JPH0784131A - 照光プラスチック光ファイバ - Google Patents

照光プラスチック光ファイバ

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JPH0784131A
JPH0784131A JP5252091A JP25209193A JPH0784131A JP H0784131 A JPH0784131 A JP H0784131A JP 5252091 A JP5252091 A JP 5252091A JP 25209193 A JP25209193 A JP 25209193A JP H0784131 A JPH0784131 A JP H0784131A
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optical fiber
sheath
light
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protective
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JP5252091A
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Tsuneo Takano
恒男 高野
Katsuhiko Shimada
勝彦 島田
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material

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  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一漏光性に優れ、かつ、長距離にわたって
漏光可能な光伝送特性を備えたプラスチック光ファイバ
を得ること。 【構成】 透明な物質の芯材、鞘材および保護材にて構
成されたプラスチック光ファイバであり、漏光部の鞘厚
を 0.1〜2μmとしたことを特徴とする均一漏光特性を
備えた照光性プラスチック光ファイバ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバの側面の全部
もしくは所望部分から漏光するプラスチック光ファイバ
に関し、より詳細には、漏光部分の鞘が薄膜化されてい
る照光プラスチック光ファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】側面から漏光するプラスチック光ファイ
バは、照明、装飾、意匠、ディスプレイなどの用途に利
用されている。
【0003】照光プラスチック光ファイバについては、
従来から種々のファイバ構造や製造法が提案されてい
る。例えば、漏光性の光ファイバに関するものが特公昭
47−42534号公報に示されている。この発明は、
機械的にまたは熱的に光ファイバの全反射部を選択的に
破壊して漏光部を形成し、この光ファイバを繊維製品と
し、面光源として使用するものである。上記従来技術以
外に、光ファイバ中を伝送する光を側面から漏らす漏光
化技術としては、光ファイバの材質、構成に特徴のある
ものとして、光ファイバ内部に透明小片を分散させるも
の(特公昭51−29951号公報)と、鞘(クラッ
ド)材としてエラストマーを使用し、光ファイバの芯−
鞘界面に構造不整を起し漏光するもの(実開昭60−1
12204号公報)と、光ファイバのコア(芯)にガラ
ス粒子などの半透明もしくは不透明な材料または気泡な
どの拡散中心を線状に分散させ、好ましくは光ファイバ
端部から離れるに従ってこの拡散中心密度を高くして均
一な照光を得るもの(特開昭63−247705号公
報)とがある。
【0004】また、光ファイバ表面を刃などで切傷を形
成するものには、旋回中の光ファイバ側面を刃物で切傷
をつけるもの(特開昭50−83044号公報)と、特
定形状の傷を光ファイバ表面に形成するもの(特開昭6
3−253903号公報)と、特定位置に傷を形成する
もの(実開平4−18801)とがある。
【0005】さらに、光ファイバ表面を熱処理して粗面
化し、あるいは歪を形成するものには、光ファイバの回
りに合成繊維を螺旋状に巻き付けた状態で合成繊維を熱
収縮させ、漏光部を形成するもの(特公昭52−325
82号公報)と、加熱した突起を光ファイバに押しつけ
て所定間隔に漏光凹部を形成するもの(特開昭60−1
59707号公報)と、加熱した粗面プレートを光ファ
イバに押しつけて表面に細かい凹凸を形成するもの(特
開昭63−293505号公報、特開昭63−3185
02号公報、実開平1−3803号公報)とがある。
【0006】光ファイバを撚るもしくは機械的に押下し
て歪などを形成するものには、光ファイバを加撚して歪
を残留させるもの(特開昭50−83049号公報)
と、微細な突起を有するローラーの間に光ファイバを通
して表面に細かい凹凸を形成するもの(特開平1−27
3007号公報)と、テンションメンバの回りに光ファ
イバを撚りかけるもの(特開平2−108007号公
報、特開平2−108008号公報)と、光ファイバを
ギヤ間を通して所定間隔の傷・歪を形成するもの(特開
平3−123302号公報、特開平4−66904号公
報)とがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】種々の先行技術で実施
され、提案されている漏光ファイバは、光ファイバ側面
から多量に漏光するが、光伝送損失が大きいため、実用
可能なファイバ長が短くなるか、もしくは、光伝送損失
が小さくて芯材内を光が良好に伝送するが、有効に光フ
ァイバ側面からの漏光量が少なく、漏光ファイバとして
は不十分なものである。また、光源側の光ファイバ端部
から離れるに従って漏光量が減少し、均一な照光が得に
くいという難点もある。本発明は、上述の背景に基づき
なされたものであり、その目的とするところは、光伝送
損失が小さく芯材内を光が良好に伝送し、実用可能なフ
ァイバ長を長くすることができるとともに、光ファイバ
の長さ方向に均一で、しかも有効に光ファイバ側面から
漏光することができる照光プラスチック光ファイバを提
供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明の照
光プラスチック光ファイバにより解決される。すなわ
ち、本発明は透明度の高い芯材、鞘材、および透明度の
高くない保護材とからなり、光ファイバの側面の全部も
しくは所望部分から漏光するプラスチック光ファイバで
あって、漏光すべき所望部分の鞘厚が 0.1〜2μmと薄
膜化されていることを特徴とするものである。
【0009】本発明で用いられる光ファイバは、透明度
の高いクラッド(鞘)、コア(芯)、および屈折率の高
い保護層とを有するプラスチック系のものであり、その
構造としては、屈折率が段階的に変化するステップイン
デックス型マルチモード光ファイバである。コア(芯)
材を構成する素材としては、ポリメチルメタクリレート
樹脂(PMMA、本明細書においてはメタクリル酸メチルの
単独重合体および共重合体を含む)、重水素化PMMA、ポ
リスチレン系重合体、ポリ−4-メチルペンテン-1、シリ
コン系重合体、ポリカーボネートなどを用いることがで
きる。
【0010】クラッド(鞘)材としては、コア材より屈
折率が小さいものであり、本発明のプラスチック光ファ
イバ鞘材として好ましく用いうる材料は、一般式
(4)、一般式(5)および一般式(6)またはそれら
と共重合しうるビニルモノマとの共重合体が挙げられ
る。
【化4】
【化5】
【化6】
【0011】本発明で用いる鞘材を作るのに用いられ
る、一般式(4)で示される長鎖フルオロアルキルメタ
クリレートの具体例としては、1,1,2,2-テトラハイドロ
パーフルオロオクチルメタクリレート、1,1,2,2-テトラ
ハイドロパーフルオロデシルメタクリレート、1,1,2,2-
テトラハイドロパーフルオロドデシルメタクリレート、
1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロテトラデシルメタ
クリレート等が挙げられる。これらの化合物は単独で用
いてもよく、また2種以上を混合して用いてもよい。
【0012】一般式(5)で示される短鎖フルオロアル
キルメタクリレートの具体例としては、トリフルオロエ
チルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル
メタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメ
タクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチ
ルメタクリレート等を代表例として挙げられる。これら
の化合物は単独で用いてもよく、また2種以上を混合し
て用いてもよい。
【0013】一般式(6)で表される単量体の具体例と
しては、例えば、1-トリフルオロメチル−2,2,2-トリフ
ルオロエチルメタクリレート、1-トリフルオロ−2,2-ジ
フルオロ、−3,3-ジフルオロ、−4,4,4-トリフルオロブ
チルメタクリレート等を代表例として示すことができ
る。これらの化合物は単独で用いてもよく、また2種以
上を混合して用いてもよい。
【0014】他の共重合可能なモノマとしては、鎖状ア
ルキル(メタ)アクリレート、環式炭化水素基を有する
メタクリル酸エステル、親水性重合体を形成しうるビニ
ル単量体が用いられる。鎖状アルキル(メタ)アクリレ
ートとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n-プロピル、
(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸
−n-ブチル、(メタ)アクリル酸二級ブチル等が挙げら
れるが、メタクリル酸メチルが好ましい。環式炭化水素
基を有するメタクリル酸エステルとしては、フェニルメ
タクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アダマ
ンチルメタクリレート、(イソ)ボルニルメタクリレー
ト、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02.6]−デカ−8-
イル等が用いられる。
【0015】親水性重合体を形成しうるビニル単量体と
しては、(メタ)アクリル酸、グリシジルメタクリレー
ト、メチルグリシジルメタクリレート、アクリルアミ
ド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる
が、メタクリル酸が好ましい。
【0016】本発明の照光用光ファイバを構成する鞘
は、一般式(4)で示される化合物を30〜50重量%と、
一般式(5)、一般式(6)から選ばれた化合物20〜50
重量%、親水性基を有する化合物、とくに、メタクリル
酸10重量%以下、その他の共重合可能な化合物、とく
に、メチルメタクリレート5〜50重量%よりなる共重合
体で構成するのがよい。この共重合体は透明性が高く、
屈折率が低いという特徴を有し、また、均一延伸特性に
優れており、本発明の特徴である 0.1〜2μmという極
薄膜の鞘層形成を、他の共重合体を鞘材として用いて光
ファイバを形成する場合に比べ、容易に作り得るという
特徴を有している。
【0017】本発明に用いられる光ファイバの鞘厚は
0.1〜2μmであり、鞘厚を薄膜化させる箇所は、光フ
ァイバの全部もしくは漏光すべき所望部分であり、任意
の箇所に施すことができる。
【0018】保護材としては、クラッド材の屈折率より
高い屈折率のポリマであり、好ましく用いうるポリマと
しては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
メチルペンテン、ナイロン、ポリエステルなどが挙げら
れるが、これらの重合体のみに限定されるものではな
い。
【0019】上記構成を有する本発明の照光プラスチッ
ク光ファイバでは、以下のように作用効果を発揮する。
光が光ファイバの芯(屈折率n1)から鞘(屈折率n2)に
入射するとき、屈折角が90°になるような入射角θc
(臨界角)、すなわち、sinθc =n2/n1(ただし、n1
>n2)を越える入射角の光に対しては、屈折光は存在せ
ず、入射した光のエネルギーは 100%反射(全反射)し
て光ファイバの芯内を伝送する。その際、入射光は一度
鞘に侵入し、境界に沿ってわずかに進んでから再び芯に
逆戻りする。入射光が鞘にしみ込む深さZd(芯−鞘界面
から電界が1/eになる深さ)は、Zd=λ/[2πn
1{sin2θ1 −(n2/n121/2 ](ただし、λは入
射光波長、θ1 は入射角)で与えられる。しみ込みの深
さZd は臨界角θc に近づくほど大きくなる。λ=0.58
μm、θ1 =70°、n1=1.495 、n2=1.402 の場合、Zd
=1μmとなる。
【0020】芯材、鞘材、および保護材とからなるプラ
スチック光ファイバの全部もしくは所望部分の鞘厚を
0.1〜2μmと薄膜化することにより、屈折率の関係上
全反射する光でも鞘を越えて光がしみ出す。保護材は鞘
材を構成するポリマの屈折率以上の屈折率を有するもの
で構成されているため、鞘層を越えて保護層に達した光
は反射されることなく保護層内に侵入し、保護材そのも
のの光の散乱、あるいは保護表層の粗面部での散乱など
により、必ず光ファイバの側面から漏光する。
【0021】この時、光源から光ファイバ端部への光の
入射角を0°付近にすることにより、光ファイバ中を伝
送する光の芯から鞘への入射角θ1 も90°付近になり、
光ファイバ側面からの漏光成分は抑えられる。さらに光
ファイバ中を伝送する光の進行に従って、芯−鞘界面の
不整や光ファイバの曲げにより、入射角θ1 も90°以下
の角度、すなわち、臨界角θc に近づくようになり、漏
光成分が増える。
【0022】また、光ファイバ中を伝送する光は、芯
材、鞘材による吸収などが生じ、伝送光量は減衰するた
め、漏光量としては光ファイバの長さ方向に均一性が向
上する。
【0023】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の例に
限定されるものではない。
【0024】
【実施例1】芯材としてポリメチルメタクリレート(屈
折率nD=1.495)、鞘材として1,1,2,2-テトラハイドロパ
ーフルオロオクチルメタクリレート50重量部、2,2,3,3,
3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート30重量部、メ
タクリル酸メチル15重量部、メタクリル酸5重量部との
共重合体(屈折率nD=1.402)、保護材としてポリエチレ
ン(nD=1.510)を用い、鞘厚5μmのプラスチック光フ
ァイバを得た。これを鞘厚 0.5μmまで熱延伸し、照光
プラスチック光ファイバとした。得られたプラスチック
光ファイバの片端面から白色光を入射したところ、光フ
ァイバの長さ方向に均一で全体にわたって明るく側面漏
光した。
【0025】
【実施例2】芯材、鞘材、および保護材は実施例1と同
様のものを用い、最も薄い鞘厚が 0.5μmの偏心プラス
チック光ファイバを得た。得られたプラスチック光ファ
イバの片端面から白色光を入射したところ、光ファイバ
に筋を描くように長さ方向に均一で明るく側面漏光し
た。
【0026】
【比較例1】熱延伸前までは実施例1と同様にして鞘厚
5μmのプラスチック光ファイバを得た。これを鞘厚3
μmまで熱延伸し、照光プラスチック光ファイバとし
た。得られたプラスチック光ファイバの片端面から白色
光を入射したところ、十分に側面漏光しなかった。
【0027】
【発明の効果】上記実施例から実証されるように、本発
明による照光プラスチック光ファイバでは、伝送損失が
小さく芯材内を光が良好に伝送し、実用可能なファイバ
長を長くすることができるとともに、均一で有効に光フ
ァイバ側面から漏光することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯材、鞘材、および保護材とからなり、
    漏光すべき所望部分の鞘厚が 0.1μm以上2μm以下で
    あり、かつ、保護層を形成するポリマの屈折率が、鞘を
    構成するポリマの屈折率以上の屈折率を有するポリマに
    て構成されていることを特徴とする照光プラスチック光
    ファイバ。
  2. 【請求項2】 芯−鞘−保護構造を有し、鞘厚が3μm
    以上の光ファイバを延伸し、漏光すべき所望部分の鞘厚
    が 0.1μm以上2μm以下の光ファイバとしたことを特
    徴とする照光プラスチック光ファイバ。
  3. 【請求項3】 鞘材として一般式(1)で示される化合
    物30〜70重量%と、一般式(2)、一般式(3)から選
    ばれた化合物20〜50重量%、メタクリル酸 0.5〜10重量
    %、メチルメタクリレート5〜50重量%を用いたことを
    特徴とする請求項1記載の照光プラスチック光ファイ
    バ。 【化1】 【化2】 【化3】
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JP2000035517A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光伝送体、光伝送体アレイ、イメージセンサー、レンズプレートおよび画像形成装置
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