JPH10153711A - 分岐型光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性を有する光伝送チューブを複数本用い
て複数個所に光を伝送するに際して、１つの光源から分
岐されたチューブに効率よく光を入射する。 【解決手段】 可撓性を有する筒状のクラッディング１
０と、このクラッディング１０に充填されクラッディン
グ１０より高い屈折率を有する透明コア１１とから成る
光伝送チューブ１の単体を複数本束ねた分岐型光伝送装
置であって、コア１１を弾性変形可能な固形状物で形成
し、光入射端１ａ側の複数本の光伝送チューブ１を結束
部材２で結束して外圧を加え各光伝送チューブ１を変形
させるとともに、各光伝送チューブ１間の隙間を最小に
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、可撓性を有する
筒状のクラッディング内にクラッディングより高い屈折
率を有する透明なコアを充填した光伝送チューブを複数
本束ねた分岐型光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可撓性を有する筒状のクラッディング内
に透明なコアを充填した光伝送チューブとしては、米国
特許第３，８１４，４９７号明細書記載の発明や米国特
許第４，００９，３８２号明細書記載の発明、さらに米
国特許第５，３３３，２２７号明細書記載の発明が知ら
れている。最初の従来技術は、互いに平行で密に並べら
れた多数のロッドから成るウェーブガイドを開示し、１
本１本のロッドが光伝送チューブを構成している。この
ロッドは、メインボディ（クラッディング）の中にオー
ガニックリキッドコアを充填したものである。リキッド
コアは、テトラクロロエチレンあるいはこれにカーボン
テトラクロライドを混合したものから成ることが開示さ
れている。第２番目の従来技術は、プラスチック材料か
ら成る可撓性を有する中空のチューブと、このチューブ
内に充填され、このチューブを形成するプラスチック材
料よりも屈折率の大きな光伝導性液体と、チューブ両端
を閉じる光透過手段とから成るフレキシブルライトガイ
ドを開示している。光透過手段は、石英や石英ガラスか
ら成る窓であり、光伝導性液体としては、無機塩の水溶
液が用いられる。最後の従来技術は、両端開口の中空チ
ューブ状のクラッディング内にこのクラッディングより
も屈折率の高い流動体のコアを充填し、クラッディング
両端に封止栓を嵌め込んだオプティカルウェーブガイド
を開示している。

【０００３】以上のような光伝送チューブの従来例は、
いずれもクラッディングの中空内部に流体を充填し、ク
ラッディングの両端は硬質な光透過性の窓ないしは封止
栓でシールされたものである。このような光伝送チュー
ブに高出力の光源から光を入射させる場合、光伝送チュ
ーブの入射部の耐熱性及び汚れ防止のために上記窓ない
し封止栓は、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が好適に使用されていた。このよ
うな光伝送チューブを複数本束ねて光の入射端を結束
し、１つの光源から複数の光伝送チューブに光を送り、
各光伝送チューブを分岐させる方法が試みられている。
例えば、図１３に示すように、可撓性を有する筒状クラ
ッディング１０１の内部に流動体のコアを充填し、クラ
ッディング１０１の両端を無機ガラスの封止栓１０２で
シールした２本の光伝送チューブ１００の光入射端側を
結束部材１０３で束ね、この束ねられた端部に高出力の
１つの光源から光を入射して２本の光伝送チューブ１０
０に光を送ることが試みられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１３に示す従来例で
は、光入射端に存在する無機ガラスの封止栓１０２は外
力により変形することがないため、結束部材１０３で束
ねられたスペース内には隙間１０５が生じ、このスペー
スに光を入射しても各光伝送チューブ１００に効率よく
光を入射できないものであった。この従来例では、光伝
送チューブ１００の結束部材１０３内での充填率は約５
０％であり、光の入射率が悪い。

【０００５】そこで、この発明は、可撓性を有する光伝
送チューブを複数本用いて複数個所に光を伝送するに際
して、１つの光源から複数本の光伝送チューブの各光入
射端へ効率よく光を入射できるようにした分岐型光伝送
装置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】このような目的を達成す
るため、この発明は、可撓性を有する筒状のクラッディ
ングと、このクラッディングに充填されクラッディング
より高い屈折率を有する透明コアとから成る光伝送チュ
ーブの単体を複数本束ねた分岐型光伝送装置であって、
コアを弾性変形可能な固形状物で形成し、光入射端側の
複数本の光伝送チューブを結束部材で結束して外圧を加
え各光伝送チューブを変形させるとともに、各光伝送チ
ューブ間の隙間を最小にしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の好適な実施例に
ついて図面を参照にして説明する。

【０００８】図１に示す実施例は、２本の光伝送チュー
ブ１を夫々の光入射端１ａ側で結束部材２で結束してあ
る。結束部材２による結束時に光伝送チューブ１に外圧
を加えて光伝送チューブ１の光入射端１ａ側を変形させ
て結束部材２内における各光伝送チューブ１間の隙間を
最小になるようにする。その結果、結束部材２で束ねら
れた光伝送チューブ１は、図２に示すように変形され、
各チューブ１間にほとんど隙間が生じないものとなる。

【０００９】光伝送チューブ１は、可撓性を有する筒状
のクラッディング１０と、このクラッディング１０に充
填されたクラッディング１０より高い屈折率を有する透
明なコア１１とから成る。前記クラッディング１０を形
成する材料としては、プラスチックやエラストマー等の
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、シリコーン樹脂、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、アルリルゴム、ＥＰＤＭ、
アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、
シリコーンゴム等が挙げられる。中でも屈折率の低いシ
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（ＰＴＦＥ）、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
トマー等が挙げられる。これらの各材料は単独又は２種
以上をブレンドして用いることができる。

【００１０】前記コア１１を形成する材料としては、変
形し易く加圧変形させても破壊したり材料の弾性率の違
いにより屈折率の分布が生じ、光透過率の低下を発生し
ない柔軟性を示す材料が好ましく、具体的には、メチル
アクリレート、メチルメタクリメート等のアルキルアク
リレート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
た柔軟アクリル系ポリマーや、シリコーンゲルやこの他
のゲル状のもの及びゴム状のものを使うこともできる。

【００１１】図３に示す実施例は、光伝送チューブ１を
３本用いた例を示す結束部位の断面図である。図４に示
す実施例は、光伝送チューブ１を４本用いた例を示す結
束部位の断面図である。

【００１２】上述したいずれの実施例でも、光伝送チュ
ーブ１のコア１１としては、ゴム状弾性材料を用いたの
で、結束部材２による外圧により変形力が均一にかか
り、結束部材２内において均等で充填効率の高い結束が
可能となったものである。しかるに、一般的に使用され
ているガラス系光ファイバーやプラスチック系光ファイ
バーの場合、変形させるためには加熱してファイバー自
体を軟化、溶融させる必要があり、非常に手間とコスト
がかかる。又、均等に変形させるためには均一に加熱
し、かつ均一な加圧力で変形させなければならないが、
このようなことは現実には困難であるのに対し、この発
明で用いる光伝送チューブ１ではこれが極めて容易に実
現可能となったものである。

【００１３】前記結束部材２としては、口金や金属スリ
ーブ等が使用でき、複数本の光伝送チューブ１の光入射
端１ａ側を口金内等へ挿入し、挿入後に口金を加締めて
径を縮めることができる。或いは、熱収縮チューブを結
束部材２として使用することもでき、この熱収縮チュー
ブに複数本の光伝送チューブ１を挿入し、熱収縮チュー
ブを加熱してその収縮力を利用して径を縮める方法等が
例示できる。この場合の圧縮変形の度合いについては、
例えば、仮に締め付けが弱いと均等に断面積が配分され
ず、更に光伝送チューブ１で満たされない隙間ができて
しまい光入射のロスが多くなる。逆に締め付けが強すぎ
ると、ひどい場合にはコアが破壊してしまい光入射のロ
スが多くなる。

【００１４】尚、この発明において、光伝送チューブ１
を保護する目的で適当な被覆材によりクラッディング１
０を被覆することができ、かかる被覆材としては、プラ
スチック、エラストマー、金属、ガラス、無機材料等が
用いられ、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
プ状の巻き付け、熱収縮処理等によりクラッディング１
０に被覆することができる。又、ＳＵＳ、アルミ、銅、
鉄等の金属材料、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
１１を充填したクラッディング１０を挿入してもよい。
更には金属材料をクラッディング１０の外周へ鍍金、蒸
着、スパッタリング等することにより金属膜を被覆する
こともできる。

【００１５】尚、上記の被覆材は、光伝送チューブ１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。

【００１６】実施例１ コア１１が屈折率１．４８の柔軟アクリルポリマーでク
ラッディング１０がＦＥＰであるコア径７mm、外径８mm
の光伝送チューブ１を２本用意し、内径１６mm、長さ３
０mmの口金（結束部材２）の中に光入射端１ａ側を挿入
し、口金を内径１２．５mmになるまで加締めた。得られ
た光伝送チューブ１の加締め部の断面形状は前記したよ
うに図２に示す。加締めを行わない従来の光伝送チュー
ブ（図１３に示す）の結束部材１０３（口金）内の充填
率は約５０％に対し、本発明のそれは殆ど１００％の充
填率であった。又、得られた長さ１mmの２分岐の各光伝
送チューブ（分岐チューブ＃１、＃２）の光伝送光量を
１００Ｗの光ファイバー照明用光源装置を用いて調べ
た。結果を表１に示す。

【００１７】実施例２ クラッディング１０として内径５mm、肉厚０．５mmのジ
メチルシリコーンチューブの内面にフッ素ゴムを被覆し
たものを用いた。コア１１としては、屈折率１．５０の
シリコーンゲルを使用した。この光伝送チューブ１を３
本用意し、内径が１７mm、長さ３０mmである口金に光入
射端１ａ側を入れた後、口金を内径１３mmになるまで加
締めにより締め付けた。得られた光伝送チューブ１の加
締め部の断面形状は図３に示す。加締めを行わない従来
の光伝送チューブの口金内における充填率は約６５％な
のに対し、本発明のそれは殆ど１００％の充填率であっ
た。又、得られた長さ１ｍの３分岐の各光伝送チューブ
（分岐チューブ＃１〜＃３）の光伝送光量を１００Ｗの
光ファイバー照明用光源装置を用いて測定したところ表
１のようになった。

【００１８】比較例１ コアが屈折率１．４８の柔軟アクリルポリマーでクラッ
ディングがＦＥＰであるコア径７mm、外径８mmの光伝送
チューブを２本用意し、内径が１６mm、長さ３０mmの口
金の中に光入射端側を挿入した。断面形状は図１３と同
様である。得られた長さ１ｍの２分岐の各光伝送チュー
ブ（分岐チューブ＃１、＃２）の光伝送光量を１００Ｗ
の光ファイバー照明用光源装置を用いて調べた。結果を
表１に示す。

【００１９】

【表１】 単位：ルックス

【００２０】図５は他の実施例を示し、結束部材２で束
ねた２本の光伝送チューブ１の光入射側の端面に光入射
用窓材３を接合したものを示す。この実施例では、結束
部材２を光入射端１ａから延出させ、この延出部分の中
空部２ａに窓材３を設けてある。又、この窓材３の接合
面側の面積は、束ねた光伝送チューブ１の光入射側の端
面の面積よりも小さくした。このようにすることで光の
入射効率を向上させている。

【００２１】前記窓材３としては、石英ガラス、パイレ
ックスガラス、多成分ガラス、ＢＫ−７ガラス、サファ
イヤ、水晶等の無機ガラス、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
体、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、シリコーン樹脂等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
ラスは透明のみならず、耐熱性にも優れ、又化学的にも
安定であるため、その内側端面で接するコアやその外側
端面で接触するガスや水分とも化学的に反応せず、長期
的に優れた性能をもたらすものである。

【００２２】実施例３ クラッディング１０として、内径２mm、肉厚０．５mmの
ジメチルシリコーンチューブの内面にフッ素ゴムを被覆
したものを用いた。コア１１としては、屈折率１．５０
のシリコーンゲルを使用した。この光伝送チューブ１を
３本用意し、内径が１７mmである口金（結束部材２）に
光入射端１ａ側を入れた後、口金を内径１３mmまで加締
めにより締め付けた。この口金で締め付けられた光入射
側の端面に直径１０mm、長さ３０mmの屈折率１．４９の
ＢＫ−７ガラスを用いた窓材３を接合し、得られた長さ
１ｍの３分岐の光伝送装置の各チューブ１（分岐チュー
ブ＃１〜＃３）の光伝送光量を１００Ｗの光ファイバー
照明用光源装置を用いて測定した。結果を表２に示す。

【００２３】実施例４ コア１１が屈折率１．４８の柔軟アクリルポリマーでク
ラッディング１０がＦＥＰである、コア径７mm、外径８
mmの光伝送チューブ１を２本用意し、内径１６mmの口金
の中に光入射端１ａ側を挿入し、この口金を１２．５mm
になるように加締めをした。この口金で締め付けられた
光入射側の端面に直径１０mm、長さ３０mmの屈折率１．
４９のＢＫ−７ガラスを用いた窓材３を接合し、得られ
た長さ１ｍの２分岐の光伝送装置の各チューブ１（分岐
チューブ＃１、＃２）の光伝送光量を１００Ｗの光ファ
イバー照明用光源装置を用いて測定した。結果を表２に
示す。

【００２４】実施例５ クラッディング１０として、内径４mm、肉厚０．５mmの
ジメチルシリコーンチューブの内面にフッ素ゴムを被覆
したものを用いた。コア１１としては、屈折率１．５０
のシリコーンゲルを使用した。この光伝送チューブ１を
３本用意し、内径が１５mmである口金に光入射端１ａ側
を入れた後、この口金を内径１１mmまで加締めにより締
め付けた。この口金で締め付けられた光入射側の端面に
直径１０mm、長さ３０mmの屈折率１．４９のＢＫ−７ガ
ラスを用いた窓材３を接合し、得られた長さ１ｍの３分
岐の光伝送装置の各チューブ１（分岐チューブ＃１〜＃
３）の光伝送光量を１００Ｗの光ファイバー照明用光源
装置を用いて測定した。結果を表２に示す。

【００２５】比較例２ コアが屈折率１．４８の柔軟アクリルポリマーでクラッ
ディングがＦＥＰであるコア径７mm、外径８mmの光伝送
チューブを２本用意し、内径１６mmの口金の中に挿入し
た。この内径１６mmの口金内の光入射側の端面に直径１
０mm、長さ３０mmの屈折率１．４９のＢＫ−７ガラスを
用いた窓材を接合し、得られた２分岐の光伝送装置の各
チューブ（分岐チューブ＃１、＃２）の光伝送光量を１
００Ｗの光ファイバー照明用光源装置を用いて測定し
た。結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】 単位：ルックス

【００２７】図６は、窓材３の先端側３ａを先細りのテ
ーパ形状に形成したものを示し、これも光入射効率を向
上させるのに役立つ。図７の実施例も窓材３の先端側３
ａをテーパ形状に形成したものであるが、各光伝送チュ
ーブ１の結束部材２により外圧を加えられて変形した後
のクラッディング１０内へ挿入し接合してある。先端側
３ａをテーパ形状にすることにより受光量が増大する。

【００２８】図８は、この発明の分岐型光伝送装置の分
岐した光伝送チューブ１を自動車２０の車室２０Ａ内の
内壁に沿って配設した例を示す。

【００２９】図９は、分岐した光伝送チューブ１を自動
車のドア２０Ｂの内側に配設し、フットライトとして用
いた例を示す。

【００３０】図１０は、自動車２０のリア２０Ｃにテー
ルライトとして分岐した光伝送チューブ１を使用した例
を示す。

【００３１】図１１は、自動車２０のトランクルーム２
０Ｄ内に設置した非常停止表示板２１に分岐した光伝送
チューブ１を配設した例を示す。

【００３２】図１２は、１つの光源３０から分岐した各
光伝送チューブ１を自動車のテールライト３１あるいは
ブレーキライト、フォワードライティングシステム３
２、さらには車室内のドームライト３３、インスツルー
メントパネル３４に分岐して配設したものを示す。この
ように自動車の各種照明器に光伝送チューブ１を分配す
ることで、省エネルギー及び省スペースが図れる。

【００３３】

【発明の効果】この発明の分岐型光伝送装置は、束ねら
れた１本１本の光伝送チューブに十分に光量が伝送され
るため、これらの光伝送チューブを分岐することによっ
て多光源、多発光体を必要とせずに、一つの光源から複
数のイルミネーション、或いはプロジェクターの用途等
に用いられる光伝送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好適な実施例を示す光入射端側のチ
ューブ長手方向に沿って切断した図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】光伝送チューブを３本束ねた状態の図２と同様
の断面図。

【図４】光伝送チューブを４本束ねた状態の図２と同様
の断面図。

【図５】光入射端側に光入射用窓を設けた実施例のチュ
ーブ長手方向に沿って切断した図。

【図６】光入射用窓の変形例を示す断面図。

【図７】光伝送チューブ１本１本に光入射用窓を設けた
実施例を示す断面図。

【図８】自動車の車室内に分岐された光伝送チューブを
配設した例を示す側面図。

【図９】自動車のドアの内側に分岐された光伝送チュー
ブを配設した例を示す斜視図。

【図１０】自動車のテールライトとして分岐された光伝
送チューブを使用した例を示す背面図。

【図１１】自動車のトランクルーム内に設置した非常停
止表示板に分岐された光伝送チューブを配設した背面
図。

【図１２】１つの光源から自動車の各種照明器に光伝送
チューブを分岐する例を示す説明図。

【図１３】従来例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 光伝送チューブ ２ 結束部材 ３ 窓材 １０ クラッディング １１ コア

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有する筒状のクラッディング
   と、このクラッディングに充填されクラッディングより
   高い屈折率を有する透明コアとから成る光伝送チューブ
   の単体を複数本束ねた分岐型光伝送装置であって、 コアを弾性変形可能な固形状物で形成し、 光入射端側の複数本の光伝送チューブを結束部材で結束
   して外圧を加え各光伝送チューブを変形させるととも
   に、各光伝送チューブ間の隙間を最小にしたことを特徴
   とする分岐型光伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコアは、種類の異なる２
   種のアルキルアクリレートを共重合し、又はアルキルア
   クリレートとメタクリレートを共重合したポリマー、あ
   るいはシリコーンゲルであることを特徴とする分岐型光
   伝送装置。
3. 【請求項３】 束ねた光伝送チューブの光入射側の端面
   に光入射用窓材を接合したことを特徴とする請求項１に
   記載の分岐型光伝送装置。
4. 【請求項４】 束ねた光伝送チューブの光入射側の端面
   の面積よりも光入射用窓材の接合面の面積を小さく形成
   したことを特徴とする請求項３に記載の分岐型光伝送装
   置。
5. 【請求項５】 光入射用窓材が束ねた光伝送チューブの
   光入射端から離れるに従って先細りのテーパ形状に形成
   されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の分岐型
   光伝送装置。