(57)【要約】【課題】ライトガイドの曲げ伸ばしを繰り返した場合に、ライトガイドを構成する光ファイバの破損を防止して、耐屈曲性を飛躍的に向上させたライトガイドを実現することにより、伝送効率の低下を防止したライトガイドを提供することである。【解決手段】光ファイババンドルの長手方向の中間部をそれぞれ実質的に等分した複数の束に分割してなるそれぞれのサブバンドルが、前記した分割数と同数の可撓性の保護チューブ内に個別に収納され、前記した分割数と同数の保護チューブの両端部をそれぞれ保持する第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具とを設け、前記第1保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具がそれぞれ前記第１口金と第２口金に連結固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の光ファイバをその長手方向の一方の端部と他方の端部の両端部を揃えて束ねた光ファイババンドルと、前記両端部をそれぞれ固定する第１口金と第２口金とを備え、一方の端部側に光入射端部、他方の端部側に光出射端部をそれぞれ設けたライトガイドにおいて、
前記光ファイババンドルの長手方向の中間部をそれぞれ実質的に等分した複数の束に分割してなるそれぞれのサブバンドルが前記した分割数と同数の可撓性の保護チューブ内に個別に収納され、
前記した分割数と同数の保護チューブの両端部をそれぞれ保持する第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具とを設け、前記第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具がそれぞれ前記第１口金と第２口金に連結固定されることを特徴とするライトガイド。
【請求項２】
請求項１に記載のライトガイドにおいて、前記した分割数と同数の保護チューブの両端部が、前記第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具のそれぞれの中心軸上の箇所と、この中心軸より実質的に均等距離の箇所とに開設された、前記した分割数と同数の挿入孔にそれぞれ挿入されることを特徴とするライトガイド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の何れかに記載のライトガイドにおいて、前記サブバンドルの長手方向に直交する方向の断面積をＡとし、前記保護チューブの長手方向と直交する方向の開口断面積をＢとしたとき、前記保護チューブ内に前記サブバンドルが充填された割合である充填率（Ａ／Ｂ）が３０％〜７０％の範囲内にあることを特徴とするライトガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の光ファイバをその長手方向の両端部を束ねたライトガイドに関し、特に、耐屈曲性を向上させたライトガイドの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
このライトガイドは、一方の端部に光入射端部、他方の端部に光出射端部を設け、入射光を光入射端部に入射させ、光ファイバ束の内部を伝送させて、光出射端部から出射光を出射させる。そして、このライトガイドが画像処理用等の照明に使用される場合、光入射端部側の端部を固定して、ライトガイドの中間部を曲げ伸ばしさせることにより、光出射端部側の端部を目的の方向に指向させて、出射光を目的の位置に照射することができる。
【０００３】
そして、耐屈曲性を向上させたライトガイドは特開２００１―７４９４７号公報に紹介されているが、同公報に記載されたライトガイドの実施例図面が不明瞭であることから、これを一部変更して、明瞭にしたライトガイドを図３（ａ）に示す。
【０００４】
このライトガイド５００は、図３（ａ）に示されるように、多数の光ファイバ５０１をその長手方向の一方の端部５０１ａと、他方の端部５０１ｃを揃えて束ね、一方の端部５０１ａを第１口金５０２の内部に、他方の端部５０１ｃを第２口金５０３の内部にそれぞれ収納して、固定し、両端部５０１ａ、５０１ｃの間の中間部５０１ｂの光ファイババンドルが、そのバンドル内の各光ファイバ５０１の相互間に潤滑剤５０４を介在させ、外装チューブ５０５の内部に収納される。
【０００５】
そして、中間部５０１ｂを曲げ伸ばした場合、各光ファイバ５０１の相互間に介在させた潤滑剤５０４が潤滑作用を奏することにより、光ファイバ５０１の破損を低減することができるとして、ライトガイド５００の曲げ伸ばしに対する耐屈曲性を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開２００１―７４９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなライトガイド５００をその両端部を近づけるように、その中間部５０１ｂを折り曲げた場合、図３（ｂ）に示されるように、中間部５０１ｂの各光ファイバ５０１は円弧状に変形して、この円弧状の内周側に位置していた光ファイバ５０１ｘが折り曲げにより外周側に向かって撓んで移動し、外側に位置していた光ファイバ５０１ｙ、５０１ｚ・・・と衝突する。
【０００７】
次に、中間部５０１ｂを元の直線状に伸ばした場合、撓んだ光ファイバ５０１ｘが元の位置に移動して、他の光ファイバ５０１ｙ、５０１ｚ・・・と衝突する。なお、図３（ｂ）は、中間部５０１ｂの折り曲げの理解を容易にするために、３本光ファイバ５０１ｘ、５０１ｙ、５０１ｚを示し、他の光ファイバの図示を省略している。
【０００８】
そして、中間部５０１ｂの曲げ伸ばしを繰り返して行った場合、中間部５０１ｂ内の多数の光ファイバ５０１が互いに繰り返し衝突して、光ファイバ５０１相互間に介在させた潤滑剤５０４が剥がれ落ちることから、その潤滑作用を劣化させて、光ファイバ５０１が互いに絡み合い、その絡み合った状態の光ファイバ５０１にその機械的強度を上回る力が加わって、光ファイバ５０１の一部が破損してしまう。
【０００９】
このように光ファイバ５０１が破損した場合、その光ファイバ５０１には光が伝送しないことから、ライトガイド５００の伝送効率の低下を余儀なくされる。
【００１０】
本発明の課題は、ライトガイドの曲げ伸ばしを繰り返した場合に、ライトガイドを構成する光ファイバの破損を防止して、耐屈曲性を飛躍的に向上させたライトガイドを実現することにより、伝送効率の低下を防止したライトガイドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決する手段として、請求項１に係る発明は、多数の光ファイバをその長手方向の一方の端部と他方の端部の両端部を揃えて束ねた光ファイババンドルと、前記両端部をそれぞれ固定する第１口金と第２口金を備え、一方の端部側に光入射端部、他方の端部側に光出射端部をそれぞれ設けたライトガイドを前提構成としている。
【００１２】
そして、本発明の１つの特徴構成は、この光ファイババンドルの長手方向の中間部をそれぞれ実質的に等分した複数の束に分割してなるそれぞれのサブバンドルが、前記した分割数と同数の可撓性の保護チューブ内に個別に収納されることである。
【００１３】
そして、本発明のもう１つの特徴構成は、前記した分割数と同数の保護チューブの両端部をそれぞれ保持する第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具とを設け、前記第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具がそれぞれ前記第１口金と第２口金に連結固定されることである。
【００１４】
次に、請求項２に係る発明のライトガイドの特徴構成は、請求項１に記載のライトガイドを前提として、前記した分割数と同数の保護チューブの両端部が、前記第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具のそれぞれの中心軸上の箇所と、この中心軸よりの実質的に均等距離の箇所とに開設された、前記した分割数と同数の挿入孔にそれぞれ挿入されることである。
【００１５】
そして、請求項３に係る発明のライトガイドの特徴構成は、請求項１又は請求項２の何れかに記載のライトガイドを前提として、サブバンドルの長手方向の直交する方向の断面積をＡとし、前記保護チューブの長手方向と直交する方向の開口断面積をＢとしたとき、保護チューブ内におけるサブバンドルが充填された割合である充填率（Ａ／Ｂ）が３０％〜７０％の範囲内にあることである。
【００１６】
本発明に係る「光ファイバ」の材料は、二酸化ケイ素を主成分とする多成分ガラス、石英ガラス、プラスチック等が使用される。
【００１７】
本発明に係る「第１口金」及び「第２口金」の材料は、アルミニウム合金、ステンレス、真鍮等の金属、又は塩化ビニル、ポリプロピレン等のプラスチックが使用され、その形状は円筒状が好適であり、角筒状も使用可能である。
【００１８】
本発明に係る「保護チューブ」の材料は、材料それ自体が可撓性であるポリアミド樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリプロピレン等プラスチックが使用され、構造上可撓性にした場合には、プラスチックに限らず、アルミニウム合金、ステンレス、真鍮等の金属も使用可能である。
【００１９】
本発明に係る「第１保護チューブ保持具」及び「第２保護チューブ保持具」は、それぞれ第１口金及び第２口金と連結固定されるものであり、その材料については、アルミニウム合金、ステンレス、真鍮等の金属、又はポリアミド樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリプロピレン等のプラスチックが使用され、その形状については、第１口金及び第２口金が円筒状であって、その光ファイババンドルの両端部を固定する側とは反対側（すなわち、バンドルの中間部側）の端部が円周状の開口部を有する場合、この円周上の開口部に嵌合する円周側面を有する円板状に加工されたものが好適である。
【００２０】
請求項３に記載の本発明に係る「保護チューブ内におけるサブバンドルが充填された割合である充填率」は、その充填率が３０％より小さい場合、サブバンドルの分割数が多すぎて、その分、サブバンドルの組み立て作業工数を増大させ、その作業が困難になり、その充填率が７０％より大きい場合、ライトガイドの曲げ伸ばしによって、各保護チューブ内のサブバンドルを構成する光ファイバが互いに衝突する割合が多くなり、その結果、絡みやすくなる傾向があることから、本発明では３０％〜７０％の範囲内から選定され、より好ましくは４０％〜６０％の範囲内から選択される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の本発明に係るライトガイドによれば、光ファイババンドルの中間部を実質的に等分した複数の束に分割してなるサブバンドルが保護チューブ内に収納されることから、ライトガイドの中間部の曲げ伸ばしを繰り返した場合に、光ファイバ相互間に潤滑剤を介在させるか否かに関係なく、サブバンドル内の各光ファイバが撓んで、サブバンドルの外周側に移動する距離を保護チューブの内径の範囲に制限して、各光ファイバの移動距離を短くしていることから、各光ファイバが互いに絡み合う頻度を減少させ、光ファイバの破損を防止することができる。
【００２２】
次に、請求項２に記載の本発明に係るライトガイドによれば、前記した分割数と同数の保護チューブの両端部が、第１保護チューブ保持具と第２保護チューブ保持具の各中心軸の箇所と、この中心軸より実質的に均等距離の箇所とに開設された、前記した分割数と同数の挿入孔にそれぞれ挿入されて保持されることから、それぞれの保護チューブ内に収納されたサブバンドル同士が互いに衝突して絡み合うことを防止することができる。
【００２３】
そして、請求項３に記載の本発明のライトガイドによれば、保護チューブ内のサブバンドルの充填率（Ａ／Ｂ）を３０％〜７０％の範囲内としていることから、サブバンドルの組み立て作業を容易にして、かつ、サブバンドル内の光ファイバ同士の衝突の頻度を更に少なくして、各光ファイバが絡み合う頻度を一層減少させ、光ファイバの破損を一層防止することができる。
【実施例１】
【００２４】
本発明に係る実施例１のライトガイドを図１に示す。図１（ａ）は、ライトガイドの断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）においてＡ―Ａ線箇所の断面の拡大図を示す。
【００２５】
ライトガイド１は、光ファイバ２をその長手方向の両端部を揃えて束ねた光ファイババンドル３と、この光ファイババンドル３の長手方向の一方の端部３ａ及び他方の端部３ｃがそれぞれ固定される第1口金４１及び第２口金４２と、一方の端部３ａ側及び他方の端部３ｃ側にそれぞれ設けられた光入射端部８及び光出射端部９とを備えている。
【００２６】
そして、光ファイババンドル３の中間部３ｂを９本の実質的に等しい光ファイバのバンドルに分割してなるサブバンドル３１〜３９と、９本のサブバンドル３１〜３９が個別に収納される９本の保護チューブ５１〜５９と、９本の保護チューブ５１〜５９の両端部をそれぞれ保持するとともに、第１口金４１及び第２口金４２に連結固定される第１保護チューブ保持具６ａ及び第２保護チューブ保持具６ｂとから構成される。
【００２７】
光ファイバ２は、二酸化ケイ素を主成分とする多成分ガラス光ファイバであり、その長手方向と直交する方向の直径寸法は５０μｍであり、長手方向の長さ寸法は２ｍである。
このような光ファイバ２を、約１１，０００本長手方向の両端部を揃えて束ねてなる光ファイババンドル３を構成し、その長手方向に直交する方向の直径寸法は６ｍｍとなる。
光ファイババンドル３の中間部３ｂは、本例では９本に等分割されることから、各サブバンドル３１〜３９のそれぞれの光ファイバの本数は約１，２２２本となる。
【００２８】
９分割されたサブバンドル３１〜３９を個別に収納する保護チューブ５１〜５９は、ポリアミド樹脂（デュポン商品名「ナイロン」）製の可撓性を有する円筒形状の部材であり、その内径寸法は３ｍｍである。サブバンドル３１〜３９を保護チューブ５１〜５９に収納した場合の充填率は（サブバンドルの長手方向と直交する方向の断面積：３．１４ｍｍ２）／（保護チューブ内の長手方向と直交する方向の開口断面積：７．０７ｍｍ２）＝４４％である。
【００２９】
９本の保護チューブ５１〜５９は、ポリアミド樹脂（デュポン商品名「ナイロン」）製の可撓性を有する外装チューブ７（内径寸法：１７ｍｍ）内に収納される。
９本の保護チューブを保持する保護チューブ保持具６ａ及び６ｂは、アルミニウム製の円板形状の部材であり、それぞれの中心軸上の箇所と、この中心軸より実質的に均等距離の箇所とにそれぞれ円形の９つの貫通孔６１ａ〜６９ａ、６１ｂ〜６９ｂを開設している。なお、保護チューブ保持具６ｂは保護チューブ保持具６ａと同一構成であり、開設する貫通孔６１ｂ〜６９ｂも貫通孔６１ａ〜６９ａと同一構成であることから、これら符号の図示を省略した。
【００３０】
第１口金４１及び第２口金４２は、真鍮製の部材であり、光ファイババンドル３の一方の端部３ａ及び他方の端部３ｃをそれぞれ挿入するためのバンドル挿入孔４１１及び４２１と、保護チューブ保持具６ａ及び６ｂをそれぞれ挿入するための保持具挿入孔４１２及び４２２と、外装チューブ７の両端部をそれぞれ挿入するための外装チューブ挿入孔４１３及び４２３とが開設されている。
【００３１】
光ファイババンドル３の両端部３ａ及び３ｃの外側面に接着剤（本例：エポキシ系接着剤）を塗布して、それぞれバンドル挿入孔４１１及び４２１に挿入して固着され、両端部３ａ及び３ｃを研削、研摩加工して、それぞれ光入射端部８及び光出射端部９が形成される。
【００３２】
９本の保護チューブ５１〜５９の両端部は、それぞれの外側面に接着剤（本例：エポキシ系接着剤）を塗布し、保護チューブ保持具６ａ及び６ｂの貫通孔６１ａ〜６９ａ及び６１ｂ〜６９ｂに挿入され固着される。そして、保護チューブ保持具６ａ及び６ｂの円周側面に接着剤（本例：エポキシ系接着剤）を塗布し、第１口金４１及び第２口金４２の保持具挿入孔４１２及び４２２に挿入して、保護チューブ保持具６ａ及び６ｂが固着される。また、外装チューブ７の両端部も、第１口金４１及び第２口金４２の外装チューブ挿入孔４１３及び４２３に挿入して、同様に固着される。
【００３３】
ライトガイド１は、その光出射端部８にハロゲンランプを使用した光源装置（図示せず）を接続して光を入射させ、その光出射端部９に照度測定装置（図示せず）を接続して光出射端部９より出射する光の出射照度を測定した。耐屈曲試験前の出射照度を基準とした屈曲試験時の出射照度の割合を相対照度とし、屈曲試験による光ファイバ２の破損を評価する指標とする。なお、相対照度は、光ファイバ２の破損本数ととともに低下する。
【００３４】
ライトガイド１の耐屈曲性試験として、第１口金４１を固定し、第２口金４２を第１口金４１に近づけるように、光ファイババンドル３の中間部３ｂをＵ字状に折り曲げ、引き続いて、第２口金４２をその軸方向に沿って進退させて移動させ、中間部３ｂの曲げ伸ばしを繰り返す実験をした。
【００３５】
ここで、光ファイババンドル３の中間部３ｂのＵ字状の箇所の曲率半径を１２５ｍｍとし、第２口金４２の移動距離を５５０ｍｍとし、その移動速度を４００ｍｍ／ｓとして、中間部３ｂの曲げ伸ばしの回数を２００万回行った結果、５０万回、１００万回、１５０万回及び２００回の曲げ伸ばし時において、相対照度が殆ど低下しなかったことから、光ファイバ２の破損が殆ど出現したかったことが確認された。
【００３６】
なお、比較例として、光ファイババンドルの中間部をサブバンドルに９分割せずに、従って、保護チューブ、保護チューブ保持具を使用することなく、光ファイバの全数を束ねたものを充填率４４％で外装チューブに収納したライトガイドを作成して、このライトガイドの耐屈曲性試験を上記した同様に行った結果、相対照度は、５０万回の曲げ伸ばし時に約９８％、１００万回の曲げ伸ばし時に約８０％、１３０回目の曲げ伸ばし時に約１０％に低下し、光ファイバの破損が相当数出現したことが確認された。
【００３７】
以上、説明したとおり、本発明に係る実施例１のライトガイド１は、曲げ伸ばしを繰り返した場合において、光ファイバ２の相互間に潤滑剤を介在させるか否かに関係なく、光ファイバ２の破損を防止して、耐屈曲性を飛躍的に向上させ、伝送効率の低下を防止することができた。
【実施例２】
【００３８】
本発明に係る実施例２のライトガイドを図２に示す。図２（ａ）は、ライトガイドの断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）においてＢ―Ｂ線箇所の断面の拡大図を示す。
【００３９】
ライトガイド１０は、実施例１のライトガイド１と対比して、光ファイバ２、光ファイババンドル３、第１口金４１、第２口金４２、外装チューブ７、光入射端部８及び光出射端部９において同一であり、光ファイババンドルの中間部３ｄの分割数を５本に変更した点と、これに付随して変更された保護チューブの内径と、保護チューブ内のサブバンドルの充填率と、保護チューブ保持具のみが相違し、それ以外は実施例１のライトガイドと同一であることから、実施例１の同一符号をもってその説明に変え、相違点のみを説明する。
【００４０】
光ファイババンドル３の中間部３ｄは、本例において５本に等分割されることから、各サブバンドル１１１〜１１５のそれぞれの光ファイバの本数は、約２，２００本となる。
【００４１】
サブバンドル１１１〜１１５を保護チューブ１２１〜１２５（内径寸法；４．６ｍｍ）にそれぞれ収納し、その充填率は（サブバンドルの長手方向と直交する方向の断面積：５．８８ｍｍ２）／（保護チューブ内の長手方向と直交する方向の開口断面積：１６．６ｍｍ２）＝３５％である。
【００４２】
５本の保護チューブを保持する保護チューブ保持具１３ａ及び１３ｂは、実施例１に記載の保護チューブ保持具６ａ及び６ｂと対比して、貫通孔１３１ａ〜１３５ａ、１３１ｂ〜１３５ｂの数（５個）のみが異なり、それ以外は同一である。なお、保護チューブ保持具１３ｂは保護チューブ１３ａと同一構成であり、開設する貫通孔１３１ｂ〜１３５ｂも貫通孔１３１ａ〜１３５ａと同一であることから、これら符号の図示を省略した。
【００４３】
このように構成されたライトガイド１０は、実施例１のライトガイド１と同様の耐屈曲性試験を行った結果、相対照度が殆ど低下しなかったことから、光ファイバ２の破損が殆ど出現したかったことが確認されたことから、光ファイバ２の破損を防止して、耐屈曲性を飛躍的に向上させ、伝送効率の低下を防止することができた。
【００４４】
実施例１及び実施例２におけるライトガイド１及びライトガイド１０は、光出射端部９、９がそれぞれ１つ設けられているが、本発明によれば、光ファイババンドル３、３の中間部３ｂ、３ｄにおいて、サブバンドル３１〜３９，１１１〜１１５を分割して、光出射端部９、９を複数設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１に係るライトガイドを示す図であり、図１（ａ）は断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）においてＡ―Ａ線箇所の断面の拡大図を示す。
【図２】本発明の実施例２に係るライトガイドの断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）においてＢ―Ｂ線箇所の断面の拡大図を示す。
【図３】背景技術のライトガイドを示す図であり、図３（ａ）は断面図を示し、図３（ｂ）はライトガイドの中間部を曲げた場合の断面図を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０    ライトガイド
２    光ファイバ
３    光ファイババンドル
３ａ    光ファイババンドルの一方の端部
３ｃ    光ファイババンドルの他方の端部
３ｂ、３ｄ    光ファイババンドルの中間部
３１〜３９、１１１〜１１５    サブバンドル
４１    第1口金
４２    第２口金
４１１、４２１    バンドル貫通孔
４１２、４２２    保治具挿入孔
５１〜５９、１２１〜１２５    保護チューブ
６ａ、６ｂ、１３ａ、１３ｂ    保護チューブ保持具
６１ａ〜６９ａ、６１ｂ〜６９ｂ、１３１ａ〜１３５ａ、１３１ｂ〜１３５ｂ    貫通孔
７    外装チューブ
８    光入射端部
９    光出射端部
【図１】
2005134824.tif 000003
【図２】
2005134824.tif 000004
【図３】
2005134824.tif 000005