WO1991005274A1

WO1991005274A1 - Element de transfert optique en plastique du type a distribution d'indice de refraction et procede de production

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Publication number: WO1991005274A1
Application number: PCT/JP1989/000990
Authority: WO
Inventors: Nobuhiko Toyoda; Yoshihiko Mishina; Ryuji Murata; Yoshihiro Uozu; Masaaki Oda; Teruta Ishimaru
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-04-18
Anticipated expiration: 1992-03-29
Also published as: DE68925483T2; DE68925483D1; US5175786A; KR0154877B1; EP0447548B1; EP0447548A1; EP0447548A4; KR920702889A

Description

明細書屈折率分布型ブラスチック光伝送体およびその製法

〔技術分野〕

本発明は、光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等種々の光伝送路として有用なプラスチック光伝送体およびその製法に関する。

〔背景技術〕

光伝送体断面内において、その中心部から外周部に向って連続的な屈折率分布を有する光伝送体が特公昭 47 - 816号公報, 同 47 - 28059号公報、およびヨーロッパ特許公開第 0208159号公報に示されている。

特公昭 47 - 816号公報に示された屈折率分布型光伝送体はガラスを素材とし、イオン交換法にて作成しているため、その生産性が低く、同一形状（特に同一長）で同一性能を備えたものを作ることは難しく、同一性能を備えた屈折率分布型光伝送体の長さは不揃いとなり、その取扱い性に劣るという難点があつた。

特公昭 47- 28059号に示された屈折率分布型ブラスチック光伝送体は、屈率が相異しかつ特定の溶剤に対する溶解度が異なるニ以 _ .. 透明な重合体を混合したものを棒状またはフアイバ状に賦形した後、前記溶剤に浸漬して該威形物の表面より前記重合体の一部を抽出処理することにより、前記重合体成形物の表面からその中心部にかけて前記重合体の混合割合が変化したものとすることによって作られている。この方法によって得られる光伝送体はプラスチック製屈折率分布型光伝送体であるが、屈折率の異なる二種以上の重合体の混合物からなるため屈折率のゆらぎが多くなりその透明性が低下するとともに光散乱を起し易いものとなり、屈折率分布型光伝送体としての特性が十分でないという問題点があり、その用途開発は進んでいない。

ョ一口ツバ公開特許第 0208159号公報には、少なくとも 1 種の熱可塑性重合体（A ) と、重合した場合に重合体（A ) と相溶し得、かつ重合体（ A ) とは異つた屈折率を有する重合体となる単量体（ B ) との均一混合物を口ット状に成形した成形体の表面より、単量体 ( B ) を揮散せしめることによつて、該成形物の表面から内部にかけて単量体（ B ) の連続的な濃度分布を与えた後、該成形物中の未重合単量体を重合することによつて屈折率分布型ブラスチック光伝送体を作る方法が示されている。

屈折率分布型光伝送体の屈折率分布曲線は理想的には次式

N = N。（ 1 — ar ²)

によって表され、第 2図中の a に示した曲線となるといわれている。

ところが、本発明者の検討によると、上記方法によって作られた屈折率分布型光伝送体をィンターファコ干涉顕微鏡にて後述する条件で測定した屈折率分布曲線は、同図中の bに示す如く、その中心から半径方向 0. 5 r 。〜 0. 75 r。までの範囲（すなわち、同図中 c 〜 d の範囲； e は最外周部を示す）は式（ 1 ) で示される理想曲線に比較的近い屈折率分布曲線となっているが、それよりも外側及び内側の屈折率分布はその理想曲線から大きなずれを生じている。

このような光伝送体にて格子模様を観察してみると、その屈折率分布が式（ 1 ) で規定される二次曲線にほ正確に従う屈折率分布を有しているならば、第 3図（ a ) に示す如く、正常な格子像として観察されるが、第 2図（ b ) に示す如き、屈折率分布がその理想屈折率分布より離れた光伝送体にて格子像を観察すると第 3図（ b ) または（ c ) に示されるように大きく歪んだ格子像が観察され正確な画像伝送を行ない得ないものとなっている。また、その解像度を示すモデレーシヨントランスファ一ファクタ一（MTF) は 30 %以下と極めて低いものしか得られずファクシミリ用光伝送体としては到底使用できないものであった。

そこで、第 2図（ b ) に示した如き屈折率分布を備えた従来法によって作られた屈折率分布型光伝送体は、第 2図（ d ) よりも外周方向の部位を切削によって除去するか、または溶剤処理によって溶出除去すれば該光伝送体の光路が比較的理想的な屈折率分布を有するものとなるが、解像度の高い光伝送体とすることは難しく、その生産性が極めて低く、かつ均一な製品を常に製造することが極めて困難であった。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、 L E D等の単色光源を用い、ファタシミリゃイメージセンサーとして使用可能な解像度が高く、色収差の少ない屈折率分布型プラスチック光伝送体を提供するにある。

本発明は、半径！"。なる円形断面を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面に向って少なくとも 0.25 r。〜 0.70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 ) ： n ( r ) n o 1一 ( 1 )

2

式中、 n。は該光伝送体の中心軸部の屈折率、

n ( r ) は該光伝送体の中心軸より半径方向 r の距離の位置部の屈折率、

gは該光伝送体の屈折率分布定数（讓— 、 r は該光伝送体の中心軸より外周方向への距離（讓）で規定される屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備ん、

1.4 ≤ n 0 ≤ 1. 6

0.4 r。（讓） 0.6

0.3 ≤ g (mm- ¹ ) ≤ 0.7

なる特性値を備え、かつ、 4 ラインペアノ籠なる格子像を該光伝送体を通して C C Dラインセンサー上に結像させてその測定光量の最大値 i _max と測定光量の最小値 i _min を測定し、次式（ 2 ) ： TF(% ) = X 100 ( 2 )

+ に従って算出したモジユレ—ション · トランスファ一 · ファンクシヨン（以下、「 MTF」という）が 55 %以上なる特性を備えていることを特徴とする屈折率分布型プラスチック製光伝送体を提供する。

本発明は、さらに、粘度が 10³〜 10⁸ボイズである未硬化液状物質であって、該物質を硬化した硬化物の屈折率 nが n , > n z > n ₃ "· η _Ν である N偭（ N≥ 3 ) の未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が低くなるような配置で同心円状に複層積層した未硬化状態のストランドファィバに賦形し、該ストランドファイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理を施した後、未硬化ストランドファイバを硬化処理することを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法を提供する。

〔図面の簡単な説明〕

第 1図は本発明の屈折率分布型光伝送体の一例の屈折率分布状態を示す曲線であり、

第 2図は従来法によって作った屈折率分布型プラスチック光伝送体の屈折率分布状態を示す曲線であり、

第 3図はこれら光伝送体により得られる格子結合像の一例を示す図であり、

第 4図は光伝送体の解像度測定装置の概略を示す図であり、第 5図は C C Dセンサーにより格子結合像の光量レベルを測定して得たグラフであり、第 6図は本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体を作るのに好ましく用い得る製造装置の概略図であり、

第 7図はレンズ性能測定装置の概略図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕本発明の光伝送体の屈折率分布は、第 1図（ b ) に示されるように、その中心軸から少なくとも 0. 25 r 。〜 0. 70 r 。、好ましくは 0. 20 r 。〜 0. 75 r 。の範囲が、式（ 1 ) に示した理想屈折率分布曲線〔第 1図（ a ) 〕にほ近似する分布曲線を備えていることが必要である。屈折率分布型光伝送体の中心軸より上記で特定した範囲が式（ 1 ) に示した理想屈折率分布を備えるようにした本発明の光伝送体はその中心蚰ょり 0. 25 r。までの領域及び 0. 70 r。よりも外側の領域の各屈折率分布が式（ 1 ) に示した屈折率分布曲線よりもかなりはずれたものであってもその格子像を観察して得られる像はほ正確な格子像とすることができる。

本発明のブラスチック光伝送体の ]!。は 1. 4 ≤ n。 ≤ 1. 6 なる範囲にあることが必要であり、 n。が 1. 6を越える屈折率分布型ブラスチック光伝送体はその製作が難しくなる。一方、 n。が 1. 4未満の光伝送体はその中心轴部の屈折率と外周部の屈折率との差を大きくとることが難かしく解像特性の良好なプラスチック光伝送体とすることができない。

また、 g値は下記式（ 3 ) ：

にて規定され、光伝送体のレンズ長とその結像距離を規定する値である。 g値が 0. 7卿—¹を越えて大きな光伝送体は、その結像距離が極めて短かくなり、均一な特性を備えた光伝送体を常に作ることが難しい。また、 g値が 0. 3讓- ¹未満の光伝送体はその解像度が低く、ファクシミリやイメージスキヤナー用の屈折率分布型光伝送体としては性能が不足する。本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は、ファタシミリ等の光伝送体として使用する場合は、 1本で使用するよりも複数本を単一列または複数列に俵積み配列して集合せるアレイとして使用されることが多く、このアレイにて得られる画像は各光伝送体よりの画像の部分的な重なり画像となつたものである。この重なり画像の鮮明性は、これら重なり画像の重なり度合に大きぐ依存し、また、この重なり度合を支配する因子は該光伝送体の直径である。鮮明な画像を得るにはその半径 r。は 0. 4 〜 0. 6 mmの範囲とすべきである。この太さが更に細いものではその明るさが不足し、また、屈折率分布の均一な光伝送体を効率よく作ることが難しい。また、この太さが上記範囲を越えるものは、この光伝送体を多数本並べてアレイを作ったときに得られる画像の重なり度合が不均一となり鮮明な画像の伝送を行ない難くなる。さらに、このアレイの M T Fを 40 %以上とすることにより鮮明で明るい画像を伝送することができる。

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体の解像度を示す M T Fは次のように求められる。すなわち、第 4図に示す如く、光源 42、フィルタ一 43、拡散板 44、格子 45、屈折率分布型光伝送体 41を複数本並べたアレイ 47を配列してなる解像度測定装置を用い、空間周波数 4 ラインペア/匪を有する格子像を該光伝送体 41を通して、 C C Dラインセンサー 46上に結合させ、その格子画像を読取り、その測定光量の最大値 ( i _max ) と最小値（ i _min ) を第 5図に示す如く測定する < M T Fは測定された i _max と i _min から次式（ 2 ) ：

MTF(%) = X100 ( 2 )

1 max 十 1 m n

に従って箕出する。こで格子定数とは、第 4図の格子 45に示す如く白ラインと黒ラインとの 1組の組合せを 1 ラインとし、 1 mmの巾内に設けられているそのようなラインの数（ラィンペアノ讓）である。

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体の MT Fは 55%以上であることが必要である。 MT Fが 55%未満の光伝送体はその解像度が低く、ファクシミリ等複写機用光伝送体として用いた場合、鮮明な画像を形成することができない。本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は次の如くして作ることができる。

未硬化状態での粘度が 10³〜 10⁸ボイズであり、硬化したときの屈折率 nが n , > n ₂ > n ₃ - n _N である N個（ N 3 ) の未硬化液状物質を用意し、この未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が低くなるように且つ同心円状に複層積層して未硬化状態のストランドファイバを賦形し該ストランドファイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理を施した後、未硬化ストランドファィバを硬化処理する。

Nが 2である場合には屈折率分布型光伝送体の中心層と最外層との n , - n N の差を大きくとると、その中心から 0. 25 r 。一 0. 75 r。の範囲内の屈折率分布を式（ 1 ) の曲線に近似なものとすることは難しく、本発明の目的とする光伝送体を得難い。従って、 Nは 3以上、好ましくは 3 〜 7、より好ましくは 3 〜 5である。

本発明を実施するに際して、用いられる未硬化液状物質は、粘度が 10 ³〜 10⁸ボイズで硬化性のものであることが必要である。粘度が 10 ³ボイズよりも小さいものはその賦形に際し糸切れが生ずるようになり糸状物の形成が困難である。また粘度が 10⁸ボイズより大きいと、その賦形操作性が不良となり各層の同心円性が損われたり、太さ斑の大きな賦形物となり易い。

本発明を実施するに際して用いうる硬化しうる液状物質としてはラジカル重合性ビニル単量体または該単量体と該単量体に可溶性の重合体とからなる組成物などを用いることができる

用い得るラジカル重合性ビニル単量体の具体例としては、メチルメタクリレート（ n = 1. 49 ) 、スチレン（ n = 1. 59 ) 、クロルスチレン（ n = 1. 61 ) 、酔酸ビュル（ n = 1, 47 ) 、 2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォロプロビル（メタ）ァクリレート、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 —ォクタフルォロプロピル (メタァクリレート）、 2 ， 2 , 3 , 4 , 4 , 4 一へキサフルォロプロピル（メタ）ァクリレート、 2 , 2 , 2 — トリフルォロェチル（メタ）ァクリレート等の弗素化アルキル（メタ）ァクリレート（ n = 1. 37〜： 1. 44 ) 、屈折率 1. 43〜 1. 62の

(メタ）ァクリレート類、例えばェチル（メタ）ァクリレート、フエニル（メタ）ァクリレート、ベンジル（メタ）ァクリレート、ヒドロキシァスレキル（メタ）ァクリレート、アルキレングリコールジ（メタ）ァクリレート、トリメチロールプロノ^ンジまたはトリ（メタ）ァクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリまたはテトラ（メタ）ァクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）ァクリレート、ジペンタエリスリト —ルへキサ（メタ）アタリレート、ならびにジエチレングリコールビスァリルカーボネート、弗素化アルキレングリコ一ルポリ（メタ）ァクリレートなどが挙げられる。

これら未硬化液状物質の粘度を調整しかつ得られるストランドファィバ状賦形物中の中心から外側へ向い屈折率分布をもたせるため、前記の未硬化物質はビニル系単量体と可溶性ポリマ一とから構成されていることが好ましい。ここに用いうるボリマーは前記のラジカル重合性ビュル単量体から生成するポリマーとの相溶性が良いことが必要であり、そのようなポリマ一としては、例えば、ポリメチルメタクリレート

( n = 1. 49 ) 、ポリメチルメタクリレート系コポリマー（ n = 1. 47〜 1. 50 ) 、ポリ一 4 —メチルペンテン一 1 ( n = 1. 46) エチレン//酢酸ビュルコポリマー（ n = 1. 46〜 1. 50 ) 、ポリカーボネート（ n = 1. 50〜： 1. 57 ) ポリ弗化ビニリデン（ n =

1. 42 ) 、弗化ビニリデンノテトラフルォロエチレンコポリマ一（ n = 1. 42〜 1. 46 ) 、弗化ビニリデン /テトラフルォロェチレン "へキサフルォロプロペンコポリマー（ n = 1. 40〜

1. 46 ) 、ポリ弗化アルキル（メタ）ァクリレートポリマーなどが挙げられる。

粘度を調整するため、各層に同一の屈折率を有するポリマ一を用いると、中心から表面に向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が得られるので好ましい。とくに、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ、且つそれ自体の屈折率も高いので本発明の屈折率分布型光伝送体を作るに際して用いるポリマーとして好適である。

前記未硬化物より形成したストランドファイバを硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒および/またば光硬化触媒を添加しておくことが好ましい。すなわち、熱硬化触媒およびノまたは光硬化触媒を含有するストランドファイバを加熱処理するかまたは光照射、好ましくは紫外線を周囲から照射する。熱硬化触媒としては、普通パーォキサイド系触媒が用いられる。光重合触媒としてはべンゾフエノン、ベンゾインアルキノレエ一テル、 4 ' — イソプロピル一 2 —ヒドロキシ _ 2 — メチル一プロビオフエノン、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフエ二ルケトン、ベンジルメチルケタール、 2 , 2 — ジエトキシァセトフュノン、クロ口チォキサントン、チォキサントン系化合物、ベンゾフユノン系化合物、 4 — ジメチルァミノ安息香酸ェチル、 4 ージメチルァミノ安息香酸ィソアミル、 N—メチルジェタノ一ルアミン、トリェチルアミンなどが举げられる。光重合に用いる光源としては 150〜 600nmの波長の光を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯. ケミカルランプ、キセノンランプ、レーザー光等が挙げられる。

本発明の光伝送体を作るには、例えば、第 6図に示すストランドファイバ成形装置を用いて実施することができる。同心円状複合ノズル 61から押し出された未硬化状のストランドフアイバ 62は、ストランドフアイバの各層の単量体を相互に拡散させて屈折率分布を与えるための相互拡散部 63および未硬化物を硬化させるための硬化処理部 64を通り、引取りローラ一65を経て、屈折率分布型ブラスチック光伝送体 66として卷取り部 67に卷取られる。ストランドフアイバ 62から遊離する揮発性物質を相互拡散部 63及び硬化処理部 64から除去するため、不活性ガス導入口 68から不活性ガス例えば窒素ガスが導入され、排出口 69から排出される。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例中のレンズ性能及び屈折率分布の測定は下記の方法で行った。

I . レンズ性能の測定

評価装置

レンズ性能の測定は第 7図に示す評価装置を用いて行った, 試料の調製

実施例において得られた光伝送体を、通過する H e — N e レーザー光線のうねりから判定した光線の周期（ス）のほぼ 1 /4の長さ（ス / 4 ) 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、評価試料とした。

測定方法

第 7図中の光学ベンチ（71 ) の上に配置された試料台（76 ) の上に試作した評価用試料（78 ) を載置し、絞り（74 ) を調節して光源（72 ) からの光が集光用レンズ（73 ) 、絞り（74)、ガラス板（75 ) を通り、試料の端面全面に入射するようにしたのち、試料（ 78 ) 及びボラロイドカメラ（ 77 ) の位置をポラ π ィド（ボラロイド社商標）フィルム上にピントがあうよう調節し、正方形格子像を撮影し、格子のゆがみを観察した。ガラス板（75 ) はフォトマスク用のクロムメツキガラスのクロム被膜を 0. 1 腿の正方形格子模様に精密加工したものを用いた。

Π . 屈折率分布の測定

カールツァイス社製ィンターフアコ干涉顕微鏡を用いて測定した。

実施例 1

ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0. 56. メチルェチルケトン（MEK) 中 25てにて測定） 46重量部、ベンジルメタタリレ一ト 44重量部、メチルメタクリレート 10重量部、 1 ーヒド口キシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部及びハイドロキノン 0. 1重量部を 70 'Cに加熱混練して第 1層（中心部）形成用原液とした。また、ポリメチルメタクリレート（〔〕 = 0. 41、 MEK中 25。C にて測定） 50重量部、メチルメタクリレ一ト 50重量部、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部及びハイドロキノン 0. 1重量部を 70'Cに加熱混練して第 2層形成用原液とし、更に、ポリメチルメタクリレ — ト（〔？？〕 = 0.34、 MEK中 25てにて測定） 45重量部、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 —ォクタフルォロペンチルメタクリレート 35重量部、メチルメタクリレート 20重量部、 1 一ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部及びハイドロキノン 0. 1重量部を 70てで加熱混練したものを第 3層 (外層部）形成用原液とした。第 6図に示した成形装置に同心円状 3層複合紡糸ノズルを取付けたものを用い、 3種類の原液を中心から順次に未硬化物の屈折率が低くなるように配列し、同時に押し出しストランドファイバとした。押し出し時の粘度は第 1層の成分が 4. 5 X 10⁴ ボイズ、第 2層が 2. 0 X 10" ボイズ、そして第 3層の原液が 2. 2 X 10⁴ ボイズであつた。また、複合紡糸ノズルの温度は 55てであった。

次いで、長さ 90cmの各層相互拡散処理部を通過させ、その後長さ 120cm、 40Wの螢光灯 12本を円状に等間隔に配置された光照射部の中心にストランドフアイバを通過させ、 50 ιιΖ 分の速度で半径（ r。） 0.50画の光伝送体を二ップロ一ラーで引き取った。吐出量比は第 1層：第 2層：第 3層 = 1 ： 1 ： 1 とした。屈折率分布は中心部（ n。）が 1.512、周辺部が 1.470であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.52で、第 1図に示す如くその中心から外面に向かって 0.25 r 。〜 0.75 r。の範囲が近似的に（ 1 ) 式とほ一致した屈折率分布を有していた。

上記光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 7. 2腿とし、 4 ラインペア/麵なる格子を用いて測定した M T Fは 57%であり、その時の共役長は 15.4腿であった。また、得られた格子の結像は歪みの少ない鮮明な像であった。

この光伝送体複数本を第 4図中の 47に示す如き構造をもつレンズ長 7. 1 mmの光伝送体ァレィに組上げ、この光伝送体ァレイを 4 ラインペア/ mmなる格子を用いて測定した M T Fは. その共役長 15.4讓で 49%であった。この光伝送体アレイに L E Dを光源として C C Dを受光素子として結合したィメージスキャナーを組立てた。このイメージスキャナ一は解像度の高いものであり、鮮明な画像を伝送することができた。

実施例 2

実施例 1 で用いた第 1層の原液を第 1層に用い、ポリメチルメタクリレート（〔？7 〕 = 0.40、 MEK中 25'Cにて測定） 50 重量部、メチルメタクリレート 20重量部、ベンジルメタクリレ一ト 30重量部、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部及びハイドロキノン 0, 1重量部を 65 'Cで加熱混練し第 2層形成用原液とした。また、実施例 1 で用いた第 2層形成用原液を第 3層の原液として用い、ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0.40、 MEK中25·Cにて測定） 50重量部、メチルメタクリレート 30重量部、 2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォロプロビルメタクリレート 20重量部、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフヱ二ルケトン 0. 2重量部及びハイドロキノン 0. 1重量部を 65てで加熱混練し第 4層形成用原液とした。前記の 4種類の原液を同心円状 4層複合ノズルを用い実施例 1 と同様にして同時に押し出しストランドファイバとした。押し出し時の粘度は第 1層の原液が 4. 5 X 10⁴ ボイズ、第 2層の原液が 4. 0 X 10⁴ ボイズ、第 3層の原液が 2. 0 X 10⁴ ボイズ、第 4層の原液が 7. 2 X 10⁴ ポィズであつた。複合ノズルの温度は 60てであった。

次いで、実施例 1 と同様にして硬化し半径（ r o) 0.48mmの光伝送体を得た。吐出量比を第 1層 ·· 第 2層：第 3層 ·· 第 4 層 == 2 ： 1 ： 1 ： 1 として得た光伝送体をィ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（ n。；)が 1.513、周辺部が 1.479であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.53で中心から外周面に向かつて 0.2 r 。〜 0. 8 r。の範囲で近似的に ( 1 ) 式とほー致した屈折率分布を有していた。 4 ラインペアノ腿の格子を用いて測定した M T Fは、レンズ長 7. 1 ππη、共役長 14.9讓で 60%であった。更に、この光伝送体を複数本組合せ実施例 1 と同様にして光伝送体アレイを作成した結果、その M T Fは 53%であり、このアレイを用いたイメージスキャナ一は実施例 1 のイメージスキャナ一と同様、高解像度の画像を伝送することができた。

実施例 3

実施例 2で用いた第 1層形成用原液を第 4層形成用原液として用い、さらに第 5層形成用原液として実施例 1で用いた第 3層形成用原液を第 5層形成用原液として用い、第 1層から第 5層までの原液を実施例 1 と同様にして同心円状複合ノズルを用い同時に押し出してストランドファイバとした。以下、実施例 1 と同様にして半径（ r。） 0.48纏の光伝送体を得た。吐出量比を第 1層：第 2層：第 3層：第 4層：第 5層 = 3 ： 1 ： 1 ： 1 ： 2 として得た光伝送体をインターフアコ干涉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部（ n。）が 1.514 、周辺部が 1.469であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.57で、中心から外面に向かって 0.15 r。〜 0.85 r。の範囲の屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほ一致しており、その M T Fは、レンズ長 8. O MU 共役長 15.9删で 65%であった。更に、実施例 1 と同様にして作成した光伝送体ァレイの M T Fは 60%

( 4 ラインペアノ腿の格子にて測定）であり、このアレイを用いたイメージスキャナ一は解像度の高い画像を伝送することができた。

比較例 1

2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォロプロビルメタクリレート重合体（〔？？〕 = 2.268、 MEK中 25てにて測定） 60重量部、メチルメタクリレート 40重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフヱ二ルケトン 0. 1重量部及びハイドロキノン 0. 1重量部の混合物を 80てに加熱し、混練部を通して径 2. O mrnのノズルより押し出した。この時この混練組成物の押し出し時の粘度は 1 X 10⁴ ボイズであった。続いて押し出しによって得たストランドフアイバを 80てに加熱され、窒素ガスが 10 I /min の速度で流れる揮発部を 13分間かけて通過させてメチルメタクリレートを一部その表面より揮散させた後、等間隔円状に設置された 6本の 500 Wの超高圧水銀灯の中心部該ストランドファイバを通過させ、約 0. 5分間光を照射し、 20 n/mi_n の速度でニップローラーで引き取った。得られた光伝送体の半径（ r ₀)は 0.35顏であり、インターフアコ干涉顕微鏡により測定した屈折率は中心部（ n 0)が 1.441、周辺部が 1.427であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.48であり、その中心から外面に向かつて 0,35 r 。〜 0. 5 r 。の範囲の屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式と一致したものであつた。 4 ラインペアノ腿の格子を用いた M T Fは、レンズ長 8. 0 mm. 共役長 15.9mmで 23%であり、得られた格子の結合像は歪みが大きかつた。

この光伝送体を複数本用い実施例 1 と同様にして光伝送体アレイを作成した結果その M T F ( 4 ラインペアノ讓）は 13 %となった。このアレイを用いたィメ一ジスキャナ一は解像度が著るしく低く画像伝送用としては不適当であった。

実施例 4

ポリメチルメタクリレート（〔 7? 〕 = 0.45、 MEK中 25てにて測定） 50重量部、メチルメタクリレート 40重量部、フヱニルメタクリレート 10重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフエ二ルケトン 0. 2重量部、ノヽィドロキノン 0. 1重量部を 60 'Cで加熱混線した未硬化物を第 1層形成用原液とし、ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0.40、 ^^1(中25てにて測定） 48重量部、メチルメタクリレート 40重量部、 2 , 2 ， 3 ， 3 —テトラフルォロプロピルメタクリレート 12重量部、 1 一ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ノヽィド口キノン 0. 1重量部を 6(TCで加熱混練した未硬化物を第 2層形成用原液とし、ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0.34、

MEK中 25 にて測定） 40重量部、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 ， 5 , 5 —ォクタフルォロペンチルメタクリレート 40重量部、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ヱ二ルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部を 60てで加熱混練した未硬化物を第 3層形成用原液とし、これらの原液を同心円状複合ノズルを用い同時に押し出した。この時の押し出し時の粘度は第 1層の成分が 5. 0 X 10⁴ ボイズ、第 2層の成分が 3. 5 X 10⁴ ボイズ、第 3層の成分が 2. 4 X 10" ボイズであった。また、複合ノズルの温度は 60'Cであつた。

吐出量比を第 1層：第 2層：第 3層 = 2 ： 1 ： 1 として実施例 1 と同様にして拡散処理したストランドフアイバを硬化処理し r。 = 0.52の光伝送体を得た。この光伝送体を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（ n ₀) が 1.495、周辺部が 1.461であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.41讓—¹で、中心から外周面に向って 0.18 r 。〜 0.75 r。の範囲の屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致しており、その M T Fはレンズ長 9. 1 mm. 共役長 19.8讓で 60%であった。更に、実施例 1 と同様にして作成した光伝送体ァレイの M T Fは 56% ( 4 ラインペア/ mmの格子にて測定）であり、このアレイをイメージスキャナーに組み込んだところ解像度の高い画像を伝送することができた。

実施例 5

実施例 4で用いた 3種の原液を用いて吐出量比を第 1層：第 2層：第 3層 = 2. 2 : 1 : 0. 8 とし、実施例 4 と同様にしてストランドファイバを作つた後、硬化し、半径（ r 。） 0.60 mmの光伝送体を得た。この光伝送体を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で 1.494、周辺部で

1.463であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.34細—¹であり、中心から外周面に向って 0.19 r。〜0.76 r _Q の範囲の屈折率分布は近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致しており、その M T Fはレンズ長 11.3mm、共役長 22.1画で 57%であった。更に実施例 1 と同様にして作成した光伝送体アレイの M T Fはレンズ長 11.3mm、共役長 22.1 mraで 50 % ( 4 ラインペアノ譲の格子にて測定）であり、このアレイをイメージスキャナーに組み込んだところ、解像度の高い画像を伝送することができた。

比較例 2

実施例 4で作成した 3種の原液を用いて吐出量比を第 1層第 2層：第 3層 = 4. 0 ： 1. 0 ： 3. 0 とした他は実施例 4 と同様にして硬化し、半径（ r 。） 0.50mmの光伝送体を得た。この光伝送体をィンターファコ干涉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心で 1.498、周辺部で 1.459であり、屈折率分布定数（ g ) は 0.46mm ¹であり、中心から外周面に向って 0.30 r , 〜 0.65 r。の範囲の屈折率分布は近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致していた。この時、その光伝送体の M T Fはレンズ長 8. 4 mm、共役長 16.0讓で 35%であった。更に、実施例 1 と同様にして作成した光伝送体ァレイの M T Fはレンズ長 8. 4咖、共役長 16.0腿で 30%であり、このアレイをイメージスキャナ一に組み込んだところ解像度が低く、画像が歪んだり、端がにじんだりした。〔産業上の利用可能性〕

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は、従来開発されてきた同種の光伝送体に比べ、その中心から少なくとも 0.25 r 。〜 0.75 r 。の範囲の屈折率分布が式（ 1 ) の分布曲線に極めて近似したものとなっているため、その外周部の切削加工を施さなくても極めて良好なレンズ特性を備えている。従って、高解像度が要求されるファクシミリやイメージセンサ一用の光伝送体として有用である。

また、本発明の光伝送体は少くとも 3 つの未硬化物を同心円状に 3層以上に複層積層押出成形することによって効率よく製造することができる。

上記光伝送体の複数本を第 4図 47に示すように単一列または複数列配列したものを一体化した光伝送体ァレイは複写機やファクシミリ用の画像伝送体として有用である。光伝送体アレイとして用いる場合には特に、そのレンズ長（ Z _n ) を 5 〜： L5mm、好ましくは 6 〜12腿、その結像距離（ Tc ) を 10 〜40ππη、好ましくは 13〜25讓とすることにより、性能が均一で、アレイ長の均一な光伝送体アレイとすることができ、かつ 4 ラインペア/難なる格子を用いて測定した M T Fが 30% 以上、好ましくは 40%以上の高解像度光伝送体アレイとすることができる。

Claims

請求の範囲

1. 半径 r。なる円形断面を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面に向つて少なくとも 0.25 r。〜 0.70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 ) ： n ( r ) = n ― ί g

( 1 )

^ 2 ^{J j}

式中、 n。は該光伝送体の中心軸部の屈折率、

n ( r ) は該光伝送体の中心軸より半径方向 rの距離の位置部の屈折率、

gは該光伝送体の屈折率分布定数（腿— ¹ ) 、

r は該光伝送体の中心轴ょり外周方向への距離（腿）で規定される屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備え、

1.4 ≤ n 0 ≤ 1.6

0. 4 r。（譲） 0.6

0. 3 ≤ g (mm" ¹ ) ≤ 0.7

なる特性値を備え、かつ、 4 ラインペアノ讓なる格子像を該光伝送体を通して C C Dラインセンサ一上に結像させてその測定光量の最大値 i _max と測定光量の最小値 i _min を測定し、次式（ 2 ) ：

HTF( ) X 100 ( 2 )

+

に従って箕出したモジユレーション · トランスファ一 . ファンクション（MTF) が 55 %以上なる特性を備えていることを特徴とする屈折率分布型プラスチ 'ンク製光伝送体。

2. 光伝送体の中心軸より外周に向って 0. 20 r。〜 0. 75 r , の範囲の屈折率分布が式（ 1 ) で規定する屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備えている請求項 1記載の屈折率分布型プラスチック光伝送体。

3. 粘度が 10³〜 10⁸ボイズである未硬化液状物質であつて、該物質を硬化した硬化物の屈折率 nが η > n _z > n ₃ - n H である N個（ N 3 ) の未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が低くなるような配置で同心円状に複層積層した未硬化状態のストランドフアイバに賦形し、該ストランドフアイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理を施した後、未硬化ストランドファイバを硬化処理することを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法。

4. 未硬化液状物質がポリメチルメタクリレートとラジカル重合性ビニル単量体との混合物から構成されている請求項 3 に記載の屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法。

5. 半径 r。なる円形断面を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面に向つて少なくとも 0. 25 r。〜 0. 70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 ) ：

ί g ² ) ]

n ( r ) η o —— r ² ( 1 )

I ) ί 式中、 n。は該光伝送体の中心蚰部の屈折率、、 n ( r ) は該光伝送体の中心軸より半径方向 r の距離の位置部の屈折率、

gは該光伝送体の屈折率分布定数（mm-¹ ) 、

r は該光伝送体の中心軸より外周方向への距離（讓）で規定される屈折率分布曲線にほ ^:'近似する屈折率分布を備

、

1. 4 ≤ n 0 ≤ 1. 6

0. 4 r 。（腿） 0. 6

0. 3 ≤ g (mm-¹ ) ≤ 0. 7

なる特性値を備え、かつ、 4 ラインペアノ mmなる格子像を該光伝送体を通して C C Dラインセンサ一上に結像させてその測定光量の最大値 i _max と測定光量の最小値 i _min を測定し、次式（ 2 ) ：

1 max 1 mi

MTF(% ) = X 100 ( 2 ) に従って算出したモジユレ一ション · トランスファ一 · ファンクション（MTF) が 55%以上なる特性を備えた屈折率分布型プラスチック製光伝送体の複数本を単一ラインまたは複数ラィンに並列して集合してなることを特徴とする光伝送体ァレィ。

6. アレイを構成するレンズのレンズ長（ Z ) が 5〜15譲であり、結像距離（ T_c ) が 10〜40ππηである請求項 5記載の光伝送体ァレイ。

7. 複数本の光伝送体からなるアレイのモジユレ一ショントランスファー ' ファンクション（MTF)力く 40%以上である請求項 5 または 6記載の光伝送体ァレイ。

8. 光伝送体アレイの片面に C C D ラインセンサを結合してなることを特徴とするイメージスキャナ—。