JP3974112B2 - 光伝送体、光伝送体と光学デバイスの接続部構造と、光伝送体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、車載用配線・移動体配線・ＦＡ機器配線等の光信号伝送、液面レベルセンサー・感圧センサー等の光学センサー、内視鏡等のイメージガイド、装飾ディスプレイ・家庭用電気製品・光学機器・屋外看板等のライトガイドなどに好適な光伝送体に係り、特に、曲げによる光量低下や伝送損失値の増加がほとんどなく、又、高温・高湿の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどなく、又、瞬間的な高温に晒された場合にも変形することなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持することが可能であるとともに、大口径化した場合にも充分な可撓性を示すことが可能なものに関するとともに、そのような光伝送体を低コストで製造することが可能な光伝送体の製造方法に関するものである。
【０００２】
又、本発明は、柔軟で可撓性に優れることから大口径化した場合も容易に任意の形状に配設することが可能であり、耐衝撃性に優れ破損の恐れがなく、又、高温高湿の条件下や温水中における側面出射光量の低下が殆どなく、優れた側面出射特性を長期間安定して維持することが可能な光伝送体（光散乱体）と該光伝送体（光散乱体）を低コストで製造することが可能な光伝送体（光散乱体）の製造方法に関するものである。
【０００３】
又、本発明は、光伝送体と光学デバイスの接続部構造に係り、特に、接続部での光量低下や伝送損失値の増加が少なく、又、実用上問題ない接合強度を備えているとともに、高温高湿度の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどないように工夫したものに関する。
【０００４】
背景技術
まず、端面出射用として従来の光伝送体を考察してみる。
例えば、車載用配線・移動体配線・ＦＡ機器配線等の光信号伝送、液面レベルセンサー・感圧センサー等の光学センサー、内視鏡等のイメージガイド、装飾ディスプレイ・家庭用電気製品・光学機器・屋外看板等のライトガイド等として使用可能な光伝送体としては次のようなものがある。
【０００５】
まず、コア材及びクラッド材がともに石英ガラスや多成分ガラスなどの無機ガラス系材料で構成されたものがある。
次に、コア材及びクラッド材がともにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系のプラスチック材料で構成されたものがある。
次に、シリコーン系ポリマーやフッ素系ポリマーなどの屈折率の低いチューブ状クラッド材に該クラッド材よりも屈折率の高いオルガノポリシロキサンなどのプラスチック系材料をコア材として充填し硬化させたものがある。
次に、シリコーン系ポリマーやフッ素系ポリマーなどの屈折率の低いチューブ状クラッド材に該クラッド材よりも屈折率の高い液状又は流動状の透明材料をコア材として充填し封止したもの（特開平１１−１９０８０８号公報参照）がある。
さらに、フッ素系ポリマーなどをクラッド材とし、該クラッド材よりも屈折率の高いポリカーボネート樹脂やノルボルネン系樹脂などをコア材としているもの（特開２０００−２７５４４８号公報参照）などが知られている。
【０００６】
上記従来の光伝送体においては、次のような問題があった。
まず、コア材及びクラッド材がともに無機ガラス系材料で構成された光伝送体の場合であるが、この光伝送体は、例えばライトガイドとして使用された場合、広い波長にわたって光量低下がほとんどなく優れた光伝送特性を有しているものの、外径が１０μm程度の極細の光伝送体を多数本束ねて１本の光伝送体として用いているものであることから、集束加工にかかる工程や、集束チューブ、固定金具等の集束部品が必要になってしまい、コストが高いものとなってしまうという欠点があった。
【０００７】
次に、コア材及びクラッド材がともにＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成された光伝送体をみてみる。この光伝送体の場合は、伝送損失値が０．２デシベル毎メートル程度と優れているものの、可撓性に劣っているため配線作業性が悪いとともに、曲げて使用した場合には光量低下や伝送損失値の増加が著しいことから、使用用途が制限されてしまうという欠点があった。更に、この光伝送体は、非常に硬いため、端面を切断しただけでは光量低下や伝送損失値の増加が著しく、両端の研磨加工が必要となり、コストが高いものとなってしまうという欠点もあった。
【０００８】
次に、チューブ状クラッド材にオルガノポリシロキサンなどのプラスチック系材料をコア材として充填し硬化させた光伝送体をみてみる。この光伝送体の場合は、伝送損失値が１．０デシベル毎メートル程度であり、常態では、光量低下や伝送損失値の増加がほとんどなく優れた光伝送性を有しているものの、高温高湿度の条件下や温水中では白濁してしまい、光量低下や伝送損失値の増加が著しいという欠点があった。この問題に対しては、例えば、高温高湿度の条件下や温水中でも光量低下や伝送損失値の増加を起こさない変性ポリオルガノシロキサンをコア材として使用することが特許第３０２４４７５号などで提案されているものの、変性オルガノポリシロキサンは特殊な材料であり非常に高価であることから、光伝送体のコストが高いものとなってしまう。
【０００９】
次に、チューブ状クラッド材に液状又は流動状の透明材料をコア材として充填し封止した光伝送体は、充填したコア溶液の液漏れ防止やにじみだし防止のために、両端を封止栓で閉塞してクラッド材と接着したり、金属スリーブでクラッド材を覆い両端を加締めるなどの煩わしい端面封止加工が必要であり、コストが高いものとなってしまうという欠点があった。又、端面封止加工が必要であるために実使用時に所望の長さに切断することができず、使用用途が大幅に制限されてしまうという欠点もあった。
【００１０】
さらに、フッ素系ポリマーなどをクラッド材とし、ポリカーボネート樹脂やノルボルネン系樹脂などをコア材としている光伝送体は、伝送損失値が１．０デシベル毎メートル程度であるが、高温高湿度の条件下や温水中で白濁を防ぐためには特開２０００−２７５４４８号公報などで提案されているように、クラッド材を二層構造にするなどの処置が必要となり、コストが高いものになってしまうという欠点があった。又、瞬間的な高温に晒された場合、光伝送体が収縮・溶融などにより変形してしまい、光伝送体としての機能を果たすことができなくなってしまうという欠点もあり、異常温度となることが考えられる部位への配線はできなかった。
【００１１】
次に、側面出射用として従来の光伝送体を考察してみる。
例えば、装飾ディスプレイ、家庭用電気製品、屋外看板、各種照明装置等の光源として、ネオン管や蛍光管が使用されている。ところが、これらは高電圧を必要とするため、例えば、水中での使用や雨などの水のかかる場所での使用は、感電や漏電の恐れがあり危険が伴ってしまう。又、これらはガラス管で構成されており容易に破損してしまう恐れがあるため、使用条件も大幅に制限されてしまう。
【００１２】
そこで近年は、これらに代わるものとして、コア及びクラッドからなる光ファイバの長さ方向の少なくとも一端から入射された光を、コア及びクラッドの周方向（側面）から出射させる側面出射型の光ファイバが種々提案されている。
例えば、特開２０００−１３１５２９号公報には、透明なコア材と、このコア材よりも屈折率の小さなクラッド材とからなり、コア材中に、シリコーン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子等の有機ポリマー粒子、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２等の金属酸化物粒子、ＢａＳＯ_４等の硫酸塩粒子、ＣａＣＯ_３等の炭酸塩粒子などの散乱性粒子が分散された構成の光伝送チューブが開示されている。ここで、コア材としては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）等の（メタ）アクリル系ポリマー、クラッド材としては、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリマーが、好ましい材料として挙げられている。
【００１３】
又、特開２０００−３２１４４４号公報には、樹脂製コア材と、該コア材よりも低屈折率の樹脂製クラッド材とからなり、コア材中に、前記コア材とは屈折率が異なり、前記コア材の比重の７０％〜１３０％の範囲内の比重を有する微粒子が混合された構成の光ファイバが開示されている。ここで、コア材としては、シリコーンゴム、クラッド材としては、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系樹脂、微粒子としては、熱を加えることにより膨張するマイクロカプセルなどが、好ましい材料として挙げられている。
【００１４】
しかしながら、上記従来の構成によると、次のような問題があった。まず、特開２０００−１３１５２９号公報に開示された光伝送チューブの場合は、可撓性に劣っているため配線作業性が悪く、大口径になるに従い任意の形状に配設することが困難になり、使用用途が大幅に制限されてしまうという欠点があった。更に、この光伝送チューブは非常に硬いため、端面を切断しただけでは光を導入する際の損失が大きいため側面出射光量の低下が著しく、少なくとも入射端の研磨加工が必要となり、コストが高いものとなってしまうという欠点があった。
【００１５】
次に、特開２０００−３２１４４４号公報に開示された光ファイバの場合は、柔軟で可撓性に優れることから、大口径化した場合にも容易に任意の形状に配設することができるとともに、常態では、側面出射光量の低下が殆どなく優れた側面出射特性を有しているものの、高温高湿度の条件下や温水中では白濁してしまい、側面出射光量が著しく低下してしまうという欠点があった。この問題に対しては、例えば、高温高湿度の条件下や温水中でも側面出射光量の低下を起こさない変性ポリオルガノシロキサンをコア材として使用することが特許第３０２４４７５号などで提案されているものの、変性オルガノポリシロキサンは特殊な材料であり非常に高価であることから、コストが非常に高いものとなってしまう。
【００１６】
次に、光伝送体と光学デバイスの接続部の構造をみてみる。
すなわち、光伝送体の使用にあたり、利便性を高めるため光伝送体と光学デバイスとを接続する技術が必要とされ種々検討されている。光伝送体や光学デバイスとして、ＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成されたものやシリコーン系ポリマーで構成されたものなどが検討されている。
【００１７】
これら光伝送体と光学デバイスを接続する方法としては以下のような方法が検討されている。ＰＭＭＡ系プラスチック材料で構成されたもの同士を接続する場合、光伝送体と光学デバイスの端面をつき合わせたり、それぞれの端面を所定の長さに亘って略半円状の断面に加工したものを合わせたりし、接着剤や超音波融着機を用いて接続する方法が検討されている。次に、光伝送体や光学デバイスのいずれかがＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成され、他方がシリコーン系ポリマーで構成されたものを接続する方法を見てみる。この方法では、ＰＭＭＡ系の光学デバイスに反応硬化する前の液状のシリコーン系ポリマーを接触させそのまま硬化させることによりシリコーン系ポリマーが接着剤の役割を果たし、接続する方法が考えられる。シリコーン系ポリマーで構成されたもの同士を接続する場合も、上記に記載したいずれかの方法が考えられる。
【００１８】
ＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成されたもの同士を接続する場合、接続部の構造は光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材との接合面が光伝送体のクラッド材で覆われていないものとなる。光伝送体や光学デバイスのいずれかがＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成され他方がシリコーン系ポリマーで構成されたものや、光伝送体や光学デバイスの両方がシリコーン系ポリマーで構成されたものの場合、接続部の構造は光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材との接合面が光伝送体のクラッド材で覆われているものとなる。
【００１９】
しかしながら、上述した従来の接続部構造では、次のような問題があった。光伝送体と光学デバイスの材料の組み合わせとして、まず、光伝送体も光学デバイスもＰＭＭＡ系のプラスチック材料を用いる場合は、光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材との接合面が光伝送体のクラッド材で覆われていない構造、即ち、接合面においてコア材とクラッド材が同一平面上にある構造であるため、光の散乱が起こりやすい接合面においてコア材の接合面で散乱が起きた時、コア材の接合面での散乱光がクラッド部の接合面から外に抜けやすく、又、クラッド材部で更に散乱を起こしやすく、光量低下や伝送損失値の増加が助長されてしまうという問題があった。
【００２０】
又、光伝送体と光学デバイスの接合面が、光伝送体のクラッド材で覆われていないと、クラッド材の接合面がコア材の接合面と同一平面上にない場合に比べ、接触面積が小さくなり接合強度を得にくい。又、光伝送体と光学デバイスのどちらか、又は、両方に十分な可撓性が無いと、曲げなどの力が加わった際に、可撓性のある部分で曲げなどによる力を吸収できず、接合面での破壊が起きやすくなる。そのため、実用上問題ない接合強度を簡単に得ることが難しく、破壊が容易に起きてしまい実用に適するものではないという問題があった。
【００２１】
又、光伝送体や光学デバイスのいずれか、又は、両方がシリコーン系ポリマーで構成されたものは、シリコーン系ポリマーを硬化させる前に他方と接触させておけばシリコーン系ポリマー自体が接着剤の役割も果たし、又、可撓性もあるため、接合強度は実用上十分なものが得られる。しかし、シリコーン系ポリマーを用いた場合、高温高湿度の条件下や温水中では白濁し光量低下や伝送損失値の増加を起こしてしまい、光伝送体や光学デバイスとしての機能を果たせなくなるという問題があった。
【００２２】
本発明の目的とするところは、曲げによる光量低下や伝送損失値の増加がほとんどなく、又、高温高湿度の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどなく、又、瞬間的な高温に晒された場合にも変形することなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持することが可能であるとともに、大口径化した場合にも充分な可撓性を示す光伝送体と該光伝送体を低コストで製造することが可能な光伝送体の製造方法を提供することにある。
【００２３】
又、本発明の目的とするところは、柔軟で可撓性に優れることから大口径化した場合も容易に任意の形状に配設することが可能であり、耐衝撃性に優れ破損の恐れがなく、又、高温高湿の条件下や温水中における側面出射光量の低下が殆どなく、優れた側面出射特性を長期間安定して維持することが可能な光伝送体（光散乱体）と該光伝送体（光散乱体）を低コストで製造することが可能な光伝送体（光散乱体）の製造方法を提供することにある。
【００２４】
さらに、本発明の目的とするところは、接続部での光量低下や伝送損失値の増加が少なく、又、実用上問題ない接合強度を備えているとともに、高温高湿度の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどない、光伝送体と光学デバイスの接続部構造を提供することにある。
【００２５】
発明の開示
本発明の請求項１による光伝送体は、チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容されチューブ状クラッド材よりも屈折率の高い非晶質コアと、からなる光伝送体において、上記非晶質コア材はポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物との重合のみによって非流動化した重合体を少なくとも構成成分として有しているものであることを特徴とするものである。
又、請求項２による光伝送体は、請求項１記載の光伝送体において、上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物はイソシソアネート基を持つ化合物から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による光伝送体は、請求項１記載の光伝送体において、上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物はイソシソアネート基から誘導される官能基を有するものから構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項４による光伝送体は、請求項３記載の光伝送体において、上記イソシアネート基から誘導される官能基を持つものはイソシアヌレート結合を含むことを特徴とするものである。
又、請求項５による光伝送体は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の光伝送体において、上記ポリマーポリオールはオキシプロピレンポリオールから構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項６による光伝送体は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の光伝送体において、上記ポリマーポリオールと上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物とからなる重合体を少なくとも構成成分として有している非晶質コア材は少なくとも一部にゲル状物を含むものであることを特徴とするものである。
又、請求項７による光伝送体は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の光伝送体において、上記非晶質コア材中に微粒子が分散されていることを特徴とするものである。
又、請求項８による光伝送体は、請求項７記載の光伝送体において、上記微粒子の粒径が５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
又、請求項９による光伝送体と光学デバイスの接続部構造は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の光伝送体と、該光伝送体のチューブ状クラッド材よりも屈折率の高いコア材を少なくとも備える光学デバイスと、を接続する光伝送体と光学デバイスの接続部構造において、上記光伝送体の非晶質コア材と上記光学デバイスのコア材との接合面は上記光伝送体のチューブ状クラッド材によって覆われており、上記光学デバイスのコア材との屈折率の差は±０．１の範囲内であることを特徴とするものである。
請求項１０による光伝送体の製造方法は、チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容された非晶質コア材と、からなる光伝送体の製造方法において、上記チューブ状クラッド材の内部に流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物を少なくとも充填し、上記充填したポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物とを反応させ、 該反応のみによって非流動化し、非晶質コア材を得るようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１１による光伝送体の製造方法は、チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容された非晶質コア材と、からなる光伝送体の製造方法において、上記チューブ状クラッド材の内部に流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と微粒子を少なくとも充填し、上記充填したポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物とを反応させ、該反応のみによって非流動化し、非晶質コア材を得るようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明において使用するチューブ状クラッド材の構成材料としては、プラスチックやエラストマーなどのように可撓性があり、チューブ状に成形可能なものであれば何でも良く特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、シリコーン樹脂、天然ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、ポリクロルトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレンプロピレンゴム、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＴＨＶ）、ポリパーフルオロブテニルビニルエーテル、ＴＦＥ−パーフルオロジメチルジオキソラン共重合体、フッ素化アルキルメタクリレート系共重合体、フッ素系熱可塑性エラストマーなどのフッ素系ポリマーが挙げられる。これらは、単独、又は、２種類以上をブレンドして用いることができる。これらの中でも、ＦＥＰ、ＰＦＡ、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ＴＨＶ、ポリパーフルオロブテニルビニルエーテル、ＴＦＥ−パーフルオロジメチルジオキソラン共重合体、フッ素系熱可塑性エラストマーなどは、透明性と機械的特性に優れることから好ましい。
【００２７】
本発明ではこれらの材料を用いて、公知の押出成形法によりチューブ状に成形してチューブ状クラッド材とする。
又、コア材としては上記のチューブ状クラッド材よりも屈折率の高い材料を使用する必要がある。そして、本発明においては、コア材として、ポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物との重合体を構成成分の一つして使用している。ポリマーポリオールとしては、例えば、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリオキシアルキレンポリオール、ウレタン変性ポリエーテルポリオール、シリコン変性ポリエーテルポリオール等の変性ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエーテルエステルコポリマーポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、又は、これらの共重合体又は混合物などが挙げられる。これらの中でも、ポリオキシプロピレンポリオールは、高温高湿度の条件や温水中でも優れた光伝送性を示すことから好ましい。
【００２８】
上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物としては、N−カルボニルラクタム基を持つ化合物、ハロゲン化物、イソシアネート基を持つ化合物、イソシアネート基から誘導される官能基を持つ化合物などが挙げられる。イソシアネート基を持つ化合物としては、例えば、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネート、芳香族系ポリイソシアネートなどが挙げられる。イソシアネート基から誘導される官能基を持つ化合物としては、例えば、イソシアネートをラクタム等公知の方法でブロックしたブロックイソシアネート、イソシアネート基を公知の方法で多量化したイソシアヌレートを持つ化合物などが挙げられる。これらは、単独、又は、２種以上をブレンドして用いることができる。これらの中でも、イソシアネート基を持つ化合物、又は、イソシアネート基から誘導される官能基を持つ化合物は、高温高湿の条件下や温水中でも優れた光伝送特性を示すことから好ましい。イソシアネート基を持つ化合物の中でも脂環族ポリイソシアネートは更に好ましい。イソシアネート基から誘導される官能基を持つ化合物の中でもイソシアヌレート結合を有するものは更に好ましい。
本発明においては、上記のチューブ状クラッド材と上記のコア材を使用し、以下に示すような方法によって光伝送体を製造する。
【００２９】
まず、チューブ状クラッド材の内部に、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の重合体を少なくとも充填する。
尚、ここで「少なくとも」とは、ポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の重合体を構成成分の一つして有しているものであればよく、その他の第三成分を含む場合も当然ことながら想定されるものである。
又、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物をチューブ状クラッド材内に充填する方法としては、例えば、真空ポンプやチューブポンプを使用する方法が挙げられる。又、別の方法として、例えば、チューブ状クラッド材を押出成形法により製造する際に、同時に流動状態のコア材を充填する方法も考えられる。こうすることにより、長尺の光伝送体を連続して製造することが可能である。
【００３０】
次いで、ポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物とを、例えば、加熱などにより反応させて非流動化状態にするものである。
ここで、非流動化とは、固体の場合、一部にゲル状物を含む場合等を含んだ意味である。又、本願発明において、「少なくとも一部にゲル状物を含む」とは、ゲル状物と固体の場合、ゲル状物と液体の場合、全てゲル状物である場合の３通りの場合を含むものである。又、ゲル状部分を含ませることにより透明性が高くなると共に可撓性も向上することになる。
又、第三成分を入れることによってもゲル状部分を発生させることができる。つまり、第三成分は反応することはないのでその分が残留してゲル状部分となる。
【００３１】
又、本願発明における微粒子としては、まず、無機材料として、石英ガラス、多成分ガラスなどのガラス微粒子、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウムなどの金属酸化物粒子、硫酸バリウムなどの硫酸塩粒子、炭酸カルシウムなどの炭酸塩粒子などが挙げられる。次に、有機材料として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子、ポリスチレン粒子、ポリカーボネート粒子などやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、ポリクロルトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレンプロピレンゴム、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＴＨＶ）、ポリパーフルオロブテニルビニルエーテル、ＴＦＥ−パーフルオロジメチルジオキソラン共重合体、フッ素化アルキルメタクリレート系共重合体、フッ素系熱可塑性エラストマーなどのフッ素系ポリマーの粒子などが挙げられる。
【００３２】
尚、これらは、使用するコア材の構成材料や非流動化処理条件、本発明によって得られる光伝送体（光散乱体）の長さ、側面出射光量、使用条件、又は、微粒子の真比重、形状、粒径、濃度、屈折率などを考慮して適宜に選択すれば良い。例えば、粒径が５０μｍ以下のものは、非流動化処理時に微粒子が均一な分散状態を保持することができ、ムラのない側面出射特性が得られることから好ましい。要は、非流動化処理時に、微粒子が均一な分散状態を保持することができるような条件を吟味して選択すれば良い。
【００３３】
本発明においては、上記の構成材料を使用して以下に示すような方法によって光伝送体（光散乱体）を製造する。まず、チューブ状クラッド材の内部に、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を少なくとも充填する。
尚、ここで「少なくとも」とは、ポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の重合体と微粒子を構成成分として有しているものであればよく、その他の第三成分を含む場合も当然ことながら想定されるものである。
次いで、ポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物を、微粒子の分散状態を保持したまま、例えば、加熱などにより反応させ非流動化処理を施す。
【００３４】
ここで、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物をクラッド材内に充填する方法としては、例えば、真空ポンプやチューブポンプを使用する方法や加圧充填する方法が挙げられる。又、別の方法として、例えば、チューブ状クラッド材を押出成形法により製造する際に、同時に流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を充填する方法も考えられる。こうすることにより、長尺の光伝送体（光散乱体）を連続して製造することが可能である。
【００３５】
本発明において使用される光学デバイスとは、光伝送特性を有し少なくともコア材を備えており、光伝送体と接続される部材である。光学デバイスのコア材は、屈折率が光伝送体のチューブ状クラッド材の屈折率よりも高く、且つ光伝送体のコア材の屈折率との差が±０．１以下で、常温で流動しないものであれば、特に限定されない。例えば、上述した光伝送体のコア材と同様の材料や、ＰＭＭＡ系ポリマー、スチロール系ポリマー、カーボネート系ポリマー、ポリオレフィン系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。これらは、単独、又は、２種以上をブレンドして用いることができる。これらの中でも、光伝送体のコア材と同様の材料や、ＰＭＭＡ系ポリマー、カーボネート系ポリマーは透明性に優れ安価であることから好ましい。ここで、光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材の屈折率差が±０．１を超えると光が接合面に入射した時、チューブ状クラッド材の外に漏洩しやすくなり、接合面での光量低下や伝送損失値の増加が大きくなる原因となってしまう。実用上十分な特性を保つためには、材料は光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材の屈折率差が±０．１以内である必要がある。
尚、この光学デバイスに、上述した微粒子を分散させることにより、光散乱機能を付与しても良い。
【００３６】
光学デバイスの形状は、例えば、ロッド形状、キャップ形状、Y字形状などの分岐・結合形状などが考えられる。この光学デバイスの製造方法は、注型、射出、切削加工、押出成型法により上述した材料を成型する方法などが考えられる。又、上述した光伝送体を光学デバイスとして用いても良い。
【００３７】
光伝送体と光学デバイスとを接続する方法の例を以下に示す。光伝送体のコア材の一部又は全部に、堀削加工を施すことにより凹部を形成し、そこに液状のコア材を接着剤の役割として流し込み、円柱状の光学デバイスや光伝送体のコア材の一部又は全部を突出させたものを差し込んだ後に液状のコア材を加熱などにより硬化させ接合する方法が考えられる。又、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物をクラッド材内に充填し硬化させる前に円柱状の光学デバイスを差し込み、その後加熱などにより流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物を反応硬化させれば、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物が接着剤の役割を果たした接続部構造を得ることができる。これらの方法によって作製した光伝送体と光学デバイスの接続部構造は、光伝送体のコア材と光学デバイスのコア材との接合面が光伝送体のクラッド材で覆われているものとなる。
【００３８】
光伝送体と光学デバイスの接合面が、光伝送体のチューブ状クラッド材で覆われていることにより、光の散乱が起こりやすい接合面においてコア材の接合面で散乱が起こったとしても、チューブ状クラッド材の接合面がコア材の接合面と同一平面上になければ、コア材の接合面での散乱光がチューブ状クラッド部で反射されチューブ状クラッド材の外に抜けることを抑制でき、チューブ状クラッド部で更に散乱を起こすことが少なく、光量低下や伝送損失値の増加を抑制できる。
【００３９】
又、光伝送体と光学デバイスの接合面が、光伝送体のチューブ状クラッド材で覆われていれば、チューブ状クラッド材の接合面がコア材の接合面と同一平面上にある場合に比べ、接触面積が大きくなり接合強度を得やすい。又、光伝送体と光学デバイスのどちらか、又は、両方に十分な可撓性があれば、曲げなどの力が加わった際に、可撓性のある部分で曲げなどの力を吸収でき、接合面での破壊を防止することができる。
【００４０】
上述したようなチューブ状クラッド材とコア材を用いた光伝送体と光学デバイスの接続部構造は、接続部での光量低下や伝送損失値の増加が少なく、又、実用上問題ない接合強度を備えているとともに、高温高湿度の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどないものである。
【００４１】
発明を実施するための最良の形態
以下、第１図乃至第４図を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態においては、以下に示す「実施例１」、「実施例２」、「実施例３」を示すものである。
まず、各実施例を説明する前に、この実施の形態における光伝送体１の基本的な構成を第１図を参照して説明する。光伝送体１は、チューブ状クラッド材３と、このチューブ状クラッド材３内に収容・配置されたコア材５とから構成されている。
【００４２】
実施例１
コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてヘキサメチレンジイソシアネート２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍ、長さ１．３ｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して長さ１ｍの光伝送体１を得た。
【００４３】
実施例２
コア材５を構成する、ポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍ、長さ１．３ｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して長さ１ｍの光伝送体１を得た。
【００４４】
実施例３
コア材５を構成する、ポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール２０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍ、長さ１．３ｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して長さ１ｍの光伝送体１を得た。
【００４５】
次に、これら実施例１、実施例２、実施例３と比較するための「比較例１」、「比較例２」を説明する。
比較例１
コア材及びチューブ状クラッド材がともにＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成された外径３ｍｍ、長さ１．３ｍの市販の光伝送体を用意し、両端を切断して１ｍとした。
比較例２
コア材として、市販の２液混合タイプのポリオルガノシロキサンを使用し、チューブ状クラッド材として外径３．６ｍｍ、長さ１．３ｍのＦＥＰチューブを使用する。上記コア材を上記チューブ状クラッド材内に充填し、加熱硬化させた後、両端を切断し長さ１ｍの光伝送体を得た。
ここで、実施例１、実施例２、実施例３による光伝送体１の特性を評価するために、以下に示すような試験を実施した。
【００４６】
端面状態の観察：
各試料の両端の切断面を目視にて観察する。その結果を第２図に示す。
可撓性：
質量５０ｇのおもりを吊り下げた長さ１００ｍｍの光伝送体１の一端を水平状態に固定し、水平面に対して撓む距離を測定した。その結果を第２図に示す。
光伝送特性：
（Ａ）初期特性
各試料を直線状態に配設して光量保持率の測定を行なった。光量保持率は、白色ＬＥＤから出射する光量と、測定する光伝送体１の片端から白色ＬＥＤを入射したときの他端からの出射光量をそれぞれ照度計で測定し、次式を用いて算出した。
〔光量保持率（％）＝光伝送体出射光量／ＬＥＤ光量×１００〕
その結果を第２図に示す。
（Ｂ）曲げ特性
各試料を自己径の１３．５〜３．５倍の半円に曲げた状態で光量保持率の測定を行ない、上記の初期特性試験で得られた光量保持率からの変化率を算出した。その結果を第３図に示す。
（Ｃ）経時特性
各試料を８０℃、９５％の高温高湿槽に所定時間放置した後取出し、室温で３０分間放置し、その状態で光量保持率の経時変化を測定する。その結果を第４図に示す。
【００４７】
これらの試験結果から次のことが判明した。まず、端面状態であるが、実施例１、実施例２、実施例３による光伝送体１は、切断面が平滑であり、端面の研磨加工等は不要であった。これに対して、比較例１の光伝送体は、切断面に凹凸が見られたため約２０秒間研磨加工を施す必要があった。
次に、可撓性であるが、実施例１、実施例２、実施例３によるものは、比較例１に比べると著しく可撓性に優れていた。
【００４８】
次に初期特性であるが、実施例１、実施例２、実施例３によるものは、何れも優れた光量保持率を示している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例２及び実施例３は、特に優れた光量保持率を示している。
【００４９】
次に、曲げ特性であるが、実施例１、実施例２、実施例３によるものは、比較例１及び比較例２に比べて何れも優れた光量保持率を示している。
次に経時特性であるが、実施例１、実施例２、実施例３によるものは、何れも高温高湿の条件下における光量低下がほとんどなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例２及び実施例３は、特に優れた経時特性を示している。
【００５０】
以上詳述したように本実施の形態によれば、曲げによる光量低下や高温高湿の条件下における光量低下がほとんどなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持することが可能であるとともに、大口径化した場合にも充分な可撓性を示すことが可能な光伝送体１を得ることができる。又、そのような光伝送体１を低コストで製造することが可能な光伝送体の製造方法を提供することができる。
【００５１】
次に、第５図乃至第７図を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態においては、以下に示す「実施例４」、「実施例５」、「実施例６」、「実施例７」を示すものである。
尚、光伝送体１の基本的構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を使用して説明する。
【００５２】
実施例４
コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてヘキサメチレンジイソシアネート２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記チューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して光伝送体１を得た。
尚、この実施例４は前記第１の実施の形態における実施例１と同等のものである。
【００５３】
実施例５
コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１２ｇとポリオキシプロピレンジオール１２ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコスモネートＮＢＤＩ（三井武田ケミカル社製）１３gを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記のチューブ状クラット材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して光伝送体１を得た。
【００５４】
実施例６
コア材５を構成する、ポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記チューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して光伝送体１を得た。
尚、この実施例６は前記第１の実施の形態における実施例２と同等のものである。
【００５５】
実施例７
コア材５を構成する、ポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール２０gを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、外径３．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記のコア材５を混合したものを上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、９０℃で加熱硬化させた後、両端を切断して光伝送体１を得た。
尚、この実施例７は前記第１の実施の形態における実施例３と同等のものである。
【００５６】
比較例３
コア材及びクラッド材がともにＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成された外径３ｍｍの市販の光伝送体を用意し、両端を切断した。
尚、この比較例３は前記第１の実施の形態における比較例1と同等のものである。
比較例４
コア材として、市販の２液混合タイプのポリオルガノシロキサンを使用し、チューブ状クラッド材として外径３．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記コア材を上記チューブ状クラッド材内に充填し、加熱硬化させた後、両端を切断し光伝送体を得た。
尚、この比較例４は前記第１の実施の形態における比較例２と同等のものである。
【００５７】
ここで、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７による光伝送体１の特性を評価するために、以下に示すような試験を実施した。
端面状態の観察：
各試料の両端の切断面の目視にて観察する。その結果を第５図に示す。
可撓性：
質量５０ｇのおもりを吊り下げた長さ１００ｍｍの光伝送体１の一端を水平状態に固定し、水平面に対してたわむ距離を測定した。その結果を第５図に示す。
光伝送特性：
（Ａ）初期特性
各試料１ｍを直線状態に配設して光量保持率の測定を行なった。光量保持率は、白色ＬＥＤから出射する光量と、測定する光伝送体1の片端から白色ＬＥＤを入射したときの他端からの出射光量をそれぞれ照度計で測定し、次式を用いて算出した。
〔光量保持率（％）＝光伝送体出射光量／ＬＥＤ光量×１００〕
その結果を第５図に示す。
（Ｂ）伝送損失値
各試料の伝送損失値は、光源として白色ＬＥＤを用い３ｍ−１ｍカットバック法で測定した。その結果を第５図に示す。
（Ｃ）耐熱特性
各試料を２００℃の恒温槽に１分間放置した後取出し、室温で３０分間放置し、その状態で光量保持率の変化を測定し、次式を用いて算出した。
〔光量変化率（％）＝試験後の光量／試験前の光量×１００〕
その結果を第５図に示す。
（Ｄ）曲げ特性
各試料を自己径の１３．５〜３．５倍の半円に曲げた状態で光量保持率の測定を行ない、上記の初期特性試験で得られた光量保持率からの変化率を算出した。その結果は第６図に示す。
（Ｅ）経時特性
各試料を６０℃の温水中に所定時間放置した後取出し、室温で３０分間放置し、その状態で光量保持率の経時変化を測定する。その結果を第７図に示す。
これらの試験結果から次のことが判明した。まず、端面状態であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７による光伝送体１は、切断面が平滑であり、端面の研磨加工等は不要であった。これに対して、比較例３の光伝送体は、切断面に凹凸が見られたため約２０秒間研磨加工を施す必要があった。
【００５８】
次に、可撓性であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、比較例３に比べると著しく可撓性に優れていた。
次に初期特性であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、何れも優れた光量保持率を示している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例５及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例６及び実施例７は、特に優れた光量保持率を示している。
【００５９】
次に、伝送損失値であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、何れも１．０デシベル毎メートル以下の値であり、充分な光伝送性能を示している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例５及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例６及び実施例７は、特に優れた伝送損失値を示している。
【００６０】
次に、耐熱特性であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、何れも変形することなく、又、光量低下もほとんどない。
次に、曲げ特性であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、比較例３に比べて優れた光量保持率を示している。
次に経時特性であるが、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７によるものは、何れも温水中における光量低下がほとんどなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例５及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例６及び実施例７は、特に優れた経時特性を示している。
【００６１】
以上詳述したように本実施の形態によれば、曲げによる光量低下や伝送損失値の増加がほとんどなく、又、高温高湿の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどなく、又、瞬間的な高温に晒された場合にも変形することなく、優れた光伝送特性を長期間安定して維持することが可能であるとともに、大口経化した場合にも充分な可撓性を示すことが可能な光伝送体と該光伝送体を低コストで製造することが可能な製造方法を得ることができる。
【００６２】
次に、第８図乃至第１１図を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態においては、以下に示す「実施例８」、「実施例９」、「実施例１０」、「実施例１１」を示すものである。
尚、光伝送体（光散乱体）の基本的構成は前記第１の実施の形態及び第２の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を使用して説明する。
【００６３】
実施例８
コア材５を構成するポリマーポリオールとしては、ポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用する。ヒドロキシ基反応性多官能化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとしては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μｍのガラスビーズ０．０１ｇを使用する。そして、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、１００℃で加熱して非流動化処理を施した後、両端を切断して光伝送体（光散乱体）１を得た。
【００６４】
実施例９
コア材５を構成するポリマーポリオールとしては、ポリオキシプロピレントリオール１２ｇとポリオキシプロピレンジオール１２ｇを使用する。ヒドロキシ基反応性多官能化合物としては、コスモネートＮＢＤＩ（三井武田ケミカル社製）１３ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとしては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μｍのガラスビーズ０．０１ｇを使用する。そして、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、１００℃で加熱して非流動化処理を施した後、両端を切断して光伝送体（光散乱体）１を得た。
【００６５】
実施例１０
コア材５を構成するポリマーポリオールとしては、ポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用する。イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としては、コロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとしては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μｍのガラスビーズ０．０１ｇを使用する。そして、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、１００℃で加熱して非流動化処理を施した後、両端を切断して光伝送体（光散乱体）１を得た。
【００６６】
実施例１１
コア材５を構成するポリマーポリオールとしては、ポリオキシプロピレントリオール２０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としては、コロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとしては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μｍのガラスビーズ０．０１ｇを使用する。そして、流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と、微粒子の混合物を上記のチューブ状クラッド材３内に充填し、１００℃で加熱して非流動化処理を施した後、両端を切断して光伝送体（光散乱体）１を得た。
【００６７】
比較例５
コア材としては、ＰＭＭＡ系のプラスチック材料を使用する。又、クラッド材としては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μmのガラスビーズ０．０１gを使用する。そして、上記のコア材と微粒子を混合したものを上記のチューブ内に充填し、加熱硬化させた後、両端を切断し光伝送体（光散乱体）を得た。
比較例６
コア材としては、市販の２液混合タイプのポリオルガノシロキサンを使用する。又、クラッド材としては、外径１０．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。又、微粒子としては、平均粒径５μmのガラスビーズ０．０１gを使用する。そして、上記のコア材と微粒子を混合したものを上記のチューブ内に充填し、加熱硬化させた後、両端を切断し光伝送体（光散乱体）を得た。
比較例７
微粒子として平均粒径７０μｍのガラスビーズ０．０１ｇを使用した他は、実施例１０と同様にして光伝送体（光散乱体）を得た。
【００６８】
ここで、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１による光伝送体（光散乱体）１の特性を評価するために、以下に示すような試験を実施した。
端面状態の観察：
光伝送体（光散乱体）１の両端の切断面を目視にて観察する。その結果を第８図に示す。
可撓性：
質量２００ｇのおもりを吊り下げた長さ２００ｍｍの光伝送体（光散乱体）１の一端を水平状態に固定し、水平面に対して撓む距離を測定した。その結果を第８図に示す。
側面出射特性：
（Ａ）初期特性
各試料約０．４ｍｍを直線状態に配設して側面出射光量の測定を行った。側面出射光量は、光源としての白色ＬＥＤを原点とし、そこから所定の位置での側面出射光量を照度計で測定した。その結果を第１０図に示す。
（Ｂ）均一性
各試料約０．４ｍｍを直線状態に配設して側面出射光量の測定を行った。側面出射光量は、光源としての白色ＬＥＤを原点とし、そこから２００ｍｍの位置において、同一円周上の側面出射光量を０゜〜２７０゜の範囲で９０゜おきに照度計で測定した。その結果を第９図に示す。
（Ｃ）経時特性
各試料約０．４ｍｍを６０℃の温水中に所定時間放置した後取出し、室温で３０分間放置する。そして、直線状に配設された状態で側面出射光量の初期値からの出射光量変化率を測定した。出射光量変化率は、光源としての白色ＬＥＤを原点とし、そこから２００ｍｍの位置における側面出射光量を照度計で測定し、算出した。その結果を第１１図に示す。
【００６９】
これらの試験結果から次のことが判明した。まず、端面状態であるが、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１による光伝送体（光散乱体）１は何れも切断面が平滑であり、端面の研磨加工等は不要であった。これに対して、比較例５の光伝送体（光散乱体）は、切断面に凹凸が見られたため約２０秒間研磨加工を施す必要があった。
次に、可撓性であるが、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１によるものは何れも比較例５に比べて著しく可撓性に優れていた。
次に、側面出射特性（初期特性）であるが、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１によるものは何れも、光源からの距離に係わらず安定した側面出射光量が得られており、優れた側面出射特性を示している。コア材を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例９及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例１０及び実施例１１は、特に優れた側面出射特性を示している。
次に、均一性であるが、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１によるものは何れも、同一円周上で均一な側面出射光量が得られている。これに対して、使用した微粒子の粒径が本発明の好ましい範囲の上限値（５０μｍ）を超える比較例７は、同一円周上で均一な側面出射光量が得られていない。
次に、側面出射特性（経時特性）であるが、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１によるものは何れも温水中における側面出射光量の低下が殆どなく、優れた側面出射特性を長期間安定して維持している。コア材５を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例９及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例１０及び実施例１１は、特に優れた経時特性を示している。これに対して、コア材としてポリオルガノシロキサンを使用した比較例６は、５０時間経過後に、白濁してしまい側面出射光量の測定が不可能となってしまった。
【００７０】
以上詳述したように本実施の形態によれば、柔軟で可撓性に優れることから大口径化した場合にも容易に任意の形状に配設することが可能であるとともに、耐衝撃性に優れ破損の恐れがなく、又、高温高湿の条件下や温水中における側面出射光量の低下が殆どなく、優れた側面出射特性を長期間安定して維持することが可能な光伝送体（光散乱体）を低コストで提供することが可能である。
【００７１】
次に、第１２図乃至第１５図を参照しながら本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態においては、以下に示す「実施例１２」、「実施例１３」、「実施例１４」、「実施例１５」をそれぞれ示すものである。
尚、光伝送体１の基本的構成は前記第１〜第３の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を使用して説明する。
【００７２】
実施例１２
第１４図に示すように、コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてヘキサメチレンジイソシアネート２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを２本使用する。上記コア材５を混合したものをチューブ状クラッド材３内に充填した後、ＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径２．７ｍｍの円柱状光学デバイス７の両端に、上記液状コア材５を充填したチューブ状クラッド材３を約５ｍｍ嵌めこみ、１００℃で加熱硬化させた後、光学デバイス７を嵌めていない側の光伝送体１の末端２箇所を切断して、光学デバイス７と接続した光伝送体１を１ｍ得た。
【００７３】
実施例１３
第１４図に示すように、コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１２ｇとポリオキシプロピレンジオール１２ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコスモネートＮＢＤＩ（三井武田ケミカル社製）１３ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを２本使用する。上記コア材５を混合したものをチューブ状クラッド材３内に充填した後、ＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径２．７ｍｍの円柱状光学デバイス７の両端に、上記液状コア材５を充填したチューブ状クラッド材３を約５ｍｍ嵌めこみ、１００℃で加熱硬化させた後、光学デバイス７を嵌めていない側の光伝送体１の末端２箇所を切断して、光学デバイス７と接続した光伝送体１を１ｍ得た。
【００７４】
実施例１４
第１４図に示すように、コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを２本使用する。上記コア材５を混合したものをチューブ状クラッド材３内に充填した後、ＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径２．７ｍｍの円柱状光学デバイス７の両端に、上記液状コア材５を充填したチューブ状クラッド材３を約５ｍｍ嵌めこみ、１００℃で加熱硬化させた後、光学デバイス７を嵌めていない側の光伝送体１の末端２箇所を切断して、光学デバイス７と接続した光伝送体１を１ｍを得た。
【００７５】
実施例１５
第１４図に示すように、コア材５を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール２０ｇを使用し、イソシアヌレート結合を有するヒドロキシ基反応性多官能化合物としてコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製）２０ｇを使用する。又、チューブ状クラッド材３を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを２本使用する。上記コア材５を混合したものをチューブ状クラッド材３内に充填した後、ＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径２．７ｍｍの円柱状光学デバイス７の両端に、上記液状コア材５を充填したチューブ状クラッド材３を約５ｍｍ嵌めこみ、１００℃で加熱硬化させた後、光学デバイス７を嵌めていない側の光伝送体１の末端２箇所を切断して、光学デバイス７と接続した光伝送体１を１ｍ得た。
【００７６】
比較例８
コア材及びクラッド材がともにＰＭＭＡ系のプラスチック材料で構成された長さ０．５ｍ、外径３．０ｍｍの市販の光伝送体を２本用意し、これらをＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径３．０ｍｍの円柱状光学デバイスの両端に、市販の接着剤で接合し、光学デバイスと接続した光伝送体
を１ｍ得た。
比較例９
コア材として、市販の２液混合タイプのポリオルガノシロキサンを使用する。又、クラッド材を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを２本使用する。上記コア材を混合したものをチューブ状クラッド材内に充填した後、ＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径２．７ｍｍの円柱状光学デバイスの両端に、上記液状コア材を充填したチューブ状クラッド材を約５ｍｍ嵌めこみ、１００℃で加熱硬化させた後、光学デバイスを嵌めていない側の光伝送体の末端２箇所を切断して、光学デバイスと接続した光伝送体を１ｍ得た。
比較例１０
コア材を構成するポリマーポリオールとしてポリオキシプロピレントリオール１０ｇとポリオキシプロピレンジオール１０ｇを使用し、ヒドロキシ基反応性多官能化合物としてヘキサメチレンジイソシアネート２０ｇを使用する。又、クラッド材を構成するチューブとして、長さ０．６ｍ、外径３．０ｍｍ、内径２．６ｍｍのＦＥＰチューブを使用する。上記コア材１を混合したものをチューブ状クラッド材内に充填した後、１００℃で加熱硬化させ、両端の末端２箇所を切断して、長さ０．５ｍの光伝送体を作製する。この光伝送体を２本用意し、それらをＰＭＭＡで作製した長さ１０ｍｍ、外径３．０ｍｍの円柱状光学デバイスの両端に、市販の接着剤で接合し、光学デバイスと接続した光伝送体１ｍを得た。
【００７７】
ここで、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５による光伝送体の特性を評価するために、以下に示すような試験を実施した。
接合強度：
長さ１００ｍｍの光学デバイス７を含む光伝送体１の一端を水平状態に固定し、おもりを吊り下げ接合面の状態を観察した。その結果を第１２図に示す。
光伝送特性：
各試料で光量測定を行った。光量測定は、白色ＬＥＤから出射する光を各試料の片端から入れ、接続部を通り他端から出射する光量を照度計で測定した。その結果を第１３図に示す。
経時特性：
各試料を６０℃の温水中に所定時間放置した後取出し、室温で３０分放置し、その状態で光量保持率の経時変化を測定する。その結果を第１５図に示す。
まず、接合強度であるが、比較例８は僅かな力で破壊してしまい実用に耐えうるものではなかったのに比べ、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５よるものはいずれも荷重がかかっても変化が見られず実用上問題ない。
光伝送特性に関しては、コア材とクラッド材が同一平面上にない実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５はいずれも、コア材とクラッド材が同一平面上にある比較例１０に比べ優れた光伝送特性を示している。
次に経時特性であるが、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５によるものは、何れも温水中における光量低下がほとんど無く、優れた光伝送特性を長期間安定して維持している。コア材を構成するヒドロキシ基反応性多官能化合物として、脂環族ポリイソシアネートを使用した実施例１３及び、ヒドロキシ基反応性多官能化合物として、イソシアヌレート結合を有するものを使用した実施例１４及び実施例１５は、特に優れた経時特性を示している。これに対して、コア材としてポリオルガノシロキサンを使用した比較例９は、５０時間経過後に白濁してしまい、光量保持率の測定が不可能となってしまった。
本実施の形態は、上記の実施例に限定されるものではない。上記の実施例では微粒子を分散させたものは用いていないが、光伝送体や光学デバイスのいずれか、又は、両方に微粒子を分散させれば、微粒子を分散させた部分が側面出射するものとすることもできる。
【００７９】
以上詳述したように本実施の形態によれば、特に、接続部での光量低下や伝送損失値の増加が少なく、又、実用上問題ない接合強度を備えているとともに、高温高湿度の条件下で温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどない、光伝送体と光学デバイスの接続部構造を得ることができる。
【００８０】
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、車載用配線・移動体配線・ＦＡ機器配線等の光信号伝送、液面レベルセンサー・感圧センサー等の光学センサー、内視鏡等のイメージガイド、装飾ディスプレイ・家庭用電気製品・光学機器・屋外看板等のライトガイドなどに好適な光伝送体とその製造方法を提供すると共に、柔軟で可撓性に優れることから大口径化した場合も容易に任意の形状に配設することが可能であり、耐衝撃性に優れ破損の恐れがなく、又、高温高湿の条件下や温水中における側面出射光量の低下が殆どなく、優れた側面出射特性を長期間安定して維持することが可能な光伝送体（光散乱体）と該光伝送体（光散乱体）を製造する製造方法を提供すると共に、接続部での光量低下や伝送損失値の増加が少なく、又、実用上問題ない接合強度を備えているとともに、高温高湿度の条件下や温水中における光量低下や伝送損失値の増加もほとんどない、光伝送体と光学デバイスの接続部構造を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施の形態を示す図で、光伝送体の一部断面図である。
第２図は本発明の第１の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第３図は本発明の第１の実施の形態を示す図で、曲げ特性試験の結果を示す図である。
第４図は本発明の第１の実施の形態を示す図で、経時特性試験の結果を示す図である。
第５図は本発明の第２の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第６図は本発明の第２の実施の形態を示す図で、曲げ特性試験の結果を示す図である。
第７図は本発明の第２の実施の形態を示す図で、経時特性試験の結果を示す図である。
第８図は本発明の第３の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第９図は本発明の第３の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第１０図は本発明の第３の実施の形態を示す図で、光伝送体（光散乱体）の側面出射特性（初期特性）を示す図である。
第１１図は本発明の第３の実施の形態を示す図で、光伝送体（光散乱体）の側面出射特性（経時特性）を示す図である。
第１２図は本発明の第４の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第１３図は本発明の第４の実施の形態を示す図で、各実施例と比較例を対比して示す図表である。
第１４図は本発明の第４の実施の形態を示す図で、光伝送体と光学デバイスの接続部構造を示す図である。
第１５図は本発明の第４の実施の形態を示す図で、経時特性試験の結果を示す図である。

Claims (11)

1. チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容されチューブ状クラッド材よりも屈折率の高い非晶質コアと、からなる光伝送体において、
   上記非晶質コア材はポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物
   との重合のみによって非流動化した重合体を少なくとも構成成分として有しているものであることを特徴とする光伝送体。
2. 請求項１記載の光伝送体において、
   上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物はイソシソアネート基を持つ化合物から構成されていることを特徴とする光伝送体。
3. 請求項１記載の光伝送体において、
   上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物はイソシソアネート基から誘導される官能基を有するものから構成されていることを特徴とする光伝送体。
4. 請求項３記載の光伝送体において、
   上記イソシアネート基から誘導される官能基を持つものはイソシアヌレート結合を含むことを特徴とする光伝送体。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の光伝送体において、
   上記ポリマーポリオールはオキシプロピレンポリオールから構成されていることを特徴とする光伝送体。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の光伝送体において、
   上記ポリマーポリオールと上記ヒドロキシ基反応性多官能化合物とからなる重合体を少なくとも構成成分として有している非晶質コア材は少なくとも一部にゲル状物を含むものであることを特徴とする光伝送体。
7. 請求項１〜請求項６の何れかに記載の光伝送体において、
   上記非晶質コア材中に微粒子が分散されていることを特徴とする光伝送体。
8. 請求項７記載の光伝送体において、
   上記微粒子の粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする光伝送体。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載の光伝送体と、該光伝送体のチューブ状クラッド材よりも屈折率の高いコア材を少なくとも備える光学デバイスと、を接続する光伝送体と光学デバイスの接続部構造において、
   上記光伝送体の非晶質コア材と上記光学デバイスのコア材との接合面は上記光伝送体のチューブ状クラッド材によって覆われており、
   上記光学デバイスのコア材との屈折率の差は±０．１の範囲内であることを特徴とする光伝送体と光学デバイスの接続部構造。
10. チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容された非晶質コア材と、からなる光伝送体の製造方法において、
    上記チューブ状クラッド材の内部に流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物の混合物を少なくとも充填し、
    上記充填したポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物とを反応させ、
    該反応のみによって非流動化し、非晶質コア材を得るようにしたことを特徴とする光伝送体の製造方法。
11. チューブ状クラッド材と、上記チューブ状クラッド材内に収容された非晶質コア材と、からなる光伝送体の製造方法において、
    上記チューブ状クラッド材の内部に流動状態のポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物と微粒子を少なくとも充填し、
    上記充填したポリマーポリオールとヒドロキシ基反応性多官能化合物とを反応させ、
    該反応のみによって非流動化し、非晶質コア材を得るようにしたことを特徴とする光伝送体の製造方法。

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