(57)【要約】【課題】耐久性良好で、経時的な光学性能劣化が少なく、信頼性の高い、多芯プラスチック光ファイバを用いたライン型ライトガイド等のライトガイドを製造する。【解決手段】複数の多芯プラスチック光ファイバを束ねて構成される光ファイバ束１Ａの第１の端部が光入射端部１Ａ１とされ且つ他方の第２の端部が光出射端部１Ａ２とされ、光入射端部１Ａ１では複数の光ファイバが集束口金３により集束されているライトガイド１１１を製造する方法。この方法は、光ファイバ束１Ａの第１の端部において複数の光ファイバを集束する工程と、集束された複数の光ファイバの部分を熱融着により互いに接合する工程と、熱融着により接合された複数の光ファイバの部分に集束口金３を固定する工程と、集束口金３から突出する光ファイバ束の第１の端部を鏡面加工する工程とを含む。【選択図】図２
2009175616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多芯プラスチック光ファイバを束ねて構成される光ファイバ束の第１の端部が光入射端部とされ且つ他方の第２の端部が光出射端部とされ、前記光入射端部では前記複数の光ファイバが集束口金により集束されているライトガイドを製造する方法であって、
前記光ファイバ束の第１の端部において前記複数の光ファイバを集束する工程と、
集束された前記複数の光ファイバの部分を熱融着により互いに接合する工程と、
熱融着により接合された前記複数の光ファイバの部分に集束口金を固定する工程と、
前記集束口金から突出する前記光ファイバ束の第１の端部を鏡面加工する工程と、
を含むことを特徴とするライトガイドの製造方法。
【請求項２】
前記熱融着を、中空部の両端が開口されており熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料からなる光ファイバ集束用冶具を用いて行うことを特徴とする、請求項１に記載のライトガイドの製造方法。
【請求項３】
前記熱融着された光ファイバの部分への前記集束口金の固定を接着剤を用いた接着により行うことを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載のライトガイドの製造方法。
【請求項４】
前記鏡面加工を研磨により行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のライトガイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバを用いた照明の技術分野に属するものであり、特に複数の多芯プラスチック光ファイバを用いたライトガイドの製造方法に関するものである。このようなライトガイドは、例えば製品検査等に用いられるライン照明に好適なライン型ライトガイドとして、ライン型照明装置を構成するのに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いてライン照明を行うライン照明装置は、光源装置とライン型ライトガイドとを用いて構成される。ライン型ライトガイドでは、複数の光ファイバを束ねて光ファイバ束を構成し、該光ファイバ束の一方の端部を光入射端部とし且つ他方の端部を光出射端部としている。ここで、光入射端部では、複数の光ファイバが集束され、光源装置から発せられる光が効率よく各光ファイバに導入される。光出射端部は、所要のライン照明を得るために、ライン状に配列される。
【０００３】
このようなライン型ライトガイドを構成する光ファイバとして、単芯のプラスチック光ファイバが使用されている。単芯のプラスチック光ファイバは、合成樹脂からなる芯を合成樹脂からなる鞘で被覆したものであり、芯の直径は０．２５〜２ｍｍ程度である。
【０００４】
最近では、ライン型ライトガイドにおいて、プラスチック光ファイバの曲げに対する出射光量低減の技術的課題を解決するために、たとえば特許文献１に記載されているように、単芯プラスチック光ファイバに代えて多芯プラスチック光ファイバを使用することが提案されている。
【特許文献１】特開平９−３１１２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、単芯プラスチック光ファイバを用いる場合と同様にして多芯プラスチック光ファイバを用いて、複数の光ファイバの端部を集束し、この集束端部に接着剤で集束口金を接着し、光ファイバ束の端面を研磨により鏡面仕上げして光入射端面とすることでライン型ライトガイドを製造すると、単芯プラスチック光ファイバを用いたライン型ライトガイドに比べて耐久性劣化が著しくなる。とくに、使用に伴いライン型ライトガイドの光入射端面が溶融して光学性能が劣化し、信頼性が低下しやすい。
【０００６】
上記特許文献１には、多芯プラスチック光ファイバを用いてライン型ライトガイドを製造するための特別の方法の開示はない。
【０００７】
本発明の目的は、以上のような技術的課題に鑑み、耐久性良好で、経時的な光学性能劣化が少なく、信頼性の高い、多芯プラスチック光ファイバを用いたライン型ライトガイド等のライトガイドを製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以上の目的を達成するものとして、
複数の多芯プラスチック光ファイバを束ねて構成される光ファイバ束の第１の端部が光入射端部とされ且つ他方の第２の端部が光出射端部とされ、前記光入射端部では前記複数の光ファイバが集束口金により集束されているライトガイドを製造する方法であって、
前記光ファイバ束の第１の端部において前記複数の光ファイバを集束する工程と、
集束された前記複数の光ファイバの部分を熱融着により互いに接合する工程と、
熱融着により接合された前記複数の光ファイバの部分に集束口金を固定する工程と、
前記集束口金から突出する前記光ファイバ束の第１の端部を鏡面加工する工程と、
を含むことを特徴とするライトガイドの製造方法、
が提供される。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記熱融着を、中空部の両端が開口されており熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料からなる光ファイバ集束用冶具を用いて行う。本発明の一態様においては、前記熱融着された光ファイバの部分への前記集束口金の固定を接着剤を用いた接着により行う。本発明の一態様においては、前記鏡面加工を研磨により行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のライトガイドの製造方法によれば、光ファイバ束の第１の端部において集束された複数の光ファイバの部分を熱融着により互いに接合した後に、該部分に集束口金を固定して第１の端部を鏡面加工するので、耐久性良好で、経時的な光学性能劣化が少なく、信頼性の高い、多芯プラスチック光ファイバを用いたライトガイドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明方法において使用される多芯プラスチック光ファイバの一実施形態を示す模式的断面図である。
【００１３】
多芯プラスチック光ファイバにおいては、複数の芯１０が鞘１１により被覆されて、いわゆる海島構造をなしている。海島構造を持つ多芯プラスチック光ファイバ自体は、例えば上記特許文献１に記載されているように、公知である。また、鞘１１を覆うように最外周層として保護層１２が形成されている。
【００１４】
芯１０は、光伝送路を構成し、透明性の高い樹脂からなる。鞘１１を構成する樹脂としては、芯１０を構成する樹脂より屈折率の低いものが使用される。芯１０及び鞘１１を構成する樹脂としては、ポリメタクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、非晶質ポリオレフィン系樹脂等が使用される。なかでも、とくに透明性や加工性に優れたポリメタクリレート系樹脂が好ましい。１本の多芯プラスチック光ファイバ内には、芯１０が例えば５０〜４００個配置されている。芯１０の断面形状は、略円形、略楕円形または略六角形が好ましい。芯１０の外径（長径）は、２０〜８０μｍが好ましい。
【００１５】
保護層１２は、多芯プラスチック光ファイバの機械的特性その他の特性の改善及び内部構造の保護を目的として設けられている。保護層１２を構成する樹脂としては、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体が、多芯プラスチック光ファイバの繰り返し屈曲特性を良好にすることから、好ましい。また、保護層１２にカーボンブラックのような顔料等を添加することで、多芯プラスチック光ファイバにおける光の伝送性能の低下を抑制することができる。保護層１２の厚さは、０．２〜１．０μｍが好ましい。
【００１６】
多芯プラスチック光ファイバの外径は、例えば０．２５〜１．０ｍｍである。
【００１７】
図２は、本発明方法により製造されるライン型ライトガイドを用いて構成されるライン照明装置の一実施形態を示す模式的構成図である。本実施形態のライン照明装置は、光源装置８とライン型ライトガイド１１１とを含んでなる。ライン型ライトガイド１１１は、複数の上記のような多芯プラスチック光ファイバ１を束ねて構成される光ファイバ束１Ａを含む。
【００１８】
図３は光ファイバ束１Ａの構成を示す模式図である。光ファイバ束１Ａは、その一端部（第１の端部）が光入射端部１Ａ１とされ、他端部（第２の端部）が光出射端部１Ａ２とされている。複数の多芯プラスチック光ファイバ１は、光入射端部１Ａ１では断面円形状に集束されており、多芯プラスチック光ファイバの端面は略六角形の形状を有し隙間無く互いに密着された状態である。光出射端部１Ａ２では断面ライン状の配列状態を維持するように配列されている。
【００１９】
図２に示されているように、光ファイバ束１Ａの光入射端部１Ａ１には断面円形状の集束口金３が付されており、光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２には断面ライン状のライン口金４が付されている。これにより、各多芯プラスチック光ファイバ１の端部同士が上記のような集束状態またはライン状配列状態に維持されている。集束口金３及びライン口金４は、たとえば軽量で剛性の高いアルミニウムからなる。
【００２０】
光ファイバ束１Ａの光出射端部の多芯プラスチック光ファイバ１のライン状の配列は、１段からなるものでもよいが、２段以上の複数段からなるものであってもよい。多芯プラスチック光ファイバ１のライン状の配列の段数は、照明設計に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、図１（ｂ）に示されているように、光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２の多芯プラスチック光ファイバ１の部分は、第１段ＡＲ１及び第２段ＡＲ２の２段にて俵積み形態で配列されている。
【００２１】
また、光ファイバ束１Ａの光出射端部の多芯プラスチック光ファイバ１の部分のライン状配列に関しては、複数段のうちの互いに隣接する少なくとも１組の段の多芯プラスチック光ファイバ部分同士を非平行なものとすることができる。そのような形態を、図４に示す。
【００２２】
図４に示される形態では、図４（ｂ）に示されるように２段俵積み形態で配列されている光出射端部の多芯プラスチック光ファイバ１の部分の光軸方向は、図４（ａ）に示されているように、第１段ＡＲ１のものと第２段ＡＲ２のものとが互いに角度θをなすようにライン状配列の方向に対して傾きをもって配列されている。角度θは、０°を越え８０°未満の適宜の角度とすることができる。
【００２３】
図２及び図４に示されるように、ライン型ライトガイド１１１において、光ファイバ束１Ａの光入射端部１Ａ１と光出射端部１Ａ２との間には、複数の多芯プラスチック光ファイバ１を束ねて保護する可撓性保護管７が付されている。
【００２４】
光源装置８は、ライン型ライトガイド１１１の光ファイバ束１Ａの光入射端部１Ａ１に隣接して配置されており、該光入射端部１Ａ１に入射させるよう光を発するランプ９を含んでいる。ランプ９は、反射鏡とランプバルブとを備え、高輝度で集光効果の高いランプであることが好ましい。このようなランプ９としては、たとえばキセノンランプまたはメタルハライドランプを用いることができるが、集光性が高いことからメタルハライドランプが最も好ましい。
【００２５】
光源装置８のランプ９から発せられた光は、ライン型ライトガイド１１１の光ファイバ束１Ａの光入射端部１Ａ１に入射し、各多芯プラスチック光ファイバ１内に導入されて伝搬され、光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２から出射する。
【００２６】
ライン型ライトガイド１１１は、たとえば次のような方法で製造される。
【００２７】
所要の多芯プラスチック光ファイバ１の長さに比べて十分に長い長尺多芯プラスチック光ファイバを専用のドラムに多数周回させて巻き付け、ドラム外周面上にシート状に長尺多芯プラスチック光ファイバを配列する。このシート状配列を崩さないように、長尺多芯プラスチック光ファイバを粘着テープ貼付により仮止めする。かくして仮止めされたシート状長尺多芯プラスチック光ファイバを適宜の位置で（とくに長尺多芯プラスチック光ファイバの長手方向と直交する方向に）カットしてドラムより取り外す。
【００２８】
これにより形成された多芯プラスチック光ファイバ１のシート（すなわち複数の多芯プラスチック光ファイバ１を束ねて構成される光ファイバ束１Ａ）の一端部を、接着剤によりライン口金３に接着する。ライン口金３から突出する端部を、耐水ペーパーを用いた光学研磨により鏡面加工する。これにより光出射端面が形成される。
【００２９】
次に、光ファイバ束１Ａの他端部をランダムに集束し（集束工程）、この集束端部を中空部が開口された、熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料（例えば、テフロン（登録商標）系樹脂、ポリアミド系樹脂など）からなる光ファイバ集束用冶具を用いて熱融着することで、多芯プラスチック光ファイバ同士を強固に接合する（接合工程）。このように熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料からなる光ファイバ集束用冶具を使用することにより、集束冶具外周部から熱を徐々に内部に伝えることができるため、内部に位置する光ファイバと外部に位置する光ファイバとを均一に加熱することができ、光ファイバの歪発生を防ぎ光伝送性能に優れた光ファイバ束が得られるとともに、光ファイバ束の光ファイバ間が強固に融着されるため、接着剤などの使用を不用とすることができ生産性を向上させることができる。光ファイバ集束用冶具としては、０．０５〜０．７Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率ものを使用することがより好ましい。その後、可撓性保護管７を取り付け、更に、熱融着端部に集束口金を固定する（集束口金固定工程）。その後、集束口金から突出する光ファイバ束の端部を、耐水ペーパーを用いた光学研磨により鏡面加工する（鏡面加工工程）。これにより光入射端面が形成される。
【００３０】
以上により、ライン型ライトガイド１１１が得られる。
【００３１】
以上の実施形態では光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２において多芯プラスチック光ファイバ１がライン状に配列されているが、本発明においては、光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２における多芯プラスチック光ファイバの配列はリング状などの他の形態であってもよい。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００３３】
［実施例１］
直径φ０．５ｍｍの長尺多芯プラスチック光ファイバを、周長２ｍの専用ドラムに多数周回させて巻き付け、幅１２０ｍｍのシート状にし、粘着テープ貼付により仮止めした。これにより形成されたシート状長尺多芯プラスチック光ファイバを、専用ドラムの軸方向にカットしてドラムより取り外し、多芯プラスチック光ファイバ（１）のシートを得た。同様にして、もう１枚の多芯プラスチック光ファイバシートを得た。
【００３４】
次いで、外形１５０ｍｍｘ２０ｍｍｘ５ｍｍでアルミニウム製のライン口金（４）を用意した。２枚の多芯プラスチック光ファイバシートを重ねたものすなわち光ファイバ束（１Ａ）の一端部を接着剤を用いた接着でライン口金（４）に固定した。その後、ライン口金（４）から突出する光ファイバ束（１Ａ）の端部を、耐水ペーパーを用いた光学研磨で鏡面加工した。
【００３５】
次いで、光ファイバ束（１Ａ）の他端部をランダムに集束した後、この集束端部を中空部が開口された、熱伝導率が０．２３Ｗ／ｍ・Ｋのポリアミド系樹脂からなる断面の外径５０ｍｍ、中空部の内径１２．５ｍｍ、軸方向の長さ４０ｍｍの光ファイバ集束用冶具を用いて熱融着することで、多芯プラスチック光ファイバ（１）同士を強固に接合した。その後、光ファイバ束（１Ａ）を可撓性保護管７に挿通し、熱融着端部を接着剤を用いた接着で集束口金（３）に接着した。その後、集束口金（３）から突出する光ファイバ束（１Ａ）の端部を、耐水ペーパーを用いた光学研磨で鏡面加工した。
【００３６】
かくして、１５０ｍｍ幅のライン型ライトガイド（１１１）を得た。このライン型ライトガイド（１１１）の集束端部である光入射端部に対抗するように、光源装置（８）を配置し、ライン照明装置を作製した。
【００３７】
温度４０℃及び湿度８０％の湿熱環境下で、このライン照明装置を作動させて耐久性試験を行ったところ。４０００時間経過した時にも、ライン型ライトガイド（１１１）の光入射端面が溶融することがなく、良好な光学性能が維持された。従って、ライン型ライトガイド（１１１）は良好な信頼性を持つことが分かった。
【００３８】
［比較例１］
長尺多芯プラスチック光ファイバに代えて長尺単芯プラスチック光ファイバを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ライン型ライトガイド及びライン照明装置を作製した。
【００３９】
実施例１と同様にして耐久性試験を行ったところ。２０００時間経過した時に、ライン型ライトガイドの光入射端面が溶融し、光学性能が低下した。従って、ライン型ライトガイドの信頼性は低いことが分かった。
【００４０】
［実施例２］
実施例１と同様にして得られたライン照明装置の照明光量を測定した。測定方法はライン型ライトガイドの出射端面から１０ｍｍ離したところにφ１ｍｍの受光計を置き、光ファイバ束１Ａの光出射端部１Ａ２の厚み方向の中央（ライン中央部）を光出射端部１Ａ２の長手方向（ライン方向：ライン幅方向ともいう）に沿って右端から左端へスキャンするようにして照度を測定した。図５に測定結果（「実施例」）のグラフを示す。
【００４１】
このグラフにおける光量の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとから、照明光量斑値として、［（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）］×１００（％）を算出すると、９．８％が得られ、後述の従来照明に比べて均一性の高いライン照明が得られた。
【００４２】
［比較例２］
比較例１と同様にして得られたライン照明装置の照明光量を、実施例２と同様にして測定した。図５に測定結果（「従来照明」）のグラフを示す。このグラフにおける光量の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとから、実施例２と同様にして照明光量斑値を算出すると、２３．５％が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明方法において使用される多芯プラスチック光ファイバの一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明方法により製造されるライン型ライトガイドを用いて構成されるライン照明装置の一実施形態を示す模式的構成図である。
【図３】光ファイバ束の構成を示す模式図である。
【図４】本発明方法により製造されるライン型ライトガイドを用いて構成されるライン照明装置の他の実施形態を示す模式的構成図である。
【図５】実施例及び比較例で得られたライン照明の照明光量のグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１  光ファイバ
１Ａ  光ファイバ束
１Ａ１  光入射端部
１Ａ２  光出射端部
３  集束口金
４  ライン口金
７  可撓性保護管
８  光源装置
９  メタルハライドランプ
１０  芯
１１  鞘
１２  保護層
１１１  ライン型ライトガイド
ＡＲ１，ＡＲ２  配列段
【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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