JP3328615B2 - 屈折率分布型プラスチック光伝送体 - 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、光センサー等種々の光伝送路
として有用であり、白色光源を用いた複写機の画像伝送
用アレイとして有用に用い得る光伝送体及びその製法に
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。

【０００３】

【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と
することは難しく、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易く、その取扱い性が不足す
るという難点があった。

【０００４】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棒状レンズを作るこ
とはできるが、屈折率の異なる２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。

【０００５】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。

【０００６】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、図２中のａに示した
曲線となるといわれている。 Ｎ＝Ｎ₀ （１−ａｒ² ）

【０００７】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
線は同図中のｂに示す如く、その中心から半径の方向
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（１）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
も内側及び外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。

【０００８】光伝送体にて格子模様を観察してみると、
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、正常な格子像の伝送を行なう
ことができるが、図２の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レーショント
ランスファーファンクション（ＭＴＦ）が約３０％以下
と極めて低いものしか得られておらず複写機用光伝送体
としては使用できなかった。

【０００９】そこで、図２の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の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解処理し、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で
きず、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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は白色
光源を用いた複写機に利用しうる屈折率分布型プラスチ
ック光伝送体であり、従来開発されたものに比べ解像度
が高く明るい光伝送体であり、かつ、その生産性が著し
く向上した光伝送体を得るべく検討した結果、本発明を
完成したものである。

【００１１】本発明の要旨とするところは以下の通りで
ある。第１の発明は、未硬化の状態での粘度が１０ ³ 〜
１０ ⁸ ポイズであり、硬化したときの屈折率ｎがｎ ₁ ＞ｎ
₂ ＞ｎ ₃ ・・・ｎ _N （Ｎ≧３）なるＮ個の未硬化物質を
中心から外周面に向かって順次屈折率が小さくなるよう
な配置で同心円状に複数積層した未硬化状態のファイバ
ストランドに賦形し、該ファイバストランドの各層間の
屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間物
質を相互拡散処理を施しながら、又は相互拡散処理した
後、該ファイバストランドを硬化処理して得られること
を特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体であ
る。第２の発明は、前記Ｎ個の未硬化物質がラジカル重
合性ビニル単量体と該単量体に可溶性の重合体とからな
る組成物からなり、該Ｎ個の未硬化物質に含まれる重合
体が同一であることを特徴とする第１の発明の屈折率分
布型プラスチック光伝送体である。第３の発明は、前記
重合体がポリメチルメタクリレートであることを特徴と
する第２の発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体で
ある。第４の発明は、前記Ｎ個の未硬化物質のうち、少
なくとも２個の未硬化物質の重合体の含有率が異なるこ
とを特徴とする第２または３の発明の屈折率分布型プラ
スチック光伝送体である。第５の発明は、第１〜４のい
ずれかの発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体にお
いて、半径ｒ ₀ なる円形断面を有し、その中心軸から外
周面へ向って少なくとも０．２５ｒ ₀ 〜０．７０ｒ ₀ の
範囲の屈折率分布が、式（１）

【数４】 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、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ｉ _max と最小値ｉ _min を測定し、次式（２）

【数５】 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であ
る。第６の発明は、第５の発明の屈折率分布型プラスチ
ック光伝送体おいて、 １．４≦ｎ ₀ ≦１．６ ０．１５≦ｇ＜０．３ｍｍ ^-1 なる特性値を有することを特徴とする屈折率分布型プラ
スチック光伝送体である。第７の発明は、ｒ ₀ が０．６
ｍｍ以下であることを特徴とする第５または６の発明の
屈折率分布型プラスチック光伝送体である。第８の発明
は、第１〜７のいずれかの発明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
集合化したことを特徴とする光伝送体アレイである。第
９の発明は、未硬化の状態での粘度が１０ ³ 〜１０ ⁸ ポイ
ズであり、硬化したときの屈折率ｎがｎ ₁ ＞ｎ ₂ ＞ｎ ₃
・・・ｎ _N （Ｎ≧３）なるＮ個の未硬化物質を中心から
外周面に向かって順次屈折率が小さくなるような配置で
同心円状に複数積層した未硬化状態のファイバストラン
ドに賦形し、該ファイバストランド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物質を相互
拡散処理を施しながら、又は相互拡散処理した後、該フ
ァイバストランドを硬化処理する、円形断面を有する屈
折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法であって、
前記Ｎ個の未硬化物質が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からなる組成物からなり、
該Ｎ個の未硬化物質に含まれる重合体が同一であり、か
つ、該Ｎ個の未硬化物質のうち、少なくとも２個の未硬
化物質の重合体の含有率が異な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である。第１
０の発明は、半径ｒ ₀ なる円形断面を有し、該光伝送体
の中心軸から外周面へ向って少なくとも０．２５ｒ ₀ 〜
０．７０ｒ ₀ の範囲の屈折率分布が、前記式（１）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、 １．４≦ｎ ₀ ≦１．６ ０．１５≦ｇ＜０．３ ｍｍ ^-1 なる特性値を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体
を製造することを特徴とする第９の発明の屈折率分布型
プラスチック光伝送体の製造方法である。

【００１２】本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送
体の屈折率分布は、図１のｂに示す如くその中心軸から
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のａ〕にほぼ近似の分布曲線を備えてい
る。

【００１３】該光伝送体の中心軸から０．２５ｒ₀ 〜
０．７０ｒ₀ の範囲が図１のａに示す式（１）の屈折率
分布曲線に近似な屈折率分布を有さない屈折率分布型プ
ラスチック製光伝送体は正確な画像伝送を行なうことが
できず複写機用の光伝送体としての要求特性を満足せ
ず、これらの用途に用いることはできない。

【００１４】また、本発明の屈折率分布型プラスチック
製光伝送体のｎ₀ 値は１．４≦ｎ₀≦１．６の範囲であ
り、この値が１．６を越えて大きな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との屈折率
の差を大きくとることができず解像度に優れ画像伝送特
性の優れた光伝送体とすることが難しい。

【００１５】また、ｇ値は式（３）

【数６】 に規定され、レンズ長とその結像距離を規定する値であ
る。本発明の光伝送体は、０．１５≦ｇ＜０．３ ｍｍ
^-1を満たしている。ｇ値が０．３以上であると色収差を
有する光伝送体となり易く、白色光を光源として使用す
る光伝送体としては適性を欠くようになる。一方、ｇ値
が０．１５未満のものではその結像距離が長くなり、そ
の取扱い性が不足する。

【００１６】本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送
体は複写機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、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
鮮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０．４ｍ
ｍ以上であることが好ましく、また、０．６ｍｍ以下で
あることが好ましい。この太さが更に細いものでは明る
さが不足するとともに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
おそれがあるので好ましくない。

【００１７】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、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ラインセンサにより格子画像を読
取り（図５）その光量レベルの最大値（ｉ_max ）と最小
値（ｉ_min ）を測定し次式により求めた

【００１８】

【数７】

【００１９】ここで空間周波数とは、図４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。

【００２０】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。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、鮮明な複写画像を形成す
ることができなくなる。好ましくはＭＴＦは４５％以上
とするのがよい。

【００２１】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 （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作るのがよい。

【００２２】ｇ値が０．３＞ｇ≧０．１５の場合Ｎ≧３
とすると屈折率分布型光伝送体の中心層と最外層とのｎ
₁ −ｎ_N の差を適切な範囲とすることができ、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のが容易となり、
本発明の目的とする光伝送体とすることができる。従っ
てＮは３〜５の範囲であることが好ましい。

【００２３】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
さいと、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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】これら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
向う屈折率分布の付与のため、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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】本発明の光伝送体を作るには例えば図６の
糸成形装置を用いて実施することができる。図６は糸状
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、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
ス例えば窒素ガスを導入する。

【００３１】上記の如き方法によって得られる屈折率分
布光伝送体には、さらに低屈折率の被覆層を設けること
もできる。被覆層を形成するためには、トリフルオロア
ルキルアクリレート、ペンタフルオロアルキルアクリレ
ート、ヘキサフルオロアルキルアクリレート、フルオロ
アルキレンジアクリレート、１，１，２，２−テトラヒ
ドロヘプタデカフルオロデシルアクリレート、ヘキサン
ジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
トなどを適宜混合し、必要に応じ塗工性及び屈折率を調
節するために前記の弗素化アクリレート又はメタクリレ
ートの重合体を加え、さらに前記の光重合開始剤を加え
たものを用いることが好ましい。

【００３２】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。

【００３３】

【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０．２５ｒ₀ 〜０．７０ｒ₀ 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い
る。

【００３４】以下実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００３５】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。 （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７
３、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。 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。

【００３６】実施例１ ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．３４，ＭＥＫ
中、２５℃にて測定）５２重量部、ベンジルメタクリレ
ート３５重量部、メチルメタクリレート１３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重量部とを６０℃で加熱混練
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（〔η〕＝０．３４，ＭＥＫ中、２５℃にて
測定）５０重量部、ベンジルメタクリレート１５重量
部、メチルメタクリレート３５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重量部とを６０℃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
（〔η〕＝０．３４、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、ハイ
ドロキノン０．１重量部とを加熱混練した未硬化物を第
３層形成用原液とし、これら３種の原液を複合ノズルを
用い、同心円状ファイバストランドとして同時に押し出
した。この時の押し出し時の第１層の成分の粘度は４．
７×１０⁴ ポイズ、第２層の成分の粘度は３．７×１０
⁴ ポイズ、第３層の成分の粘度は２．９×１０⁴ ポイズ
であった。複合ノズルの温度は６０℃とした。

【００３７】紡糸ノズルより吐出されたファイバストラ
ンド６２は次いで４５ｃｍ長の相互拡散部〔図６中６
３〕を通過させることによりストランドファイバの各層
間のモノマーの相互拡散を行わせ、その後１２本蛍光灯
（長さ１２０ｃｍ、４０Ｗ）を円状に等間隔に配置され
た光照射部の中心にファイバストランドを速度４０ｃｍ
／分で通過させることによりファイバストランド中のモ
ノマーを重合させ屈折率分布型プラスチック光伝送体と
し、ニップローラーで引き取った。

【００３８】ファイバストランドを形成する際の各層の
吐出比を（第１層）：（第２層）：（第３層）＝７：
４：１として得られた屈折率分布型光伝送体の半径（ｒ
₀ ）０．５９ｍｍ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分布はその中心部が１．５０８、周
辺部が１．４９８であり屈折率分布定数（ｇ）値は０．
２０ｍｍ^-1でその中心から外面に向って図８に示す如く
０．１５ｒ₀ 〜０．７５ｒ₀ 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、この光伝送体の両端
面を研磨し、レンズ長１８．４ｍｍとし４ｌＰ／ｍｍな
る格子を用いて測定したＭＴＦは６０％、その時の共役
長が４２．４ｍｍで得られた格子の結像は歪みの少ない
鮮明な像であった。

【００３９】更に、この光伝送体複数本を用いて図４中
の４１に示す如き構造のレンズ長１８．４ｍｍの光伝送
体アレイを作成し４ｌＰ／ｍｍなる格子を用いてそのＭ
ＴＦを測定した結果５２％となった。この光伝送体アレ
イを構成する棒状レンズの共役長は４２．４ｍｍであっ
た。この光伝送体アレイを用いてＬＥＤを光源とし、Ｃ
ＣＤを受光素子としたイメージスキャナを組み立てたと
ころ、その解像度は高く、鮮明な画像を伝送することが
できた。

【００４０】実施例２ 実施例１で用いた３種の原液と更に、第４層形成用原液
としてポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．３４、
ＭＥＫ中、２５℃にて測定）４７重量部、メチルメタク
リレート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１３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重量部とを６０℃で加熱混練
した未硬化物質を用い、同心円状４層複合紡糸ノズルを
用いて、上記４種の原液を同心円状に配したファイバス
トランドとして同時に押し出した。押出し時の第１層な
いし第３層の粘度は実施例１とほぼ同じであり、第４層
形成成分の粘度は２．５×１０⁴ ポイズであった。又、
この時の複合ノズルの温度は６０℃とした。次いで実施
例１と同様の操作を行ない屈折率分布型プラスチック光
伝送体を得た。

【００４１】ファイバストランド形成時の（第１層）：
（第２層）：（第３層）：（第４層）の吐出比を７：
４：１：０．５として得られた光伝送体は半径（ｒ₀ ）
は０．６０ｍｍ、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が１．５０７、周辺部が１．４
９６であり、屈折率分布定数（ｇ）値は０．２０ｍ
ｍ^-1、その中心から外面に向かって０．１５ｒ₀ 〜０．
８０ｒ₀ の範囲で屈折率分布が近似的に式（１）とほぼ
一致しており、この光伝送体の両端面を研磨しレンズ長
１８．４ｍｍとし４ｌＰ／ｍｍの格子を用いて測定した
ＭＴＦは６５％であった。その時の共役長は４２．４ｍ
ｍであった。この光伝送体を複数本組合せ実施例１と同
様にしてレンズ長１８．４ｍｍの光伝送体アレイを作成
し、４ｌＰ／ｍｍなる格子を用いてＭＴＦを測定した結
果５８％、この時の共役長は４２．４ｍｍであった。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を組み立てた。このイ
メージスキャナは解像度の高い鮮明な画像を伝送するこ
とができた。

【００４２】実施例３ 実施例２で用いた４種の原液を、第１層から第４層形成
用原液として用い、ポリメチルメタクリレート（〔η〕
＝０．３４、ＭＥＫ中、２５℃にて測定）４０重量部、
メチルメタクリレート１８重量部、２，２，３，３，
４，４，６，６−オクタフルオロペンチルメタクリレー
ト４２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重量部とを
６０℃で加熱混練し、第５層形成用原液とし、この５種
の原液を複合ノズルを用い同心円状ファイバストランド
として同時に押し出した。押し出し時の第１層から第４
層までの原液の粘度は実施例２とほぼ同じであり、第５
層形成成分の粘度は２．２×１０⁴ ポイズであった。
又、この時の複合紡糸ノズルの温度は６０℃とした。

【００４３】次いで実施例１と同様の操作を行ない光伝
送体を得た。ファイバストランド形成時の（第１層）：
（第２層）：（第３層）：（第４層）：（第５層）の吐
出比を７：４：１．１：０．６：０．４として得られた
光伝送体は半径（ｒ₀ ）０．６０ｍｍ、インターファコ
干渉顕微鏡により測定した屈折率の分布は中心部が１．
５０７、周辺部が１．４９４であり、屈折率分布定数
（ｇ）値は０．２２ｍｍ ^-1であり、その中心から外面に
向って０．１５ｒ₀ 〜０．８５ｒ₀ の範囲で屈折率分布
が近似的に式（１）とほぼ一致していた。この光伝送体
の両端面を研磨し、レンズ長１７．８ｍｍとし、４ｌＰ
／ｍｍの格子を用いて測定したＭＴＦは７２％であっ
た。その時の共役長は３２．６ｍｍであった。この光伝
送体を複数本組合せ、実施例１と同様にしてレンズ長１
７．８ｍｍの光伝送体アレイを作成し４ｌＰ／ｍｍなる
格子を用いてＭＴＦを測定した結果、共役長３２．６ｍ
ｍで６５％であった。この光伝送体アレイを用いてＬＥ
Ｄを光源とし、ＣＣＤを受光素子としたイメージスキャ
ナを組み立てた。このイメージスキャナは解像度が高
く、鮮明な画像を伝送することができた。

【００４４】実施例４ ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．３４、ＭＥＫ
中、２５℃にて測定）５１重量部、ベンジルメタクリレ
ート２０重量部、メチルメタクリレート２９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重量部とを６０℃で加熱混練
した未硬化物質を第１層形成用原液とし、実施例１で用
いた第３層形成用原液を第２層形成用原液として用い実
施例２で用いた第４層形成用原液を第３層形成用原液と
して用い、この３種の原液を用いて実施例１と同様の操
作を行い屈折率分布型光伝送体を得た。この時の第１層
の成分の粘度は４．５×１０⁴ ポイズであった。

【００４５】ファイバストランド形成時の吐出比は（第
１層）：（第２層）：（第３層）＝７：３：１であり、
得られた光伝送体の（ｒ₀ ）は０．４６ｍｍ、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が
１．５００、周辺部が１．４９０であり、屈折率分布定
数（ｇ）値は０．２５ｍｍ^-1であり、その中心から外面
に向って、０．１５ｒ₀ 〜０．８１ｒ₀ の範囲で屈折率
分布が近似的に式（１）とほぼ一致しており、この光伝
送体の両端面を研磨し、レンズ長１５．６ｍｍとし、４
ｌＰ／ｍｍの格子を用いて測定したＭＴＦは共役長２
９．０ｍｍで６２％であった。この光伝送体を複数本組
合せ、実施例１と同様にしてレンズ長１５．６ｍｍの光
伝送体アレイを作成し、４ｌＰ／ｍｍなる格子を用いて
ＭＴＦを測定した結果共役長２９．０ｍｍで５５％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を組み立て
た。このイメージスキャナは解像度の高い鮮明な画像を
伝送することができた。

【００４６】実施例５ メチルメタクリレート５０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５０重量部からな
る重合体〔Ａ〕（ｎ₀ ＝１．４５６、〔η〕＝１．０
０）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、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１層形成用原液とした。また上記重合体
〔Ａ〕４８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２２重量部、メチルメタクリレー
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、ハイドロキノン０．１重量部を６
０℃に加熱混練した未硬化物を第２層形成用原液とし、
重合体〔Ａ〕４６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、ハイドロキノン０．１重量
部とを６０℃にて加熱混練した未硬化物を第３層形成用
原液とした。この３種の原液を押し出し時の第１層形成
用成分の粘度は４．０×１０⁴ ポイズ、第２層形成用成
分の粘度は３．３×１０⁴ ポイズ、第３層形成用成分の
粘度は３．１×１０⁴ ポイズであり、実施例１と同様に
して複合紡糸した後、硬化処理し屈折率分布型光伝送体
を得た。

【００４７】ファイバストランド形成時の各層の吐出比
は（第１層）：（第２層）：（第３層）＝７：４：１と
した。得られた光伝送体の半径（ｒ₀ ）は０．５０ｍｍ
であり、インターファコ干渉顕微鏡により測定した屈折
率分布は中心部が１．４７２、周辺部が１．４５９であ
り、屈折率分布定数（ｇ）値は０．２７ｍｍ^-1、その中
心から外面に向かって０．１５ｒ₀ 〜０．７８ｒ₀ の範
囲で屈折率分布が近似的に式（１）とほぼ一致してお
り、この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長１４．０
ｍｍとし、４ｌＰ／ｍｍの格子を用いて測定したＭＴＦ
は共役長２９．０ｍｍで６４％であった。この光伝送体
を複数本組合せ、実施例１と同様にしてレンズ長１４．
０ｍｍの光伝送体アレイを作成し、４ｌＰ／ｍｍなる格
子を用いてＭＴＦを測定した結果、共役長２９．０ｍｍ
で５７％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
を組み立てた。このイメージスキャナは解像度の高い鮮
明な画像を伝送することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】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る。

【図２】従来法によって作った屈折率分布型プラスチッ
ク光伝送体の屈性率分布の測定結果を示す図である。

【図３】これら光伝送体の格子像結合像の一例を示す図
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センサにより光量レベルを測定したグラ
フである。

【図６】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る。

【図７】レンズ性能測定装置の概略図である。

【図８】本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体の
一例の屈折率分布測定図である。

フロントページの続き (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 ヨン株式会社中央技術研究所内 (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 ヨン株式会社中央技術研究所内 審査官 笹野 秀生 (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) 特許2893046（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 3/00 G02B 6/00 - 6/08 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 H04N 1/028

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未硬化の状態での粘度が１０ ³ 〜１０ ⁸
   ポイズであり、硬化したときの屈折率ｎがｎ ₁ ＞ｎ ₂ ＞ｎ
   ₃ ・・・ｎ _N （Ｎ≧３）なるＮ個の未硬化物質を中心か
   ら外周面に向かって順次屈折率が小さくなるような配置
   で同心円状に複数積層した未硬化状態のファイバストラ
   ンドに賦形し、該ファイバストランドの各層間の屈折率
   分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間物質を相
   互拡散処理を施しながら、又は相互拡散処理した後、該
   ファイバストランドを硬化処理して得られることを特徴
   とする屈折率分布型プラスチック光伝送体。
2. 【請求項２】 前記Ｎ個の未硬化物質がラジカル重合性
   ビニル単量体と該単量体に可溶性の重合体とからなる組
   成物からなり、該Ｎ個の未硬化物質に含まれる重合体が
   同一であることを特徴とする請求項１に記載の屈折率分
   布型プラスチック光伝送体。
3. 【請求項３】 前記重合体がポリメチルメタクリレート
   であることを特徴とする請求項２に記載の屈折率分布型
   プラスチック光伝送体。
4. 【請求項４】 前記Ｎ個の未硬化物質のうち、少なくと
   も２個の未硬化物質の重合体の含有率が異なることを特
   徴とする請求項２または３に記載の屈折率分布型プラス
   チック光伝送体。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の屈
   折率分布型プラスチック光伝送体において、 半径ｒ ₀ なる円形断面を有し、その中心軸から外周面へ
   向って少なくとも０．２５ｒ ₀ 〜０．７０ｒ ₀ の範囲の
   屈折率分布が、式（１） 【数１】 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、 ４ラインペア／ｍｍなる格子像を該光伝送体を通してＣ
   ＣＤラインセンサ上に結像させて、その測定光量の最大
   値ｉ _max と最小値ｉ _min を測定し、次式（２） 【数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。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の屈折率分布型プラスチ
   ック光伝送体おいて、 １．４≦ｎ ₀ ≦１．６ ０．１５≦ｇ＜０．３ ｍｍ ^-1 なる特性値を有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。
7. 【請求項７】 ｒ ₀ が０．６ｍｍ以下であることを特徴
   とする請求項５または６に記載の屈折率分布型プラスチ
   ック光伝送体。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の屈
   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化したことを特徴とする光伝送
   体アレイ。
9. 【請求項９】 未硬化の状態での粘度が１０ ³ 〜１０ ⁸ ポ
   イズであり、硬化したときの屈折率ｎがｎ ₁ ＞ｎ ₂ ＞ｎ ₃
   ・・・ｎ _N （Ｎ≧３）なるＮ個の未硬化物質を中心から
   外周面に向かって順次屈折率が小さくなるような配置で
   同心円状に複数積層した未硬化状態のファイバストラン
   ドに賦形し、該ファイバストランド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物質を相互
   拡散処理を施しながら、又は相互拡散処理した後、該フ
   ァイバストランドを硬化処理する、円形断面を有する屈
   折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法であって、 前記Ｎ個の未硬化物質が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からなる組成物からなり、
   該Ｎ個の未硬化物質に含まれる重合体が同一であり、 かつ、該Ｎ個の未硬化物質のうち、少なくとも２個の未
   硬化物質の重合体の含有率が異な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。
10. 【請求項１０】 半径ｒ ₀ なる円形断面を有し、該光伝
    送体の中心軸から外周面へ向って少なくとも０．２５ｒ
    ₀ 〜０．７０ｒ ₀ の範囲の屈折率分布が、式（１） 【数３】 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、 １．４≦ｎ ₀ ≦１．６ ０．１５≦ｇ＜０．３ ｍｍ ^-1 なる特性値を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体
    を製造することを特徴とする請求項９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。