JPH0843645A - 光伝送チューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 透明コア（１）と、該コア（１）より低屈折
率を有し、上記コア（１）を被覆する管状のクラッド
（２）と、該クラッド（２）の両端開口部にそれぞれ嵌
着され、入光側が透明材料により形成された封止栓（３
ａ，３ｂ）とを具備する光伝送チューブにおいて、上記
入光側透明封止栓（３ａ）の外側露出面に可視光線に対
する反射防止膜（４）を形成したことを特徴とする光伝
送チューブ。 【効果】 本発明の光伝送チューブは、光が入光すると
きの反射ロスが低減されて光の入射効率が向上したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の入射効率が向上し
た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、固体状のものと液状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】しかしながら、このようにコアを大口径と
した光伝送チューブにおいては、本発明者の検討による
と、大口径の割には光の入射効率、更には出射効率が十
分でないものであった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
光の入射効率が高い光伝送チューブを提供することを目
的とする。

【０００５】

【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、光の入射
効率、更には出射効率が十分でない原因は、光がコアに
入射或いは出射する場合における反射によるロスである
ことを見い出すと共に、管状クラッドの開口端に透明封
止栓を取り付け、この透明封止栓の外側露出面に可視光
線に対する反射防止膜を形成することにより反射ロスが
少なくなり、光の入射効率、更には出射効率が向上する
ことを知見した。この場合、封止栓をクラッドの開口端
に取り付けることは知られており、特にコアが液状の場
合はコアの漏れをなくすために封止栓が必須とされるも
のであるが、この封止栓に反射防止膜を形成することに
より、上記目的を達成したものである。

【０００６】即ち、屈折率が異なる界面ではフレネル反
射が生じることが知られているが、図１に示したよう
に、コアＡの屈折率を１．５０、透明封止栓（窓材）Ｂ
の屈折率を１．４５、透明封止栓Ｂの外側の空気の屈折
率を１．０とした場合、空気／透明封止栓界面の反射率
Ｒ₁，Ｒ₄は約３．５％、透明封止栓／コア界面の反射率
Ｒ₂，Ｒ₃は約０．０２％であり、入出射のロスは７〜１
０％である。従って、ロスは主として空気／透明封止栓
界面の光の反射により生じるが、透明封止栓の外側の空
気と接する露出面に可視光線に対する反射防止膜を形成
することにより、上記のようなロスが可及的に少なくな
ることを見い出し、本発明をなすに至ったものである。

【０００７】従って、本発明は、透明コアと、該コアよ
り低屈折率を有し、上記コアを被覆する管状のクラッド
と、該クラッドの両端開口部にそれぞれ嵌着され、入光
側が透明材料により形成された封止栓とを具備する光伝
送チューブにおいて、上記入光側透明封止栓の外側露出
面に可視光線に対する反射防止膜を形成したことを特徴
とする光伝送チューブ及び出光側封止栓が透明材料によ
り形成され、かつその外側露出面に可視光線に対する反
射防止膜を形成した上記の光伝送チューブを提供する。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の光伝送チューブは、図２に示したように、
透明コア１と、これより低屈折率であり、この透明コア
１を被覆する管状クラッド２と、このクラッドの両端開
口部に嵌着された封止栓３ａ，３ｂとを具備するもので
あるが、本発明においては、少なくとも入光側の封止栓
３ａが透明材料により形成され、また他方の封止栓３ｂ
より光が出射する場合は、この他方の出光側封止栓３ｂ
も透明材料により形成されると共に、上記入光側封止栓
３ａの外側露出表面、及び出光側封止栓３ｂも透明に形
成されてこれから出光する場合、好ましくはこの出光側
封止栓３ｂの外側露出表面に可視光線に対する反射防止
膜４を形成したものである。なお、図２では、封止栓３
ａ，３ｂの外側露出面は外側端面であるだけであるた
め、これら外側露出面にのみ反射防止膜４を形成してあ
るが、封止栓３ａ，３ｂの外側端部が外方に突出してい
る場合は、外方突出面全面、即ち外側端面と外方突出外
周面にも反射防止膜４が形成される。

【０００９】ここで、本発明の光伝送チューブにおい
て、コア材としては、クラッド材よりも屈折率が高い固
体、液状又は流動状の透明材料が用いられる。

【００１０】この場合、固体透明材料としては、アクリ
ル系樹脂、メタクリル系樹脂が好ましく用いられ、例え
ばメチルアクリレート、メチルメタクリレート等のアル
キルアクリレート、アルキルメタクリレートのホモポリ
マーやコポリマー、これらのモノマーとこれに共重合可
能な透明ポリマーを得ることができる他のアクリレー
ト、メタクリレートを共重合したものを挙げることがで
きる。

【００１１】また、液状又は流動状の透明材料の具体例
としては、無機塩の水溶液、エチレングリコールやグリ
セリン等の多価アルコール、ポリジメチルシロキサンや
ポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、
ポリエーテル、ポリエステル、流動パラフィン等の炭化
水素、三フッ化塩化エチレンオイル等のハロゲン化炭化
水素、トリス（クロロエチル）ホスフェートやトリオク
チルホスフェート等の燐酸エステル類、ポリマーを適当
な溶媒で希釈したポリマー溶液が挙げられる。

【００１２】一方、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、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。

【００１３】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、ポリテトラフルオロエチレン（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。

【００１４】透明で光の窓材として作用させる封止栓を
形成する透明材料としては、コアとの屈折率差ができる
だけ小さいことが、コアと封止栓界面の反射を少なくす
る点から好ましい。かかる封止栓の材料として具体的に
は、石英ガラス、パイレックスガラス、多成分ガラス、
サファイヤ、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。

【００１５】なお、透明性を必要としない場合は、金属
やセラミックスなどを用いることができる。

【００１６】また、図示していないが、封止栓でクラッ
ド端部を封止するに際し、熱収縮処理、接着処理、ホー
スバンド締結、ワイヤー素線による巻き上げ、形状記憶
合金による固定、スリーブ、Ｏ−リング、パッキングを
介しての締め付け等の機械的な締結を必要に応じて実施
することができる。中でも、ステンレススチール、アル
ミニウム、銅、真ちゅうなどの銅合金、スチール、Ｔ
ｉ、Ｎｉなどの金属スリーブをクラッド外周部にこれを
覆って嵌合し、スリーブを圧縮変形させる加締め方法で
封止栓をクラッドに固定することが好適である。

【００１７】この封止栓に形成される反射防止膜として
は、例えばＭｇＦ₂，ＳｉＯ，ＣｅＦ₃，ＣｅＯ₂，Ｚｎ
Ｓなどの誘電体が単層膜として用いられるが、特に多層
膜として用いることにより、反射防止率を上げ、反射防
止波長領域を広げる効果がある。この場合、高屈折率誘
電体層として、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコ
ニウム、チタン酸プラセオジウム、酸化ハフニウム、硫
化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、スズをドープした
酸化インジウム等が好ましく、また低屈折率誘電体層と
してフッ化マグネシウム、酸化シリコンが好適に用いら
れる。

【００１８】なお、反射防止膜の反射防止機能を発現す
る波長範囲としては、伝送しようとする光の波長範囲に
合わせて膜の光学的厚さを光の波長の１／４にし、屈折
率を調節することにより、垂直入射光に対する反射光の
強度が最小となるように選択できる。即ち、反射防止膜
の厚さは、カットすべき光の波長に応じて選定すること
ができる。

【００１９】本発明においては、光伝送チューブを保護
する目的でクラッドを適宜な被覆材で被覆することがで
きる。被覆材としてはプラスチック、エラストマー、金
属、ガラス、無機材料の中から選定することができる。

【００２０】具体的には、ポリアミド、エポキシ樹脂、
ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、フ
ッ素樹脂、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、塩酸ゴム、天
然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ク
ロロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム
等の高分子材料をコーティング、押し出し成形、或いは
テープ状材料の巻き付け、熱収縮処理などによりクラッ
ドに被覆することができる。

【００２１】また、ＳＵＳ、アルミ、銅、鉄などの金属
材料、或いは上記の高分子材料をパイプ状、蛇腹管状、
螺旋ワイヤー状に成形したものの中に、コアを被覆した
クラッドを挿入しても良い。更には金属材料をクラッド
外周へ鍍金、蒸着、スパッタなどによりめっきして金属
膜を被覆することもできる。

【００２２】これらの被覆材は単体或いは他の材料との
複合体として用いることもできる。

【００２３】なお、上記の被覆材は光伝送チューブの保
護だけでなく、遮光或いは所用部分だけを発光させる目
的で設けることもできる。例えば上記被覆材の所用部分
に穴を開けたり、透明にするとその部分から光が外に漏
れ多数のスポット状或いはライン状の発光体とすること
ができる。この場合、必要に応じてこれらの光の出射部
の外側表面に上記反射防止膜を形成することができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、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。

【００２５】〔実施例、比較例〕クラッドチューブとし
て内径１３ｍｍ、外径１４ｍｍ、長さ１ｍの四フッ化エ
チレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）チュー
ブ（ｎ＝１．３４）を用い、コアとしてメチルフェニル
シリコーンオイル（ｎ＝１．５０）を用いた。コアを注
入し、両端を石英窓（封止栓）（直径１３ｍｍ×長さ５
０ｍｍ）で封止し、内径１３．３ｍｍ、外径１６ｍｍの
ＳＵＳスリーブ（長さ３０ｍｍ）を嵌め込み、スリーブ
を圧縮変形させて加締めした。

【００２６】実施例には酸化チタンを高屈折率層とし、
ＭｇＦ₂を低屈折率層とする多層反射防止膜を入射窓の
外側露出面に形成した。

【００２７】次に、上で得られた光伝送チューブにおけ
る反射防止膜の効果について、その透過率を下記方法に
より評価した。なお、比較のため反射防止膜を形成しな
い以外は上記と同じ構成の光伝送チューブの透過率を同
様に評価した。その結果を図３に示す。評価方法 ハロゲンランプの光をモノクロメーターにより分光し、
分光された光をレンズにて出射角２θが２０°となるよ
うにして光チューブに入射させ、４００〜８００ｎｍの
範囲の透過スペクトルを測定した。

【００２８】図３の結果より、４００〜７００ｎｍの平
均透過率は、実施例の場合８６．５％、比較例の場合７
９．２％であり、反射防止膜の形成により光透過率が約
７％向上したことが認められる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の光伝送チューブは、光が入光す
るときの反射ロスが低減されて光の入射効率が向上した
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】光伝送チューブにおける光の反射状態を説明す
る断面図である。

【図２】本発明の光伝送チューブの一例を説明する断面
図である。

【図３】実施例と比較例の光伝送チューブの透過率を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ コア ２ クラッド ３ａ，３ｂ 封止栓 ４ 反射防止膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明コア（１）と、該コア（１）より低
   屈折率を有し、上記コア（１）を被覆する管状のクラッ
   ド（２）と、該クラッド（２）の両端開口部にそれぞれ
   嵌着され、入光側が透明材料により形成された封止栓
   （３ａ，３ｂ）とを具備する光伝送チューブにおいて、
   上記入光側透明封止栓（３ａ）の外側露出面に可視光線
   に対する反射防止膜（４）を形成したことを特徴とする
   光伝送チューブ。
2. 【請求項２】 出光側封止栓（３ｂ）が透明材料により
   形成され、かつその外側露出面に可視光線に対する反射
   防止膜（４）を形成した請求項１記載の光伝送チュー
   ブ。