JPS617802A - 屈折率分布型レンズの製造方法及びその装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法及び該方法に
使用する屈折率分布型レンズの製造装置に関する。

〔従来技術〕

最近、屈折率分布型マイクロレンズとして屈折率が中心
軸から距離の２乗に比例して変化するロンＦレンズか研
究開発され、光フアイバー通信における光源と光ファイ
バーとの結合レンズあるいは複写機等の１対１画像変換
用素子としてその応用分野が急激に広まりつつある。

このような用途に使用するプラスチック類のロッドレン
ズ製造法の１つとしてビニル系千ツマ−、アクリル系モ
ノマー等を原料に使用しての光共重合法による製造法が
知られている。この先共重合法によるロッドレンズの製
造に於いては、従来１例えば「映像情報（Ｉ　）　１１
１８２１５．６Ｊの第５０頁に開示されている第４図に
示すような装置が一般に用いられていた。この第４図に
示した装置を用いてのロッドレンズの製造に於いては、
まず所定の千ツマー混合物を満たしたガラス管９迄鉛直
方向にセットし、矢印１７方向（あるいはその逆方向）
に自転させる。そして、ランプ力へ−７に設けられた所
定の間隔Ａをもつスリット１０を介してカラス管９に対
しその側面方向から紫外線ランプ等の光源４からの光を
照射する。この光照射による共重合の進行の際に、モー
ター１２、ギヤ１３及びネジを切った支柱１４により、
光源４を一定速度Ｖで上昇させることにより光の照射を
ガラス管９内のモノマー混合物の下部から上部へ実施す
る。こうすることによって、ガラス管９内の七ツマー混
合物全体にわたって共重合を進め七ツマ−を消滅させる
。この工程において、ガラス管９は自転し、また、光の
照射はガラス管９へ下部から上部に対して行なわれるの
で、モノマー混合体は、ガラス管９の内壁からガラス管
９の中心部分に向かって、組成が連続的に変化した共重
合体となり、ロッドレンズ前駆体が形成される。この上
ゼ速度Ｖは、モノマー混合物の種類、組成等により異な
るが、ガラス管９の中心部にある七ツマー混合物が下部
から上部全体にわたって共重合して固化するような速度
が選択される。

次に、ガラス管９内の七ツマ−のほぼ消滅したロッドレ
ンズ前駆体を加熱する。これは先の光照射のみでは、ロ
ッドレンズ前駆体中に幾分上ツマ−が残存するので、こ
れを熱エネルギーを加えることにより完全に重合固化さ
せるためである。

また、この加熱は製造されるロッドレンズの歪取りの効
果もある。このような方法によって周辺から中心軸１５
に向かって徐々に屈折率の増大又は減少した第５ａ図又
は第５ｂ図に示すような屈折率勾配１６をもつロッドレ
ンズが得られていた。

しかしながら、このような従来のロッドレンズの製造装
置には、加熱装置が備わっていないので、加熱装置が別
に必要とされた。そのため、第４図に示される光照射装
置からロフトレンズ前駆体か充填されるガラス管９を取
り外して加熱装置に移す操作が必要とされた。また第４
図に示された従来知られている装置は連続工程による製
造には不向きでありロッドレンズを量産することは困難
であった。

〔発明の目的〕′ 本発明は、以上述べたような従来技術の問題点に鑑みな
されたものであり、一工程で屈折率分布型レンズの製造
を可能にし、このようなレンズの製造における工程数の
削減及び１個当りの製造時間を削減することのできる製
造方法及びその方法に用いる装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

以上述べた目的は、下記の本発明の屈折率分布型レンズ
の製造方法及びその装置によって達成される。すなわち
本発明の屈折率分布型レンズの製造方法は、屈折率分布
型レンズの原料となるモノマー混合物を充填した透明容
器を自転しつつ、該透明容器の光の照射される部分が上
部から下部に向かって次第に拡大するように光を開用す
ることのできる固定光源部の近傍を所定の速度で搬送す
る工程を有することを特徴とする。また、この方法に使
用する屈折率分布型レンズの製造装置は、搬送部及び該
搬送部の片側若しくは両側に配設された光源を有し、該
搬送部と該光源との間に遮蔽板を配設した光射部を有し
てなる屈折率分布型レンズの製造装置であって、前記遮
蔽板が前記照射部の入口側から出口側へ向かい上昇しつ
つ伸びた辺と前記光照射部の入口側から出口側へ向かい
ほぼ水平方向に伸びた辺とを外周の一部に有する形状の
透光部を有し、前記搬送部が、容器を設置しかつ自転さ
せることのできる容器設置部を有し、かつ該容器設置部
を前記光照射部の入口から出口へ可動することのできる
ものであることを特徴とする。

以ド、本発明の屈折率分布型レンズの製造方法及びこの
方法に使用する装置を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明の屈折率分布型レンズの製造方法に使
用する装置の一実施例を示す模式平面図、第２図は該装
置の模式正面図である。

本装置は、基本的には、光照射部ｌ及び搬送部２から構
成され、光共重合法によりプラスチック酸のロッドレン
ズを一工程で製造することが可能な装置である。

光照射部ｌは、ロッドレンズの原料であるモノマー混合
物に光を照射し、このモノマーを共重合体に変えロッド
レンズを形成する機能を果す。

搬送部２は、前記モノマー混合物の充填された透明容器
３を光照射部ｌの入口１ａから、出口１ｂまで搬送する
機能を果す。

この光照射部１は、搬送部２の両側に紫外線ランプ等の
所定数の光源４が配設され、搬送部２と光源４との間に
遮蔽板５が配設されたものである。なお、光源４は搬送
部２の片側のみに配設しても差しつかえない。

更に、必要に応じ、光源４の遮蔽板側と反対の側に、反
射板６が設置され、また光源４及び反射板６を取り囲む
ようにランプカバー７が設けられる。。

遮蔽板５は、第１図に示した装置に於いては光照射部ｌ
の入口１ａ側から出口ｌｂ側方向へ向かい−Ｌ昇しつつ
伸びた辺８ａと光照射部ｌの入口ｌａ側から出口ｌｂ側
へ水平方向に伸びた辺８ｂをもつ三角形の透光部８を有
する。この透光部８を介して、搬送部２により所定の速
度で搬送され、原料子ツマー混合物の充填された透明容
器３は、その光の照射される部分が下部から上部に向か
って次第に拡大するように光源４からの光が照射される
。ただし、光の照射される過程すべてを通して透明容器
３への光照射される部分が常時拡大されるように光の照
射をする必要はない。

従って、こ−のような光の照射が可能ならば、この透光
部８の形状はどのような形状でもよく上記のような三角
形に限定されるものではない。すなわち、光照射部ｌの
入口１ａ側から出口ｌｂ側へ、向かい上昇しつつ伸びた
辺と光照射部１の入口１ａ側から出口ｌｂ側へ向かいほ
ぼ水平方向に伸びた辺とを外周の一部に有するような形
状の透光部８ならばよい。前者の辺は、共重合速度を一
定にするために直線になっている事が好ましい。

また後者の辺は、光照射部ｌの入口１ａに於いて透明容
器３内に充填されているモノマー混合物の最下部に光を
照射することができさえすれば、光照射部ｌの入口１ａ
側から出口ｌｂ側へ向かい下降しつつ伸びたものでもか
まわないが、透明容器３に対する光の照射作用になんら
影響を及ぼさないので、こうすることは無意味である。

透光部８の形状の他の例を第３ａ図、第３ｂ図及び第３
ｃ図に示すが、これらの例に限定されず種々の変形態様
をとることができる。これらの図において、８ａが光照
射部１の入口１ａ側から出口ｌｂ側へ向かい上昇しつつ
伸びた辺に相当し、８ｂが光照射部ｌの入口１ａ側から
出口ｌｂ側へ向かいほぼ水平に伸びた辺に相当する。こ
の透光部８は空隙又は透光性材料からなる。必要に応じ
て光が無用な方向に発散しないように、この透光部８ヘ
ス゛リツトを設けてもよい。透光部８を透光性材料で構
成する場合には、光源４からこの透光部８を介して照射
される光により透明容器３内のモノマー混合物が有効に
光共重合が進むようなものを選択する必要がある。

反射板６は光源４からの光を透明容器３内のモノマー混
合物に有効に照射する役割を果す。

搬送部２は、所望の数の透明容器３を設置できる容器設
置部を有しこの容器設置部は透明容器３を自転させる手
段を有する。この搬送部２は二列以上に透明容器３を設
置することができるようにしてもよい。

以上述べた本装置を使用しての本発明の屈折率分布型レ
ンズの連続的製造方法について以下に説明する。

まず、透明容器３内にロッドレンズの原料である七ツマ
ー混合物を構成する各モノマー及び触媒等の添加物を所
定の組成となるように充填する。

このロッドレンズ原料及びその組成は、従来の光共重合
法による製造法に使用したものと同様な組成をした原料
を使用することができる。例えば、モノマー混合物を構
成する各モノマーとじて安息香酸ビニルとメタクリル酸
メチル、クロロ安息香酸ビニルとメタクリル酸トリフロ
ロエチル等、触媒としてベンゾインエーテル系化合物や
有機過酸化物等を使用することができる。

次にこのモノマー混合物が充填された透明容器３を搬送
部２に設置し、光照射部ｌの入口１ａから出口１ｂまで
この透明容器３を自転させながら一定速度Ｖ°で移動さ
せる。このようにして、透明容器３内のモノマー混合物
は、透明容器３の周辺部から中心部に向かって、組成が
連続して変化した共重合体となる。

本発明の装置では、モノマー混合物の光が照射される部
分は、下部から上部に徐々に拡大されるので、モノマー
混合物も下部から上部へ向かい幾分上ツマ−の残存した
共重合体層が形成される。

こうして形成された各部の幾分モノマーの残存する共重
合体層は引き続き光の照射を受は続ける。

光源４からは赤外線等の加熱作用をなす光も放射されて
いるので、この引き続き受ける光の照射により共重合体
層に残存するモノマーは消滅固化する。従って、従来の
ロッドレンズ製造法のように加熱工程を別に必要としな
くてもロッドレンズの製造が完了する。光源４は、モノ
マー混合物に応じて、その光共重合に必要な光エネルギ
ーを与えることができ、赤外線等の加熱作用をなすこと
ができる波長の光も含有したものから選択する。

反応温度は、光共重合反応が進行する温度、通常は常温
で十分である。

また、移動速度ｖ゛、、光源光強度、光源４の数及び各
光源４の間隔は、光照射部ｌの有する透光部８の大きさ
と製造するロッドレンズの大きさとに応じて異なるが、
透明容器３の中心部にあるモノマー混合物が下部から上
部全体にわたって共重合体層となるように、七ツマー混
合物の光重合反応性に応じて適宜選択する。ただし透明
容器３が透光部８の右端にきても、それに充填されてい
る七ツマー混合物（特に、照射を受ける時間が少ない上
部）の重合固化が充分でない場合には、第３図に示すよ
うに、台形状の透光部８を形成し、光の照射時間を増せ
ばよい。

なお、七ツマー混合物の種類により、製造過程で光学的
歪みが生じ、本装置でこの光学的歪みが除去しきれない
ことがあるかもしれない。この場合は１本装置の後に加
熱手段を有する加熱装置を配置し、搬送部２によって透
明容器３をこの加熱装置へ連続的に搬入し、加熱を行え
ばよい。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明の屈折率分布型レンズの製造方法及び
その装置により、加熱工程を特に設けなくても屈折来会
ＩｆＸ型レンズの製造が可能となった。このために、屈
折率分布型レンズの製造工程数の削減及び１個当りの製
造時間の削減が計れ。

同時に屈折率分布型レンズの量産化も可能となった。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

〔実施例〕

１０個の紫外線ランプをそれぞれ直線上に並べた２列の
光源６（各列の紫外線ランプ間の間隔はそれぞれ３０ｃ
＋ａ、列と列との間隔は４０ｃ鳳、各紫外線ランプは８
０ｗ／ｃｔ）　、直角三角形の形をした透光部８（水平
方向の辺３００ｃｍ、鉛直方向の辺２０ｃｍ、斜辺３０
１ｃｍ）を有する２つの遮蔽板５、反射板６及びランプ
カバー７からなる光照射部１並びに搬送部２から構成さ
れる屈折率分布型レンズの製造装置により以下に述べる
ようにロッドレンズを製造した。

まず石英ガラス製の透明容器３（内径３ＩＩＩｌ）内に
クロロ安息香酸ビニル１．５５ｇ　（０，００８ａｏｌ
）とメタクリル酸メチル４．６５ｇ　（０，０４８ＩＣ
１１）及び触媒に過酪化ベンゾイルを１重量％、ベンゾ
インエチルエーテルを０．１重量％添加した混合物を充
填した。この透明容器３を一定速度（２ｃｍ／５ｉｎ）
によって光照射部ｌの入口１ａから出口１ｂに搬送部２
により自転させながら搬送し、ロッドレンズを形成した
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の屈折率分布型レンズの連続的製造装
置の一実施例を示す模式平面図、ＷＩｊＺ図は、該装置
の模式正面図である。第３図は本発明の屈折率分布型レ
ンズの連続的製造装置の別の実施例を示す模式正面図、
第３ａ図、第３ｂ図及び第３ｃ図は透光部の形状の例を
示す図である。 第４図は、従来の屈折率分布型レンズ製造装置の模式図
、第５図は、ロッドレンズの一部を示す図である。 １：光照射部　　　　ｌａ：光照射部の入口１ｂ：光照
射部の出口　２二搬送部 ３：透明容器　　　　４：光源 ５：遮蔽板　　　　　６：反射板 ７：ランプカへ−８：透光部 ８ａ：透光部の光照射部の入口側から出口側へ向かい上
伸しつつ伸びた辺 ８ｂ二二元光の光照射部の入口側から出口側へ向かいほ
ぼ水平方向に伸びた辺 ９ニガラス管　　　　１０ニスリット １２：モーター　　　　１３：ギャ １４：ネジを切った支柱１５：中心軸 １６：屈折率勾配曲線 １７：回転方向を示す矢印 １８二進行方−向を示す矢印 朱　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）屈折率分布型レンズの製造方法において、屈折率分
   布型レンズの原料となるモノマー混合物を充填した透明
   容器を自転しつつ、該透明容器の光の照射される部分が
   上部から下部に向かって次第に拡大するように光を照射
   することのできる固定光源部の近傍を所定の速度で搬送
   する工程を有することを特徴とする屈折率分布型レンズ
   の製造方法。 ２）搬送部及び該搬送部の片側若しくは両側に配設され
   た光源を有し、該搬送部と該光源との間に遮蔽板を配設
   した光射部を有してなる屈折率分布型レンズの製造装置
   であって、前記遮蔽板が前記照射部の入口側から出口側
   へ向かい上昇しつつ伸びた辺と前記光照射部の入口側か
   ら出口側へ向かいほぼ水平方向に伸びた辺とを外周の一
   部に有する形状の透光部を有し、前記搬送部が、容器を
   設置しかつ自転させることのできる容器設置部を有し、
   かつ該容器設置部を前記光照射部の入口から出口へ可動
   することのできるものであることを特徴とする屈折率分
   布型レンズの製造装置。