JPH01105202A - プラスチツク光伝送体、この製造法及びこれを用いたレンズアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光集束性レンズ、光集束性光７アイパなど各
種光伝送路として利用いることのできるプラスチック光
伝送体、この製造法及びこの光伝送体を密接して配列し
たレンズアレイに関する。

〔従来の技術〕

−内部から表面に向けて半径方向にほぼ二乗分布で屈折
率が連続的に変化している透明の円柱体乃至ファイバを
、屈折率分布型（グレーデッド・インデックス）レンズ
、光ファイバ等として用いることが知られている。

透明の円柱体から成る屈折率分布型レンズは画像伝送等
に用いられる。円柱体の一方の端面から入射した光線は
レンズ体の中を進行し、他端面から出射して結像する。

このレンズを用いて組立てられる複写機用等のレンズア
レイは、高解像力を有し、光学特性に優れていることが
要求される。

この屈折率分布型レンズにおいては、レンズの中心軸上
の屈折率をＮｏとして、中心軸から半径方向に距離ｒだ
け離れた点での屈折＊Ｎ（ｒ）が、はぼＮ（ｒ　）−Ｎ
ｏ　（１−Ａｒ　２）　（但し、Ａは正の定数を表わす
。）の関係で表わされる屈折率分布を有する時のみ結像
能力を有する。この様な屈折率分布をもたせるためのレ
ンズの製造法として、従来より多くの方法が提案されて
いるが、レンズの中心軸から側周面まで全て上記の関係
を満足させることは也めて困難であり、又、複雑な製造
法によら外ければこれを達成することはできなかった。

レンズの中心軸付近と側周面付近の屈折率分布が異なる
、言い換えれば、屈折率分布定数Ａが中心軸付近と側周
面付近で異なると、レンズの解像度が劣化し、高い解像
度が要求される複写機等の用途では使用できないという
重大な問題点があった。

また、周辺部付近で僅かに屈折率分布が理想分布から外
れている場合でも、仁の屈折率分布の歪とレンズ側周面
を通してレンズ内に入る外光に起因して、レンズ周辺部
にはいわゆるフレア光と呼ばれる結像に寄与しないぼや
けた光を発生して、これがレンズの解像力及び画像のコ
ントラストを低下させる原因となる。

この様なフレア光の発生を防止するため、例えば特開昭
５８−３８９０１で提案されている様に、レンズプレイ
に使用いる屈折率分布型レンズの外周面を化学的エツチ
ング等によシ微細凹凸の粗面とし、これによシレンズ内
での最外層に向う不要の光線を粗面での散乱で外部へ逃
がすと共に側周面に入射する外光を乱反射させてレンズ
内への透光を抑制する様にして込る。また、米国特許第
３．６５８．４０７号明細書においては、光伝送体同志
を結合する接着剤として黒色樹脂を使用している。

しかしながら、上記のような対策を行なっても、光伝送
体間を結合する接着剤中の黒色顔料が分離分層して隣接
するレンズ素子間に局部的に透明箇所ができたシ、ある
いはレンズアレイ組立時の上記接着剤の粘性が大きいた
め樹脂がレンズ側局面の凹凸に十分になじめず・局部的
に未含浸部を生じ、これらに起因して光の漏れが発生し
て充分な光学性能が得られないという問題があった。

また、粗面としたレンズ側局面は微視的に鋭利な凹凸面
となってお）、応力集中を生じ易く、さらに平均的凹凸
とは別に比較的深いクラ、りを伴なっているために相対
的に強度が低くレンズアレイの組立時にしばしば破損を
生じるという問題があった。

更に、レンズの周辺部まで屈折率の分布が理想的に近い
ものであっても、最近用途によっては、特に、電子黒板
等のＣＯＤイメーゾセンサ等の受光素子を用いる場合に
は、その感度からレンズアレイの伝送光量を減少させる
ことが望ましくなってきている。

伝送光量を減少させるため釦は、レンズ素子径を細くす
る方法またはレンズ素子端面に減光被膜を形成する方法
等があるが、レンズ素子径を細くした場合、その強度が
低下した夛、アレイとする時のレンズ素子の取扱性が悪
くなり、作業性が低下する。また減光被膜を形成する場
合、工業的には、コスト高になる可能性が高い。

〔発明が解決すべき問題点〕

本発明の第１の目的は、周辺部における屈折率分布の歪
に基く不都合を解消し得るプラスチック光伝送体及びそ
の製造法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、レンズ自体に７レア光の発生防
止が従来技術よシ完全であるプラスチック光伝送体及び
その製造法を提供することにある。

本発明の第３の目的は、伝送光景を調節し得る光伝送体
及びその製造法を提供することにある。

本発明の第４の目的は、この様な優れた効果を発揮し得
る光伝送体を用い九レンズプレイを提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願の第１の発明であるプラスチック光伝送体は、基本
的に内部から表面に向けて屈折率が連続的に変化する屈
折率分布を有するプラスチック光伝送体であって、該光
伝送体の表面下に光吸収物質を含有する層が形成されて
いることを特徴とする。

本願の第２′の発明であるプラスチック光伝送体の製造
法は、基本的に内部から表面に向けて屈折率が連続的に
変化する屈折率分布を有するプラスチック光伝送体を成
形し、該成形体を光吸収物質と溶剤との混合液と接触せ
しめ、その後乾燥することによって、成形体の表面下に
光吸収物質を含有する層を形成せしめることを特徴とす
る。

本願の第３の発明であるレンズアレイは、複数のプラス
チック光伝送体を接合せしめて配列したレンズアレイに
おいて、前記プラスチック光伝送体が、基本的に内部か
ら表面に向けて屈折率が連続的に変化する屈折率分布を
有するプラスチック光伝送体であって、該光伝送体の表
面下に光吸収物質を含有する層が形成されているもので
あることを特徴とする。

本発明の光伝送体は、使用形態に応じた種々の形状を有
し得る。その１つは、単レンズとして使用いる場合であ
υ光ファイバコネクター、光７アイパ分岐レンズ、ピ、
クアッデレンズ等の用途に用いられる。この場合は、結
像は到立像でもよく、比較的短かいレンズ長で使用され
る。通常１〜１０ｍの長さ１〜５震の径である。

もう１つの重要未使用形態としては、多数のレンズを平
行に配列し、王立等倍像を結像させるレンズプレイがあ
る。レンズアレイは複写機、ファクシミリ、電子黒板、
液晶プリンタレーザープリンター等の画像読取シ光学系
に使用される。アレイの形態は用途によって異なるがレ
ンズとしては通常、径が０．１〜３１Ｍ１、長さが５〜
３０．のものが使用される。

本発明を図面及び実施例にて詳細に説明する。

第１図囚、（Ｂ）は本発明における光伝送体の一例の側
面図及び横断面図である。

光伝送体１１は中心軸１３上の屈折率をＮｏとして、中
心軸から半径方向に距離ｒだけ離れた点での屈折率Ｎ（
ｒ）がほぼ Ｎ（ｒ）　＝Ｎｏ　（１−Ａｒ２） ただし、Ａは正の定数を示す の関係で表される屈折率分布を有する透明な円柱体であ
る。光吸収物質を含有する層１２は光伝送体１１の表面
下に形成されている。

本発明においては、光吸収物質が、光伝送体内の表面付
近に含有されているが、この光吸収物質を光伝送体内に
含有させる前の屈折率分布は、第７図（４）〜■）に例
示される。第７図（Ａ）の場合は、中心部から周辺部ま
ですべての領域においてＮ（ｒ）　＝Ｎ（ｏ）　（１−
Ａｒ２）の関係を満足する理想屈折率分布を有するもの
であるが、レンズの表面を処理しないままではフレア光
が在存し、解像性が劣るものである。第７図（Ｂ）、（
Ｃ）、■）の場合は、レンズの表面から厚さｄの部分が
中心部の屈折率分布とは異なっている場合であり、第７
図■）においては、厚さｄの部分の屈折率が理想屈折率
より大きくなっておシ、正方格子像を結像した場合結像
の周辺部の正方格子間かくが中心部に比べて小さくなる
。第７図（Ｃ）においては厚さｄの部分の屈折率が、理
想屈折率よ少小さくなってお）、結像の周辺部の正方格
子間かくけ中心部に比べて犬きくなる。第７図の）の場
合は第７図（Ｂ）、（Ｃ）の複合化したものであ９１周
辺部の結像の乱れは更に複雑なものとなる。

第７図０’）、Ｃｐｓの）いずれも全体としての像の乱
れが大きく、即ち解像性が悪〈従来複写機等の解像性が
高い用途には実用には耐えないものでおうた。

本発明の光伝送体によれば、第７図０３）、（ＣＬの）
の様な場合において像の乱れを生ずる周辺部の厚さｄの
部分に光吸収物質を含有せしめ、像の乱れを生ずる光線
を光吸収物質によシ吸収させることにある。

更に第７図（４）の場合においても、前述の従来のフレ
ア光防止手段よりも、極めて効果的に７レア光を抑制す
ることが、本発明のレンズ周辺部に光吸収物質を含有さ
せることにより可能となる。更に、本発明は単にフレア
光を効果的に除くことを、レンズの機械的ダメージを全
く起さず、工業的に非常に容易に達成することができる
ものである。

以上のように、本発明で使用いる光吸収物質の作用は、
光伝送体の基材の周辺部の屈折率分布の異常部分を隠遁
するのと同時に、光伝送体の外周界面における゛７レア
光を吸収することにある。これらの作用がそれぞれ独立
しているのではなく、同時に相乗的に効果を挙げるこて
に本発明の従来技術とは異なった独自性がある。この光
吸収物質の層の厚さｄは、光伝送体の基材の周辺部の屈
折率分布の異常部分の厚さにほぼ同じに設定するのが好
ましい。従って光吸収物質の含有する層の厚さは、光伝
送体の基材の周辺部の分析率分布の異常都合の厚さに依
存する。一般に屈折率分布の周辺部における異常は外周
に近くなる種発生し易騒。

（特に２００μｍ以下の厚さで起９易いものである。）
というのは、外周辺になる程、基材の屈折率の勾配を大
にしなければならない。即ち、基材の屈折率を変化させ
るための組成の変化を大きくしなければならないからで
ある。

光吸収層の厚さを光伝送体の断面績に置きかえるならば
、光伝送体の半径を１１光吸収物質を含有する層の厚さ
ｄとすると光伝送体全体の断面積り小さくなると、即ち
０，４よシ小さくなると、レンズアレイとした場合、レ
ンズの光量班が大きくなシすぎて実用的価値が損なわれ
る。

即ち、本発明においては、 ｄ≦０．３７ｒ の範囲が好ましい。逆に、光吸収物質を含有する層の厚
さの下限は、フレア光抑制の効果の程で決まる。フレア
光を効果的に吸収するためＫはその層が薄くなシすぎて
は、効果がない。好ましくは、１μｍ以上、さらに好ま
しくは５μｍ以上、最も好ましいのは８μｍ以上である
。

本発明において光吸収物質を含まない状態での光伝送体
の材料としては、特開昭６０−１２７５５３及び６０−
１３０８３７に挙げられている材料が好適な例である。

即ち 少なくとも１種類の熱可塑性重合体囚と、屈折率が重合
体（４）とは異なる、単量体の）あるいは単量体（Ｂ）
を含む二種以上の単量体混合物からの重合体より構成さ
れ、後者の重合体が伝送体Ｑ−中心から表面に向って連
続的な濃度分布をもって存在している連続的な屈折率分
布を有するプラスチック光伝送体であり、 具体的には ポリ弗化ビニリデン又は弗化ビニリデン単位を主成分と
する共重合体から成る（４）成分、及びポリメチルメタ
クリレート又はメチルメタクリレート単位を主成分とす
る共重合体から成る（Ｂ）成分の混合物を主成分とする
プラスチック光伝送体であって、前記（４）成分と（Ｂ
）成分との混合割合がその内部から表面に向って変化す
ることによりて光伝送体内部に屈折率分布を有するプラ
スチック光伝送体である。

更に本発明の基材の好適な例を詳しく説明する。

本発明のプラスチック光伝送体は、前記（Ａ）成分から
選ばれる１種又は２種以上、及び前記０）成分から選ば
れる１種又は２種以上の重合体の混合物を主成分として
構成されている。前記混合物の（Ａ）成分としては、ポ
リ弗化ビニリデン又は弗化ビニリデン単位を主成分とす
る共重合体が用いられる。

かかる弗化ビニリデン単位を主成分とする共重合体とし
ては、弗化ビニリデンと、テトラフルオロエチレン％）
リフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、弗化
ビニル、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロア
ルキルビニルエーテル、ヘキサフルオロアセトン等の弗
素含有ビニル化合物、メチルメタクリレート、ブチルメ
タクリレート等のメタクリル酸エステル類、酢酸ビニル
等、との共重合体があげられる。

かかる共重合体のうち、耐熱性、機械的特性、加工性、
屈折率バランス等実用的性能において最も優れるものは
、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンあるいはト
リフルオロエチレンとの共重合体である。テトラフルオ
ロエチレンとの共重合体の弗化ビニリデンの含量は少な
くとも６０モル係であることが好ましい。トリフルオロ
エチレンとの共重合体の場合、弗化ビニリデンの含有量
は少なくとも２０モル係であることが好ましい〇前記混
合物の（Ｂ）成分としては、ポリメチルメタクリレート
又はメチルメタクリレート単位を主成分とする共重合体
が用いられる。かかるメチルメタクリレート単位を主成
分とする共重合体における共重合成分としてはメタクリ
ル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−
ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸シクロ
ヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジ
ル、メタクリル酸２，２．２−トリフルオロエチル、メ
タクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシ
ジル、メタクリル酸β−メチルグリシジル等の如きメタ
クリレート類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチルの如きアクリレ
ート類、メタクリル酸、アクリル酸、スチレン、α−メ
チルスチレン等との共重合体があげられるが、これらに
限定されるものではなく、さらに少量のアクリロニトリ
ル、無水マレイン酸等他種の共重合成分を含む共重合体
であってもさしつかえない。

これらメチルメタクリレート以外の共重合成分の量は、
共重合体重量の５０重ｔ％以下、好ましくは３０ｉ４１
％以下、更に好ましくは１５重量係以下であることが望
まれる。

前記（Ａ）成分及びＣＢ）成分としては、それぞれ２種
以上の重合体を用いてもよい。

本発明で使用いる前記（４）成分と（Ｂ）成分との混合
物は、優れた相溶性のため、はぼ分子分散が達成され、
屈折率のかなり異なるポリマーを混合するにもかかわら
ず、かなシ広い範囲の混合割合において透明である。゛ その透明な混合割合の範囲は、前記（５）成分が前記混
合物重量のＯ〜８０重量係、より好ましくは０〜７０重
量係の範囲であり、（４）成分の配合量が８０重量係を
越えると、弗化ビニリデン系ポリマーが容易に結晶化を
起し乳白色、不透明になるので好ましくない。

即ち本発明の光伝送体では、主成分となる前記混合物中
の前記囚成分含量が０〜８０重量係、よ−り好ましくは
Ｏ〜７０重量係の範囲で、光伝送体の少なくとも一部分
で、例えば光伝送体内部から表面に向けて連続的に変化
し、それに応じて屈折率も連続的に変化している。

更に、本発明の光伝送体を製造する好適な方法について
、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体
とポリメチルメタクリレートを使用した場合を一例とし
て詳しく説明する。又、本発明の光伝送体を得るための
装置の一例を概念図で示すと第２図のようになる。

弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレン共重合体とポ
リメチルメタクリレート、メチルメタクリレート単量体
の混合物をシリンダ２１に仕込み、ヒータ２３で加熱し
表から、ピストン２４で定量的に押し出し混練部２２で
均質に混ぜ合せた後、ノズル５より吐出させてストラン
ドファイバ２６を得る。ストランドファイバ２６は揮発
部２７に導びかれガス導入孔２９より導入された空気、
Ｎ２゜Ａｒ等不活性ガスにより、メチルメタクリレート
単量体がその表面よシ揮発し、その内部にメチルメタク
リレートの濃度分布が生じる。その濃度分布を目的に応
じて、ストランドファイバの太さ、吐出量、引き取り速
度滞在時間と揮発部の温度、流量等によりコントロール
した後、活性光線照射部２８に導き、残存している単量
体を重合、固化せしめニッゾローラ３０を経て巻取ドラ
ム３１に巻取り、目的の光伝送体３２を連続的に得るも
のである。なお水沫において光照射する時期は、上述の
様に揮発部の後でもよいが１条件設定が可能であれば揮
発と光照射を同時に行ってもよい。又揮発は空気、Ｎ２
　＋　Ａｒ等の不活性ガスの気流で行ってもよいし、減
圧下に行うことも可能である。更に、光伝送体１２の残
留単量体を更に少なくするために、光照射部の後に熱重
合部を設置してもよいし、ポリマーのガラス転移点（Ｔ
ｇ）以上の加熱下に更に光照射を行うのもよい方法であ
る。

特に、紡糸を上向きに行ないファイバを鉛直に引き上げ
る方法は、ファイバの糸斑低減化及び揮発の条件コント
ロール巾の拡大を実現する上で好ましい。

また、本法において、原料となる前記混合物中に光重合
を促進するための従来公知の光重合開始剤、あるいは促
進剤、増感剤を添加併用いることは有効な手段である。

前記混合物は、低温では弗化ビニＩＪデンとテトラフル
オロエチレン共重合体が結晶化することから半透明もし
くは乳白色となる。そのため、混合物の貯蔵温度は３０
℃以上が好ましく、さらに好ましくは、６０℃以上にす
るのがよい。

又同様に揮発部の温度も高温条件がよく４０〜１１０℃
の範囲が好ましい。４０℃以下では揮発中に弗化ビニＩ
Ｊデン共重合体が結晶化することがあり、内部減衰が大
きくなることがある。又、１１０℃を越えるとメチルメ
タクリレートが発泡するので好ましくない。このとき、
前記混合物の貯蔵安定性を高めるため、および混合物を
繊維状などに成形するときの粘度変化即ち熱重合を防止
するために、従来公知の熱重合禁止剤を用いるのが好ま
しい。

このようにして調製される前記混合物は、１００℃程度
の温度では熱重合反応は起さないが、均質な光伝送体を
得るには、混合物を充分に均質に混練する必要がある。

混線操作には、従来公知の混線装置が使用できる。又径
が０．１〜５■程度の光伝送体を得るには、特に、この
混合物の押出温度での粘度が重要であり、１０００〜１
０００００／イズ、好ましくは５０００〜５ｏｏｏｏポ
イズの粘度範囲にあるのがよい。

粘度を調整するのに、濃度以外にポリメチルメタクリレ
ートの分子量で行ってもよい。特にその固有粘度〔η〕
が０．５〜３．０９／ｄｔ　（２５℃、メチルエチルケ
トン中）のものは粘度調整が行いやすいという点でなく
、混合物の貯蔵安定性及び曳糸性に優れ好ましい。

本法に用いることのできる活性光源８としては、１５０
〜６００　ｎｍの波長の光を放出する炭素アーク灯、超
高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、ケミカルランプ
、キセノンランプ、レーザー光等が使用できる。また場
合によっては電子線を照射して重合させても構わない。

更に重合を完結させるため、あるいは残留モノマーをで
きるだけ少なくするために、光照射を二段階にするか、
あるいは熱重合と併用いるのが有効である。重合に引き
続いて残留モノマー分を熱風等により乾燥してもよい。

本発明の光伝送体に残留している単量体は出来るだけ少
ないのが好ましく、５重量係以下更には３重量係以下、
更に好ましくは１．５重量係以下であり、上述の方法に
より達成することが可能である。

本発明において 光吸収物質には、種々の染料、顔料、色素が使用でき、
可視光領域のすべての光を吸収することを目的とする場
合には、多種の染料、顔料、色素を混合した黒色のもの
がよい。また、カーゼンブラック、グラファイトカー？
ン、有機炭化物等の光吸収物質も当然用いることができ
る。その他覚を吸収する物質であれば特に限定されるこ
とはないが、特に油溶性の染料が短時間に光吸収物質を
含有することが可能となる点で工業的に好ましい。

また、本発明においては、光吸収物質が光伝送体中に適
切に含有されていなければならない。さらに、好ましく
は光吸収物質が前記光吸収物質を含有する層中に分散さ
れて存在するのがよい。

例えば、光伝送体中に、染料分子、顔料粒子が物理的あ
るいは化学的親和力の場で分散あるいは結合している状
態、また光伝送体中にカーＲンブラックが単分散あるい
は凝集状態で閉じこめられている状態である。従って光
吸収物質の大きさは数十Ｘ〜数士側の範囲であり、光伝
送体の構成物質によって適宜使い分けられる。また、光
吸収物質が粒子である必要はなく、例えば、光伝送体の
構成物質が部分的あるいは全体的に炭化変形したもので
よい。

また、光吸収物質の前記光吸収物質を含有する層中での
濃度は０．０１〜２０体積係の範囲である。

光吸収物質を含有する層の厚さは０．０１μｍ以上であ
ることが好ましく、さらに好ましくは、１〜１００μｍ
の厚さが良い。薄くしすぎるとフレア光を吸収する効果
が小さくなるからである。但し、光吸収物質の大きさ、
濃度、光吸収物質効率によって適当な厚さは当然異なる
。

また、光吸収部の厚さ方向に光吸収物質の大きさ、濃度
は必ずしも均一である必要はなく、むしろ光伝送体の内
部から表面に向って濃度が高くなる勾配がある方がフレ
ア光の除去のために好ましい。

このような光吸収部分の厚みは、本発明において、用い
る溶剤、光吸収物質の種類や、それらの混合割合、混合
液の温度、光伝送体の浸漬時間等によって変化させるこ
とができる。

本発明方法に用いる溶剤は、プラスチック光伝送体の構
成物質を溶解するものであれば、特に限定されるもので
はない。又、プラスチック光伝送体が２種またはそれ以
上の成分の混合物である場合、それらの成分のすべてに
対する溶剤であってもよいし、それらの成分のＩＰＪｉ
類または数種類に対する溶剤でありてもよい。

本発明において使用される溶剤としては、例えば基材と
なる光伝送体が弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレ
ンの共重合体とポリメチルメタクリレート成分を含んで
いる場合、ポリメチルメタクリレートのみを溶解する溶
剤として塩化メチレン、クロロホルム等ハロゲン系のも
のが使用でき、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレ
ンの共重合体とポリメチルメタクリレートの両成分を溶
解するものとして、アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン類、酢酸エチル等のエステル類が使用できる。

光伝送体が弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンと
ヘキサフルオロプロピレン共重合体トポリメチルメタク
リレート成分を含んでいる場合、または弗化ビニリデン
とへキサフルオロアセトン共重合体とポリメチルメタク
リレート成分を含んでいる場合においても同様である。

これらを達成するためには、例えば有機高分子レンズ素
子では溶剤等と染料、顔料、カービンブラック等を混合
した液中にレンズ素子を浸漬し、その後乾燥する方法が
適用できる。このような光吸収物質が包埋されたレンズ
素子はそれ自身フレア光の除去がなされており、本発明
のレンズアレイに用いる接着剤は、光を透過しないとい
うこと以外、特に限定する必要がない。さらに、レンズ
素子を固定し、レンズ素子以外の部分から光が透過しな
いようにすることができれば、レンズ素子全体を接着剤
で接合する必要もない。

また、レンズ素子の外表面は極端な凹凸粗面ではないの
で、その形状に起因する強度低下もなく、アレイ組立方
法も特に限定されることはない。

有機高分子レンズ素子では、それ自身が柔軟で、かつ繊
維状物として得られるならば、円筒状ドラムに巻取りな
がら配列することもできる。

第３図は、本発明の光伝送体の製造法の一例を示す模式
図である。

同図において、３１は本発明に係る光伝送体の素材とな
る光＠遊体、２＃′ｉ光伝送体３２を巻くボビン、３３
はタンク、３４はタンク３３中に貯えられた前記光吸収
物質と前記溶剤との混合液、３５はノズル、３６は乾燥
塔、３７は本発明に係る光伝送体、３８は光伝送体３７
を巻き取るボビンである。

本製造法は、・まず？ピン３２に巻かれた光伝送体３７
をタンク３３に貯えられた溶剤と光吸収物質の混合液３
４に浸漬し、ノズル３５を通す間に光伝送体３１の表面
下に光吸収物質を包埋せしめ、次に乾燥塔３６において
窒素や空気等のガス流の雰囲気中にて溶剤を浸透させて
光吸収物質を包埋した状態の光伝送体を得る方法である
。

ここで前述したように混合液３４の温度によって光吸収
物質の浸透される深さが変化するので温度管理には注意
を要する。また、混合液が常に初期の組成と表るように
調整することも重要な点である。

第３図に示した実施例はすでに製造された光伝送体３１
を用いた場合を示したが、本発明に係る製造法を光伝送
体３１の製造直後、連続的に行なうようにすることもで
きる。すなわち、光伝送体を製造後、？ビン３２に巻き
取らず、第３図に示すような装置にて連続的に光吸収物
質を包埋させ、光伝送体３７を得る方法である。

第４図は第３図同様本発明の光伝送体の製造法の一例を
示す模式図であるが第３図に示すノズル３５を省略した
製造法である。ノズルを省略することにより、ノズル形
状等に規制をうけず、多錘化でき、生産性の向上が可能
な工業的に有利な製造法である。

すなわち、第４図に示すタンク４３とタンク４４の間で
光吸収物質を溶剤の混合液４５をポンプ４６を用いて循
環させ、タンク４３より混合液４５をオーバーフローさ
せる。そのオーバーフローさせた混合液中に光伝送体の
素材４１を導びき、光吸収゛物質を素材３１中に包埋せ
しめ、乾燥塔４７にて溶剤を乾燥し、光伝送体４８を得
る方法である。

この方法では、ノズルがないことから、タンク４３を大
きくすることで簡単に多錘化ができる。

またこの方法においても、第３図に示した方法同様、光
伝送体４１の製造直後連続的に本発明の光伝送体を製造
できる。

第５図は本発明のレンズアレイの一例を示す模式図であ
る。

図示のレンズアレイは平坦度の良好な基板５２Ａ上の両
側にスペーサー５３を置き、この基板上のスペーサーの
間に前述の光吸収物質を包埋したレンズ素子５１の多数
を最密充填で俵積み配列し、その上に他の基板５２Ｂを
重ね、側基板５２Ａ。

５２Ｂとスペーサー５３の間を接着するとともにレンズ
素子５１およびレンズ素子５１と基板５２Ａ。

５２Ｂ、スペーサー５３との間の空隙部に接着剤５４を
充填して全体を接合一体化し１両面をレンズ素子５１の
光軸に垂直な平行平面に研摩したもので正立等倍実像を
結ぶレンズ長としたものであるＯ また第６図は第５図同様本発明のレンズアレイの一例を
示す模式図であるが、レンズ素子６１を俵積み配列とせ
ず、−列に配列し念ものである。

６２Ａ、６２Ｂは基板、６３はスペーサー、６４は接着
剤である。このように本発明のレンズ素子は、従来のレ
ンズ素子同様配列数の大小や俵積みの必要性等に規制を
うけることはない。むしろ本発明のレンズ素子が外表面
形状に起因する強度低下がないことから、配列数を大き
くすることが容易である。

また、本発明のレンズアレイではレンズ素子の外表面形
状に起因する強度低下のないことから基板として特に強
度の高いものを選ぶ必要がなく、アレイとしてその形状
を保持できるものであれば、特に限定されるものではな
い。

すなわち、基板の強度の高いものとして従来使用されて
い７Ｐ：、ｆｆラス繊維強化樹脂板を使用いる必要がな
く、むしろ軽量で安価な樹脂板を使用すべきであり、特
に耐候性を考慮するなら、ポリメチルメタクリレート樹
脂板が適当である。

さらに接着剤についても、光透過性のないものであれば
特に限定されるものではなく、エポキシ系、アクリル系
、シリコン系などどのような接着剤でも使用できる。ま
た、熱硬化タイプ、二液混合タイプなどの硬化方式から
の制限もうけることはない。むしろ軽量で耐熱性、耐候
性に優れたものを選ぶ必要がある。このようなものとし
ては、ガラス繊維強化樹脂板が適当である。

また、接着剤も耐熱性、耐候性に優れたものが好ましい
。

本発明の光吸収物質の浸透機構は基材及び光吸収物質の
選択によって異なるが基材が弗化ビニＩＪデンとテトラ
フルオロエチレンの共重合とポリメチルメタクリレート
からなる場合でクロロホルムに溶解する染料にて該光吸
収物質を浸透させる場合においては、染料を溶解したク
ロロホルムがレンズを構成するＰＭＭＡを溶解し、同時
に弗化ビニＩＪデン共重合体を膨潤せしめ、クロロホル
ムが浸透のキャリア物質とカつて染料をレンズ内部に誘
導すると考えられる。又この場合、クロロホルムがＰＭ
ＭＡのみを溶解抽出するので、染料が浸透した部分には
ＰＭＭＡが一部抽出されて発生したディトが発生してい
る。即ちこの手法ではレンズの内部がエツチング粗面化
と光吸収物質の含有とが同時に実現される。

〔実施例〕

以下に実施例を示して本発明を更に詳しく説明する。

！ｌ！施例１ 弗化ビニ９２フ８０モル係とテトラフルオロエチレン２
０モル係からなる共重合体（屈折率ｎｐ１．４００）３
３重量部、連続塊状重合法で得たポリメチルメタクリレ
ート（屈折率ｎｏ　１．４９２）　３３重址部、メチル
メタクリレート単量体３３重を部、ペンジルメチルクタ
ール０．１重量部、ハイドロキノン０．１重量部を混合
して８０℃に加熱し、混練部を通して、径が２．０　ｍ
のノズルより押し出し、続いて押し出したファイバを、
８０℃に加熱され、窒素ガスが１０ｄ／分の速度で流れ
る揮発部を８分で通過せしめ、６本の円状に等間隔に設
置された４００Ｗの高圧水銀灯の中心にファイバを通過
させ、約５分間光を照射し、２０　ｃｍ１分の速度でニ
ップローラーで引き取り、？ビンに巻取った。

得られたファイバの径は８００μｍであり、インターフ
アコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は、中心部が
１．４６０　、周辺部が１．４５１であり、中心部から
周辺部に向って連続的に減少していた。

なお、得られたファイバの核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によ
る組成分析の結果は、弗化ビニＩＪデンと、テトラフル
オルエチレンの共重合体が中心部には３３３重量部周辺
部には４３重量係金遣れていた。

メチルメタクリレート単量体の残留分は、全体として０
．９重ｉ％であった。

得られた屈折率分布型光伝送体を第３図に示した装置に
て黒色油溶性染料（オリエントオイルブラックＨＢＢ　
）を１０係の濃度に調整した塩化メチレン溶液に０℃で
３０秒間浸漬した後、６０℃の窒素ガス中で１０分間乾
燥した。この光伝送体の断面を顕微鏡で観察したところ
表面から約１５μｍの深さで全周囲が黒く染色されてい
た。この黒色化する前の光伝送体とをそれぞれ切断し、
両端面を平滑に研摩した後、常法によシ１１ｗＩあたり
６．４本のスリットによるモジ；＝レージ曹ン・トラン
スファー・ファンクション（ＭＴＦ）値を測定したとこ
ろ、黒色化Ｉ７た光伝送体の方が２０％ＭＴＦ値が高く
、解像力およびコントラストが明らかに向上することが
確認された。

また、黒色化した光伝送体と黒色化する前の光伝送体を
用いて得られる格子像を第８図に示した装置を用いて観
察した。第８図において、８０１は光学ペンチ、８０２
は光源用タングステンランプ、８０３は集光用レンズ、
８０４は絞り、８０５はフォトマスク用クロムメツキガ
ラスのクロム被膜を０．１　ｍの正方形格子模様に精密
加工したガラス板、８０６は試料台、８０７は？プロイ
ドカメラ、８０８は評価用試料である。

各試料はＨｅ　−Ｎｅレーザー光線のうねシから判様切
断し、研磨機を用いて試料の両端面が長軸に垂直な平行
平面となる様研磨して調整した。

この様に調整された試料８０８は、試料台８０６の上に
セクトされ、絞り８０４を調節して光源８０１からの光
が集光用レンズ８０３、絞シ８０４、加工したガラス板
８０５を通シ、試料の端面全面に入射する様にした後、
試料８０８及びカメラ８０７の位置をフィルム上にピン
トが合うよう調節し、正方形格子像を撮像した。

かくして得られた格子像を第９図に示した。

第９図囚は黒色化前のレンズを用いた格子像、第９図俤
）は黒色化したレンズを用いた格子像である。図から分
る様に、黒色化しないレンズの場合には周辺部で格子像
のゆがみがみられるが、黒色化したレンズの場合にはこ
のゆがみが解消されている。

実施例２ 黒色油溶染料（オリエントオイルブラックＨＢＢ）を１
０％の濃度に調整したアセトン溶液を用いる以外は、実
施例１と同様にして光伝送体を得た。

この光伝送体の断面を顕微鏡で観察したところ表面から
約１０柳の深さで全周囲が黒く染色されていた。この黒
色化された光伝送体を実施例１と同様にして評価したと
ころ、実施例１で得られた光伝送体と同等のＭＴＦ値で
ありた。

実施例３ 黒色油溶染料（オリエントオイルブラックＨＢＢ）ヲ１
０％の濃度に調整した塩化メチレン溶液の温度を２０℃
にする以外は実施例１と同様にして光伝送体を得た。こ
の光伝送体の黒色化層厚みは、約５０μｍであった。ま
た、実施例１と同様にし【評価したところ、実施例１で
得られた光伝送体よシ伝送光量は低下していたが同等の
ＭＴＦ値であった。

実施例４ 実施例１において、光伝送体１をボビンに巻取らず、光
伝送体１の製造と本発明の光吸収物質包埋処理を連続し
て行なった。

得られた光伝送体は実施例１と同等であり、工程上問題
となる点はなかつ穴。むしろ、工程簡略の点から優れた
方法であった。

実施例５ 弗化ビニリデン８０モル係とテトラフルオロエチレン２
０モル係からなる共重合体２６重量部、連続塊状重合法
で得たポリメチルメタクリレート２６重量部、メチルメ
タクリレート単量体４７重ｆｔｆｆ１．１−ヒドロキシ
シクロへキシルフェニルケトン０．５重世部、ハイドロ
キノン０．０５７！５１部を混合して、８０℃に加熱し
混線部にて溶解した径径が２．０　ｍの４錘のノズルよ
り６０℃に冷却して押し出し、続いて押し出したファイ
バを、８０℃に加熱された窒素ガスが５１重ｍｌｎの速
度で流れる揮発部を８分で面過せしめ、１２本の円状に
等間隔に設置された４０ｗのクミカルランプの中心にフ
ァイバを通過させ、約４分間光を照射し、３０　ｃｒｎ
／　ｒｎｉｎの速度でニップローラーで引き取った。

得られたファイバの径は１０００＃１であり、測定した
屈折率分布は、中心部が１．４６２　、周辺部が１、４
５３であり、中心部から周辺部に向りて連続的に減少し
ていた。

ニップローラーにて引き取りた４錘の光伝送体を続いて
、第４図に示した装置にて黒色油溶性染料（オリエント
ニグロシンペースＥＸ）１１％の濃度に調整したクロｏ
決ルム溶液に２０℃で１，５分間浸漬した後、６０℃の
空気中で１０分間乾燥した。

この光伝送体の断面を顕微鏡で観察したところ表面から
約７５１Ｒｎの深さで全周囲が紫色に染色されていた。

またこのとき、約７５μｍの深さの部分と表面のところ
では明らかに濃度の差が観察され、その濃度は外周部か
ら７５μｍの深さまで連続的にうすくなっていた。

さらに実施例１と同様にしてＭＴＦ値を評価したところ
、黒色化した光伝送体の方が２０％１ＶｆｆＦ値が高く
、解像力およびコントラストが明らかに向上することが
確認された。

また、同時に黒色染料を包埋した光伝送体の４錘間の差
を観察したがすべて同じものであった。

実施例６ 弗化ビニリブフッ５モル係、テトラフルオロエチレン１
８モル係トヘキサフルオロプロピレン７モル係からなる
共重合体３５重量部、連続塊状重合法で得たポリメチル
メタクリレート１５重量部、メチルメタクリレート単量
体５０重量部、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニル
ケ）７０．５ｉ１［４１部、ハイドロキノン０．０５重
量部を８０℃に加熱し混線、溶解し、径が２Ｍのノズル
より４０℃に冷却したのち、押し出し九ほかは実施例５
と同様にして、ファイバを得た。得られたファイバの径
は、１０００μｍで、測定した屈折率分布は、中心部が
、１．４４０、周辺部が１．４２５であり、中心部から
周辺部に向って連続的に減少していた。

続い【、第４図に示した装置にて、黒色油溶染料（オリ
エントニグロシンペースＥＸ）を１０％の濃度に：！！
ＩＩ整し九塩化メチレン溶液に２０℃で１５秒間浸漬し
た後、６０℃の空気中で１０分間乾燥した。

実施例１と同様にＭＴＦ値を評価したところ、黒色化し
た光伝送体の方が１５％ＭＴＦが高かりた。

実施例７ 黒色油溶染料（オリエントバリファストカラー３８２０
）を用いるほかは実施例５と同様にして光伝送体を得た
。得られた光伝送体の黒色化層厚みは５０ｔＲｎであり
、λ’ＩＴＦ値は実施例５と同様であった０ 実施例８ 次にこの黒色染料を包埋した光伝送体（レンズ素子）と
包埋する前の光伝送体（レンズ素子）を用いて第５図の
ようなレンズアレイを作成したー。

基板にはガラス繊維強化エポキシ樹脂板を用い、接着剤
にはカーＲンブラックを混合したエポキシ接着剤を用い
た。そして、これらのレンズアレイの１ｍ＊あ之り６．
４本のスリット像についての黒色染料を包埋した光伝送
体を用いたレンズアレイの方が１５％ＭＴＦ値が高く、
解像力およびコントラストが明らかに向上することを確
認した。

実施例９ 実施例１のレンズ素子を用いて、光伝送体の両端面から
ほぼ等距離にあたる場所にのみ接着剤を充填してレンズ
アレイを作成する以外は実施例１と同様にしてレンズア
レイの評価を行なった。

ＭＴＦ値は実施例１のレンズアレイと同等であった。

実施例１０ 実施例５で得たレンズ素子を用いて、第６図のようなレ
ンズアレイを作成した。基板には、ポリメチルメタクリ
レート樹脂板を用い、接着剤にはカーピンブラックを混
合したアクリル系接着剤を用いた。

また、基板にガラス繊維強化工Ｉキシ樹脂板を用い、上
記と同様にしてプレイを作成した。

これらのアレイを比較した結果性能または取扱性におい
て差は見られなかったことから軽量、安価な、ポリメチ
ルメタクリレート樹脂板の方が工業的に有利であった。

実施例１１ 黒色油溶性染料（オリエントニグロシンペースＥＸ）を
１％の濃度に調整したクロロホルム溶液を用い、５℃で
１５秒間浸漬する以外は実施例１と同様にして光伝送体
を得な。この光伝送体の黒色層厚みは８μｍであった。

ＭＴＦ値を評価したところ、側周部の屈折率分布の歪が
完全には解消されていないものの、黒色化前のレンズを
用いた場合と比べ、１０％向上していた。

実施例１２ 浸漬時間を７秒とした以外は実施例１１と同様にして光
伝送体を得た。この光伝送体の黒色層厚みは５＃＋であ
ったＯＭＴＦ値は黒色化しない前のレンズを用いた場合
より５％向上していた。

実施例１３ 浸漬時間を５秒とした以外は実施例１１と同様にして光
伝送体を得た。この光伝送体の黒色層厚みは４１ｔｍで
ありた。ＭＴＦ値は黒色化しない前のレンズを用いた場
合より３％しか向上していなかった。

以上実施例１〜１３の結果をまとめて表１に示した。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック光伝送体によれば、光伝送体の周
辺部に生ずる屈折率分布の歪による弊害やフレア光の発
生を十分に防止でき、また、伝送光量も適宜容易に調節
することができる。

また、本発明のプラスチック光伝送体の製造法によれば
、この様に優れた性質を有する光伝送体を簡便且つ生産
性良く製造することができる。

更に、本発明のレンズアレイによれば、画像伝送等にお
いて像のゆがみや乱れを生じないほか、受光感度に応じ
た最適光量を任意に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（４）は本発明の光伝送体の構成例の側面図、第
１図（Ｂ）はその横断面図である。 第２図乃至第４図は、夫々本発明の光伝送体を製造する
のに使用いる装置の概念図である。 第５図及び第６図は、夫々本発明のレンズアレイの構成
例の横断面図である。 第７図（Ａ）〜■）は本発明の光伝送体の屈折率分布の
例を示すための説明図である。 第８図は本発明の光伝送体を用いて得られる格子像を観
察するための装置の概念図である。 第９図（４）は光吸収物質を含む層を有しない光伝送体
、第９図（Ｂ）は本発明の光伝送体を夫々用いて得られ
る格子像を示した図である。 １１．５１．６１・・・光伝送体、１２・・・光吸収物
質を含む層。 第２図 第　３　図 Ｊ （Ａ）　　　　　　　　　　（Ｂ） ７図 （Ｃ）　　　　　　　（Ｄ） （Ａ） 第９図 （Ｂ）

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. （１）基本的に内部から表面に向けて屈折率が連続的に
   変化する屈折率分布を有するプラスチック光伝送体であ
   って、該光伝送体の表面下に光吸収物質を含有する層が
   形成されていることを特徴とするプラスチック光伝送体
   。
2. （２）プラスチック光伝送体が高屈折率成分の有機重合
   体と低屈折率成分の有機重合体を含む混合物を主成分と
   して構成される特許請求の範囲第（１）項記載のプラス
   チック光伝送体。
3. （３）高屈折率成分の有機重合体がポリメチルメタクリ
   レートであり、低屈折率成分の有機重合体が弗化ビニリ
   デンとテトラフルオロエチレンの共重合体である特許請
   求の範囲第（２）項記載の光伝送体。
4. （４）高屈折率成分の有機重合体がポリメチルメタクリ
   レートであり、低屈折率成分の有機重合体が弗化ビニリ
   デンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピ
   レンの共重合体である特許請求の範囲第（２）項記載の
   プラスチック光伝送体。
5. （５）光吸収物質が油溶性の黒色染料である特許請求の
   範囲第（１）項記載のプラスチック光伝送体。
6. （６）光吸収物質を含む層の厚みが５μｍ以上である特
   許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック光伝送体。
7. （７）光吸収物質を含む層の厚みが８μｍ以上である特
   許請求の範囲第（６）項記載のプラスチック光伝送体。
8. （８）光吸収物質が該光吸収物質を含む層中に分散され
   た状態で存在する特許請求の範囲第（１）項記載のプラ
   スチック光伝送体。
9. （９）基本的に内部から表面に向けて屈折率が連続的に
   変化する屈折率分布を有するプラスチック光伝送体を成
   形し、該成形体を光吸収物質と溶剤との混合液と接触せ
   しめ、その後乾燥することによって、成形体の表面下に
   光吸収物質を含有する層を形成せしめることを特徴とす
   るプラスチック光伝送体の製造法。
10. （１０）成形体を高屈折率成分の有機重合体と低屈折率
    成分の有機重合体を含む混合物を用いて特許請求の範囲
    第（９）項記載のプラスチック光伝送体の製造法。
11. （１１）高屈折率成分の有機重合体としてポリメチルメ
    タクリレートを用い、低屈折率成分の有機重合体として
    弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体を
    用いる特許請求の範囲第（９）項記載の光伝送体の製造
    法。
12. （１２）高屈折率成分の有機重合体としてポリメチルメ
    タクリレートを用い、低屈折率成分の有機重合体として
    弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフル
    オロプロピレンの共重合体を用いる特許請求の範囲第（
    １０）項記載のプラスチック光伝送体の製造法。
13. （１３）光吸収物質として油溶性の黒色染料を用いる特
    許請求の範囲第（９）項記載のプラスチック光伝送体の
    製造法。
14. （１４）光吸収物質を含む層の厚みを５μｍ以上とする
    特許請求の範囲第（９）項記載のプラスチック光伝送体
    の製造法。
15. （１５）光吸収物質を含む層の厚みを８μｍ以上とする
    特許請求の範囲第（１４）項記載のプラスチック光伝送
    体の製造法。
16. （１６）光吸収物質を該光吸収物質を含む層中に分散し
    た状態で含有せしめる特許請求の範囲第（９）項記載の
    光伝送体の製造法。
17. （１７）複数のプラスチック光伝送体を接合せしめて配
    列したレンズアレイにおいて、前記プラスチツク光伝送
    体が、基本的に内部から表面に向けて屈折率が連続的に
    変化する屈折率分布を有するプラスチック光伝送体であ
    って、該光伝送体の表面下に光吸収物質を含有する層が
    形成されているものであることを特徴とするレンズアレ
    イ。
18. （１８）プラスチック光伝送体が高屈折率成分の有機重
    合体と低屈折率成分の有機重合体を含む混合物から成る
    特許請求の範囲第（１７）項記載のレンズアレイ。
19. （１９）高屈折率成分の有機重合体がポリメチルメタク
    リレートであり、低屈折率成分の有機重合体が弗化ビニ
    リデンとテトラフルオロエチレンの共重合体である特許
    請求の範囲第（１８）項記載のレンズアレイ。
20. （２０）高屈折率成分の有機重合体がポリメチルメタク
    リレートであり、低屈折率成分の有機重合体が弗化ビニ
    リデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロ
    ピレンの共重合体である特許請求の範囲第（１８）項記
    載のレンズアレイ。
21. （２１）光吸収物質が油溶性の黒色染料である特許請求
    の範囲第（１７）項記載のレンズアレイ。
22. （２２）光吸収物質を含む層の厚みが５μｍ以上である
    特許請求の範囲第（１７）項記載のレンズアレイ。
23. （２３）光吸収物質を含む層の厚みが８μｍ以上である
    特許請求の範囲第（２２）項記載のレンズアレイ。
24. （２４）光吸収物質が該光吸収物質を含む層中に分散さ
    れた状態で存在する特許請求の範囲第（１７）項記載の
    レンズアレイ。