JP3299767B2 - 多芯プラスチック光ファイバを用いた光信号伝送方法。 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオーディオ、コンピユー
タ、ロボット、携帯用機器、車載用機器などの光信号伝
送に特定の多芯プラスチック光ファイバを用いた光信号
伝送方法に関するものである。詳細には、本発明は、振
動や運動で屈曲を伴うケーブルとして用い、固定されて
いない機器との間で光信号伝送しても、光量変化の極め
て小さな光信号伝送を可能とする、特定の多芯プラスチ
ック光ファイバを用いた光信号伝送方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバを用いた光通信
は汎用化されてきた。これらのプラスチック光ファイバ
ケーブルは、通常一本の芯とその周りを薄く同心円状に
鞘を被覆した構造からなる光ファイバ裸線を熱可塑性樹
脂で被覆したものが使用されている。このようなプラス
チック光ファイバでは、芯の直径は通常０．５〜１．５
ｍｍである。その他の光ファイバケーブルの構造として
は０．１〜０．２ｍｍ程度の細いプラスチック光ファイ
バを数１０本程度束にし、それを熱可塑性樹脂で被覆し
たバンドルケーブルも使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プラスチック光ファイ
バの特徴は、可撓性があるので口径の大きなファイバが
使用でき、大量の入射光が得られるので、簡単な端末処
理で光ファイバの接続が可能となる特徴がある。しか
し、光ファイバの口径が大きいことは、ファイバの曲げ
による光ロスが大きいという欠点にもなる。そこで、プ
ラスチック光ファイバの口径を小さくすれば、入射光量
が少なくなるということになって細いファイバでは数本
束ねる必要が生じる。

【０００４】しかしながら、ガラスファイバでは細径化
した光ファイバでも腰が強いのでバンドル化が比較的容
易であっても、プラスチック光ファイバの場合には芯の
直径が１００μｍを大きく下回るようなものでは綿毛の
ように腰がなく、静電気によって反発し、ケーブル化は
もとより、コネクタへの端末固定等のハンドリングが繁
雑となる。しかも、個々のプラスチック光ファイバが相
互に融着していないので部分的にズレが生じたり、先端
が飛び出したり、引っ込んだりして、光量に大きな減少
が生じたりする。さらに、このような細いファイバを束
ねた場合には、ファイバが断線し易く、伝送損失が大き
くなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者はこれらの課題
を解決するために種々検討した結果、屈折率の高い透明
な芯樹脂からなる、多数の細径芯繊維が個別に仕切られ
るように、屈折率の低い鞘樹脂で充満され一纏めにされ
た、断面がほぼ円状の特定の多芯プラスチック光ファイ
バを振動や運動で屈曲を伴うケーブルとして用い、固定
されていない機器との間で光信号伝送することにより、
曲げ半径５ｍｍで曲げ角度３６０度の屈曲時に光損失が
０．２ｄＢ以下であると言う光量変化の極めて小さな光
信号伝送を可能とすることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００６】即ち、本発明は： 屈折率の高い透明な
芯樹脂からなる、多数の細径芯繊維が個別に仕切られる
ように、屈折率の低い鞘樹脂で充満され一纏めにされ
た、断面がほぼ円状の多芯プラスチック光ファイバであ
って、該多芯プラスチック光ファイバは各芯繊維の直径
が５０μｍ以下で且つ芯繊維の個数が少なくとも５００
個以上であり、上記多芯プラスチック光ファイバを振動
や運動で屈曲を伴うケーブルとして用い、固定されてい
ない機器との間で光信号伝送することにより、曲げ半径
５ｍｍで曲げ角度３６０度の屈曲時に光損失が０．２ｄ
Ｂ以下である光信号伝送を可能とする光信号伝送方法を
提供する。また、 前記固定されていない機器に光デ
ータリンクの送信モジュールまたは受信モジュールが設
置されており、光信号を送信または受信するにも特徴を
有する。

【０００７】以下、本発明を図面に基いて説明する。本
発明で用いる特定の多芯プラスチック光ファイバは、後
述する既に公知のものであるが、従来の多芯プラスチッ
ク光ファイバの用途は、イメージファイバとしての利用
で、その先端面に結像させた画像や光の強弱パターンの
位置関係を保持させつつ、他端面に像を送る用途に使用
するものであり、個々の芯は画素として利用されている
ものであった。これに対し、本発明の多芯プラスチック
光ファイバを用いた光信号伝送方法は、個々の芯の配置
を利用（画素として）するということではなく、全体の
芯を一纏めにし、固定されていない機器に設置された光
データリンクの送信モジュールまたは受信モジュールへ
１組の光信号を送信または受信するのに使用される点で
異なる。

【０００８】本発明の多芯プラスチック光ファイバによ
れば、細い多数のプラスチック光ファイバを多数束ねた
ものとは異なり、外見的にはあたかも１本の芯の光ファ
イバのように取り扱え、コネクター等への端末の固定方
法は、保護被覆層のかしめや接着剤による接着などでで
き、構成する芯がばらばらに引っ込んだり、飛び出した
りすることはない。本発明に使用する特定の多芯プラス
チック光ファイバは、基本的に、屈折率の高い透明な芯
樹脂からなる、多数の細径芯繊維が個別に仕切られるよ
うに、屈折率の低い鞘樹脂で充満され、一纏めにされ
た、断面がほぼ円状の多芯プラスチック光ファイバであ
る。即ち、個々の芯の直径が５０μｍ以下で且つ芯繊維
の個数が少なくとも５００個以上の多数の細径芯繊維が
個別に仕切られるように、屈折率の低い鞘樹脂で充満さ
れ一纏めにされた、断面がほぼ円状の多芯プラスチック
光ファイバである。その断面の直径は０．１〜２ｍｍ程
度であり、通常は０．３〜１．０ｍｍ程度である。ここ
で、芯の直径が５０μｍより大きいと、ファイバの曲げ
に対する光ロスが大きいので出来るだけ小さい方が良
い。好ましい大きさとしては５μｍ〜４０μｍ程度であ
る。芯の数も５００個以上にして出来るだけ多芯プラス
チック光ファイバの断面の均一化をはかる必要がある。

【０００９】このような構造からなる多芯プラスチック
光ファイバは、多数の芯とそれを取り巻く鞘樹脂は、図
２に示すように、芯鞘構造にしっかりと一体化されお
り、断面の直径が１ｍｍ程度の多芯光ファイバを小さく
折り曲げても光ロスが極めて少ないという優れた特徴が
見出された。そのロスは通常の単芯のプラスチック光フ
ァイバで裸線の直径が１ｍｍ程度のものの曲げによる光
ロスの数分の１から数十分の一でしかない。

【００１０】プラスチック光ファイバケーブルが敷設さ
れる所は、必ずしも固定された所だけではなく、携帯用
のオーデイオ機器であったり、車載用の機器であった
り、ロボットのような工作機械であったりするから、振
動や運動によるケーブルの屈曲が生じることは避けられ
ない。通常、それらの変動を見越して十分な設計がなさ
れてはいるが、ケーブルに何かを引掛けたときなどの様
に、極端な外乱がノイズとなる状況が常に潜んでいる。
本発明によると、多芯プラスチック光ファイバの曲げに
対する影響が極力小さくできるので、この様な外乱によ
るノイズの影響を避けることができる。このように、ケ
ーブルが屈曲や振動しても光パワーの変動が少く、極端
な屈曲にも影響を受けない特徴は、デイジタル通信の場
合にも好ましいことであるが、電気信号をそのまま周波
数と光強度で伝送するＮＴＳＣ方式の光データリンクに
採用することも可能にするのである。

【００１１】本発明に用いる多芯プラスチック光ファイ
バは、芯材としてはＰＭＭＡ系樹脂、ポリカーボネート
系樹脂、或はポリスチレン系樹脂等であり、鞘樹脂とし
ては、これらの芯樹脂に対応する通常のプラスチック光
ファイバの鞘樹脂として公知のものを使用することが出
来る。特に好ましいものとしては、芯樹脂がＰＭＭＡ、
鞘樹脂がＶｄＦとＴＦＥの共重合体でＶｄＦ（ビニリデ
ンフロライド）の量が７０モル％〜９１モル％程度のも
の；ＶｄＦとトリフロロエチレンとヘキサフロロアセト
ン共重合体からなるもので、例えば特開昭６４−６８７
０１号公報に記載されているようなものが伝送損失が低
いので好ましい。これらの組合わせでは、６６０ｎｍの
ＬＥＤ（発光ダイオード）に対し３５０〜７００ｄＢ／
ｋｍのものが、８３０ｎｍのＬＥＤに対し２５００〜３
５００ｄＢ／ｋｍのものが得られる。更に、芯をＰＭＭ
Ａ樹脂とし、鞘にＶｄＦを９１モル％以上含む、樹脂の
融点が１３０℃〜１５５℃であり、且つ樹脂のショアＤ
硬度が６０以上の、ＶｄＦを主体とする鞘樹脂を使用す
る場合には、耐熱光ファイバとして、１２０℃以上にも
達する車のエンジンルームでの信号伝送用途にも使用可
能なものとなる。

【００１２】このような、１２０℃程度の高温で使用す
る場合として、さらに、芯樹脂をポリカーボネート系樹
脂、鞘樹脂をＰＭＭＡ系樹脂とする多芯光ファイバケー
ブルを使用するのが特に好ましい。ＰＭＭＡ系樹脂はポ
リカーボネート系樹脂によく接着するので、特に高湿度
の雰囲気での光ファイバの信頼性に優れているが、単芯
光ファイバの場合には高温下では鞘のＰＭＭＡ系樹脂が
流動して、伝送損失が低下したり、機械強度が低下す
る。しかし、多芯化した、芯がポリカーボネート系樹脂
／鞘がＰＭＭＡ系樹脂の光ファイバケーブルではその問
題が解決されるからである。

【００１３】本発明は、あくまでも信号伝送が主体であ
る光信号伝送方法あるので、イメージファイバとしての
解像度などは問わないが、多芯光ファイバ断面におけ
る、芯の面積と鞘の面積の比率は芯／鞘＝９／１〜４／
６程度が好ましい。鞘の量を多くするのは、耐熱性の鞘
を用いて、ＰＭＭＡ樹脂の芯を包み込み、耐熱を上げる
ような時に特に有効であるが、伝送光量を多くしたい時
には伝送損失値が維持される範囲で鞘の量は少ないほう
が良い。本発明に用いる多芯プラスチック光ファイバ
は、それ自体公知の複合紡糸法により容易に製造でき
る。

【００１４】本発明に用いる多芯プラスチック光ファイ
バの外側は、ポリエチレンやＰＶＣなどの熱可塑性樹脂
で被覆してケーブル化し、端末のコネクタ付けなどは、
通常の単芯のプラスチック光ファイバケーブルと同様
に、外被をかしめて固定したり、接着剤で固定したりす
ることができるし、多芯光ファイバの裸線そのものの先
端を熱板で融着処理することや、先端を膨大化させるこ
ともできる。接着剤で固定することもできる。

【００１５】

【実施例】次に、実施例によって本発明を詳細に説明す
るが、これらは本発明の範囲を制限するものでない。 （実施例１） 芯をＰＭＭＡ樹脂、鞘をビニリデンフロライド８５．５
モル％とテトラフロロエチレン１４．５モル％との共重
合体からなる鞘樹脂を用いた、図２に示す海島構造の多
芯プラスチック光ファイバであって、芯の平均径２５μ
ｍ、断面の直径が１．０ｍｍの多芯光ファイバでは、そ
の伝送損失は６６０ｎｍに発光中心を持つＬＥＤ光に対
し、４５０ｄＢ／ｋｍであった。

【００１６】この光ファイバに２．２ｍｍ厚みの黒色ポ
リエチレンの被覆を施し、２ｍの長さに切断し、両端を
コネクタに装着し、光源として６６０ｎｍＬＥＤを用
い、受光部には、光パワメータを用い光出力をレコーダ
ーに繋いだ。比較のために、芯の直径０．９８ｍｍ、鞘
の外径１．００ｍｍの裸線からなるプラスチツク光ファ
イバ（単芯）を２．２ｍｍの黒色ポリエチレンで被覆し
たケーブルを同様にテストした。光ファイバケーブルの
中間点に屈曲点を設け、５００ｇの荷重をかけながら曲
げ半径５ｍｍで屈曲運動を行い、両例の光パワーの変化
を見た。曲げ角度は９０度で、０度と９０度の間を７秒
で屈曲を繰り返した。その結果、本発明の多芯光ファイ
バの場合には光パワーの変化は図３に示すように０．１
ｄＢの変動しかないのに対し、比較例とした通常のプラ
スチック光ファイバ（単芯）では図４に示すように２．
４ｄＢの変動となった。

【００１７】（実施例２） 実施例１で用いたものと同じ本発明の多芯光ファイバケ
ーブル２ｍ及び比較のために単芯光ファイバケーブルの
両例について、静的にケーブルを曲げた時の光パワーの
減少を調べた。曲げ角度は３６０度である。実施結果を
表１に示す。この結果からも明らかに、曲げに対する光
減衰量が小さいことが分かる。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上の通り、特定の多芯光ファイバを振
動や運動で屈曲を伴う光通信ケーブルとして用いること
により、固定されていない機器との間で曲げや振動に対
して曲げ半径５ｍｍで曲げ角度３６０度の屈曲時に光損
失が０．２ｄＢ以下であると言う光量変化の極めて小さ
な光信号伝送を可能にする、光信号伝送方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】多芯ファイバケーブルを用いた光信号伝送例を
示すグラフである。

【図２】本発明の光信号伝送方法に用いる多芯光ファイ
バケーブルの断面を示す模式図である。

【図３】実施例１の多芯光ファイバケーブルの屈曲試験
による光パワー変化を示すグラフである。

【図４】実施例２の比較用の普通のプラスチック光ファ
イバケーブル（単芯）の屈曲試験による 光パワー変化
を示すグラフである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−176605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−38910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−154645（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321190（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−60114（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−69806（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−49509（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−90012（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−193208（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−49110（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率の高い透明な芯樹脂からなる、多
   数の細径芯繊維が個別に仕切られるように、屈折率の低
   い鞘樹脂で充満され一纏めにされた、断面がほぼ円状の
   多芯プラスチック光ファイバであって、該多芯プラスチ
   ック光ファイバは各芯繊維の直径が５０μｍ以下で且つ
   芯繊維の個数が少なくとも５００個以上であり、上記多
   芯プラスチック光ファイバを振動や運動で屈曲を伴うケ
   ーブルとして用い、固定されていない機器との間で光信
   号伝送することにより、曲げ半径５ｍｍで曲げ角度３６
   ０度の屈曲時に光損失が０．２ｄＢ以下である光信号伝
   送を可能とする光信号伝送方法。
2. 【請求項２】 前記固定されていない機器に光データリ
   ンクの送信モジュールまたは受信モジュールが設置され
   ており、光信号を送信または受信することを特徴とす
   る、請求項１記載の光信号伝送方法。