DE3786689T2

DE3786689T2 - Optisches Kunststoff-Transmissionsmedium, zugehöriges Herstellungsverfahren und Linsenanordnung mit solchem Medium.

Info

Publication number: DE3786689T2
Application number: DE87104583T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Mishina; Masaaki Oda; Takashi Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2007-03-28
Also published as: KR870009244A; KR950003433B1; EP0242636B1; DE3786689D1; EP0242636A2; EP0242636A3; US4799761A

Description

Bisher war die Verwendung eines transparenten zylindrischen Körpers oder einer Faser, in der sich der Index kontinuierlich in Einklang mit dem Quadrat des Abstandes in radialer Richtung, vom Inneren bis zu seiner Oberfläche änderte, als index-verteilte (abgestufter Brechungsindex) Linsen oder optische Fasern bekannt. Zum Beispiel kann eine indexverteilte Linse, umfassend eine transparente zylindrische Substanz, zur Bildübertragung und ähnlichem verwendet werden. Lichtstrahlen, die auf eine Endfläche des Körpers einfallen, schreiten darin fort, treten aus der anderen Endfläche aus und erzeugen ein Bild. Eine Anordnung von Linsen zur Verwendung in, zum Beispiel Photokopierern, und unter Verwendung solcher Linsen zusammengestellt, muß ein hohes Auflösungsvermögen aufweisen und über gute optische Eigenschaften verfügen.
Die index-verteilte Linse ist nur dann zur - Erzeugung eines Bildes geeignet, wenn sie die ideale Index-Verteilung aufweist, ausgedrückt durch die Gleichung: N(r) = ND (1-Ar²), wobei N(r) ein Brechungsindex an einem Punkt mit dem Abstand r in radialer Richtung von der Mittelachse ist, ND ein Brechungsindex an der Mittelachse und A eine positive Konstante ist.
FR-A 2.019.466 beschreibt eine das Licht leitende Vorrichtung, umfassend einen zylindrischen organischen Harzkörper mit einer Mittelachse und einem Gradienten des Brechungsindexes, der im wesentlichen mit der vorstehend erwähnten Gleichung übereinstimmt, wobei der Harzkörper eine transparente feste Mischung von mindestens zwei Polymeren, die zu einer optischen Homogenität mischbar sind, umfaßt, und wobei das erste Polymer einen höheren Brechungsindex und eine andere Löslichkeit in einem Lösungsmittel als das zweite Polymer aufweist. Jedes der Polymere ist an der Achse des vorstehend erwähnten Körpers in einem festgelegten Verhältnis vertreten, um einen festgelegten Brechungsindex zur Verfügung zu stellen, wobei ausgehend von dem festgelegten Anteil in radialer Richtung, weg von der Achse des Körpers und hin zu seinem Randbereich, unter Bereitstellung eines Gradienten des Brechungsindexes, der Anteil des ersten in der Mischung anwesenden Polymers abnimmt und der Anteil des zweiten in der Mischung anwesenden Polymers fortschreitend und stetig zunimmt.
Wenn die Index-Verteilung oder die positive Konstante A in der Nähe der Mittelachse von derjenigen in der Nähe des Randbereichs unterschiedlich ist, verschlechtert sich das Auflösungsvermögen der Linse und sie kann nicht für Photokopierer und ähnliches verwendet werden.
Ferner, selbst wenn die Indexverteilung in der Nähe des Randbereichs leicht von der idealen Verteilung abweicht, verursacht die Linse ein Streulicht (flare), erzeugt durch solche Unregelmäßigkeiten der Indexverteilung und äußeren, vom Randbereich einfallenden Strahlen. Das Streulicht besteht aus einem blassen Licht, das für die Bilderzeugung schädlich ist und eine Verschlechterung des Auflösungsvermögens der Linse und des Bildkontrastes bewirkt.
Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 58-38901/1983 beschreibt ein Verfahren zur Verhinderung des Auftretens eines Streulichts, wobei das Verfahren die Außenfläche der indexverteilten Linse einem chemischen Ätzen unterzieht und die Fläche in eine grobe Fläche mit feinen konkaven oder konvexen Krümmungen verwandelt. Solch eine grobe Fläche kann unnötige Strahlen aussenden, die mittels Streuung in Richtung der äußeren Schicht der Linse voranschreiten und sie kann eine Übertragung der äußeren Strahlen in der Linse mittels diffuser Reflexion verhindern. Die U.S-Patentbeschreibung Nr. 3 658 407 beschreibt ein schwarzes Harz, das als Kleber für die Zusammenstellung der Linsen verwendet werden kann.
US-B 3.950.074 beschreibt eine bildübertragende, lichtleitende Faseranordnung, hergestellt aus Fasern, die jeweils aus einem zylindrischen Element aus einem einzigen lichtleitenden Material, mit einer äußeren peripheren Oberfläche, die eine Vielzahl an wechselnd eingekerbten und hervortretenden Bereichen aufweist, bestehen. Die äußere Oberfläche des zylindrischen Materials ist mit einem lichtabsorbierenden Material beschichtet, das die eingekerbten Bereiche bis zu einem Grad auffüllt, der ausreicht, um seine äußere Oberfläche auf gleiche Höhe mit der äußersten Oberfläche der hervortretenden Bereiche zu bringen. Dadurch wird eine Faser mit einem im wesentlich gleichförmigen äußeren Durchmesser erreicht und die Fasern werden mittels eines bindenden Materials parallel, Seite an Seite, zusammengebunden.
Die vorstehend erwähnten, herkömmlichen Verfahren verursachen jedoch einen Lichtverlust und eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften aufgrund des Auftretens eines transparenten Teils zwischen aneinandergrenzenden Linsen, verursacht durch Abscheidung (separation) von schwarzem Pigment eines zwischen den Linsen anwesenden Klebstoffes, als auch aufgrund hoher Klebstoffviskosität, die eine Ungleichmäßigkeit beim Eindringen in die grobe Außenfläche verursacht.
Außerdem verursacht die solchermaßen grobe Außenfläche der Linsen aufgrund der ausgeprägten konkaven oder konvexen Krümmungen eine Spannungskonzentration und weist aufgrund der verhältnismäßig tiefen Risse wenig mechanische Festigkeit auf. Sie neigt deshalb dazu, einen Bruch der Linsen in der Linsenanordnung zu verursachen.
Ferner wird von dem optischen Transmissionsmedium in den letzten Jahren gefordert, auch verringerte Lichtmengen übertragen zu können, um die Empfindlichkeit an Linsen anzupassen, die zusammen mit Lichtempfangs-Vorrichtungen, wie einem in einer elektronischen Tafel verwendeten CCD-Bildsensor, verwendet werden.
Es gibt einige Verfahren zur Verringerung der zu übertragenden Lichtmenge, wie eine Verringerung des Linsendurchmessers, der Bildung einer lichtreduzierenden Maske an den Endflächen der Linsen und ähnliches. Wenn der Durchmesser der Linsen verringert wird, wird die mechanische Festigkeit der Linsen geschwächt, und die Anfälligkeit bei der Handhabung der zu einer Anordnung zusammenzustellenden Linsen nimmt zu oder die Verarbeitbarkeit beim Zusammenbau einer Anordnung wird schlecht.
Wenn die lichtreduzierende Maske verwendet wird, fallen die Herstellungskosten für die Linsen hoch aus.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein zylindrisches optisches Transmissionselement, daß keinerlei auf eine Unregelmäßigkeit bei der Indexverteilung zurückzuführende Probleme aufweist, als auch ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung ein zylindrisches optisches Transmissionselement, besser geeignet zur Verhinderung von Streulicht als die herkömmlichen Medien, als auch ein Verfahren zur Herstellung des Elements zur Verfügung zu stellen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung ein zylindrisches optisches Transmissionselement, geeignet zur Steuerung der damit zu übertragenden Lichtmenge, als auch ein Verfahren zur Herstellung des Elements zur Verfügung zu stellen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung eine Linsenanordnung zur Verfügung zu stellen, wobei jede Linse aus einem zylindrischen optischen Transmissionselement besteht.
Diese Aufgaben werden durch ein zylindrisches optisches Transmissionselement nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 7 und eine Anordnung von Linsen nach Anspruch 13 gelöst.
Die Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die in den Unteransprüchen erwähnten Maßnahmen entwickelt.
Fig. 1(A) zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselements, und Fig. 1(B) zeigt seinen Querschnitt.
Fig. 2 bis 4 zeigen Umrisse der zur Herstellung des erfindungsgemaßen, zylindrischen optischen Transmissionselements verwendeten Apparaturen.
Fig. 5 und 6 zeigen Querschnitte von Beispielen für eine erfindungsgemäße Linsenanordnung.
Fig. 7(A) bis (D) zeigen Darstellungen zur Erklärung der Indexverteilung von Beispielen des erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselements.
Fig. 8 zeigt einen Umriß einer Apparatur zur Beobachtung eines Gitterbildes, erzeugt unter Verwendung des erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselements.
Fig. 9(A) und (B) zeigen jeweils Gitterbilder, erzeugt unter Verwendung eines zylindrischen optischen Transmissionselements ohne Schicht, die eine lichtabsorbierende Substanz enthält, und unter Verwendung eines zylindrischen optischen Transmissionselements mit der erfindungsgemäßen Schicht.
Das erfindungsgemäße zylindrische optische Transmissionselement kann als einzelne Linse in Form eines Zylinders verwendet werden. Solch eine Einzellinse kann als ein Verbindungsstück für optische Fasern, eine strahlenspaltende Linse für eine optische Faser, Aufnahmelinse und ähnliches verwendet werden. In diesem Fall kann ein Bild, das erzeugt werden soll, invertiert sein. Die Linse wird im allgemeinen mit einer ziemlich kleinen Länge verwendet und weist üblicherweise eine Länge von 1 bis 10 mm und einen Durchmesser von 1 bis 5 mm auf.
Eine andere wichtige Anwendung des Mediums ist eine Linsenanordnung, in der viele zylindrische Linsen parall angeordnet sind, um ein aufrechtes Bild mit der gleichen Größe zu erzeugen. Die Linsenanordnung kann für einen Photokopierer, einen Bildfunk, eine elektronische Tafel, einen Flüssigkristalldrucker-, einen Laserdrucker und ähnliches verwendet werden. Die Größe der Linsen wird in Hinblick auf eine Anwendungsform der Anordnung festgelegt. Im allgemeinen werden diejenigen verwendet, die einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm und eine Länge von 5 bis 30 mm aufweisen.
Fig. 1(A) und (B) zeigen eine Schnittansicht in Längsrichtung beziehungsweise einen Querschnitt eines Beispiels eines erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselements.
Ein zylindrisches optisches Transmissionselement weist einen transparenten zylindrischen Körper (11) auf und besitzt solch eine Indexverteilung, daß die Brechung N(r) in einer Entfernung r in radialer Richtung von der Mittelachse 13 durch die Gleichung N(r) = ND (1-Ar²) ausgedrückt wird, wobei ND ein Brechungsindex an der Mittelachse 13 und A eine positive Konstante ist. Eine ringförmige, eine lichtabsorbierende Substanz 12 enthaltende Schicht wird angrenzend an die äußere Zylinderoberfläche des Körpers 11 gebildet.
Der Körper 11 weist, wie in Fig. 1 gezeigt, eine ideale Indexverteilung auf. Das erfindungsgemäße, zylindrische optische Transmissionselement kann jedoch verschiedene, von der Idealform abweichende Verteilungen, wie in Fig. 7(A) bis (D) gezeigt, aufweisen.
Fig. 7(A) zeigt eine Linse oder ein Transmissionselement mit der idealen Indexverteilung. Die Linse verursacht jedoch Streulicht und besitzt ein nur geringes Auflösungsvermögen, wenn sie keine Schicht mit einer lichtabsorbierenden Substanz aufweist.
Fig. 7(B), (C) und (D) zeigen Linsen, die einen Randbereich mit einer Dicke von d einschließen, der eine vom Mittelbereich der Linsen unterschiedliche Indexverteilung aufweist.
Die in Fig. 7(B) gezeigte Linse schließt einen Randbereich mit einem größeren Index als in ihrem Mittelbereich ein. Als Ergebnis weist ein zu erzeugendes quadratisches Gitterbild einen Randbereich mit einem Abstand eines quadratischen Gitters auf, der kleiner als derjenige im Mittelbereich des Bildes ist.
Die in Fig. 7(C) gezeigte Linse schließt einen Randbereich mit einem kleineren Index als in seinem Mittelbereich ein. Als Ergebnis weist ein zu erzeugendes quadratisches Gitterbild einen Randbereich mit einem Abstand eines quadratischen Gitters auf, der größer als der im Mittelbereich des Bildes ist.
Die in Fig. 7(D) gezeigte Linse weist-eine komplexe Form der Indexverteilungen, wie in Fig. 7(B) und (C) gezeigt, auf. Das zu erzeugende Bild weist an seinem Randbereich eine komplexere Verzerrung auf.
Da die in Fig. 7(B), (C) und (D) gezeigten Linsen ein geringes Auflösungsvermögen aufweisen und eine große Verzerrung eines zu erzeugenden Bildes verursachen, wurden sie kaum für praktische Zwecke eingesetzt, zum Beispiel für Photokopierer, die eine hohes Auflösungsvermögen benötigen.
Sogar wenn das Element die in Fig. 7(B), (C) und (D) gezeigte Indexverteilung aufweisen würde, kann das erfindungsgemäße zylindrische optische Transmissionselement solch eine Verzerrung eines zu erzeugenden Bildes mittels einer lichtabsorbierenden Substanz verhindern, die geeignet ist Strahlen, die eine Verzerrung verursachen, zu absorbieren.
Ferner, sogar im Falle einer wie in Fig. 7(A) gezeigten Indexverteilung, vermag die erfindungsgemäße, schichtbildende, lichtabsorbierende Substanz, verglichen mit den herkömmlichen Einrichtungen zur Verhinderung von Streulicht, Streulicht gut zu verhindern. Zusätzlich wird mit der Erfindung sehr leicht eine wirksame Beseitigung des Streulichts, ohne dabei eine mechanische Beschädigung zu verursachen, erreicht.
Wie vorstehend erwähnt, verhindert die in der Erfindung verwendete lichtabsorbierende Substanz sowohl Unregelmäßigkeiten in der Indexverteilung und absorbiert auch Streulicht am Randbereich des Elements.
Die Dicke (d) der die lichtabsorbierende Substanz enthaltenden Schicht ist bevorzugt gleich oder nahe der des Randbereichs, in dem die Unregelmäßigkeiten der Indexverteilung auftreten, d. h. 5 um oder mehr.
Im allgemeinen gibt es die Tendenz, daß Störungen der Indexverteilung am Randbereich des Elementes auftreten, insbesondere in einem mit einer Dicke von 200 um oder weniger, und zwar aus dem Grund, daß der periphere Bereich einen großen Gradienten des Indexes aufweisen muß; mit anderen Worten, er muß eine große Veränderung der Zusammensetzung des Materials, das das Element aufbaut, aufweisen.
Wenn der Radius des optischen Transmissionselementes durch r wiedergegeben wird, kann die Querschnittsfläche des Bereichs, in dem die Lichtstrahlen übertragen werden, durch π(r-d)² ausgedrückt werden. Wenn der Wert von π(r-d)²/πr² = (ξr-d/r)² zu klein ist, das heißt 0,4 oder weniger beträgt, wird die Unregelmäßigkeit in Bezug auf die Lichtmenge zu groß, so daß eine Linsenanordnung an praktischem Nutzen verliert.
Das heißt, die bevorzugte obere Grenze des d-Wertes in der vorliegenden Erfindung kann durch die folgende Ungleichung ausgedrückt werden: d ≤ 0,3 r. Die bevorzugte untere Grenze des d-Wertes kann durch die Wirkung der verwendeten lichtabsorbierenden Substanz bestimmt werden. Der d-Wert beträgt 5 um oder mehr, bevorzugt 8 um oder mehr.
Bevorzugte Beispiele von Materialien zur Bildung eines zylindrischen optischen Transmissionselements sind in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-127553 und 60-130837 beschrieben.
Solche bevorzugten Beispiele beinhalten ein zylindrisches optisches Transmissionselement mit einer kontinuierlichen Verteilung des Brechungsindex, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens aus einem thermoplastisches Polymer (A) und aus einem Polymer zusammengesetzt ist, das sich von einem Monomer (B) oder einer Mischung von zwei oder mehreren Monomeren, die das Monomer (B) einschließt, ableitet und einen Brechungsindex aufweist, der sich von dem des thermoplastischen Polymers (A) unterscheidet, wobei letzteres Polymer eine kontinuierliche Verteilung der Konzentration ausgehend von der Mitte des optischen Transmissionselementes, als einem geformten Produkt, hin zu seiner Oberfläche aufweist.
Weitere bevorzugte Beispiele werden durch ein optisches Transmissionselement wiedergegeben, umfassend eine Mischung aus einer (A)-Komponente, die aus Polyvinylidenfluorid besteht oder einem Copolymer, das als monomere Haupteinheit Vinylidenfluorid enthält, und einer (B)-Komponente, die aus Polymethylmethacrylat oder einem Copolymer, das als monomere Haupteinheit Methylmethacrylat enthält, besteht, und wobei sich das Verhältnis der Mengen der Komponenten (A) und- (B) in einem Bereich vom Inneren bis zur Oberfläche des optischen Transmissionselementes unter Bildung der darin auftretenden Verteilung des Brechungsindexes ändert.
Das optische Transmissionselement der Erfindung kann als Hauptbestandteil eine Mischung aus einem oder mehreren Polymeren enthalten, ausgewählt aus den (A)-Komponenten und aus einem oder mehreren Polymeren, ausgewählt aus den (B)- Komponenten. Als (A)-Komponenten können Polyvinylidenfluorid oder Copolymere, die als monomere Haupteinheit Vinylidenfluorid enthalten, verwendet werden. Beispiele zur Verdeutlichung von solchen Copolymeren schließen Copolymere aus Vinylidenfluorid mit fluorhaltigen Vinylverbindungen, wie Tetrafluorethylen, Trifluorethylen, Hexafluorpropylen, Vinylfluorid, Chlortrifluorethylen, Perfluoralkylvinylether, Hexafluoraceton und ähnlichem, und Methacrylsäureester, wie Methylmethacrylat, Butylmethacrylat und Vinylacetat, ein.
Unter diesen Copolymeren ist in Bezug auf die Wärmebeständigkeit, den mechanischen Eigenschaften, der Verarbeitbarkeit, der Ausgeglichenheit des Brechungsindexes und andere praktische Eigenschaften ein Copolymer aus Vinylidenfluorid mit Tetrafluorethylen oder Trifluorethylen bevorzugt. Der Gehalt an Vinylidenfluorid in dem Copolymer mit Tetrafluorethylen liegt bevorzugt bei mindestens 60 Mol-%. Im Falle des Copolymers mit dem Trifluorethylen liegt der Gehalt an Vinylidenfluorid bevorzugt bei mindestens 20 Mol-%.
Als (B)-Komponente wird Polymethylmethacrylat oder ein Copolymer, das als monomere Haupteinheit Methylmethacrylat enthält, verwendet. Das Comonomer kann Methacrylat, wie Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Benzylmethacrylat, 2,2,2-Trifluorethylmethacrylat, β-Hydroxyethylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, β-Methylglycidylmethacrylat, Acrylat, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, Methacrylsäure, -Acrylsäure, Styrol, Methylstyrol und ähnliches sein. Das Comonomer sollte jedoch nicht auf diese Monomere beschränkt sein. Das Copolymer kann eine kleine Menge an Acrylonitril, Maleinsäureanhydrid und verschiedene andere Comonomere enthalten.
Der Gehalt an anderen Comonomeren als das Methylmethacrylat beträgt 50 Gewichts-% oder weniger, bevorzugt 30 Gewichts-% oder weniger, am meisten bevorzugt 15 Gewichts-% oder weniger.
Falls gewünscht können mehr als zwei Typen von Polymeren als die (A)- oder (B)-Komponente verwendet werden.
Die erfindungsgemäß verwendete Mischung aus den (A)- und (B)- Komponenten weist eine gute wechselseitige Löslichkeit auf und kann meistens eine Dispersion auf einem molekularen Niveau beinhalten. Obwohl Polymere mit Brechungsindizes, die sich stark voneinander unterscheiden, miteinander gemischt werden, kann Transparenz in einem breiten Bereich des Mischungsverhältnisses der Polymere erreicht werden. Transparenz kann in solch einem Bereich verwirklicht werden, in dem der Gehalt an (A)-Komponente bei 0-80 Gewichts-%, bevorzugt bei 0-70 Gewichts-%, liegt. Wenn der Gehalt an der (A)-Komponente 80 Gewichts-% übersteigt, neigt das Vinylidenfluoridpolymer dazu, zu kristallisieren, so daß das Transmissionselement milchig und undurchsichtig wird. Das heißt, daß das erfindungsgemäße optische Transmissionselement eine Verteilung der Konzentration der (A)-Komponente im numerischen Bereich von 0- 80 Gewichts-%, bevorzugt von 0-70 Gewichts-%, und im räumlichen Bereich, vom Inneren zu der Oberfläche, mindestens einen Teil davon aufweist. Der Brechungsindex kann sich in Übereinstimmung mit der Verteilung der Konzentration der (A)- Komponente ändern.
Ferner soll ein bevorzugtes Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Transmissionselementes mehr im Detail erläutert werden, wobei auf ein Beispiel Bezug genommen wird, bei dem Vinylidenfluorid- Tetrafluorethylen-Copolymer und Polymethylmethacrylat verwendet werden. Ferner wird in Fig. 2 in Form eines Umrisses ein Beispiel für die Apparatur zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Transmissionsmediums dargestellt.
Eine Mischung aus Vinyliden-Tetrafluorethylen-Copolymer, Polymethylmethacrylat und Methylmethacrylatmonomer wird in einen Zylinder 21 eingebracht, gefolgt von einem quantitativen Herausdrücken mittels eines Kolbens 24, während mittels eines Heizelementes 23 erhitzt und die Mischung mittels eines Knetvorrichtungsteils 22 homogen gemischt wird, und wobei aus einer Düse 25 extrudiert wird, um eine Strangfaser 26 zu erhalten, und wobei diese Strangfaser 26 zu einem Verflüchtigungsvorrichtungsteil 27 geführt wird, wo mittels eines Inertgases, wie Luft, N&sub2;, Ar, und ähnlichem, das durch einen Gaseinlaß 29 eingeführt wurde, Methylmethacrylatmonomer von der Oberfläche der Faser verflüchtigt wird, um eine Konzentrationsverteilung des Methylmethacrylates im Inneren der Faser zu erhalten. Diese Konzentrationsverteilung wird durch die Dicke der Strangfaser, die extrudierte Menge, die Geschwindigkeit mit der die Faser aufgespult wird, der Verweilzeit in dem Verflüchtigungsvorrichtungsteil, der Temperatur in dem Verflüchtigungsvorrichtungsteil, der Durchflußmenge des Gases und ähnlichem gemäß dem gesetzten Ziel gesteuert, gefolgt von einer Überführung der resultierenden Faser zu einem Bestrahlungsvorrichtungsteil unter Verwendung von aktivem Licht 28, um das übriggebliebene Monomer zu polymerisieren und zu verfestigen, gefolgt von einem Aufspulen auf eine Aufspultrommel 31 über die Feuchtwalzen 30, um kontinuierlich den beabsichtigten zylindrischen optischen Kunststoff-Transmissionskörper 32 zu erhalten. Der Zeitpunkt, zu dem die Lichtbestrahlung in der Erfindung ausgeführt wird, kann auf den Verflüchtigungsvorrichtungsteil folgen, aber wenn die eingerichteten Bedingungen es ermöglichen, können die Lichtbestrahlung und die Verflüchtigung außerdem gleichzeitig ausgeführt werden. Ferner kann die Verflüchtigung in einem Strom eines Inertgases, wie N&sub2;, Ar, und ähnlichem, ausgeführt werden, und sie kann auch unter vermindertem Druck ausgeführt werden. Darüberhinaus kann, um die Menge an in dem optischen Transmissionsmedium übriggebliebenem Monomer weiter zu vermindern, nach dem Vorrichtungsteil zur Lichtbestrahlung ein Vorrichtungsteil zur Wärmepolymerisation vorgesehen sein, oder es ist auch ein Verfahren zur weiteren Durchführung der Lichtbestrahlung unter Erwärmung auf den Glasübergangspunkt (Tg) des Polymers, oder höher, bevorzugt.
Insbesondere ist ein Verfahren zur Durchführung eines aufwärtsgerichteten Aufspulens und eines schnellen vertikalen Ziehens insofern bevorzugt, weil die Strangungleichmäßigkeit der Faser vermindert und die Breite der Steuerungsbedingungen der Verflüchtigung erweitert wird.
Ferner ist es wirkungsvoll, der vorstehenden Mischung, als dem Ausgangsmaterial, einen bekannten Photoinitiator, einen Beschleuniger oder Sensibilisator zur Beschleunigung der Photopolymerisation zuzusetzen und gemeinsam zu verwenden.
Die vorstehende Mischung wird bei niedrigen Temperaturen durchsichtig oder milchig-weiß, da das Vinylidenfluorid- Tetrafluoethylen-Copolymer kristallisiert; somit liegt die Temperatur für die Aufbewahrung der Mischung bevorzugt bei 30ºC oder höher, am meistem bevorzugt bei 60ºC oder höher.
Ebenso ist es bevorzugt, daß die Temperatur des Vorrichtungsteils zur Verflüchtigung auch hoch ist, das heißt, sie liegt bevorzugt in einem Bereich von 40ºC bis 110ºC. Bei Temperaturen tiefer als 40ºC kristallisiert das Vinylidenfluorid manchmal während der Verflüchtigung und die Abschwächung (attenuation) nimmt zu. Bei Temperaturen, die 110ºC überschreiten, bildet das Methylmethacrylat Blasen; somit sind hohe Temperaturen ebenfalls unerwüscht.
Um die Aufbewahrungsstabilität der vorstehenden Mischung zu vergrößern und auch um eine Änderung der Viskosität, d. h. eine thermische Polymerisation zur Zeit der Formung der Mischung in Form von Fasern oder ähnlichem zu verhindern, wird es zu dieser Zeit bevorzugt einen gut bekannten Polymerisationsinhibitor zu verwenden.
Die so hergestellte Mischung verursacht bei Temperaturen um die 100ºC keine thermische Polymerisation, aber um eine homogenes optisches Transmissionselement zu erhalten, ist es erforderlich die Mischung ausreichend homogen zu kneten.
Es ist möglich zur Knetoperation eine gut bekannte Knetapparatur zu verwenden. Ferner, um ein optisches Transmissionselement mit einem Durchmesser-von ungefähr 0,1 bis 5 mm zu erhalten, ist die Viskosität der Mischung bei der Temperatur ihrer Extrudierung besonders wichtig, und sie sollte bevorzugt im Viskositätsbereich von 100 Pa·s bis zu 1·10&sup4; Pa·s (1.000 bis 100.000 Poises), bevorzugt 500 Pa·s bis 5·10³ Pa·s (5.000 bis 50.000 Poises), liegen.
Die Einstellung der Viskosität kann neben der Einstellung der Konzentration auch durch die Einstellung des Molekulargewichts des Polymethylmethacrylats erfolgen. Insbesondere diejenigen mit einer inneren Viskosität (n) von 0,5 bis 3,0 g/dl (in Methylketon bei 25ºC gemessen) sind insofern bevorzugt, als daß mit ihnen nicht nur die Einstellung der Viskosität leicht zu bewerkstelligen ist, sondern die Mischung auch eine überlegene Lagerbeständigkeit und Ziehbarkeit aufweist
Als aktive Lichtquelle 8, geeignet zur Verwendung in dem vorliegenden Verfahren, kann eine Kohlebogenlampe, eine Ultrahochdruck-Quecksilberlampe, eine Hochdruck-Quecksilberbogenlampe, eine Niederdruck-Quecksilberbogenlampe, eine chemische Lampe, eine Xenonlampe, Laserstrahlen und ähnliches verwendet werden, mit einem ausgestrahlten Licht, das eine Wellenlänge von 150 bis 600 nm aufweist. Ferner macht es in einigen Fällen nichts, wenn die Polymerisation unter Bestrahlung mit Elektronenstrahlen ausgeführt wird. Ferner ist es wirkungsvoll, um die Polymerisation zu vervollständigen, oder um die Menge an übriggebliebenem Monomer so klein wie möglich zu halten, die Lichtbestrahlung in zwei Stufen auszuführen oder die Bestrahlung zusammen mit einer thermischen Polymerisation auszuführen. Auf die Polymerisation folgend kann das übriggebliebene Monomer durch Trocknung mit heißer Luft und ähnlichem entfernt werden.
Die Menge an in dem erfindungsgemäßen optischen Transmissionselement übriggebliebenem Monomer ist bevorzugterweise so gering wie möglich, und liegt bei 5 Gew.-% oder weniger, bevorzugt bei 3 Gew.-% oder weniger, am meisten bevorzugt bei 1,5 Gew.-% oder weniger. Dies kann gemäß dem vorstehenden Verfahren erreicht werden.
In der Erfindung können verschiedene Typen von Farbstoffen, Färbemitteln und Pigmenten als lichtabsorbierende Substanz verwendet werden. Um irgendwelche Strahlen im sichtbaren Bereich zu absorbieren, kann bevorzugt eine schwarze Mischung vieler Farbstoffe, Färbemittel oder Pigmente verwendet werden. Ferner können Ruß, Graphitkohlenstoff, karbonisierte organische Substanzen und andere Substanzen, die geeignet sind Licht zu absorbieren als die lichtabsorbierende Substanz verwendet werden. Industriell ist es jedoch bevorzugt öllösliche Farbstoffe zu verwenden, aufgrund der Schnelligkeit mit der sie eine Schicht, die eine lichtabsorbierende Substanz enthält, bilden.
Erfindungsgemäß sollte die lichtabsorbierende Substanz in angemessenem Maße in dem zylindrischen optischen Transmissionselement enthalten sein. Die Substanz sollte bevorzugt in der sie enthaltenden Schicht dispergiert sein. In diesem Fall kann die Schicht durch Dispergieren oder Zusammenstellung von Farbstoffmolekülen oder Pigmentteilchen mit physikalischer oder chemischer Affinität gebildet sein, oder sie kann Ruß in Form einer einzelnen Dispersion oder Koagulation enthalten. Dementsprechend kann eine zu verwendende lichtabsorbierende Substanz eine Größe im Bereich von einigen Nanometern (einige zehn Angström) bis zu einigen zehn Mikrometern aufweisen. Die Größe kann in Übereinstimmung mit der Substanz, die das optische Transmissionselement aufbaut, festgelegt werden. Die lichtabsorbierende Substanz muß nicht die Form eines Teilchens aufweisen und sie kann die Form einer karbonisierten und sich einer Veränderung unterzogen habender Substanz, die das optische Transmissionselement aufbaut, annehmen.
Die Konzentration der lichtabsorbierenden Substanz in der sie enthaltenden Schicht liegt im Bereich von 0,01 bis 20 Volumen-%.
Außerdem ist die Größe und Konzentration der enthaltenen lichtabsorbierenden Substanz notwendigerweise nicht die gleiche, wenn sie in Richtung der Dicke der sie enthaltenden Schicht betrachtet wird. Es ist sehr vorteilhaft, wenn ein Gradient der Konzentration in der Richtung ausgehend vom Inneren zu der Oberfläche des Elements auftritt.
Die Dicke der die lichtabsorbierende Substanz enthaltenden Schicht kann durch die Wahl des zu verwendenden Lösungsmittels, den Typ der zu verwendenden lichtabsorbierenden Substanz, ihrem Mischungsverhältnis, der Temperatur der Mischungsflüssigkeit, oder der Eintauchdauer der geformten Substanz gesteuert werden.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Lösungsmittel kann jeder Typ von Lösungsmittel sein, das geeignet ist eine oder mehrere den geformten Körper aufbauende Substanzen zu lösen. Wenn der Körper durch eine Mischung von zwei oder mehreren Bestandteilen aufgebaut ist, kann das Lösungsmittel von einem Typ sein, der geeignet ist, jeden Bestandteil zu lösen oder von einem Typ, der geeignet ist, eine oder einige wenige Bestandteile zu lösen.
Beispiele zur Darstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungsmittels sind die folgenden: Wenn ein zylindrischer optischer Kunststoff-Transmissionskörper mittels eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen und Polymethylmethacrylat aufgebaut ist, können halogenhaltige Lösungsmittel, wie Methylenchlorid und Tetrafluorethylen verwendet werden, um nur das Polymethylmethacrylat zu lösen. Ketone wie Aceton und Methylethylketon oder Ester wie Ethylacetat können verwendet werden, um beides, das Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen und das Polymethylmethacrylat zu lösen. Solche Lösungsmittel können auf die gleiche Weise wie vorstehend verwendet werden, wenn das zylindrische optische Kunststoff-Transmissionsmedium mittels eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen oder mittels eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluoroaceton und Polymethylmethacrylat aufgebaut ist.
Die die lichtabsorbierende Substanz enthaltende Schicht kann zum Beispiel durch Eintauchen des geformten Körpers in eine Flüssigkeit, die ein Lösungsmittel und eine lichtabsorbierende Substanz enthält, und durch Trocknen des eingetauchten Körpers gebildet werden.
Die erfindungsgemäße Linsenanordnung kann dadurch aufgebaut werden, daß die optischen Transmissionselemente unter Verwendung eines angemessenen Klebers zu Anordnungen zusammengestellt werden. Der Kleber ist bevorzugt ein lichtundurchlässiger Typ. Der Kleber kann verwendet werden, um einen Teil der Elemente an wenigen oder einigen Kontaktpunkten zu kleben.
Fig. 3 zeigt einen Umriß einer zur Herstellung eines erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselementes verwendete Apparatur. In dieser Zeichnung stellt 33 einen geformten Körper zur Bildung eines zylindrischen optischen Transmissionselementes dar. 34 ist eine Spule zum Abwickeln der geformten Substanz. 35 ist eine Wanne und 36 ist eine Mischungsflüssigkeit der lichtabsorbierenden Substanz und des Lösungsmittels, gehalten von der Wanne 35. 37 ist eine Düse. 38 ist ein Trockenturm. 39 ist ein erfindungsgemäßes, zylindrisches optisches Transmissionselement. 40 ist eine Spule zur Aufwicklung des Mediums 39.
Der geformte Körper 33, aufgewickelt auf der Spule 34, wird unter Bildung einer Schicht, die eine lichtabsorbierende Substanz unter der Oberfläche des Körpers 33 enthält, in eine Mischungsflüssigkeit 36 getaucht. Dann wird der Körper 33 in einen Trockenturm 38 eingebracht und in einem Gasstrom aus Stickstoff, Luft und ähnlichem, einer Lösungsmittelentfernung unterzogen.
Die Eindringtiefe des Lösungsmittels hängt von der Temperatur der Mischungsflüssigkeit 36 ab. Die Flüssigkeit 36 muß bezüglich ihrer Temperatur geregelt werden, als auch bezüglich ihrer Zusammensetzung, die derjenigen der ersten Stufe angepaßt sein sollte.
Fig. 3 stellt ein Verfahren dar, in dem ein geformter Körper verwendet wird, nachdem der Formungsschritt beendet ist. Das erfindungsgemäße Medium kann hintereinander in solch einem Formungsschritt und Eintauchschritt hergestellt werden. In diesem Fall wird die geformte Substanz 33 nicht auf die Spule 34 aufgewickelt, sondern wird direkt der Wanne 35 zugeführt.
Fig. 4 zeigt einen Umriß einer zur Herstellung eines erfindungsgemäßen, zylindrischen optischen Transmissionselementes verwendeten Apparatur. Die Apparatur weist keine wie in Fig. 3 gezeigte Düse 37 auf. Die Beseitigung der Düse ermöglicht eine Bearbeitung vieler Medien.
In Fig. 4 zirkuliert eine Mischungsflüssigkeit aus einer lichtabsorbierenden Substanz und einem Lösungsmittels 45 mittels einer Pumpe 46 zwischen den Wannen 43 und 44. Die zum Überlaufen aus der Wanne 43 gebrachte Flüssigkeit 45 kommt in Kontakt mit einer geformten Substanz 41. Die so eingetauchte Substanz wird dann zu einem Trockenturm 47 gebracht, um das Lösungsmittel zu entfernen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung.
Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung umfaßt obere und untere Träger 52A, 52B und Abstandshalter 53, 53. Viele Linsenkörper 51, . . . , jeder davon besteht aus einem zylindrischen optischen Transmissionselement und enthält eine lichtabsorbierende Substanz, werden dicht gepackt, einer Aufschichtung von Ziegelsteinen ähnlich, angeordnet. Die Träger 52A, 52B werden auf die Abstandshalter 53, 53 aufgeklebt. Ein Klebstoff wird in den freien Raum zwischen den vorstehend erwähnten Linsenkörpern 51, . . . und den Abstandshaltern 53, 53 eingefüllt, um alle Teile in einem Körper zu vereinen. Die Endflächen der Anordnung werden unter Bildung paralleler, zur Lichtachse senkrechter Ebenen abgeschliffen, um eine angemessene Linsenlänge zur Erzeugung eines aufrechten, reellen Bildes von gleicher Größe zu erhalten.
Fig. 6 zeigt ebenfalls ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung, wobei jede Linse aus einem optischen Transmissionselement besteht, in der die Linsenkörper 61,
in einer Reihe angeordnet sind. 62A und B stellen die Träger dar. 63, 63 sind Abstandshalter. 64 ist ein Klebstoff. Es gibt keine Einschränkung bezüglich der Anzahl der anzuordnenden Linsen und der Form einer Anordnung. Solange die Außenflächen der Linsen aufgrund ungünstiger Bedingungen keine geschwächte mechanische Festigkeit aufweisen, kann die Zahl an anzuordnenden Linsen einfach erhöht werden. Ferner benötigt der Träger keine große mechanische Festigkeit und kann jeder Typ von Material sein, das geeignet ist, die Gestalt der Anordnung beizubehalten. Das heißt, ziemlich leichte und billige Harzplatten können außer den herkömmlichen faserverstärkten Harzplatten vorteilhaft verwendet werden. Insbesondere Polymethylmethacrylat-Harzplatten werden in Hinblick auf ihre gute Witterungsbeständigkeit bevorzugt.
Der zu verwendende Klebstoff kann aus denjenigen ausgewählt sein, die geeignet sind eine Lichtdurchlässigkeit zu verhindern, wie Klebstoffe vom Epoxidtyp, Klebstoffe vom Silikontyp und ähnliches. Ihre Härtungstyp ist nicht, beschränkt und kann ein Hitzehärtungstyp, Flüssigkeitsmischungstyp und ähnliches sein.
Der Eindringmechanismus der lichtabsorbierenden Substanz kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der ausgewählten Kombination der Materialien zur Bildung einer geformten Substanz und von der lichtabsorbierenden Substanz variieren.
Im Falle der Verwendung einer Mischung aus einem Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen und Polymethylmethacrylat (PMMA), Chloroform und einem Farbstoff, der in Chloroform löslich ist, löst das Chloroform Polymethylmethacrylat und gleichzeitig quillt es das Copolymer auf. Das Chloroform übernimmt so die Rolle eines Trägers für das Eindringen des Farbstoffs. Da das Chloroform lediglich das Polymethylmethacrylat löst und extrahiert, treten an der Stelle des so gelösten PMMA Poren auf. Deshalb führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer unebenen Fläche im Inneren des Elements und zum Eindringen der lichtabsorbierenden Substanz.
Die Erfindung wird detaillierter durch die folgenden Beispiele erklärt.

Beispiel 1

Die Mischung aus 33 Gewichtsteilen des Copolymers, umfassend 80 Mol-% Vinylidenfluorid und 20 Mol-% Tetrafluorethylen (Brechungsindex ND = 1,400), 33 Gewichtsteilen Polymethylmethacrylat, hergestellt durch kontinuierliche Substanzpolymerisation (Brechungsindex ND = 1,492), 33 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 0,1 Gewichtsteilen Benzylmethylketal und 0,1 Gewichtsteilen Hydrochinon wurde auf 80ºC erhitzt, durch ein Knetvorrichtungsteil geführt und aus einer Düse mit einem Durchmesser von 2 mm extrudiert. Die so hergestellte Faser wurde auf 80ºC erhitzt, durch ein Vorrichtungsteil zur Verflüchtigung, in dem Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 10 l/min strömte, und dann durch das Innere von sechs zylindrisch angeordneten 400 W Hochdruck-Quecksilberlampen geführt, mit denen über 5 Minuten lang Licht eingestrahlt wurde, gefolgt von einem Ziehen der Faser oder des geformten Körpers mittels von Feuchtwalzen und einem Aufwickeln auf einer Spule mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min.
Der Durchmesser des so erhaltenen geformten Körpers betrug 800 um. Die Verteilung des Index, wie sie mittels eines Interferenzmikroskopes gemessen wurde, schließt den Index von 1,460 an der Mittelachse und den Index von 1,451 am Rand des geformten Körpers ein. Der Brechungsindex erniedrigte sich kontinuierlich von der Mittelachse hin zum Rand des geformten Körpers. Für die Schicht mit der Unregelmäßigkeit in der Indexverteilung wurde eine Dicke von 10 um gefunden.
Mittels NMR-Analyse wurde die Verteilung der Konzentration des Copolymers aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen ermittelt. Der Gehalt an dem Copolymer variierte im Bereich von 33 Gewichts-% (an der Mittelachse des geformten Körpers) bis zu 43 Gewichts-% (am Rand des geformten Körpers). Der Gehalt an übriggebliebenem Methylmethacrylatmonomer lag bei 0,9 Gewichts-% im gesamten Körper.
Der so erhaltene, zylindrische optische Kunststoff- Transmissionskörper mit einem Gradienten des Indexes wurde in eine 10%-ige Lösung eines schwarzen öllöslichen Farbstoffes (bekannt als Orient Oil Black HBB) in Methylenchlorid bei 0ºC 30 Minuten lang eingetaucht, und in Stickstoffgas bei 60ºC 10 Minuten lang getrocknet. Der so behandelte Körper wurde unter Verwendung eines Mikroskops beobachtet und es wurde gefunden, daß er eine schwarz gefärbte Schicht unter der Oberfläche des Körpers mit einer Dicke von 15 um aufwies.
Als Ergebnis einer Messung der Kontrastübertragungsfunktion unter Verwendung von Spalten mit 6,4 Reihen pro 1 mm wies das schwarz eingefärbte Medium im Vergleich zu einem Körper oder Element, das nicht eingefärbt worden war, einen um 20% höheren MTF-Wert auf, und es wurde bestätigt, daß es ein verbessertes Auflösungsvermögen besaß und geeignet war, dem Bild einen verbesserten Kontrast zu verleihen.
Ferner wurden Gitterbilder unter Verwendung des solchermaßen schwarz eingefärbten optischen Transmissionselementes und eines nicht-eingefärbten optischen Transmissionselementes mittels einer in Fig. 8 gezeigten Apparatur erzeugt.
In Fig. 8 stellt 801 einen Optik-Prüfstand dar, 802 ist eine als Lichtquelle verwendete Wolframlampe, 803 ist eine lichtkonvergierende Linse, 804 ist eine Blende, 805 ist eine Glasplatte auf der ein quadratisches Gitter mit Abständen von 0,1 mm mittels der Feinverarbeitung der Chromschicht des chrombeschichteten Glases gebildet ist, 806 ist ein Probenhalter, 807 eine Polaroidkamera und 808 ist eine Probe, die der Auswertung unterzogen wird.
Jede Probe wurde, wie hergestellt, in eine- Länge von einem Viertel der Strahlenperiode geschnitten, wie sie basierend auf einer Wellenbewegung hindurchtretender He-Ne-Laserstrahlen gemessen wurde, und an den Endflächen mittels einer Schleifmaschine geglättet, um zueinander parallele und zur Mittelachse senkrechte flache Flächen zu erhalten.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, wurde die Probe 808, wie hergestellt, auf den Probenhalter 806 angebracht. Nachdem die Blende 804 so eingestellt wurde, daß sie das Licht aus der Quelle 802 durch die Linse 803, die Blende 804 und die Glasplatte 805 und in die Gesamtfläche der Probe treten ließ, wurde die Position der Probe 808 und die Polaroidkamera 807 eingestellt, um das Licht auf der Polaroidkamera zu fokussieren. Als Ergebnis wurde das quadratische Gitterbild erhalten und die Verzerrung darauf untersucht.
Die so erhaltenen Gitterbilder sind in Fig. 9 gezeigt. Fig. 9(A) zeigt ein unter Verwendung einer nicht-eingefärbten Linse erzeugtes Gitterbild. Fig. 9(B) zeigt ein unter Verwendung einer schwarz eingefärbten Linse erzeugtes Gitterbild. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich wird, trat eine Verzerrung des Gitterbildes an seinem Rand auf, wenn die nicht-eingefärbte Linse verwendet wurde. Andererseits wurde solch eine Verzerrung durch die schwarz eingefärbte Linse beseitigt.

Beispiel 2

Ein zylindrisches optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß Aceton anstelle des Methylenchlorids verwendet wurde.
Der Querschnitt des so hergestellten Elements wurde untersucht, mit dem Ergebnis, daß gefunden wurde, daß sich die den schwarzen öllöslichen Farbstoff enthaltende Schicht überall um den Rand des Elements mit einer Dicke von ungefähr 10 um bildete. Ferner wurde der MTF-Wert des Elements gemessen, und es wurde gefunden, daß er gleich dem des in Beispiel 1 hergestellten Elementes war.

Beispiel 3

Ein zylindrisches optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Temperatur der den schwarzen Farbstoff enthaltenden Lösung auf 20ºC festgesetzt worden war.
Es wurde gefunden, daß die den schwarzen Farbstoff enthaltende Schicht eine Dicke von ungefähr 50 um aufwies.

Beispiel 4

Ein zylindrisches optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Herstellung des geformten Körpers und das Eintauchen nacheinander ausgeführt wurden, ohne den geformten Körper auf eine Spule aufzuwickeln.

Beispiel 5

Die Mischung aus 33 Gewichtsteilen des Copolymers, umfassend 80 Mol-% Vinylidenfluorid und 20 Mol-% Tetrafluorethylen (Brechungsindex ND = 1,400), 33 Gewichtsteilen Polymethylmethacrylat, hergestellt durch kontinuierliche Substanzpolymerisation (Brechungsindex ND = 1,492), 33 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 0,1 Gewichtsteilen Benzylmethylketal und 0,1 Gewichtsteilen Hydrochinon wurde auf 80ºC erhitzt, durch ein Knetvorrichtungsteil geführt und aus einer Düse mit einem Durchmesser von 2 mm extrudiert. Die so hergestellte Faser wurde dann auf 80ºC erhitzt, durch ein Vorrichtungsteil zur Verflüchtigung, in dem Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 10 l/min strömte, und dann durch das Innere von sechs Stück zylindrisch angeordneten 400 W Hochdruck- Quecksilberlampen geführt, mit denen über 5 Minuten lang Licht eingestrahlt wurde, gefolgt von einem Ziehen des so erhaltenen, geformten Körpers mittels von Feuchtwalzen und einem Aufwickeln auf einer Spule mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min.
Der Durchmesser des so erhaltenen, geformten Körpers betrug 800 um. Die Verteilung des Index, wie sie mittels eines Interferenzmikroskopes gemessen wurde, schließt den Index von 1,460 an der Mittelachse und den Index von 1,451 am Rand des geformten Körpers ein. Der Brechungsindex erniedrigte sich kontinuierlich von der Mittelachse zum Rand des geformten Körpers.
Mittels NMR-Analyse wurde die Verteilung der Konzentration des Copolymers aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen ermittelt. Der Gehalt an dem Copolymer variierte im Bereich von 33 Gewichts-% (an der Mittelachse des geformten Körpers) bis zu 43 Gewichts-% (am Rand des geformten Körpers). Der Gehalt an übriggebliebenem Methylmethacrylatmonomer lag bei 0,9 Gewichts-% im gesamten Körper.
Der so erhaltene, zylindrische optische Kunststoff- Transmissionskörper mit einem Gradienten des Indexes wurde in eine 10%-ige Lösung eines schwarzen öllöslichen Farbstoffes (bekannt als Orient Oil Black HBB) in Methylenchlorid bei 0ºC 30 Minuten lang eingetaucht, und in Stickstoffgas bei 60ºC 10 Minuten lang getrocknet. Der so behandelte Körper wurde unter Verwendung eines Mikroskops beobachtet und es wurde gefunden, daß er eine schwarz gefärbte Schicht unter der Oberfläche des Körpers oder Elements mit einer Dicke von 15 um aufwies.
Als Ergebnis einer Messung der Kontrastübertragungsfunktion (MTF) unter Verwendung von Spalten mit 6,4 Reihen pro 1 mm, wies das schwarz eingefärbte Medium im Vergleich zu einem Körper oder Element, das nicht eingefärbt worden war, einen MTF-Wert von höher als 20% auf, und es wurde bestätigt, daß es ein verbessertes Auflösungsvermögen besaß und geeignet war, dem Bild einen verbesserten Kontrast zu verleihen.

Beispiel 6

Die Mischung aus 33 Gewichtsteilen des Copolymers, umfassend 80 Mol-% Vinylidenfluorid und 20 Mol-% Tetrafluorethylen (Brechungsindex ND = 1,400), 33 Gewichtsteilen Polymethylmethacrylat, hergestellt durch kontinuierliche Substanzpolymerisation (Brechungsindex ND = 1,492), 33 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 0,1 Gewichtsteilen Benzylmethylketal und 0,1 Gewichtsteilen Hydrochinon wurde auf 80ºC erhitzt, durch ein Knetvorrichtungsteil geführt und aus einer Düse mit einem Durchmesser von 2 mm extrudiert. Die so hergestellte Faser wurde dann auf 80ºC erhitzt, durch ein Vorrichtungsteil zur Verflüchtigung, in dem Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 10 l/min strömte, und dann durch das Innere von sechs Stück zylindrisch angeordneten 400 W Hochdruck-Quecksilberlampen geführt, mit denen ungefähr über 5 Minuten lang Licht eingestrahlt wurde, gefolgt von einem Ziehen des so erhaltenen, geformten Körpers mittels von Feuchtwalzen und einem Aufwickeln auf einer Spule mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min.
Der Durchmesser des so erhaltenen, geformten Körpers betrug 800 um. Die Verteilung des Index, wie sie mittels eines Interferenzmikroskopes gemessen wurde, schließt den Index von 1,460 an der Mittelachse und den Index von 1,451 am Rand des Körpers ein. Der Brechungsindex erniedrigte sich kontinuierlich von der Mittelachse hin zum Rand des geformten Körpers.
Mittels NMR-Analyse wurde die Verteilung der Konzentration des Copolymers aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen ermittelt. Der Gehalt an dem Copolymer variierte im Bereich von 33 Gewichts-% (an der Mittelachse des Körpers) bis zu 43 Gewichts-% (am Rand des Körpers). Der Gehalt an übriggebliebenem Methylmethacrylatmonomer lag bei 0,9 Gewichts-% im gesamten Körper.
Der so erhaltene zylindrische optische Kunststoff- Transmissionskörper mit einem Gradienten des Indexes wurde in eine Lösung aus 10% eines schwarzen öllöslichen Farbstoffes (bekannt als Orient Oil Black HBB) in Methylenchlorid bei 0ºC 30 Minuten lang eingetaucht, und in Stickstoffgas bei 60ºC 10 Minuten lang getrocknet. Der so behandelte Körper wurde unter Verwendung eines Mikroskops begutachtet und es wurde gefunden, daß er eine schwarz eingefärbte Schicht unter der Oberfläche des Körpers mit einer Dicke von 15 um aufwies.
Als Ergebnis einer Messung der Kontrastübertragungsfunktion (MTF) unter Verwendung von Spalten mit 6,4 Reihen pro 1 mm, wies das schwarz eingefärbte Medium im Vergleich zu einem Körper oder Element, das nicht eingefärbt worden war, einen um 20% höheren MTF-Wert auf.

Beispiel 7

Ein zylindrisches optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß ein schwarzer öllöslicher Farbstoff, Orient-Balifast-Color 3820, verwendet wurde. Für die Dicke der so gebildeten, den schwarzen Farbstoff enthaltenden Schicht wurden 50 um ermittelt, und der MTF-Wert war der gleiche wie in Beispiel 5.

Beispiel 8

Eine Linsenanordnung wurde unter Verwendung der in Beispiel 5 hergestellten Elemente in der in Fig. 5 gezeigten Form hergestellt. Faserverstärkte Epoxidharzplatten und ein rußhaltiger Epoxidkleber wurden als Träger beziehungsweise Klebemittel verwendet.
Als Ergebnis einer MTF-Messung unter Verwendung von Spalten mit 6,4 Reihen pro 1 mm, wies die Anordnung im Vergleich zu einem Array unter Verwendung nicht eingefärbter Elemente einen um 20% höheren MTF-Wert auf. Es wurde beobachtet, daß das sich Auflösungsvermögen und der Kontrast des erzeugten Bildes verbesserten.

Beispiel 9

Eine Linsenanordnung wurde unter Verwendung der in Beispiel 1 hergestellten Elemente und unter Aufbringens eines Klebemittels, in regelmäßigen Abständen von den Endflächen der Elemente, hergestellt. Es wurde gefunden, daß der MTF-Wert der selbe war, wie derjenige des in Beispiel 1 hergestellten Elements.

Beispiel 10

Eine Linsenanordnung wurde unter Verwendung der in Beispiel 5 hergestellten Elemente in der in Fig. 6 gezeigten Form hergestellt. Polymethylmethacrylat-Harzplatten und ein rußhaltiges Acrylklebemittel wurden als Träger beziehungsweise Klebemittel verwendet.
Ferner wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend, außer daß faserverstärkte Epoxidharzplatten als Träger verwendet wurden, eine Anordnung hergestellt.
Diese Anordnungen waren in Bezug auf die Eigenschaften oder die Einfachheit der Handhabung gleich. Erstere Anordnung war jedoch angesichts ihres leichten Gewichts und ihrer geringen Kosten industriell von Vorteil.

Beispiel 11

Ein zylindrisches optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß eine 1%-ige Lösung eines schwarzen öllöslichen Farbstoffs (bekannt als Orient-Nigrocin-Base EX) in Chloroform verwendet wurde und daß das Eintauchen 15 Sekunden lang bei 5ºC ausgeführt wurde. Es wurde gefunden, daß das so hergestellte Element eine schwarze Schicht mit einer Dicke von 8 um aufwies, die die Unregelmäßigkeiten der Indexverteilung am Rande des Elements nicht zudecken kann. Der MTF-Wert war um 10% höher als der eines farblosen Elements.

Beispiel 12

Ein optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Eintauchzeit 7 Sekunden betrug. Die Dicke des schwarz eingefärbten Elements betrug 5 um und der MTF-Wert war um 5% höher als der eines nicht eingefärbten Elements.

Beispiel 13

Ein optisches Transmissionselement wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Eintauchzeit 5 Sekunden betrug. Die Dicke der schwarzen Schicht betrug 4 um und der MTF-Wert war um 3% höher als in dem nicht eingefärbten Element.
Die Resultate sind alle in der folgenden Tabelle 1 gezeigt: TABELLE 1 Dicke des Teils mit Unregelmäßigkeiten in der Indexverteilung Dicke der Schicht mit der lichtabsorbierenden Substanz MTF-Wert Relative Lichtmenge Beispiel * erh=erhöht

Claims

1. Zylindrisches optisches Transmissionselement, umfassend einen zylindrischen Körper (11), worin sich der Brechungsindex kontinuierlich und radial, von der Mittelachse (13) ausgehend, in Richtung zur äußeren Zylinderoberfläche ändert,

und eine ringförmige Schicht (12), die angrenzend an die äußere Zylinderoberfläche gebildet ist, und die eine lichtabsorbierende Substanz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

der Körper aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei die Schicht innerhalb des Körpers unter Bildung eines integralen Bestandteils davon gebildet ist und eine Dicke von 5 um oder mehr aufweist, und wobei die lichtabsorbierende Substanz in der Schicht dispergiert ist.

2. Zylindrisches optisches Transmissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper hauptsächlich durch eine Mischung aus Kunstoffmaterialen aufgebaut ist, umfassend eine Kombination aus einem organischen Polymer mit einem hohen Brechungsindex und einem organischen Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex.

3. Zylindrisches optisches, Transmissionselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer mit einem hohen Brechungsindex Polymethylmethacrylat ist und das organische Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen ist.

4. Zylindrisches optisches Transmissionselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer mit einem hohen Brechungsindex Polymethylmethacrylat ist und das organische Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex ein Terpolymer aus Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen ist.

5. Zylindrisches optisches Transmissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Substanz ein schwarzer, öllöslicher Farbstoff ist.

6. Zylindrisches optisches Transmissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der die lichtabsorbierende Substanz enthaltenden Schicht 8 um oder mehr beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen optischen Kunststoff-Transmissionselements, umfassend die Herstellung und Formung eines zylindrischen optischen Kunststoff- Transmissionskörpers (11), dadurch gekennzeichnet, daß sich der Brechungsindex kontinuierlich und radial, von der Mittelachse (13) ausgehend, in Richtung zur äußeren Zylinderoberfläche ändert, und daß der so geformte Körper in Kontakt mit einer Flüssigkeit, umfassend eine Mischung aus einem Lösungsmittel und einer lichtabsorbierenden Substanz, gebracht und getrocknet wird, um auf diese Weise eine Schicht (12) innerhalb des Körpers, einen integralen Bestandteil davon konstituierend, zu bilden, wobei die Schicht eine Dicke von 5 um oder mehr aufweist und die lichtabsorbierende Substanz in der Schicht dispergiert ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der geformte Körper unter Verwendung einer Mischung, umfassend eine Kombination aus einem organischen Polymer mit einem hohen Brechungsindex und einem organischen Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymethylmethacrylat als das organische Polymer mit einem hohen Brechungsindex verwendet wird und ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen als das Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Polymethylmethacrylat als das organisches Polymer mit einem hohen Brechungsindex verwendetet wird, und ein Terpolymer aus Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen als das organische Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwarzer, öllöslicher Farbstoff als die lichtabsorbierende Substanz verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die lichtabsorbierende Substanz enthaltende Schicht mit einer Dicke von 8 um oder mehr gebildet wird.

13. Linsenanordnung, wobei jede Linse aus einem zylindrischen optischen Transmissionselement nach Anspruch 1 besteht.

14. Linsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des zylindrischen optischen Transmissionselementes hauptsächlich aus einer Mischung aus Kunststoffmaterialien aufgebaut ist, umfassend eine Kombination aus einem organischen Polymer mit einem hohen Brechungsindex und einem organischen Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex.

15. Linsenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer mit einem hohen Brechungsindex Polymethylmethacrylat ist und das organische Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen ist.

16. Linsenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer mit einem hohen Brechungsindex Polymethylmethacrylat und das organische Polymer mit einem niedrigen Brechungsindex ein Terpolymer aus Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen ist.

17. Linsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Substanz ein schwarzer öllöslicher Farbstoff ist.

18. Linsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der die lichtabsorbierende Substanz enthaltenden Schicht 8 um oder mehr beträgt.