JP3291583B2 - 屈折率分布型プラスチック光伝送体及び光伝送体アレイ並びにイメージスキャナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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及び光伝送
体アレイ並びに光伝送体を用いたイメージスキャナーに
関するものである。

【０００２】

【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４７−８１６号公報、同４７−２８０５９号公
報、ヨーロッパ公開公報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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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_０（１−ａｒ^２） によって表わされ、図２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た屈折率分布曲
線は図１中のｂに示す如く、その中心から半径方向０．
５ｒ_０〜０．７５ｒ_０までの範囲（同図中ｃ〜ｄの範
囲、ｅは最外周部を示す）は比較的上記式で示す理想曲
線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。

【０００６】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
線にほぼ正確に従う屈折率分布を有しているならば図３
（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、図２（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
と図３（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。

【０００７】そこで、図２（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、図２（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埋し、
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、かつその生産性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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は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及び光伝送体アレイ並びに光伝送体
アレイを用いたイメージスキャナーを提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、単量体
と重合体とからなる未硬化物質を複数積層し、単量体の
相互拡散を行わせて重合硬化させる方法によって得ら
れ、同心円状に設けられた第一の重合体と第二の重合体
との混合物からなる複数層から構成され、複数層の各層
内における第一の重合体の含有量が相互拡散の前後で実
質的に同一であり、かつ複数層の少なくとも２層間の界
面を含む領域においては、第二の重合体は単量体の相互
拡散により共重合組成比が変化する共重合体を形成して
いる半径ｒoの円形断面を有する屈折率分布型プラスチ
ック光伝送体であり、該光伝送体の中心軸から外周面に
向かって少なくとも０．２５ｒo〜０．７０ｒoの範囲の
屈折率分布が、式（１） ｎ(ｒ)＝ｎo［１−（ｇ ^２ ／２）］ｒ ^２ … (１) （式中、ｎoは光伝送体の中心軸の屈折率、ｎ(ｒ)は光
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は光伝送体の屈折率分布定数、ｒは光伝送体の中
心軸より外周方向への距離） で規定する屈折率分布曲線にほぼ近似の屈折率分布を備
えており、 １．４≦ｎo≦１．６ ０．４≦ｒo≦０．６（ｍｍ） ０．７≧ｇ≧０．３（ｍｍ ^−１ ） なる特性値を備え、かつ、４ラインペア／ｍｍなる格子
像を該光伝送体を通してＣＣＤラインセンサ上に結像さ
せてその測定光量の最大値ｉmaxと測定光量の最小値ｉm
inを測定し、次式（２） ＭＴＦ(％)＝［（ｉmax−ｉmin）／（ｉmax＋ｉmin）］×１００ … (２) にて算出したモデュレーショントランスファーファンク
ション（ＭＴＦ）が４０％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光伝送体、に
ある。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の光伝送体の屈折率分布は
図１（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（図１（ａ））にほぼ近似の分布曲線を備えている。
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ぼ正確な
格子像とすることができる。

【００１５】本発明のプラスチック光伝送体のｎ₀は
１．５±０．１なる範囲であり、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）

【００１６】 ｇ＝√［２（Ｎo−Ｎr）／Ｎo×ｒ ^２ ］ … (３)

【００１７】により規定され、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得ることが難
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。

【００１８】本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送
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からの
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ｒ_０は
０．５±０．１ｍｍの範囲であることが好しい。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製造することが難し
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製作したときに得ら
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しくない。

【００１９】また本発明の屈折率分布型プラスチック光
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、図４（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図４
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（図５）その測定光量の最
大値（ｉ_ｍａｘ）と最小値（ｉ_ｍｉｎ）を図５に示す如
く測定し、次式（２）により求めた。

【００２０】 ＭＴＦ(％)＝［（ｉmax−ｉmin）／（ｉmax＋ｉmin）］×１００ … (２)

【００２１】ここで、空間周波数とは、図４の格子に示
す如く、白ラインと黒ラインとの１組の組合せを１ライ
ンペア（以下適宜「ｌｐ」という）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。

【００２２】本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送
体のＭＴＦは４０％以上である。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。ＭＴＦは４５％以上とするのが好し
い。

【００２３】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製造するのがよい。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のがよい。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ましい。

【００２４】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
ましくない。

【００２５】本発明を実施するに際して用いうる未硬化
物質としてはラジカル重合性ビニル単量体と該単量体に
可溶性の重合体とよりなる組成物が挙げられる。

【００２６】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＝１．３７〜１．４
４）、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。

【００２７】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。

【００２８】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卜
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／へキサフルオ
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。

【００２９】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、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製造するに際して用いるポリ
マーとして好適なものである。

【００３０】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ましく、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。

【００３１】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。

【００３２】本発明の光伝送体を製造するには、例えば
図６の糸成形装置を用いて実施することができる。図６
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６
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、６７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
活性ガス例えぱ窒素ガスを導入する。

【００３３】光重合に用いる光源としては１５０〜６０
０ｎｍ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。

【００３４】本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝
送体は上述した如き特徴を備えており、該光伝送体複数
本を図４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６〜１
２ｍｍ、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ＭＴ
Ｆが４０％以上の高解像度、光伝送体アレイとすること
ができる。

【００３５】

【実施例】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。

【００３６】Ａ．レンズ性能の測定 評価装置 レンズ性能の測定は図７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周期（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。

【００３７】測定方法 図７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（７５）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。

【００３８】Ｂ．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。

【００３９】（実施例１）ポリメチルメタクリレート
（［η］＝０．５６，メチルエチルケトン（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卜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。

【００４０】この３種類の原液を図６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層の原液が４．５×１０⁴ポイズ、第２層の原液が
２．０×１０⁴ポイズそして第３層の原液が２．２×１
０⁴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。

【００４１】吐出比を（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で図１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
近似的に前記式（１）とほぼ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１５．４ｍ
ｍ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。

【００４２】更に、この光伝送体複数本を用いて図４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１
５．４ｍｍ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−
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。

【００４３】（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）５
０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。

【００４４】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．
２ｒ₀〜０．８ｒ₀の範囲で近似的に前記式（１）とほぼ
一致した屈折率分布を有していた。又、４ｌＰ／１ｍ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。

【００４５】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。

【００４６】（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、更に第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で中心から外面に向かって０．１５
ｒ₀〜０．８５ｒ₀の範囲の屈折率分布が近似的に前記式
（１）とはぼ一致しており、そのＭＴＦはレンズ長８．
０ｍｍ、共役長１５．９ｍｍで６５％であった。

【００４７】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％（４１Ｐ／ｍｍ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ーは
解像度の高い画像を伝送することができた。

【００４８】（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１×１
０^４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１０１
／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。

【００４９】得られた未伝送体の半径（ｒ₀）は０．３
５ｍｍ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０．３５ｒ₀〜０．５
ｒ₀の範囲の屈折率分布が近似的に前記式（１）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１３．８ｍ
ｍ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（４
ｌＰ／ｍｍ）は１３％となった。このアレイを用いたイ
メ−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。

【００５０】（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層形成用原液とした。

【００５１】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
の原液が５．０×１０⁴ポイズ、第２層の原液が３．５
×１０⁴ポイズ、第３層の原液が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０．４１ｍ
ｍ^-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前記式（１）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。

【００５２】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。

【００５３】（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（ｒ_０）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０．１９ｒ_０〜０．７６
ｒ_０の範囲の屈折率分布が近似的に式（１）とほぼ一致
しており、そのＭＴＦはレンズ長１１．３ｍｍ、共役長
２２．１ｍｍ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。

【００５４】（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とする以外は実施例４と
同様にして硬化し、半径（ｒ₀）０．５０ｍｍ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０．４６ｍ
ｍ^-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前記式
（１）とほぼ一致していた。この時その光伝送体のＭＴ
Ｆ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。

【００５５】

【発明の効果】本発明の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、そ
の中心から少なくとも０．２５ｒ₀〜０．７０ｒ₀の範囲
の屈折率分布が前記式（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で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−ジセンサ用の光伝送体として極めて有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送体の一例の屈折率分布の測定結
果を示す図である。

【図２】従来法によって作った光伝送体の屈折率分布の
測定結果を示す図である。

【図３】光伝送体の格子像結像の一例を示す図である。

【図４】光伝送体の解像度測定装置の概略を示す図であ
る。

【図５】ＣＣＤセンサにより解像度を測定したグラフで
ある。

【図６】本発明の光伝送体の製造に好ましく用い得る製
造装置の概略図である。

【図７】レンズ性能測定装置の概略図である。

【符号の説明】 ６１ 同心円状複合ノズル ６２ 未硬化状の糸状物 ６３ 相互拡散部 ６４ 硬化処理部 ６５ 引き取りローラー ６６ 光伝送体 ６７ 巻き取り部 ６８ 不活性ガス導入口 ６９ 不活性ガス排出口 ７１ 光学ベンチ ７２ 光源 ７３ 集光用レンズ ７４ 絞り ７５ ガラス板 ７６ 試料台 ７７ ポラロイドカメラ ７８ 評価用試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ (72)発明者 村田 龍二 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 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57−120901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−209402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−45538（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−68702（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−172804（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−18881（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単量体と重合体とからなる未硬化物質を
   複数積層し、単量体の相互拡散を行わせて重合硬化させ
   る方法によって得られ、同心円状に設けられた第一の重
   合体と第二の重合体との混合物からなる複数層から構成
   され、複数層の各層内における第一の重合体の含有量が
   相互拡散の前後で実質的に同一であり、かつ複数層の少
   なくとも２層間の界面を含む領域においては、第二の重
   合体は単量体の相互拡散により共重合組成比が変化する
   共重合体を形成している半径ｒoの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り、該光伝送体の
   中心軸から外周面に向かって少なくとも０．２５ｒo〜
   ０．７０ｒoの範囲の屈折率分布が、式（１） ｎ(ｒ)＝ｎo［１−（ｇ ^２ ／２）］ｒ ^２ … (１) （式中、ｎoは光伝送体の中心軸の屈折率、ｎ(ｒ)は光
   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は光伝送体の屈折率分布定数、ｒは光伝送体の中
   心軸より外周方向への距離） で規定する屈折率分布曲線にほぼ近似の屈折率分布を備
   えており、 １．４≦ｎo≦１．６ ０．４≦ｒo≦０．６（ｍｍ） ０．７≧ｇ≧０．３（ｍｍ^−１） なる特性値を備え、かつ、４ラインペア／ｍｍなる格子
   像を該光伝送体を通してＣＣＤラインセンサ上に結像さ
   せてその測定光量の最大値ｉmaxと測定光量の最小値ｉm
   inを測定し、次式（２） ＭＴＦ(％)＝［（ｉmax−ｉmin）／（ｉmax＋ｉmin）］×１００ … (２) にて算出したモデュレーショントランスファーファンク
   ション（ＭＴＦ）が４０％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光伝送体。
2. 【請求項２】 光伝送体の中心軸より外周に向かって
   ０．２０ｒo〜０．７５ｒoの範囲の屈折率分布が、式
   （１） ｎ(ｒ)＝ｎo［１−（ｇ ^２ ／２）］ｒ ^２ … (１) （式中、ｎo、ｎ(ｒ)、ｇ、ｒは前記に同じ） で規定する屈折率分布曲線にほぼ近似の屈折率分布を満
   足することを特徴とする請求項１記載の屈折率分布型プ
   ラスチック光伝送体。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の屈折率分布型プラスチ
   ック光伝送体の複数本を一ライン又は複数ラインに並べ
   集合したことを特徴とする光伝送体アレイ。
4. 【請求項４】 請求項３の光伝送体アレイの片面にＣＣ
   Ｄラインセンサを結合したことを特徴とするイメージス
   キャナー。
5. 【請求項５】 請求項３において、該アレイを構成する
   レンズのレンズ長（Ｚo）が５〜１５ｍｍの範囲にあ
   り、結像距離（Ｔc）が１０〜４０ｍｍの範囲にあるこ
   とを特徴とする光伝送体アレイ。
6. 【請求項６】 請求項３又は請求項５において、４ライ
   ンペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦが４０％
   以上であることを特徴とする光伝送体アレイ。