部材を固定すると共に、この管状部材の先端内
周縁部に係止突部を突出し、この係止突部をコアの端面
に当接させたことを特徴とする光伝送チューブを提供す
る。

【０００７】この場合、上記管状部材は金属製口金によ
って形成することができ、その先端内周縁部に一体に係
止突部を突設したものが好適に用いられ、このように管
状部材を口金によって構成した場合は、これを加締める
ことによって口金をクラッドに固定すると共に、この加
締めによってコアをクラッドに固定することが好適であ
る。この際、口金とクラッドとの間にプラスチック等の
テープやチューブを介装することができる。また、本発
明においては、コアの少なくとも光入射側端面に無機ガ
ラス等の光透過性窓材を接着等の手段により密着配設す
ることが好適である。この場合、管状部材の係止突部
は、この窓材の端面に当接される。更に本発明の光伝送
チューブは、コアが可撓性を有するプラスチック材料に
より形成されたものが有効である。また、更に、管状部
材を口金によって形成し、口金を加締める際、上述した
ように口金とクラッドとの間に可撓性プラスチックなど
のテープやチューブを介装することができ、特に窓材を
コア端面に密着配設した場合は、クラッド外周面及び窓
材外周面に連続してテープを粘着剤又は接着剤を介して
巻き付けたり、熱収縮性チューブを被覆してこれを熱収
縮させたり、上記のようにテープを巻き付けた上に熱収
縮性チューブを被覆、熱収縮して、窓材をクラッドに固
定すると共に、その上から口金を装着し、加締めするこ
とができる。

【０００８】

【作用】本発明の光伝送チューブは、固体シングルタイ
プのものであるが、管状部材のリング状係止突部内面が
コア端面に当接し、或いはコア端面に光透過性窓材を密
着配設した場合はリング状係止突部内面が窓材端面に当
接しているので、コアが熱膨張してもクラッドから飛び
出すようなことが防止され、このため光の入射効率が低
下したり、飛び出した端部が変形するなどの上述した不
都合が生じることが防止される。しかも、管状部材とし
て口金を用いてこれを加締めした場合には、コアがクラ
ッドに良好に固定されるので、コアのクラッドからの飛
び出しがより効果的に防止され、しかも、口金の配設に
より、コア端部が熱を持っても、口金は熱伝導性、熱放
散性がよいので、速やかにこの熱を外部に放散させるこ
とができ、この点からコア端部における熱の影響を少な
くすることができる。またこの場合、コアの少なくとも
光入射側の端面に光透過性窓材を密着配設することによ
り、光源からの光が直接該端面に照射することによる熱
発生でコアが熱膨張することが防止される。即ち、光源
からの光はこの窓材に照射されて入光し、この窓材を介
してコアに入光するので、入射光がコア端面に直接照射
されることによるコア端面に微小凹凸があったり、ほこ
り等が付着した場合に生じる光の吸収に基づく熱発生が
防止され、従ってコアが光の照射により直接加熱される
ことがないので、コアの熱膨張が可及的に防止され、熱
劣化も有効に防止され、特にコア端面が高エネルギーの
光で照射されて高温になりコアが燃焼して火災を引き起
こすおそれが防止される。更に、コア端面にほこりその
他の汚染物が付着することもなく、外的環境からの湿気
なども上記窓材により遮断遮断されるので、コアの透過
率の低下も少なく、またコア内に入光される紫外線も窓
材に吸収されて低減し、紫外線がコア端面に直接照射さ
れることによってコアが劣化することも可及的に防止さ
れる。特に、上述した作用効果は、窓材として無機ガラ
スを用いた場合に有効に発揮され、本発明は、コアが熱
に対して比較的弱く、熱膨張係数が高く、熱等による劣
化が起こり易い可撓性プラスチック材料で形成された光
伝送チューブに非常に有効である。

【０００９】また、このように窓材を密着させてコア端
面を保護しても、コアがクラッドから飛び出すと、その
突出外周面にほこり等が付着したり、ここから吸湿した
り、この突出外周面に直接光や熱が作用するが、本発明
の光伝送チューブは、上述したようにコアのクラッドか
らの飛び出しが防止されるため、上記のような不利が生
じることはなく、コアが窓材によって確実に保護される
が、特に窓材を上記のようにクラッドに固定した場合
は、コアが窓材に規制されてそのクラッドからの飛び出
しが更に確実に防止されるため、上記効果がより有効に
発揮される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図において、１は光伝送チューブを示し、
この光伝送チューブ１は、管状の透明クラッド２内部に
このクラッド２より高い屈折率を有する固体状のコア３
を充填してなるものである。本発明においては、このよ
うな光伝送チューブ１において、図１に示すように、ク
ラッド２の両端外周面をそれぞれ管状部材４で被覆、固
定すると共に、この管状部材４の先端内周縁部に、内周
縁がクラッド２の端面を越えてコア３端面に至る幅を有
するリング状係止突部５を突設し、この係止突部５内面
をコア３の端面に当接したものである。また、図２は本
発明の他の実施例を示すもので、この実施例は、コア３
の少なくとも光入射側の端面、好ましくは光入射側と光
出射側との両端面に光透過性窓材６を密着配設し、上記
リング状係止突部５内面を窓材６に当接させたものであ
る。この場合、窓材６のコア３端面に対する密着は、窓
材６をコア３に対し接着剤７で接着することにより行わ
れている。なお、窓材６の密着（接着）は、図２に示す
ようにコア３の端面及びクラッド２の端面の両者を含め
て密着（接着）することが好適である。コア３の端面の
みに密着（接着）させてもよい。

【００１１】ここで、上記中空管状のクラッドを形成す
る材料としては、プラスチックやエラストマーなどのよ
うに可撓性を有し、チューブ状に成形可能で、屈折率の
低い材料を用いることが好ましい。その具体例としては
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチ
レン、ＡＢＳ樹脂、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、天然ゴム、
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
コンゴムなどが挙げられる。

【００１２】この中でも屈折率が低いシリコーン系ポリ
マーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的にはポ
リジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニルシ
ロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等のシ
リコーン系ポリマー、ポリテトラフルフロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコ
キシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフル
オロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリビニルフルオライド、フッ化ビニリデン−三フ
ッ化塩化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ
化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プ
ロピレン−四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エ
チレンプロピレンゴム、フッ素系熱可塑性エラストマー
などが挙げられる。これらの材料は単独又は２種以上を
ブレンドして用いることができる。

【００１３】一方、コアを形成する固体材料としては、
上記クラッドより高屈折率を有するものであればよい
が、本発明にあっては特に可撓性を有するプラスチック
材料が好適に使用できる。

【００１４】具体的には（メタ）アクリル系モノマーの
単独或いは共重合体樹脂が好ましく用いられるが、更に
好ましくは下記に示すＡとＢから選ばれる１種或いはそ
れ以上のモノマーとの共重合体、或いはＢの中から選ば
れたモノマーの単独或いは共重合体を挙げることができ
る。Ａ：（メタ）アクリル酸と炭素数１〜５の低級アルコー
ルのエステルＢ：下記一般式（１）又は（２）のモノマー

【００１５】

【化１】（式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基、Ｒ²は炭素数８〜
２０のアルキル基を示す。）

【００１６】

【化２】（式中、Ｒ³は水素原子又はメチル基、Ｒ⁴はアルキル基
又はアリール基を示し、ｎは１〜１０の整数、ｍは１〜
１０の整数である。）

【００１７】上記管状部材としては、金属製でもプラス
チック製でもよく、またこの管状部材をクラッドに固定
する方法としては接着剤による接着等の手段が採用され
るが、特に金属製の口金により管状部材を形成すること
が好ましい。この口金をクラッドに固定する場合は、上
記のように接着剤によってもよいが、口金を加締めする
ことによってこれをクラッドに固定すると同時にこの加
締めによりコアをクラッドに固定することが好ましい。
上記口金としては、ステンレススチール、アルミニウ
ム、銅、真鍮、鉄及びこれらにメッキしたものなどの適
宜のものを用いることができるが、この口金を加締めす
る場合、加締率は１０〜９０％、特に２０〜６０％であ
ることが好ましい。加締率が少ないとコアのクラッドへ
の固定ができない場合が生じ、加締率が大きすぎるとコ
アの光学的ロスが大きくなる場合が生じる。なお、加締
方法としては特に制限されず、リング状３段加締、４段
加締等、適宜な手段を採用することができる。なお、図
２は口金を用いて加締めした例であり、図中８は加締部
を示し、９はテープ、チューブ等の中間層を示す。

【００１８】ここで、加締率は、光伝送チューブ及び中
間層（テープやチューブ）全体の平変形率を示し、下記
式で実験的に求めるものである（図５参照）。

【００１９】

【数１】

【００２０】また、窓材を形成する光透過性材料として
は、石英ガラス、パイレックスガラス、多成分ガラス、
サファイア、水晶などの無機ガラス、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、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）アクリル
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、ポリカーボネート、ポリアミド、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、シリコン
樹脂などの有機ガラスやプラスチック透明材料を挙げる
ことができる。この中でも石英ガラス、パイレックスガ
ラス、多成分ガラス等の無機ガラスは透明性のみなら
ず、耐熱性にも優れ、また化学的にも安定であるため、
優れた性能をもたらすことができる。

【００２１】上記窓材を接着剤によりコアに接着させる
場合、接着剤としてはアクリル樹脂系、エポキシ樹脂
系、フェノール樹脂系、シアノアクリル樹脂系、シリコ
ーン樹脂系、クロロプレンゴム系等の各種透明接着剤を
使用することができる。

【００２２】本発明において、上記窓材の長さは０．１
〜５ｃｍ、特に０．３〜２ｃｍ程度に形成でき、これに
よって本発明の目的を効果的に達成し得る。また、窓材
の光入射側端面は、この端面において光吸収をできるだ
け少なくする点から平滑面に仕上げてあることが好まし
い。

【００２３】なお、本発明の光伝送チューブにおいて、
窓材をコアに密着させる手段としては接着剤を用いるこ
とが好適であるが、例えばグリース等をコア端面と窓材
との間に介在させると共に、窓材を適宜な固定手段を用
いてクラッドに固定するなどのこともでき、いずれの方
法にあってもコア端面と窓材との間に空気層が介在しな
いように両者を密着させることが窓材からコアへの入射
効率を大きくする点から好適である。

【００２４】なおまた、上記口金を加締めしてコアをク
ラッドに固定する場合、口金とクラッドの外周面との間
にプラスチックなどのテープやチューブを介装して加締
めすることができ、特に図２に示すように窓材６を密着
配設した場合、テープやチューブ等の中間層９として粘
着テープを使用し、クラッド２の一端外周面から窓材６
の外周面全面にかけて粘着テープを巻き付け、窓材６を
クラッド２に固定することが好ましく、このように窓材
６をクラッド２に固定することによりコア３がこの窓材
６に規制され、この点からしてもコア３のクラッド２か
らの飛び出しがより確実に防止される。ここで、粘着テ
ープとしては、例えばアクリル系、ブチルゴム系、天然
ゴム系、ホットメルト系、シリコン系等の粘着剤を布、
不織布、プラスチック系のフィルムや金属フィルム等の
基材に塗工した粘着テープを用いることができる。この
基材の材料としてはポリアミド樹脂、ポリエチレンテレ
フタレート樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン樹脂、
ポリエチレン樹脂、カプトン樹脂、ガラス繊維、真鍮、
アルミニウム、銅、ステンレススチール又は金属を蒸着
したプラスチックフィルム等を用いることもできる。プ
ラスチックテープを接着剤によって接着してもよい。ま
たチューブとして熱収縮性チューブを使用し、この熱収
縮性チューブをクラッド２の一端外周面から窓材外周面
全面を被覆し、これを熱収縮させて窓材をクラッドに固
定すると共に、この熱収縮性チューブの上から口金を加
締めすることによって同様の効果を得ることができる。
この場合、熱収縮性チューブとしては、テフロン系、Ｐ
ＦＡ系、ＦＥＰ系、ＴＦＥ／ＦＥＰ２重系、合成ゴム
系、ポリエチレン系、シリコーンゴム系、ポリ塩化ビニ
ル系などのものを使用することができる。なお、コアの
変形を最小限にして光学的ロスを小さくするため、また
チューブの抜けを防止するために中間層にコア及びクラ
ッドよりも弾性率が小さく、かつクリープが小さくクラ
ッドと口金に対して摩擦抵抗の大きな材料を用いること
が好適である。また、熱収縮チューブを熱収縮させる
際、これが密着されるべき面に接着剤を塗布しておくこ
とができる。なお更に、上記のようにテープを巻き付け
た上から熱収縮性チューブを被覆し、これを熱収縮させ
るようにしてもよい。

【００２５】また、管状部材の係止突部の形状は図１，
２のようなリング状に限られず、図３，４に示したよう
に管状部材４の先端内周縁部に互いに所定間隔離間して
複数個の湾曲の爪体５’を突設した形状など、適宜選択
され、要はコア乃至は窓材を押え得る形状を有していれ
ばよい。

【００２６】なお、管状部材の係止突部は、例えばレー
ザー等のビーム状光源であれば該係止突部が形成する開
口部５ａは１ｍｍ程度の小径でもよいが、光の入射を行
い易くするためには口径は大きい方が好ましい。

【００２７】次に、実験例により本発明の効果を具体的
に示す。〔実験例〕クラッドとして肉厚０．６ｍｍのＦＥＰチュ
ーブを使用し、コアとして三菱レーヨン社製アクリルエ
ステルＭ：アクリルエステルＳＬ＝４：６の共重合体を
使用した直径１３．６ｍｍの光伝送チューブに、、図２
に示す態様でアクリル系接着剤（サンライズメイセイ社
製，Ｐｈｏｔｏｂｏｎｄ３００）を用いて直径１３．５
ｍｍ、長さ０．５ｃｍの円板状パイレックス製窓材を接
着した。更に、厚さ０．３ｍｍのシリコン系粘着剤をカ
プトンフィルムに塗工した耐熱性粘着テープでクラッド
の両端外周面及び窓材外周面を被覆した後、先端内周縁
部に幅０．５ｍｍのリング状係止部を一体に突設した外
径１６．０ｍｍ、内径１４．３ｍｍ、長さ３０ｍｍのス
テンレススチール製口金を装着し、上記係止部内面を窓
材端面に当接すると共に、３段リング状、加締率約４０
％で外部より加締めした。一方、比較のため上記クラッ
ドとコアに窓材のみを接着した光伝送チューブを用意し
た。

【００２８】次に、上記両光伝送チューブに対し、冷熱
サイクル試験（−３０℃×１時間、８０℃×１時間のサ
イクル）を連続で７日間実施した。

【００２９】また、上記冷熱サイクルの間において、実
施例の光伝送チューブは、コアのクラッドからの飛び出
しは見られなかったが、比較例の光伝送チューブにあっ
ては、コアがクラッドから外方へわずかに飛び出した。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光伝送チューブは、コアの熱膨
張によるクラッドからの飛び出しが防止されたもので、
このため入射効率が低下したり、飛び出した端部が変形
するなどの不都合が生じることが防止される。

【００３１】しかも管状部材として口金を用いた場合は
コア端部の熱放散性もよく、コアの熱膨張、熱劣化が少
なくなる。また、コアの光入射側端面に光透過性窓材が
密着配設された場合は、光源からの光が直接コア端面に
照射することにより生ずる該端面の加熱が防止され、こ
れによる熱膨張や熱劣化が可及的に防止され、コアの燃
焼、火災のおそれが防止されたものであり、またコア端
面に外部環境から汚染物が付着したり、湿気が侵入した
りすることによる劣化が防止され、良好な光透過機能を
安定して維持するものである上、窓材をクラッドに固着
することによって上記コアのクラッドからの飛び出しも
より確実に防止されて、コアがこの窓材により確実に保
護される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの一例を示す一部省略
断面図である。

【図２】本発明の光伝送チューブの他の例を示す一部省
略断面図である。

【図３】本発明の光伝送チューブの別の例を示す一部省
略断面図である。

【図４】同例の拡大正面図である。

【図５】加締率を説明するための本発明の更に他の例を
示す一部省略断面図である。

【符号の説明】

１光伝送チューブ２クラッド３コア４管状部材４’ 管状部材４ａ開口部５リング状係止部６窓材７接着剤８加締部９中間層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状のクラッド内部にこのクラッドより
高い屈折率を有する固体状のコアを充填した光伝送チュ
ーブにおいて、上記クラッドの両端外周面を被覆して管
状部材を固定すると共に、この管状部材の先端内周縁部
に係止突部を突出し、この係止突部の内面をコアの端面
に当接させたことを特徴とする光伝送チューブ。
【請求項２】コアの少なくとも光入射側端面に光透過
性窓材を密着配設し、上記管状部材の係止突部の内面を
この窓材端面に当接させた請求項１記載の光伝送チュー
ブ。
【請求項３】コア端面に対し窓材を接着剤により接着
させることによって密着させた請求項２記載の光伝送チ
ューブ。
【請求項４】コアが可撓性を有するプラスチックによ
り形成され、窓材が無機ガラスにより形成された請求項
２又は３記載の光伝送チューブ。
【請求項５】管状部材が金属製口金であり、この口金
を加締めることによりクラッドに口金を固定すると共
に、コアの両端部をそれぞれクラッド両端部に固定する
ようにした請求項１記載の光伝送チューブ。
【請求項６】口金とクラッド外周面との間にテープ又
はチューブを介装した請求項５記載の光伝送チューブ。
【請求項７】管状部材が金属製口金であり、この口金
を加締めることによりクラッドに口金を固定すると共
に、コアの両端部をそれぞれクラッド両端部に固定する
ようにした請求項２、３又は４記載の光伝送チューブ。
【請求項８】テープを粘着剤又は接着剤を介してクラ
ッド外周面及び窓材外周面に巻き付けて窓材をクラッド
に固定すると共に、このテープの上から口金を加締めす
るようにした請求項７記載の光伝送チューブ。
【請求項９】熱収縮性チューブをクラッド外周面及び
窓材外周面に被覆し、熱収縮させて窓材をクラッドに固
定すると共に、このテープの上から口金を加締めするよ
うにした請求項７記載の光伝送チューブ。
【請求項１０】テープを粘着剤又は接着剤を介してク
ラッド外周面及び窓材外周面に巻き付けると共に、この
テープの上から熱収縮性チューブを熱収縮させて被覆し
て窓材をクラッド材に固定すると共に、その上から口金
を加締めするようにした請求項７記載の光伝送チュー
ブ。