JPH06230204A - 屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法 - Google Patents

屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法

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JPH06230204A
JPH06230204A JP1869893A JP1869893A JPH06230204A JP H06230204 A JPH06230204 A JP H06230204A JP 1869893 A JP1869893 A JP 1869893A JP 1869893 A JP1869893 A JP 1869893A JP H06230204 A JPH06230204 A JP H06230204A
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JP
Japan
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synthetic resin
polymerization
optical element
refractive index
monomer
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Pending
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JP1869893A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Kai
善美 甲斐
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663Production of light guides
    • B29D11/00721Production of light guides involving preforms for the manufacture of light guides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 屈折率分布を有する複数個の単素子を一度に
一体成形することができる合成樹脂光学素子の製造方法
を提供すること。 【構成】 成形型1内に所望の配列で配置した複数個の
合成樹脂製重合容器2の各容器内及び容器間隙内に、重
合体になったときの屈折率及び単量体反応性比が異なる
2種以上の単量体を含む単量体組成物を注入し、外側か
ら加熱するか又は光を照射することにより前記重合容器
と単量体組成物との界面から重合を開始させ、進行させ
ることを特徴とする屈折率分布を有する合成樹脂光学素
子の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、屈折率分布を有する合
成樹脂光学素子の製造方法に係り、さらに詳しくは屈折
率分布を有する複数個の単素子が一体成形されて成る合
成樹脂光学素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】近年、光ファイバー通信や
光エレクトロニクスの分野での進歩が著しく、光軸調整
不要の光回路を提供するものとして屈折率分布を有する
マイクロレンズやファイバーが使用され、殊に、複写
機、ファクシミリ、自動焦点装置などにおいては、アレ
イ化されたマイクロレンズが実用化されている。この種
のレンズアレイを製造するには、従来は、屈折率分布を
有する単一のロッド型マイクロレンズを製造した後、こ
れを束ねて外套管内に充填し、接着等の方法で一体化し
た後、外套管を除去することによって製造されている。
しかしながら、この方法は煩雑であり、また、精度にお
いても充分なものではなかった。
【0003】
【発明の目的】本発明は、屈折率分布を有する複数個の
単素子を一度に一体成形することができる合成樹脂光学
素子の製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【発明の概要】本発明は、光学素子の所望の配列に対応
する重合開始場所を予め調製しておくことによって上記
目的を達成したものである。すなわち、本発明による屈
折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法は、複数
個の収容空間を所望の配置で有する1個の合成樹脂製重
合容器の収容空間内に、又は、成形型内に所望の配列で
配置した複数個の合成樹脂製重合容器の各容器内及び容
器間隙内に、重合体になったときの屈折率及び単量体反
応性比が異なる2種以上の単量体を含む単量体組成物を
注入し、重合容器の周囲から加熱するか又は光を照射す
ることにより前記重合容器と単量体組成物との界面から
重合を開始させ、進行させることを特徴とする。
【0005】本発明の方法は、前記のように、複数個
の収容空間を所望の配置で有する1個の合成樹脂製重合
容器の収容空間内に単量体組成物を注入し、共重合を行
わせる方法と、成形型内に所望の配列で配置した複数
個の合成樹脂製重合容器の各容器内及び容器間隙内に、
単量体組成物を注入し、共重合を行わせる方法とがあ
る。後者のの方法において、成形型としては、重合の
終了後に除去しうる材料、例えば、ガラスなどを用い
る。また、その形状は、円筒状でも直方体形でもよく、
所望のアレイやファイバーの形態によって適宜選定する
ことができる。
【0006】本発明に使用することのできる単量体とし
ては、透明な重合体を形成するものであることが好まし
いが、単独重合体が不透明になりやすいものでも、共重
合すれば透明になるものであれば、使用することができ
る。このような単量体としては、例えば、ビニル基、ア
クリル基、メタクリル基、アリル基などの重合性二重結
合を1個以上有する化合物、例えば、塩化ビニル、フッ
化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、酢酸ビ
ニル、フェニル酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニルナ
フタレン、α−ナフトエ酸ビニル、β−ナフトエ酸ビニ
ル等のビニル化合物、スチレン、α−メチルスチレン、
p−クロロスチレン等のスチレン誘導体、アクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸2,2,2−トリ
フルオロエチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェ
ニル、アクリル酸ナフチル等のアクリル酸エステル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
2,2,2−トリフルオロエチル、メタクリル酸ベンジ
ル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル等の
メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロ
ニトリル、安息香酸アリル、フェニルアリルエーテル等
のアリル化合物、さらに、ブタジエン、1,5−ヘキサ
ジエン、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、フタ
ル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、ジビニルベンゼ
ン、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、アクリ
ル酸アリル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸β−メ
タクリル、無水メタクリル酸、ジエチレングリコールビ
スアリルエーテル、ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネート、テトラエチレングリコールジメタクリレー
ト、ビスフェノールAジメタクリレート、トリメリト酸
トリアリル、リン酸トリアリル、亜リン酸トリアリル、
ジフェニルジアリルシラン、ジフェニルジビニルシラン
等の2個以上の重合性二重結合を有する化合物が挙げら
れる。
【0007】本発明においては、上記のような単量体の
中から、重合体になったときの屈折率及び単量体反応性
比が異なる2種以上の単量体を、目的とする屈折率分布
を形成するように選択すればよい。
【0008】2種の単量体を共重合させる場合に、次の
4種の生長反応が競合して起こる。 M1 * +M1 →M1 * (反応速度定数k11) M1 * +M2 →M2 * (反応速度定数k12) M2 * +M1 →M1 * (反応速度定数k21) M2 * +M2 →M2 * (反応速度定数k22) ここで、M1 * は末端にM1 の単量体単位を持つ生長ポ
リマーラジカルを意味し、M2 * は末端にM2 の単量体
単位を持つ生長ポリマーラジカルを意味する。このとき
単量体反応性比γは、下記の式によって定義される。 γ1 =k11/k12 γ2 =k22/k21
【0009】例えば、γ1 >1、γ2 <1となるように
反応性比を選択した場合に、単量体M1 はM1 * に対し
てもM2 * に対しても単量体M2 より反応性に富んでい
る。つまり、重合反応とともに最初単量体M1 が優先的
に重合し、反応の進行につれて単量体M1 が減少してく
ると、単量体M2 が次第に多く重合を始めることを意味
する。よって、重合体になったときの屈折率の異なる単
量体を用い重合反応の開始場所を限定し、反応の進行を
制御すれば、単量体組成変化に伴った屈折率分布が形成
される。
【0010】合成樹脂製重合容器は、中空管であるか、
又は複数の収容空間を有する円柱、直方体などの形状で
あってよい。このような重合容器は、任意の公知成形方
法により製造することができる。また、重合容器又はそ
の収容空間は、所望のアレイの形態に応じて適宜配列す
ることができ、例えば、一列あるいは平行な2列以上の
配列としてもよく、また、束とすることもできる。
【0011】重合容器の材料としては、単量体組成物と
接触したときに、容器の表面が膨潤するものが好まし
く、殊に、完全には重合が完結していない前駆体重合物
が好ましい。重合容器は、それ自体も最終的に形成され
る光学素子の一部である場合とただ単に重合の出発点と
する場合とがある。前者である場合には、重合体となっ
たときの屈折率及び単量体反応性比の点から2種以上の
単量体を適切に選定し、それらの単量体のうち少なくと
も1種を用いて、製造すべき光学素子の外表面部を構成
する前駆体重合物を製造する。
【0012】前駆体重合物から成る重合容器を用いる場
合、前駆体重合物は、未分解の重合開始剤を含むもので
あるのが好ましい。このような前駆体重合物としては、
特願平3−287425号明細書に記載されているもの
を使用することができる。
【0013】本発明方法を実施するには、前記のような
重合容器の収容空間及び容器の間隙内に、重合体になっ
たときの屈折率及び単量体反応性比が異なる2種以上の
単量体を含む単量体組成物を注入し、重合容器の周囲か
ら加熱するか又は光を照射することにより該重合容器の
壁と単量体組成物との界面から重合を進行させる。
【0014】本発明の方法により単量体組成物を注入す
ると、重合容器の収容空間の壁面がわずかに膨潤し、加
熱あるいは光の照射があると、壁面と単量体組成物との
界面で重合反応を惹起させ、徐々に重合反応の場所を移
動する。このとき、重合容器が前駆体重合物から成る場
合には、該前駆体重合物の重合も完結される。また、複
数の重合容器の配列を用いた場合、その間隙にも単量体
組成物が注入され、重合が行われるので、隣接する重合
容器同士が接着され、全体として一体化されることとな
る。
【0015】なお、注入する単量体組成物には、必要に
応じて重合開始剤、連鎖移動剤、増感剤など、合成樹脂
光学素子の製造に通常使用される任意の添加物を含んで
いてもよい。また、重合温度及び重合時間は、使用する
単量体や重合開始剤の種類などに応じて適宜選定するこ
とができる。さらに、光重合開始剤を用いた場合には、
光重合を行った後、さらに加熱して光重合により形成さ
れた組成分布を固定するのが好ましい。
【0016】次に、図面に基づいて本発明による光学素
子の製造方法を説明する。図1は、本発明の一実施態様
を示す光学素子の製造方法の説明図である。図1に示し
た実施態様では、円筒状の成形型1内に多数の中空管2
(重合容器)が配列されている。成形型1は、一体構成
で底面を有するものであってもよいし、別の栓体を付け
るものであってもよい。重合体になったときの屈折率及
び単量体反応性比が異なる2種以上の単量体を含む単量
体組成物は、中空管2の内部及び隣接する中空管2との
間隙に注入され、成形型1の外側から均等に加熱される
か、又は光の照射を受ける。これにより中空管2の壁面
と単量体組成物との界面から重合反応が開始・進行す
る。中空管の間隙に注入された単量体組成物の重合によ
り中空管同士が接着して一体化した光学素子が得られ
る。重合反応が完了した後、成形型1は除去される。こ
うして複数個の単素子が一体化されたものは、屈折率分
布を有するレンズアレイ又は光学繊維束のプリフォーム
として使用することができる。
【0017】図2は、本発明の別の実施態様を示す光学
素子の製造方法の説明図である。図2に示した実施態様
では、直方体形の重合容器3には、屈折率分布を有する
光学素子を得たい場所に収容空間4が設けられている。
この重合容器3を別の枠体等で保護してもよく、また、
収容空間4は重合容器3の底面を貫通していなくてもよ
いが、貫通している場合には、栓又はガラス板等で単量
体組成物の流出を防止する。収容空間4内に重合体にな
ったときの屈折率及び単量体反応性比が異なる2種以上
の単量体を含む単量体組成物が注入され、前記の実施態
様と同様に加熱又は光の照射によって重合が行われる。
【0018】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれによって制限されるもの
ではない。
【0019】実施例1 成形型として機能する直径25mm、高さ60mmのガ
ラス製外套管をガラス板の上にアロンセラミック(接着
剤)によって接着して立て、この外套管内に外径6m
m、内径4mmの市販のアクリルパイプ12本を充填し
た。このアクリルパイプは、予め両端面を研磨した後、
90℃で2時間アニール処理したものである。メチルメ
タクリレートとビニルベンゾエートをそれぞれ0.1N
NaOH水溶液、続いて精製水を用いて分液ロートで
洗浄し、脱水(乾燥)後、減圧蒸留することによって精
製した後、4:1の重量比で混合し、連鎖移動剤として
n−ブチルメルカプタンを単量体混合物の0.2重量
%、重合開始剤として過酸化ベンゾイルを単量体混合物
の0.5重量%添加し、得られた単量体組成物を0.2
μmPTFE製フィルターにより濾過して浮遊物等を除
去した。得られた単量体組成物をアクリルパイプ内及び
間隙に注入し、真空ポンプにより減圧して脱泡した後、
真空オーブン内で26℃で1時間、70℃で22.5時
間、さらに90℃で46.5時間加熱重合を行った。外
套管を割って取り除いた後、複数の単素子が一体化され
た合成樹脂光学素子が得られた。単素子には、多少白濁
した部分が見られるものもあったが、屈折率分布は良好
に形成されていた。
【0020】実施例2 外径30mm、内径26mm、高さ40mmのガラス管
を成形型とし、この中に外径10mm、内径5mmのア
クリルパイプ(実施例1と同様に処理したもの)4本を
充填し、実施例1と同様の単量体組成物をアクリルパイ
プ内及び間隙に注入し、真空デシケータ内で脱泡した
後、真空オーブン内で70℃まで加熱し、23時間経過
後、さらに90℃まで加熱して47時間重合を行った。
サンプル瓶を割って取り除いた後、複数の単素子が一体
化された合成樹脂光学素子が得られた。単素子には、多
少白濁した部分が見られるものもあったが、屈折率分布
は良好に形成されていた。
【0021】実施例3 外径30mm、内径26mm、高さ40mmのガラス管
を成形型とし、この中に外径6mm、内径4mmのアク
リルパイプ(実施例1と同様に処理したもの)12本を
充填し、実施例1と同様の単量体組成物をアクリルパイ
プ内及び間隙に注入し、真空デシケータ内で脱泡した
後、恒温槽内で70℃まで加熱し、21時間経過後、さ
らに90℃まで加熱して45時間重合を行った。外套管
を割って取り除いた後、複数の単素子が一体化された合
成樹脂光学素子が得られた。単素子には、多少白濁した
部分が見られるものもあったが、屈折率分布は良好に形
成されていた。
【0022】実施例4 ガラス製底蓋上に内径41mm、高さ130mmのガラ
ス円筒を立てて接着し、この中に外径10mm、内径5
mmのアクリルパイプ(実施例1と同様に処理したも
の)12本を充填し、実施例1と同様の単量体組成物を
アクリルパイプ内及び間隙に注入し、真空デシケータ内
で脱泡後、真空オーブン内で26℃で1時間、70℃で
22.5時間、さらに90℃で46.5時間加熱重合を
行った。外套管を割って取り除いた後、複数の単素子が
一体化された合成樹脂光学素子が得られた。単素子に
は、多少白濁した部分が見られるものもあったが、屈折
率分布は良好に形成されていた。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法によれば、屈折率分布を有
する複数の単素子が一体化された合成樹脂光学素子が得
られ、マイクロレンズアレイや光学繊維束のプリフォー
ムが容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様を示す光学素子の製造方法
の説明図である。
【図2】本発明の別の実施態様を示す光学素子の製造方
法の説明図である。
【符号の説明】
1 成形型 2 中空管 3 重合容器 4 収容空間

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の収容空間を所望の配置で有する
    1個の合成樹脂製重合容器の収容空間内に、又は、成形
    型内に所望の配列で配置した複数個の合成樹脂製重合容
    器の各容器内及び容器間隙内に、重合体になったときの
    屈折率及び単量体反応性比が異なる2種以上の単量体を
    含む単量体組成物を注入し、重合容器の周囲から加熱す
    るか又は光を照射することにより前記重合容器と単量体
    組成物との界面から重合を開始させ、進行させることを
    特徴とする屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 重合容器が単量体組成物と接触したとき
    にその表面が膨潤しうるものである請求項1記載の合成
    樹脂光学素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 重合容器が未分解の重合開始剤を含む前
    駆体重合物から成るものである請求項1記載の合成樹脂
    光学素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 2種以上の単量体のうち少なくとも1種
    は前駆体重合物を構成する単量体と同一である請求項3
    記載の合成樹脂光学素子の製造方法。
JP1869893A 1993-02-05 1993-02-05 屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法 Pending JPH06230204A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002059439A (ja) * 2000-08-22 2002-02-26 Nitta Ind Corp プラスチック傾斜成形体とその製造方法及び製造装置
EP1395861A1 (en) * 2001-05-22 2004-03-10 Redfern Polymer Optics Pty Limited Method of optical fibre preform manufacture
JP2009155633A (ja) * 1994-10-18 2009-07-16 Regents Of The Univ Of California 新規材料の組合せ合成方法

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