JP2010139959A - Plastic rod lens, method of manufacturing the same, and plastic rod lens array - Google Patents
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Abstract
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。 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.
プラスチック性ロッドレンズの主材料としてはポリメチルメタクリレートが一般的に用いられているが、ポリメチルメタクリレートはガラス遷移温度(Tg)が低いため、高温環境下において共役長の変化が起こりやすくなり、ロッドレンズの耐熱性が不十分となる。 Polymethyl methacrylate is generally used as the main material for plastic rod lenses, but since polymethyl methacrylate has a low glass transition temperature (Tg), the conjugation length easily changes in a high temperature environment. The heat resistance of the lens is insufficient.
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と2において、ロッドレンズを加熱延伸、加熱緩和する方法が開示されている。しかし、加熱延伸と加熱緩和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)が低下する恐れがあった。 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 Documents 1 and 2 disclose a method of heating and relaxing the rod lens by heating. However, a rod lens that has been heat-stretched and relaxed has a large thermal shrinkage, and when used in a high temperature environment, the rod lens shrinks due to heat and the conjugate length changes, so the resolution (MTF: Moderation Transfer Function) There was a risk of falling.
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3において、ロッドレンズを加熱延伸緩和後、熱処理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。
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、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)を含む未硬化状物を、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、糸状体に賦形し、この糸状態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った後、糸状体を硬化処理してなるプラスチック製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 inventors of the present invention shaped an uncured material containing a polymer (A) containing a maleimide monomer as a main component into a filamentous material in such an arrangement that the refractive index gradually decreases from the center toward the outer periphery. Then, after performing the interdiffusion treatment of the material between the adjacent layers so that the refractive index distribution between the respective layers in the thread state is continuous, by using a plastic rod lens obtained by curing the filamentous body, The inventors have found that the problem can be solved and have reached the present invention.
すなわち、本発明は、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)を含む未硬化状物を、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、糸状体に賦形し、この糸状態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った後、糸状体を硬化処理してなるプラスチック製ロッドレンズであり、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 present invention forms an uncured material containing a polymer (A) containing a maleimide monomer as a main component into a filamentous material in such an arrangement that the refractive index decreases sequentially from the center toward the outer periphery. This is a plastic rod lens obtained by performing a mutual diffusion treatment of materials between adjacent layers so that the refractive index distribution between the respective layers in the thread state is continuous, and then curing the filamentous body under a high temperature environment. Even when used in the above, the resolution can be kept high since the contraction of the rod lens and the change in conjugate length due to heat are small.
さらに、本発明は、600dpi以上の高解像度のイメージセンサやLEDプリンタにおいて、高温環境下で使用した場合にも解像度等の光学特性の低下がない耐熱特性に優れたレンズアレイを提供することができる。 Furthermore, the present invention can provide a lens array having excellent heat resistance characteristics that does not deteriorate optical characteristics such as resolution even when used in a high temperature environment in an image sensor or LED printer having a high resolution of 600 dpi or more. .
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)=n0{1−(g2/2)L2} (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。)
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 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.)
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n0は、1.4〜1.6とすることで、ロッドレンズを構成する材料の選択肢を広くすることができ、良好な屈折率分布を形成しやすくなる。 Further, by setting the refractive index n 0 of the central axis of the rod lens to 1.4 to 1.6, the choice of materials constituting the rod lens can be widened, and a favorable refractive index distribution can be easily formed. Become.
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。 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おり、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, a light source that emits light having a wavelength of 400 to 900 nm is generally used as a light source in an image sensor, an LED printer, or the like, and light in at least a part of the wavelength region of 400 to 900 nm. It is preferable to use one that absorbs. 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, etc., Mitsui Toatsu dye MS Magenta HM-1450, which absorbs at 500 to 600 nm, Mitsui Toatsu dye MS Yellow HD-180, which absorbs 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。 Next, a method for manufacturing the above rod lens will be described.
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。以下に相互拡散法について説明する。 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 below.
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。 First, N uncured products 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.
この未硬化物を構成する物質として、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)と、ラジカル重合性ビニル単量体(B)とを少なくとも含む混合物が挙げられる。 Examples of the substance constituting the uncured product include a mixture containing at least a polymer (A) containing a maleimide monomer as a main component and a radical polymerizable vinyl monomer (B).
マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)の具体例としてはN‐フェニルマレイミドの単量体、N‐フェニルマレイミドとスチレン及びメタクリル酸メチルの共重合体、N‐フェニルマレイミドとスチレンの共重合体、N‐フェニルマレイミドとスチレン及びアクリロニトリルの共重合体、N‐シクロヘキシルマレイミドの単量体、N‐シクロヘキシルマレイミドとスチレン及びメタクリル酸メチルの共重合体、N‐シクロヘキシルマレイミドとスチレンの共重合体、N‐シクロヘキシルマレイミドとスチレン及びアクリロニトリルの共重合体などが挙げられる。 Specific examples of the polymer (A) based on maleimide monomers include N-phenylmaleimide monomer, N-phenylmaleimide and styrene / methyl methacrylate copolymer, N-phenylmaleimide and styrene copolymer. Polymer, copolymer of N-phenylmaleimide and styrene and acrylonitrile, monomer of N-cyclohexylmaleimide, copolymer of N-cyclohexylmaleimide and styrene and methyl methacrylate, copolymer of N-cyclohexylmaleimide and styrene , A copolymer of N-cyclohexylmaleimide and styrene and acrylonitrile.
また、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)の前記混合物に含まれる割合は、ロッドレンズ原糸を得るための粘度の観点から、混合物100質量部に対して、30〜70質量部であることが好ましい。 Moreover, the ratio contained in the said mixture of the polymer (A) which has a maleimide-type monomer as a main component is 30-70 mass parts with respect to 100 mass parts of mixtures from a viewpoint of the viscosity for obtaining a rod lens raw yarn. It is preferable that
ラジカル重合性ビニル単量体(B)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 (B) 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, Fluorinated alkyl (meth) acrylates such as 4,4,4-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 Rate, alkylene glycol (meth) acrylate, trimethylolpropane di- or tri (meth) acrylate, pentaerythritol di, tri- or tetra (meth) acrylate, diglycerin tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc. Other diethylene glycol bisallyl carbonates, fluorinated alkylene glycol poly (meth) acrylates and the like can be mentioned.
使用するラジカル重合性ビニル単量体(B)はマレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)と相溶性があることが必要であり、前記重合体を構成するラジカル重合性ビニル単量体(B)を少なくとも1種類以上用いるのがより好ましい。 The radical polymerizable vinyl monomer (B) to be used must be compatible with the polymer (A) mainly composed of a maleimide monomer, and the radical polymerizable vinyl monomer constituting the polymer is used. It is more preferable to use at least one kind of (B).
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前記重合体とビニル系単量体とで構成されていることが好ましい。 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 the polymer and a vinyl monomer.
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。このようにして、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)と、ラジカル重合性ビニル単量体(B)とを含む混合物の重合物を含むロッドレンズを得ることができる。 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. Thus, a rod lens containing a polymer of a mixture containing a polymer (A) containing a maleimide monomer as a main component and a radical polymerizable vinyl monomer (B) can be obtained.
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。 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 obtained in this way becomes a first plastic rod lens through a stretching process and a relaxation process. 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.
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。 The atmospheric temperature (stretching temperature) in the stretching step 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. or less. 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.
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。 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.
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挙げられる。 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 be mentioned.
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。 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.
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。 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.
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 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。 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.
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 a constant interval. 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, fibers or paper may be used as the base material and reinforcing material of the substrate, and a release agent, a dye, a pigment, and 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 of 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。
<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(525nm)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、下記の式(2)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 (2)
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。
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.
<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 (525 nm) from a light source is incident on the rod lens array whose both ends perpendicular to the optical axis are polished through the grating pattern to form an image. The lattice image is read by a CCD line sensor installed on the surface, the maximum (imax) and minimum (imin) of the measured light intensity are measured, and the MTF (moderation transfer function) is obtained by the following equation (2). It was.
MTF (%) = {(imax−imin) / (imax + imin)} × 100 (2)
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.
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>
80℃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] の変化が±0.2mm以内の場合を◎、±0.3mm〜±0.4mmの場合を○、±0.5mm以上の場合を×と評価した。また、試験後の平均MTF[%]が70%以上の場合を◎、60〜70%の場合を○、60%以下の場合を×と評価した。また、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。
<実施例1>
N‐フェニルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー37質量部、下記の式(化1)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、メチルメタクリレート(MMA)33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。
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 dryer set at 80 ° C. (relative humidity of 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 change in the conjugate length [mm] after the test was within ± 0.2 mm was evaluated as ◎, the case where ± 0.3 mm to ± 0.4 mm was given, and the case where it was ± 0.5 mm or more were evaluated as ×. Further, the case where the average MTF [%] after the test was 70% or more was evaluated as ◎, the case of 60 to 70% was evaluated as ○, and the case of 60% or less was evaluated as ×. Further, 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 ×.
<Example 1>
37 parts by mass of a copolymer consisting of 30 parts by mass of N-phenylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate and 30 parts by mass of styrene, tricyclo [5.2.1.0 2, represented by the following formula (Formula 1) 6 ] 30 parts by mass of decanyl-8-methacrylate (TCDMA), 33 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) are heated and kneaded at 70 ° C. Thus, a first layer forming stock solution was obtained.
N‐フェニルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー40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、MMA50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。 Copolymer polymer composed of 30 parts by weight of N-phenylmaleimide, 40 parts by weight of methyl methacrylate and 30 parts by weight of styrene, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate (8FM) ) 10 parts by mass, MMA 50 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.25 part by mass, and HQ 0.1 part by mass were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
N‐フェニルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー40質量部、8FM10質量部、MMA50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。 30 parts by mass of N-phenylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 40 parts by mass of copolymer, 30 parts by mass of styrene, 10 parts by mass of 8FM, 50 parts by mass of MMA, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HQ0. 1 part by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution.
N‐フェニルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー32質量部、MMA28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。 30 parts by mass of N-phenylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 32 parts by mass of a copolymer consisting of 30 parts by mass of styrene, 28 parts by mass of MMA, 40 parts by mass of 8FM, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HQ0. One part by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fifth layer forming stock solution.
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130℃であった。 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 130 ° C.
このレンズ原糸を、紡糸工程から連続的に、160℃の雰囲気下で3.8倍に延伸(延伸ローラーの速度750cm/分)し、135℃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。 This lens raw yarn is continuously stretched 3.8 times in a 160 ° C. atmosphere (stretching roller speed of 750 cm / min) from the spinning process, and the relaxation rate becomes 12/15 in a 135 ° 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1.5120、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。 The obtained first rod lens has a radius of 0.17 mm, a central refractive index of 1.5120, 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.
この第1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。
<実施例2>
N‐シクロヘキシルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー37質量部、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、メチルメタクリレート(MMA)33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。
A number of the first rod lenses were used to produce a single-row rod lens array (lens length 4.4 mm) with an arrangement pitch of 0.36 mm (gap between adjacent lenses 20 μm). 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.
<Example 2>
Copolymer polymer 37 parts by weight of N-cyclohexylmaleimide 30 parts by weight, methyl methacrylate 40 parts by weight, styrene 30 parts by weight, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl-8-methacrylate (TCDMA) 30 Mass parts, 33 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 parts by mass of hydroquinone (HQ) were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a stock solution for forming the first layer.
N‐シクロヘキシルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー40質量部、TCDMA10質量部、MMA50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。 30 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 40 parts by mass of a copolymer consisting of 30 parts by mass of styrene, 10 parts by mass of TCDMA, 50 parts by mass of MMA, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and HQ0. One part by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a second layer forming stock solution.
N‐シクロヘキシルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー40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、MMA50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。 Copolymer polymer composed of 30 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate and 30 parts by mass of styrene, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate (8FM ) 10 parts by mass, MMA 50 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.25 part by mass, and HQ 0.1 part by mass were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
N‐シクロヘキシルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー40質量部、8FM10質量部、MMA50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。 30 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 40 parts by mass of copolymer consisting of 30 parts by mass of styrene, 10 parts by mass of 8FM, 50 parts by mass of MMA, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HQ0. 1 part by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution.
N‐シクロヘキシルマレイミド30質量部、メタクリル酸メチル40質量部、スチレン30質量部から成る共重合ポリマー32質量部、MMA28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。 30 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 32 parts by mass of a copolymer consisting of 30 parts by mass of styrene, 28 parts by mass of MMA, 40 parts by mass of 8FM, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HQ0. One part by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fifth layer forming stock solution.
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130℃であった。 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 130 ° C.
このレンズ原糸を、紡糸工程から連続的に、160℃の雰囲気下で3.8倍に延伸(延伸ローラーの速度750cm/分)し、135℃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。 This lens raw yarn is continuously stretched 3.8 times in a 160 ° C. atmosphere (stretching roller speed of 750 cm / min) from the spinning process, and the relaxation rate becomes 12/15 in a 135 ° C. atmosphere. In this manner, relaxation treatment (relaxation roller speed 600 cm / min) was performed, and in the cutting step, a length of 166 mm was cut to obtain many 166 mm length rod lenses (first rod lenses).
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1.5120、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。 The obtained first rod lens has a radius of 0.17 mm, a central refractive index of 1.5120, 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.
この第1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>
ポリメチルメタクリレート(PMMA、〔η〕=0.40、MEK中、25℃にて測定。)47質量部、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、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。
A number of the first rod lenses were used to produce a single-row rod lens array (lens length 4.4 mm) with an arrangement pitch of 0.36 mm (gap between adjacent lenses 20 μm). 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>
Polymethyl methacrylate (PMMA, [η] = 0.40, measured in MEK at 25 ° C.) 47 parts by mass, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl-8-methacrylate (TCDMA) 30 Mass parts, 23 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 parts by mass of hydroquinone (HQ) were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a stock solution for forming the first layer.
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。 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.
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。 50 parts by mass of PMMA, 10 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate (8FM), 40 parts by mass of MMA, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HQ0.1 A mass part was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
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。 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.
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。 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。 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.
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。 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。 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.
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。 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.
これに対し、比較例1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。 In contrast, the rod lens array of Comparative Example 1 did not have the above properties after the heat resistance test.
Claims (3)
前記ロッドレンズは、マレイミド系モノマーを主成分とする重合体(A)と、前記マレイミド系モノマーと相溶性を有するラジカル重合性ビニル単量体(B)とを含む混合物の重合物を含み、
前記マレイミド系モノマーは、前記混合物100質量部に対して30質量部〜70質量部含有されており、
前記光伝送体の中心において、前記重合物が、前記ロッドレンズの外周部よりも多く含まれることを特徴とするロッドレンズ。 A cylindrical rod lens whose refractive index decreases from the center toward the outer periphery,
The rod lens includes a polymer of a mixture containing a polymer (A) containing a maleimide monomer as a main component and a radical polymerizable vinyl monomer (B) having compatibility with the maleimide monomer,
The maleimide monomer is contained in an amount of 30 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixture.
The rod lens, wherein the polymer is contained more in the center of the optical transmission body than the outer periphery of the rod lens.
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