JPWO2015046511A1

JPWO2015046511A1 - プラスチック製イメージファイバ、及びその製造方法

Info

Publication number: JPWO2015046511A1
Application number: JP2015539425A
Authority: JP
Inventors: 修新治; 達也植田; 堅斎藤
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2017-03-09
Also published as: WO2015046511A1; EP3054332A1; EP3054332B1; US20160245991A1; US10126492B2; EP3054332A4

Abstract

伝送損失が小さなプラスチック製イメージファイバを提供することである。Ｎ（Ｎは２以上の整数）本のコアがクラッド中に設けられてなるプラスチック製イメージファイバであって、前記コアは、その屈折率の値が、前記コアの周辺部において、連続的に、変化しており、前記周辺部における前記コアの中心部側の位置の屈折率の値が、前記周辺部における前記クラッド側の位置の屈折率の値よりも、大きい。

Description

本発明はプラスチック製イメージファイバに関する。

工業分野あるいは医療分野において、イメージファイバが、用いられている。前記イメージファイバは、一般的には、クラッド中に複数本のコアが設けられた構造である。前記イメージファイバの画素数（前記コアの本数）は、例えば１０００以上である。前記コア数が２０００〜数万のイメージファイバも多い。前記イメージファイバは、使用上の要請から、外径が、一般的には、数ｍｍ以下である。この為、前記コアの径はμｍのオーダーである。

特開昭６３−１４３５１０特開昭６４−１８１０８特開平２−２９１５０６特開２００８−２０７９６特開昭６０−１１９５１０特開昭６２−１０８２０８特開２００１−３５４７１１ＷＯ１９９８／０４０７６８特開昭６０−１１９５０９特開平０８−１１４７１５

クラッド中に１本のコアが設けられたプラスチック製ファイバ（モノファイバ）が、数多く、提案されて来た。大口径（例えば、コア径が約１ｍｍ）のプラスチック製ファイバが提案されている。前記大口径プラスチック製ファイバの光伝送損失は、それ程、問題にならなかった。

しかし、コア径が数μｍ以下、クラッド径が数ｍｍ以下のプラスチック製イメージファイバは、光の伝送損失が大きかった。

従って、本発明が解決しようとする課題は、伝送損失が小さなプラスチック製イメージファイバを提供することである。

前記ファイバの光伝送損失が図１，２に示される。図１は波長−伝送損失のグラフである。図２はコア径−伝送損失（波長＝５００ｎｍ）のグラフである。図１の上側ライン（実線）は、プラスチック製イメージファイバ（コア径４．２μｍ、コア数５０００、クラッド外径５００μｍ）の光伝送損失のグラフである。図１の下側ライン（点線）は、プラスチック製モノファイバ（コア径９６０μｍ、クラッド外径１０００μｍ）の光伝送損失のグラフである。前記ファイバのコアはポリスチレン製である。前記ファイバのクラッドはポリメチルメタクリレートである。図２は様々なコア径のプラスチック製光ファイバの伝送損失のグラフである。図２の横軸はコア径ｄ（μｍ）の逆数の１０倍である。図２にはコア径ｄ（μｍ）も併せて示されている。図２から、伝送損失は、コア径ｄが小さくなるほど増し、コア径ｄの逆数に比例して増すことが判る。

前記プラスチック製モノファイバ（大口径プラスチック製ファイバ）の光伝送損失は小さい。前記プラスチック製イメージファイバの光伝送損失は大きい。前記大口径プラスチック製ファイバの場合、光（波長＝５００ｎｍ）の伝送損失は０．３ｄＢ／ｍ（透過率９３．３％／ｍ）であった。ファイバ長が３ｍの場合、光透過率は約８１％であった。前記プラスチック製イメージファイバの場合、光（波長＝５００ｎｍ）の伝送損失は４．５ｄＢ／ｍ（透過率３５．５％／ｍ）であった。ファイバ長が３ｍの場合、光透過率は約４％であった。

前記問題点に対する検討が、鋭意、推し進められた。その結果、次のことが判って来た。

図３は、ファイバの屈折率変化のグラフである。図３中、縦軸（ｎ_ｄ）は、前記プラスチック製イメージファイバ１の屈折率の値である。横軸（Ｘ）は、前記プラスチック製イメージファイバ１の長さ方向に対して垂直な方向の距離である。図３（ａ）は、前記プラスチック製モノファイバ（コア径９６０μｍ、クラッド外径１０００μｍ）の屈折率変化のグラフである。図３（ｂ）は、前記プラスチック製イメージファイバ（コア径４．２μｍ、コア数５０００、クラッド外径５００μｍ）の屈折率変化のグラフである。屈折率変化は、何れも、矩形型である。

図４は、前記ファイバにおける光伝送具合の説明図である。図４（ａ）（ｂ）はコア径が大きい場合の説明図である。図４（ｃ）（ｄ）はコア径が小さい場合の説明図である。

光ファイバ内に閉じ込められた光は、コアとクラッドとの界面で全反射しながら、伝搬する（図４参照）。この時、コア径が小さい（図４（ｃ，ｄ））場合の方が、コア径が大きい（図４（ａ，ｂ））場合より、コア−クラッド界面での光反射回数は多い。前記光反射回数は、コア径に逆比例して、増大する。

光ファイバにおけるコア−クラッド界面での全反射の良否は、構造不整損失に係る。プラスチック製ファイバは、ガラス（石英）製ファイバに較べて、構造不整損失が大きい。プラスチック製ファイバにおけるコア−クラッド界面での全反射は１００％では無い。散乱を伴った反射（界面での反射率が１００％未満）である。従って、コア径が小さい（反射回数が多い）プラスチック製イメージファイバは、散乱損失（界面不整損失）が大きい。コア−クラッド界面での光反射回数は、コア径が小さいほど多く、コア径に逆比例して増大することが判る。図１及び図２に示される通り、コア径が小さな光ファイバは伝送損失が大きい。

このことは、波動論的な説明によっても、理解できる。図４（ｂ）（ｄ）は、コア径の大小において、伝搬光の強度分布を、概念的に、説明する。コア径が大きい図４（ｂ）では、光は、コア内に、充分、閉じ込められて、伝搬する。コア径が小さい図４（ｄ）では、コア内への光の閉じ込めが充分でない。光は、外側のクラッドまで広がった分布を持って、伝搬する。コアとクラッドとの界面が滑らかでなく、光散乱を伴うような不整を持っていると、光は、クラッドまで染み出す。コア径が小さくなると、波動論的説明からも、光の伝送は、コア−クラッド界面での影響を受け易いことが判る。

このようなことから、本発明者は、コア径が小さなプラスチック製イメージファイバにおいては、コアとクラッドとの界面が滑らか（コアの周辺部における屈折率変化が連続的）なことが好ましいであろうとの啓示を得るに至った。

前記啓示を基にして本発明が達成された。

本発明は、
Ｎ（Ｎは２以上の整数）本のコアがクラッド中に設けられてなるプラスチック製イメージファイバであって、
前記コアは、
その屈折率の値が、前記コアの周辺部において、連続的に、変化しており、
前記周辺部における前記コアの中心部側の位置での屈折率の値が、前記周辺部における前記クラッド側の位置での屈折率の値よりも、大きい
ことを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記コアの径が１μｍ〜２０μｍであり、前記コアの本数が１０００本以上であり、前記クラッドの外径が４ｍｍ以下であることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記ファイバは、前記クラッドに接している位置での前記コアの屈折率の値と、前記コアに接している位置での前記クラッドの屈折率の値とが同じであることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記ファイバは、前記コアの周辺部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表されることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記ファイバは、前記コアの中心部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表されることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、［ｎ_２（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ_１（前記クラッドにおける最小屈折率）］≧０．０５であることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記ファイバは、前記コアの周辺部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の変化率が連続であることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバであって、前記ファイバは、前記コアの中心部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の変化率が連続であることを特徴とするプラスチック製イメージファイバを提案する。

本発明は、
プラスチックファイバ単線を束ねた集合体が作製されるプラスチックファイバ単線集合体作製工程と、
前記プラスチックファイバ単線集合体が加熱一体化される加熱一体化工程と、
前記加熱一体化工程で得られた一体化物が細引きされる細線化工程
とを具備してなり、
前記プラスチックファイバ単線は、
その屈折率の値が、周辺部において、連続的に変化したものである
ことを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法を提案する。

本発明は、前記プラスチックイメージファイバの製造方法であって、前記プラスチックファイバ単線は、その屈折率の値が、周辺部において、単調減少関数で表されることを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法を提案する。

本発明は、前記プラスチックイメージファイバの製造方法であって、前記プラスチックファイバ単線は、その屈折率の値が、中心部から周辺部にかけて、単調減少関数で表されることを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法を提案する。

本発明は、前記プラスチックイメージファイバの製造方法であって、前記プラスチックファイバ単線は、その周辺部において、所定厚だけ、屈折率が同じ値であることを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法を提案する。

本発明は、前記プラスチック製イメージファイバの製造方法であることを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法を提案する。

光の伝送損失が小さい。鮮明な画像が得られる。

フレキシブル性に優れている。

伝送損失特性のグラフ伝送損失特性のグラフファイバの屈折率変化のグラフ伝送損失の理由の概略説明図本発明のプラスチック製イメージファイバの断面図本発明のプラスチック製イメージファイバの屈折率変化のグラフ本発明のプラスチック製イメージファイバの伝送損失特性のグラフ本発明のプラスチック製イメージファイバの伝送損失特性のグラフ本発明のプラスチック製イメージファイバにおける光の伝搬形態屈折率分布パイプの説明図プリフォームロッドの説明図本発明のプラスチック製イメージファイバの製造工程説明図複合体の説明図複合体の説明図

第１の発明はプラスチック製イメージファイバである。前記ファイバの実施形態が説明される。前記ファイバはクラッドを具備する。前記ファイバはコアを具備する。前記コアは前記クラッド中に設けられている。前記コアの数は２以上である。好ましくは、１０００以上である。より好ましくは、２０００以上である。上限値には、格別な制限は無い。現在では、上限値は５００００程度である。但し、技術の進歩によって、上限値は、益々、大きくなるであろう。前記コアの径（直径）は、好ましくは、１μｍ以上である。より好ましくは、１．５μｍ以上である。今日において、現実的には、２μｍ以上である。前記コアの径（直径）は、好ましくは、２０μｍ以下である。より好ましくは、１５μｍ以下である。更に好ましくは、１０μｍ以下である。前記クラッドの外径は、好ましくは、４ｍｍ以下である。より好ましくは、３ｍｍ以下である。更に好ましくは、２ｍｍ以下である。特に好ましくは、１．５ｍｍ以下である。

前記ファイバのコアは、前記コアの周辺部における前記コアの中心部側の位置での屈折率の値が、前記周辺部における前記クラッド側の位置での屈折率の値よりも、大きい。前記コアにおける屈折率の値は、前記コアの周辺部において、連続的（実質、連続的：略連続的）に、変化している。例えば、｛ｄｆ（Ｘ）／ｄＸ｝が連続関数である。ｆ（Ｘ）は距離Ｘにおける屈折率の値である。Ｘはイメージファイバの長さ方向に対して垂直な方向の距離である。「連続的変化」とは次の意味である。本発明にあっては、［屈折率の差］≦［ｎ_２（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ_１（前記クラッドにおける最小屈折率）］×０．０１の場合、「屈折率が同じ（実質、同一：略同一）」と見做される。従って、｛［Ｘ_１＋ΔＸ（ΔＸ＞０）において、ΔＸが０に近付いた場合の屈折率の値］−［Ｘ_１−ΔＸ（ΔＸ＞０）において、ΔＸが０に近付いた場合の屈折率の値］｝≦［ｎ_２（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ_１（前記クラッドにおける最小屈折率）］×０．０１の場合、点（Ｘ_１）において、屈折率変化は連続的であると見做される。

前記ファイバは、好ましくは、前記クラッドに接している位置の前記コアの屈折率の値と、前記コアに接している位置の前記クラッドの屈折率の値とが同じ（実質、同一：略同一）である。

前記ファイバは、好ましくは、前記コアの周辺部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表される。前記ファイバは、好ましくは、前記コアの中心部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表される。

前記ファイバは、好ましくは、［ｎ_２（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ_１（前記クラッドにおける最小屈折率）］≧０．０５である。より好ましくは、０．０７以上である。更に好ましくは、０．１以上である。

前記中心部は点であっても良い。前記中心部は、或る領域（例えば、コア径の半分の大きさの領域：範囲）を持つものでも良い。前記中心部の領域内において、屈折率の値は、略、一定の値であっても良い。前記中心部位置の屈折率は、前記外周部位置の屈折率よりも、大きい。

前記実施形態のプラスチック製イメージファイバでは、前記コアと前記クラッドとの境界において、屈折率は連続的に変化している。従って、理論的には、境界の確定が困難である。そこで、コアの領域は次のように決められた。コアの領域は、屈折率が｛ｎ_１＋０．０５×（ｎ_２−ｎ_１）｝以上の領域である。ｎ_２はコアにおける屈折率の最大値である。ｎ_１はクラッドにおける屈折率の最小値である。前記コアの周辺部は、コア領域の端部から、コアの中心側に、コアの半径の約１／１０〜１／２程度の領域である。クラッドの領域は屈折率が｛ｎ_１＋０．０５×（ｎ_２−ｎ_１）｝未満の領域である。前記クラッドにおける前記コア近傍側とは、屈折率がｎ_１より大きく、｛ｎ_１＋０．０５×（ｎ_２−ｎ_１）｝未満の領域である。

互いに隣り合う前記コア領域の端部間の距離（言い換えれば、互いに隣り合う前記コアの中心間の距離からコアの直径を引いた値）は、好ましくは、０．５μｍ以上、１０μｍ以下である。前記距離が０．５μｍより小さいと、クロストークの問題が顕著になる。イメージファイバの解像度が不足する場合がある。前記距離が１０μｍより大きくても、クロストークの問題の更なる改善はない。イメージファイバに占めるコアの合計面積が少なくなり、暗いイメージファイバとなってしまう場合がある。前記距離は、より好ましくは、０．６μｍ以上、５μｍ以下（更により好ましくは、０．７μｍ以上、３μｍ以下。特に好ましくは、０．８μｍ以上、１．５μｍ以下）である。

前記実施形態のプラスチック製イメージファイバは、プラスチック製である。従って、フレキシブルである。屈曲さが必要な個所にも適用できる。前記ファイバが健康検査に用いられる場合（体内に挿入される場合）でも、問題なく、使用できる。折れ難い。従って、安全性に富む。

前記実施形態のプラスチック製イメージファイバは、光の伝送損失が小さい。従って、明るく、明瞭な画像が得られる。

第２の発明はプラスチック製イメージファイバの製造方法である。特に、前記プラスチック製イメージファイバの製造方法である。前記ファイバ製造方法の実施形態が説明される。前記方法はプラスチックファイバ単線集合体作製工程を具備する。前記作製工程では、プラスチックファイバ単線を束ねた集合体が作製される。前記方法は加熱一体化工程を具備する。前記加熱一体化工程では、前記プラスチックファイバ単線集合体が加熱一体化される。前記加熱一体化工程は、好ましくは、前記集合体における前記プラスチックファイバ単線の間の空隙から気体が排気されて行われる。例えば、真空条件下で行われる。前記方法は細線化工程を具備する。前記細線化工程では、前記加熱一体化工程で得られた一体化物が細引き（細線化）される。前記プラスチックファイバ単線は、その屈折率の値が、周辺部において、連続的に変化したものである。

前記プラスチックファイバ単線は、好ましくは、その屈折率の値が、周辺部において、単調減少関数で表される。より好ましくは、その屈折率の値が、中心部から周辺部にかけて、単調減少関数で表される。

前記プラスチックファイバ単線は、好ましくは、その周辺部（周辺部の外側）において、所定厚だけ、屈折率が同じ値である。この屈折率変化が無い周辺部は、前記細線化された場合（プラスチック製イメージファイバが得られた場合）、クラッドになる部分である。

以下、更に詳しい説明がなされる。

図５は、本発明のプラスチック製イメージファイバの一実施形態の断面図である。

図５中、１はプラスチック製イメージファイバである。前記プラスチック製イメージファイバ１の長さは数ｍである。例えば、１〜６ｍ程度である。本実施形態にあっては、２〜４ｍの長さであった。２はクラッドである。３はコアである。コア３は、クラッド２内に、設けられている。コア３とコア３との間には、必ず、クラッド２が存在する。図５中、Ｘは前記プラスチック製イメージファイバ１の長さ方向に対して垂直な方向を示す。コア３の数は、必要な画素数によって、決まる。コア３の数は、例えば１０００以上である。より好ましくは、２０００以上である。クラッド２及びコア３は、プラスチック製である。

前記プラスチック製イメージファイバ１のクラッド２及びコア３における屈折率分布が、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される。図６中、縦軸（ｎ_ｄ）は、前記プラスチック製イメージファイバ１の屈折率の値である。横軸（Ｘ）は、前記プラスチック製イメージファイバ１の長さ方向に対して垂直な方向の距離である。図６のＸと図５のＸとは対応する。クラッド２の屈折率はｎ_１である。コア３の最大屈折率はｎ_２である。図６中、山の部分の屈折率がコア３における屈折率である。図６中、谷の部分の屈折率がクラッド２における屈折率である。図６から判る通り、前記コア３の周辺部において、屈折率の値は、距離Ｘに対し、連続的に、変化している。前記コア３の周辺部における中心部側の位置での屈折率の値は、前記コア３の周辺部における前記クラッド２側の位置での屈折率の値よりも、大きい。前記コア３の周辺部において、屈折率の値は、距離Ｘに対し、単調減少関数で変化する。前記クラッド２に接している位置での前記コア３の屈折率の値と、前記コア３に接している位置での前記クラッド２の屈折率の値とは同じである。図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）にあっては、前記コア３の周辺部から前記クラッド２の部分において、距離Ｘに対する屈折率の変化率が、クラッド２とコア３との境界点において、連続である。図６（ａ）で示される屈折率は、屈折率の変化率が、クラッド２とコア３との境界点において、不連続である。図６（ｄ）に示される屈折率は、屈折率の変化率が、前記コア３の或る個所において、不連続である。図６（ｂ），（ｃ）は、コア３中心部からクラッド２の領域において、屈折率の変化率が、連続である。すなわち、図６（ｂ），（ｃ）は、全ての領域において、屈折率の変化率は、連続している。好ましいファイバは、図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）の屈折率分布を有するファイバであった。より好ましいファイバは、図６（ｂ）又は（ｃ）の屈折率分布を有するファイバであった。
図６（ｃ）又は（ｄ）の屈折率分布を有するファイバは、コア３中心部近傍に、屈折率の値が高い一定の領域を有している。これは、コア３の有効面積が大きいことを意味する。従って、前記図６（ｃ）又は（ｄ）タイプのファイバは、クロストークの問題が少なく、解像度の点で優れている。
図６（ｂ）の屈折率分布を有するファイバは、コア３の中心部からクラッド２の周辺部の全ての領域で屈折率が連続的に変化している。これは、屈折率の変化率が小さいことを意味する。従って、図６（ｂ）タイプのファイバは、構造不整損失が少なく、明るさの点で優れている。

細径で、かつ、多画素のイメージファイバを得るには、１本１本のファイバ単線は径が小さなこと、かつ、前記ファイバ単線の数が多いことが必要である。この場合、（ｎ_２−ｎ_１）は、ある程度、大きな方が好ましい。例えば、屈折率がステップインデックス型（図３）の光ファイバにおいて、光の規格化周波数（伝送特性）Ｖは、次の式で表される。

Ｖ＝（πｄ／λ）（ｎ_２ ^２−ｎ_１ ^２）^１／２
≒（πｄ／λ）｛（２ｎ_１）（ｎ_２−ｎ_１）｝^１／２
ｄ＝コア直径
λ＝伝搬光の波長
ｎ_１＝クラッドの屈折率
ｎ_２＝コアの屈折率
ｎ_１≒ｎ_２

前記規格化周波数Ｖが大きい程、伝搬光のモード数は多い。すなわち、伝搬光はコア内に閉じ込められる。

前記コア直径ｄが小さくなると、光は、クラッド側に漏れ出る。漏れ出た光は隣接コアに入り込む。この結果、クロストークが起きる。画像にボケが生じる。従って、前記問題点を解決するには、前記（ｎ_２−ｎ_１）が、或る程度、大きなことが必要である。前記（ｎ_２−ｎ_１）は、好ましくは、０．０５以上であった。

前記プラスチック製イメージファイバの製造に際して、前記プラスチックファイバ単線は、その屈折率の値が、周辺部において、連続的に変化したものである。前記プラスチックファイバ単線は屈折率分布型ファイバである。この種の屈折率分布型ファイバの製造方法には各種方法が有る。モノマ反応性比が利用される方法が有る。モノマ比重差が利用される方法（特開昭６０−１１９５１０参照）が有る。前記単線が連続的に押出されながら、高屈折率モノマが揮発する方法（特開昭６２−１０８２０８参照）が有る。ゲル状の円筒体に外周部から低屈折率モノマが拡散する方法（特開２００１−３５４７１１）が有る。中空円筒体の内側から高屈折率ポリマーが拡散する方法（ｗｏ１９９８／０４０７６８）が有る。円筒反応容器の回転遠心力が利用され、連続的もしくは断続的にモノマの組成を変化させながら、順次、内周に、積層して行く方法（特開昭６０−１１９５０９）が有る。前記円筒容器の替わりに、クラッド（重合体）を回転させて、内周に積層させる方法（特開平０８−１１４７１５）が有る。本発明は前記方法に限られない。この他にも各種の方法が有るであろう。特開昭６０−１１９５０９や特開平０８−１１４７１５に開示の技術によれば、前記（ｎ_２−ｎ_１）が大きな値の屈折率分布型ファイバが得られ易い。前記屈折率分布型ファイバの集合体が一体化される。この一体化物が細線化（線引き）されることによって、前記プラスチック製イメージファイバ１が得られる。

前記図６（ｂ）の屈折率分布を持つプラスチック製イメージファイバ１の光伝送損失が説明される（図７，８参照）。図７は波長−伝送損失のグラフである。図７の上側ライン（実線）は、プラスチック製イメージファイバ（コア径４．２μｍ、コア数５０００、クラッド外径５００μｍ）の光伝送損失のグラフである。図７の下側ライン（点線）は、プラスチック製モノファイバ（コア径７８０μｍ、クラッド外径１０００μｍ）の光伝送損失のグラフである。図８はコア径−伝送損失（波長５００ｎｍ）のグラフである。前記実施形態のプラスチック製イメージファイバ１は、伝送特性が、各段に、改善されていることが判る（図１と図７との対比。図２と図８との対比）。例えば、コア径が４．２μｍのプラスチック製イメージファイバであっても、外径１ｍｍ（コア径７８０μｍ）のモノファイバに比べて、伝送損失は、大きく、低下していない。前記モノファイバの場合、光（波長＝５００ｎｍ）の伝送損失は０．３ｄＢ／ｍ（透過率９３．３％／ｍ）であった。前記プラスチック製イメージファイバの場合、光（波長＝５００ｎｍ）の伝送損失は１．２ｄＢ／ｍ（透過率７５．９％／ｍ）であった。

前記屈折率分布を持つプラスチック製イメージファイバ１の伝送特性が良好な理由は次の説明でも理解できる。コア内の光の伝搬形態が図９に示される。図９の光伝搬形態は、図４（ｃ）の如く、全反射によって、反射しながら、伝搬する形態ではない。正弦波曲線の如きに伝搬する。この結果、散乱損失が起き難い。すなわち、伝送特性が向上した。

以下、具体的な実施例が挙げられる。但し、本発明は以下の実施例のみに限定されない。本発明の特長が大きく損なわれない限り、各種の変形例や応用例も本発明に含まれる。

［実施例１］
ガラス円筒容器（内径７０ｍｍ）が、７０℃の空気恒温槽中に、水平に、設置された。前記円筒容器は回転（５００回転／分）している。この条件下で、前記円筒容器の回転軸に平行な一方の端部に設けられた注入口から、混合物が注入された。前記混合物は、重合開始剤と、分子量調節用の連鎖移動剤と、低屈折率モノマ（２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート：重合体の屈折率１．４２）と、高屈折率モノマ（メチルメタクリレート：重合体の屈折率１．４９）との混合物であった。前記低屈折率モノマのみが注入された。前記高屈折率モノマのみが注入された。すなわち、前記円筒容器の最外周部には、前記低屈折率モノマのみが注入された。前記円筒容器の最内周部には、前記高屈折率モノマのみが注入された。前記円筒容器の中間部に、前記混合物が注入された。前記中間部において、内周側には前記高屈折率モノマの割合が多く、外周側には前記低屈折率モノマが多い。前記モノマの組成比は略連続的に変化していた。前記モノマの注入速度（堆積速度）は１ｍｍ／時間であった。注入時間は２５時間であった。注入後も、回転が３時間に亘って行われた。この後、加熱（１２０℃，３時間）が行われた。これにより、屈折率分布パイプ１０（図１０参照）が得られた。前記パイプ１０の最外周は直径７０ｍｍ、最内周が直径２０ｍｍであった。前記パイプ１０の屈折率分布が示される（図１０の下方位置）。前記パイプ１０の最内周位置（中心から１０ｍｍ）での屈折率はｎ_２（１．４９）であった。前記パイプ１０の最外周位置（中心から３５ｍｍ）での屈折率はｎ_１（１．４２）であった。中間位置における屈折率は、１．４９から１．４２に、略連続的に、変化していた。

この後、図１２に示される工程を経て、プラスチック製イメージファイバ１が得られた。

先ず、加熱炉１２によって、前記パイプ１０の先端部が加熱された。前記パイプ１０の中空部は減圧された。ローラ１３，１３によって挟まれながら、線引きが行われた。得られた細線１４の外径は１ｍｍであった。この細線１４は、中空部が消滅していた。この細線１４が切断（長さ３００ｍｍ）された（図１２（ａ）参照）。細線１４のコア（高屈折率部分）の径は７８０μｍであった。

透明なポリメチルメタクリレート製パイプ（外径７０ｍｍ、肉厚２ｍｍ）１６に、３９００本の前記細線１４が、入れられた。これによって、集合体１７が得られた（図１２（ｂ）参照）。

前記パイプ１６内が減圧された。集合体１７の先端部が、加熱炉１８によって、加熱された。ローラ１９，１９によって挟まれながら、線引きが行われた。これにより、プラスチック製イメージファイバ１が得られた（図１２（ｃ）参照）。前記ファイバ１の外径は５００μｍであった。

前記プラスチック製イメージファイバ１の伝送特性が調べられた。その結果は、前記の内容であった。

［実施例２］
実施例１では、パイプ１０が作製され、前記パイプ１０に対して線引き（細線化）が行われた。

本実施例では、先ず、プリフォームロッド１１が作製された。前記プリフォームロッド１１の作製に際しては、実施例１と同様にしてパイプ１０の作製後、前記円筒容器が前記注入口を上にして垂直に設置された。その後、前記注入口から前記高屈折率モノマのみが注入された。この後、加熱（７０℃×６時間の後、１２０℃×３時間）による重合が行われた。これにより、中空部がない直径７０ｍｍのプリフォームロッド１１（図１１参照）が得られた。前記プリフォームロッド１１の屈折率分布が示される（図１１の下方位置）。

細線化処理は、前記パイプ１０を前記プリフォームロッド１１に変えた以外は実施例１に準じて行われた。細線１５（図示せず）が得られた。前記細線１５の外径は１ｍｍであった。この細線１５が切断（長さ３００ｍｍ）された（図１２（ａ）参照）。前記細線１５のコア（高屈折率部分）の径は８００μｍであった。

次いで、前記細線１４に代って、前記細線１５が前記ポリメチルメタクリレート製パイプ１６に入れられた以外は、実施例１と同様にして、プラスチック製イメージファイバが得られた。前記ファイバの外径は５００μｍであった。

本実施例で得られたプラスチック製イメージファイバの伝送特性も良かった。

［実施例３］
実施例２に準じて行われた。前記プリフォームロッド１１と同様なプリフォームロッド２０が得られた。この後、前記プリフォームロッド２０がパイプ２１内に挿入された（図１３参照）。パイプ２１は２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート重合体製である。この複合体の屈折率分布が示される（図１３の下方位置）。この後、実施例１（図１２の工程）に準じて行われた。

［実施例４］
実施例１に準じて行われた。前記パイプ１０と同様なパイプ（最外周が直径７０ｍｍ、最内周が直径５７ｍｍ）２２が得られた。前記パイプ２２の最内周位置（中心から２８．５ｍｍ）での屈折率はｎ_２（１．４９）であった。前記パイプ２２の最外周位置（中心から３５ｍｍ）での屈折率はｎ_１（１．４２）であった。中間位置における屈折率は、１．４９から１．４２に、略連続的に、変化していた。

ポリメチルメタクリレート製で直径５６ｍｍのプリフォームロッド２３が作製された。

前記プリフォームロッド２３が、前記パイプ２２内に、挿入された。この複合体の屈折率分布が示される（図１４の下方位置）。この後、実施例１（図１２の工程）に準じて行われた。

［比較例１］
直径５６ｍｍのポリスチレンロッド（屈折率：１．５９）が、最外周が直径７０ｍｍ、最内周が直径５７ｍｍのポリメチルメタクリレートパイプ（屈折率１．４９）中に、挿入された。この後、前記複合体に対して、実施例１（図１２の工程）に準じた処理が、行われた。本比較例のプラスチック製イメージファイバの屈折率分布は図３（ｂ）型（ステップ型）であった。

本比較例１のプラスチック製イメージファイバの伝送特性は悪かった。

［比較例２］
直径５６ｍｍのポリメチルメタクリレート製ロッド（屈折率：１．４９）が、最外周が直径７０ｍｍ、最内周が直径５７ｍｍの２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート製パイプ（屈折率：１．４２）中に、挿入された。この後、前記複合体に対して、実施例１（図１２の工程）に準じた処理が、行われた。本比較例のプラスチック製イメージファイバの屈折率分布は図３（ｂ）型（ステップ型）であった。

本比較例２のプラスチック製イメージファイバの伝送特性は悪かった。

１プラスチック製イメージファイバ
２クラッド
３コア
１０，２１パイプ
１１，２０プリフォームロッド
１２，１８加熱炉
１３，１９ローラ
１４細線
１５細線
１６ポリメチルメタクリレート製パイプ
１７集合体
２２パイプ
２３プリフォームロッド

Claims

Ｎ（Ｎは２以上の整数）本のコアがクラッド中に設けられてなるプラスチック製イメージファイバであって、
前記コアは、
その屈折率の値が、前記コアの周辺部において、連続的に、変化しており、
前記周辺部における前記コアの中心部側の位置での屈折率の値が、前記周辺部における前記クラッド側の位置での屈折率の値よりも、大きい
ことを特徴とするプラスチック製イメージファイバ。
前記コアの径が１μｍ〜２０μｍであり、
前記コアの本数が１０００本以上であり、
前記クラッドの外径が４ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１のプラスチック製イメージファイバ。
前記ファイバは、
前記クラッドに接している位置での前記コアの屈折率の値と、前記コアに接している位置での前記クラッドの屈折率の値とが同じである
ことを特徴とする請求項２のプラスチック製イメージファイバ。
前記ファイバは、
前記コアの周辺部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表される
ことを特徴とする請求項３のプラスチック製イメージファイバ。
前記ファイバは、
前記コアの中心部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の値が、単調減少関数で表される
ことを特徴とする請求項４のプラスチック製イメージファイバ。
［ｎ₂（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ₁（前記クラッドにおける最小屈折率）］≧０．０５である
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかのプラスチック製イメージファイバ。
前記ファイバは、
前記コアの周辺部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の変化率が連続である
ことを特徴とする請求項４のプラスチック製イメージファイバ。
前記ファイバは、
前記コアの中心部から、前記クラッドにおける前記コア近傍側までの位置において、その屈折率の変化率が連続である
ことを特徴とする請求項５のプラスチック製イメージファイバ。
プラスチックファイバ単線を束ねた集合体が作製されるプラスチックファイバ単線集合体作製工程と、
前記プラスチックファイバ単線集合体が加熱一体化される加熱一体化工程と、
前記加熱一体化工程で得られた一体化物が細引きされる細線化工程
とを具備してなり、
前記プラスチックファイバ単線は、
その屈折率の値が、周辺部において、連続的に変化したものである
ことを特徴とするプラスチックイメージファイバの製造方法。
前記プラスチックファイバ単線は、
その屈折率の値が、周辺部において、単調減少関数で表される
ことを特徴とする請求項９のプラスチックイメージファイバの製造方法。
前記プラスチックファイバ単線は、
その屈折率の値が、中心部から周辺部にかけて、単調減少関数で表される
ことを特徴とする請求項１０のプラスチックイメージファイバの製造方法。
前記プラスチックファイバ単線は、
その周辺部において、所定厚だけ、屈折率が同じ値である
ことを特徴とする請求項９〜請求項１１いずれかのプラスチックイメージファイバの製造方法。
Ｎ（Ｎは２以上の整数）本のコアがクラッド中に設けられてなるプラスチック製イメージファイバであって、
前記プラスッチク製イメージファイバは、
コアの径が１μｍ〜２０μｍであり、
前記コアの本数が１０００本以上であり、
前記クラッドの外径が４ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項９〜請求項１２いずれかのプラスチックイメージファイバの製造方法。
Ｎ（Ｎは２以上の整数）本のコアがクラッド中に設けられてなるプラスチック製イメージファイバであって、
［ｎ₂（前記コアにおける最大屈折率）−ｎ₁（前記クラッドにおける最小屈折率）］≧０．０５である
ことを特徴とする請求項９〜請求項１３いずれかのプラスチック製イメージファイバの製造方法。