JPH0364706A - プラスチック光伝送体 - 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、光集束性ファイバー等に利
用される、中心から外周に向かって連続、的な屈折率分
布を有するプラスチック光伝送体に関するものである。

［従来の技術］ 光伝送体の中心から外用に向かって連続的な屈折率分布
を有する光伝送体は、すでに特公昭４７−８１６号にお
いてガラス製のものが提案されている。しかしながら、
ガラス製の光伝送体は、生産性が低く、高価なものとな
り、かつ屈曲性も乏しいεいう問題点を有している。

このようなガラス製光伝送体に対し、プラスチック製の
光伝送体を製造する方法がし１くつか提案されている。

これら光伝送体の中心から外周に向かって連続的な屈折
率分布を有するプラスチック光伝送体の製造方法を大別
すると、（１）イオン架Ｗ重合体よりなる合成樹脂棒の
中心軸よりその表面に向かって金属イオンを連続的に濃
度変化をもたせるようにしたもの（特公昭４７−２６９
１３号）　、（２）屈折率の異なる２種以上の透明な重
合体の混合物より製造された合成樹脂棒を特定の溶剤で
処理し、前記合成樹脂棒の構成成分の少なくとも１つを
部分的に溶解除去することによって製造するもの（特公
昭４７−２８０５９号）　、（３）　２種の屈折率の異
なるモノマーを、重合方法を工夫して、表面から内部に
わたり連続的に屈折率分布ができるようにするもの（特
公昭５４−３０３０１号）　、（４）架橋重合体の表面
より屈折率の低いモノマーを拡散させて、表面より内部
にわたり、このモノマーの含有率が連続的に変化するよ
うに配置したのちに重合して屈折率分布をもたせたもの
（特公昭５２−５８５７号、特公昭５６−３７５２１号
）、および（５）反応性を有する重合体の表面より、重
合体よりも低い屈折率を有する低分子化合物を拡散、反
応させて、表面より内部にわたり連続的に屈折率分布を
もたせるようにするもの（特公昭５７−２９６８２号）
等である。

［発明が解決しようとする課題］ これら従来法の共通した問題点としては、光伝送体に屈
折率分布を与える物質の拡散あるいは抽出などの工程に
長時間を要することや得られる屈折率分布型光伝送体自
体の長さが限定されるなどから、生産工程は断続的であ
り、換言すればバッチ式生産方法であり、生産性が極め
て悪いのと同時に製造条件の選定が極めて難しかったり
、再現性が得られない等、工業化技術としでは、それぞ
れ問題点を有する製造方法である。

本発明で得られる光伝送体は、上記従来技術で得られる
ものとは異なった構成物から成り、上記従来技術が抱え
ていた断続的な生産工程による不合理性を解決し、ガラ
スあるいはプラスチック光ファイバーと同様な連続的な
生産による製造を可能とするものである。

すなわち本発明の要旨とするところは、光重合によって
形成された重合体と熱重合によって作られた重合体との
重合体混合物の形成物からなる光伝送体上あって、該光
伝送体中の光重合体の熱重合体に対する存在比が中心か
ら周辺にかけて連続的に変化して屈折率分布を形成して
いることを特徴とするプラスチック光伝送体にある。

本発明に用いられる光重合によって形成される重合体は
、単量体単位として主として（メタ）アクリレート系単
量体例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シク
ロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）ア
クリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、パー
フルオロアルキル（メタ）アクリレートからなっている
ことが好ましい、これは、（メタ）アクリレート系重合
体の良好な透明性、重合反応性を備え、熱重合によって
得た重合体に対する良好な溶解性による。

本発明の屈折率分布型光伝送体は通常、後の実施例にも
示す如く熱重合した重合体と、光重合性単量体との混合
物を賦形し、該賦形体中で該単量体を拡散、逃散等の処
理を加えて、光重合性単量体の濃度分布をつけ、又はつ
けなから該賦形体に光を照射して重合して作るのが好ま
しい。

従って本発明を実施するに際しては熱重合体に対する光
重合性単量体の混合割合はその透明性、賦形性を良くす
るために４０重量％以上であることが好ましい。しかし
、該重合体組成物の重合反応性左・悪くしないためには
該単量体含量は７５重量％以下であることが望ましい。

また、重合体組成物の光重合反応性を良くするために該
重合体ａ酸物中に光重合開始剤を０．１〜５重量％を加
えるのがよい。

本発明の光重合に作られた重合体と熱重合によって作ら
れた重合体とからなる重合体混合物は生成するプラスチ
ック光伝送体が透明となる組合せであれば、どのような
ものでもよい。

本発明のプラスチック光伝送体の有意義な形状及び屈折
率分布は、断面形状が円の繊維状であり屈折率がその中
心より周辺に向かって連続的に小さくなっており、光集
束性機能あるいは凸レンズ機能、光フアイバー機能があ
るものである。

この場合、中心から周辺になるほど屈折率の低い重合体
の混合比が大きくなることによって連成される。

特に望ましくは、中心軸に垂直な各断面での屈折率分布
Ｎが、中心部の屈折率Ｎ０、中心軸より半径方向の距離
をｒとしたとき Ｎ＝Ｎｏ　（１−ａｒ”） に近い分布で与えられる場合である。

本発明の光伝送体に残留している単量体（まできるだけ
少ない方が好ま１バ、３％以下、好ましくは１．５％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
。

以下本発明を実施例にてより詳細に説明する。

［実施例］ ・評価方法 １５　　評価装置 レンズ性能の評価は第２図に示すような評価装置を用い
て行った。

２　試料の調整 試作した屈折率分布型レンズを、通過するＨｅ−Ｎｅレ
ーザー光線のうねりから判定した光線の周期（λ）のほ
ぼＡの長さ（λ）となるように切断し、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ように研
磨し、評優資料とした。

３、測定方法 第２図に示すように、光学ベンチ（１０１）の上番こ配
置された試料台の上に試作した試料（１０８）をセット
し、絞り（１０４）を調節Ｌ７て光ｆｉ（１０２）から
の光の集光用レンズ（１０３）　、絞り（１０４）　、
ガラス板（１０５）を通り試料の端めん全面に入射する
ようにした後、試料（１０８）およびポラロイドカメラ
００７）の位置をポラロイドフィルム上にピントが合う
ように調節し、正方形格子像を撮影し、格子の歪みを観
察した。ガラス板（１０５）はフォトマスク用クロムメ
ツキガラスのクロム皮膜に０．１　ａｒｍの正方形格子
模ｔａに精密加工したものを用いた。

・屈折率分布の測定 カールツアイス社製インターフアコ千渉顕微鏡を用いて
公知の方法により測定した。

実施例１ ポリ−（２゜２．３．３−テトラフルオロプロピルメタ
クリレート）（ｎｏｌ、４２０、（ＭＥに中２５°Ｃに
て測定した〔η）２．２８５）４８重量部、メチルメタ
クリレート３５重量部、ｔａｒｔ−ブチルメタクリレ−
１・１７重量部、１−巳ドロ牛シシクロヘキシルフ美ニ
ルケトンｏ、ｘ重１ｔＬハ可ドロキノンＯ５１重量部を
第１図のシリンダ・−に仕込み、８０°Ｃに加熱し、混
練部を通して、径が２．０ｍノズルより押しだした。こ
のよきこの前駆体組成物の押し出し時の粘度はｌＸｌ０
’ボイズであった。続いてこの押し出したファイバーを
８０℃に加熱され、窒素ガスが１０ｉ／ｗｉｎの速度で
流れる揮発部を１３分で通過させて、６本の円状に等間
隔に設置された５００−の超高圧水銀灯の中心にファイ
バーを通過きせ０゜５分間光を照射し、２０ｃｍ／ｓｉ
ｎの速度でニップローラーで引を取った。得られたファ
イバーの直径は１．００ｍ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、中心が１．４４８
、周辺部が１．４３３であり中心部から周辺部に向かっ
て連続的に減少していた。

なお得られたファイバーのＮＭＲによる組成分析の結果
は、中心部にはポリ−（２，２，３，３−テトラフルオ
ロプロピルメタクリレート）が６１重量％、周辺部には
８２重量％含まれていた。

またポリメチルメタクリレートは中心部には３０重量％
、周辺部には５重量％含まれていた。

単量体の残留分は全体として１．３％であった。

また先述のレンズ性能の測定を行った結果、正方形格子
の像は歪が少ないものであった。

比較例１ ポリ−（２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタ
クリレート）（ｎｎＬ４２０．０ＩＥＫ中２５°Ｃにて
測定した〔η〕２．２８５）４８重量部、メチルメタク
リレート３５重量部、ｔ、ｅｒｔ−ブチルメタクリレー
ト１７重量部、ハイドＯキノン０．１重量部を実施例１
と同様の操作をして光伝送体を得た。しかしこの光伝送
体中に残存する単量体の総量は４゜５％と多いものとな
っていた。このため、耐熱性等の耐環境特性の悪いもの
であり、経時変化が激しく実用特性は無かった。

実施例２ ポリメチルメタクリレートを第１図に示した装置に供給
し２３０″Ｃに加熱したノズル（１）より押しだして直
径５００μの糸状物とし、その後２．２．３．３−テト
ラフルオロプロピルメタクリレート２５重量部、メチル
メタクリレート５５重量部、アクリベットＶＨＫ　（三
菱レイヨン社製）２０重量部、■−ヒドロキシシクロへ
キシルフェニルケトン１重量部とからなる重合性組成物
を第１層の透明物質とし、２．２．３．３−テトラフル
オロプロピルメタクリレート５０重量部、２゜２．３，
３．４，４．５．５−オクタフルオロペンチルメタクリ
レート２０重量部、メチルメタクリレート１０重量部、
ポリメチルメタクリレート２０重量部、１−ヒドロキシ
シクロへキシルフェニルケトン１重量部とからなる重合
性組成物を第２層の透明物質とし第１図に示した複合ノ
ズル（２）をもちいてコーティングした第１層の厚さは
１７０ｘ、第２層の厚さは３０−であった。この後、７
０°ＣのＮ、ガスが５１．／糟ｉｎで流れている拡散部
（３）に導き、３分後に２０−のケミカルランプ８本で
紫外線を３分間照射して光重合して直径９００−の屈折
率分布型光伝送体を得た。この光伝送体の屈折率分布を
インターフアコ干渉顕微鏡で測定したところ、中心屈折
率が１．４８７、外周部の屈折率が１．４４８であり、
中心から外周部にかけて連続的に変化していた。

また、この光伝送体を３．５　ｍの長さにその両端を研
磨し画像を観察したところ、倒立実像が観察された。

単量体の残留分は全体として１．２％であった。

また先述のレンズ性能の測定を行った結果、正方形格子
の像は歪が少ないものであった。

実施例３ ポリメチルメタクリレート（〔η）＝０．５６゜ＭＥＫ
中２５°Ｃにて測定）４６重量部、ベンジルメタクリレ
ート４４重量部、メチルメタクリレート１０重量部、１
−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．５重量
部、ハイドロキノン０、１重量部を７０°Ｃに加熱し混
練してこれを芯部の原液とし、ポリメチルメタクリレー
ト（〔η）　−０，３４，ＭＥＫ、２５°Ｃ）５２重量
部、メチルメタクリレート４８重量部、１−ヒドロキシ
シクロへキシルフェニルケトン０．４重量部、ハイドロ
キノン０．１重量部を７０℃に加熱し混練してこれを鞘
部の原液として、芯部−鞘部の両原液を同心円状の複合
ノズルをもちいて同時に押しだした。この時の吐出比は
、（芯成分）：（鞘成分）＝１：２であった。また、複
合ノズルの保温温度は４０°Ｃであった。ついで、９０
０の拡散部を通過させ、その後１２本の円状に等間隔に
設置した１２０ＣＩＩ、４０−蛍光灯の中心にファイバ
ーを通過させ、２５ｃｍ／分の速度でニップローラーで
引き取った。得られたファイバーは直径１１５５−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Ｎ
、の分布は、中心部が１．５１５、周辺部が１．４９２
であり、中心部から周辺部にかけて連続的に減少してい
た。また、この光伝送体を４．５　ｍの長さにその両端
を研磨し画像を観察したところ、倒立実像が観察された
。

単量体の残留分は全体として１．５％であった。

また先述のレンズ性能の測定を行った結果、正方形格子
の像は歪が少ないものであった。

［発明の効果］ 本発明の製造方法により、従来技術が抱えていた断続的
な生産工程による不合理性を解決し、連続的に光伝送体
の生産が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック光伝送体を製造するのに
有効に利用しうる紡糸装置の一例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光重合法によって形成された重合体と熱重合法によ
   って形成された重合体とからなる重合体混合物からなる
   線状の光伝送体であって、該光伝送体中にしめる光重合
   体の存在比が中心から周辺にかけて連続的に変化して屈
   折率分布を形成していることを特徴とするプラスチック
   光伝送体。