(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が円形乃至楕円形であり且つ可撓性を有する透明性コアが、コアの外径より内径が大きく且つ可撓性を有するチューブ内に配設され、コアの外周とチューブの内周との間に空気層が介在されている光ファイバにおいて、コアと同程度の屈折率を有する固い透明材料でキャップを形成し、コアの中心がチューブの中心近傍に固定されると共にチューブの内部が略密閉化されるようなキャップをチューブの両端に設け、コアの外径形状と略同形状の筒状に形成された挿入部をキャップに設け、挿入部をコアとチューブの隙間に挿入し、挿入部の外側のチューブの外周を締め付けて固定し、挿入部の外面とチューブの内面との界面に、少なくともチューブより低屈折材料あるいは内面が鏡面である部材を有して成ることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
挿入部の外径がチューブの内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
挿入部と対向するキャップの端部が透明な窓材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
コアの外周と接触するキャップの面が鏡面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気をクラッドとして用いた光ファイバに関するものであり、詳しくは、太陽光の伝送、医療用機器照明、顕微鏡照射、自動車内照明、高所照明等に代表される光源別置型照明や、玩具、装飾品等におけるライトガイド、イメージファイバ等に適用される光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の大口径の光ファイバＡは、図１３（ａ）に示すように、軟質アクリル（樹脂）などの可撓性を持つ透明なコア１を、フッ素樹脂などのより屈折率の低い材料で作製されるチューブ２で被覆して形成されており、チューブ２をクラッドとして用いていた。光ファイバで導光できる光は、コアとクラッドの屈折率によって決まり、下式（１）で示される受光角θより大きな角度で入射した光はクラッドを通過して漏洩することになる。
【０００３】
θ＝Ａｓｉｎ（ｎ02−ｎ12）1/2  …（１）
ｎ0はコアの屈折率、ｎ1はクラッドの屈折率を示す。
【０００４】
従って、軟質アクリル製のコア１とフッ素樹脂製のチューブ２をクラッドとして用いた場合、それぞれの屈折率が１．４８〜１．４９、１．３４〜１．３５であるので、θは３８°前後となる（この時、臨界角αは約６５．６°である）。
【０００５】
通信用の光ファイバのように、レーザなどの平行光を導光する光ファイバの場合、上記の受光角θが狭くても問題はないが、照明用の光ファイバＡでは略点光源から生じる光を反射板で集光して入射するので、受光角θが狭いと、光源から発生する光の利用効率が低下するものであった。
【０００６】
すなわち、凹面状の反射板６０の前方に光源６１を配置し、光源６１で発生する光を光ファイバＡで導光するようにした図１３（ｂ）に示すような照明用光ファイバシステムでは、光ファイバＡは光源６１の前方に配置され、光ファイバＡの端部は光源６１と対向するような位置、つまり光源６１及び反射板６０などの反射系の光軸の上に配置され、しかも反射板６０の端部で反射した光ａが光ファイバＡの端部に受光角θで入射するような位置に配置されている。従って、反射板６０の端部と光ファイバＡの間を通過する光ｂは損失光として光ファイバＡに入射されないが、光の利用効率を向上させるために、反射板６０を大きくするなどしてこの光ｂを反射して光ファイバＡの端部に入射させても（この光をｃで示す）、受光角θよりも大きい角度で入射されるために導光されないものであった。
【０００７】
そこで、空気または空気に匹敵する低屈折率を持つ材料をクラッドに使用して、受光角θを理論的には９０°にせしめ、より多くの光を取り入れることができるようにした光ファイバＡが、本出願人によって特願平１０−３３２１２０号として出願されており、この光ファイバＡを用いることにより、大幅な入射効率の向上が得られ、光の利用効率が向上すると期待されている。
【０００８】
この光ファイバＡは、図１４（ａ）に示すように、断面が円形乃至楕円形であり且つ可撓性を有する透明のコア１が、コア１の外径より内径が大きく且つ可撓性を有するチューブ２内に配設され、コア１の外周面とチューブ２の内周面との間に空気層３がクラッドとして介在されていると共にコア１とチューブ２は両端がスリーブ５０によってかしめ固定されているものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし空気をクラッドとして用いる光ファイバＡでは、以下のような問題点が存在する。
【００１０】
（１）照明用光ファイバシステムでは、図１３（ｂ）に示すように、光ファイバＡにその端部から光を入射させるが、この光学系（照明用光ファイバシステム）では、光ファイバＡの端部に効率よく光を集めるために、反射板６０等を用いて、できる限り小さな面積内に光が集中するようにしている。そのため、集光の中心に対して光ファイバＡの中心（コア１と空気層３とチューブ２の中心）がずれると、コア１に入射しない光が急激に増え、集光効率の低下を招くという問題があった。
【００１１】
図１４（ａ）に示す光ファイバＡでは、その固定をチューブ２又はスリーブ５０の外周面を保持することによって行うので、光軸とチューブ２又はスリーブ５０の外周面との位置関係は固定が可能である。しかしながら、コア１とチューブ２はともに可撓性を持つので、それぞれの曲がり癖やかしめ時の力の不均衡などによって、図１４（ｂ）に示すように、コア１の中心とチューブ２の中心やスリーブ５０の中心とのずれが生じたりコア１の端面の傾きが生じたりして、チューブ２の中心やスリーブ５０の中心とコア１の中心が必ずしも一致しないことがあった。従って、チューブ２やスリーブ５０の外周を基準として光ファイバＡを設置しても、コア１の中心が光軸と一致していないことがあり、コア１への入射光量が低くなって集光効率が低下するという問題があった。
【００１２】
（２）図１４（ａ）に示す光ファイバＡの大きな特徴は、コア１の外周が常に屈折率が１．０の空気のみに接触していることである。両端のかしめ部分以外の箇所においてコア１は、チューブ２の内径がコア１の外径よりも大きいので、チューブ２に接触することはなく、コア１とチューブ２の接触による導光性の低下はない。しかしながら、かしめが不完全な場合、チューブ２内へのほこりの侵入及びコア１へのほこりの付着、水分の侵入及びチューブ２内での結露などが発生し、その結果、コア１の外周面に空気以上の屈折率を持つものが付着し、コア１の外周面で光が散乱したりチューブ２を透過して漏洩したりして、導光性が損なわれるという問題があった。
【００１３】
（３）図１４（ａ）に示す光ファイバＡでは、かしめ部分においてコア１とチューブ２が密着するので、例えチューブ２がフッ素樹脂などの比較的低屈折率のものであってもかしめ部分で空気に比べて臨界角が大きくなり、かしめ部分から光が漏れやすくなる。また、かしめるために大きな力が付加されているので、可撓性を持つコア１が凹状に変形されており、このために、かしめ部分から光が漏れやすくなる。その結果、導光効率の低下を招くという問題があった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、集光効率が低下することなく、また導光性が損なわれることなく、さらに導光効率の低下を防止することができる光ファイバを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る光ファイバＡは、断面が円形乃至楕円形であり且つ可撓性を有する透明性コア１が、コア１の外径より内径が大きく且つ可撓性を有するチューブ２内に配設され、コア１の外周とチューブ２の内周との間に空気層３が介在されている光ファイバＡにおいて、コア１と同程度の屈折率を有する固い透明材料でキャップ４を形成し、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されると共にチューブ２の内部が略密閉化されるようなキャップ４をチューブ２の両端に設け、コア１の外径形状と略同形状の筒状に形成された挿入部５をキャップ４に設け、挿入部５をコア１とチューブ２の隙間に挿入し、挿入部５の外側のチューブ２の外周を締め付けて固定し、挿入部５の外面とチューブ２の内面との界面に、少なくともチューブ２より低屈折材料あるいは内面が鏡面である部材を有して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明の請求項２に係る光ファイバＡは、請求項１の構成に加えて、挿入部５の外径がチューブ２の内径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明の請求項３に係る光ファイバＡは、請求項１又は２の構成に加えて、挿入部５と対向するキャップ４の端部が透明な窓材６であることを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、コア１の外周面と接触するキャップ４の面が鏡面であることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
コア１は可撓性を有する透明のポリマー、例えばメタクリル樹脂やアクリル樹脂によって作製することができる。このポリマーの原料となるモノマーの分子構造については特に限定されないが、コア１を形成するポリマーは曲げ弾性率が１００ｋｇ／ｍｍ2以下の粘弾性体であることが好ましい。コア１の曲げ弾性率が１００ｋｇ／ｍｍ2を超えるものであると、太さが直径１ｍｍ程度以下のコア１で光ファイバＡを形成する場合には容易に曲げることができるが、明かりとしての光伝送において用いられる直径数ｍｍ以上のコア１を用いた光ファイバＡの場合には容易に曲げることができなくなり、無理に曲げようとすると折れてしまうおそれがある。曲げ弾性率の下限は特に設定されないが、コア１の曲げ弾性率が０．５ｋｇ／ｍｍ2未満になると、自重による変形が無視することができなくなり、後述のようにチューブ２内にコア１を挿着して光ファイバＡを作製するにあたって、チューブ２内に非接触状態でコア１を保持することが困難になるので、これが実用上の下限である。
【００２７】
またコア１を形成するポリマーの他の特性として、ガラス転移温度が８０℃以下であることが好ましい。コア１のガラス転移温度が８０℃以下であると、光ファイバＡを使用する通常の環境下における温度変化によってもコア１の上記の曲げ弾性率を保持することができるものであり、ガラス転移温度が８０℃を超えると温度変化に伴って曲げ弾性率が上記よりも高くなってしまうおそれがある。コア１のガラス転移温度の下限は特に設定されないが、−１０℃が実用上の下限である。
【００２８】
コア１は断面形状が多角形のように角部を有する形状に形成するのではなく、滑らかな曲面の外周面面を有するように断面円形（真円）あるいは断面楕円形に形成されるものである。コア１の断面形状に角部があると、そのエッジで漏光が生じ、光伝送効率（導光効率）が低下するものである。またコア１の外周形状による漏光をより抑制するために、コア１の外周面表面の平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であることが好ましい。コア１の外周面の表面平均粗さＲａが０．０５μｍを超えると、コア１の外周面界面で乱反射が起こって漏光し、光伝送効率の低下に微妙に影響を及ぼすおそれがある。コア１の外周面の表面平均粗さＲａは勿論小さい程好ましく、理想的には表面平均粗さＲａは０がよい。
【００２９】
上記のコア１の製造方法については全く制限されるものではないが、例えば、所望の内面形状、内面平滑度を有するフッ素樹脂系チューブ内にモノマーを注型し、加熱あるいは紫外線照射などで重合させてポリマー化した後、フッ素樹脂系チューブから脱型することによってコア１を得る方法が一般的である。
【００３０】
一方、チューブ２としては、コア１の曲げ可能な範囲において、極端な皺や折れが発生することなくコア１に追随して曲がる程度の弾性を有したポリマー（樹脂）で作製されるものであり、コア１よりも光の屈折率が小さいものを用いるのが好ましい。このポリマーとして具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーンゴム、フッ素系ポリマーなどを挙げることができるが、なかでも、屈折率がより低いこと、取り扱いにおける応力による変形が少ないこと、さらに後述する内周面表面の平滑性を実現する加工が容易なことなどの点で、フッ素系ポリマーが好ましい。このチューブ２は内径をコア１の外径よりも大きく形成されるものであり、チューブ２の内周面断面形状はコア１の外周面断面形状と同形状に形成するのが好ましい。
【００３１】
そして図１に示す参考例の光ファイバＡは、両方の端部が開口するチューブ２内にその一方の開口からコア１を差し込んでチューブ２内にコア１を配設し、チューブ２の端部の開口にキャップ４を装着して形成されている。キャップ４はチューブ２の両方の端部に設けることができる。このようにコア１をチューブ２内に配置することによって、コア１の外周面とチューブ２の内周面の間に空気層３が形成されるものであり、空気層３をクラッドとすると共に両端部にキャップ４を有する光ファイバＡを作製することができるものである。
【００３２】
キャップ４は、環状の保持部２１と、保持部２１の内側に形成される窓材６と、窓材６よりも背面側に突出して保持部２１に一体に形成される略筒状の挿入部５とで構成されている。窓材６はコア１と屈折率が同等の透明で固いアクリル樹脂あるいはコア１の屈折率に近い透明のガラスや樹脂で形成されており、外力を与えても容易に変形しないように形成されている。この板状の窓材６を保持部２１の内側にはめ込んで保持してキャップ４を形成することができ、挿入部５と反対側の対向するキャップ４の端部は透明な窓材６で形成されることになる。また保持部２１及び挿入部５は外力を与えても容易に変形しない金属や樹脂で形成されており、挿入部５は全周に亘って均一な厚みに形成されている。さらに保持部２１と挿入部５と窓材６の中心は略合致するように形成されている。
【００３３】
挿入部５の内周形状はコア１の外周形状とほぼ同一に形成されていると共に挿入部５の内径はコア１の外径とほぼ同一に形成されている。つまり、挿入部５はコア１にあまりストレスをかけずに挿入することができ、且つ挿入した際にコア１の外周面（側面）と挿入部５の内周面（側面）が密着するような内周形状と内径に形成されるのが好ましい。また挿入部５の外周形状はチューブ２の内周形状とほぼ同一に形成されていると共に挿入部５の外径はチューブ２の内径とほぼ同一に形成されている。つまり、挿入部５は挿入した際にチューブ２の内周面（側面）と挿入部５の外周面の間に隙間が生じないような外周形状と外径に形成されるのが好ましい。チューブ２がある程度弾性を有するものであれば、挿入部５の外径はキャップ４を挿着することができる範囲でチューブ２の内径より大きくてもよい。
【００３４】
尚、挿入部５の内周面はアルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜などの光を反射することができる鏡面であってもよく、このことでコア１の外周面と挿入部５の内周面の接触部分での光漏れを防止することができ、光ファイバＡの導光効率を向上させることができる。またキャップ４の全体を窓材６の材料で形成して窓材６と保持部２１と挿入部５を一体構造としても良い。
【００３５】
チューブ２の端部にキャップ４を装着するにあたっては、コア１の端部とチューブ２の端部との隙間（空気層３）にキャップ４の挿入部５を挿入し、挿入部５の外側においてチューブ２の表面にリングバネ２５を嵌挿して設け、リングバネ２５の弾性力でコア１の端部とチューブ２の端部と挿入部５を全周に亘って均一に締め付けて固定する。この時、チューブ２の端部と保持部２１の背面を密着させ、またコア１の外周面と挿入部５の内周面を密着させると共に挿入部５の外周面とチューブ２の内周面を密着させ、さらに窓材６のコア１側の面をコア１の端面と密着させる。窓材６のコア１側の面とコア１の端面をアクリル系あるいはガラス系の透明な接着剤で接着するようにしてもよく、このことで密着性を向上させることができる。またキャップリングバネ２５の代わりに、適当な力で面で締め付けることができる他の治具を用いても良い。
【００３６】
そしてこのようにしてチューブ２の端部にキャップ４を装着することによって、コア１の端部とチューブ２の端部との間に均一な厚みの挿入部５が介在されることになって、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されることになる。すなわち、コア１とチューブ２と空気層３の各中心が略合致してコア１とチューブ２が同心状に配設されることになり、キャップ４の挿入部５との静止摩擦によりこの状態が保持されるものである。しかもコア１、チューブ２、空気層３、保持部２１、窓材６、挿入部５の各中心が略合致して配置されることになる。またチューブ２の内部がキャップ４により略密閉された状態となる。
【００３７】
上記の光ファイバＡでは、両端において、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されるようなキャップ４、すなわちコア１の中心が光ファイバＡの中心近傍に固定されるようなキャップ４を設けたので、図１３（ｂ）のような光学系を形成する際に、キャップ４を光源及び反射板などの反射系の光軸に対して位置決めして固定することによって、光ファイバＡの光軸出しを容易に且つ安定に行うことができ、すなわちコア１の端面とチューブ２と空気層３の各中心と上記の光軸とを容易にしかも安定して一致させることができ、コア１への入射光量を常に最高で安定した状態に保持して低くならないようにすることができ、集光効率の低下を防止することができるものであり、光学的品質を向上させることができる。
【００３８】
また上記の光ファイバＡでは、両端において、チューブ２の内部が略密閉化されるようなキャップ４を設けたので、チューブ２内へのほこりの侵入及びコア１へのほこりの付着、チューブ２内への水分の侵入及び結露などが発生しないようにすることができ、コア１の表面でのほこりや水分などによる散乱などが起こらないようにして導光性が損なわれない（導光ロスが生じない）ようにすることができるものである。しかもコア１の外周面と挿入部５の内周面及びチューブ２の内周面と挿入部５の外周面を接触させると共にリングバネ２５により面状（あるいは複数本の線）に締め付けるので、チューブ２の内部の密閉性を高くすることができるものである。またキャップ４をリングバネで締め付けても、コア１の端部を挿入部５で保護して変形しないようにすることができ、コア１の変形による光の漏れがなくなって導光効率が低下しないようにすることができるものである。
【００３９】
図２に他の参考例を示す。この参考例においてコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。図２（ａ）に示すようにこの参考例のキャップ４は、図１のキャップ４において、挿入部５の外側に筒状の覆い部３０を保持部２１に一体に設け、挿入部５と覆い部３０とで二重構造に形成されている。覆い部３０はかしめ変形できるように金属等で形成されている。挿入部５と覆い部３０は同じ長さに形成されており、挿入部５の外周面と覆い部３０の内周面の間は環状に開口する挿入凹所３４として形成されている。また挿入部５の外径はチューブ２の内径よりも小さく形成されている。さらに覆い部３０の内径はチューブ２の外径とほぼ同一であり、覆い部３０の内周形状はチューブ２の外周形状とほぼ同一である。また覆い部３０の中心は挿入部５及び窓材６の中心と略合致していて同心状に配置されている。その他の構成は図１のキャップ４と同様に形成されている。
【００４０】
そして、図２（ｂ）に示すように、チューブ２の端部をキャップ４の覆い部３０の内側において挿入凹所３４にはめ込むと共にコア１の端部を挿入部５内に挿入し、この後、覆い部３０の一部を全周に亘って内方へかしめ変形させて内方へ突出する突部２８を形成すると共に突部２８によってチューブ２の端部の一部を全周に亘って内方へ変形させて突部２９を形成し、突部２９を挿入部５の外周面の全周に圧接させることによって、リングバネなどの治具を用いずにコア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４の挿入部５を固定することができるものである。その他の構成は図１の参考例と同様に形成されている。
【００４１】
この参考例では、かしめによりコア１の端部とチューブ２の端部を固定するので、図１の参考例と比較して、リングバネなどの治具が必要でなく、部品数が減って安価に形成することができるものである。
【００４２】
図３に他の参考例を示す。この参考例においてコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。図３（ａ）に示すようにこの参考例のキャップ４は、図２のキャップ４において挿入部５の長さを覆い部３０の長さよりもコア１及びチューブ２の長手方向に長く形成したものである。そして図２の参考例と同様にしてキャップ４の覆い部３０をかしめてコア１の端部とチューブ２の端部を固定した後、さらに、覆い部３０の外周面と、覆い部３０の近傍のチューブ２の外周面に亘って粘着テープ４０を貼り付けると共に粘着テープ４０でチューブ２を締め付けて、チューブ２の内周面を挿入部５の外周面に密着させるようにする。その他の構成は図１及び２の参考例と同様に形成されている。
【００４３】
この参考例では、挿入部５の長さを長く形成するので、コア１と挿入部５の密着する部分が長くなって、図２のものよりも密閉性を高くすることができ、また覆い部３０の外周面とチューブ２の外周面に亘って粘着テープ４０を貼り付けることによって、覆い部３０とチューブ２の外周面にかしめ変形により生じる隙間をこの粘着テープ４０で覆って、図２のものよりも密閉性を高くすることができ、さらに粘着テープ４０の締め付けにより、チューブ２の内周面と挿入部５の外周面を密着させるので、図２のものよりも密閉性を高くすることができ、チューブ２内へのほこりの侵入及びコア１へのほこりの付着、チューブ２内への水分の侵入及び結露などを確実に防止することができ、導光性の低下（導光のロス）を確実に防止することができるものである。
【００４４】
図４に他の参考例を示す。この参考例においてコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。図４（ａ）に示すようにこの参考例のキャップ４は、図２のキャップ４において窓材６を用いないで形成したものである。また挿入部５の外径はチューブ２の内径とほぼ同一に形成されている。そして図２と同様にして、チューブ２の端部をキャップ４の覆い部３０の内側において挿入凹所３４にはめ込むと共にコア１の端部を挿入部５内に挿入し、この後、図４（ｂ）に示すように、かしめによりコア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４の挿入部５を固定することができる。また図４（ｃ）に示すように、挿入部５の外周面とチューブ２の内周面を接着剤８で接着することによって、コア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４の挿入部５を固定することができる。さらに図４（ｄ）に示すように、覆い部３０の外周面とチューブ２の外周面に亘って粘着テープ４０を貼り付けることによって、コア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４の挿入部５を固定することができる。この時、コア１はコア１の外周面と挿入部５の内周面の静止摩擦力によってキャップ４に固定される。またコア１の端面はキャップ４の端面とほぼ面一になるように配置されている。その他の構成は図１乃至３と同様に形成される。
【００４５】
この参考例では、キャップ４に別部材で形成される窓材６が設けられていないので、安価に形成することができ、しかも窓材６を介さずにコア１に直接光が入射されるので、窓材６で光が減衰することがなくなって入射効率を向上させることができる。
【００４６】
図５に本発明の実施の形態を示す。この実施の形態ではコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。キャップ４は窓材６と挿入部５とで構成されている。窓材６はコア１と屈折率が同等の透明なアクリル樹脂あるいはコアの屈折率に近い透明のガラスや樹脂で形成されており、外力を与えても容易に変形しないように形成されている。また窓材６の外周面（側面）は平滑に形成されている。また窓材６の外周形状はチューブ２の内周形状とほぼ同一に形成されていると共に窓材６の外径はチューブ２の内径とほぼ同一かチューブ２の内径よりもやや小さく形成されている。つまり、窓材６は、チューブ２にストレスをかけずに挿入することができ、しかも挿入した際にチューブ２の内周面（側面）と窓材６の外周面の間に隙間が生じないような外周形状と外径に形成されるのが好ましい。また窓材６の断面積はコア１の断面積よりも大きく形成されている。
【００４７】
挿入部５はアルミニウムなどの固い金属で筒状に形成されており、窓材６の一方の端面に接着剤で接着されている。また挿入部５としてはコア１と同屈折率を有するアクリル樹脂製のパイプを用いることができる。挿入部５の内周形状はコア１の外周形状とほぼ同一に形成されていると共に挿入部５の内径はコア１の外径とほぼ同一に形成されている。つまり、挿入部５はコア１にあまりストレスをかけずに挿入することができ、且つ挿入した際にコア１の外周面（側面）と挿入部５の内周面（側面）が密着するような内周形状と内径に形成されるのが好ましい。また挿入部５の外周形状はチューブ２の内周形状とほぼ同一に形成されていると共に挿入部５の外径は窓部６と同等であって、チューブ２の内径よりもやや小さく形成されている。つまり、挿入部５は挿入した際にチューブ２の内周面（側面）と挿入部５の外周面の間に隙間が生じないような外周形状と外径に形成されるのが好ましい。尚、挿入部５の内周面は光を反射することができるアルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜の鏡面であってもよく、このことでコア１の外周面と挿入部５の内周面の接触部分での光漏れを防止することができ、光ファイバＡの導光効率を向上させることができる。
【００４８】
そして図５に示す光ファイバＡは、両方の端部が開口するチューブ２内にその一方の開口からコア１を差し込んでチューブ２内にコア１を配設し、チューブ２の端部の開口にキャップ４を装着して形成されている。キャップ４はチューブ２の両方の端部に設けることができる。このようにコア１をチューブ２内に配置することによって、コア１の外周面とチューブ２の内周面の間に空気層３が形成されるものであり、空気層３をクラッドとすると共に両端部にキャップ４を有する光ファイバＡを作製することができるものである。
【００４９】
チューブ２の端部にキャップ４を装着するにあたっては、まず挿入部５と窓材６の接着部分付近の外周面に、空気と屈折率が同等のシリカエアロゲル４１を塗布して、キャップ４の装着後も窓材６の外周面が空気層３で覆われているのと等価の状態とする。シリカエアロゲル４１の代わりに、アルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜などで内面が鏡面となったシートを窓材６の外周面に密着させて覆っても同様の効果が得られる。次に、チューブ２の端部をコア１の端部よりも若干突出した状態にし、コア１の端部とチューブ２の端部との隙間にキャップ４の挿入部５を挿入すると共にチューブ２の突出部分に窓材６を挿入し、窓材６の略半分をチューブ５の端部から突出させる。次に、キャップ４の外側においてチューブ２の表面にリングバネ２５を嵌挿して設け、リングバネ２５の弾性力でコア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４を全周に亘って均一に締め付けて固定する。この時、コア１の外周面と挿入部５の内周面を密着させると共にシリカエアロゲル４１を介在させて挿入部５の外周面とチューブ２の内周面を密着させ、さらに窓材６のコア１側の面をコア１の端面と密着させる。窓材６のコア１側の面とコア１の端面をアクリル系あるいはガラス系の透明な接着剤で接着するようにしてもよく、このことで密着性を向上させることができる。またキャップリングバネ２５の代わりに、適当な力で面で締め付けることができる他の治具を用いても良い。
【００５０】
そしてこのようにしてチューブ２の端部にキャップ４を装着することによって、コア１の端部とチューブ２の端部との間に均一な厚みの挿入部５が介在されることになって、コア１の中心が光ファイバＡの中心近傍に固定されて、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されることになる。すなわち、コア１とチューブ２と空気層３の各中心が略合致してコア１とチューブ２が同心状に配設されることになり、キャップ４の挿入部５との静止摩擦によりこの状態が保持されるものである。しかもコア１、チューブ２、空気層３、窓材６、挿入部５の各中心が略合致して配置されることになる。またチューブ２の内部がキャップ４により略密閉された状態となる。従って、図１に示す光ファイバＡと同様の効果を有するものである。
【００５１】
またこの実施の形態では、コア１の外径よりも窓材６の外径を大きくして、窓材６の断面積をコア１の断面積よりも大きくし、且つ窓材６の外周面を空気とほぼ同等の屈折率を有するシリカエアロゲル４１あるいはアルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜の鏡面で覆うために、図５（ｂ）に示すように、コア１の端面より外側の窓材６の端面の面積増加部分Ｂから光が入射することによって、窓材６への入射する光（入射光束）はコア１の端面に入射する光よりも大きく（多く）なり、且つ窓材６の端面の面積増加部分Ｂから入射した光ｄは、その大部分が窓材６の外周面で反射するために光漏れもせずにコア１の端面に入射することになる。従って、図４に示すようなコア１の端面から直接入射するよりも多くの入射光束が得られるものである。
【００５２】
図６に他の実施形態を示す。この実施の形態においてコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。またキャップ４としては図５のものにおいて、挿入部５を窓材６と同一の材質で窓材６に一体に形成したものを使用する。またキャップ４をチューブ２の端部に装着した際に、キャップ４とチューブ２の間に配置されるエアロゲル４１あるいは鏡面のシートが、挿入部５の外周面も覆うように配置されている。
【００５３】
この実施の形態は、図５の実施の形態と同様の効果を有するものである。しかも図６（ｂ）に示すように、窓材６の端面の面積増加部分Ｂから入射した光でコア１の端面に入射しなかった光ｅも、挿入部５の周面の外側で反射されてコア１の外周面からコア１内に入射するために、さらに入射効率を向上させることができる。
【００５４】
図７に参考例を示す。この参考例においてコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。キャップ４はコア１と屈折率が同等の透明で固いアクリル樹脂で略筒状に形成されており、外力を与えても容易に変形しないように形成されている。またキャップ４の外周面（側面）及び端面は平滑に形成されている。またキャップ４の外周形状は一端ほど外径が小さくなるテーパー状に形成されており、キャップ４の最大径の端部がチューブ２の内周形状とほぼ同一に形成されていると共にキャップ４の最大径の外径はチューブ２の内径とほぼ同一かチューブ２の内径よりもやや小さく形成されている。またキャップ４の内周形状はコア１の外周形状とほぼ同一で平滑に形成されていると共にキャップ４の内径はコア１の外径とほぼ同一に形成されている。
【００５５】
そして図７に示す光ファイバＡは、両方の端部が開口するチューブ２内にその一方の開口からコア１を差し込んでチューブ２内にコア１を配設し、チューブ２の端部の開口にキャップ４を装着して形成されている。キャップ４はチューブ２の両方の端部に設けることができる。このようにコア１をチューブ２内に配置することによって、コア１の外周面とチューブ２の内周面の間に空気層３が形成されるものであり、空気層３をクラッドとすると共に両端部にキャップ４を有する光ファイバＡを作製することができるものである。
【００５６】
チューブ２の端部にキャップ４を装着するにあたっては、まずキャップ４の外周面に空気と屈折率が同等のシリカエアロゲル４１を塗布して、キャップ４の装着後もその外周面が空気層３で覆われているのと等価の状態とする。シリカエアロゲル４１の代わりに、アルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜などで内面が鏡面となったシートをキャップ４の外周面に密着させて覆っても同様の効果が得られる。次に、コア１の端部とチューブ２の端部との隙間にキャップ４を挿入すると共にチューブ２の端部とコア１の端部とキャップ４の端面をほぼ面一に揃える。この時、コア１とチューブ２とキャップ４を締め付けて、コア１の外周面とキャップ４の内周面を密着させると共にシリカエアロゲル４１を介在させてキャップ４の外周面とチューブ２の内周面を密着させる。またキャップ４の内周面とコア１の外周面をコア１と屈折率が同等の透明な接着剤８（例えば、アクリル系透明接着剤）で接着固定し、コア１とキャップ４が一体構造のように形成する。またキャップ４の外側においてチューブ２の表面にリングバネを嵌挿して設け、リングバネの弾性力でコア１の端部とチューブ２の端部とキャップ４を全周に亘って均一に締め付けて固定してもよい。
【００５７】
そしてこのようにしてチューブ２の端部にキャップ４を装着することによって、コア１の端部とチューブ２の端部との間にキャップ４が介在されることになって、コア１の中心が光ファイバＡの中心近傍に固定されて、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されることになる。すなわち、コア１とチューブ２と空気層３の各中心が略合致してコア１とチューブ２が同心状に配設されることになり、キャップ４の挿入部５の静止摩擦によりこの状態が保持されるものである。しかもコア１、チューブ２、空気層３、キャップ４の各中心が略合致して配置されることになる。またチューブ２の内部がキャップ４により略密閉された状態となる。従って、図１に示す光ファイバＡと同様の効果を有するものである。
【００５８】
またこの参考例では、キャップ４の端面から光が入射し、且つキャップ４の外周面を空気とほぼ同等の屈折率を有するシリカエアロゲル４１あるいはアルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜の鏡面で覆うために、コア１の端面に入射する光よりも大きく（多く）なり、且つキャップ４の端面から入射した光は、その大部分がキャップ４の外周面で反射するために光漏れもせずにコア１の外周面から内部に入射することになる。従って、図４に示すようなコア１の端面から直接入射するよりも多くの入射光束が得られるものである。しかも図５，６のものに比べて構成が簡単であるので、安価となる。
【００５９】
図８に他の参考例を示す。図１に示す光ファイバＡのキャップ４の代わりに窓材６を具備するものであって、この参考例ではコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。窓材６はコア１と屈折率が同等の透明なアクリル樹脂あるいはコアの屈折率に近い透明のガラスや樹脂で形成されており、外力を与えても容易に変形しないように形成されている。また窓材６の外周面（側面）は平滑に形成されている。また窓材６の外周形状はチューブ２の内周形状とほぼ同一に形成されている。また窓材６の外径はチューブ２の内径とほぼ同一かチューブ２の内径よりもやや小さく形成されており、且つコア１の外径よりも大きく形成されている。つまり、窓材６はチューブ２にストレスをかけずに挿入することができ、しかも挿入した際にチューブ２の内周面（側面）と窓材６の外周面の間に隙間が生じないような外周形状と外径に形成されるのが好ましい。また窓材６の断面積はコア１の断面積よりも大きく形成されている。
【００６０】
そして図８に示す光ファイバＡは、両方の端部が開口するチューブ２内にその一方の開口からコア１を差し込んでチューブ２内にコア１を配設し、チューブ２の端部の開口に窓材６を装着して形成されている。窓材６はチューブ２の両方の端部に設けることができる。このようにコア１をチューブ２内に配置することによって、コア１の外周面とチューブ２の内周面の間に空気層３が形成されるものであり、空気層３をクラッドとすると共に両端部に窓材６を有する光ファイバＡを作製することができるものである。
【００６１】
チューブ２の端部に窓材６を装着するにあたっては、まず窓材６の外周面に、空気と屈折率が同等のシリカエアロゲル４１を塗布して、窓材６の装着後もその外周面が空気層３で覆われているのと等価の状態とする。シリカエアロゲル４１の代わりに、アルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜などで内面が鏡面となったシートを窓材６の外周面に密着させて覆っても同様の効果が得られる。次に、チューブ２の端部をコア１の端部よりも若干突出した状態にし、チューブ２の突出部分に窓材６を挿入する。次に、窓材６の外側においてチューブ２の表面にリングバネ２５を嵌挿して設け、リングバネ２５の弾性力でコア１の端部とチューブ２の端部と窓材６を全周に亘って均一に締め付けて固定する。この時、シリカエアロゲル４１を介在させて窓材６の外周面とチューブ２の内周面を密着させ、窓材６のコア１側の面をコア１の端面と密着させると共に窓材６のコア１側の面とコア１の端面をアクリル系あるいはガラス系の透明な接着剤８で接着する。またキャップリングバネ２５の代わりに、適当な力で面で締め付けることができる他の治具を用いても良い。さらにチューブ２の長さを調節して窓材６の略半分をチューブ２の端部から突出させ、チューブ２の端部近傍と窓材６の突出部分を粘着テープで貼り付けて固定しても良い。
【００６２】
そしてこのようにしてチューブ２の端部に窓材６を装着することによって、コア１の端部とチューブ２の端部が窓材６に固定されることになって、コア１の中心が光ファイバＡの中心近傍に固定されて、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されることになる。すなわち、コア１とチューブ２と空気層３の各中心が略合致してコア１とチューブ２が同心状に配設されることになり、窓材６によりこの状態が保持されるものである。しかもコア１、チューブ２、窓材６の各中心が略合致して配置されることになる。またチューブ２の内部が窓材６により略密閉された状態となる。従って、図１に示す光ファイバＡのキャップ４の代わりに窓材６を具備するものであって、図１に示す光ファイバＡと同様の効果を有するものである。
【００６３】
またこの参考例では、コア１の外径よりも窓材６の外径を大きくして、窓材６の断面積をコア１の断面積よりも大きくし、且つ窓材６の外周面を空気とほぼ同等の屈折率を有するシリカエアロゲル４１で覆うために、コア１の端面より外側の窓材６の端面の面積増加部分から光が入射することによって、窓材６への入射する光（入射光束）はコア１の端面に入射する光よりも大きく（多く）なり、且つ窓材６の端面の面積増加部分から入射した光は、その大部分が窓材６の外周面で反射するために光漏れもせずにコア１の端面に入射することになる。従って、図４に示すようなコア１の端面から直接入射するよりも多くの入射光束が得られるものである。しかも図５，６のものに比べて構成が簡単であるので、安価となる。また窓材６をリングバネ２６で締め付けるために、コア１の端部が変形しないようにすることができ、コア１の変形による光の漏れがなくなって導光効率が低下しないようにすることができるものである。さらに窓材６をガラスで形成した場合、窓材６で赤外線を吸収することができ、コア１の端面の温度上昇を抑えることができる。
【００６４】
図９に他の参考例を示す。この参考例は図８のものにおいて、シリカエアロゲル４１の代わりに、内面を多層膜の鏡面（正反射率が高い面）としたシート５５を形成し、鏡面側を窓材６の外周面に密着させてシート５５で全周に亘って覆ったものである。またエアロゲル４１の代わりに、内面をアルミニウム蒸着や銀蒸着等で鏡面に形成した部材を密着して配置しても良い。また窓材６の外周面にアルミニウム蒸着膜や銀蒸着膜を形成しても良い。
【００６５】
この参考例はコア１の外径よりも窓材６の外径を大きくして、窓材６の断面積をコア１の断面積よりも大きくし、且つ窓材６の外周面を鏡面のシート５５覆うために、コア１の端面より外側の窓材６の端面の面積増加部分から光が入射することによって、窓材６への入射する光（入射光束）はコア１の端面に入射する光よりも大きく（多く）なり、且つ窓材６の端面の面積増加部分から入射した光は、その大部分が窓材６の外周面で反射するために光漏れもせずにコア１の端面に入射することになる。従って、図４に示すようなコア１の端面から直接入射するよりも多くの入射光束が得られるものである。
【００６６】
図１０に他の参考例を示す。図１に示す光ファイバＡのキャップ４の代わりにカバー１０を具備するものであって、この参考例ではコア１とチューブ２は上記と同様のものを使用する。カバー１０は、環状の保持部２１と、保持部２１の内側に形成される窓材６と、窓材６よりも背面側に突出して保持部２１の外周に一体に形成される略筒状の嵌合部９とで構成されている。窓材６はコア１と屈折率が同等の透明で固いアクリル樹脂あるいはコアの屈折率に近い透明のガラスや樹脂で形成されており、外力を与えても容易に変形しないように形成されている。この板状の窓材６を保持部２１の内側にはめ込んで保持してカバー１０を形成することができる。窓材６の直径はコア１の外径よりも大きく、且つチューブ２の内径よりも小さく形成されている。また嵌合部９はかしめ変形することができるように、金属で形成されている。嵌合部９の内周形状はチューブ２の外周形状とほぼ同等に形成され、また嵌合部９の内径はチューブ２の外径とほぼ同一に形成されている。さらに保持部２１と嵌合部９と窓材６の中心は略合致するように形成されている。
【００６７】
チューブ２の端部にカバー１０を装着するにあたっては、チューブ２の端部の外周を嵌合部９の内周面に接触させるようにしてチューブ２の端部を嵌合部９の内側に挿入し、この後、嵌合部９の一部を全周に亘って内方へかしめ変形させて内方へ突出する突部２８を形成すると共に突部２８によってチューブ２の端部の一部を全周に亘って内方へ変形させて突部２９を形成し、突部２９をコア１の外周面の全周に圧接させる。また窓材６の中心とコア１の端面の中心を略合致させ、この状態で窓材６のコア１側の面をコア１の端面と密着させると共に窓材６のコア１側の面とコア１の端面をアクリル系あるいはガラス系の透明な接着剤８で接着する。
【００６８】
そしてこのようにしてチューブ２の端部にカバー１０を装着することによって、窓材６の中心とコア１の端面の中心を略合致させた状態でコア１の端部とチューブ２の端部が固定されることになって、コア１の中心が光ファイバＡの中心近傍に固定されて、コア１の中心がチューブ２の中心近傍に固定されることになる。すなわち、コア１とチューブ２と空気層３の各中心が略合致してコア１とチューブ２が同心状に配設されることになり、カバー１０によりこの状態が保持されるものである。しかもコア１、チューブ２、空気層３、窓材６、保持部２１、嵌合部９の各中心が略合致して配置されることになる。またチューブ２の内部がかしめ固定されたカバー１０により略密閉された状態（シール固定された状態）となる。従って、図１に示す光ファイバＡのキャップ４の代わりにカバー１０を具備するものであって、図１に示す光ファイバＡと同様の効果を有するものである。また図１の実施の形態に比べて構造が簡単となり、安価となる。
【００６９】
図１１に他の参考例を示す。この実施の形態は図１０のものにおいて、かしめによる固定の代わりに、接着剤８でチューブ２とカバー１０を固定するようにしたものである。つまり、チューブ２の端部の外周面と嵌合部９の内周面を接着剤８で接着固定し、カバー１０でチューブ２の内部を密閉化したものである。その他の構成は図１０の参考例と同様である。
【００７０】
この参考例では図１０のものに比べて、チューブ２の端部の外周面と嵌合部９の内周面の接触面積が大きくなるために、密閉性が向上するものである。またかしめによる固定でないために、コア１が変形することが無く、導光効率の低下を防止することができる。さらにチューブ２とコア１の接触が無いので、導光効率が向上するものである。
【００７１】
図１２に他の参考例を示す。この参考例は図１０のものにおいて、かしめによる固定の代わりに、粘着テープ４０でチューブ２とカバー１０を固定するようにしたものである。つまり、チューブ２の端部の外周面と嵌合部９の外周面に亘るように粘着テープ４０を貼り付け、カバー１０でチューブ２の内部を密閉化したものである。その他の構成は図１０の参考例と同様である。この参考例は図１１の実施の形態と同様の効果を有するものである。
【００７２】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、断面が円形乃至楕円形であり且つ可撓性を有する透明性コアが、コアの外径より内径が大きく且つ可撓性を有するチューブ内に配設され、コアの外周とチューブの内周との間に空気層が介在されている光ファイバにおいて、コアと同程度の屈折率を有する固い透明材料でキャップを形成し、コアの中心がチューブの中心近傍に固定されると共にチューブの内部が略密閉化されるようなキャップをチューブの両端に設け、コアの外径形状と略同形状の筒状に形成された挿入部をキャップに設け、挿入部をコアとチューブの隙間に挿入し、挿入部の外側のチューブの外周を締め付けて固定するので、コアをチューブやキャップに対して強固に固定することができると共にチューブ内の密閉度を高くすることができ、キャップやチューブを光源及び反射板などの反射系の光軸に対して位置決めして固定することによって、光軸出しを容易に且つ安定に行うことができ、集光効率の低下を防止することができるものである。またチューブ内へのほこりの侵入及びコアへのほこりの付着、チューブ内への水分の侵入及び結露などが発生しないようにすることができ、コアの表面でのほこりや水分などによる散乱などが起こらないようにして導光性が損なわれないようにすることができるものである。さらにコアの端部をキャップで固定することによって変形しないようにすることができ、コアの変形による光の漏れがなくなって導光効率が低下しないようにすることができるものである。また、挿入部の外面とチューブの内面との界面に、少なくともチューブより低屈折材料あるいは内面が鏡面である部材を有するので、挿入部の外面とチューブの内面との界面での光漏れを防止することができ、導光効率を向上させることができるものである。
【００７４】
また本発明の請求項２の発明は、挿入部の外径がチューブの内径よりも小さいので、挿入部とチューブの密着性を高めることができ、チューブ内の密閉度をさらに高くすることができるものである。
【００７５】
また本発明の請求項３の発明は、挿入部と対向するキャップの端部が透明な窓材であるので、窓材を介して光をコアの端部に確実に入射することができるものである。
【００７８】
また本発明の請求項４の発明は、コアの外周面と接触するキャップの面が鏡面であるので、コアの外周とキャップの面の接触部分での光漏れを防止することができ、導光効率を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例を示す一部の断面図である。
【図２】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図３】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図４】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は一部の断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図６】  同上の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図７】  同上の参考例を示す一部の断面図である。
【図８】  同上の他の参考例を示す一部の断面図である。
【図９】  同上の他の参考例を示す一部の断面図である。
【図１０】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図１１】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図１２】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図１３】  （ａ）は従来例を示す断面図、（ｂ）は照明用光ファイバシステムの概略図である。
【図１４】  （ａ）は従来例を示す断面図、（ｂ）は従来例の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
１  コア
２  チューブ
３  空気層
４  キャップ
５  挿入部
６  窓材
８  接着剤
９  嵌合部
１０  カバー
Ａ  光ファイバ
【図１】
0003846088.tif 000002
【図２】
0003846088.tif 000003
【図３】
0003846088.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003846088.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003846088.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003846088.tif 000011
【図１１】
0003846088.tif 000012
【図１２】
0003846088.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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