(57)【要約】【課題】より簡単で経済的な方法で製造され、実際の照明市場に十分に適用でき、かつ製造された光ファイバーの特性が改善され、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバーの光放出端の表面に、散乱体を含有する液状の高分子樹脂を塗布した後固化させることによって、光ファイバーの光放出端における効果的な乱反射を誘発させて著しく広い光視野角を有し、熱的、光学的、耐化学的に安定な特性を示し、使用される散乱体の濃度を調節することによって光拡散、集束および乱反射の程度を調節でき、広い光視野角を有する照明用光ファイバーとする。また、上記のように製造する製造方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と接続されて光を受光する一端と、これと区別される光放出端とを有する光ファイバーにおいて、
前記光放出端の表面に散乱体が分散された高分子樹脂が塗布されていることを特徴とする照明用光ファイバー。
【請求項２】
前記高分子樹脂と散乱体の屈折率差が０．００１〜０．３００の範囲であることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。
【請求項３】
前記散乱体は、アクリレート、スチレン、ウレタンおよびイミドから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）およびスズ酸化物（ＳｎＯ２）から選ばれた金属酸化物粒子；金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）から選ばれた金属粒子から選ばれた１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。
【請求項４】
前記高分子樹脂の固化前の粘度が３００〜２，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。
【請求項５】
前記光ファイバーは、ガラス光ファイバー、プラスチック光ファイバーまたは高分子クラッドを有する光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載の照明用光ファイバー。
【請求項６】
液状の高分子樹脂に散乱体を分散させる工程と、前記散乱体が分散された高分子樹脂溶液を光ファイバーの光放出端表面に塗布した後固化させる工程とを含むことを特徴とする照明用光ファイバーの製造方法。
【請求項７】
前記固化が、熱、紫外線または電気を用いて行われることを特徴とする請求項６記載の照明用光ファイバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光ファイバーおよびその製造方法に関し、より詳しくは、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の全反射を用いた光ファイバーは、情報量の急速な増加に対応する超高速通信網をはじめとする光通信システムにおいて最も核心をなす素子である。このような光ファイバーを用いた他の応用分野として照明用光ファイバーが挙げられるが、これは照明またはディスプレー分野が有する広い波及効果によって今日各分野で広く使用されている。特に、画像処理技術などにおいてなくてはならない項目として提示されている。
このような光ファイバーを用いた照明は、まず媒質自体が光のみを伝達するため、光ファイバー自体に熱が発生しない冷光源であって、被射体の熱による変形および変色が発生せず、周辺環境の温度・湿度などに影響を及ぼさないという長所を有する。また、光源装置の内部にフィルターを取り付けて可視光領域（４００〜８００ｎｍ）、または特定の波長帯の光のみを使用することが可能であり、白熱灯、蛍光灯およびネオン灯のような一般の照明光とは異なり、自然環境とよく調和してあざやかでさっぱりした気持ちを感じさせる光を演出することができる。
【０００３】
さらに、光のみを伝達するので、漏電および放電のような電気的危険がなく、屋外および水中照明に特に有利であり、ガラス管を用いた一般の照明とは異なり破損のおそれがなく、柔軟性に優れるため、自由な形状の表現が可能であり、狭小、屈曲および危険な場所にも照明が可能である。
その他に、照明の応用において、光ファイバーが有する長所としては、メンテナンスが容易であり、費用が節減されるということが挙げられ、たとえば、ランプの取り替え作業の際、時間的・空間的制約（道路上、汚染地域のような危ない場所、高いところや水中、密閉されたところ）と危険のおそれがある一般の照明とは異なり、別途の便利な場所に設置された光源装置内部のランプのみを簡単に取り替えることで済む。また、電力費用が節減され、耐久性に優れ、色相の変化および演出法が多様であり、均一な高輝度照明が可能であるだけでなく、点照明、面照明、平行光照明およびライン照明など照明方法が多様であるという特徴が挙げられる。
【０００４】
このような光ファイバーを用いた照明システムは、次のような用途、すなわち、建築照明、景観照明、水中照明、産業用照明（Light Guide, Backlighting, Automobile, Optical Sensors）および医療用照明（Image Transmission）などにおいて幅広く使用されている。
このような照明用光ファイバーは、大きく縦端発光型（図１（ａ）参照）と側面発光型（図１（ｂ）参照）に区分できる。
【０００５】
まず、縦端発光型光ファイバーは、光ファイバーの始端に光が入射して縦端に放出されることを利用したものであって、他に点照明ともいう。縦端発光型光ファイバーは、その固有の特性によって複数個のポイント（Point）を与えて演出しようとする形状をなし、その直径によって各々のポイント間の距離を調節しなければ演出しようとする効果が得られず、また出光部分の処理方法によって、得られる効果が異なる。
【０００６】
次に、側面発光型光ファイバーは、光ファイバーのクラッド部に損傷を与えて光が光ファイバーの側面に漏れる効果を利用したものであって、建物外郭の形態を表現しようとする場合や壁面などに形状を表現しようとする場合などに適用でき、ネオンサイン（Neon Sign）を直接代替できるため、ネオンサインの施工が不可能な水中、湿気の多いところなどに適用され、何らかの危険要素なしで施工できる。
【０００７】
一般的に、上記の照明用光ファイバー、特に、縦端発光型光ファイバーの最も大きい問題として提起されてきたものは、放出される光の光視野角が非常に狭いため、観察者の位置による可視性の依存度が大きいということである。
視野角は、光ファイバーの開口数（NA, Numerical Aperture）によって決定される。すなわち、光ファイバーにおいて全反射を起こすために構成されるコアとクラッド部の屈折率差によって、下記反応式１から光ファイバーの光放出部で光が拡散できる角度を算出できる（図２ａ参照）。
【０００８】
【数１】
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…（１）
【０００９】
上記の式（１）において、ｎ１はコア部の屈折率を示し、ｎ２はクラッド部の屈折率を示し、上記のｎ１とｎ２は各々光ファイバーの受光部と光放出部において線光源が光ファイバー内に入出することが可能な最大角である。
【００１０】
上記の式（１）のように、コアの屈折率が大きい光ファイバーであるほど光放出部で線光源が拡散する角度が大きいので、照明用に使用される場合、より広い視野角を確保することができる。しかし、実際に一般の光ファイバーの場合、従来の製造工程自体が通信用光ファイバーに合うように、すなわち、開口数が非常に小さい構造を有するように設計および固定されており、特にガラス光ファイバーの場合、高い屈折率を有するコア部を製造することは非常に難しく、製造コストが高い。
【００１１】
同様に、プラスチック光ファイバーの場合にも、高分子物質を用いてコアとクラッド部の屈折率差を極めて大きくするのは高分子物質の特性上困難である。実際に適用する時、クラッド部の屈折率の減少のために屈折率を非常に低くして合成されたフッ素系高分子を使用してもよいが、このような方法でクラッド部を製造する場合、使用される高分子物質が非常に高価であるため、一般的に安価な照明用光ファイバーへの適用はあまり適切でない。
【００１２】
また、互いに異なる官能基を有する単量体の共重合時、相分離によって発生する微細な不均一性が可視光領域で強い散乱を引き起こすことを用いて、液晶ディスプレーにおけるバックライト（back-light）の拡散フィルムとして使用した技術が提案されているが（非特許文献１参照）、このような技術を光ファイバーに適用する場合、異なる官能基を有する単量体を光ファイバーの断面や側面へ塗布したとき、特に、プラスチック光ファイバーの場合、上記の単量体がプラスチック光ファイバーを溶かすという問題が生じる。この際、上記のプラスチック光ファイバーのコアとクラッド部の構造の変形をもたらし得るので、最初からこのような異なる官能基を有する単量体を用いて不均一性が高いコアを有する光ファイバーを別途に製作しない限り、実際工程への適用には相当な問題がある。
【００１３】
したがって、上記のような問題の解決方案として、光ファイバーの光放出断面に所定のエッチング工程を通じて多角鏡面または微細な突出形状を有する特定の形状を導入して、光ファイバーから放出される光の乱反射、集束または拡散を誘導することによって、従来の平らな段部面の光ファイバーを用いる照明装置とは異なり、観測者に対して広い視野角を有するようにする方案が提示されている（特許文献１参照）。
【００１４】
しかし、上記の光ファイバーを建築照明、景観照明、水中照明および産業用照明などの用途に使用する場合、ガラス光ファイバーおよびプラスチック光ファイバーなどの光ファイバーの材料に関わらず、長期間の雨天や梅雨による漏水または埃の吸着などによって、上記の光ファイバーの微細加工された断面が期待通りの役割を十分果たすことができない。
【００１５】
のみならず、特にプラスチック光ファイバーの場合、季節の変化による温度の反復的な変化によって、上記の光ファイバーの断面に形成された微細加工形状が長期間維持されないため、これを保護するための種々のフィルム膜や高価のパッケージングが必要であり、これらのメンテナンスのための作業を別途に要し、さらに、定期的な取替えが不可避である。
【００１６】
しかし、光ファイバーを用いた照明システムは、現在大部分の供給会社が工程の面で労働集約的であり、零細な規模で製造しており、また、上記のような断面微細加工の場合、その工程の製造コストが非常に高価であり、かつ複雑である上に、光の拡散や集束または乱反射の程度を調節するためには、微細加工工程、特にエッチングを通じた工程の場合、最適化条件を確立するために多くの研究開発が伴われるべきであるので、実際的な照明市場で競争力を確保できなくなるという問題がある。
【特許文献１】韓国登録実用新案第２０−０３４２７０４号公報
【非特許文献１】Akamitsu Okumura, Takeshi Ishikawa, Akihiro Tagaya and Yasuhiro Koike, Appl. Opt. 5 269-275 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、より簡単で経済的な方法で製造され、実際の照明市場で十分に適用でき、かつ製造された光ファイバーの特性が改善され、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、上記のような光ファイバーが有する狭い光視野角などの問題を解決するために鋭意研究努力した結果、光ファイバーの表面に、散乱体が分散された液状の高分子樹脂を塗布した後固化させる場合、光放出端に効果的な乱反射が誘発されて視野角が著しく広くなり、外部の埃の吸着や漏水による光学特性の低下が排除され、熱的、光学的および化学的安定性に優れた照明用光ファイバーを製造できることを発見し、本発明を完成した。
【００１９】
本発明に係る照明用光ファイバーは、光源と接続されて光を受光する一端と、これと区別される光放出端とを有する光ファイバーにおいて、前記光放出端の表面に散乱体が分散された高分子樹脂が塗布されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る照明用光ファイバーの製造方法は、液状の高分子樹脂に散乱体を分散させる工程と、前記散乱体が分散された高分子樹脂溶液を光ファイバーの光放出端表面に塗布した後固化させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の製造方法に係る照明用光ファイバーは、実際の光学特性に影響を及ぼす散乱体が高分子樹脂中に分散されているため、従来の微細加工形状の方法で製造された光ファイバーに比べて屋外および室内照明の設置において外部の埃の吸着や漏水による光学特性の低下を排除でき、高分子樹脂を選択使用することによって、熱的、光学的、化学的安定性が改善され、照明用光ファイバーの設置におけるメンテナンスおよびその他の保護フィルムの付着費用が節減できる。さらに、散乱体の濃度を調節することによって光ファイバーの光学特性を調節でき、簡単な製造工程によって製造する現場に適用する場合、非常に効率がよいと考えられる。
【００２２】
本発明の光ファイバーは、様々な分野に適用でき、照明および映像ディスプレー装置に適用して効果的な光の拡散および乱反射を要求する光学用部品として広い応用価値を有し、上記のような効率性は、日増しに応用価値が高まる照明用光ファイバー市場における製造コストおよび価格競争力において相当な優位を占めることができる技術としてその役割が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本実施形態は、光ファイバーの光放出端の表面に、散乱体を含有する液状の高分子樹脂を塗布した後固化させることによって、光ファイバーの光放出端における効果的な乱反射を誘発させて著しく広い光視野角を有し、熱的、光学的、耐化学的に安定な特性を示し、使用される散乱体と高分子樹脂の屈折率差を散乱体の濃度の調節などのような簡単な方法で調節して、光拡散、集束および乱反射の程度を調節できる、広い光視野角を有する照明用光ファイバーおよびその製造方法に関する。
【００２４】
以下、本実施形態の照明用光ファイバーを実験の便宜上縦端発光型光ファイバーに対する事例を中心に、それによる光学特性を説明するが、側面発光型光ファイバーにも同様に適用できることを明らかにする。
【００２５】
本実施形態は、光ファイバーの光放出端で強い光散乱を起こすために散乱体を液状の高分子樹脂に均一に分散させた後固化する。
【００２６】
すなわち、本実施形態は、用いる散乱体と高分子樹脂の屈折率差を用いて発現される光拡散および乱反射などの光学特性を光ファイバーに適用しようとしたものであって、上記の散乱体と高分子樹脂の屈折率は、照明用光ファイバーの用途によって散乱体と液状の高分子樹脂を選択使用することによって調節可能であり、また、液状の高分子樹脂中に分散させる散乱体の濃度を調節する簡単な方法でも調節可能である。上記の散乱体を液状の高分子樹脂に分散させた後、光ファイバーの光放出端に塗布して固化させることによって、光の拡散、集束および乱反射を誘導することで光学特性の調節が従来の自然発生的な相分離による調節や光ファイバーの光放出端に複雑なエッチング工程を通じた調節に比べて、単に散乱体の屈折率や濃度を適宜調節することによって得られる、より簡単な工程を提供することにその技術構成上の特徴がある。
【００２７】
上記の散乱体は、ナノメーターサイズからサブミクロンサイズ、数十ミクロン（１０ｎｍ〜１０μｍ）サイズに至るまで光散乱を誘導しようとする特定の波長に準ずる様々なサイズを有する散乱体を使用してもよく、液状の高分子樹脂に溶解しない特性を有するものを使用する。このような散乱体のサイズ分布において単分散を有する散乱体粒子を使用する場合、特定の光源領域で強い光散乱を誘導できる。または、多分散、すなわち、様々なサイズ分布を有する粒子を用いて光源の種類に関わらず光散乱を起こさせる（図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）。
【００２８】
上記のような光散乱を得るための散乱体としては、光放出端から出る光源に対する吸収が大きくない物質を使用するが、すなわち、可視光領域で透明であり、分散媒である高分子樹脂の屈折率と大差を示す粒子を用いて強い光散乱を起こすものを使用することが好ましい。この際、散乱体と高分子樹脂の屈折率の差が０．００１〜０．３の範囲のものを使用するが、屈折率の差が小さいほど効果的な光散乱効果による広い光視野が得られず、相対的に屈折率の差が大きいほど光散乱効果による広い光視野が得られる。一方、光ファイバーから特定の方向に発散して行く光量が過度な散乱によって減少するため、遠距離からの視認性に劣るという問題がある。
【００２９】
このような散乱体は、具体的に、たとえば、アクリレート、スチレン、ウレタンおよびイミドなどから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）およびスズ酸化物（ＳｎＯ２）などから選ばれた金属酸化物粒子；金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）などから選ばれた金属粒子から選ばれた１種または２種以上の混合物を使用できる。
【００３０】
上記の散乱体物質において樹脂粒子を使用する場合、使用される液状高分子樹脂との屈折率差を倍加させるために置換または非置換の、屈折率が１．３５０〜１．６３２の範囲の有機単分子をドープして使用できる。
【００３１】
上記の有機単分子としては低い屈折率を有するフッ素系列、重水素系列などの有機単分子、そして高い屈折率を有するようにバルキー（bulky）なフェニル基やベンジル基を含むスルフィド系列、ホスフェート系列、ベンゾエート系列などを使用できるが、必ずしもこれに限定されず、屈折率が上記の範囲に属すればいずれも使用できる。
【００３２】
一般的に屈折率の低い有機単分子は沸点が低いため、以後の工程で液状の高分子樹脂中で気泡が発生するなど熱安定性に劣るので、散乱体として樹脂粒子を使用する場合、塗布用に用いられる高分子樹脂の屈折率よりも散乱体の屈折率を高めるために、高い屈折率を有する有機単分子を散乱体として使用される樹脂粒子にドープすることが好ましい。その他に、散乱体として酸化物系列を使用する場合、使用される液状高分子樹脂の屈折率を考慮して散乱体用酸化物の種類と量を決定する。しかし、金属粒子と同様に、酸化物粒子もそれ自体が有するバンドギャップ特性によって光ファイバーから導波される光の波長がバンドギャップのエネルギーと同様な場合、光の効果的な吸収によって光安定性を保証できないので、使用される光源の波長、屈折率、組成などを考慮しなければならない。
【００３３】
上記のような散乱体は、液状の高分子樹脂に分散させて本発明の照明用光ファイバーの光放出端に適用される。すなわち、分散された散乱体粒子を光ファイバーの光放出端に付着および固定させるために紫外線照射または熱などによって固化する液状の高分子樹脂を用いて分散媒と付着剤の役割を果たすように使用する。
【００３４】
本発明の液状の高分子樹脂はガラス光ファイバー、プラスチック光ファイバー、または高分子から構成されたクラッド部を有する光ファイバーなどの光ファイバーの母材として使用された材料の種類によって選択的に使用可能である。すなわち、本発明で用いる液状の高分子樹脂は、上記の散乱体の分散媒および支持体として作用して光ファイバーに塗布され、固化されるものであれば当業界で慣用のいずれの高分子樹脂でも使用可能である。特に、プラスチック光ファイバーや高分子クラッド光ファイバーの場合、このような光ファイバー自体を効果的に溶解しない高分子樹脂である必要がある。また、上記の高分子樹脂を固化させる方法は、紫外線照射、熱照射および電気力の使用などの様々な方法が適用できる。
【００３５】
たとえば、熱硬化性樹脂を使用する場合、分散媒である高分子樹脂を硬化させるのに熱が必要となり、これは特に照明用光源として多く使用されるプラスチック光ファイバーにおける引出時または射出時に発生するストレスによって、プラスチック光ファイバー中の残留応力が熱によって解消することによって、光ファイバーの形態が収縮および変形し、期待した通りの光ファイバーの光学特性を有することができなくなる。上記の場合、紫外線硬化樹脂を使用すればよいが、紫外線照射によって分散媒を硬化させることによって熱による光ファイバーの変形の問題を排除できる。
【００３６】
本発明で用いる液状の高分子樹脂は、粘度範囲が３００〜２，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のものを使用することが好ましく、粘度が３００ｍＰａ・ｓ未満であれば高分子樹脂中への均一な分散は容易であるが、光ファイバーの断面や側面に所望する形態の塗布が不可能である。実際工程における光ファイバーへの塗布の際、一定量以上の散乱体を適切に導入することは難しく、また、過度な体積収縮などの種々の困難さがある。粘度が適当に高い場合、均一な分散に相当な努力が要求されるが、実際光ファイバーに散乱体を導入して塗布することは容易である。すなわち、粘度の程度は、光ファイバーへの散乱体の導入において非常に重要な調節変数として作用する。粘度が２，０００ｍＰａ・ｓを超えると均一な分散がほとんど不可能であり、光ファイバーへの塗布工程においても多くの困難が伴われる。
【００３７】
また、粘度を有する液状の高分子樹脂は、特に縦端発光型光ファイバーに導入する場合、光ファイバーの断面上に一滴程度滴下すると、それ自体が有する表面張力によって半球形の形態に光ファイバーの断面を塗布するようになり、この状態で紫外線照射で硬化させるとその状態の形状を維持しながら固化されるので、凸レンズ形態の光ファイバー断面処理が行われるようになる。上記のように液状の高分子樹脂の粘度と表面張力を適切に調節することによって上記の凸レンズの形態で硬化した球の半径を調節して光ファイバーレンズの焦点距離を調節できる。
【００３８】
上記の縦端発光型光ファイバーの場合、凸レンズの原理を導入して凸レンズの球半径による焦点距離の調節で視野角を調節できるが、これにより、散乱体粒子が均一に分散されて凸レンズの形態に高分子樹脂中に導入された場合、使用された散乱体粒子の濃度、高分子樹脂と散乱体粒子の屈折率差、そして凸レンズの球半径などによって光の拡散、集束、乱反射の特性を簡単に調節できる。
【００３９】
このような光ファイバーは、ステップインデックス形（step index, SI）、グレーデッドインデックス形屈折率分布（graded-index, GI）などの形態、使用される光ファイバーの直径（１００μｍ〜５ｃｍ）の変化および光ファイバー束（bundle）などでその適用しようとする用途によって多様に製造できる。
【００４０】
（第１実施例）
以下、本発明を下記実施例によってさらに詳細に説明する。ただし、これらは本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を制限しない。
【００４１】
（実施例１〜１０）散乱体が分散された硬化樹脂の製造
ナトリウムＤ線波長（５８９ｎｍ）における屈折率が１．５２４である液状の紫外線硬化樹脂（Noland Optical Adhesive 65, Norland Products, INC., cranbery, NJ 08512, 1,200 mPa・s）５ｇと、下記表１に示す散乱体を、機械的攪拌機を用いて２０〜３０ｒｐｍで約２４時間攪拌して均一に分散させた後、約４０℃に調節された超音波攪拌機に入れ、６〜１０時間分散させて散乱体が分散された硬化樹脂を製造した。
【００４２】
【表１】
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注）１：硬化されたポリメチルメタクリル酸粉末（ジフェニルスルフィドドーピング）、
屈折率：１．６４０、直径：２〜５μｍ
【００４３】
（第２実施例）散乱体が分散された硬化樹脂をドープした光ファイバーの製造
実験の便宜上、大口径の断面積の直径が０．７５ｍｍと１ｍｍのプラスチック照明用光ファイバー［メチルメタアクリレート（屈折率ｎ＝１．４９０）とベンジルメタアクリレート（ｎ＝１．５６８）を遠心力蒸着重合法で製作したプラスチック光ファイバー、グレーデッドインデックス形屈折率分布、開口数＝０．２４５］を用いた。
【００４４】
上記の光ファイバーを実際に縦端発光型光ファイバーに用いられる長さである１ｍ間隔できれいに切断し、切断された両方の断面を約２μｍ程度の粗さを有する研磨紙で研磨した。断面研磨作業を通じて準備されたプラスチック照明用光ファイバーの断面に、上記の製造例で製造された散乱体が分散された紫外線硬化樹脂溶液を注射器を用いて塗布し、上記の塗布面が上に向けるように光ファイバーを垂直に立てて、中心波長が２５４〜３６５ｎｍの水銀−キセノン（Ｈｇ−Ｘｅ）紫外線ランプ光源を用いて１５分照射して上記の紫外線硬化樹脂を硬化させて本発明の照明用光ファイバーを製造し、これを走査顕微鏡で観察した。その結果を図３に示す。
【００４５】
図３は、実施例１〜１１として製造した硬化樹脂を塗布した直径１ｍｍの照明用光ファイバーの断面（ａ）と側面（ｂ）と、実施例１〜１１として製造した硬化樹脂を塗布した直径０．７５ｍｍの照明用光ファイバーの断面（ｃ）と側面（ｄ）を示すものであって、光ファイバーの断面に凸レンズ形態の硬化された樹脂がよく塗布されたことが分かる。また、分散された散乱体、ミクロンサイズの粒子が高分子内外の表面に存在することを確認した（ｅ）。
【００４６】
（第３実施例）縦端発光型光ファイバーの近接場イメージ確認
上記のように製造された照明用光ファイバーに６３５ｎｍの半導体レーザーを受光させて光放出端の側面を近接場イメージ（near-field image）で確認するために５Ｘの倍率を有する対物レンズを光ファイバーの光放出端の側面に焦点を合わせ、これをカメラ（ＣＣＤ）で撮像した。その結果を各々添付の図４および５に示す。ここで、各々のイメージのスケールは同じである。
【００４７】
上記の図４（ａ）は、何も処理していない光ファイバーを示し、光が拡散される角度が著しく小さいことが分かる。散乱体を導入せずに紫外線硬化樹脂で光ファイバーの光放出端に凸レンズを製造した図４（ｂ）の場合、焦点距離で光が集まってから再度拡散する形で現れ、光ファイバーから少し離れた部分、すなわち、焦点距離以上では視野角が広くなることを確認できた。すなわち、塗布に用いられる高分子樹脂の粘度を調節する場合、表面張力の差異によって凸レンズの屈曲半径を調節でき、これにより、焦点距離、すなわち、光拡散角を調節できる。
【００４８】
上記の実施例１〜３を用いて製造した光ファイバーである図４（ｃ）、図４（ｄ）および図４（ｅ）の場合、光ファイバーの光放出端で強い散乱によって光拡散が起こり、光ファイバーの光放出端の全方向で非常に広い視野角の改善効果を確認できる。この際、散乱体が導入された図４（ｃ）、図４（ｄ）および図４（ｅ）の場合、図４（ｂ）の場合のように、光の集束現象が観察されない理由は、散乱体による強い散乱によって光ファイバーの光放出端の凸レンズの役割が制約を受けるからであると考えられる。
【００４９】
同様な方法で直径０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂（実施例１〜３）を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示し、上記の図４の結果と同様な光学特性を示すことによって、照明用光ファイバーにおいて光視野角が顕著に増加することを確認できた。
【００５０】
表１に示した種々の粒子の種類についても、上記と同様な方法で、高分子硬化樹脂５ｇに各々のスチレン（平均直径３ｍｉｃｒｏｎ、Ａｌｄｒｉｃｈ）、ウレタン（平均直径２ｍｉｃｒｏｎ、懸濁重合および硬化）およびイミド樹脂（平均直径３ｍｉｃｒｏｎ、懸濁重合）で製造されたマイクロ粒子（粒子サイズ分布、０〜１０ｍｉｃｒｏｎ）などから選ばれた樹脂粒子；シリコン酸化物（ＳｉＯ２  ｐｏｗｄｅｒ、５〜２５１ｍｉｃｒｏｎ、Ａｌｄｒｉｃｈ）、チタン酸化物（TiO2 powder, 99.99% Merck index 13,9398, < 5 micron, Aldrich）、亜鉛酸化物（ZnO powder, 99.99% Merck index 13,8856, 10 micron, Aldrich）およびスズ酸化物（SnO2 powder, 99.99% Merck index 13,10200, < 1 micron, Aldrich）、金属粒子ニッケル（Ni powder, 99.99% Merck index 13,6523 Aldrich）などを２．５ｇ分散させて製造した。各々の特性が屈折率と粒子サイズの２つの調節変数によって実験の便宜のために同量を高分子樹脂に分散させた。これらはいずれもアクリレート高分子樹脂から得られた結果と同じように光視野角が広くなることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、照明用の光ファイバーと、それを製造する方法に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】縦端発光型照明用光ファイバー応用の模式図（ａ）と側面発光型照明用光ファイバー応用の模式図（ｂ）を各々示す。
【図２】光ファイバーの視野角の差異を示す模式図であって、散乱体を含有する硬化樹脂を塗布していない光ファイバーの視野角（ａ）と散乱体を含有する高分子樹脂を塗布した光ファイバーの視野角（ｂ）を示し、（ｃ）と（ｄ）は上記の散乱体を含有する高分子樹脂を塗布した光ファイバーの縦断面と横断面の模式図を示す。
【図３】本発明の実施例に従って製造された直径１ｍｍと０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーの平面走査顕微鏡写真（ａ）、（ｃ）と側面走査顕微鏡写真（ｂ）、（ｄ）および紫外線硬化樹脂中に分散された散乱体の走査顕微鏡写真（ｅ）を各々示す。
【図４】直径１ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場の写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示すが、（ａ）はプラスチック光ファイバー自体、（ｂ）は散乱体未添加、（ｃ）は散乱体濃度１２．５重量％、（ｄ）は散乱体濃度２５．０重量％および（ｅ）は散乱体濃度５０．０重量％の硬化樹脂でドープした後硬化させて製造した光ファイバーを示す。
【図５】直径０．７５ｍｍのプラスチック光ファイバーに、散乱体の濃度を異ならせて製造した紫外線硬化樹脂を塗布した後、硬化させて製造した照明用光ファイバーの光放出端側面における光拡散に対する近接場の写真であって、左から実際の光ファイバーから出る光の拡散程度の実写真、２次元光拡散イメージと３次元光拡散イメージを各々示すが、（ａ）はプラスチック光ファイバー自体、（ｂ）は散乱体未添加、（ｃ）は散乱体濃度１２．５重量％、（ｄ）は散乱体濃度２５．０重量％および（ｅ）は散乱体濃度５０．０重量％の硬化樹脂でドープした後硬化させて製造した光ファイバーを示す。
【符号の説明】
【００５３】
１：光源（Light source）
２：カラーフィルター（Color filter）
３：光ファイバー
４：支持体
５：縦端発光型光ファイバーの光放出端
６：側面発光型光ファイバー
７：非処理の一般の光ファイバー
８：散乱体が導入された光ファイバーの断面
９：線光源
１０：高分子樹脂
１１：散乱体
１２：光ファイバーコア部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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