JPS6122306A - 照明用導光路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、照明用導光路に関し、詳しくは光学的センサ
の一要素である照明用プラスチック導光路に関する。

導光路は、光通信、光情報処理、光計測などに用いられ
る。また医療用のファイバースコープにも使用される。

［従来技術］ 導光路には、ガラスファイバーおよびプラスチックファ
イバーの２種類があるが、プラスチックファイバーは、
ガラスファイバーに比して、材料自体の弾性が高く、曲
げに強いので、照明用導光路材料として用いられる。

照明用導光路は、イメージファイバー、および必要に応
じて存在する流体等を通過し得るチューブ、孔等ととも
に、光および画像の伝送路である「光学的センサ」を構
成する。第１図は、照明用導光路の一例を示す断面図で
ある。光学的センサの一つである医療用ファイバースコ
ープの照明用導光路１は、コア２、クラッド３よりなる
。内部のクラッド中の孔４は、イメージファイバーや液
体を通すためにある。目的により、コア、クラッドの寸
法は適宜決定されるが、コア径は多くの場合０．２５〜
１．０１Ｏｘｉφである。クラッドの厚みは１０−２０
μｘ（０，（１１−０，０２８）程度であることが多い
。

プラスチックファイバーは、従来ＰＭＭＡ（ポリメチル
メタクリレート）を材料とするものが主流であり、他に
ポリスチレンのファイバーもある。

プラスチックで光の透過性の高い材料は限られている。

現在、市販されているものは、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）をコアとした系と、ポリスチレン（Ｐ　
Ｓ　ｔ）をコアとした系がある。前者の方が光伝送特性
において優れているので、より重要である。

メタクリレ−Ｆ系のプラスチックファイバーには、次の
３種類のものが知られている。

（Ａ）　　コア材にポリメチルメタクリレートを用い、
クラツド材にフッ素系樹脂を用いたもの。

このファイバーは既に広く市販されている。

光透過性がよく、吸収損失が小さい、という長所がある
。

しかし、このファイバーは、１００℃以上の温度で、着
しく熱収縮する、という欠点がある。例えぼ、１２０℃
の温度で、ごく短時間（数秒）のうちに約５０％の長さ
に収縮する。この理由は、ＰＭＭＡ光ファイバーが可撓
性に乏しく、適当な可撓性を得るために、製造工程に於
て、光ファイバーを延伸しておくからである。光ファイ
バーを加熱すると、延伸により配向していた部分がもと
の状態に戻るべく収縮する。

（Ｂ）　　コア材に可塑剤を５％〜３０％混合したポリ
メチルメタクリレートを用い、クラツド材にフッ素系樹
脂を用いたもの。

この光ファイバーは可塑剤を含むので、柔軟であり、可
撓性が強化されている。このため、製造工程において、
ことさら延伸する必要がない。従って、熱収縮性は小さ
い。

しかし、可塑剤混合型ファイバーは、コア材にＰＭＭＡ
を用いたファイバーよりもクラッド肉厚が厚くなってし
まう。これは、高温度の環境で使用されるとき、可塑剤
が拡散、移行するのを防止するためである。例えば、ク
ラッド厚は１００μ肩〜５００　ｕ　ｍ程度である。導
光路として有効に機能するのは、光ファイバーのコアの
領域である。クラッドが厚くなると、コアの占める断面
積が減少するので、照明光を伝送する際、伝送効率が良
くない。

同じ外径であれば、コア径が太く、クラッド厚は薄い方
が良い。

（Ｃ）　　コア材にポリイソブチルメタクリレートを用
い、クラツド材にフッ素系樹脂を用いたもの。

このファイバーは、ＰＭＭＡを用いるものではない。損
失はＰＭＭＡとほぼ同等であり、熱収縮も少ない。

しかし、このファイバーは、脆くて折れやすい、という
難点がある。柔軟性に乏しく、剛性に高い。

引張り試験をすると、破壊時の伸びは約５％である。プ
ラスチックファイバーは、曲げや引張りに対して強い、
というのが長所であるが、このファイバーは、そのよう
な長所を欠いている。この理由は、イソブチルメタクリ
レートのブチル基が、鎖状にではなく、枝分かれ（ｉｓ
ｏ　　）しているからである。

本出願人は、」１記材料の欠点を鑑み、イソブチルメタ
クリレート／ｎ−ブチルメタクリレート配合比４：１〜
２：３の共重合体（特願昭５８−１６２８４９号）、あ
るいはＰＭＭＡもしくはアジピン酸エステル可塑化ＰＭ
ＭＡ（特願昭５８−１６２８４７号）から成る導光路を
提案した。しかし、これら材料も完全に満足すべき照明
用導光路材料にならない。ＰＭＭＡ、またはイソブチル
メタクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体を
用いる場合、導光路が脆く、十分な屈曲特性が得られな
い。屈曲特性を向」ニさせるため材料を十分に延伸させ
ると、昇温時に導光路が収縮するという不都合が生じる
。アジピン酸エステル可塑化ＰＭＭＡを用いる場合、導
光路の光伝送特性が低下する。可塑剤を添加するための
透明性が低く光散乱が大きいからである。加えて、アシ
゛ピン酸エステルの精製、高純度化は困難である。

［発明の目的１ 本発明の目的は、光学的センサの一要素として用いられ
る緒特性（光伝送特性、可撓性など）に優れる照明用導
光路を提供することにある。

［発明の構成１ 本発明の要旨は、ガラス転移温度が５０℃以下である透
明高分子をコア材として有して成る照明用導光路に存す
る。

照明用導光路のコア材として、ガラス転移温度が０〜４
０℃である透明高分子を用いることが好ましい。この透
明高分子は、例えば、メタクリル酸アルキルエステルの
重合体、またはその共重合体である。メタクリル酸アル
キルエステルのアルキルは、ｎ−プロピル、ローブチル
、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルであることが好ましい。

共重合体は、二元またはそれ以」二であってよく、共単
量体は別のメタクリル酸アルキルエステル、あるいは共
重合し得るあらゆる単量体く例えば、アクリル酸メチル
、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル類）であっ
てよい。共重合体において、アルキルがｎ−ブチル、ｎ
−ペンチル、ｎ−ヘキシルであるメタクリル酸アルキル
エステル以外の共単量体の量は、その共単量体によって
異なるが、１５モル％以下であることが好ましい。

透明高分子を得るための重合開始剤として、２゜２゛−
７ゾビスイソブチロニトリル、アゾ−ｔ−７′タン（ア
ゾ化合物）、ブチルパーオキサイド（過酸化物）などを
用いることができる。連鎖移動剤としては、ｎ−ブチル
メルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタンなどを用いるこ
とがでトる。

照明用導光路のクラツド材としで、従来の材料、例えば
フッ素系樹脂（ポリ７ツ化ビニリデン、フン化ビニリデ
ン／四フフ化エチレン共重合体、フッ素含有アルキルメ
タクリレート重合体ならびにその共重合体、及びこれら
のブレンドなど）、シリコーン樹脂、エチレン／酢酸ビ
ニル共重合体などを用いることがでｂる。

照明用導光路の製造には、種々の製法を用いてよいが、
本出願人が提案した方法、即ち、金属ワイヤを共押出グ
イにサプライし、コア材およびクラツド材を共押出し、
次いで金属ワイヤのみを延伸し引抜くことによって細孔
を有する導光路を製造する方法（特願昭５８−１６２８
４７号）、あるいは高分子または石英のホローファイバ
ーをサブライし、コア材およびクラツド材を共押出する
ことによって細孔を有する導光路を製造する方法（特願
昭５９−２５８６６号）を用いることが好まし１．１゜ ［発明の効果］ 本発明の照明用導光路は、特に可撓性、屈曲性に優れて
いる。本発明の材料は、未延伸状態で十分に可撓性、屈
曲性であるからである。更に本発明の照明用導光路は、
光伝送特性に優れている。

精製困難であり、光吸収要因および光散乱要因となる可
塑剤の添加を行わないからである。よって、明るい画像
の光学的センサが得られる。

本発明の照明用導光路は、特に医療用ファイバースコー
フ、例えば細径イメージファイバースコープ、歯科用イ
メージファイバースコープ、イメージファイバーカテー
テルに有用である。

［実施例］ 以下に実施例および比較例を示し、本発明を更に詳しく
説明する。

実施例１および２ 重合開始剤として２１２゛−アゾビスイソブチルニトリ
ル、連鎖移動剤としてｎ−ブチルメルカプ′、′ タンを用い、ｎ−ブチルメタクリレート単独（実施例１
）、およびｎ−ブチルメタクリレート／メチルメタクリ
レート（配合モル比９０／１０）（実施例２）を、それ
ぞれ８０℃　１４時間、１００℃　４時間および１３０
℃　４時間で重合させた。得られた重合体のガラス転移
温度は、それぞれ２０℃および２９℃であった。これら
重合体をファイバー（外径１．０Ｉｌｆｆ）に成形し、
物性値（熱収縮率、縦弾性率、強度、伸び、許容ねじり
、熱分解温度）を測定した。結果を第１表に示す。

「熱収縮率」というのは、１００ｕの長さのファイバー
を１２０℃で６０分間放置した時の熱収縮率である。［
縦弾性率］は、インスロン引張試験により測定した。「
強度」は、インスロン引張試験をして、伸び始める時の
引張応力である。「伸び」は、インスロン引張試験をし
て、ファイバーが破断すれる時の伸びの割合である。「
許容ねじり」は、ファイバーが破損し始める時のねしり
割合である。

得られたポリマーをクラツド材（テトラフルオロプロピ
ルメタクリレート／オクタフルオロペンチルメタクリレ
ート（モル比３０／７０）共重合体）とともに温度１３
０℃で未延伸状態で横向きに軟銅線」二に押出し、次い
で軟銅線を延伸し抜取り、外形、内部細孔共に真円であ
る良好な第１図のよ）な照明用導光路を得た。照明用導
光路の寸法は、外径２．２　ｍｍ、大細孔（１つ）径０
．９■、小細孔（２つ）径０，５η、クラッド肉厚０，
０２ｚａであった。

この照明用導光路の光損失測定値を第１表に示す。

「光損失」は、５肩の長さの導光路を試料とし、Ｈｅ　
−Ｎ　ｅレーザ光（６３３ｎｚ）を導光路中に通し、入
射光強度Ｉ。と出射光強度■を測定し、次式によって求
めたものである。： （ここで、■−は光損失、ｅは導光路の長さである。）
。

比較例１ ＰＭＭＡを用い、実施例１および２と同様に、物性値測
定および光損失測定を行った。結果を第１表に示す。尚
、この重合体のガラス転移温度は１０５°Ｃであった。

［実施例の効果１ 本発明の照明用導光路は、光伝送特性、および特に可撓
性および屈曲性にすぐれることがわかる。

第１表 ＝１１−

【図面の簡単な説明】

第１図は、照明用導光路の一例を示す断面図である。 １・・・照明用導光路、２・・・コア、３・・・クラッ
ド、４・・・孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス転移温度が５０℃以下である透明高分子をコ
   ア材として有して成る照明用導光路。 ２、ガラス転移温度が０〜４０℃である透明高分子をコ
   ア材として有して成る第１項記載の照明用導光路。 ３、透明高分子は、メタクリル酸アルキルエステルの重
   合体または共重合体である第１項または第２項に記載の
   照明用導光路。 ４、メタクリル酸アルキルエステルのアルキルは、ｎ−
   プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルで
   ある第３項に記載の照明用導光路。