JP2893046B2 - 屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法 - Google Patents

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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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…n_N（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（i_max）
と最小値（i_min）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。

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。

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。

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…n_N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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（Z_n）は５〜15mm、好しくは６〜12mm、そ
の結像距離（T_c）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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下実施例により本発明を詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【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。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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…n_N（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。
2. 【請求項２】請求項（１）において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。