JPH0355801B2 - - Google Patents

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JPH0355801B2
JPH0355801B2 JP56068012A JP6801281A JPH0355801B2 JP H0355801 B2 JPH0355801 B2 JP H0355801B2 JP 56068012 A JP56068012 A JP 56068012A JP 6801281 A JP6801281 A JP 6801281A JP H0355801 B2 JPH0355801 B2 JP H0355801B2
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refractive index
monomer
acid groups
rod
synthetic resin
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/16Chemical modification with polymerisable compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は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または増大するような屈折
率分布を有していて、経年変化を受けない合成樹
脂光伝送体の製造に関するものである。 従来屈折率が中心軸からの距離の2乗にほぼ比
例して次第に減少する屈折率分布を有する透明体
がレンズとして作用することが知られている。特
願昭47−106387(特公昭52−5857)および特願昭
49−88557(特開昭51−16394)には重合が完結し
ていない網状重合体の透明ゲルに、網状重合体の
屈折率とは異なる屈折率を有する重合体を形成す
る単量体を、前記物体内部において表面から内部
に向つて次第に減少する勾配を有するように、前
記物体表面から拡散させた後に重合させ、又は拡
散と同時に重合させ、屈折率が表面から内部に向
つて連続的に変化する合成樹脂光伝送体を製造す
る方法が述べられている。 しかしながら、特願昭47−106387、および特願
昭49−88557に述べられている網状重合体用の単
量体はすべてアリル基(CH2=CH−CH2−)を
含んでいて、アリル基の低い重合性のために光伝
送体中に未反応のアリル基が10重量%程度残存し
ており、これが徐々に重合し、放置しておく間に
屈折率分布の変化や、着色をもたらすことにな
る。 本発明はこのような従来の欠点を除去した合成
樹脂光伝送体を提供することを目的とするもので
ある。 レンズ作用を有する屈折率勾配型光伝送体であ
る合成樹脂棒状体において、中心軸の屈折率を
Noとすると、中心軸からXの距離における屈折
率Nは(1)式であらわされる。ここでAは正の定数
(屈折率分布定数)である。 N=No(1−1/2AX2) (1) このような合成樹脂の棒状体の一端より入射し
た光束は、中心軸のまわりを蛇行しながら進行す
る。蛇行する光路の周期Lは(2)式であらわされ
る。 L=2π/√A (2) 合成樹脂棒状体の長さをZ、半径をr、その周
辺の屈折率をNr、この棒状体レンズの焦点距離
f、焦点と棒状体端面の距離Sとすれば、特開昭
51−16394に詳しく説明されているように、この
レンズの倍率収差、像点収差はそれぞれ(3)、(4)式
であらわされる。 △f/f=−△No/No+{1+2πZ/Lcot(2πZ/L
)}△L/L (3) △S/S=−△No/No+{1+4πZ/Lcosec(4πZ/
L)} △L/L (4) ここで△f、△S、△No、△L、△Nrはλの
変化によるそれぞれの変化量である。また(2)式か
ら次式(5)が得られる。 △L/L=(△Nr/Nr−△No/No)Nr/2(No−Nr)
(5) (3)、(4)式から明らかなように色収差を小さくす
るためには△No/Noの絶対値を小さくすること
と同時に、△L/Lの絶対値をできるだけ小さく
することが必要である。 本発明においては、網状重合体Pa(その屈折率
をNaとする)を形成する単量体Maを一部重合し
ゲル化して棒状または繊維状透明ゲルとし、Na
よりも小さな屈折率を有する重合体Pb(その屈折
率をNbとする)を形成する単量体Mbを前記透明
ゲル中に拡散、重合させて光伝送体を得る。Mb
を前記透明ゲル中に拡散させるためには、前記透
明ゲルをMb液体に浸漬してもよく、また透明ゲ
ルをMb気体を含んだ雰囲気に置いてもよい。 光伝送体内部においてその中心軸から半径方向
外側に向かつてPaおよびPb成分は互いに補うよ
うに次第にそれぞれ減少および増大する濃度勾配
を有しており、したがつて屈折率は中心軸から半
径方向外側に向かつて連続的に減少して前記(1)式
で近似されるような分布を示す。 理想的な場合には中心軸はPaのみからなり、
周辺部はPbのみからなつている。 この場合の△No/No、△L/Lをそれぞれ
〔△N/N〕e、〔△L/L〕eであらわすと、次式(6)
、(7)の 通りとなる。 〔△L/L〕e={(Nb)H−(Nb)C/(N
b)D−(Na)H−(Na)C/(Na)D}(Nb)D/2{(Na
D−(Nb)D}(6) 〔△N/Ne=(Na)F−(Na)C/(Na)D (7) 添字F、C、DはそれぞれF線、C線、D線に
ついての値である。 色収差が小さく、かつ経年変化の小さい合成樹
脂光伝送体を製造するには、次の条件にもとづい
て単量体(単量体混合物を含む)の組合せMa−
Mbを選べはよい。 (1) 単量体の重合性が高くて、合成樹脂光伝送体
中の未反応の単量体量が5重量%以下であるこ
とが好ましく、3重量%以下であることが更に
好ましい。 (2) (Na)Dと(Nb)Dの差を大きくする。この差
は0.030以上であることが好ましく、0.040以上
であることがより好ましい。 (3) (Na)F−(Na)C/(Na)Dと(Nb)F−(Nb)C
(Nb)Dの差を小 さくする。この差は0.0020以下であることが好
ましく、0.0015以下であることが更に好まし
い。 (4) (Na)F−(Na)C/(Na)Dを小さくする。この値
は、 0.0090以下であることが好ましく、0.0077以下
であることがより好ましい。 (5) かくして(13)式の〔LF−LC/LDeの絶対値が (Na)F−(Na)C/(Na)Dの絶対値と同じオーダーか
、 それ以下とする。この(13)式の絶対値は、
0.030以下であることが好ましく、0.025以下で
あることがより好ましい。 本発明において、Maとして2ケ以上のアクリ
ル酸基、2ケ以上のメタクリル酸基、または各1
ケ以上のアクリル酸基およびメタクリル酸基を有
しかつアリル基を有しない単量体を用いることに
より上記(1)の条件を満足することができる。 そして次に上記(1)〜(5)の条件を満す本発明に適
した単量体(単量体混合物を含む)の例を挙げ
る。 Maとしては、 (1) R1−R2−R3で示される化合物 R1およびR3がいずれもアクリル酸基である
か、またはメタクリル酸基である。あるいは、
R1およびR3のいずれか一方がアクリル酸基で
あつて、他方がメタクリル酸基である。 R2
【式】(P−又はm −異性体) もしくは
【式】(P−又はm−異性 体) (以上1Aグループ)または −(CH2CH2O)−nCH2CH2− (m=0〜20) −(CH2P− (P=3〜15)
【式】(i、j=1〜3) もしくは
【式】(k =0〜20) (以上1Bグループ) (2) 上記(1)の単量体の混合物。 Mbとしては (3)
【式】で示される化合物ただ し、Xは水素またはメチル基、 Yは −(CH2lH (l=1〜8) i−プロピル、i−ブチル、s−ブチル、t−
ブチルもしくは (−CH2CH2O)−pCH2CH3 (p−1〜6) (以上3Aグループ) または −(CF2)−a−F (a=1〜6) −CH2(CF2bH (b=1〜8) −CH2CH2O・CH2CF3 −(CH2CH2O)cCF2CF2H (c=1〜4) −CH2CH2O・CH2(CF2aF (a=1〜6) −CH2(CF2dO(CF2l
(d=1〜2、l=1〜4) もしくは−Si(OC2H53 (以上3Bグループ) (4)
【式】(f=0〜 2) (5) (4)項および(5)項記載の単量体の混合物Maと
して上記(1)〜(2)、Mbとして(3)〜(4)のいずれも
組み合わせることができるが、特にMaとして
1Bグループの単量体を用いMbとして3Bグー
ルプまたは(4)の単量体を用いると色収差の極め
て小さい耐久性の優れた光伝送体が得られる。 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 テトラエチレングリコールジメタクリレート (4EDM)に0.1重量%の過酸化ベンゾイル
(BPO)を溶解し、内径4mmのポリエチレン製の
鋳込成型用チユーブに満たし、窒素雰囲気下に
50.0℃に68分間加温してゲル化させた。得られた
円筒状透明ゲルは網状ポリマー(アセトンに不溶
な部分)25.0重量%、微量の線状ポリマー(アセ
トンに可溶でメタノールに不溶な部分)、ほぼ75
重量%の残存モノマー(メタノールに可溶な部
分)から成つていた。 メタクリル酸1.1,3−トリヒドロパーフロロ
プロピル(4FMA)を窒素雰囲気下に50.0℃に加
温しておき、上記円筒透明ゲルを13分間浸漬し
た。ついで、円筒状ゲルを4FMA液層より引き上
げ窒素雰囲気下に74℃に加温した。1時間半後80
℃に温度を上昇させ、20時間熱処理して重合を完
結させた。その結果、硬い透明な円筒状物体が得
られた。この物体を粉砕しアセトン押出したとこ
ろ、押出量は1.5重量%であつた。 透明円筒状物体を直径2.03mmまで削り、両端を
中心軸に垂直な平面に仕上げると、低色収差の棒
状の凸レンズが得られた。A=3.80×10-2mm-2
L=32.2mm、レンズの開口数N.A.=0.30であつ
た。長さ11.3mmの棒状レンズの一端に透明なテス
トパターンを密着させ、F線、D線、およびC線
を用いて像を観察し、LF、LDおよびLCを求めた
結果LF−LC/LD=−0.010であり、(6)式の計算値 〔△L/L〕e=−0.010と一致した。そしてこの棒状 レンズをサンシヤインウエザーメーター試験に
500時間供したところ屈折率分布の変化および着
色のいずれも認められなかつた。 比較例として、フタル酸ジアリルをMaとして
用いて同様にして屈折率分布レンズを作製し、ウ
エザーメーター試験を500時間行つたところ、黄
色に変色していた。 実施例 2 実施例1の条件下に4EDMの透明ゲルを作成し
た。 窒素ガスを80.0℃のメタクリル酸1.1,3トリ
フロロエチル(3FMA)の蒸気で飽和させた雰囲
気に前記透明ゲルを10分間放置し、ついで窒素雰
囲気下で80.0℃に20時間熱処理した。外周部を削
り、直径3.12mmの棒状レンズを得た。性能は次の
通りであつた。 A=6.51×10-3mm-2、L=77.9mm、N.A.=0.19、
LF−+LC/LD=−0.011(〔△L/L〕e=−0.010)。 また得られた棒状レンズをサンシヤインウエザ
ーメーター試験に500時間供したところ、屈折率
分布の変化および着色のいずれも認められなかつ
た。 実施例 3 エチレンジメタクリレート(EDM)に0.20重
量%のBPOを溶解し、内径10mmのポリエチレン
製の鋳込成型用チユーブに満たし、窒素雰囲気下
に60.0℃に50分間加温してゲル化させた。得られ
た円筒状透明ゲルは14.5重量%の網状ポリマー
(アセトンに不溶な部分)、微量の線状ポリマー
(アセトンに可溶性でメタノールに不溶な部分)、
約85重量%の残存単量体(メタノールに可溶な部
分)から成つていた。 4FMAを窒素雰囲気下に50.0℃に加温してお
き、上記透明ゲルを150分間浸漬した。ついで実
施例1と同じ条件で熱処理した。得られた硬い透
明円筒状物体の単量体残存率は2.5重量%であつ
た。外周部を削り、直径4.61mmの棒状レンズを得
た。A=5.95×10-3mm-2、L=81.4mm、N.A.=
0.27、LF−LC/LD=−0.016であつた。この系の 〔△L/L〕eは−0.010である。 また得られた棒状レンズをサンシヤインウエザ
ーメーターの試験に500時間供したところ、屈折
率分布の変化および着色のいずれも認められなか
つた。 実施例 4 デカメチレングリコールジメタクリレートに
0.10重量%のBPOを溶解し、内径4.0mmのポリエ
チレン製の鋳込成型用チユーブに満たし、窒素雰
囲気下に60.0℃で55分間加温してゲル化させた。
得られた透明ゲルを窒素雰囲気下で、50.0℃の
3FMAに20分間浸漬してから、実施例1と同じ条
件で熱処理した。外周部を削り、直径1.80mmの棒
状レンズを得た。A=2.65×10-2mm-2、L=38.6
mm、N.A.=0.22、LF−LC/LD=−0.013。この系の 〔△L/L〕eは−0.012である。 また得られた棒状レンズをサンシヤインウエザ
ーメーターの試験に500時間供したところ、屈折
率分布の変化および着色のいずれも認められなか
つた。 実施例 5 P−キシレニルジメタクリレートに、0.10重量
%のBPOを添加して窒素雰囲気下に80.0℃に加温
して溶融し、実施例1の成型用チユーブに手早く
流し込み、80.0℃に20分間保つてゲル化させた。 得られた透明ゲルの網状ポリマー含有率は18.7
重量%であつた。 このゲルを窒素雰囲気下に50.0℃に加温したメ
タクリル酸メチル(MMA)に100分間浸漬して
から、実施例1と同じ条件で熱処理した。白濁し
ている。外周部を削り、直径1.64mmの棒状レンズ
を得た。A=5.41×10-3mm-2、L=85.4mm、N.A.
=0.23であつた。 実施例1に記載の方法で測定したところ
LF−LC/LD=−0.050であつた。そして〔△L/L〕eは −0.047であつた。 また得られた棒状レンズをサンシヤインウエザ
ーメーター試験に500時間供したところ、屈折率
分布の変化および着色のいずれも認められなかつ
た。 実施例 6 m−フエニレンジアクリレートに0.10重量%の
BPOを溶解し、実施例1の成型用チユーブに満
たし、窒素雰囲気下で60.0℃に30分間加温してゲ
ル化させた。得られた透明円筒ゲルを窒素雰囲気
下にMMAに浸漬し、45.0℃に80分間保つた。つ
いで実施例1と同じ条件で熱処理した。得られた
円筒状固体は、中心軸から0.8mmの範囲において
(1)式の屈折率分布を持つており、A=4.53×10-3
mm-2、L=93.4mmであつた。像には若干色収差が
認められた。 また得られた棒状レンズをサンシヤインウエザ
ーメーターの試験に500時間供したところ、屈折
率分布の変化および着色のいずれも認められなか
つた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 網状重合体(共重合体を含む)Pa(その屈折
    率をNaとする)を形成する単量体(単量体混合
    物を含む)Maを一部重合しゲル化して透明固体
    物体とし、Naとは異なる屈折率Nbを有する重合
    体(共重合体を含む)Pbを形成する単量体(単
    量体混合物を含む)Mbを前記透明固体物体中に
    拡散、重合させて、屈折率が表面から内部に向か
    つて連続的に変化する合成樹脂光伝送体を製造す
    る方法において、Maとして2ケ以上のアクリル
    酸基、2ケ以上のメタクリル酸基、または各1ケ
    以上のアクリル酸基およびメタクリル酸基を有
    し、且つアリル基を有しない単量体を用いること
    を特徴とする耐久性の優れた合成樹脂光伝送体を
    製造する方法。
JP56068012A 1981-05-06 1981-05-06 Production for synthetic resin optical transmission material Granted JPS57182702A (en)

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JPS57182702A JPS57182702A (en) 1982-11-10
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JPH071601Y2 (ja) * 1988-06-23 1995-01-18 住友化学工業株式会社 ビデオプロジェクター用レンチキュラーレンズ
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