JPS5981602A - 像伝送用合成樹脂円柱体およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は像伝送用合成樹脂円柱体およびその製造法に関
する。

従来、ガラス、プラスチックよりなる光伝送体が知られ
ており、医療機器、デイスブ〈イ装置、光表示装置など
の分野で利用されているが、情報伝達機器分野における
開発も広く進められている。光伝送体、中でも像を伝送
しうる像伝送体の製造は極めて難しく、均一な特性全有
する伝送体全作り得ない場合には像がゆがんだり或いは
長距離間像を伝送している間にその像を伝送しきれなく
なったりする不都合を生じる。

従来開発されてきた方法では円柱外周よジ金属イオンを
拡散注入して、金属イオン濃度に連続的な変化をもたせ
たり、特定の溶媒で特定の成分を抽出することによって
絹放が中心軸より外周に向って変化するようにして像伝
送体を作成する方法が知られているが、これらは処理さ
れる透明な円柱体の構造的な均一性が十分でないと拡散
の部分的な斑を生じ、半径方向に場ｎ＋によって屈折率
の変化の違いが生じて伝送される像のゆがみの原因とな
る。構造的に均一な円柱体を作成することは、これだけ
でも非常に高度な技術を必要とし、さらに拡散処理を行
なう条件も高度な技術を要する。このような困難さの一
つは処理が平衡状態で終了するのではなく、その途中の
状態で固定しようとするところにある。

本発明者等は製造の容易さ、品質の安定性、易加工性に
優れた像伝送型の光伝送体を製造すべく、鋭意検￥を進
めた結果、本発明に到達したものである。

本発明（−１：加工性のよい合成樹脂製の光学、繊維お
よびその製造法を提供するものである。拡散法によって
屈折率の変化を与えようとする場合、繊維は形態的な均
一性に優れているとともに構造的な不均一性も残存しな
いことが必要である。

ガラス繊維の場合に比し１、合成樹脂繊維の場合には加
工性に優れているものの、構造的に高い均一性を得るこ
とが難しく、さらに屈折率変更剤ｆ：繊維内部に一定の
５濃度差で同心円上に均質に分散させることは非常に困
難である。繊維の直径方向に屈折率の勾配をもたせて同
心円周方向に一定の屈折率を有す−る。

構造を均一に形成させる方法としては同心円型の多層口
金から屈折率の異なる原液を押出すことにより、同心円
周上では均一な屈折率を有するものが得られるが、層の
間隔を小さくしないと直径方向の屈折率が不連続となシ
、再現性のよい像伝送はできない。したがって良好な光
学繊維を製造するためには層数の多い同心円型紡糸口金
が必要となるが、層数が多くなると、僅かずつ異なる屈
折率の原液の敷を層の数゛だけ用意する必要があり、さ
らに層を均一に配置することも困難となる。

本発明者らは拡散法による均一拡散の困難さと多層゛紡
糸法において層数を増すことの困難さを解決するために
フィルムを用いる方法を検討して本発明に到達した。

本発明の円柱体は透明なフィルムをあらかじめ一定の方
向に連続的に屈拍率が変化するように加工しておき、こ
れを内部から外部へ向って屈折率が変化するように棒状
に巻き上げる。続いて加熱、圧着等により層間の境界を
なくし、光の界面反射をなぐすことにより完成する。

本発明に使用するフィルムの材料は実質的に透明な重合
体であれば特に限定されるものではなく、具体例として
はポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカー
ボネート等あるいはそれに類する。非品性ポリマー、ポ
リエチレン、ポリイソプレン、ポリイソブチン、ポリブ
タジェン、ポリメチルペンテン−１、エチ・レーン−酢
酸ビニル共重合体等のポリオレフィン重盆体、あ・るい
（ｄポリアミド、゛ポリエステル、あるいはポリジメチ
ルシロキサン等のケイ素を含有する重合体、あるいは弗
化ビニル、弗化ビニリデン、４弗化エチレン、弗素化ア
ルキルメタク’ｌ　ｌ／　　”）　、ｆ、Ｂ素化ゴム等
のハロゲン原子を含有する重合体、あるいはカルボキシ
ル基、ヒドロキシル基、夛すシジル基−等の活性基を有
する、いわゆる反応性高分子等が挙げられる。

これらの重合体りもちろん、共重合体であっＣも、ア゛
るいはブレンドされたものであってもよい。

フィルムに連続的に屈折率変化を付与する方法であるが
、その方法として（Ａ１基材フィルムに異種モノマーを
含浸し、その後フィルム状態で重合させるか、あるいは
巻きあげた後ロッド状態で重合する方法、（Ｂ）反応性
高分子フィルムに反応結合可能な有機化合物を反応せし
める方法、あるいは（Ｃ）相溶性の良好な二つ以上の屈
折率の異なるポリマーを量的′比率全変化させながらフ
レンドし、フィルムを形成せしめる方法等が挙げられる
。

（Ａｌ　、　（１３１の方法において（・１異抽モノマ
ー、あるいは反応結合可能な有機化合物を含む。

処理層に連続的に供給して加工するのが好ましくミ例え
ば第１図に示すように進行方向（長さ方向）に屈折率変
化を与えられたフィルムを巻上げた状態（ａ）から熱処
理によりフィルムの層間の境界を融着させ（ｂｌ、像伝
送用合成樹脂円柱体が製造される。

フィルムの長さ方向に屈栢率俊化を与えるためには処理
条件の連続的変化を与える必要があるが、その方法とし
ては例えに処理液濃度を時間的に変化させる方法、フィ
ルムの、供給速度（巻取速度）を時間的に変化させる方
法、フィルムの処理浴中の浸漬時間をＶ消長を時間的に
変化させる方法、処理浴の温度を時間的に変化させる方
法等がある。また、処理はガス状の処理剤を用いて行々
うことも可能である。

第２図は（ｈｌのフィルムに連続的な屈折率変化を与え
る方法の一例を示す説明図であり、原料フィルム（１）
を処理層（２）に導き、屈折率変化を与えるべく処理液
を含浸させる。処理液の濃度を連続的に変化させるため
に処理薬品を連続的に適下装置（３）から滴下し、攪拌
子（４）により均一に攪拌する。続いて引上げられた含
浸フィルムは水銀灯（５）からの光を照射し、フィルム
自重＠を行ない、続いてロール（６）により搬送され、
熱処理面（７）中゛で重合の仕上り°、もしくは残存モ
ノマー、溶媒等の除去を行なった後引取りロール（８ン
により引取り、巻上げ多層ロッド（９）とする。

１だ（Ｃ）の方法においては相溶性の良好な２種のポリ
マーをそれぞれ異なった供給口から供給比率を遂次変化
させながら供給し、連続的に均一にブレンドし７、ダイ
からフィルム状に押出し７て巻上げる。この時ブレンド
効率を高めるために適当な溶剤を用いることも可能であ
る。

第５図は（ａｌの屈折率が連続的に変化してなるフィル
ムを溶融成形する方法の一例を示す説明図であり、ホッ
パーｏ］）、（１１′）から屈折率の異なる重合体を供
給し、押出機ａ→、　　（１２’）を通って定量ボンフ
Ｑ３．　　（１３′）に達する。定量ボンダ０犯（１３
′）のおのおのの回転数を連続的に変化させて吐出量比
を変えて、続くスタティックミキザー（１→に供給し、
屈折率が連続的に変化した＃１欣とし、押出ダイαつよ
り押出してフィルム化し、引−取りロールαＱにより引
出して巻取り多層ロッド０ηとする。

また、屈折率の少しずつ異なった相溶性の良好な多数の
ポリマー（好ましくは１０以上、さらに好ましくは５０
以上）を屈折率の高い順に連続的に供給し、連続したフ
ィルムを形成せしめることによっても可能である。

Ｄ１定の積層量に巻取られたフィルムは積層されたフィ
ルム間の境界層ヲなくすために続いて熱処理さ一扛る。

所殆の大きさにすき間なく巻かれた場合には熱処理操作
のみで光取するが、一般には層間に空隙があったり中心
部に空隙が生じる場合があるが、この場合には該円柱状
フィルム積層体をプレカーサーとして、ピストンフロー
で加熱押出し、もしくは加熱引伸しを行な′い、層間の
境界をなぐし、所定の大きさに成形する。従って巻き形
状は電絡直径よりも大きく巻取られる。春情られた円柱
状フィルム積層体は、後の加工性を良くするために適当
な溶媒を含寸せることは任意に行なわれる。

以上のように本発−明は層間で順次屈折率が異なる円柱
状のフィルム積層体が特徴となっており、同心円上にお
ける屈折率の均一性は非常に静＜、半径方向の屈折率も
容易に任意なものとすることができるという大きな特徴
ヲ有しており、屈折率分布の設計は幅広く）行ない得る
ために１種々の性能を有する光伝送体をコントロール性
良く製造することができる。

本発明をさらに実施例により具体的に説明する。

実施例 厚さ１０μｍのポリカーボネートフィルムをメタノール
の入った処理槽に連続的に供給し、１０ｃｒ１１／／ｍ
ｉｎ　　の速度で引き取ッテオく、準（＃ヲした後メタ
ノールの入った処理槽に光重合開始剤としてベンゾイン
エチルエーテルとメチルアクリレ、−トラ滴下し、その
濃度を時間的にコントロールして連続して上けていった
。処理槽から出たフィルムを超高圧水銀灯で露光し、フ
ィルムに含浸されたメチルアクリレートを光重合し、さ
らにフィルムを１００℃に加熱し、未反応メチルアクレ
ート、メタノールを乾燥除去（、、，５［１０μｍ径の
ポリカーボネートのロッドに巻きつけ、幅１゜の、直径
１ｃｎ１のロッドを得た。

このロッドを１９０℃で加熱し、フイルムを融着した後
、両端面を切断し、研磨した。

得られたロッドに、Ｈｅ−Ｎｅレーザービームを一方の
端面から入射すると、サインカーブを描きつつ他端に伝
送された。

実施例２ 厚さ１０μｍのポリα−メチルグリシジルメタクリレー
トのフィルムをメタノールの入った処理槽に連続的に供
給し、６０　ａｎ／ｍｉｎの速度で引き取っておく準備
をしておいた後メタノールの入った処理槽にトリフルオ
ロ酢酸を滴下し、フィルム中のエポキシ基に付加反応せ
しめた。トリフルオロ酢酸の濃度を連続してコントロー
ルして高めた。処理槽から出たフィルムを乾燥した後、
ポリα−メチルグリシジルメタクリレートの直径２ｔｒ
ａｎの棒に巻きつけ、直径５ｃｒｎのロッドを得た。

このロッドを１５０℃で加熱した後、両端を切断し、研
磨した。

得られたロッドにＨｅ−Ｎｅレーザービームを端面かも
入射するとサインカーブを描きつつ他端に伝送された。

また、一端からの正方形マークをゆがみなく他端へ伝送
するレンズとなっていた。

実施例５ ２つの溶融押出部それぞれについた計量ポンプ、その先
端にスタティックミキサーを経てＴダイ部からなる複合
フィルム成型機を用い、一方の供給部にポリメチルメタ
クリレート、他方の供給部にポリ弗化ビニリデンをそれ
ぞれ供給した。二つのポリマーの比率を引索ポンプでコ
ントロールしながら長さ方向に連続的に屈折率の変化す
る厚さ５μ？ｎのフィルムを連続して巻き取った。

その中心部はポリメチルメタクリレートが１００％であ
り、その最外周部は、ポリメチルメタクリレートと弗化
ビニリデンが５０％ずつブレンドされたものであった。

その直径１０餌のロッドを２０５℃にコントロールされ
た加熱炉に５　ｔａｎ／ｍ　ｉｎ　　で供給しロッドの
先端部を溶融しつつ延伸して、直径３ｒｒＴＴｎのフィ
ラメントを得た。

このフィラメント’ｋ　１　ｍの長さに切断して両端面
を研磨し、一方の端面がらＨｅ−Ｎｅレーザービームを
入射するとサインカーブを描きつつ他端面に伝送された
。

実施例 メチルメタクリレートと２．２．２−　）リフルオロエ
チルメタクリレートの共−重合体において、その組成重
量比が５チずつ異なる恭重合体を１８種類およびポリメ
チルメタクリレート、ポリ２．２．２−　トリフルオロ
エチルメタクリレート重合体を用意し、通常の一軸溶融
押出フィルム成形機に屈折率の高い順に連続して供給し
て屈折率の連続的に異なるフィルムを成形し巻き上げた
。ここで屈折率の変化のコントロールは各ポリマーの供
給量を、巻き上けたフィルムロッドの屈折率が２乗分布
に近似される様に計算して変化させた。

巻き上げロールは真空下に１５０’Ｃに加熱された雰囲
気に配置され、気泡が巻きこまれないように、かづ′フ
ィルムが溶着しつつ巻き取られた。得られたロッドの直
径は１０ｃｒｎで厚ざ１ｆｆｉにカットして研磨した。

その円板を

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形時の過程を示す説明図で（ａ＞は
屈折率変化を与えられたフィルムを巻上げた状態、（ｂ
）はフィルムの層間を融着させた状態を示す。 第２図はフィルムに連続的な屈折率変化を与える方法の
一例を示す説明図、第５図は屈折率が連続的に変化して
なるフィルムを溶融成形する方法の一例を示す説明図で
ある。 図面中の符号 （１）は原料フィルム、（２）は処理層、（５）は水銀
灯、（７ンは熱処理面、θυ、　（７１”）はポツパー
、＼ ０、汎（１２”）は押出機、Ｑ７９はスタティックミキ
サー、（９）、αηは多層ロッドを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　透明円柱体において中心軸から連続的に渦巻状に
   屈折率が変化しており、全体として表面外周部から中心
   軸にかけて屈折率が実質的に２乗分布となっていること
   を特徴とする像伝送用合成樹脂円柱体。 ２、一定方向に連続的に屈折率が変化した透明なせ成樹
   脂フィルムを円柱状に巻き、直径方向に屈折率の変化・
   した多層円柱状フィルム積層体となし、該フィルム積層
   体を加熱および／または力１１圧接着（融着）させて層
   間の境界をなくすことを特徴とする像伝送用合成樹脂円
   柱体の製造法。