JPH08146236A

JPH08146236A - 屈折率分布型光伝送体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08146236A
Application number: JP6291566A
Authority: JP
Inventors: Satoru Honda; 哲本田; Takayuki Kato; 孝行加藤; Satoru Ishizaka; 哲石坂; Atsuko Ichikawa; 敦子市川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】屈折率の二乗分布に優れ、屈折率の高次項を
含めた屈折率分布が制御された、分布性能の安定なプラ
スチックＧＲＩＮ光伝送体及びその製造方法を提供す
る。【構成】中心部の主材料：Ａに対し、Ａとは屈折率の
異なる材料Ｂが中心から半径方向に分布することによっ
て、屈折率分布を有することを特徴とする屈折率分布型
光伝送体（以下、ＧＲＩＮ光伝送体）において、ａ．前記ＧＲＩＮ光伝送体の中心におけるＢの組成比：
Ｂ₁が、１（wt％）≦Ｂ₁≦１３（wt％）であって、ｂ．前記ＧＲＩＮ光伝送体の外周部におけるＢの組成
比：Ｂ₂が、５０（wt％）≦Ｂ₂≦９０（wt％）であ
って、ｃ．前記ＧＲＩＮ光伝送体の中心部におけるＢの組成
比：Ｂ₁（wt％）と、外周部におけるＢの組成比：Ｂ₂
（wt％）の差：Ｂ₂−Ｂ₁（wt％）が、４０（wt％）≦
｜Ｂ₂−Ｂ₁｜≦８０（wt％）であることを特徴とする
屈折率分布型光伝送体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中心から半径方向に屈
折率分布を有することを特徴とする屈折率分布（ＧＲＩ
Ｎ）型光伝送体（以下、ＧＲＩＮ光伝送体と言う）、及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の複写機、ＦＡＸ、カメラ等の光学
機器あるいは光ファイバ等の通信部材の高性能化、低価
格化、コンパクト化の要請に伴い、それを比較的高いレ
ベルで満足する光学部材として中心から半径方向に屈折
率分布を有することを特徴とするプラスチックＧＲＩＮ
（GRaded INdex）光伝送体が提案されている。

【０００３】ここでＧＲＩＮ光伝送体とは、中心から半
径方向に屈折率分布を有するレンズ若しくはファイバー
等の光伝送を行う光学部材のことである。このような特
性を有しているために、端面が平面であっても凸レンズ
や凹レンズとして使用することができ、端面の研磨が容
易になるという利点を有している。このように凸，凹レ
ンズとして必要な性能を屈折率の二乗分布性と呼んでい
る。

【０００４】しかしながら、前記プラスチックＧＲＩＮ
光伝送体は現状では光ファイバ等の信号通信用やロッド
状の集光レンズアレイなど、結像歪みの分布状態の比較
的問題にならない分野で実用化されているのみである。

【０００５】その理由の一つには、公知の製造方法によ
って製造されたプラスチックＧＲＩＮ光伝送体のレンズ
性能（屈折率の二乗分布性）が思わしくないことが挙げ
られる。すなわち、歪みの少ない結像レンズ用としては
性能不足であった。

【０００６】また、公知のプラスチックＧＲＩＮ光伝送
体、及びその製造方法によって製作されたＧＲＩＮ光伝
送体の屈折率分布はほぼ二乗分布であると表現されてい
るが、公知にされた屈折率の分布特性を見る限りにおい
て二乗分布は思わしくなく、かろうじて中心部付近にお
いて二乗分布を形成するのみであった。

【０００７】すなわち、周辺部では歪みが大きくなるた
めに、ファクシミリの密着レンズアレイ等のような特定
の用途にしか使用することが出来なかった。更に、屈折
率の分布状態を数式を用いて詳細に解析した例は少な
く、二乗分布からのズレ（屈折率分布の高次項）を評価
し、制御することによりＧＲＩＮ光伝送体の性能を向上
させる技術は確立されていないのが現状であった。

【０００８】以上のような理由により、一般的な用途に
は用いられていないのが現状であった。前記ＧＲＩＮ光
伝送体の屈折率分布は厳密には例えば、以下の（Ａ）式
のように高次の項を含んだ形で表されるものである。ｎ1 （ｒ）＝ｎ（０）＋Ａ₂ｒ²＋Ａ₄ｒ⁴＋Ａ₆ｒ⁶＋… …（Ａ）この（Ａ）式に含まれる高次項はレンズ設計上必ずしも
ゼロである必要はなく、その発生が制御されたものであ
れば光学設計上の各収差を補正することも可能となるの
で逆に有用である。前記高次項の大小を制御し、それを
所定の範囲内とした屈折率分布、あるいは組成分布の状
態を有するプラスチックＧＲＩＮ光伝送体であること
で、はじめて、歪みのない結像レンズ用として使いもの
になり、また、高次項を制御することがプラスチックＧ
ＲＩＮ光伝送体のレンズ性能の良否、用途範囲の大小を
決定する要因となる。

【０００９】ここで、公知になっているＧＲＩＮ光伝送
体に関する従来技術について、具体的に説明を行う。１．＜分布形成方法＞ 1-1．二段階共重合法特公昭５２−５８５７（特開昭４９−６５４８０）号公
報記載の公知例では、ゲル状の母材に、屈折率の異なる
モノマーを拡散、共重合させることにより、屈折率分布
を形成させる方法（二段階共重合法）が記載されてい
る。この作成方法によると、拡散途中で母材と拡散剤を
共重合させた点で拡散の条件が適切でなく、その結果、
一般に良く知られた拡散式に共重合による拡散の抑制効
果が加わった複雑な拡散状況となるため、二乗分布性の
性能低下を着たすことが推測される。

【００１０】また、拡散モノマー量に制限のない点でも
母材と拡散剤の置換が十分であるか不明であり、結果と
して、屈折率差特性においても本来の性能を十分発揮し
ていないことが推測される。

【００１１】1-2．遠心（分布形成）法特開昭５７−１８５００１号公報記載の屈折率分布形成
法では、材料の重量差に基づく分離であるので、その二
乗分布特性の制御は困難であることが予想される。ま
た、屈折率差も大きなものは得られないことが推測され
る。

【００１２】1-3．界面ゲル重合法特開平４−９７３０３号公報記載の屈折率分布形成方法
では、材料の反応性に基づく分離であるので、屈折率差
も大きなものは得られない。また、二乗分布性への制御
も困難であることが推測される。

【００１３】２．＜公知のＧＲＩＮ光伝送体の分布例＞ 2-1．高分子論文集，Ｖｏｌ．３５，９（１９７８）５
３５−５４１記載の屈折率分布形成方法は、母材：ＤＡ
Ｉ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レンズ、分布形成
方法：二段階共重合法であり、中心部のＭＭＡ存在比
（wt％）＝１５（wt％）、外周部のＭＭＡ存在比（wt
％）＝６５（wt％）（ｍａｘ．７０（wt％））と記載さ
れている。

【００１４】この場合、拡散条件が温度や時間等で拡散
不足であり、また、硬化条件が穏和であることにより、
硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等の性
能が不十分であった。

【００１５】2-2．高分子論文集，Ｖｏｌ．３５，１１
（１９７８）７２１−７２７記載の屈折率分布形成方法
は、母材：ＤＡＩ、拡散材、ＭＭＡ系の屈折率分布型レ
ンズであり、分布形成方法：二段階共重合法、中心部の
ＭＭＡ存在比＝〜１（wt％）、外周部のＭＭＡ存在比＝
１６％（wt％）（ｍａｘ．５０（wt％））と記載されて
いる。

【００１６】この場合も、拡散条件が温度や時間等で拡
散不足であり、また、硬化条件が穏和であることによ
り、硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等
の性能が不十分であった。

【００１７】2-3．特公昭５４−３０３０１（特開昭５
１−８７０４９）号公報記載の屈折率分布形成方法は、
母材：ＶＢ、拡散材：３ＦＭＡ系の屈折率分布型レン
ズ、分布形成方法：反応性比法、中心部のＭＭＡ存在比
＝４０（wt％）、外周部のＭＭＡ存在比５２（wt％）で
あると記載されている。

【００１８】この場合も、拡散条件が温度や時間等で拡
散不足であり、また、硬化条件が穏和であることによ
り、硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等
の性能が不十分であった。

【００１９】2-4．特公昭５７−５９２４１（特開昭５
１−１６３９４）号公報記載の屈折率分布形成方法は、
母材：ジエチレングリコールビスアリルカーボネート
（ＣＲ−３９（Pittsuburgh Plate Glass Industries
社の製品名）、以下ＣＲ−３９と略す。）、拡散材：ト
リヒドロパーフロロプロピルメタクリレートの屈折率分
布型レンズ、分布形成方法：二段階共重合法であり、中
心部のＭＭＡ存在比＝１０（wt％）、外周部のＭＭＡ存
在比４５（wt％）であると記載されている。

【００２０】この場合も、拡散条件が温度や時間等で拡
散不足であり、また、硬化条件が穏和であることによ
り、硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等
の性能が不十分であった。

【００２１】また、二乗分布性については、「周辺部は
分布性が悪いので削り取り、分布の良好な部分のみ使用
する」との記述より、削り取る前は分布ズレの大きいこ
とが推測される。

【００２２】2-5．特開昭５１−１６３９４号公報記載
の屈折率分布形成方法は、二段階共重合法により、単体
ポリマー間のΔｎd ≧０．０３、分散≧０．００２を規
定し、母材：ＤＡＩ、拡散材、３ＦＭＡ系の屈折率分布
型レンズであると記載されている。そして、分布形成方
法：二段階共重合法、中心部のＭＭＡ存在比＝２１（wt
％）、外周部のＭＭＡ存在比３３（wt％）（ｍａｘ．５
５（wt％））と記載されている。

【００２３】この場合も、拡散条件が温度や時間等で拡
散不足であり、また、硬化条件が穏和であることによ
り、硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等
の性能が不十分であった。

【００２４】2-6．特公昭５５−１８８８１（特開昭４
８−９０２５４）号公報記載の屈折率分布形成方法は、
母材：ＰＳｔ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レン
ズ、分布形成方法：二段階共重合法であり、中心部のＭ
ＭＡ存在比＝２１（wt％）、外周部のＭＭＡ存在比４３
（wt％）であると記載されている。

【００２５】この場合も、拡散条件が温度や時間等で拡
散不足であり、また、硬化条件が穏和であることによ
り、硬化中に均一化が起こり、二乗分布性や屈折率差等
の性能が不十分であった。

【００２６】３．＜公知の拡散モニター例＞ 3-1．特開昭４９−６５８４０号公報には、拡散時間は
拡散モノマーが中心に至るまでの決定されると記載され
ている。（ＧＲＩＮの）硬化は、単体の重合条件と同様
に硬化させ、拡散と硬化を同時に行わせるのがよいと記
載されている。また、拡散に用いたゲルのｎd の記述も
ある。

【００２７】3-2．特開昭５８−９８３１６号公報に
は、ロッド端面から光を入射し、他端面からの光の出射
角度を検出することにより拡散情況をモニターし、拡散
の終了時期を決定すると記載されている。そして、直径
４mmφのロッドに対し、中心から１mmの場所へ光を入射
しモニターしている。

【００２８】このような場合、上記のモニター方法に加
えて、適切な拡散状況があって初めて有効に作用するも
のであるが、適切な拡散状況についての記載はなされて
いない。

【００２９】４．＜公知の拡散条件例＞ 4-1．特開平６−２７９５０９号公報記載の屈折率分布
形成方法は、母材モノマーに対して１／３〜３倍の重量
の拡散モノマーを用いる（球状ＧＲＩＮレンズ）が記載
されている。

【００３０】このような場合、母材と拡散剤との置換が
十分であるかどうかが不明であり、その結果として、屈
折率差特性においても本来の性能を十分に発揮していな
いことが推測される。

【００３１】4-2．高分子論分集，Ｖｏｌ．３８，Ｎ
ｏ．１（１９８１）４５−５１（第５報）記載の屈折率
分布形成方法は、・共重合による固定化速度に比し拡散速度が速いと、Ｌ
ＦＲ中の組成は均一化される（重合工程における組成の
均一化は低温拡散条件時に顕著に起こる）。・拡散速度はゲル中の網状ポリマー含有率が低い，
拡散温度が高い，拡散モノマーの分子容が小さい場合
に促進される，と記載されている。

【００３２】５．＜公知の硬化条件例＞以下の公知例に
は、中心から半径方向に屈折率分布を有することを特徴
とするＧＲＩＮ光伝送体、及び拡散、重合速度などを制
御したＧＲＩＮ光伝送体の製造方法が開示されている。

【００３３】5-1．特開昭５８−１６３９０３号公報に
は、ゲルにモノマーを拡散させた後、マイクロ波を照射
して硬化させることが記載されている。 5-2．特開昭５８−１６３９０４号公報には、ゲルにモ
ノマーを拡散させた後、紫外線を照射して硬化させるこ
とが記載されている。

【００３４】5-3．特開昭６１−４７９０９号公報に
は、ゲルの表面温度をマイクロ波で制御し、拡散を制御
することが記載されている。 5-4．特開昭６０−７３５０２号公報には、拡散工程で
温度勾配を設け、拡散速度、重合速度を制御することが
記載されている。

【００３５】5-5．特開昭６０−１６２６１１号公報，
特開昭６１−４２６０１号公報には、光、電子線でゲル
化させ、熱で重合を完結させることが記載されている。以上の 5-1〜 5-5のような硬化方法に加え、適切な拡散
・硬化状況の判断があって初めて有効に作用する物であ
るが、適切な拡散・硬化状況については指摘されていな
かった。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたもので、その目的は、屈折率の二
乗分布性に優れ、屈折率分布の高次項を含めた屈折率分
布が制御された、分布性能の安定なプラスチックＧＲＩ
Ｎ光伝送体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来のプラスチックＧＲＩＮ光伝送体の欠点を改良すべく
鋭意研究を行った結果、上述の（Ａ）式に含まれる高次
項がレンズ設計上必ずしもゼロである必要はなく、その
発生が制御されたものであれば光学設計上の各収差を補
正することも可能となるので逆に有用であることを見出
し、また、前記高次項の大小を制御し、それを所定の範
囲内とした屈折率分布、あるいは組成分布の状態を有す
るプラスチックＧＲＩＮ光伝送体であることで、はじめ
て、歪みのない結像レンズ用として使いものになり、ま
た、高次項を制御することがプラスチックＧＲＩＮ光伝
送体のレンズ性能の良否、用途範囲の大小を決定する要
因となることを見出し、本発明を完成させたものであ
る。

【００３８】すなわち、課題を解決する手段である本発
明及びその好ましい範囲は以下に説明する１〜１４のそ
れぞれに示すように構成されたものである。１．《レンズ組成比と分布性の良否》本発明は、中心部の主材料：Ａに対し、Ａとは屈折率の
ことなる材料Ｂが中心から半径方向に分布することによ
って、屈折率分布を有することを特徴とするＧＲＩＮ光
伝送体において、前記ＧＲＩＮ光伝送体の中心における
Ｂの組成比：Ｂ₁が、．１（wt％）≦Ｂ₁≦１３（wt％）であって、前記Ｇ
ＲＩＮ光伝送体の有効径におけるＢの組成比：Ｂ₂が、．５０（wt％）≦Ｂ₂≦９０（wt％）であって、前記
ＧＲＩＮ光伝送体の中心部におけるＢの組成比：Ｂ
₁（wt％）と、外周部におけるＢの組成比：Ｂ₂（wt
％）の差：Ｂ₂−Ｂ₁が、．４０（wt％）≦｜Ｂ₂−Ｂ₁｜≦８０（wt％）であ
ることを特徴とするＧＲＩＮ光伝送体である。

【００３９】ただし、外周部とはコーティング、保護
膜、フランジ等を含まない屈折率分布形成部を指し、中
心から半径の９０％以上外側部分を指す。本発明の組成
比分布を有するＧＲＩＮ光伝送体によれば、撮像系光伝
送体として屈折率分布性、屈折率差などにおいて十分な
性能を示すが、それ以外の組成状態ではいずれかの性能
に劣る結果となり、撮像系光伝送体としては不十分であ
った。

【００４０】特に、上記の以外の組成比にした場合、
拡散が不足あるいは過剰であり、二乗分布性からのズレ
が大きくなることが分かった。また、上記の以外の組
成比にした場合、拡散が不足あるいは過剰であり、二乗
分布性からのズレが大きくなることが分かった。

【００４１】更に、上記の以外の条件にした場合、組
成比差が不足であり、屈折率差を有効に生かすことがで
きない。また、｜Ｂ₂−Ｂ₁｜が大きい方が屈折率差が
大きく取れるため好ましいが、中心部材料が２０wt％以
上の割合で母材の骨格を形成することが一般的であるこ
とから、８０wt％＜｜Ｂ₂−Ｂ₁｜とすることが好まし
い。

【００４２】尚、プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の各部
分における組成比の解析方法は、ＮＭＲ、ＧＣ等の化学
的分析手法によっても、屈折率、微小ＦＴ−ＩＲ、等の
光学的分析手法によっても良く特に限定されるものでは
ないが、分析の簡便性、非破壊性等の点で屈折率等によ
る光学的な組成比の解析が望ましい。

【００４３】屈折率による組成比の解析は、下記大塚ら
の方法（*1）を参考とした。＜屈折率と重量比の関係式＞ｎ＝ｎ_Aω＋ｎ_B（１−ω）ｎ_A：材料Ａを単独で完全に重合させた際の屈折率、ｎ_B：材料Ｂを単独で完全に重合させた際の屈折率、
ω：材料Ａの重量比 *1：高分子論分集，Ｖｏｌ．３８（１９８１）４５ま
たはR.B.Beevers.J.Polym.Sci.Phys.Ed.,12,1407(1974) また、プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の中心部の主材
料：Ａ、及びＡとは屈折率の異なる材料：Ｂに用いるプ
ラスチック材料としては、重合性官能基を有し、熱もし
くは活性エネルギー線などにより、重合体となる材料で
あれば使用可能である。

【００４４】例えばビニル系、アリル系、アクリル系、
メタクリル系、スチレン系、アセチレン系モノマー等の
不飽和基を有するモノマーで、１種または複数混合して
使用しても良い。

【００４５】また、屈折率分布形成方法が二段階重合法
である場合、ゲル母材を形成する中心部の主材料：Ａと
しては、１分子中に２個以上の重合性不飽和基を有する
化合物が好ましい。

【００４６】例えばエチレングリコールジメタクリレー
ト、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ジ
ビニルベンゼン、ジアリルイソフタレート、ジアリルテ
レフタレート等が使用できる。

【００４７】上記モノマー材料より、目的とする光学分
布特性に応じて適宜、ゲル母材のモノマーとそれとは異
なる屈折率を有する拡散モノマーを選択して用いる。そ
して、プラスチックＧＲＩＮ光伝送体に含まれる重合開
始剤は公知の熱重合もしくは光重合開始剤を使用するこ
とが好ましく、公知のラジカル開始剤を使用できる。例
えば、ジイソプロピル・パーオキシ・ジカーボネート、
過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル、ｔｅ
ｒ−ブチルヒドロパーオキシドなどが使用できる。その
うち、ジイソプロピル・パーオキシ・ジカーボネート
（以下、ＩＰＰと示す）、過酸化ベンゾイルが扱い易
く、さらに、重合後にポリマーに着色を生じにくい点で
ＩＰＰがより好ましい。

【００４８】さらに、光伝送体材料モノマーへの前記重
合開始剤の混合濃度は、光伝送体材料モノマー重量に対
して０．１〜１０（wt％）（重量比）の範囲であり、そ
のうち０．５〜５（wt％）がさらに好ましい。

【００４９】２．《二乗分布性からのズレを規定》また、本発明は、前記ＧＲＩＮ光伝送体の中心から半径
の２０％までの屈折率分布によって、その理想の屈折率
分布が下記（Ｂ）式で、また中心から半径方向の屈折率
分布が（Ａ）式でそれぞれ近似して表されることを特徴
とするＧＲＩＮ光伝送体であって、下記（ｂ）式で示さ
れる中心と半径：ｒにおける屈折率差：Δｎ2 （ｒ）に
対する、下記（ａ）式で示される中心と半径：ｒにおけ
る屈折率差Δｎ1 （ｒ）の割合を二乗分布からのズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）として（Ｃ）式で表すとき、前記Ｚ
（ｒ）が下記（Ｄ）式を満たすことを特徴とするＧＲＩ
Ｎ光伝送体である。ｎ1 （ｒ）＝ｎ（０）＋Ａ₂ｒ²＋Ａ₄ｒ⁴＋Ａ₆ｒ⁶＋… …（Ａ），（ここで、ｎ（０）：中心の屈折率、ｒ：中心からの距
離、Ａ₂，Ａ₄，Ａ₆…：分布係数），ｎ2 （ｒ）＝ｎ（０）＋Ａ₂ｒ² …（Ｂ） Δｎ1 （ｒ）＝Ａ₂ｒ²＋Ａ₄ｒ⁴＋Ａ₆ｒ⁶＋… …（ａ） Δｎ2 （ｒ）＝Ａ₂ｒ² （ｂ）式Ｚ（ｒ）＝（（−Ａ₄ｒ⁴−Ａ₆ｒ⁶−…）／Ａ₂ｒ²）×１００ …（Ｃ） −３０％≦Ｚ（ｒ）＜０、かつ、０＜ｚ（ｒ）≦３０％ …（Ｄ）ここで、（Ａ）式の屈折率分布を２，４，６次の関数に
フィッティングさせることが好ましい。そして、中心か
らの半径の２０％までの分布によって、２次の項までの
理想の屈折率分布が決定される。

【００５０】本発明の二乗分布からのズレ特性を有する
プラスチックＧＲＩＮ光伝送体に依れば撮像系光伝送体
として使用可能な性能を示すが、それ以上のズレ特性に
おいては結像性能に劣る結果となることが本件出願の発
明者により確認された。従って、以上の各条件を満たす
ことが好ましい。

【００５１】３．《口径内の一部で高次の屈折率分布ズ
レを規定したＧＲＩＮ光伝送体》また、本発明は、前記（Ｃ）式で示される、ズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）が、前記（Ｄ）式を満たすようなＧＲ
ＩＮ光伝送体の口径内の領域：ｒg において、前記ｒg
がＧＲＩＮ光伝送体の外径：ｒs に対して、下記（Ｅ）
式で示される関係にあることを特徴とする上記（２）に
記載のＧＲＩＮ光伝送体である。０．６０×ｒs ≦ｒg …（Ｅ）すなわち、口径の全領域で条件を満たすことが最も望ま
しいが、口径内の外形に対して最低でも６０％以上の径
内で満足することが望ましい。また、撮像系光伝送体と
して、本発明の二乗分布からのずれ特性内を有効径とし
て使用することが好ましい。

【００５２】４．《全域において、高次の屈折率分布ズ
レを規定したＧＲＩＮ光伝送体》また、本発明は、前記（Ｃ）式で示される、ズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）が、前記（Ｄ）式を満たすようなＧＲ
ＩＮ光伝送体の口径内の領域：ｒg において、前記ｒg
がＧＲＩＮ光伝送体の外径：ｒs に対して、下記（Ｆ）
式で示される関係にあることを特徴とする上記（２）に
記載のＧＲＩＮ光伝送体である。ｒs ＝ｒg …（Ｆ）これは、径内全域がズレ規定値以内であることを意味し
ている。すなわち、口径の全領域で条件を満たすことが
最も望ましい。

【００５３】５．《屈折率分布性能と有効径の規定》前記（Ｃ）式で示される、ズレ率（％）：Ｚ（ｒ）が、
前記（Ｄ）式を満たすようなＧＲＩＮ光伝送体の口径内
の領域：ｒg において、下記（Ｇ）式で示されるよう
に、ｒg 以内を有効径（光学設計上の使用範囲（光線通
過範囲））：ｒe として使用することを特徴とする上記
の（２）記載のＧＲＩＮ光伝送体である。ｒe ≦ｒg …（Ｇ）ただし、有効径：ｒe とは光学設計上の使用範囲（光線
通過範囲）を意味し、以下同様である。

【００５４】すなわち、本発明の二乗分布からのズレ特
性を有するプラスチック光伝送体によれば、撮像系光伝
送体として使用可能な性能を示すが、それ以上のズレ特
性においては結像性能に劣る結果となり、撮像系光伝送
体としては不十分であった。

【００５５】また、本発明の二乗分布からのズレ特性は
光伝送体の口径の略全領域でのその値を満足しているこ
とが最も望ましいが、口径内の外径に対して６０％以上
の径内にて満足していても良い、さらに撮像系光伝送体
として、本発明の二乗分布からのズレ特性内を有効径と
して使用することが好ましい。

【００５６】６．《拡散条件を規定したＧＲＩＮ光伝送
体の製造方法》また、本発明は、拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光
伝送体の製造方法であって、拡散工程中において、拡散
母材（ゲル）の重量：Ｗ₁に対する拡散材（モノマー）
量：Ｗ₂が３倍より多いことを特徴とするものである。

【００５７】また、コスト、装置などの制約により、略
２０倍以下であることも好ましい。ただし、拡散剤を循
環して再利用して用いる限りにおいてはこの上限は実施
的には不要である。

【００５８】７．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ
光伝送体の製造方法》また、本発明は、拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光
伝送体の製造方法であって、拡散工程中の拡散剤（モノ
マー）の粘度上昇：Δη（但し、Δη＝η_End／η
_Start）が１０以下になるように拡散中の重合を抑える
ことを特徴とするものである。

【００５９】すなわち、拡散中に粘度上昇が上記の値よ
り上昇する場合には、拡散を抑制する結果を招き、二乗
分布性に劣る結果となる。従って、以上のような値の範
囲であることが好ましい。

【００６０】８．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ
光伝送体の製造方法》また、本発明は、拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光
伝送体の製造方法であって、拡散モノマーが中心部に到
達したことを検出し、拡散終了の時期を決定することを
特徴とするものである。

【００６１】本発明の中心部あるいは周辺部の拡散剤の
拡散状況を屈折率、吸収率等でモニターし拡散条件を決
定する製造方法によれば、従来の光伝送体による出射角
度を求める方法に比べて、拡散の二乗分布性に優れた情
況が簡便に確認できるので好ましい、適切な拡散の終了
状況を決定した後は、時間で拡散を判断しても良い。

【００６２】９．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ
光伝送体の製造方法》また、本発明は、上記（８）における拡散モノマーが中
心部に到達したかの検出方法は、中心部材料の屈折率の
検出に基づくことを特徴とするものである。

【００６３】このようにすることが、従来の光伝送体に
よる出射角度を求める方法に比べて、拡散の二乗分布性
に優れた情況が簡便に確認できるので好ましい。１０．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光伝送体の
製造方法》また、本発明は、上記（８）における、拡散モノマーが
中心部に到達したかの検出方法は、中心部部材料の赤外
吸収スペクトルの検出に基づくことを特徴とするもので
ある。

【００６４】このようにすることも、従来の光伝送体に
よる出射角度を求める方法に比べて、拡散の二乗分布性
に優れた情況が簡便に確認できるので好ましい。１１．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光伝送体の
製造方法》また、本発明は、上記（８）における拡散モノマーが中
心部に到達したかの検出方法は、周辺部材料の屈折率検
出に基づくことを特徴とするものである。

【００６５】このようにすることも、従来の光伝送体に
よる出射角度を求める方法に比べて、拡散の二乗分布性
に優れた情況が簡便に確認できるので好ましい。１２．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光伝送体の
製造方法》また、本発明は、上記（８）における拡散モノマーが中
心部に到達したかの検出方法は、前記検出方法が中心部
材料と周辺部材料の屈折率をそれぞれ測定し、その屈折
率差の検出に基づくことを特徴とするものである。

【００６６】このようにすることも、従来の光伝送体に
よる出射角度を求める方法に比べて、拡散の二乗分布性
に優れた情況が簡便に確認できるので好ましい。１３．《拡散分布形成法に基づいたＧＲＩＮ光伝送体の
製造方法》また、本発明は、上記（８）における拡散終了の時期の
決定は、拡散モノマーが中心に至った以降の時間により
行うことを特徴とするものである。

【００６７】このようにすることが、中心に至るまでの
時間で決定する従来方法に比べて、拡散の二乗分布性に
優れた情況が簡便に確認できるので好ましい。１４．《拡散（均一化）を抑制した硬化方法》また、本発明は、拡散分布形成法に基づいた、前記ＧＲ
ＩＮ光伝送体の製造方法であって、拡散終了後、ロッド
を拡散温度以下に冷却し、光、電子線等の活性エネルギ
ー線で一部を硬化させた後、熱で本硬化させることを特
徴とするものである。

【００６８】このように冷却することでゲル化治具及び
ゲル母材に蓄えられた熱により反応が進行することを阻
止できゲル母材を安定に得ることができる。さらに、冷
却により従来自己保形性が弱い（ゲル化率の低い）ゲル
も使用可能となる。尚、本硬化は、熱と活性エネルギー
線との供用であっても好ましい。

【００６９】以上説明したように、１〜１４の各ＧＲＩ
Ｎ光伝送体及びその製造方法によって上述した課題が達
成された。本発明により製造された屈折率分布を有する
プラスチック光伝送体の光透過率は、４００〜８００mm
の波長において、光伝送体の厚さ３mmあたり、表面の反
射損失を含めて８０％以上であることが実用上好まし
い。

【００７０】そして、プラスチックＧＲＩＮ光伝送体
は、両端を研磨した後ロッドレンズとして、複写機、プ
リンタ等の光学読取系、集光系等に用いると効果的であ
り、また、切断した後研磨し、レンズとしてメガネ、カ
メラ、ビデオカメラ、内視鏡、顕微鏡等に用いてもなお
良い。

【００７１】

【作用】屈折率分布の測定方法と近似方法は以下のよう
にして行った。＜屈折率分布の測定方法＞前記ＧＲＩＮ光伝送体の屈折
率分布は、カールツァイス社製干渉顕微鏡インターファ
コを用いてＧＲＩＮ光伝送体を観測した際に得られる干
渉縞の傾きを解析することにより、所定の光学的手法を
用いて、前記（Ａ）式に示すような屈折率の分布関数と
して求めた。また、２次の項までの理想の光学的解析手
法により同様に決定した。

【００７２】光伝送体の製造方法は二段階共重合法に限
ったものではなく、遠心法、界面ゲル共重合法等の拡散
現象を利用した公知の屈折率分布形成法（本件出願では
拡散分布形成法と記す）を用いて行うことができる。

【００７３】プラスチック光伝送体を例えば、二段階共
重合法で製造した場合、以下の手順で行った。母材の調製：モノマーと所定量の重合開始剤を混合す
る。ゲル母材の作製：モノマー液を熱または活性エネルギ
ー線などによって一部重合させゲル母材を得る。拡散モノマーの調製：モノマーと所定量の重合開始剤
を混合する。拡散：前記拡散モノマー液中に前記ゲル母材を所定の
条件で浸積させる。

【００７４】この際、光学特性分布の偏心が起こらぬよ
う本発明の所定の方法、装置で拡散を行う。硬化：拡散済みのゲル母材を熱もしくは活性エネルギ
ー線（光、放射線など）などによって残留モノマー成分
を十分に重合させる。切断、研磨：ロッド端面を切断、研磨等して光伝送体
を得る。

【００７５】

【実施例】以下、実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。尚、実施例として、プラスチック
ＧＲＩＮ光伝送体の製造方法とその組成分布特性、及び
屈折率分布特性について、実施例１〜５と比較例１〜９
を示す。これら実施例及び比較例については表１，表
２，表３及び図１に示すと共に以下に詳細に説明する。
尚、表１〜表３は本発明の各実施例及び比較例のパラメ
ータを示しており、図１は本発明の各実施例及び比較例
の組成比の分布をグラフにより示している。

【００７６】

【表１】

【００７７】

【表２】

【００７８】

【表３】

【００７９】＜実施例１＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合ロ．プラスチック光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９（ジエチレングリコールビスア
リルカーボネート）に重合開始剤：ＩＰＰ（ジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネート）を２（wt％）混合し、
直径８mmφの円筒容器に入れて５０℃に加熱することに
よりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００８０】周辺部材料：ＤＡＩ（ジアリルイソフタレ
ート）に重合開始剤ＩＰＰを２（wt％）混合し、上記拡
散母材と共に容器にいれた。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２５℃（開始剤：ＩＰＰの１０時間
選定半減期温度：Ｔ(1/2) ＝３８℃） ′拡散時間：１２時間ゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝８拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１．２拡散の状況は屈折率測定装置により、拡散母材ゲルロ
ッドの一端面においてゲルロッド中心部の屈折率を測定
することによりモニターし、拡散剤が屈折率の上昇によ
り確認された以降をもって終了とし、上記拡散時間を決
定した。ニ．硬化は温度プログラム付きのオーブン中にて４０℃
から９０℃に１０ｈｒかけて昇温し硬化させ、真円とな
るように重合を完結させた。硬化後は冷却し、切断、研
磨して屈折率分布を有するＧＲＩＮ光伝送体を得た。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５０６、有効径（ｒ＝
３．２mm）、周辺部（ｒ＝４．０mm）屈折率１．５５２ヘ．中心部の周辺部材料存在比：９（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：７２（wt％）、中心部と周辺部の周辺部材料存在比：６３（wt％）の時ト．二乗分布ズレは中心から有効径を含み周辺部までに
おいて−３０％〜３０％以内であり、極めて良好な結果
が得られることを確認した。

【００８１】＜実施例２＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＤＡＩに重合開始剤：ＩＰＰを２（wt％）
混合し、直径８mmφの円筒容器に入れ５０℃に加熱する
ことによりゲル化させ、拡散母材を形成した。周辺部材
料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt％）混合
し、上記拡散母材と共に容器に入れた。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２５℃ ′拡散時間：１２ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝４拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１．２拡散の状況は赤外吸収測定装置により、拡散母材ゲル
ロッドの一端面においてゲルロッド中心部の吸収率を測
定することによりモニターし、拡散剤が屈折率の低下に
より確認された以降をもって終了とし、上記拡散時間を
決定した。ニ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて４０℃か
ら９０℃に１０ｈｒかけて昇温し硬化させ、真円となる
ように重合を完結させた。硬化後は冷却し、切断、研磨
して屈折率分布を有するＧＲＩＮ光伝送体を得た。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５６６、有効径（ｒ＝
３．２mm）、周辺部（ｒ＝４．０mm）屈折率１．５２４ヘ．中心部の周辺部材料存在比：４（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：６５（wt％）、中心部と周辺部の周辺部材料存在比：６１（wt％）、
の時ト．二乗分布ズレは中心から有効径を含み周辺部までに
おいて−３０％〜３０％以内であり、極めて良好な結果
が得られることを確認した。

【００８２】＜実施例３＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt
％）混合し、直径１２mmφの円筒容器に入れ５０℃に加
熱することによりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００８３】周辺部材料：ＤＡＩに重合開始剤：ＩＰＰ
を２（wt％）混合し、上記拡散母材と共に容器に入れ
た。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝３０℃ ′拡散時間：４０ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝８拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝２拡散の状況は屈折率測定装置により、拡散母材ゲルロ
ッドの一端面においてゲルロッド周辺部の屈折率を測定
することによりモニターし、拡散剤の拡散が屈折率の上
昇により確認された以降をもって終了とし、上記拡散時
間を決定した。ニ．拡散後のゲルロッドを一旦０℃に冷却し、紫外線を
照射することにより硬化させた後、温度プログラム付き
オーブン中にて４０℃から９０℃に１０ｈｒかけて昇温
し硬化させ、真円となるように重合を完結させた。硬化
後は冷却し、切断、研磨して屈折率分布を有するＧＲＩ
Ｎ光伝送体を得た。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５０８、有効径（ｒ＝
５．２mm）、周辺部（ｒ＝６．１mm）屈折率１．５４３ヘ．中心部の周辺部材料存在比：１１（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：６２（wt％）、中心部と周辺部の周辺部材料存在比：５１（wt％）、
の時ト．二乗分布ズレは中心から有効径を含むｒ＝６．０mm
（周辺より若干内側）までにおいて、−３０％〜３０％
以内であり、極めて良好な結果が得られることを確認し
た。

【００８４】＜実施例４＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt
％）混合し、直径８mmφの円筒容器に入れ５０℃に加熱
することによりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００８５】周辺部材料：ＶＢ（安息香酸ビニル）に重
合開始剤：ＩＰＰを２（wt％）混合し、上記拡散母材と
共に容器に入れた。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２０℃ ′拡散時間：８ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝８拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１．２拡散の状況は屈折率測定装置により、拡散母材ゲルロ
ッドの一端面においてゲルロッド中心部の屈折率を測定
することによりモニターし、拡散剤の拡散がＶＢのベン
ゼン環の赤外吸収により確認された以降をもって終了と
し、上記拡散時間を決定した。ニ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて４０℃か
ら９０℃に１０ｈｒかけて昇温し硬化させ、真円となる
ように重合を完結させた。硬化後は冷却し、切断、研磨
して屈折率分布を有するＧＲＩＮ光伝送体を得た。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５０８、有効径（ｒ＝
３．０mm）、周辺部（ｒ＝６．１mm）屈折率１．５５４ヘ．中心部の周辺部材料存在比：１０（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：７０（wt％）、中心部と周辺部の周辺部材料存在比：６０（wt％）、
の時ト．二乗分布ズレは中心から有効径を含み周辺部までに
おいて−３０％〜３０％以内であり、極めて良好な結果
が得られることを確認した。

【００８６】＜実施例５＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＤＡＰ（ジアリルフタレート）に開始重合
剤：ＩＰＰを２（wt％）混合し、直径１２mmφの円筒容
器に入れ５０℃に加熱することによりゲル化させ、拡散
母材を形成した。

【００８７】周辺部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：Ｉ
ＰＰを２（wt％）混合し、上記拡散母材と共に容器に入
れた。ハ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ニ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２０℃ ′拡散時間：４０ｈｒゲルの重量：Ｗ₁ に対する拡散モノマー量：Ｗ₂ の比
率（以下、Ｗ₂ ／Ｗ₁）Ｗ₂ ／Ｗ₁ ＝８拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End ／η_Start Δη＝１．２拡散の状況は屈折率測定装置により、拡散母材ゲルロ
ッドの一端面においてゲルロッド中心部と周辺部の屈折
率差を測定することによりモニターし、拡散剤の十分な
拡散が屈折率差により確認された以降をもって終了と
し、上記拡散時間を決定した。ホ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて４０℃か
ら９０℃に１０ｈｒかけて昇温し硬化させ、真円となる
ように重合を完結させた。硬化後は冷却し、切断、研磨
して屈折率分布を有するＧＲＩＮ光伝送体を得た。ヘ．硬化後の中心屈折率：１．５６８、有効径（ｒ＝
５．６mm）、周辺部（ｒ＝６．１mm）屈折率１．５３２ト．中心部の周辺部材料存在比：４（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：５５（wt％）、中心部と周辺部の周辺部材料存在比：５１（wt％）、
の時チ．二乗分布ズレは中心から有効径を含み周辺部までに
おいて−３０％〜３０％以内であり、極めて良好な結果
が得られることを確認した。

【００８８】＜比較例１＞イ．高分子論文集，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．９（１９７
８）５３５−５４１ロ．母材：ＤＡＩ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レ
ンズハ．分布型形成方法：二段階共重合法ホ．中心部のＭＭＡ存在比（wt％）＝１５（wt％）、外
周部のＭＭＡ存在比（wt％）＝６５（wt％）（ｍａｘ．
７０（wt％））ヘ．二乗分布性の詳細は不明であるが、分布ズレ大きい
ことが推測される。

【００８９】＜比較例２＞イ．高分子論文集，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．１１（１９７
８）７２１−７２７ロ．母材：ＤＡＩ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レ
ンズハ．分布型形成方法：二段階共重合法ホ．中心部のＭＭＡ存在比＝〜１（wt％）、外周部のＭ
ＭＡ存在比＝１６（wt％）（ｍａｘ．５０（wt％））ヘ．二乗分布性は不明であるが分布ズレ大きいことが推
測される。

【００９０】＜比較例３＞イ．特公昭５４−３０３０１（特開昭５１−８７０４
９）ロ．母材：ＶＢ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レン
ズハ．分布型形成方法：二段階共重合法ホ．中心部のＭＭＡ存在比＝４０（wt％）、外周部のＭ
ＭＡ存在比＝５２（wt％）ヘ．二乗分布性は不明であるが分布ズレ大きいことが推
測される。

【００９１】＜比較例４＞イ．特公昭５７−５９２４１（特開昭５１−１６３９
４）ロ．二段階共重合法により、単体ポリマーの間のΔｎd
≧０．０３、分散≧０．００２を規定ハ．母材：ＤＡＩ、拡散材：３ＦＭＡ系の屈折率分布型
レンズホ．中心部のＭＭＡ存在比＝２１（wt％）、外周部のＭ
ＭＡ存在比＝３３（wt％）（ｍａｘ．５５（wt％））二乗分布性は不明であるが分布ズレ大きいことが推測さ
れる。

【００９２】＜比較例５＞イ．特公昭５７−５９２４１（特開昭５１−１６３９
４）ロ．母材：ＣＲ−３９、拡散材：トリヒドロパーフロロ
プロピメタクリレート）の屈折率分布型レンズハ．分布形成方法：二段階共重合法ホ．中心部のＭＭＡ存在比＝１０（wt％）、外周部のＭ
ＭＡ存在比＝４５（wt％）ヘ．二乗分布性は不明であるが、「周辺部は分布性が悪
いので削り取り、分布性の良好な部分のみ使用する」と
の記述より、削り取る前は分布ズレの大きいことが推測
される。

【００９３】＜比較例６＞イ．特公昭５５−１８８８１（特開昭４８−９０２５
４）ロ．母材：Ｐｓｔ、拡散材：ＭＭＡ系の屈折率分布型レ
ンズハ．分布形成方法：二段階共重合法ホ．中心部のＭＭＡ存在比＝２１（wt％）、外周部のＭ
ＭＡ存在比＝３４（wt％）ヘ．二乗分布性は不明であるが分布ズレは大きいことが
推測される。

【００９４】＜比較例７＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt
％）混合し、直径１２mmφの円筒容器に入れ５０℃に加
熱することによりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００９５】周辺部材料：ＤＡＩに重合開始剤：ＩＰＰ
を２（wt％）混合し、上記拡散母材と共に容器に入れ
た。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２５℃ ′拡散時間：１２０ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂ ／Ｗ₁ ＝１拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１．２ニ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて加熱する
ことによって行った。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５１８、周辺部（ｒ＝
６．１mm）屈折率１．５３６ヘ．中心部の周辺部材料存在比：２６（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：５２（wt％）中心部と周辺部の周辺部材料存在比差：２６（wt％）
の時ト．二乗分布ズレは周辺部において−５０％以上マイナ
スであり、撮像系光伝送体としては使用できなかった。

【００９６】＜比較例８＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt
％）混合し、直径１２mmφの円筒容器に入れ５０℃に加
熱することによりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００９７】周辺部材料：ＤＡＩに重合開始剤：ＩＰＰ
を２（wt％）混合し、上記拡散母材と共に容器に入れ
た。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝５０℃ ′拡散時間：５ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝１拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１００以上ニ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて加熱する
ことによって行った。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５０６、周辺部（ｒ＝
４．０mm）屈折率１．５５２ヘ．中心部の周辺部材料存在比：０（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：７５（wt％）中心部と周辺部の周辺部材料存在比差：７５（wt％）
の時ト．二乗分布ズレは周辺部において１００％以上プラス
であり、撮像系光伝送体としては使用できなかった。

【００９８】＜比較例９＞イ．屈折率分布形成方法：二段階共重合法ロ．プラスチックＧＲＩＮ光伝送体の材料：中心部材料：ＣＲ−３９に重合開始剤：ＩＰＰを２（wt
％）混合し、直径１２mmφの円筒容器に入れ５０℃に加
熱することによりゲル化させ、拡散母材を形成した。

【００９９】周辺部材料：ＤＡＩに重合開始剤：ＩＰＰ
を２（wt％）混合し、上記拡散母材と共に容器に入れ
た。ハ．拡散条件拡散温度：Ｔ_DT＝２５℃ ′拡散時間：１ｈｒゲルの重量：Ｗ₁に対する拡散モノマー量：Ｗ₂の比
率（以下、Ｗ₂／Ｗ₁）Ｗ₂／Ｗ₁＝２拡散中のモノマーの粘度上昇：Δη ただし、Δη＝
η_End／η_Start Δη＝１ニ．硬化は温度プログラム付きオーブン中にて加熱する
ことによって行った。ホ．硬化後の中心屈折率：１．５００、周辺部（ｒ＝
６．１mm）屈折率１．５３６ヘ．中心部の周辺部材料存在比：０（wt％）、周辺部の周辺部材料存在比：３５（wt％）中心部と周辺部の周辺部材料存在比差：３５（wt％）
の時ト．二乗分布ズレは周辺部において１００％以上プラス
であり、撮像系光伝送体としては使用できなかった。

【０１００】

【発明の効果】本発明によるプラスチックＧＲＩＮ光伝
送体及びその製造方法によれば、屈折率の二乗分布性に優れ、屈折率分布の高次項を含めた屈折率分布が制御され、分布性能が安定であり、有効径が大きく、屈折率差が大きいプラスチックＧＲＩＮ光伝送体が得られることから、そ
れを用いた場合、歪みの低減された優れた結像を安定に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例及び比較例の組成比の分布を
グラフにより示した説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川敦子東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心部の主材料：Ａに対し、Ａとは屈折
率の異なる材料Ｂが中心から半径方向に分布することに
よって、屈折率分布を有することを特徴とする屈折率分
布型光伝送体（以下、ＧＲＩＮ光伝送体）において、ａ．前記屈折率分布型光伝送体の中心におけるＢの組成
比：Ｂ₁が、１（wt％） ≦ Ｂ₁ ≦ １３（wt％）であって、ｂ．前記屈折率分布型光伝送体の外周部におけるＢの組
成比：Ｂ₂が、５０（wt％） ≦ Ｂ₂ ≦ ９０（wt％）であっ
て、ｃ．前記屈折率分布型光伝送体の中心部におけるＢの組
成比：Ｂ₁（wt％）と、外周部におけるＢの組成比：Ｂ
₂（wt％）の差：Ｂ₂−Ｂ₁（wt％）が、４０（wt％） ≦ ｜Ｂ₂−Ｂ₁｜ ≦ ８０（wt％）であることを特徴とする屈折率分布型光伝送体。
【請求項２】前記屈折率分布型光伝送体の中心から半
径方向の屈折率分布が（Ａ）式で、また中心から半径の
２０％までの屈折率分布によって、その理想の屈折率分
布が下記（Ｂ）式でそれぞれ近似して表されることを特
徴とする屈折率分布型光伝送体であって、下記（ｂ）式で示される中心と半径：ｒにおける屈折率
差：Δｎ2 （ｒ）に対する、下記（ａ）式で示される中
心と半径：ｒにおける屈折率差Δｎ1 （ｒ）の割合を二
乗分布からのズレ率（％）をＺ（ｒ）として（Ｃ）式で
表すとき、前記Ｚ（ｒ）が下記（Ｄ）式を満たすことを
特徴とする屈折率分布型光伝送体。ｎ1 （ｒ）＝ｎ（０）＋Ａ₂ｒ²＋Ａ₄ｒ⁴＋Ａ₆ｒ⁶＋… …（Ａ），（ここで、ｎ（０）：中心の屈折率、ｒ：中心からの距
離、Ａ₂，Ａ₄，Ａ₆…：分布係数），ｎ2 （ｒ）＝ｎ（０）＋Ａ₂ｒ² …（Ｂ） Δｎ1 （ｒ）＝Ａ₂ｒ²＋Ａ₄ｒ⁴＋Ａ₆ｒ⁶＋… …（ａ） Δｎ2 （ｒ）＝Ａ₂ｒ² …（ｂ）Ｚ（ｒ）＝（（−Ａ₄ｒ⁴−Ａ₆ｒ⁶−…）／Ａ₂ｒ²）×１００ …（Ｃ） −３０％≦Ｚ（ｒ）＜０、かつ、０＜ｚ（ｒ）≦３０％ …（Ｄ）
【請求項３】前記（Ｃ）式で示される、ズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）が、前記（Ｄ）式を満たすような屈折
率分布型光伝送体の口径内の領域：ｒg において、前記ｒg が屈折率分布型光伝送体の外径：ｒs に対し
て、下記（Ｅ）式で示される関係にあることを特徴とす
る請求項２記載の屈折率分布型光伝送体。０．６０×ｒs ≦ｒg …（Ｅ）
【請求項４】前記（Ｃ）式で示される、ズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）が、前記（Ｄ）式を満たすような屈折
率分布型光伝送体の口径内の領域：ｒg において、前記ｒg が屈折率分布型光伝送体の外径：ｒs に対し
て、下記（Ｆ）式で示される関係にあることを特徴とす
る請求項２記載の屈折率分布型光伝送体。ｒs ＝ｒg …（Ｆ）
【請求項５】前記（Ｃ）式で示される、ズレ率
（％）：Ｚ（ｒ）が、前記（Ｄ）式を満たすような屈折
率分布型光伝送体の口径内の領域：ｒg において、下記（Ｇ）式で示されるように、ｒg 以内を有効径（光
学設計上の使用範囲（光線通過範囲））：ｒe として使
用することを特徴とする請求項２記載の屈折率分布型光
伝送体。ｒe ≦ｒg …（Ｇ）
【請求項６】拡散分布形成法に基づいた屈折率分布型
光伝送体の製造方法であって、拡散工程中において、拡散母材（ゲル）の重量：Ｗ₁に
対する拡散材（モノマー）量：Ｗ₂が３倍より多いこと
を特徴とする屈折率分布型光伝送体の製造方法。
【請求項７】拡散分布形成法に基づいた屈折率分布型
光伝送体の製造方法であって、拡散工程中の拡散剤（モノマー）の粘度上昇：Δη（但
し、Δη＝η_End／η _Start）が１０以下になるように
拡散中の重合を抑えることを特徴とする屈折率分布型光
伝送体の製造方法。
【請求項８】拡散分布形成法に基づいた屈折率分布型
光伝送体の製造方法であって、拡散モノマーが中心部に到達したことを検出し、拡散終
了の時期を決定することを特徴とする屈折率分布型光伝
送体の製造方法。
【請求項９】拡散モノマーが中心部に到達したかの検
出方法が中心部材料の屈折率の検出に基づくことを特徴
とする請求項８記載の屈折率分布型光伝送体の製造方
法。
【請求項１０】拡散モノマーが中心部に到達したかの
検出方法が中心部部材料の赤外吸収スペクトルの検出に
基づくことを特徴とした請求項８記載の屈折率分布型光
伝送体の製造方法。
【請求項１１】拡散モノマーが中心部に到達したかの
検出方法が周辺部材料の屈折率検出に基づくことを特徴
とする請求項８記載の屈折率分布型光伝送体の製造方
法。
【請求項１２】拡散モノマーが中心部に到達したかの
検出方法が前記検出方法が中心部材料と周辺部材料の屈
折率をそれぞれ測定し、その屈折率差の検出に基づくこ
とを特徴とする請求項８記載の屈折率分布型光伝送体の
製造方法。
【請求項１３】拡散モノマーが中心に至った以降の時
間により拡散終了の時期を決定することを特徴とした請
求項８記載の屈折率分布型光伝送体の製造方法。
【請求項１４】拡散分布形成法に基づいた、前記屈折
率分布型光伝送体の製造方法であって、拡散終了後、ロッドを拡散温度以下に冷却し、光、電子
線等の活性エネルギー線で一部を硬化させた後、熱で本
硬化させることを特徴とする屈折率分布型光伝送体の製
造方法。