JP2007034259A - Plastic rod lens, its manufacturing method, and plastic rod lens array - Google Patents

Plastic rod lens, its manufacturing method, and plastic rod lens array Download PDF

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Akiyoshi Kogame
朗由 小亀
Takashi Saeki
敬 佐伯
Norifumi Hirota
憲史 廣田
Masashi Iimori
将史 飯盛
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens array having heat resistance which suppresses change in a conjugate length even if the lens array is used under a high temperature environment, and also to provide a rod lens used for the array. <P>SOLUTION: The plastic rod lens has a columnar shape, having a refractive index that continuously decreases from the center to the outer circumference, and having a heat contraction starting temperature of ≥80°C when the temperature is elevated at the temperature rising rate of 4°C/min. The invention includes a manufacturing method of a second plastic rod lens for which the first plastic rod lens manufactured through a fiber forming step, a drawing step and a relaxing step is heat treated for one hour or longer, at a temperature ≤100°C but not lower than the heat contraction starting temperature when heated at the temperature rising rate of 4°C/min. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、スキャナ、イメージセンサ、プリンタ等の光伝送体として使用されるプラスチック製ロッドレンズアレイおよびそれに使用されるプラスチック製ロッドレンズに関するものである。   The present invention relates to a plastic rod lens array used as an optical transmission body of a scanner, an image sensor, a printer or the like, and a plastic rod lens used therefor.

プラスチック製ロッドレンズ(以下、単に「ロッドレンズ」という。)は、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズであり、多数本のロッドレンズを2枚の基板の間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行になるように1列または2列以上に配列して接着固定し、プラスチック製ロッドレンズアレイ(以下、単に「レンズアレイ」という。)として、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等におけるイメージセンサ用の部品、LEDプリンタ等の書き込みデバイス等に広く用いられている。
レンズアレイ製造時のロッドレンズの取り扱いを容易にするためロッドレンズの機械的強度を高くすることが要求されている。これを向上するために、特許文献1において、ロッドレンズを加熱延伸する方法が開示されている。
しかし、加熱延伸されたロッドレンズは熱収縮が大きく、高温環境下で使用した場合に熱によりロッドレンズが収縮し共役長が変化するため、解像度(MTF:モデレーション・トランスファー・ファンクション)が低下する。
A plastic rod lens (hereinafter simply referred to as a “rod lens”) is a cylindrical lens having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the center toward the outer peripheral portion. A rod lens array (hereinafter, simply referred to as “lens array”) made of plastic rods is arranged and bonded and fixed in one or more rows so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other between the two substrates. Are widely used in various scanners such as hand scanners, parts for image sensors in copiers and facsimiles, writing devices such as LED printers, and the like.
In order to facilitate handling of the rod lens at the time of manufacturing the lens array, it is required to increase the mechanical strength of the rod lens. In order to improve this, Patent Document 1 discloses a method of heating and stretching a rod lens.
However, the heat-stretched rod lens has a large thermal shrinkage, and when used in a high-temperature environment, the rod lens contracts due to heat and the conjugate length changes, so the resolution (MTF: moderation transfer function) decreases. .

特に、このようなロッドレンズをレンズアレイとして600dpi以上の高解像度のイメージセンサやLEDプリンタに使用する場合は、この問題は深刻なものとなる。   In particular, when such a rod lens is used as a lens array in an image sensor or LED printer having a high resolution of 600 dpi or more, this problem becomes serious.

そこで、高温環境下で使用しても共役長の変化が起こりにくい耐熱性を有し、解像度に優れるロッドレンズアレイを提供する方法として、特許文献2において、ロッドレンズを加熱延伸後、緩和する方法が開示されている。しかしながら、この方法によっても、得られるロッドレンズの耐熱性は十分ではなかった。
特開平8−211242号公報 特開2001−337244号公報
Therefore, as a method for providing a rod lens array having heat resistance that is unlikely to change in conjugate length even when used in a high temperature environment and having excellent resolution, a method for relaxing after heating and stretching a rod lens in Patent Document 2. Is disclosed. However, even with this method, the heat resistance of the obtained rod lens was not sufficient.
JP-A-8-211122 JP 2001-337244 A

本発明の目的は、高温環境下で使用しても共役長の変化が起こりにくい耐熱性を有し、解像度に優れるレンズアレイおよびそれに用いるロッドレンズを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a lens array having heat resistance that hardly causes a change in conjugate length even when used in a high temperature environment, and excellent in resolution, and a rod lens used therefor.

本発明者らは、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度が80℃以上のロッドレンズを用いることにより、上記課題を解決できることを見出し本発明に到達した。   The present inventors have found that the above problem can be solved by using a rod lens having a heat shrinkage starting temperature of 80 ° C. or higher when the temperature is increased at a temperature rising rate of 4 ° C./min.

すなわち、本発明の第1の要旨は、円柱形状を有し、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなるプラスチック製ロッドレンズであって、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度が80℃以上であるプラスチック製ロッドレンズである。
そのため、高温環境下で使用した場合であっても、熱によるロッドレンズの収縮や共役長の変化が小さいので解像度を高く保つことができる。
That is, the first gist of the present invention is a plastic rod lens having a cylindrical shape and having a refractive index that continuously decreases from the center toward the outer peripheral portion, at a heating rate of 4 ° C./min. This is a plastic rod lens having a thermal shrinkage starting temperature of 80 ° C. or higher when the temperature is raised.
Therefore, even when used in a high-temperature environment, the resolution can be kept high because the rod lens shrinkage and the conjugate length change due to heat are small.

熱収縮開始温度は、市販の熱機械測定(TMA)装置を用いて以下のように測定することができる。
まず、無荷重で試料をチャックし、昇温速度4℃/分で温度を上昇させ、各温度におけるロッドレンズの長さを測定する。
次に、横軸に温度、縦軸にロッドレンズの長さをとり測定結果をグラフにすると、昇温開始から、ある程度まで、長さは一定値を示すが、ある温度を超えると減少しはじめる。この長さが減少し始める温度を熱収縮開始温度とする。長さが減少する前にいったん増大してグラフが極大値を示す場合もあり、その場合は、その極大値を示す温度を収縮開始温度とする。
The thermal shrinkage start temperature can be measured as follows using a commercially available thermomechanical measurement (TMA) apparatus.
First, the sample is chucked with no load, the temperature is increased at a temperature increase rate of 4 ° C./min, and the length of the rod lens at each temperature is measured.
Next, when the temperature is plotted on the horizontal axis and the length of the rod lens is plotted on the vertical axis, the measurement results are plotted on a graph. The length shows a constant value from the start of temperature rise to a certain level, but begins to decrease when a certain temperature is exceeded. . The temperature at which this length begins to decrease is taken as the heat shrinkage start temperature. In some cases, the graph once increases before the length decreases, and the graph shows a maximum value. In this case, the temperature indicating the maximum value is set as the shrinkage start temperature.

本発明の第2の要旨は、紡糸工程、延伸工程および緩和工程を経て製造された第1のプラスチック製ロッドレンズを、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度(以下、単に熱収縮開始温度という)以上100℃以下で1時間以上熱処理を行う第2のプラスチック製ロッドレンズの製造方法である。
この方法によって、円柱形状を有し、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなるプラスチック製ロッドレンズであって、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度が80℃以上であるプラスチック製ロッドレンズを得ることができる。
なお、本発明において、熱処理を行う前のロッドレンズを第1の(プラスチック製)ロッドレンズといい、熱処理を行った後のロッドレンズを第2の(プラスチック製ロッドレンズ)という。
The second gist of the present invention is that the first plastic rod lens manufactured through the spinning step, the drawing step and the relaxation step is heated at a temperature increase rate of 4 ° C./min at a heat shrinkage start temperature ( Hereinafter, this is a second plastic rod lens manufacturing method in which heat treatment is performed for 1 hour or more at a temperature of 100 ° C. or less (hereinafter simply referred to as a heat shrink start temperature).
By this method, a plastic rod lens having a cylindrical shape and having a refractive index continuously decreasing from the center toward the outer peripheral portion, the heat when the temperature is increased at a temperature increase rate of 4 ° C./min. A plastic rod lens having a shrinkage start temperature of 80 ° C. or higher can be obtained.
In the present invention, the rod lens before the heat treatment is referred to as a first (plastic) rod lens, and the rod lens after the heat treatment is referred to as a second (plastic rod lens).

本発明の第3の要旨は、前記プラスチック製ロッドレンズを二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行となるように配列固定したロッドレンズアレイである。   The third gist of the present invention is a rod lens array in which the plastic rod lenses are arranged and fixed between two substrates so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other.

本発明のロッドレンズアレイは、高温環境下で使用する場合においても解像度等の光学特性の低下およびばらつきが抑制され、耐熱性に優れている。   The rod lens array according to the present invention is excellent in heat resistance because deterioration and variation in optical characteristics such as resolution are suppressed even when used in a high temperature environment.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明のプラスチック製ロッドレンズは、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズである。この屈折率分布としては、ロッドレンズの中心軸に垂直な断面において、ロッドレンズの半径rとしたとき、少なくとも中心軸から外周部に向かう0.3r〜0.7rの範囲における屈折率分布が、下記式(1)で規定される2次曲線分布に近似されることが好ましい。

n(L)=n{1−(g/2)L} (1)

(式中、n0はロッドレンズの中心軸における屈折率(中心屈折率)であり、Lはロッドレンズの中心軸からの距離(0≦L≦r)であり、gはロッドレンズの屈折率分布定数であり、n(L)はロッドレンズの中心軸からの距離Lの位置における屈折率である。)
The plastic rod lens of the present invention is a cylindrical lens having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery. As the refractive index distribution, when the radius of the rod lens is r in a cross section perpendicular to the central axis of the rod lens, the refractive index distribution in the range of 0.3r to 0.7r at least from the central axis toward the outer periphery is as follows. It is preferable to approximate a quadratic curve distribution defined by the following formula (1).

n (L) = n 0 { 1- (g 2/2) L 2} (1)

(Where n 0 is the refractive index (central refractive index) at the central axis of the rod lens, L is the distance from the central axis of the rod lens (0 ≦ L ≦ r), and g is the refractive index of the rod lens. (It is a distribution constant, and n (L) is a refractive index at a position of a distance L from the central axis of the rod lens.)

ロッドレンズの半径rは特に限定されないが、光学系のコンパクト化の観点から、半径rは小さいことが好ましく、ロッドレンズの加工時の取り扱いの観点からは、半径rが大きいことが好ましい。このため、ロッドレンズの半径rは、0.05〜1mmの範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5mmの範囲である。   The radius r of the rod lens is not particularly limited, but the radius r is preferably small from the viewpoint of compacting the optical system, and the radius r is preferably large from the viewpoint of handling during processing of the rod lens. For this reason, the radius r of the rod lens is preferably in the range of 0.05 to 1 mm, more preferably in the range of 0.1 to 0.5 mm.

また、ロッドレンズの中心軸の屈折率nは、1.4〜1.6であることが、ロッドレンズを構成する材料的な選択肢が広くなり、良好な屈折率分布を形成しやすくなる等の観点から好ましい。
さらに、ロッドレンズの屈折率分布定数gも特に限定されるものではないが、光学系のコンパクト化や光学系の作動距離の確保や取り扱い性の観点から、0.2〜3mm−1の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.5〜2mm−1の範囲である。
In addition, the refractive index n 0 of the central axis of the rod lens is 1.4 to 1.6, so that material options for the rod lens are widened, and a favorable refractive index distribution is easily formed. From the viewpoint of
Further, the refractive index distribution constant g of the rod lens is not particularly limited, but is in the range of 0.2 to 3 mm −1 from the viewpoint of compacting the optical system, ensuring the working distance of the optical system, and handling. More preferably, it is the range of 0.5-2 mm < -1 >.

また、ロッドレンズは、中心軸から0.6r以上の外周部に、ロッドレンズを伝送する光のうち少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有する光吸収層を設けることが好ましい。これは、一般に、ロッドレンズでは、中心軸から離れるにつれて、屈折率分布が理想分布から外れた不整な部分が形成されやすく、これに起因する光学特性の低下を、ロッドレンズの外周部に光吸収層を設けることにより抑止するためである。光吸収層の厚みは50μm以上100μm以下が好ましい。光吸収層の厚みをこの範囲にすることにより、フレア光やクロストーク光を十分に除去できると共に、十分な透過光量を確保できる。   Moreover, it is preferable that the rod lens is provided with a light absorption layer containing a light absorber that absorbs at least a part of light transmitted through the rod lens on an outer peripheral portion of 0.6r or more from the central axis. In general, with a rod lens, an irregular portion in which the refractive index distribution deviates from the ideal distribution tends to be formed as the distance from the central axis increases, and the optical characteristics due to this are absorbed by the outer periphery of the rod lens. This is because it is suppressed by providing a layer. The thickness of the light absorption layer is preferably 50 μm or more and 100 μm or less. By setting the thickness of the light absorption layer within this range, flare light and crosstalk light can be sufficiently removed and a sufficient amount of transmitted light can be secured.

使用する光吸収剤としては、イメージセンサやLEDプリンタ等においては、一般に光源として400〜900nmの波長の光を出射する光源が用いられているので、400〜900nmのうち少なくとも一部の波長域の光を吸収するものを用いることが好ましい。このような光吸収剤としては、例えば、600nm〜近赤外線領域に吸収のある日本化薬製Kayasorb CY−10等、600〜700nmに吸収のある三菱化学製Diaresin Blue 4G等、550〜650nmに吸収のある日本化薬製Kayaset Blue ACR等、500〜600nmに吸収のある三井東圧染料MS Magenta HM−1450等、400〜500nmに吸収のある三井東圧染料MS Yellow HD−180等を例示することができる。また、400〜900nmのうち全波長域の光を吸収する光吸収剤としては、黒色染料等を挙げることができる。これら光吸収剤は、単独で使用してもいよいし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。   As a light absorber to be used, in an image sensor, an LED printer, or the like, a light source that emits light having a wavelength of 400 to 900 nm is generally used as a light source. It is preferable to use one that absorbs light. As such a light absorber, for example, Kayasorb CY-10 manufactured by Nippon Kayaku which absorbs in the 600 nm to near infrared region, Diaresin Blue 4G manufactured by Mitsubishi Chemical which absorbs at 600 to 700 nm, and the like are absorbed at 550 to 650 nm. Examples include Kayset Blue ACR made by Nippon Kayaku Co., Ltd., Mitsui Toatsu dye MS Magenta HM-1450 having absorption at 500 to 600 nm, Mitsui Toatsu dye MS Yellow HD-180 having absorption at 400 to 500 nm, etc. Can do. Moreover, a black dye etc. can be mentioned as a light absorber which absorbs the light of all the wavelength ranges among 400-900 nm. These light absorbers may be used alone or in combination of two or more.

次に、上記のようなロッドレンズの製造方法について説明する。
ロッドレンズの屈折率分布の形成方法には制限はなく、付加反応法、共重合法、ゲル重合法、単量体揮発法、相互拡散法等のいずれの方法でもよいが、精度および生産性の点で相互拡散法が好ましい。
相互拡散法について説明する。
まず、硬化後の屈折率nがn1>n2>・・・・>nN(N≧3)となるN個の未硬化状物を、中心から外周部に向かって順次屈折率が低くなるような配置で、同心円状に積層した未硬化状の積層体(以下、「糸状体」という。)に賦形し、この糸状体の各層間の屈折率分布が連続的になるように隣接層間の物質の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、糸状体を硬化処理し、ロッドレンズ原糸を得る(紡糸工程)。なお、相互拡散処理とは、糸状体に窒素雰囲気下、10〜60℃、より好ましくは20〜50℃で数秒〜数分間の熱履歴を与えることをいう。
Next, a method for manufacturing the above rod lens will be described.
There is no limitation on the method of forming the refractive index distribution of the rod lens, and any method such as an addition reaction method, a copolymerization method, a gel polymerization method, a monomer volatilization method, and an interdiffusion method may be used. In this respect, the interdiffusion method is preferable.
The mutual diffusion method will be described.
First, N uncured materials having a refractive index n after curing satisfying n 1 > n 2 >...> N N (N ≧ 3) are gradually decreased from the center toward the outer periphery. In such an arrangement, it is shaped into an uncured laminated body (hereinafter referred to as “filamentous body”) that is concentrically laminated, and adjacent so that the refractive index distribution between each layer of the filamentous body is continuous. While performing the interdiffusion treatment of the substances between the layers or after the mutual diffusion treatment, the filamentous body is cured to obtain a rod lens raw yarn (spinning step). The interdiffusion treatment refers to giving the filament a thermal history of several seconds to several minutes at 10 to 60 ° C., more preferably 20 to 50 ° C., under a nitrogen atmosphere.

この未硬化状物を構成する物質としては、ラジカル重合性ビニル単量体、またはラジカル重合性ビニル単量体と該単量体に可溶な重合体とよりなる組成物などを用いることができる。   As the material constituting the uncured material, a radical polymerizable vinyl monomer, or a composition comprising a radical polymerizable vinyl monomer and a polymer soluble in the monomer can be used. .

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-オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート等のフッ素化アルキル(メタ)アクリレート(n=1.37〜1.44)、屈折率1.43〜1.62の(メタ)アクリレート類たとえばエチル(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(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)アクリレート等の他のジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Specific examples of the radical polymerizable vinyl monomer include methyl methacrylate (n = 1.49), styrene (n = 1.59), chlorostyrene (n = 1.61), vinyl acetate (n = 1.47). 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl (meth) acrylate, 2,2,3,4,4 , Fluorinated alkyl (meth) acrylates such as 2,4-hexafluorobutyl (meth) acrylate and 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate (n = 1.37 to 1.44), refractive index 1.43 ~ 1.62 (meth) acrylates such as ethyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, alkylene glycol (meth) acrylate, trimethylo Other diethylene glycol bisallyl carbonates such as rupropanedi or tri (meth) acrylate, pentaerythritol di, tri or tetra (meth) acrylate, diglycerin tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, fluorinated alkylene glycol poly (Meth) acrylate etc. are mentioned.

これら未硬化状物から糸状体を形成する際の未硬化状物の粘度調整を容易にするため、及び糸状体の中心から外周へ向かい連続的な屈折率分布を持たせるため、前記の未硬化状物はビニル系単量体と前記重合体とで構成されていることが好ましい。
前記重合体としては、前記のラジカル重合性ビニル単量体から生成する重合体と相溶性が良いことが必要であり、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共重合体(n=1.47〜1.50)、ポリ4−メチルペンテン−1(n=1.46)、エチレン/酢酸ビニル共重合体(n=1.46〜1.50)、ポリカーボネート(n=1.50〜1.57)、ポリフッ化ビニリデン(n=1.42)、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体(n=1.42〜1.46)、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロペン共重合体(n=1.40〜1.46)、ポリフッ化アルキル(メタ)アクリレート重合体等が挙げられる。特に、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成するに際して用いる重合体としては好適なものである。
In order to easily adjust the viscosity of the uncured material when forming the filament from these uncured materials, and to have a continuous refractive index distribution from the center to the outer periphery of the filament, The product is preferably composed of a vinyl monomer and the polymer.
The polymer must have good compatibility with the polymer produced from the radical polymerizable vinyl monomer, for example, polymethyl methacrylate (n = 1.49), polymethyl methacrylate copolymer (N = 1.47-1.50), poly-4-methylpentene-1 (n = 1.46), ethylene / vinyl acetate copolymer (n = 1.46-1.50), polycarbonate (n = 1.50 to 1.57), polyvinylidene fluoride (n = 1.42), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer (n = 1.42 to 1.46), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / A hexafluoropropene copolymer (n = 1.40-1.46), a polyfluorinated alkyl (meth) acrylate polymer, etc. are mentioned. In particular, polymethylmethacrylate is excellent in transparency and has a high refractive index, so that it is suitable as a polymer for use in preparing the gradient index optical transmission material of the present invention.

粘度を調整するため、前記重合体として各層に同一の屈折率を有する重合体を用いることが、中心から外周に向か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。   In order to adjust the viscosity, it is preferable to use a polymer having the same refractive index in each layer as the polymer because a plastic optical transmission body having a continuous refractive index distribution from the center toward the outer periphery can be obtained.

前記未硬化状物より形成した糸状体を硬化するには、未硬化物中に熱硬化触媒あるいは光硬化触媒を添加し、熱硬化処理および/または光硬化処理を行う。熱硬化触媒としてはパーオキサイド系又はアゾ系の触媒等が用いられる。光硬化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、トリエチルアミン等が挙げられる。   In order to cure the filament formed from the uncured product, a thermosetting catalyst or a photocuring catalyst is added to the uncured product, and a thermosetting process and / or a photocuring process is performed. As the thermosetting catalyst, a peroxide-based or azo-based catalyst or the like is used. Photocuring catalysts include benzophenone, benzoin alkyl ether, 4'-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzyl methyl ketal, 2,2-diethoxyacetophenone, chlorothioxanthone, thioxanthone Compounds, benzophenone compounds, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, N-methyldiethanolamine, triethylamine and the like.

光硬化処理としては、光硬化触媒を含有させた未硬化状物に周囲から紫外線を照射することにより行うことができる。光硬化処理に用いる光源としては、150〜600nmの波長の光を発生する炭素アーク灯、高圧水銀灯、中圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、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。また、重合率を上げるためにこれらの光源を適宜組み合わせて使用してもよい。   The photocuring treatment can be performed by irradiating an uncured material containing a photocuring catalyst with ultraviolet rays from the surroundings. Examples of the light source used for the photocuring treatment include a carbon arc lamp that generates light having a wavelength of 150 to 600 nm, a high-pressure mercury lamp, a medium-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a chemical lamp, a xenon lamp, and a laser beam. Further, these light sources may be used in appropriate combination in order to increase the polymerization rate.

熱硬化処理としては、熱硬化触媒を含有させた未硬化状物を、一定の温度に制御された加熱炉等の硬化処理部で所定時間加熱することにより行うことが望ましい。
このようにして得られたロッドレンズ原糸は、延伸工程、緩和工程を経て、第1のプラスチック製ロッドレンズとなり、その後、ロッドレンズの熱収縮開始温度以上100℃以下、より好ましくは熱収縮開始温度以上80℃以下で熱処理することにより、熱収縮開始温度を高められる。
延伸は公知の方法により行うことができる。例えば、硬化して得られたロッドレンズ原糸を第1ニップローラーで加熱炉に供給し、加熱炉を通過したロッドレンズを第2ニップローラーで第1ニップローラーよりも速い速度で引き取って延伸する方法等があげられる。
延伸工程における雰囲気温度(延伸温度)はロッドレンズの材質等に応じて設定されるが、ロッドレンズ原糸のガラス転移温度(Tg)+20℃以上が好ましく、Tg+60℃以下が好ましい。なお、ロッドレンズが複数種類の材料で構成される場合それらのTgの最大値をロッドレンズのTgとする。
また、延伸倍率は所望のロッドレンズ径により、決定され、第1及び第2ニップローラーの速度比により調節することができるが、1.1〜10倍が好ましく、2〜6倍がより好ましい。
緩和は、公知の方法により行うことができる。例えば、延伸されたロッドレンズ原糸を第3ニップローラーで加熱炉に供給し、加熱炉を通過したロッドレンズを第4ニップローラーで第3ニップローラーよりも遅い速度で引き取って緩和する方法等があげられる。
緩和工程における雰囲気温度(緩和温度)は、ロッドレンズの材質等に応じて設定されるが、得られるロッドレンズを使用したロッドレンズアレイの光学特性を考慮すると、Tg以上、Tg+60℃以下が好ましく、Tg以上、延伸温度−5℃以下がより好ましい。
また、緩和倍率は所望のロッドレンズ径により、決定され、第3及び第4ニップローラーの速度比により調節することができるが、0.5以上1倍未満が好ましく、0.6〜0.9倍がより好ましい。
延伸工程はバッチ方式で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。また、延伸工程と緩和工程は連続的に行ってもよいし、工程毎に分離して行ってもよい。生産性の観点からは連続的に行う方が好ましい。
The thermosetting treatment is preferably performed by heating an uncured product containing a thermosetting catalyst for a predetermined time in a curing processing section such as a heating furnace controlled at a constant temperature.
The rod lens yarn thus obtained becomes a first plastic rod lens through a stretching process and a relaxation process, and then the heat shrinkage start temperature of the rod lens is 100 ° C. or less, more preferably heat shrinkage start. By performing the heat treatment at a temperature of 80 ° C. or higher, the heat shrinkage start temperature can be increased.
Stretching can be performed by a known method. For example, the rod lens raw yarn obtained by curing is supplied to a heating furnace with a first nip roller, and the rod lens that has passed through the heating furnace is drawn with a second nip roller at a higher speed than the first nip roller and drawn. Methods and the like.
The atmospheric temperature (stretching temperature) in the stretching process is set according to the material of the rod lens and the like, but the glass transition temperature (Tg) of the rod lens yarn is preferably + 20 ° C. or more, and preferably Tg + 60 ° C. In addition, when a rod lens is comprised with multiple types of material, let the maximum value of those Tg be Tg of a rod lens.
Moreover, although a draw ratio is determined by a desired rod lens diameter and can be adjusted by a speed ratio of the first and second nip rollers, 1.1 to 10 times is preferable, and 2 to 6 times is more preferable.
The relaxation can be performed by a known method. For example, there is a method in which the drawn rod lens yarn is supplied to a heating furnace with a third nip roller, and the rod lens that has passed through the heating furnace is pulled off with a fourth nip roller at a slower speed than the third nip roller, etc. can give.
The ambient temperature (relaxation temperature) in the relaxation process is set according to the material of the rod lens and the like, but considering the optical characteristics of the rod lens array using the obtained rod lens, it is preferably Tg or more and Tg + 60 ° C. or less. Tg or more and a stretching temperature of −5 ° C. or less are more preferable.
Further, the relaxation magnification is determined by the desired rod lens diameter and can be adjusted by the speed ratio of the third and fourth nip rollers, but is preferably 0.5 or more and less than 1 time, 0.6 to 0.9 Double is more preferred.
The stretching step may be performed in a batch manner or continuously. Further, the stretching step and the relaxation step may be performed continuously, or may be performed separately for each step. From the viewpoint of productivity, it is preferable to carry out continuously.

延伸、緩和工程を経て、所望の径となった第1のロッドレンズは、連続的に所望の長さに切断してもよく、ボビン等に巻き取った後、切断を行ってもよい。ここまでの工程で得られる第1のロッドレンズの熱収縮開始温度は、45〜75℃程度であり、未だ十分な耐熱性が得られない。
本発明のロッドレンズ(第2のロッドレンズ)の製造方法においては、上記のようにして得られた第1のロッドレンズを、さらに、熱収縮開始温度以上、100℃以下で熱処理を行うことにより、耐熱性を向上させる。
熱処理の温度は、耐熱性を上げる効果を奏するために熱収縮開始温度以上である必要があり、ロッドレンズの変形を避けるために100℃以下にする必要がある。
The first rod lens having a desired diameter through the stretching and relaxation processes may be continuously cut to a desired length, or may be cut after being wound around a bobbin or the like. The thermal contraction start temperature of the first rod lens obtained through the steps so far is about 45 to 75 ° C., and sufficient heat resistance cannot be obtained yet.
In the manufacturing method of the rod lens (second rod lens) of the present invention, the first rod lens obtained as described above is further subjected to heat treatment at a temperature higher than the heat shrinkage start temperature and not higher than 100 ° C. , Improve heat resistance.
The heat treatment temperature needs to be equal to or higher than the heat shrinkage start temperature in order to achieve the effect of increasing heat resistance, and needs to be 100 ° C. or lower in order to avoid deformation of the rod lens.

このような温度で熱処理を行うことにより、(第1の)ロッドレンズの熱収縮開始温度を高めることができ、高温環境下でも(第2の)ロッドレンズの変形を抑制し、レンズアレイの耐熱性を向上させることができる。
熱処理を行う時間に特に制限はないが、耐熱性をより向上させる点と生産性のバランスを考慮すると、0.5〜48時間行うことが好ましく、5〜30時間がより好ましく、18〜30時間が特に好ましい。
熱処理は(第1の)ロッドレンズに張力がかからない状態で実施することが特に好ましい。例えば、所定の長さに切断した状態であれば、天板の上にロッドレンズ同士が重ならないように平らに広げた状態にしてもよいし、コの字型の容器や、U字型の容器にロッドレンズを入れ、振動を加えることによりロッドレンズ同士が平行になるように整列させてもよい。また、ドラム等に巻き取った状態であれば、一定のピッチでトラバースすることによりロッドレンズを平行に巻き取る等の方法がある。
また、熱処理時の湿度は特に限定されないが、ロッドレンズにダメージを与えるような条件で無ければ良く、相対湿度で0〜90%程度が好ましい。相対湿度が90%を超えると、恒温恒湿機等からロッドレンズを取り出した時に(冷却による)結露が発生する場合がある。
熱処理の方法は、ロッドレンズを均一に熱処理できる方法であれば特に制限されるものではなく、加熱オーブンや熱風乾燥機等の中で行ってもよく、また、相対湿度がコントロールされた恒温恒湿機中で行っても良い。また、ロッドレンズにダメージを与えない流動パラフィン等の液体の中で行ってもよい。また、温水に浸漬させてもよいし、超臨界二酸化炭素で処理してもよい。
By performing the heat treatment at such a temperature, the thermal contraction start temperature of the (first) rod lens can be increased, and the deformation of the (second) rod lens is suppressed even in a high temperature environment, and the heat resistance of the lens array is increased. Can be improved.
Although there is no restriction | limiting in particular in the time which heat-processes, when the point which improves heat resistance and the balance of productivity is considered, it is preferable to carry out for 0.5 to 48 hours, 5 to 30 hours are more preferable, and 18 to 30 hours Is particularly preferred.
It is particularly preferable that the heat treatment is performed in a state in which no tension is applied to the (first) rod lens. For example, if it is in a state cut to a predetermined length, it may be flattened so that rod lenses do not overlap each other on the top plate, or a U-shaped container or U-shaped container The rod lenses may be put in a container and aligned so that the rod lenses are parallel by applying vibration. In addition, if it is wound around a drum or the like, there is a method of winding the rod lens in parallel by traversing at a constant pitch.
The humidity during the heat treatment is not particularly limited as long as the conditions do not damage the rod lens, and the relative humidity is preferably about 0 to 90%. If the relative humidity exceeds 90%, dew condensation may occur (due to cooling) when the rod lens is taken out from a constant temperature and humidity machine or the like.
The heat treatment method is not particularly limited as long as the rod lens can be uniformly heat treated, and may be performed in a heating oven, a hot air dryer or the like, and is controlled at a constant humidity and a constant humidity. You can go on board. Moreover, you may carry out in liquids, such as a liquid paraffin which does not damage a rod lens. Further, it may be immersed in warm water or may be treated with supercritical carbon dioxide.

本発明のレンズアレイは、前記のようにして得られた複数本の(第2の)ロッドレンズが各ロッドレンズの光軸方向が互いに平行になるように2枚の基板の間に1列以上に配列されて構成される。ロッドレンズと基板との固定には接着剤が用いられる。隣接するロッドレンズは互いに密着していてもよいし、一定の隙間をおいて配列していてもよい。また、同種のロッドレンズを2段以上に積み重ねて配列されてなるレンズアレイの場合は、ロッドレンズ間の隙間が最小になるように俵積み状に配列されていることが好ましい。   In the lens array of the present invention, the plurality of (second) rod lenses obtained as described above have one or more rows between two substrates so that the optical axis directions of the rod lenses are parallel to each other. Arranged. An adhesive is used for fixing the rod lens and the substrate. Adjacent rod lenses may be in close contact with each other, or may be arranged with a certain gap. Further, in the case of a lens array in which the same kind of rod lenses are stacked and arranged in two or more stages, it is preferable that they are arranged in a stacked manner so that the gap between the rod lenses is minimized.

本発明のレンズアレイを構成する基板は平板状でもよいし、ロッドレンズを一定の間隔で配置収納するU字状あるいはV字状等の溝を設けたものであってもよい。基板の材質は特に限定されないが、レンズアレイを作製する工程での加工が容易な材料であることが好ましい。基板の材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂などが好ましく、アクリル系樹脂、ABS樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー、エポキシ系樹脂などが特に好ましい。また、基板の基材、補強材として、繊維や紙を用いてもよいし、基板に離型剤、染料、顔料等を添加してもよい。   The substrate constituting the lens array of the present invention may have a flat plate shape, or may have a U-shaped or V-shaped groove for arranging and storing rod lenses at regular intervals. Although the material of a board | substrate is not specifically limited, It is preferable that it is a material easy to process in the process of producing a lens array. As the material for the substrate, various thermoplastic resins, various thermosetting resins, and the like are preferable, and acrylic resins, ABS resins, polyimide resins, liquid crystal polymers, epoxy resins, and the like are particularly preferable. Further, as the base material and reinforcing material of the substrate, fibers or paper may be used, or a release agent, a dye, a pigment, or the like may be added to the substrate.

接着剤は、レンズアレイと基板あるいはレンズアレイ同士を貼着できる程度の粘着力を有するものであれば特に制限されるものではなく、薄膜状に塗布可能な接着剤や、スプレー式粘着剤、ホットメルト型粘着剤等を用いることができる。また、基板やレンズアレイへの接着剤の塗布方法としては、接着剤の種類に応じて、スクリーン印刷法、スプレーコーティング法等の公知のコーティング法を用いることができる
The adhesive is not particularly limited as long as it has an adhesive strength enough to attach the lens array and the substrate or between the lens arrays. A melt-type pressure-sensitive adhesive or the like can be used. In addition, as a method for applying the adhesive to the substrate or the lens array, a known coating method such as a screen printing method or a spray coating method can be used depending on the type of the adhesive.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
<屈折率分布>
カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて測定した。
<熱収縮開始温度>
セイコーインスツルメント(株)製TMA/SS6100を用いた。試料長は5mmで無荷重の条件で昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度を測定した。
<共役長および解像度(平均MTF、MTF標準偏差)>
空間周波数12(ラインペア/mm、Lp/mm)を有する格子パターンを用い、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源からの光を格子パターンを通して入射させ、結像面に設置したCCDラインセンサにより格子画像を読み取り、その測定光量の最大値(imax)と最小値(imin)を測定し、次式によりMTF(モデレーション・トランスファー・ファンクション)を求めた。
MTF(%)={(imax−imin)/(imax+imin)}×100
その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイの出射端とCCDラインセンサとの距離を等しくした。そして、格子パターンとCCDラインセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動かしてMTFを測定し、MTFが最良になるときの、格子パターンとCCDラインセンサとの距離を共役長とした。
格子パターンとCCDラインセンサとの距離を共役長で固定して、ロッドレンズアレイ全幅について走査してMTFを50点測定し、平均値および標準偏差を求めて、解像度およびそのばらつきの指標とした。
ここで空間周波数とは、白ラインと黒ラインとの組み合わせを1ラインとし、このラインの組み合わせが1mmの幅の中に何組設けてあるかを示すものである。
<耐熱試験>
60℃に設定した乾燥機中(相対湿度30%以下)にロッドレンズアレイをおき1000時間保持した。試験前後での共役長、MTF平均値および標準偏差を求めた。
試験後の共役長[mm]が9.6mm以上の場合を◎、9.4〜9.5mmの場合を○、9.3mm以下の場合を×と評価した。
試験後の平均MTF[%]が60%以上の場合を◎、50〜60%の場合を○、50%以下の場合を×と評価した。
試験後のMTF標準偏差[%]が4%以下の場合を◎、5〜6%の場合を○、7%以上の場合を×と評価した。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
<Refractive index distribution>
The measurement was performed using an Interfaco interference microscope manufactured by Carl Zeiss.
<Heat shrinkage start temperature>
A TMA / SS6100 manufactured by Seiko Instruments Inc. was used. The sample length was 5 mm, and the heat shrinkage start temperature was measured when the temperature was increased at a temperature increase rate of 4 ° C./min under no load condition.
<Conjugate length and resolution (average MTF, MTF standard deviation)>
Using a grating pattern having a spatial frequency of 12 (line pair / mm, Lp / mm), light from a light source is incident on a rod lens array whose both end surfaces perpendicular to the optical axis are polished through the grating pattern and placed on the imaging surface. The lattice image was read by the CCD line sensor, the maximum value (imax) and the minimum value (imin) of the measured light quantity were measured, and MTF (Moderation Transfer Function) was obtained by the following equation.
MTF (%) = {(imax−imin) / (imax + imin)} × 100
At that time, the distance between the grating pattern and the entrance end of the rod lens array and the distance between the exit end of the rod lens array and the CCD line sensor were made equal. Then, the MTF was measured by moving the grating pattern and the CCD line sensor symmetrically with respect to the rod lens array, and the distance between the grating pattern and the CCD line sensor when the MTF was the best was defined as the conjugate length.
The distance between the lattice pattern and the CCD line sensor was fixed at a conjugate length, and the entire width of the rod lens array was scanned to measure 50 MTFs, and the average value and standard deviation were obtained to obtain resolution and its variation index.
Here, the spatial frequency indicates a combination of white lines and black lines as one line, and indicates how many combinations of these lines are provided within a width of 1 mm.
<Heat resistance test>
The rod lens array was placed in a drier set at 60 ° C. (relative humidity 30% or less) and held for 1000 hours. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation before and after the test were determined.
The case where the conjugate length [mm] after the test was 9.6 mm or more was evaluated as ◎, the case of 9.4 to 9.5 mm was evaluated as ○, and the case of 9.3 mm or less was evaluated as ×.
The case where the average MTF [%] after the test was 60% or more was evaluated as ◎, the case of 50 to 60% was evaluated as ○, and the case of 50% or less was evaluated as ×.
The case where the MTF standard deviation [%] after the test was 4% or less was evaluated as ◎, the case where it was 5 to 6% was evaluated as ○, and the case where it was 7% or more was evaluated as ×.

<実施例1>
ポリメチルメタクリレート(PMMA、〔η〕=0.40、MEK中、25℃にて測定、以下の実施例および比較例においてポリメチルメタクリレートとしてはこれと同じものを用いた。)47質量部、下記式で表されるトリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル−8−メタクリレート(TCDMA)30質量部、

Figure 2007034259
メチルメタクリレート(MMA)23質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びハイドロキノン(HQ)0.1質量部を70℃に加熱混練して第1層形成用原液とした。
PMMA50質量部、TCDMA10質量部、MMA40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びHQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第2層形成用原液とした。
PMMA50質量部、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(8FM)10質量部、MMA40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第3層形成用原液とした。
PMMA50質量部、8FM10質量部、MMA40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第4層形成用原液とした。
PMMA42質量部、MMA18質量部、8FM40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第5層形成用原液とした。 <Example 1>
47 parts by mass of polymethyl methacrylate (PMMA, [η] = 0.40, measured in MEK at 25 ° C., and the same polymethyl methacrylate was used in the following Examples and Comparative Examples). 30 parts by mass of tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl-8-methacrylate (TCDMA) represented by the formula:
Figure 2007034259
23 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of hydroquinone (HQ) were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a first layer forming stock solution.
50 parts by mass of PMMA, 10 parts by mass of TCDMA, 40 parts by mass of MMA, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a stock solution for forming the second layer.
PMMA 50 parts by mass, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate (8FM) 10 parts by mass, MMA 40 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.25 part by mass, HQ 0.1 A mass part was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
50 parts by mass of PMMA, 10 parts by mass of 8FM, 40 parts by mass of MMA, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 0.1 part by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution.
42 parts by mass of PMMA, 18 parts by mass of MMA, 40 parts by mass of 8FM, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a stock solution for forming the fifth layer.

なお、クロストーク光やフレア光を抑制する目的で、加熱混練前の第4層及び第5層用の各原液中に原液全体に対して染料Blue ACR(日本化薬(株)製)0.57質量%、染料MS Yellow HD−180(三井東圧染料(株)製)およびMS Magenta HM−1450(三井東圧染料(株)製)をそれぞれ0.14質量%、染料Diaresin Blue 4G(三菱化学(株)製)およびKayasorb CY−10(日本化薬(株)製)をそれぞれ0.02質量%を添加した。   In addition, in order to suppress crosstalk light and flare light, dye Blue ACR (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 0. 57% by mass, dyes MS Yellow HD-180 (Mitsui Toatsu Dye Co., Ltd.) and MS Magenta HM-1450 (Mitsui Toatsu Dye Co., Ltd.) 0.14% by mass, dye Diaresin Blue 4G (Mitsubishi) Chemical Co., Ltd.) and Kayasorb CY-10 (Nippon Kayaku Co., Ltd.) were added in an amount of 0.02% by mass.

この5種類の原液を、中心から順次、硬化後の屈折率が低くなるように配列して同心円状5層複合紡糸ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズルの温度は54℃であった。各層の吐出比は、レンズの直径方向の各層の厚さ(1層目においては半径)の比に換算して、1層目/2層目/3層目/4層目/5層目=18/50/29/2/1とした。   These five types of stock solutions were sequentially arranged from the center so that the refractive index after curing was lowered and simultaneously extruded from a concentric five-layer composite spinning nozzle. The temperature of the composite spinning nozzle was 54 ° C. The ejection ratio of each layer is converted into the ratio of the thickness of each layer in the diameter direction of the lens (the radius in the first layer). First layer / 2nd layer / 3rd layer / 4th layer / 5th layer = 18/50/29/2/1.

次いで、複合紡糸ノズルから押し出された糸状体を、ニップローラーで引き取り(200cm/分)、長さ30cmの相互拡散処理部を通し、続いて長さ120cm、40Wのケミカルランプ18本が中心軸の周囲に等間隔に配設された第1硬化処理部(光照射部)および2KWの高圧水銀灯3本が中心軸の周囲に等間隔に配設された第2硬化処理部(光照射部)の中心上に糸状体を通過させて硬化させた。相互拡散処理部における窒素流量は72L/分であった。得られたレンズ原糸の半径は0.30mmであり、Tgは110℃であった。
このレンズ原糸を、紡糸工程から連続的に、140℃の雰囲気下で3.8倍に延伸(延伸ローラーの速度750cm/分)し、115℃の雰囲気下で緩和率が12/15になるように緩和処理(緩和ローラーの速度600cm/分)を行い、切断工程において166mmの長さに切断して、166mmの長さのロッドレンズ(第1のロッドレンズ)を多数得た。
Next, the filaments extruded from the composite spinning nozzle are taken up by a nip roller (200 cm / min), passed through an interdiffusion treatment section having a length of 30 cm, and subsequently, 18 chemical lamps having a length of 120 cm and 40 W have a central axis. A first curing processing unit (light irradiation unit) disposed at equal intervals around the periphery and a second curing processing unit (light irradiation unit) in which three 2 KW high-pressure mercury lamps are disposed at equal intervals around the central axis. The filament was passed through the center and cured. The nitrogen flow rate in the interdiffusion treatment part was 72 L / min. The radius of the obtained lens yarn was 0.30 mm, and Tg was 110 ° C.
This lens yarn is continuously stretched 3.8 times in a 140 ° C. atmosphere from the spinning step (stretching roller speed 750 cm / min), and the relaxation rate becomes 12/15 in a 115 ° C. atmosphere. In this manner, relaxation treatment (relaxation roller speed 600 cm / min) was performed, and the cutting process was performed to cut a length of 166 mm to obtain a large number of rod lenses (first rod lenses) having a length of 166 mm.

得られた第1のロッドレンズの半径は0.17mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.8rの範囲において屈折率分布が式(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.84mm-1であった。また、第1のロッドレンズの外周面から中心部に向かって約5μmの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。熱収縮開始温度は61℃と低かった。
得られた第1のロッドレンズを70℃に設定した乾燥機中(相対湿度30%以下)で無張力下で24時間熱処理した。処理後に得られた第2のロッドレンズの熱収縮開始温度は85℃であった。
この第2のロッドレンズを多数本使用して、配列ピッチが0.36mm(隣接レンズ間の隙間20μm)の1列のロッドレンズアレイを作製した(レンズ長が4.4mm)。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
<比較例1>
熱処理を行わなかったロッドレンズ(第1のロッドレンズ)を使う以外は、実施例1と同様にレンズアレイを作成した。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
The obtained first rod lens has a radius of 0.17 mm, a central refractive index of 1.497, and a refractive index distribution that approximates Equation (1) in the range of 0.2r to 0.8r from the central axis toward the outer periphery. The refractive index distribution constant g was 0.84 mm −1 at a wavelength of 525 nm. In addition, a layer having a thickness of about 5 μm from the outer peripheral surface of the first rod lens toward the center and a substantially uniform mixture of dyes was formed. The heat shrink start temperature was as low as 61 ° C.
The obtained first rod lens was heat-treated in a drier set at 70 ° C. (relative humidity of 30% or less) under no tension for 24 hours. The thermal contraction start temperature of the second rod lens obtained after the treatment was 85 ° C.
A large number of the second rod lenses were used to produce a single-row rod lens array with a pitch of 0.36 mm (gap 20 μm between adjacent lenses) (lens length 4.4 mm). The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.
<Comparative Example 1>
A lens array was prepared in the same manner as in Example 1 except that a rod lens (first rod lens) that was not heat-treated was used. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.

<実施例2>
140℃雰囲気下で緩和処理した以外は実施例1と同様の方法で得たロッドレンズを使い、実施例1と同様のレンズアレイを作成した。熱処理前のロッドレンズの熱収縮開始温度は48℃、熱処理後の熱収縮開始温度は84℃であった。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
<比較例2>
熱処理を行わなかった第1のロッドレンズを使う以外は、実施例2と同様にレンズアレイを作成した。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
<Example 2>
A lens array similar to that in Example 1 was prepared using a rod lens obtained by the same method as in Example 1 except that the relaxation treatment was performed in an atmosphere at 140 ° C. The heat shrinkage start temperature of the rod lens before the heat treatment was 48 ° C., and the heat shrinkage start temperature after the heat treatment was 84 ° C. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.
<Comparative example 2>
A lens array was prepared in the same manner as in Example 2 except that the first rod lens that was not heat-treated was used. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.

<実施例3>
160℃雰囲気下で緩和処理した以外は実施例1と同様の方法で得た第2のロッドレンズを使い、実施例1と同様のレンズアレイを作成した。熱処理前の第1のロッドレンズの熱収縮開始温度は65℃、熱処理後の熱収縮開始温度は87℃であった。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
<比較例3>
熱処理を行わなかった第1のロッドレンズを使う以外は、実施例3と同様のレンズアレイを作成した。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
<Example 3>
A lens array similar to that in Example 1 was prepared using a second rod lens obtained by the same method as in Example 1 except that the relaxation treatment was performed in an atmosphere at 160 ° C. The thermal contraction start temperature of the first rod lens before the heat treatment was 65 ° C., and the thermal contraction start temperature after the heat treatment was 87 ° C. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.
<Comparative Example 3>
A lens array similar to that of Example 3 was prepared except that the first rod lens that was not heat-treated was used. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.

<実施例4>
PMMA47質量部、TCDMA30質量部、MMA23質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びHQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第1層形成用原液とした。
PMMA46質量部、TCDMA15質量部、MMA29質量部、ベンジルメタクリレート(BzMA)5質量部、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(8FM)5質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びHQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第2層形成用原液とした。
PMMA49質量部、BzMA6質量部、8FM8質量部、MMA37質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第3層形成用原液とした。
PMMA46質量部、BzMA10質量部、8FM20質量部、MMA24質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第4層形成用原液とした。
PMMA39質量部、BzMA17質量部、8FM41質量部、MMA3質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、HQ0.1質量部を70℃に加熱混練して第5層形成用原液とした。
<Example 4>
47 parts by mass of PMMA, 30 parts by mass of TCDMA, 23 parts by mass of MMA, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a stock solution for forming the first layer.
46 parts by mass of PMMA, 15 parts by mass of TCDMA, 29 parts by mass of MMA, 5 parts by mass of benzyl methacrylate (BzMA), 5 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate (8FM), 1- 0.25 parts by mass of hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 parts by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a second layer forming stock solution.
49 parts by mass of PMMA, 6 parts by mass of BzMA, 8 parts by mass of 8FM, 37 parts by mass of MMA, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 0.1 part by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
46 parts by mass of PMMA, 10 parts by mass of BzMA, 20 parts by mass of 8FM, 24 parts by mass of MMA, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 0.1 parts by mass of HQ were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution.
PMMA 39 parts by mass, BzMA 17 parts by mass, 8FM41 parts by mass, MMA 3 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.25 parts by mass, and HQ 0.1 parts by mass were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fifth layer forming stock solution.

加熱混練前の第4層の各原液中に原液全体に対して染料Blue ACR、MS Magenta HM−1450、Diaresin Blue 4G、Kayasorb CY−10をそれぞれ0.003質量%、および染料MS Yellow HD−180 0.006質量%を添加した。
また、第5層用の各原液中に原液全体に対してはBlue ACR0.57質量%、MS Yellow HD−180およびMS Magenta HM−1450をそれぞれ0.14質量%、Diaresin Blue 4GおよびKayasorb CY−10をそれぞれ0.01質量%添加した。
Dye Blue ACR, MS Magenta HM-1450, Diaresin Blue 4G, and Kayasorb CY-10 are each 0.003 mass% and dye MS Yellow HD-180 in each stock solution of the fourth layer before heating and kneading. 0.006% by mass was added.
In each stock solution for the fifth layer, Blue ACR 0.57% by mass, MS Yellow HD-180 and MS Magenta HM-1450 are 0.14% by mass, Diaresin Blue 4G and Kayasorb CY- Each 10 was added in an amount of 0.01% by mass.

この5種類の原液を、70℃に加熱混練し、中心から順次、硬化後の屈折率が低くなるように配列して同心円状5層複合紡糸ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズルの温度は50℃であった。各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ(1層目においては半径)の比に換算して、1層目/2層目/3層目/4層目/5層目=21/25/33/19/2とした。   These five types of stock solutions were kneaded at 70 ° C., arranged in order from the center so that the refractive index after curing was lowered, and extruded simultaneously from a concentric five-layer composite spinning nozzle. The temperature of the composite spinning nozzle was 50 ° C. The ejection ratio of each layer is converted into the ratio of the thickness of each layer in the radial direction of the plastic rod lens (the radius in the first layer). The first layer / 2nd layer / 3rd layer / 4th layer / 5th layer Eye = 21/25/33/19/2.

次いで、複合紡糸ノズルから押し出された糸状体を、ニップローラーで引き取り(200cm/分)、長さ30cmの相互拡散処理部を通し、続いて長さ60cm、20Wのケミカルランプ18本が中心軸の周囲に等間隔に配設された第1硬化処理部(光照射部)および2KWの高圧水銀灯3本が中心軸の周囲に等間隔に配設された第2硬化処理部(光照射部)の中心上に糸状体を通過させて硬化させた。相互拡散処理部における窒素流量は80L/分であった。得られたレンズ原糸の半径は0.295mmであり、Tgは105℃であった。
このレンズ原糸を、紡糸工程から連続的に、135℃の雰囲気下で3.50倍に延伸(延伸ローラーの速度700cm/分)し、115℃の雰囲気下で緩和率が500/700になるように緩和処理(緩和ローラーの速度500cm/分)を行い、切断工程において166mmの長さに切断して、166mmの長さのロッドレンズ(第1のロッドレンズ)を多数得た。
Next, the filaments extruded from the composite spinning nozzle are taken up by a nip roller (200 cm / min), passed through a 30 cm-long interdiffusion treatment section, and subsequently 18 chemical lamps with a length of 60 cm and 20 W have a central axis. A first curing processing unit (light irradiation unit) disposed at equal intervals around the periphery and a second curing processing unit (light irradiation unit) in which three 2 KW high-pressure mercury lamps are disposed at equal intervals around the central axis. The filament was passed through the center and cured. The nitrogen flow rate in the interdiffusion treatment part was 80 L / min. The obtained lens yarn had a radius of 0.295 mm and Tg of 105 ° C.
This lens raw yarn is continuously stretched 3.50 times in an atmosphere of 135 ° C. from the spinning step (stretching roller speed 700 cm / min), and the relaxation rate becomes 500/700 in an atmosphere of 115 ° C. In this manner, relaxation treatment (relaxation roller speed of 500 cm / min) was performed, and in the cutting step, a length of 166 mm was cut to obtain a number of rod lenses (first rod lenses) having a length of 166 mm.

得られた第1のロッドレンズの半径は0.187mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.8rの範囲において屈折率分布が式(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.84mm-1であった。また、第1のロッドレンズの外周面から中心部に向かって約40μmの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。熱収縮開始温度は65℃と低かった。
得られた第1のロッドレンズを70℃に設定した乾燥機中(相対湿度30%以下)で無張力下で24時間熱処理した。処理後に得られた第2のロッドレンズの熱収縮開始温度は81℃であった。
この第2のロッドレンズを多数本使用して、配列ピッチが0.39mm(隣接レンズ間の隙間20μm)の1列のロッドレンズアレイを作製した(レンズ長が4.4mm)。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。
The obtained first rod lens has a radius of 0.187 mm, a central refractive index of 1.497, and a refractive index distribution that approximates the formula (1) in the range of 0.2r to 0.8r from the central axis toward the outer periphery. The refractive index distribution constant g was 0.84 mm −1 at a wavelength of 525 nm. In addition, a layer having a thickness of about 40 μm from the outer peripheral surface of the first rod lens toward the center and a substantially uniform mixture of dyes was formed. The heat shrink start temperature was as low as 65 ° C.
The obtained first rod lens was heat-treated in a drier set at 70 ° C. (relative humidity of 30% or less) under no tension for 24 hours. The thermal contraction start temperature of the second rod lens obtained after the treatment was 81 ° C.
A number of the second rod lenses were used to produce a single-row rod lens array (lens length of 4.4 mm) with an arrangement pitch of 0.39 mm (a gap of 20 μm between adjacent lenses). The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.

<比較例4>
熱処理を行わなかった第1のロッドレンズを使う以外は、実施例4と同様のレンズアレイを作成した。作製したロッドレンズアレイの525nmにおける共役長、MTF平均値および標準偏差を耐熱試験前後で測定し、表1にまとめた。

Figure 2007034259
実施例1〜4のロッドレンズアレイはいずれも耐熱試験後においても共役長、平均MTF値、MTF標準偏差が良好であった。
これに対し、比較例1〜4のロッドレンズアレイは耐熱試験後における上記の性質がよくなかった。 <Comparative example 4>
A lens array similar to that of Example 4 was prepared except that the first rod lens that was not heat-treated was used. The conjugate length, MTF average value, and standard deviation at 525 nm of the prepared rod lens array were measured before and after the heat resistance test, and are summarized in Table 1.
Figure 2007034259
The rod lens arrays of Examples 1 to 4 all had good conjugate length, average MTF value, and MTF standard deviation even after the heat test.
On the other hand, the rod lens arrays of Comparative Examples 1 to 4 did not have the above properties after the heat resistance test.

Claims (3)

円柱形状を有し、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなるプラスチック製ロッドレンズであって、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度が80℃以上であるプラスチック製ロッドレンズ   A plastic rod lens having a cylindrical shape and having a refractive index that continuously decreases from the center toward the outer periphery, and the heat shrinkage starting temperature when the temperature is increased at a rate of temperature increase of 4 ° C./min. Plastic rod lens that is 80 ℃ or higher 紡糸工程、延伸工程および緩和工程を経て製造された第1のプラスチック製ロッドレンズを、昇温速度4℃/分で温度上昇させたときの熱収縮開始温度以上100℃以下で1時間以上熱処理を行う第2のプラスチック製ロッドレンズの製造方法。   The first plastic rod lens manufactured through the spinning process, stretching process and relaxation process is heat-treated at a temperature higher than the heat shrinkage starting temperature at 100 ° C. for 1 hour or more when the temperature is increased at a temperature rising rate of 4 ° C./min. The manufacturing method of the 2nd plastic rod lens performed. 請求項1記載のプラスチック製ロッドレンズを二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行となるように配列固定したロッドレンズアレイ。   A rod lens array in which the plastic rod lenses according to claim 1 are arranged and fixed between two substrates so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009175410A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for manufacturing rod lens array and rod lens array
JP2009258171A (en) * 2008-04-11 2009-11-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method of manufacturing rod lens, and rod lens array
CN103299218A (en) * 2011-01-06 2013-09-11 三菱丽阳株式会社 Plastic rod lens, plastic rod lens array, color image sensor head, and LED printer head
JP2016068453A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社沖データ Exposure device, image formation device, and method of manufacturing exposure device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009175410A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for manufacturing rod lens array and rod lens array
JP2009258171A (en) * 2008-04-11 2009-11-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method of manufacturing rod lens, and rod lens array
CN103299218A (en) * 2011-01-06 2013-09-11 三菱丽阳株式会社 Plastic rod lens, plastic rod lens array, color image sensor head, and LED printer head
JP2016068453A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社沖データ Exposure device, image formation device, and method of manufacturing exposure device

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