JP3591851B2

JP3591851B2 - 屈折率分布型光伝送体

Info

Publication number: JP3591851B2
Application number: JP19881593A
Authority: JP
Inventors: 吉弘魚津; 善弘家田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JPH0735929A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は透明な円柱状体からなり、その中心軸からの距離の２乗にほぼ比例して屈折率が次第に減少する屈折率分布を有し、かつ、色収差の少ない屈折率分布型光伝送体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
棒状光伝送体断面内において、その中心部から外周部に向って連続的な屈折率分布を有する光伝送体が特公昭４７−８１６号公報、特公昭４７−２８０５９号公報、ヨーロッパ公開公報０２０８１５９号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらに示されている屈折率分布型光伝送体は、いずれのものも屈折率分布を有し、優れた画像伝送特性を有するが、その中心軸から外周部にかけてのアッベ数が大きな分布を有しており、いずれのものも大きな色収差をもっていた。また特公昭５７−５９２４１号公報には色収差の小さい合成樹脂光伝送体の製造方法が開示されている。この発明で得られる光伝送体でも、その中心軸と外周部とのアッベ数の差は１０以上と大きいものであり、伝送される画像に色収差によるにじみや斑が生じており、さらに鮮明な画像を伝送できる光伝送体の開発が待たれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者等は、色収差によるにじみのない画像伝送ができ、かつ、斑のない画像伝送を行い得る屈折率分布型光伝送体を開発すべく検討中のところ、屈折率分布型光伝送体の中心部のアッベ数と外周部のアッベ数の差を小さなものとすることにより、その目的を達成した屈折率分布型光伝送体が得られることを見いだし本発明を完成した。
【０００５】
本発明の要旨とするところは、屈折率分布型光伝送体がプラスチックにて構成されており、該プラスチックが単独重合体での互いの屈折率差が０．０１以上、かつ互いのアッベ数の差が２以下なる２種の単量体を含む２種以上の単量体にて構成され、単量体が脂環式基含有の（メタ）アクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートより選ばれる単量体であることを特徴とする屈折率分布型光伝送体にある。
【０００６】
とくに、本発明のプラスチック製の屈折率分布型光伝送体にあっては、光伝送体断面内のアッベ数が最も高い部位と、最も低い部位とのアッベ数の差が２以下である屈折率分布型光伝送体にある。
【０００７】
本発明の屈折率分布型光伝送体のプラスチックを構成する単量体は、単独重合体での互いの屈折率差が０．０１以上、かつ互いのアッベ数の差が２以下なる２種の単量体を含む２種以上の単量体を組み合わせて用い、とくに、単量体として脂環式基含有の（メタ）アクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートより選ばれる単量体を用いることが好ましく、また脂環式基含有の（メタ）アクリレートにおける脂環式基は表１に示すようなアダマンチル基、イソボルニル基、トリシクロデシル基のいずれかであることが好ましい。
【０００８】
本発明を実施するに際して用いる脂環式基含有のメタクリレート系単量体および他のエステル基含有のメタクリレート系単量体の単独重合体の屈折率、アッベ数およびガラス転移温度（Ｔｇ）の一例を表１に示した。
【表１】

【０００９】
これらの単量体にて屈折率分布型光伝送体を作るには、これら単量体の共重合体、あるいは重合体の混合物の型で用いることができ、とくに、ヨーロッパ公開公報第０２０８１５９号公報に示された方法にて作ることができる。
【００１０】
本発明の屈折率分布型光伝送体を作るに際しては、上記単量体に加え、得られる光伝送体の透明性の低下をきたさず、かつ、アッベ数差の増大を招かない範囲で他の単量体をも併用することができる。これら他の単量体の具体例としては、メチルアクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−（ｎ−ブトキシエチル）（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２−メチルグリシジル（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、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、１−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチル（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、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、フマル酸エステル、イタコン酸エステル等を挙げることができる。
【００１１】
本発明の屈折率分布型光伝送体は、構成成分として単独重合体の屈折率が０．０１以上異なる単量体を２種以上組合せて構成されているため、該光伝送体の中心軸よりその外周部に向ってその距離の２乗に比例して低下する二次曲線状の屈折率分布を有しているため、良好な画像伝送を行うことができる。
【００１２】
また本発明の屈折率分布型光伝送体は、構成成分として単独重合体のアッベ数の差が２以下なる範囲の２種以上の単量体を組合せて作られており、当該光伝送体の中心軸部のアッベ数と外周部のアッベ数の差は２以内となっており、伝送される画像は光伝送体の色収差の大きさに起因するにじみが少なく、像伝送に斑のないものとすることができるという大きな利点を有している。とくに、アッベ数が４０以上の重合体を与える単量体を用いて本発明の屈折率分布型光伝送体を作ると、透明性の高い鮮明な画像を伝送できる光伝送体とすることができるのでとくに好ましい。
【００１３】
本発明の屈折率分布型光伝送体の最も好ましい製造法としては、前述した単量体を用い、適宜、透明で、これら単量体と相溶性の良好な重合体を組合せ、屈折率の異なる２種以上の組成物を用意し、中心より外周部に向って屈折率が順次低くなるように配設して、同心円型複合紡糸機にて紡糸し、得られた糸条物の各層間の単量体の相互拡散を行わしめた後、糸条中の単量体を重合することによって作ることができる。これら単量体の重合を行わせるには、単量体組成物中に、熱重合開始剤や光重合開始剤を添加しておき、熱重合または光重合させるか、あるいは、電離性放射線重合する方法を採用してもよい。
【００１４】
【本発明の効果】
本発明の屈折率分布型透明円柱状物は、その断面内のアッベ数の最大値と最小値との差、とくに、その中心部と外周部のアッベ数の差が２以下であり、色収差の少ない屈折率分布型光伝送体に関するものであり、従来の屈折率分布型光伝送体よりも色収差が少なく、画像斑のない光伝送を行うことができる。また、この光伝送体をカラー対応のイメージセンサヘッドに搭載しても、従来の光伝送体を搭載したイメージセンサに比べ、色収差に基づく画像の乱れは存在しないため、カラー対応ファクシミリ、複写機用のレンズとして用いることが可能である。
【００１５】
以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
【００１６】
【実施例１】
塊状重合により製造したメチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４９２、アッベ数５５）７５重量％、ｔ−ブチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４６３、アッベ数５５）２５重量％からなる重合体（ｎ_Ｄ＝１．４８３、［η］＝２．３、２５℃、ＭＥＫ中で測定、以下同じ）３５重量部、メチルメタクリレート１５重量部、トリシクロデシルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．５２２、アッベ数５３）５０重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．１重量部、ハイドロキノン０．１重量部の混合物を７０℃で混合溶解したものを原液として用いた。この原液を７０℃に加熱し、混練部を通し、直径が２．０ｍｍのノズルより押し出した。この時、この混練組成物の押し出し時の粘度は２．０×１０^４ポイズであった。続いて押し出しにより得たストランドファイバを８０℃に加熱し、窒素ガスが２０リットル／ｍｉｎの速度で流れる揮発部を８分間で通過させ、円状に等間隔に設置された１２本の４０Ｗ、長さ１２０ｃｍのケミカルランプの中心にストランドファイバを通過させ、４分間光を照射し、３０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取り、光伝送体を得た。揮発部においてモノマーが揮散するために、得られた光伝送体内部の中心から外周に向ってモノマーユニットの分布が形成され、光伝送体は中心から外周に向って連続的に屈折率が変化したものとなっていた。
【００１７】
得られた光伝送体の直径は９００μｍであり、インターファコ干渉顕微鏡（カールツァイス社製）により測定した屈折率の分布は中心部が１．５０２、外周部１．４９４であった。また、この光伝送体のＮＭＲによる組成分布を測定したところ、中心部でメチルメタクリレート成分が４２．６重量％、ｔ−ブチルメタクリレート成分が１０．３重量％、トリシクロデシルメタクリレート成分が４７．１重量％であり、外周部ではメチルメタクリレート成分が５６．０重量％、ｔ−ブチルメタクリレート成分が１６．０重量％、トリシクロデシルメタクリレート成分が２８．０重量％であった。
【００１８】
また、この光伝送体の中心部のアッベ数は５４、周辺部のアッベ数は５５であり、その他の部分でもアッベ数は５４〜５５の間にあり、色収差の極めて少ないものであった。また、得られた光伝送体のモノマーの残留分の合計量は０．６重量％であった。この光伝送体のレンズ性能の測定を正方形格子の伝送画像の歪測定により行った結果、伝送像の歪はほとんど認められなかった。この光伝送体をイメージセンサヘッドに組込み、伝送画像を観察したところ、色収差による伝送画像のにじみ等の像伝送の斑が少ないものであった。
【００１９】
【実施例２】
実施例１で用いた紡糸原液中に含まれるトリシクロデシルメタクリレートをイソボルニルメタクリレートに代える以外は全く実施例１と同様にして屈折率分布型光伝送体を製造した。この時の紡糸原液の粘度は２．２×１０^４ポイズであり、得られた光伝送体の直径は８７５μｍであった。インターファコ干渉顕微鏡により測定した屈折率ｎ_Ｄは、その中心部が１．４９３、外周部が１．４９０であった。得られた光伝送体のＮＭＲによる組成分布を測定したところ、その中心部がメチルメタクリレート成分が４３．２重量％、ｔ−ブチルメタクリレート成分が１０．２重量％、イソボルニルメタクリレート成分が４６．６重量％であり、外周部ではメチルメタクリレート成分が５７．０重量％、ｔ−ブチルメタクリレート成分が１５．０重量％、イソボルニルメタクリレート２８．０重量％であった。また、該光伝送体の中心部から周辺部までのアッベ数を測定したところ、５４〜５５の間にあり、この光伝送体により伝送した画像は非常に色収差の少ないものであった。また、得られた光伝送体中のモノマーの残留分合計は０．５重量％であった。この光伝送体のレンズ性能の測定を正方形格子の画像伝送により行った結果、伝送像の歪は少なかった。この光伝送体をイメージセンサヘッドに組込み、画像伝送したところ、伝送像は色収差によるにじみ等の像伝送の斑は少なかった。
【００２０】
【実施例３】
ポリメチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４９０、アッベ数５５、［η］＝０．５６）３５重量部、トリシクロデシルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．５２２、アッベ数５３）５０重量部、メチルメタクリレート１５重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用（中心部）原液とした。また、ポリメチルメタクリレート（ｎ_Ｄ＝１．４９０、［η］＝０．５６）３７重量部、メチルメタクリレート１３重量部、ｔ−ブチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４６３、アッベ数５５）５０重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第２層形成用（周辺部）原液とした。この２種類の原液を同心円状の複合ノズルを用いて同時に押し出し、ストランドファイバとした。押し出し時の粘度は第１層が２．３×１０^４ポイズ、第２層原液が１．５×１０^４ポイズであった。また、複合紡糸ノズルの温度は６０℃であった。次いで長さ６０ｃｍの拡散部を通過させて、ストランドファイバ中の第１層と第２層の間でモノマーを相互拡散させる。その後、長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１２本を円筒状に等間隔に１２本配置した光照射部の中心にストランドファイバを通過させ、５０ｃｍ／ｍｉｎの速度で通過させてストランド中のモノマーを重合させ、屈折率分布型光伝送体を得た。
【００２１】第１層と第２層の吐出量の比率は１：１とした。得られた屈折率分布型光伝送体の直径は８００μｍであった。インターファコ干渉顕微鏡により、この光伝送体の屈折率分布を測定した結果、屈折率はその中心で１．５０４、外周部で１．４７９であり、中心から外周にかけて連続的に屈折率が低下していた。また、この光伝送体のアッベ数を測定したところ、その中心部から外周部までアッベ数は５４〜５５の間にあり、この光伝送体により伝送された画像は色収差の非常に少ないものであった。得られた光伝送体中のモノマーの残留分合計は０．４重量％であった。この光伝送体のレンズ性能の測定を正方形格子の伝送画像の観察により行った結果、伝送像は中心部と周辺部で一部わずかに歪んでいた。しかし、この光伝送体をイメージセンサヘッドに組込んで像伝送を行ったところ、色収差によるにじみ等の像伝送の斑が少ないものであった。
【００２２】
【実施例４】
ポリメチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４９０、アッベ数５５、［η］＝０．５６）３３重量部、アダマンチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．５３５、アッベ数５４）４９重量部、メチルメタクリレート１８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用（中心部）紡糸原液とし、第２層原液として実施例３で用いた第２層形成用紡糸原液と同じものを用い、実施例３と同様にして屈折率分布型光伝送体の製造を行った。この時、第１層紡糸原液の押し出し時の粘度は２．９×１０^５ポイズであった。また、第１層と第２層の吐出比率は１．５：１とした。得られた光伝送体の直径は８１５μｍであった。インターファコ干渉顕微鏡によりこの光伝送体の屈折率分布を測定した結果、屈折率は中心部で１．５１２、外周部で１．４８０であり、中心から外周にかけて連続的に屈折率が低下していた。
【００２３】
また、この光伝送体のアッベ数を測定した結果、中心から外周部までアッベ数は５４〜５５の間にあり、伝送画像は色収差の非常に少ないものであった。得られた光伝送体中のモノマーの残留分合計は０．６重量％であった。この光伝送体のレンズ性能の測定を正方形格子の伝送像の観察により行った結果、伝送像は周辺部でわずかに歪んでいた。しかし、この光伝送体をイメージセンサヘッドに組込んで像伝送を行ったところ、伝送像は色収差によるにじみ等の像伝送の斑が少ないものであった。
【００２４】
【比較例１】
ポリメチルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．４９２、アッベ数５５、［η］＝１．１８）５０重量部、ベンジルメタクリレート（単独重合体のｎ_Ｄ＝１．５６３、アッベ数３８）４０重量部、メチルメタクリレート１０重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部の混合物を７０℃にて混合溶解したものを紡糸原液として用い、実施例１と全く同様にして屈折率分布型光伝送体を作った。この際、押し出し時の紡糸原液の粘度は２．７×１０^４ポイズであった。また、得られた光伝送体の直径は９１０μｍであり、インターファコ干渉顕微鏡により屈折率分布を測定した結果、中心部の屈折率が１．５１８、外周部の屈折率が１．５１０であった。なお、得られた光伝送体のＮＭＲによる組成分析の結果は、中心でメチルメタクリレート６３重量％、ベンジルメタクリレート３７重量％、外周部でメチルメタクリレート７５重量％、ベンジルメタクリレート２５重量％であった。また、この光伝送体のアッベ数を測定したところ、中心で４８、周辺で５１であり、アッベ数の大きな分布が見られ、この光伝送体により伝送した画像は色収差が大きかった。この光伝送体をイメージセンサヘッドに組込んで画像伝送を行ったところ、画像は色収差によるにじみを起こしていた。

Claims

屈折率分布型光伝送体がプラスチックにて構成されており、該プラスチックが単独重合体での互いの屈折率差が０．０１以上、かつ互いのアッベ数の差が２以下なる２種の単量体を含む２種以上の単量体にて構成され、単量体が脂環式基含有の（メタ）アクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートより選ばれる単量体であることを特徴とする屈折率分布型光伝送体。
脂環式基が、アダマンチル基、イソボルニル基、トリシクロデシル基のいずれかである請求項１記載の屈折率分布型光伝送体。