JP2893046B2 - Method of manufacturing refractive index distribution type plastic optical transmission body - Google Patents
Method of manufacturing refractive index distribution type plastic optical transmission bodyInfo
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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に利用しう
るプラスチック光伝送体の製造方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the manufacture of a plastic optical transmission body that can be effectively used as various optical transmission paths such as an optical focusing optical fiber, an optical focusing rod lens, and an optical sensor. It is about the method.
[従来の技術] 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47-8
16号公報、同47-28059号公報、ヨーロッパ公開公報0208
159号公報に示されている。[Prior Art] An optical transmission body having a continuous refractive index distribution from the center to the outer circumference in the cross section of the optical transmission body is disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 47-8.
No. 16, No. 47-28059, European Patent Publication 0208
No. 159 publication.
[本発明が解決しようとする課題] 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
能を備えたもの異ロット間で作ることは難しく、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、その取扱い性が不足するという難点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The refractive index distribution type optical transmission body disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-816 is made of glass and made by an ion exchange method, so that its productivity is low. Difficulties with the same shape (especially the same length) and the same performance are difficult to make between different lots, and the length of the graded index optical transmitters with the same performance is not uniform, resulting in poor handling. was there.
特公昭47-28059号公報に示された屈折率分布型プラス
チック光伝送体は、屈折率が相異なり、かつ特定の溶剤
に対する溶解度が異なる二以上の透明な重合体を混合し
たものを棒状又はファイバ状に賦形した後、前記溶剤に
浸漬して、該成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。この方法によって一応
プラスチック製屈折率分布型光伝送体を作ることはでき
るが、屈折率の異なる二種以上の重合体を混合したもの
は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。Japanese Patent Publication No. 47-28059 discloses a graded-index plastic optical transmitter having a refractive index different from each other and a mixture of two or more transparent polymers having different solubilities in a specific solvent. After shaping into a shape, the polymer is immersed in the solvent and a part of the polymer is extracted from the surface of the molded product, thereby mixing the polymer from the surface of the polymer molded product to the center thereof. It is made by assuming that the proportion has changed. By this method, it is possible to make a graded-index optical transmitter made of plastic, but a mixture of two or more polymers with different refractive indexes has a large fluctuation of the refractive index, and its transparency is reduced. Light scattering is likely to occur, and there is a problem that characteristics as a refractive index distribution type optical transmission body are not sufficient.
ヨーロッパ公開特許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)とは異った屈折率
の重合体となる単量体(B)との均一混合物をロッド状
に成形した成形体の表面より、単量体(B)を揮散せし
めることによって、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って屈折率分布型プ
ラスチック光伝送体を作る方法が示されている。EP 0208159 discloses at least one
A kind of thermoplastic polymer (A) and a monomer (B) which is compatible with the polymer (A) when polymerized and which becomes a polymer having a refractive index different from that of the polymer (A) The monomer (B) is volatilized from the surface of the molded product obtained by molding the homogeneous mixture into a rod shape to give a continuous concentration distribution of the monomer (B) from the surface to the inside of the molded product. After that, a method of producing a graded-index-type plastic optical transmission body by polymerizing the unpolymerized monomer in the molded article is disclosed.
屈折率分布型光伝送体の屈折率分布曲線は理想的には
次式によって表わされ、第2図中のaに示した曲線とな
るといわれている。The refractive index distribution curve of the graded index optical transmission medium is ideally represented by the following equation, and is said to be the curve indicated by a in FIG.
N=N0(1-ar2) 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のインターファコ干渉顕微
鏡にて後述する条件で測定し屈折率分布曲線は第1図中
のbに示す如く、その中心から半径方向0.5r0〜0.75r0
までの範囲(同図中c〜dの範囲、eは最外周部を示
す)は比較的式(3)で示す、理想曲線区に近い屈折率
分布曲線を備えているが、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くずれを生じてい
る。N = N 0 (1-ar 2 ) However, according to the study of the present inventor, the refractive index distribution curve obtained by measuring the refractive index distribution curve by using an interfaco interference microscope of the refractive index distribution type optical transmitter manufactured by the above method is described below. As shown by b in FIG. 1, the center is 0.5r 0 to 0.75r 0 in the radial direction.
(The range of c to d in the figure, e indicates the outermost peripheral portion) has a refractive index distribution curve relatively close to an ideal curve section shown by the equation (3), but is outside the range. And the inner refractive index distribution has a large deviation from the ideal curve.
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)で規定する二次曲線にほゞ正
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、正常な格子像の観察を行なうことができる
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)又は(c)に示した如く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ュレーショントラ
ンスファーファンクション(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。When observing the lattice pattern with such an optical transmission body,
If the refractive index distribution has a refractive index distribution almost exactly following the quadratic curve defined by the equation (1), it is possible to observe a normal lattice image as shown in FIG. However, as shown in FIG. 2 (b), when a lattice image is observed with an optical transmission body whose refractive index distribution is farther from the ideal refractive index distribution, as shown in FIG. 3 (b) or (c), it becomes larger. A distorted lattice image is observed, and accurate image transmission cannot be performed. Further, only a very low modulation transfer function (MTF) showing the resolution of 30% or less was obtained, and it could not be used as a facsimile optical transmitter at all.
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り削取る
か、或いは、当該部分を溶剤によって溶出処理し、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
としているため、解像度の高い光伝送体とすることは難
しく、かつその生産が極めて低く均一な製品を常に製造
することが極めて難しいという難点があった。Therefore, in the gradient index optical transmission body made by the conventional method having the refractive index distribution as shown in FIG. 2 (b), a portion in the outer peripheral direction is cut away more than in FIG. 2 (d). Alternatively, the portion is eluted with a solvent, and the optical path of the optical transmitter has a relatively ideal refractive index distribution. Therefore, it is difficult to obtain a high-resolution optical transmitter, and However, there is a problem that it is extremely difficult to always produce a uniform product with a very low uniformity.
[問題点を解決するための手段] そこで本発明者等はLED等の単色光源を用い、ファク
シミリやイメージセンサ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
を得ることを目的として検討した結果本発明を完成した
ものであり、本発明の要旨とするところは、未硬化状態
での粘度が103〜108ポイズなる物質であり、該物質を硬
化した硬化物の屈折率nがn1>n2>n3…nN(N≧3)な
るN個の未硬化液状物質を中心から外周面に向かって順
次屈折率が低くなるような配置で、かつ、同心円状に複
層積層した未硬化状態のファイバストランドに賦形し、
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相互拡散処理を施
しながら、又は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にある。[Means for Solving the Problems] Accordingly, the present inventors use a monochromatic light source such as an LED to obtain a high-resolution, low-chromatic-refractive-index distribution-type plastic optical transmitter that can be used as a facsimile or an image sensor. is obtained by completing the results present invention was investigated for the purpose of, it is an aspect of the present invention is a substance viscosity at the uncured state is 10 3 to 10 8 poises, the cured product formed by curing a substance N uncured liquid materials having a refractive index n of n 1 > n 2 > n 3 ... N N (N ≧ 3) are arranged in such a manner that the refractive index decreases gradually from the center toward the outer peripheral surface, and are concentric. Shaped into uncured fiber strands laminated in multiple layers,
While performing the material interdiffusion treatment between adjacent layers so that the refractive index distribution between the layers of the strand fiber becomes a continuous refractive index distribution, or after performing the mutual diffusion treatment, it is preferable to cure the uncured strand fiber. The present invention resides in a method of manufacturing a characteristic gradient index type plastic optical transmission body.
本発明の製造方法によれば以下に述べるような光伝送
体を製造することが可能である。According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an optical transmission body as described below.
本発明の光伝送体の屈折率分布は第1図(b)に示す
如く、その中心軸から少なくとも0.25r0〜0.70r0、好ま
しくは0.20r0〜0.75r0の範囲が、式(1)に示した理想
屈折率分布曲線〔第1図(a)〕にほゞ近似の分布曲線
を備えていることが好ましい。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
中心軸より0.25r0の範囲及び0.70r0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
可成りはずれたものであっても格子像を観察して得られ
る像はほゞ正確な格子像とすることができる。The refractive index distribution of the optical transmission of the present invention as shown in Fig. 1 (b), at least 0.25 R 0 ~0.70R from the central axis 0, is preferably in the range from 0.20r 0 ~0.75r 0, equation (1 It is preferred that the ideal refractive index distribution curve [FIG. 1 (a)] shown in FIG. The optical transmission body of the present invention in which the range specified above from the central axis of the refractive index distribution type optical transmission body has the ideal refractive index distribution shown in Expression (1) is in a range of 0.25r 0 from the central axis. Even if each refractive index distribution in the area outside 0.70r 0 is considerably different from the refractive index distribution curve shown in the equation (1), the image obtained by observing the lattice image is almost accurate. It can be a lattice image.
本発明のプラスチック光伝送体のn0は1.5±0.1なる範
囲であることが好ましく、n0が1.6を越える屈折率分布
型プラスチック光伝送体はその製作が難しくなる。一
方、n0が1.4未満の光伝送体は、その中心軸部の屈折率
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。N 0 of the plastic optical transmission medium of the present invention is preferably a range of 1.5 ± 0.1, the refractive index distribution type plastic optical transmission article n 0 exceeds 1.6 manufacture it becomes difficult its. On the other hand, an optical transmitter having n 0 less than 1.4 is a plastic optical transmitter having a good resolution characteristic, in which it is difficult to obtain a large difference between the refractive index of the central axis portion and the refractive index of the outer peripheral portion. Can not.
また、g値は式(3) に規定され、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0.7mm-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。Also, the g value is given by the equation This is a value that defines the lens length of the optical transmission body and its imaging distance. An optical transmitter having a g value exceeding 0.7 mm -1 has an extremely short imaging distance, and it is difficult to always produce an optical transmitter having uniform characteristics.
またg値が0.3mm-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ャ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。Further, an optical transmitter having a g value of less than 0.3 mm -1 has a low resolution, and its performance is insufficient as a gradient index optical transmitter for a facsimile or an image scanner.
本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体はファ
ク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、その多数本を1列又は多数列俵積み配列と
して使用された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ったものである。この重なり画像
の解明性を向上するには、これら重なり画像の重なり度
合が大きく寄与してき、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り、その半径r0は0.5±0.1mm
の範囲であることが好ましい。この太さが更に細いもの
ではその明るさが不足すること、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く、また、この太さが
上記範囲を越えて太いものは、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伝送を行ない得るアレイとなし
得なくなるので好ましくない。When used as an optical transmitter such as a facsimile, the plastic refractive index distribution type optical transmitter of the present invention is used as an array in which many of them are used as a single-row or multi-row bales arrangement rather than using one. Often used, the image obtained with this array is a partially overlapping image of the image from each light transmitter. In order to improve the clarity of the overlapped image, the degree of overlap of these overlapped images has greatly contributed.A factor governing the degree of overlap is the diameter of the optical transmission body, and its radius r 0 is 0.5 ± 0.1 mm.
Is preferably within the range. If the thickness is smaller, the brightness is insufficient, and it is difficult to efficiently produce an optical transmission body having a uniform refractive index distribution. When an array is formed by arranging a large number of transmitters, the degree of overlap of the images obtained is not uniform, and it is not preferable because the array cannot perform clear image transmission.
また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MTFは空間周波数4(ラインペア/mm)を有
する格子、第4図(41)に示す如き屈折率分布型光伝送
体を複数本並べたアレイ及び光源を第4図に示す如く配
列し、結像面に設置したCCDラインセンサーにより格子
画像を読取り(第5図)その測定光量の最大値(imax)
と最小値(imin)を第5図に示す如く測定し、次式によ
り求めた ここで空間周波数とは、第4図に示す如く、白ライン
と黒ラインとの1組の組み合わせを1ラインペアとし、
これが1mm幅内にいくつ設けてあるかをラインペア/mmと
いう単位で表したものである。The MTF indicating the resolution of the plastic gradient index optical transmission body of the present invention is a grating having a spatial frequency of 4 (line pairs / mm), and a plurality of gradient index optical transmission bodies as shown in FIG. The array and the light sources arranged in this manner are arranged as shown in FIG. 4, and a grid image is read by a CCD line sensor installed on the image plane (FIG. 5). The maximum value (i max ) of the measured light amount
And the minimum value (i min ) were measured as shown in FIG. Here, the spatial frequency is, as shown in FIG. 4, a set of a combination of a white line and a black line is defined as one line pair,
This indicates how many lines are provided in a 1 mm width in units of line pairs / mm.
本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体のMTF
は40%以上であることが好ましい。MTFが40%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器用光
伝送体として用いた場合、鮮明な画像を形成することが
できなくなるので、MTFは45%以上とするのが好しい。MTF of the gradient index optical transmission body made of plastic of the present invention
Is preferably 40% or more. An optical transmitter having an MTF of less than 40% has a low resolution, and when used as an optical transmitter for a copying machine such as a facsimile, a clear image cannot be formed. Therefore, the MTF is preferably set to 45% or more. .
以下、本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体の
製造方法について更に説明する。Hereinafter, the method for producing a graded-index plastic optical transmission body of the present invention will be further described.
未硬化状態での粘度が103〜108ポイズであり硬化した
ときの屈折率nがn1>n2>n3…nNなるN≧3なるN個の
未硬化物質を用意し、中心から同心円状に複数層各層の
屈折率が順次低くなるように複層積層した棒状体又はフ
ァイバ状賦形物を形成し、各層間の屈折率分布が連続的
屈折率分布となるように拡散処理しながら、又は拡散処
理した後に硬化処理せしめることにより製造する。Viscosity prepared the N uncured material refractive index n is n 1> n 2> n 3 ... n N becomes N ≧ 3 when cured is 10 3 to 10 8 poise in the unhardened center From a plurality of layers to form a rod-shaped body or a fiber-shaped shaped article laminated concentrically so that the refractive index of each layer is gradually reduced, and diffusion treatment is performed so that the refractive index distribution between each layer becomes a continuous refractive index distribution. It is manufactured by performing a hardening treatment during or after a diffusion treatment.
Nが2である場合には屈折率分布型光伝送体の中心層
と最外層との差n1‐n2を大きくとると、その中心から0.
25r0‐0.70r0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
送体とすることができない。従ってNは3以上の範囲で
あり、3〜5の範囲であることが好しい。When N is 2, if the difference n 1 -n 2 between the center layer and the outermost layer of the graded index optical transmitter is increased, the difference between the center and the center is set at 0.
It is difficult to make the refractive index distribution within the range of 25r 0 -0.70r 0 approximate to the curve of the equation (1), and it cannot be used as the optical transmitter of the present invention. Therefore, N is in the range of 3 or more, and preferably in the range of 3 to 5.
本発明を実施するに際して用いられる未硬化物質は、
粘度が103〜108ポイズで硬化性のものであることが必要
である。粘度が103ポ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ポイズより大きいと、その賦形操
作性が不良となり各層の同心円性が損なわれたり、太さ
斑の大きな賦形物となり易いので好しくない。The uncured material used in practicing the invention is
It must have a viscosity of 10 3 to 10 8 poise and be curable. If the viscosity is less than 10 3 poise, thread breakage occurs during the shaping, and it is difficult to form a thread. On the other hand, if the viscosity is more than 10 8 poise, the shaping operability is poor, and concentricity of each layer is impaired, or a shaping material having a large unevenness in thickness tends to be unfavorable.
本発明を実施するに際して用いうる硬化しうる物質と
してはラジカル重合性ビニル単量体又は該単量体と該単
量体に可溶性の重合体とよりなる組成物などを用いるこ
とができる。As the curable substance that can be used in carrying out the present invention, a radical polymerizable vinyl monomer or a composition comprising the monomer and a polymer soluble in the monomer can be used.
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)、酢酸ビニル(n
=1.47)、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)
アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロプロ
ピル(メタ)アクリレート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフル
オロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフル
オロエチル(メタ)アクリレート等の弗素化アルキル
(メタ)アクリレート(n=1.37〜1.44)、屈折率1.43
〜1.62の(メタ)アクリレート類例えばエチル(メタ)
アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジ
ル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)
アクリレート、アルキレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、トリメチロールプロパンジ又はトリ(メタ)ア
クリレート、ペンタエリスリトールジ、トリ又はテトラ
(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)ア
クリレートなどのほかジエチレングリコールビスアリル
カーボネート、弗素化アルキレングリコールポリ(メ
タ)アクリレートなどが挙げられる。Specific examples of the radical polymerizable vinyl monomer that can be used include methyl methacrylate (n = 1.49), styrene (n =
1.59), chlorostyrene (n = 1.61), vinyl acetate (n
= 1.47), 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth)
Acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2,3,4,4,4-hexafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2, Fluorinated alkyl (meth) acrylates such as 2-trifluoroethyl (meth) acrylate (n = 1.37 to 1.44), refractive index 1.43
1.62 (meth) acrylates such as ethyl (meth)
Acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth)
Acrylate, alkylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di or tri (meth) acrylate, pentaerythritol di, tri or tetra (meth) acrylate, diglycerin tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc. And diethylene glycol bisallyl carbonate and fluorinated alkylene glycol poly (meth) acrylate.
これら未硬化物質を糸状に賦形するに供する未硬化物
の粘度調整及び得られる糸状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ーとにて構成されていることが
好ましい。ここに用いうるポリマーとしては、前記のラ
ジカル重合性ビニル単量体から生成するポリマーとの相
溶性が良いことが好ましく、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−4−メチルペンテン
−1(n=1.46)、エチレン/酢酸ビニルコポリマー
(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/テトラフルオロエチレンコポリマー(n=1.42〜1.
46)、弗化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキ
サフルオ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)アクリレートポリマーなどが挙
げられる。The uncured material is soluble in the vinyl monomer to adjust the viscosity of the uncured material used for shaping these uncured materials into a thread and to provide a refractive index distribution from the center to the outside in the resulting filamentous material. It is preferable to be composed of a polymer. The polymer which can be used here preferably has good compatibility with the polymer formed from the above-mentioned radical polymerizable vinyl monomer. For example, polymethyl methacrylate (n = 1.49), polymethyl methacrylate copolymer (n = 1.47) -1.50), poly-4-methylpentene-1 (n = 1.46), ethylene / vinyl acetate copolymer (n = 1.46-1.50), polycarbonate (n = 1.50-1.
57), polyvinylidene fluoride (n = 1.42), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer (n = 1.42-1.
46), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexafluoropropene copolymer (n = 1.40-1.46), polyalkyl fluoride (meth) acrylate polymer and the like.
粘度を調整するため、各層に同一の屈折率を有するポ
リマーを用いた場合は、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
で好しい。とくに、ポリメチルメタクリレートは透明性
に優れ及び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
適なものである。It is preferable to use a polymer having the same refractive index for each layer in order to adjust the viscosity, since a plastic optical transmission body having a continuous refractive index distribution from the center toward the surface can be obtained. In particular, polymethyl methacrylate has excellent transparency and a high refractive index of itself, so that it is suitable as a polymer to be used for producing the gradient index optical transmitter of the present invention.
前記未硬化物より形成した糸状物を硬化するには未硬
化物中に熱硬化触媒、或いは光硬化触媒を添加しておく
ことが好しく、熱硬化触媒としては普通パーオキサイド
系触媒が用いられる。光重合触媒としてはベンゾフェノ
ン、ベンゾインアルキルエーテル、4′−イソプロピル
−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、1
−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジル
メチルケタール、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ク
ロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾ
フェノン系化合物、4−ジメチルアミノ安息香酸エチ
ル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N−メチ
ルジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げら
れる。In order to cure the thread-like material formed from the uncured material, it is preferable to add a thermosetting catalyst or a photocuring catalyst in the uncured material, and a peroxide catalyst is usually used as the thermosetting catalyst. . Benzophenone, benzoin alkyl ether, 4'-isopropyl-2-hydroxy-2-methyl-propiophenone, 1
-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzyl methyl ketal, 2,2-diethoxyacetophenone, chlorothioxanthone, thioxanthone-based compound, benzophenone-based compound, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, N-methyldiethanolamine, Triethylamine and the like.
次いで未硬化状の糸状物を硬化させるには、硬化部に
おいて好ましくは紫外線を周囲から作用させ、熱硬化触
媒及び/又は光硬化触媒を含有する糸状物を熱処理ない
し光照射処理する。Next, in order to cure the uncured thread, the ultraviolet ray is preferably applied from the periphery in the curing section, and the thread containing the thermosetting catalyst and / or the photocuring catalyst is subjected to heat treatment or light irradiation treatment.
本発明の光伝送体を作るには例えば第6図の糸成形装
置を用いて実施することができる。第6図は糸条物成形
装置を図式的に示す工程図で、相互拡散部及び硬化処理
部だけを縦断面図とするものであり、図中の記号61は同
心円状複合ノズル、62は押し出された未硬化状の糸状
物、63は糸状物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、、64は未硬化物を硬
化させるための硬化処理部、65は引き取りローラー、66
は製造された屈折率分布型プラスチック光伝送体、7は
巻き取り部、68は不活性ガス導入口、69は不活性ガス排
出口である。糸状物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を導入する。The optical transmission body of the present invention can be manufactured by using, for example, the yarn forming apparatus shown in FIG. FIG. 6 is a process diagram schematically showing the yarn forming apparatus, in which only the interdiffusion section and the hardening section are formed in a longitudinal sectional view, in which 61 is a concentric composite nozzle, and 62 is an extruded part. Uncured thread, 63 is a mutual diffusion part for diffusing the monomers of each layer of the thread to give a refractive index distribution, and 64 is a curing part for curing the uncured material. , 65 is a take-off roller, 66
Is a manufactured refractive index distribution type plastic optical transmission body, 7 is a winding section, 68 is an inert gas inlet, and 69 is an inert gas outlet. In order to remove volatile substances released from the thread 62 from the interdiffusion section 63 and the curing section 64, an inert gas such as a nitrogen gas is introduced from the inert gas inlet 68.
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。Examples of light sources used for photopolymerization include a carbon arc lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a chemical lamp, a xenon lamp, and a laser beam that emit light having a wavelength of 150 to 600 nm.
本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は好ま
しくは上述した如き特徴を備えており、該光伝送体複数
本を第4図中(41)に示す如く、一列又は複数列配列し
たものを一体化した光伝送体アレイとすることにより、
複写器やファクシミリ用の画像伝送体として有用に用い
ることができる。光伝送体アレイとして用いる場合には
そのレンズ長(Zn)は5〜15mm、好しくは6〜12mm、そ
の結像距離(Tc)は10〜40mm、好しくは13〜25mmとする
ことにより、性能が均一であり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/mmなる
格子を用いて測定したMTFが好ましくは40%以上の高解
像度、光伝送体アレイとすることができる。The plastic graded-index optical transmission body of the present invention preferably has the above-mentioned features, and a plurality of such optical transmission bodies are arranged in one or more rows as shown in (41) in FIG. By using an integrated optical transmitter array,
It can be usefully used as an image transmitter for a copier or a facsimile. Its lens length when used as an optical transmission article array (Z n) is 5 to 15 mm, good properly is 6 to 12 mm, that the imaging distance (T c) is 10 to 40 mm, the good properly to 13~25mm As a result, an optical transmitter array having a uniform performance and a uniform array length can be obtained, and the MTF measured using a grating of 4 line pairs / mm is preferably a high-resolution optical transmitter array of 40% or more. It can be.
[発明の効果] 本発明方法による屈折率分布型プラスチック光伝送体
は、従来開発されてきた同種の光伝送体に比べ、好まし
くはその中心から少なくとも0.25r0〜0.70r0範囲の屈折
率分布が式(1)に分布曲線に極めて近似した分布のも
のとなっているため、その外周部の切削加工などを施さ
なくても極めて良好なレンズ特性を備えたものとなって
おり、高解像度が要求されるファクシミリやイメージセ
ンサ用の光伝送体として極めて有用なものである。Graded index plastic optical transmission medium according to the present invention a method [Effect of the invention] is compared with the optical transmission of the same kind that have been previously developed, preferably the refractive index distribution of at least 0.25r 0 ~0.70r 0 range of the center Has a distribution very similar to the distribution curve in equation (1), so that the lens has extremely good lens characteristics without cutting the outer periphery thereof, and has a high resolution. It is extremely useful as a required optical transmitter for facsimile and image sensors.
また、本発明の方法は、未硬化物を同心円に3層以上
の複層押出成形法を用いることによって効率よく光伝送
体を製造することに初めて成功したものである。In addition, the method of the present invention is the first to succeed in efficiently manufacturing an optical transmission body by using a multi-layer extrusion method of forming three or more concentric circles of an uncured material.
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。実施
例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。Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The measurement of the lens performance and the refractive index distribution in the examples was performed by the following methods.
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。I. Measurement of lens performance Evaluation device The lens performance was measured using an evaluation device shown in FIG.
試料の調製 実施例により得られた光伝送体を、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同期(λ)のほ
ぼ1/4の長さ(λ/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。The optical transmission body obtained in the preparation example of a sample, the He-Ne laser undulation of light is determined from synchronization (lambda) of the cut to be substantially the length of 1/4 (λ / 4) passing through Then, the sample was polished using a polishing machine such that both end surfaces of the sample became parallel planes perpendicular to the long axis, to obtain an evaluation sample.
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)をセットし、絞
り(74)を調節して光源(72)から光が集光用レンズ
(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)及びポラ
ロイドカメラ(77)の位置をポラロイド(ポラロイド社
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(7
5)はフォトマスク用クロムメッキガラスのクロム被膜
を0.1mmの正方形格子模様に精密加工したものを用い
た。Measuring method A trial evaluation sample (78) is set on a sample stage (76) placed on an optical bench (71) in FIG. 7, and a stop (74) is adjusted to adjust a light source (72). After passing through the condenser lens (73), the diaphragm (74), and the glass plate (75), the light is incident on the entire end surface of the sample, and the position of the sample (78) and the polaroid camera (77) is changed to Polaroid. (Polaroid) The film was adjusted to focus on the film, a square grid image was taken, and the grid distortion was observed. Glass plate (7
For 5), a chrome coating of chromium-plated glass for photomasks was precisely processed into a 0.1 mm square lattice pattern.
II.屈折率分布の測定 カールツアイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用い
て公知の方法により測定した。II. Measurement of refractive index distribution It was measured by a known method using an Interfaco interference microscope manufactured by Carl Zeiss.
以下実施例により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
実施例1 ポリメチルメタクリレート(〔η〕=0.56,MEK中,25
℃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
クロヘ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℃に加熱混練して第1層形成用(中
心部)原液とした。またポリメチルメタクリレート
(〔η〕=0.41,MEK中,25℃にいて測定)50重量部、メ
チルメタクリレート50重量部、1−ヒドロキシシクロヘ
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℃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ート(〔η〕=0.34,MEK中,25
℃にいて測定)45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35重量部、メチルメタク
リレート20重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェ
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
℃で加熱混練したものを第3層形成用原液とした。この
3種類の原液を第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、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.
5×104ポイズ、第2層が2.0×104ポイズそして第3層の
原液が2.2×104ポイズであった。又複合紡糸ノズルの温
度は55℃であった。Example 1 Polymethyl methacrylate ([η] = 0.56 in MEK, 25
46 parts by weight, 44 parts by weight of benzyl methacrylate, 10 parts by weight of methyl methacrylate, 0.2 part by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by weight of hydroquinone are kneaded at 70 ° C. to form the first layer (center). Part) Stock solution. 50 parts by weight of polymethyl methacrylate ([η] = 0.41, measured at 25 ° C. in MEK), 50 parts by weight of methyl methacrylate, 0.2 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part of hydroquinone 0.1 part by weight
A weight part was heated and kneaded at 70 ° C. to prepare a stock solution for forming a second layer, and polymethyl methacrylate ([η] = 0.34, 25% in MEK)
C) 45 parts by weight, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate 35 parts by weight, methyl methacrylate 20 parts by weight, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.2 part by weight and hydroquinone 0.1 parts by weight to 70
The mixture heated and kneaded at a temperature of ° C was used as a stock solution for forming a third layer. These three types of stock solutions were attached to the molding apparatus shown in FIG. 6 with a concentric three-layer composite spinning nozzle, arranged in order from the center so that the refractive index of the uncured material became lower, and simultaneously extruded strand fibers. The viscosity of the first layer is 4.
5 × 10 4 poise, the second layer was 2.0 × 10 4 poise, and the stock solution of the third layer was 2.2 × 10 4 poise. The temperature of the composite spinning nozzle was 55 ° C.
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の蛍光灯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ァイバを通過させ
50cm/分の速度でニップローラーで引き取った。吐出比
は(第1層):(第2層):(第3層)=1:1:1として
得られた光伝送体は半径(r0)0.50mmであり、屈折率分
布は中心部(n0)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0.25r0〜0.75r0の範囲が近似的に(1)
式とほゞ一致した屈折率分布を有していた。Then, each layer of 90 cm in length is passed through the interdiffusion processing section, and then 120 fluorescent lamps of 120 cm in length and 40 W are passed through the center of the light irradiating sections arranged at equal intervals in a circular shape through a strand fiber.
It was picked up by a nip roller at a speed of 50 cm / min. The light transmitting body obtained with the discharge ratio of (first layer) :( second layer) :( third layer) = 1: 1: 1 has a radius (r 0 ) of 0.50 mm and a refractive index distribution of the central part. (N 0 ) is 1.512, the peripheral portion is 1.470, and the refractive index distribution constant (g) is 0.52. As shown in FIG. 1, the range of 0.25r 0 to 0.75r 0 from the center to the outer surface is approximately ( 1)
It had a refractive index distribution almost consistent with the equation.
又、この光伝送体の両端面を研磨しレンズ長7.2mmと
し4lP/mmなる格子を用いて測定したMTFは57%であり、
このときの共役長は15.4mmであった。得られた格子の結
像は歪みの少ない鮮明な像であった。Further, the MTF measured by using a grating of 4 lP / mm with both ends of this optical transmission body polished to a lens length of 7.2 mm and 57 lP / mm was 57%,
The conjugate length at this time was 15.4 mm. The image of the obtained lattice was a clear image with little distortion.
更に、この光伝送体複数本を用いて第4図中の41に示
す如き構造の光伝送体アレイを作成し4lP/mmなる格子を
用いて測定したMTFはその共役長15.4mmで49%となっ
た。この光伝送体アレイを用いてLEDを光源とし、CCDを
受光素子としたイメージスキャナーを組み立てた。この
イメージスキャナーは解像度の高い鮮明な画像を伝送す
ることができた。Furthermore, an MTF measured using a grating of 4 lP / mm was prepared using the plurality of optical transmitters to form an optical transmitter array having a structure as shown in 41 in FIG. became. Using this optical transmitter array, an image scanner using LEDs as a light source and a CCD as a light receiving element was assembled. This image scanner was able to transmit clear images with high resolution.
実施例2 実施例1で用いた第1層の原液を第1層に、ポリメチ
ルメタクリレート(〔η〕=0.40,MEK中,25℃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
ルメタクリレート30重量部、1−ヒドロキシシクロヘキ
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℃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(〔η〕=0.40,MEK
中,25℃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−テトラフルオロプロピルメタクリレ
ート20重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル
ケトン0.2重量部及びハイドロキノン0.1重量部を65℃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4.5×104ポイズ、第2層の原
液が4.0×104ポイズ、第3層の原液が2.0×104ポイズ、
第4層の原液が2.2×104ポイズであった。複合ノズルの
温度は60℃であった。Example 2 50 parts by weight of polymethyl methacrylate ([η] = 0.40, measured at 25 ° C. in MEK), 20 parts by weight of methyl methacrylate, benzyl were added to the first layer of the stock solution of the first layer used in Example 1. 30 parts by weight of methacrylate, 0.2 part by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by weight of hydroquinone were heated and kneaded at 65 ° C. to obtain a stock solution for forming a second layer. Also, the stock solution for forming the second layer used in Example 1 was used as the stock solution for the third layer, and polymethyl methacrylate ([η] = 0.40, MEK
Medium, measured at 25 ° C) 50 parts by weight, methyl methacrylate 30
Parts by weight, 20 parts by weight of 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 0.2 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by weight of hydroquinone were heated and kneaded at 65 ° C. to obtain a stock solution for forming a fourth layer. The four kinds of stock solutions were simultaneously extruded using a concentric four-layer composite nozzle in the same manner as in Example 1 to obtain strand fibers. The viscosity at the time of extrusion was 4.5 × 10 4 poise for the stock solution of the first layer, 4.0 × 10 4 poise for the stock solution of the second layer, 2.0 × 10 4 poise for the stock solution of the third layer,
The stock solution of the fourth layer was 2.2 × 10 4 poise. The temperature of the composite nozzle was 60 ° C.
次いで実施例1と同様にして硬化し半径(r0)0.48mm
の光伝送体を得た。吐出比が(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
をインターファコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布
は中心部(n0)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って0.2r
0〜0.8r0の範囲で近似的に(1)式とほゞ一致した屈折
率分布を有していた。又、4lP/mmの格子を用いて測定し
たMTFはレンズ長7.1mm、共役長14.9mm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MTFは53%であり、
このアレイを用いたイメージスキャナーは実施例1のイ
メージスキャナーと同様高解像度の画像を伝送すること
ができた。Then, it was cured in the same manner as in Example 1 and had a radius (r 0 ) of 0.48 mm
Was obtained. The discharge ratio is (first layer): (second layer):
(Third layer): (Fourth layer) = 2: 1: 1: 1 The refractive index distribution of the optical transmission medium measured by an interfaco interference microscope was 1.513 at the center (n 0 ) and 1.513 at the periphery. 1.479, the refractive index distribution constant (g) is 0.53 and 0.2r from the center to the outer peripheral surface.
0 ~0.8R an approximation in the range of 0 (1) had the equation Ho Isuzu matched refractive index distribution. The MTF measured using a 4 lP / mm grating was 60% at a lens length of 7.1 mm and a conjugate length of 14.9 mm.
Further, an optical transmitter array was prepared in the same manner as in Example 1 by combining a plurality of the optical transmitters. As a result, the MTF was 53%.
The image scanner using this array was able to transmit a high-resolution image similarly to the image scanner of Example 1.
実施例3 実施例2で用いた第1層から第4層形成用の原液と、
さらに第5層形成用原液として実施例1において第3層
形成用原液としたものを用い、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(r0)0.48mmの光伝送体を得た。Example 3 Undiluted solution for forming the first to fourth layers used in Example 2,
Further, the stock solution for forming the fifth layer was used as the stock solution for forming the third layer in Example 1, and the stock solutions from the first layer to the fifth layer were simultaneously extruded using the concentric composite nozzle in the same manner as in Example 1. Strand fiber was used. Thereafter, an optical transmitter having a radius (r 0 ) of 0.48 mm was obtained in the same manner as in Example 1.
吐出比を(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
インターファコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は
中心部(n0)が1.514、周辺部が1.469であり、屈折率分
布定数(g)は0.57で中心から外周面に向かって0.15r0
〜0.85r0の範囲の屈折率分布が近似的に(1)式とほゞ
一致しており、そのMTFはレンズ長8.0mm、共役長15.9mm
で65%であった。更に実施例1と同様にして作成した光
伝送体アレイのMTFは60%(4lP/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は解像度の高い
画像を伝送することができた。An optical transmission body obtained by setting the discharge ratio to (first layer) :( second layer) :( third layer) :( fourth layer) :( fifth layer) = 3: 1: 1: 1: 2 is used as an interface. The refractive index distribution measured by a faco interference microscope was 1.514 at the center (n 0 ) and 1.469 at the periphery, and the refractive index distribution constant (g) was 0.57, which was 0.15r 0 from the center toward the outer peripheral surface.
Refractive index distribution in the range of ~0.85R 0 is approximately (1) and Ho Isuzu coincides, the MTF lens length 8.0 mm, a conjugate length 15.9mm
Was 65%. Furthermore, the MTF of the optical transmitter array prepared in the same manner as in Example 1 was 60% (measured with a 4 lP / mm grid), and the image scanner was able to transmit a high-resolution image using this array.
比較例1 2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート重
合体(〔η〕=2.268,MEK中,25℃にて測定)60重量部、
メチルメタクリレート40重量部、1−ヒドロキシヘキシ
ルフェニルケトン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℃に加熱し混練部を通して径2.0mm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1×104ポイズであった。Comparative Example 1 60 parts by weight of 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate polymer ([η] = 2.268, measured in MEK at 25 ° C.)
A mixture of 40 parts by weight of methyl methacrylate, 0.1 part by weight of 1-hydroxyhexyl phenyl ketone and 0.1 part by weight of hydroquinone was heated to 80 ° C. and extruded through a kneading section through a nozzle having a diameter of 2.0 mm. At this time, the viscosity of the kneaded composition at the time of extrusion was 1 × 10 4 poise.
続いて押し出しによって得たストランドファイバを80
℃に加熱され、窒素ガスが10l/mm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500Wの超高圧水銀灯の中心部を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、20cm/mmの速度で
ニップローラで引き取った。Subsequently, the strand fiber obtained by extrusion was
C., and nitrogen gas was passed through a volatilizing section at a flow rate of 10 l / mm over 13 minutes to partially evaporate methyl methacrylate from its surface.
The center part of a 500 W ultra-high pressure mercury lamp was passed through the strand fiber, irradiated with light for about 0.5 minutes, and taken out with a nip roller at a speed of 20 cm / mm.
得られた光伝送体の半径(r0)は0.35mmであり、イン
ターファコ干渉顕微鏡により測定した屈折率は中心部
(n0)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って0.35
r0〜0.5r0の範囲の屈折率分布が近似的に(1)式と一
致したものであった。又、4lP/mmの格子を用いて測定し
たMTFはレンズ長6.6mm、共役長13.8mmで23%であり、得
られた格子の結合像は歪みが大きかった。The radius (r 0 ) of the obtained optical transmission body was 0.35 mm, the refractive index measured by an interfaco interference microscope was 1.441 at the center (n 0 ), 1.427 at the periphery, and the refractive index distribution constant ( g) is 0.48, and 0.35 from the center toward the outer surface.
refractive index distribution in the range of r 0 ~0.5r 0 was which was consistent with the approximate equation (1). The MTF measured using a 4 lP / mm grating was 23% with a lens length of 6.6 mm and a conjugate length of 13.8 mm, and the combined image of the obtained grating had large distortion.
更に、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MTF(4lP/mm)は1
3%となった。このアレイを用いたイメージスキャナー
は解像度が著しく低く画像伝送用としては不適当であっ
た。Further, an optical transmitter array was prepared using a plurality of these optical transmitters in the same manner as in Example 1, and as a result, the MTF (4 lP / mm) was 1
3%. The image scanner using this array had a remarkably low resolution and was unsuitable for image transmission.
実施例4 ポリメチルメタクリレート(〔η〕=0.45,MEK中,25
℃にて測定)50重量部、メチルメタクリレート40重量
部、フェニルメタクリレート10重量部、1−ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン0.2重量部、ハイドロキ
ノン0.1重量部を60℃で加熱混練した未硬化物質を第1
層形成用原液とし、ポリメチルメタクリレート(〔η〕
=0.40,MEK,25℃)48重量部、メチルメタクリレート40
重量部、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレ
ート12重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル
ケトン0.2重量部、ハイドロキノン0.1重量部を60℃で加
熱混練した未硬化物質を第2層形成用原液とし、ポリメ
チルメタクリレート(〔η〕=0.34,MEK,25℃)40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
−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.2重量
部、ハイドロキノン0.1重量部を60℃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5.0×104ポイズ、第2層の
成分が3.5×104ポイズ、第3層の成分が2.4×104ポイズ
であった。又、複合ノズルの温度は60℃であった。Example 4 Polymethyl methacrylate ([η] = 0.45 in MEK, 25
50 parts by weight, 40 parts by weight of methyl methacrylate, 10 parts by weight of phenyl methacrylate, 0.2 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 0.1 parts by weight of hydroquinone were heated and kneaded at 60 ° C. to obtain an uncured substance.
As a stock solution for forming a layer, polymethyl methacrylate ([η]
= 0.40, MEK, 25 ° C) 48 parts by weight, methyl methacrylate 40
2 parts by weight of a 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 12 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 0.1 part by weight of hydroquinone at 60 ° C. are heated and kneaded at 60 ° C. to prepare a second layer stock solution. 40 parts by weight of polymethyl methacrylate ([η] = 0.34, MEK, 25 ° C.), 40 parts by weight of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 20 parts by weight of methyl methacrylate , 1
An uncured product obtained by heating and kneading 0.2 part by weight of hydroxycyclohexylphenyl ketone and 0.1 part by weight of hydroquinone at 60 ° C. was used as a third layer forming stock solution, and these stock solutions were simultaneously extruded using a concentric composite nozzle. The viscosity at the time of extrusion at this time was 5.0 × 10 4 poise for the first layer component, 3.5 × 10 4 poise for the second layer component, and 2.4 × 10 4 poise for the third layer component. The temperature of the composite nozzle was 60 ° C.
吐出比が(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ファイバス
トランドを硬化処理しr0=0.52の光伝送体を得た。この
光伝送体をインターファコ干渉顕微鏡により測定した屈
折率分布は中心部(n0)が1.495、周辺部が1.461であ
り、屈折率分布定数(g)は0.41mm-1で中心から外周面
に向かって、0.18r0〜0.75r0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MTFはレンズ長
9.1mm、共役長19.8mm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アレイのMTF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場合、解像度の高い画像
を伝送することができた。The discharge ratio is (first layer) :( second layer) :( third layer) = 2: 1:
As in Example 1, the fiber strand subjected to the diffusion treatment in the same manner as in Example 1 was cured to obtain an optical transmitter having r 0 = 0.52. The refractive index distribution of this optical transmission medium measured by an interfaco interference microscope was 1.495 at the center (n 0 ) and 1.461 at the periphery, the refractive index distribution constant (g) was 0.41 mm −1 , and the outer peripheral surface from the center. , The refractive index distribution in the range of 0.18r 0 to 0.75r 0 approximately matches the equation (1), and the MTF is the lens length.
It was 60% at 9.1 mm and conjugate length of 19.8 mm. Furthermore, the MTF of the optical transmitter array prepared in the same manner as in Example 1 was 56% (measured with a grid of 4 line pairs / mm). When this array was incorporated in an image scanner, a high-resolution image was transmitted. We were able to.
実施例5 実施例4で用いた3種の原液を用いて、吐出比を(第
1層):(第2層):(第3層)=2.2:1:0.8とし実施
例4と同様にしてファイバストランドを作った后硬化
し、半径(r0)0.60mmの光伝送体を得た。この光伝送体
をインターファ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0.34mm-1であり、中心から外周面に向かって0.
19r0〜0.76r0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MTFはレンズ長11.3mm、共役長2
2.1mm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MTFは50%(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
に組み込んだ場合、解像度の高い画像を伝送することが
できた。Example 5 Using the three kinds of stock solutions used in Example 4, the discharge ratio was set to (first layer) :( second layer) :( third layer) = 2.2: 1: 0.8 in the same manner as in Example 4. After making a fiber strand, it was cured to obtain an optical transmitter having a radius (r 0 ) of 0.60 mm. The refractive index distribution of this optical transmission medium measured by an interfaco interference microscope was 1.494 at the center and 1.463 at the periphery, and the refractive index distribution constant (g) was 0.34 mm -1. 0.
The refractive index distribution in the range of 19r 0 to 0.76r 0 approximately matches the equation (1), and its MTF is 11.3 mm in lens length and 2 in conjugate length.
It was 57% at 2.1 mm. Furthermore, the MTF of the optical transmitter array prepared in the same manner as in Example 1 is 50% (measured with a grid of 4 line pairs / mm). When this array is incorporated in an image scanner, an image with high resolution is transmitted. We were able to.
比較例2 実施例4で作成した3種の原液を用いて、吐出比を
(第1層):(第2層):(第3層)=4.0:1.0:3.0と
する以外実施例4と同様にして硬化し、半径(r0)0.50
mmの光伝送体を得た。この光伝送体をインターファコ干
渉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かって0.30r0〜0.65r0の範
囲の屈折率分布が近似的に(1)式とほぼ一致してい
た。この時その光伝送体のMTFはレンズ長8.4mm、共役長
16.0mmで35%であった。更に実施例1と同様にして作成
した光伝送体アレイのMTFは30%であり、このアレイを
イメージスキャナーに組み込んだ場合、解像度が低く画
像が歪んだり端がにじんだりしていた。Comparative Example 2 Using the three kinds of stock solutions prepared in Example 4, the discharge ratio was set to (first layer) :( second layer) :( third layer) = 4.0: 1.0: 3.0. Cured in the same way, radius (r 0 ) 0.50
mm optical transmission body was obtained. The refractive index distribution of this optical transmission medium measured by an interfaco interference microscope was 1.498 at the center and 1.449 at the periphery, and the refractive index distribution constant (g) was 0.46 mm −1.
, And the refractive index distribution in the range of 0.30r 0 ~0.65r 0 toward the outer circumference from the center was almost consistent with the approximate equation (1). At this time, the MTF of the optical transmitter is 8.4 mm in lens length, conjugate length
It was 35% at 16.0 mm. Further, the MTF of the optical transmitter array prepared in the same manner as in Example 1 was 30%. When this array was incorporated in an image scanner, the resolution was low and the image was distorted or the edges were blurred.
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
分布の測定結果を示す図であり、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
布の測定結果を示す図を、第3図はこれら光伝送体の格
子像結合像の一例を示す図、第4図は光伝送体の解像度
測定装置の概略を示す図、第5図はCCDセンサにより解
像度を測定したグラフである。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。FIG. 1 is a diagram showing the results of measurement of the refractive index distribution of one example of the gradient index optical transmission body of the present invention, and FIG. 2 is the refractive index distribution of a gradient index plastic optical transmission body made by a conventional method. FIG. 3 is a diagram showing an example of a lattice image combined image of these optical transmitters, FIG. 4 is a diagram schematically showing a resolution measuring device of the optical transmitter, and FIG. 5 is a CCD sensor. 5 is a graph of which the resolution was measured by using FIG. FIG. 6 is a schematic view of a manufacturing apparatus which can be preferably used to produce the gradient index plastic optical transmission body of the present invention, and FIG. 7 is a schematic view of a lens performance measuring apparatus.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 魚津 吉弘 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社中央研究所内 (72)発明者 小田 正昭 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社中央研究所内 (72)発明者 石丸 輝太 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−25705(JP,A) 特開 昭64−68702(JP,A) 特公 昭47−28059(JP,B1) 小瀬輝次 外4名編「光工学ハンドブ ック」朝倉書店、初版pp.556−558 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/00,6/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshihiro Uozu 20-1, Miyukicho, Otake City, Hiroshima Prefecture Inside Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Masaaki Oda 20-1, Miyukicho, Otake City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Inside Rayon Co., Ltd. (72) Inventor Keita Ishimaru 20-1 Miyukicho, Otake City, Hiroshima Pref. Inside Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (56) References JP-A-62-25705 (JP, A) Kaisho 64-68702 (JP, A) JP-B 47-28059 (JP, B1) Terutsu Kose "Optical Engineering Handbook", Asakura Shoten, 4th Edition 556-558 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/00, 6/18
Claims (2)
物質であり、該物質を硬化した硬化物の屈折率nがn1>
n2>n3…nN(N≧3)なるN個の未硬化液状物質を中心
から外周面に向かって順次屈折率が低くなるような配置
で、かつ、同心円状に複層積層した未硬化状態のファイ
バストランドに賦形し、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
の物質相互拡散処理を施しながら、又は相互拡散処理を
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。1. A substance having a viscosity of 10 3 to 10 8 poise in an uncured state, and a cured product obtained by curing the substance has a refractive index n 1 > n 1 .
The N uncured liquid materials of n 2 > n 3 ... N N (N ≧ 3) are arranged in such a manner that the refractive index decreases gradually from the center toward the outer peripheral surface, and are concentrically laminated. Shaped into a cured fiber strand, while performing the material interdiffusion treatment between adjacent layers so that the refractive index distribution between each layer of the strand fiber becomes a continuous refractive index distribution, or after performing the interdiffusion treatment, A method for producing a graded-index plastic optical transmission body, comprising curing an uncured strand fiber.
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
との混合物にて構成されてい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。2. A graded-index plastic optical transmission body according to claim 1, wherein the uncured liquid material comprises a mixture of polymethyl methacrylate and a radically polymerizable vinyl monomer. Production method.
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-
1989
- 1989-11-29 JP JP1307636A patent/JP2893046B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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小瀬輝次 外4名編「光工学ハンドブック」朝倉書店、初版pp.556−558 |
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JPH03174105A (en) | 1991-07-29 |
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