KR101263969B1 - 플라스틱 로드 렌즈, 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈플레이트, 이미지 센서 및 프린터 - Google Patents

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Abstract

본원의 플라스틱 로드 렌즈는 반경(R)의 원주 형상을 갖고, 중심축으로부터 외주부를 향해서 굴절율(nD)이 감소하여 이루어지는 플라스틱 로드 렌즈로서, 이하의 조건(1) 내지 (3)을 만족한다. (1) 43≤ν1≤60 (2)│{nA×νA/(nA-1)}-{nB×νB/(nB-1)}|<5 (3) n0-n1≥0.01(상기 식 중, n1, n0, nA 및 nB는 각각, 플라스틱 로드 렌즈의 외주부, 중심, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 굴절율(nD)을 나타내고, ν1, νA 및 νB는 각각 외주부, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 아베수(v)를 나타냄).

Description

플라스틱 로드 렌즈, 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈 플레이트, 이미지 센서 및 프린터{PLASTIC ROD LENS, ROD LENS ARRAY, ROD LENS PLATE, IMAGE SENSOR, AND PRINTER}
본 발명은 광 집속성 막대 형상 렌즈, 광 센서 등의 광 전송로로서 이용할 수 있는 플라스틱 로드 렌즈 및 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈 플레이트, 이미지 센서 및 프린터에 관한 것이다.
플라스틱 로드 렌즈는 일반적으로, 원기둥 형상을 갖고, 중심축으로부터 외주부를 향해서 굴절율이 연속적으로 감소하며, 정립 등배상(正立等倍像)을 결상하는, 재질이 플라스틱으로 구성되어 있는 렌즈 소자이다. 플라스틱 로드 렌즈는 그 양단면이 중심축에 수직한 평행 평면으로 되도록 경면 연마되고, 그의 다수를 밀접 배열하여 접착 일체화하고, 로드 렌즈 어레이의 형태로, 핸드 스캐너 등의 각종 스캐너나 복사기, 팩시밀리 등에 있어서의 이미지 센서용 부품으로서, 또한 LED 프린터의 기입 디바이스 등에 널리 사용되고 있다. 플라스틱 로드 렌즈는 저비용 및 광학계를 컴팩트하게 할 수 있는 등의 이유로 사용 분야를 확대하고 있다.
특히, 최근의 600dpi 이상의 고 해상도의 컬러 스캐너 기능 부착의 프린터 복합기의 급속한 보급에 의해, 컬러 특성이 양호한, 즉 색수차가 작은 플라스틱 로 드 렌즈에 대한 요구가 강해지고 있다. 그러나, 플라스틱 로드 렌즈는 유리제 로드 렌즈에 비해 재료의 선택지가 좁다는 등의 이유로 색수차가 작은 플라스틱 로드 렌즈를 얻는 것이 곤란했다.
특허 문헌 1은 지환식 메타크릴레이트(methacrylate)와 MMA를 조합하여, 플라스틱 로드 렌즈 내에서의 아베수(Abbe's number) 차가 2 이하의 색수차가 작은 플라스틱 로드 렌즈를 얻는 것을 개시하고 있다. 또한, 특허 문헌 2는 지환식 메타크릴레이트와 MMA, 불소화 알킬메타크릴레이트(alkylmetha crylate)를 채용한 계에서 색수차가 작은 플라스틱 로드 렌즈를 얻는 것을 개시하고 있다. 이들 기술에 있어서는, 플라스틱 로드 렌즈 중심부의 아베수가 플라스틱 로드 렌즈 외주부의 아베수 이하이며, 이전의 플라스틱 로드 렌즈에 비해서는 색수차가 작게 되지만, 유리제 로드 렌즈 같은 정도의 색수차가 작은 플라스틱 로드 렌즈는 얻을 수 없다.
또한, 특허 문헌 3에는 3 종류의 단위체를 채용한 공중합체로 이루어진 합성 수지제로 굴절율 분포형 광학 소자가 개시되어 있다. 이 계에서는 굴절율이 높은 정도만큼 아베수가 크다고 하는 특성을 갖는 안경 렌즈나 콘택트 렌즈를 얻을 수 있다. 그러나, 고 굴절율의 단위체로서 제조 설비에 대하여 부식성이 있는 브롬 함유 단위체나 가교성의 단위체를 사용하며, 플라스틱 로드 렌즈의 제조 프로세스에 적응하기에는 곤란했다.
또한, 비 특허 문헌 1에는 색수차를 나타낸 이하의 수식이 기재되어 있다.
[수식 1]
Figure 112008006123947-pct00001
(상기 식 중, P는 주기장을 나타내고, Δ는 파장에 의한 변화를 나타내고, A는 정수를 나타내고, N0는 중심축 상의 굴절율을 나타내고, Nro는 중심축 상으로부터의 거리(r0)에 있어서의 굴절율을 나타낸다. 또한, P, A 및 N0는 이하의 관계가 성립된다.)
[수식 2]
Figure 112008006123947-pct00002
[N: 중심축으로부터의 거리(r)에 있어서의 굴절율]
그러나, 색수차가 작은 플라스틱 로드 렌즈에 관한 구체적인 기재는 없었다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 제 1995-35929 호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허공개 제 2000-35517 호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허공개 제 1997-127310 호 공보
비 특허문헌 1: K. Nishizawa, Appl. Opt. 19, 1052(1980)
본 발명의 과제는 플라스틱 로드 렌즈의 색수차를 저감화하고, 컬러 특성이 양호한 플라스틱 로드 렌즈 및 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈 플레이트, 이를 이용한 이미지 센서, 프린터를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 상기 비 특허 문헌에 기재된 식으로부터 색수차를 개선하는 하기식을 도출하고, 플라스틱 로드 렌즈의 중심축으로부터 외주부를 향해서 굴절율(nD)을 감소시킴으로써 하기식의 관계를 만족시키면, 색수차가 극적으로 작아진다는 것을 발견했다.
[수식 3]
Figure 112008006123947-pct00003
[νi: 위치(i)에서의 아베수, n: 위치(r)에서의 굴절율]
즉, 본 발명의 제 1 요지는 반경(R)의 원주 형상을 갖고, 중심축으로부터 외주부를 향해서 굴절율(nD)이 감소하여 이루어지는 플라스틱 로드 렌즈로서, 이하의 조건 (1) 내지 (3)을 만족하는 플라스틱 로드 렌즈이다.
(1) 43≤ν1≤60
(2)│{nA×νA/(nA-1)}-{nB×νB/(nB-1)}│<5
(3) n0-n1≥0.01
[상기 식 중, n1, n0, nA 및 nB는 각각, 플라스틱 로드 렌즈의 외주부, 중심, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 굴절율(nD)을 나타내고, ν1, νA 및 νB는 각각 외주부, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 아베수(vD)를 나타낸다.]
본 발명에 있어서, 중심의 굴절율이라 함은 중심축에 수직한 단면에 있어서, 중심축으로부터 0.07mm 이내의 범위의 굴절율을 말한다. 굴절율은 25℃에서 측정한 것이다.
상기 플라스틱 로드 렌즈에 있어서, 플라스틱 로드 렌즈를 구성하는 중합체는 이하의 구성 단위 (A) 내지 (C)를 포함해도 좋다.
(A) 지환 및/또는 복소환 함유하는 (메타)아크릴레이트 단위,
(B) 방향환 함유 단량체 단위 및
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위
본 발명에 있어서, (메타)아크릴레이트라 함은 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 의미하는 총칭이다. 플라스틱 로드 렌즈의 내열성을 보다 향상시키기 위해서는, 메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 중합체는, 또한 (D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위를 구성 단위로서 포함하고 있어도 좋다.
상기 플라스틱 로드 렌즈에서는 적어도 중심축으로부터의 거리 0.8R 내지 R의 범위에 있어서, 중합체 내에 차지하는 구성 단위 (B)의 함유율이 외주부를 향해서 연속적으로 증가해도 좋다.
상기 플라스틱 로드 렌즈에 있어서, 구성 단위 (A)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0 내지 0.5R의 범위에 함유되고, 구성 단위 (D)를 함유하는 중합체가 중심축으로부터의 거리 0 내지 R의 범위에 함유되며, 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0.5R 내지 R의 범위에 함유되어 있어도 좋다.
상기 플라스틱 로드 렌즈는 경화 후의 굴절율(n) 및 아베수(ν)가, n1>n2>…>nN, 및 ν1>ν2>…>νN(N≥3)이 되는 N개의 미경화 형상물을, 중심축으로부터 외주부를 향해서 순차적으로 굴절율 및 아베수가 낮아지도록 하는 배치로, 동심원 형상으로 적층한 미경화 형상의 적층체(이하,「실형상체」라 함)에 부형하고, 이 실형상체의 각 층간의 굴절율 분포가 바람직하게는 연속적으로 되도록 인접 층간의 물질의 상호 확산 처리를 실행하면서, 또는 상호 확산 처리를 실행한 후, 실형상체를 경화 처리하는 것에 의해 얻어도 좋다.
본 발명의 제 2 요지는, 상기 플라스틱 로드 렌즈를 1열 이상으로 평행 배열하여 이루어지는 로드 렌즈 어레이이다.
상기 로드 렌즈 어레이는 파장(λnm)의 광에 대한 공역장을 Tc(λ)라 했을 때,
(4) Tc(630)-Tc(470)≤0.3mm 및 Tc(525)≤12mm
를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 요지는 상기 플라스틱 로드 렌즈를 2차원 배열하여 이루어지는 로드 렌즈 플레이트이다.
본 발명의 제 4 요지는 상기 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 사용한 이미지 센서이다.
본 발명의 제 5 요지는 상기 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 사용한 프린터이다.
본 발명의 제 6 요지는 이하의 성분 (A) 내지 (F)를 포함하는 조성물이다.
(A) 지환 및/또는 복소환 함유하는 (메타)아크릴레이트: 0 내지 15질량%
(B) 방향환 함유 단량체: 1 내지 30질량%
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트: 10 내지 50질량%
(D) 메틸(메타)아크릴레이트: 30 내지 80질량% 및
(F) 중합 개시제: 0.01 내지 2질량%
발명의 효과
본 발명에 의하면, 색수차가 작고, 컬러 특성이 뛰어난 플라스틱 로드 렌즈, 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈 플레이트를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 사용하는 것으로, 고 해상도의 컬러 이미지 센서나 고 해상도의 컬러 프린트를 얻을 수 있다.
도 1은 플라스틱 로드 렌즈의 원사를 제조하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 2는 플라스틱 로드 렌즈의 원사의 가열 연신 및 완화 처리를 실행하는 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 3은 실시예 1의 플라스틱 로드 렌즈 원사의 굴절율 분포를 도시한 도면,
도 4는 실시예 4의 플라스틱 로드 렌즈 원사의 굴절율 분포를 도시한 도면.
부호의 설명
5: 실형상체, 6: 상호 확산부, 7(A): 제 1 경화 처리부(제 1 광 조사부), 7(B): 제 2 경화 처리부(제 2 광 조사부), 8: 인수 롤러, 9: 플라스틱 로드 렌즈 원사, 11: 불활성 가스 도입구, 12: 불활성 가스 배출구, 13: 동심원 형상 복합 방사 노즐, 14: 제 1 인수 롤러, 15: 제 2 인수 롤러, 16: 제 3 인수 롤러, 17: 가열로(연신), 18: 가열로(완화), 19: 플라스틱 로드 렌즈
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는 중심축에 수직한 단면에 있어서, 반경(R)으로 할 때, 적어도 중심축으로부터 외주부를 향하는 0.3R 내지 0.7R의 범위에 있어서의 굴절율 분포가, 하기식 (5)에서 규정되는 2차 곡선 분포에 근사되는 것이 바람직하다.
n(L)=n0{1-(g2/2)L2} (5)
[상기 식 중, n0는 플라스틱 로드 렌즈의 중심축에 있어서의 굴절율(nD)(중심 굴절율)이며, L은 플라스틱 로드 렌즈의 중심축으로부터의 거리(0≤L≤R)이며, g은 플라스틱 로드 렌즈의 굴절율 분포 정수이고, n(L)은 플라스틱 로드 렌즈의 중심축으로부터의 거리(L)의 위치에 있어서의 굴절율이다.]
본 발명에 있어서, 굴절율(nD)과 함께 아베수(ν)도 감소하는 것이 바람직하 다. 또한, 굴절율(nD) 및 아베수(ν)는 중심축으로부터 외주부를 향해서 연속적으로 감소하는 것이 바람직하다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는 상기 수식 (1) 내지 (3)의 조건을 만족할 필요가 있다. (1)의 조건이 만족되는 것으로, 파장의 변화에 대한 굴절율의 변화가 작아지기 때문에, 원료에 대한 제품의 비율이 높게 되는 효과를 나타낸다. 파장의 변화에 대한 굴절율의 변화를 작게 한다는 점에서, k는 150 이상이 바람직하다.
(2)의 조건이 만족되는 것으로 색수차가 극적으로 저감된다. (2)의 좌변은 2 미만이 보다 바람직하다.
또한, (3)의 조건이 만족되는 것으로, 개구각이 큰 밝은 플라스틱 로드 렌즈로 할 수 있다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는 특히, 외주부의 아베수 및 굴절율이 함께 낮은 것에 특징이 있다. 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)를 포함하는 중합체를 플라스틱 로드 렌즈의 외주부에 사용하는 것에 의해, 외주부를 저 굴절율 또한 저 아베수로 할 수 있다. 구성 단위 (B)의 굴절율은 1.55 내지 1.65 또한 아베수 20 내지 40이며, 굴절율이 높고, 아베수가 낮다.
또한, 구성 단위 (C)는 굴절율이 1.39 내지 1.41 또한 아베수 62 내지 68이며, 저 굴절율, 고 아베수이다. 이러한 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)를 포함하는 중합체는 플라스틱 로드 렌즈의 외주부에 필요한 저 굴절율 및 저 아베수를 부 여한다.
그 중에서도, 구성 단위 (B)를 1로 했을 때의 구성 단위 (C)의 중량비는 1 내지 15로 되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 굴절율(nD) 및 아베수(ν)를 중심축으로부터 외주부를 향해서 연속적으로 감소시키는 것이 용이해진다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는 외주부의 굴절율이 1.400 내지 1.500, 아베수가 45.0 내지 57.0인 것이 바람직하고, 외주부의 굴절율이 1.470 내지 1.490, 아베수가 52.0 내지 55.0, 중심의 굴절율이 1.490 내지 1.510, 아베수 54.0 내지 57.0인 것이 보다 바람직하다. 이렇게 설정함으로써, 방사가 용이한 메틸(메탈)아크릴레이트를 구성 단위에 포함시키기 쉬워진다.
또한, 상기 식 (4)를 만족하도록 공역장을 짧게, 또한, 470nm와 630nm에 있어서의 공역장의 차를 작게 함으로써 컬러 특성이 향상되고, 또한 광학계를 컴팩트화하고, 원고로부터 화상까지의 거리(광로장)를 단축할 수 있다.
상기 식 (1) 내지 (3)을 만족하도록 설계하기 용이하다는 점에서, 플라스틱 로드 렌즈를 구성하는 중합체가,
(A) 지환 및/또는 복소환 함유하는 (메타)아크릴레이트 단위,
(B) 방향환 함유 단량체 단위 및
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위
를 구성 단위로서 포함하는 것이 바람직하다.
플라스틱 로드 렌즈의 방사가 용이해진다는 점에서, 상기 중합체는 (D) 메 틸(메타)아크릴레이트 단위를 구성 단위로서 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 적어도 중심축으로부터의 거리 0.8R 내지 R의 범위에 있어서, 중합체 내에 차지하는 구성 단위 (B)의 함유율이 외주부를 향해서 연속적으로 증가하는 것이 바람직하다. 또한, 적어도 중심축으로부터 거리 0.5R 내지 R에 있어서 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)의 합이 중합체에 차지하는 함유율이 외주부를 향해서 증가하는 것이 바람직하다. 이렇게 함에 따라, 외주부를 향해서 굴절율의 과도한 상승을 억제하면서 아베수를 저하시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는, 구성 단위 (A)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0 내지 0.5R의 범위에 함유되고, 구성 단위 (D)를 함유하는 중합체가 중심축으로부터의 거리 0 내지 R의 범위에 함유되며, 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0.5R 내지 R의 범위에 함유되어 있는 것이 바람직하다.
그 중에서도 상기 중합체는, 중심축으로부터의 거리 0.5R 내지 R의 영역에,
(A) 지환 및/또는 복소환 함유(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 40질량%,
(B) 방향환 함유 단량체 단위: 1 내지 50질량%,
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위: 5 내지 50질량% 및
(D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 80질량%
를 구성 단위로서 포함하고, 중심축으로부터의 거리 0 내지 0.5R의 영역에,
(A) 지환 및/또는 복소환 함유(메타)아크릴레이트 단위: 5 내지 60질량%,
(B) 방향환 함유 단량체 단위: 0 내지 10질량%,
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 50질량% 및
(D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위: 60 내지 90질량%
를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
그 중에서도 상기 중합체는 중심축으로부터의 거리 0.5R 내지 R의 영역에
(A) 지환 및/또는 복소환 함유(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 30질량%,
(B) 방향환 함유 단량체 단위: 1 내지 30질량%,
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위: 5 내지 50질량% 및
(D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위: 30 내지 80질량%
를 구성 단위로서 포함하고, 중심축으로부터의 거리 0 내지 0.5R의 영역에,
(A) 지환 및/또는 복소환 함유(메타)아크릴레이트 단위: 5 내지 50질량%,
(B) 방향환 함유 단량체 단위: 0 내지 5질량%,
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 20질량% 및
(D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위: 60 내지 90질량%
를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 중합체는 중심축으로부터의 거리 0.8R 내지 R의 영역에,
(A) 지환 및/또는 복소환 함유(메타)아크릴레이트 단위: 0 내지 10질량%,
(B) 방향환 함유 단량체 단위: 1 내지 30질량%,
(C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위: 10 내지 50질량% 및
(D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위: 30 내지 80질량%
를 구성 단위로서 포함하는 것이 특히 바람직하다.
중합하여 구성 단위 (A)를 부여하는 성분에 대해서 설명한다.
지환 함유(메타)아크릴레이트로서는, 예를 들어, 아다만틸메타크릴레이트(중합체의 굴절율 1.53, 아베수 54), 이소보닐메타크릴레이트(중합체의 굴절율 1.50, 아베수 54), 트리시클로(tricyclo)[5. 2. 1. 02, 6] 데실메타크릴레이트(TDMA, 중합체의 굴절율 1.53, 아베수 55)를 들 수 있다.
복소환 함유(메타)아크릴레이트로서는, 복소환의 함유 원소로서, 산소, 질소 또는 유황을 포함하는 것이 바람직하고, 유황을 포함하는 것은 굴절율이 높기 때문에 특히 바람직하다. 예를 들면, 설포닐(sulfonyl) 골격을 갖는 메타크릴레이트(중합체의 굴절율 1.5 이상, 아베수 55 이상)가 바람직하다. 설포닐 골격을 갖는 메타크릴레이트의 예로서는, 3-메타크릴로일옥시설포란(SFMA), 3, 3-디옥시드 3-치아토리시클로[5. 2. 1. 02, 6]데실-8- 및 -9-메타크릴레이트(DTTCMA), 1, 1-디옥시드테트라히드로치엔-3-일메타크릴레이트(DTHTMA) 등을 들 수 있다.
중합하여 구성 단위 (A)를 부여하는 성분으로서는, 지환 함유하는 (메타)아크릴레이트와 복소환 함유하는 (메타)아크릴레이트 중 어느 한편을 이용하여도 좋고, 1 분자 내에 지환과 복소환의 양쪽을 함유하는 (메타)아크릴레이트를 이용하여도 좋으며, 지환 함유하는 (메타)아크릴레이트와 복소환 함유하는 (메타)아크릴레이트의 혼합물을 이용하여도 좋다.
중합하여 구성 단위 (B)를 부여하는 성분으로서는, 예를 들어, 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타아크릴레이트(BzMA), 페네틸(메타)아크릴 레이트, 나프틸(메타)아크릴레이트, 스티렌(n= 1.59), 클로르 스티렌(n=1.61), 비닐 나프타렌 등을 들 수 있다.
중합하여 구성 단위 (C)를 부여하는 성분으로서는, 예를 들어, 2, 2, 2-트리플루오르에틸(메타)아크릴레이트, 2, 2, 3, 3-테트라플루오르에틸(메타)아크릴레이트, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-옥타플루오르펜틸아크릴레이트, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-옥타플루오르펜틸메타크릴레이트(8FM)를 들 수 있고, 그 중에서도 다른 (메타)아크릴레이트 등의 단위체와의 공중합성, 공중합체의 상용성이 뛰어나다는 점에서, 8FM이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 투명성, 상용성, 방사의 용이성의 관점으로부터, 중합하여 구성 단위 (D)를 부여하는 성분을 포함하는 것이 바람직하고, 그러한 성분으로서 특히, 메틸(메타)아크릴레이트가 바람직하며, 메틸메타크릴레이트(MMA)가 보다 바람직하다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는 상기의 (A) 내지 (D) 이외의 구성 단위 (E)를 포함하고 있어도 좋다. 구성 단위 (E)의 함유량은 0 내지 20질량%가 바람직하다. 중합하여 구성 단위 (E)를 부여하는 단량체로서, 에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시 알킬(메타)아크릴레이트, 알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판지 또는 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리슬리틀지, 트리 또는 테트라(메타)아크릴레이트, 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 디펜터에리슬리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트류를 들 수 있고, 그 외에도, 초산 비닐(n=1.47), 에틸렌글리콜비스아릴카보네이트, 불소화 알킬렌글리콜폴리(메타)아크 릴레이트 등을 들 수 있다.
구성 단위 (A)를 부여하는 성분으로서 TDMA, 구성 단위 (B)를 부여하는 성분으로서 BzMA, 구성 단위 (C)를 부여하는 성분으로서 8FM, 구성 단위 (D)를 부여하는 성분으로서 메틸메타크릴레이트를 선택하여 플라스틱 로드 렌즈를 5층으로 구성할 경우의 제 1 층 내지 제 5 층의 원액 조성의 예를 이하에 도시한다.
[표 1]

 원액 조성(질량%) 경화후의 물성
MMA TDMA BzMA 8FM 굴절율(n) 아베수(ν) n·ν/(n-1)


계 1

 제 1 층 0.15 0.35 0.5 - 1.538 45.2 129.4
제 2 층 0.15 0.28 0.52 0.05 1.534 44.9 129.0
제 3 층 0.1 0.14 0.56 0.2 1.523 44.2 128.7
제 4 층 0.1 0.1 0.57 0.23 1.520 44.0 128.6
제 5 층 - - 0.6 0.4 1.506 43.4 129.0


계 2

 제 1 층 0.3 0.25 0.45 - 1.531 46.0 132.6
제 2 층 0.28 0.18 0.47 0.07 1.526 45.7 132.6
제 3 층 0.26 0.1 0.49 0.15 1.520 45.4 132.6
제 4 층 0.2 0.06 0.51 0.23 1.514 45.0 132.6
제 5 층 0.2 0.01 0.52 0.27 1.510 44.8 132.6


계 3

 제 1 층 0.4 0.2 0.4 - 1.526 46.9 136.0
제 2 층 0.38 0.13 0.42 0.07 1.521 46.6 136.0
제 3 층 0.37 0.05 0.44 0.14 1.515 46.2 136.0
제 4 층 0.16 0.04 0.48 0.32 1.505 45.6 136.0
제 5 층 0.1 - 0.5 0.4 1.499 45.3 136.1


계 4

 제 1 층 0.5 0.35 0.15 - 1.514 52.0 153.1
제 2 층 0.5 0.28 0.17 0.05 1.510 51.7 153.1
제 3 층 0.5 0.14 0.21 0.15 1.501 51.1 153.2
제 4 층 0.5 0.07 0.23 0.2 1.496 50.8 153.3
제 5 층 0.5 - 0.25 0.25 1.491 50.5 153.3


계 5

 제 1 층 0.6 0.17 0.02 0.21 1.484 56.5 173.1
제 2 층 0.74 - 0.04 0.22 1.478 56.1 173.5
제 3 층 0.67 - 0.06 0.27 1.476 55.8 173.1
제 4 층 0.59 - 0.08 0.33 1.472 55.5 173.2
제 5 층 0.5 - 0.1 0.4 1.468 55.3 173.6


계 6

 제 1 층 0.3 0.28 - 0.42 1.471 58.4 182.5
제 2 층 0.3 0.25 0.01 0.44 1.468 58.2 182.6
제 3 층 0.3 0.2 0.03 0.47 1.465 57.9 182.3
제 4 층 0.3 0.08 0.07 0.55 1.456 57.2 182.9
제 5 층 0.3 - 0.1 0.6 1.450 56.6 182.6
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈의 중심 굴절율(nD)은 1.4≤n0≤1.6인 것이 바람직하다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈에 있어서 반경(R)은 0.08mm 이상 0.4mm 이하인 것이 바람직하다. 반경(R)이 0.4mm 이하이면, 공역장을 짧게 할 수 있고, 광학계를 컴팩트화할 수 있다. 또한, 공역장을 짧게 함에 의해, 470nm와 630nm에 있어서의 공역장의 차가 한층 더 작아지기 때문에, 컬러 특성이 향상된다.
한편, 로드 렌즈 어레이 또는 이미지 센서를 제작할 때에 가공이나 취급을 쉽게 하기 위해서는 반경(R)이 0.08mm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 525nm의 파장에 있어서, 0.4mm-1≤g≤2.0mm-1인 것이 바람직하다. 굴절율 분포 정수(g)가 2.0mm-1 이하로 됨으로써, 플라스틱 로드 렌즈의 1 주기장을 길게 할 수 있고, 로드 렌즈 어레이를 제작할 때에 가공이나 취급이 용이해진다.
굴절율 분포 정수(g)가 0.4mm-1 보다 크면, 플라스틱 로드 렌즈의 1 주기장이 줄어들기 때문에, 공역장(Tc)이 작아져 광학계의 컴팩트화를 달성할 수 있다. 굴절율 분포 정수(g)를 상기한 값의 범위로 함에 따라 광학계의 컴팩트화와 플라스틱 로드 렌즈의 취급성을 양립할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는, 굴절율 분포 정수(g)와 반경(R)의 곱(g·R)이, 0.1≤g·R≤0.3을 만족하는 것이 바람직하다. 이로써, 초점 심도가 깊고, 공역장이 짧으며, 출사광량이 큰 플라스틱 로드 렌즈를 얻을 수 있다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈는, 플레어 광이나 크로스토크(crosstalk) 광을 제거하여 렌즈 성능을 높이기 위해서, 중심축에 수직한 단면에 있어서 플라스틱 로드 렌즈 외주면으로부터 중심축을 향해 80㎛ 이내의 범위 및 중심축으로부터 0.6R 이상 외측의 범위 내에, 가시광 및 근적외광의 영역 중 적어도 일부의 파장 영역의 광을 흡수하는 광흡수제를 함유하는 광흡수제 함유층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
광흡수제 함유층이 상기한 바와 같이 플라스틱 로드 렌즈의 외주부에 형성되어 있는 것에 의해, 출사 광량을 대폭 저감하지 않고, 플라스틱 로드 렌즈 외주부에 형성된 굴절율 분포의 부정 부분에 오인하는 플레어 광이나 로드 렌즈 어레이로 한 경우의 크로스토크를 방지할 수 있다. 광흡수제를 중심축으로부터 0.6R보다도 중심축 측에 함유시키거나, 플라스틱 로드 렌즈 외주면으로부터 중심축을 향해 80㎛를 넘는 영역에 광흡수제를 함유시키거나 하면, 출사 광량이 저하한다.
본 발명에 있어서의 광흡수제로서는, 플라스틱 로드 렌즈가 이용되는 광학계에서 사용되는 파장의 광을 흡수할 수 있는 여러 염료나 안료, 색소를 사용할 수 있다. 이들 광흡수제는, 특정 파장 영역만을 흡수하는 광흡수제이며, 흡수하는 파장이 각각 다른 광흡수제를 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다. 예를 들면, 로드 렌즈 어레이로서 컬러 스캐너에 사용할 경우에는, RGB 각 파장의 광을 흡수하는 염료를 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 광흡수제로서는, 상기 한바와 같이 가시광(400nm 내지 700nm 정도) 및 근적외(700nm 내지 1000nm 정도) 중 특정 파장 영역만을 흡수하는 것을 이용하여도 좋고, 전 파장 영역을 흡수하는 것을 이용하여도 좋다. 가시광 영역의 모든 광을 흡수하는 층을 형성할 경우에는, 복수종의 광흡수제를 혼합해서 흑색으로 한 것이나, 카본 블랙이나 흑연 카본 등의 흑색의 광흡수제를 사용할 수 있다.
또한, 광흡수제는 광흡수제 함유층에 있어서, 될 수 있는 한 균일하게 존재하는 것이 바람직하다. 이때, 광흡수제 함유층을 구성하는 고분자 중에 광흡수제 분자가 균일하게 분산 혹은 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 광흡수제의 광흡수제 함유층에 있어서의 함유량은, 0.001 내지 10질량%가 바람직하고, O.01 내지 1질량%가 보다 바람직하다.
본 발명의 플라스틱 로드 렌즈를 제조하기 위해서 적합하게 사용할 수 있는 제조 방법에 대해서 설명한다.
플라스틱 로드 렌즈의 굴절율 분포의 형성 방법에는 제한은 없으며, 부가 반응법, 공중합법, 겔중합법, 중량체 휘발법, 상호 확산법 등의 어느 하나의 방법으로도 좋지만, 정밀도 및 생산성의 점에서 상호 확산법이 바람직하다.
상호 확산법에 대해서 설명한다.
우선, 경화 후의 굴절율(n) 및 아베수(ν)가, n1>n2>…>nN, 또한 ν1>ν2>…>νN(N≥3)이 되는 N개의 미경화 형상물을, 복합 방사 노즐 등을 이용하여 중심축으로부터 외주부를 향해서 순차적으로 굴절율 및 아베수가 낮아지도록 배치하고, 동심원 형상으로 적층한 미경화 형상의 적층체(이하,「실형상체」라 함)에 부형하고, 이 실형상체의 각 층간의 굴절율 분포가, 바람직하게는 연속적으로 되도록 인접 층간의 물질의 상호 확산 처리를 실행하면서, 또는 상호 확산 처리를 실행한 후, 실형상체를 경화 처리하고, 플라스틱 로드 렌즈 원사를 얻는다(방사 공정). 또한, 상호 확산 처리라 함은 실형상체에 질소 분위기 하, 10 내지 60℃, 보다 바람직하게는 20 내지 50℃로 수초 내지 수분 간의 열이력을 부여하는 것을 말한다.
그 중에서도, 미경화 형상물로서, 제 1 내지 제 5 층의 각 층의 조성이,
(a) 경화 후의 굴절율이 1.50 내지 1.54 또한 경화 후의 아베수 53 내지 63의 단량체: 20 내지 45질량%,
(d) 경화 후의 굴절율이 1.48 내지 1.50 또한 경화 후의 아베수 55 내지 58의 단량체: 55 내지 80질량%,
(b) 경화 후의 굴절율이 1.55 내지 1.65 또한 경화 후의 아베수 20 내지 40의 단량체: 0 내지 5질량% 및
(c) 경화 후의 굴절율이 1.39 내지 1.41 또한 경화 후의 아베수 62 내지 68의 단량체: 0 내지 5질량%
를 포함하는 제 1 층,
상기 (a) 성분: 1 내지 30질량%,
상기 (d) 성분: 20 내지 80질량%,
상기 (b) 성분: 0 내지 10질량% 및
상기 (d) 성분: 0 내지 10질량%
를 포함하는 제 2 층,
상기 (a) 성분: 0 내지 15질량%,
상기 (d) 성분: 50 내지 80질량%,
상기 (b) 성분: 1 내지 10질량% 및
상기 (c) 성분: 1 내지 20질량%
를 포함하는 제 3 층,
상기 (a) 성분: O 내지 1O질량%,
상기 (d) 성분: 50 내지 80질량%,
상기 (b) 성분: 1 내지 15질량% 및
상기 (c) 성분: 10 내지 30질량%
를 포함하는 제 4 층,
상기 (d) 성분: 30 내지 50질량%,
상기 (b) 성분: 5 내지 30질량% 및
상기 (c) 성분: 20 내지 50질량%
를 포함하는 제 5 층
인 5개층을 사용하는 것이 바람직하다.
(d) 성분을 함유하는 플라스틱 로드 렌즈는 저렴하며, 투명성 및 내열성이 높은 특징을 갖는다.
또한, 미경화 형상물로서, 제 1 내지 5층의 각 층의 경화 후의 굴절율 및 아베수가,
제 1 층: 굴절율이 1.500 내지 1.510, 아베수가 55.0 내지 59.0,
제 2 층: 굴절율이 1.490 내지 1.500, 아베수가 54.0 내지 58.5,
제 3 층: 굴절율이 1.480 내지 1.495, 아베수가 54.0 내지 58.0,
제 4 층: 굴절율이 1.475 내지 1.485, 아베수가 53.5 내지 57.5 및
제 5 층: 굴절율이 1.465 내지 1.474, 아베수가 53.0 내지 55.5
이 되는 5개층을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 내지 (d) 성분은 각각, 상기 구성 단위 (A) 내지 (D)를 부여하는 중량체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방법에 의해 굴절율 분포를 형성한 플라스틱 로드 렌즈 원사를 제조하고, 다음으로, 필요에 따라 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사를 가열 연신한 후, 완화 처리를 실행하고, 적시, 소정의 사이즈로 절단하여, 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈를 얻을 수 있다. 얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 굴절율 분포를 이상적인 분포에 가까이 하기 위해서, 사용하는 미경화 형상물의 개수(N)는 4 내지 6의 범위인 것이 바람직하다.
N=5의 경우, 각 층의 두께의 비는 제 1 층으로부터 제 5 층에 걸쳐서,
5 내지 30/ 15 내지 50/ 15 내지 40/ 10 내지 25/ 0.5 내지 10
으로 하는 것이 바람직하다.
미경화 형상물의 점도는, 102 내지 107 Pa·s인 것이 바람직하다. 점도가 지나치게 작으면, 부형시 실 떨어짐이 생기기 쉬워져 실형상체의 형성이 어려워진다. 또 점도가 지나치게 크면, 부형 시의 조작성이 불량하게 되어 각 층의 동심원성이 손상되거나, 얼룩이 큰 실형상체가 되거나 하는 경우가 있다.
이 미경화 형상물을 구성하는 물질로서는, 라디칼 중합성 비닐 단량체, 또는 라디칼 중합성 비닐 단량체와 해당 단량체에 가용한 중합체로 이루어지는 조성물 등을 사용할 수 있다.
이들 미경화 형상물로부터 실형상체를 형성할 때의 미경화 형상물의 점도 조정을 쉽게 하기 위해서, 및 실형상체의 중심축으로부터 외주부를 향해 연속적인 굴절율 분포를 갖게 하기 위해서, 미경화 형상물은 단량체와 이에 가용한 중합체(가용성 중합체)와의 조성물로 구성되는 것이 바람직하다.
중합체로서는, 상기한 구성 단위 (A) 내지 (E)로부터 생성되는 중합체와 상용성이 좋은 것을 채용할 수 있으며, 예를 들면 구성 단위 (D)의 중합체인 폴리메틸메타아크릴레이트(n=1.49), 폴리메틸아크릴레이트계 공중합체(n=1.47 내지 1.50)가 바람직하다.
미경화 형상물의 점도를 조정하기 위해서, 각 층으로 동일한 굴절율을 갖는 가용성 중합체를 채용하면, 중심축으로부터 외주부를 향해서 연속적인 굴절율 분포를 갖는 플라스틱 로드 렌즈를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 특히, 폴리메틸아크릴레이트는 투명성이 뛰어나고, 그 자체의 굴절율도 높으므로 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈를 제조할 때에 사용하는 가용성 중합체로서 바람직하다.
미경화 형상물로 형성된 실형상체를 경화하기 위해서는, 중합 개시제(F)를 미경화 물 내에 0.01 내지 2질량% 첨가해 두는 것이 바람직하다. 중합 개시제(F)로서는 열경화 개시제와 광경화 개시제가 있지만, 어느 것이나 사용 가능하다.
열경화 개시제로서는, 통상, 퍼옥사이드계 또는 아조계의 개시제를 이용할 수 있다. 광경화 개시제로서는, 벤조페논, 벤조인알킬에테르, 4'-이소프로필-2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤질메틸케탈, 2, 2-디에톡시아세토페논, 클로로티옥키산톤, 티옥산톤계 화합물, 벤조페논계 화합물, 4-디메틸 아미노 안식향산 에틸, 4-디메틸 아미노 안식향산 이소아밀, N-메틸디에타놀아민, 트리에틸아민 등을 들 수 있다.
미경화 형상물을 경화시키기 위해서는, 열경화 개시제 및/또는 광경화 개시제를 함유하는 실형상물을 열처리 내지 광경화 처리를 실행한다. 미경화 형상물이 열경화 개시제와 광경화 개시제의 양쪽을 함유하고 있을 경우에는, 열처리와 광경화 처리의 양쪽을 실행할 수 있다.
광경화 처리로서는, 광경화 개시제를 함유시킨 미경화 형상물에 주위로부터 자외선을 조사하는 것에 의해 실행할 수 있다. 광경화 처리에 사용하는 광원으로서는, 150 내지 600nm의 파장의 광을 발생하는 탄소 아크등, 고압 수은등, 중압 수은등, 저압 수은등, 초고압 수은등, 케미칼 램프, 크세논 램프, 레이저 광 등을 들 수 있다.
열경화 처리로서는, 열경화 개시제를 함유시킨 미경화 형상물을, 일정한 온도로 제어된 가열로 등의 경화 처리부에서 소정 시간 열처리하는 것에 의해 실행할 수 있다.
실형상체를 안정적으로 제조하기 위해서는, 경화 처리까지의 중합을 막기 위해서 중합 금지제를 첨가하는 것이 바람직하다. 중합 금지제로서는, 예를 들어, 하이드로퀴논, 하이드로퀴논모노메틸에테르 등의 퀴논 화합물, 페노치아진 등의 아 민계 화합물, 4-히드록시―2, 2, 6, 6-테트라메틸피페리진-N-옥실 등의 N-옥실계 화합물 등을 들 수 있다.
실형상체를 경화하여 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사는 필요에 따라, 그대로 연속적으로 가열 연신 공정으로 보내도 좋고, 일단 보빈 등에 권취된 후 가열 연신 공정으로 보내도 좋다. 가열 연신은 밧지 방식으로 실행하여도 좋고, 연속적으로 실행하여도 좋다. 가열 연신 공정 후에는 완화 공정을 실행하는 것이 바람직하다. 가열 연신 공정 및 완화 공정은 연속적으로 실행하여도 좋고, 공정 마다 분리해 실행하여도 좋다.
가열 연신 공정은, 공지의 방법에 의해 실행할 수 있다. 예를 들면, 경화하여 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사를 제 1 닙 롤러로 가열로에 공급하고, 가열로를 통과한 플라스틱 로드 렌즈 원사를 제 2 닙 롤러로 제 1 닙 롤러보다 빠른 속도로 인수하여 연신하는 방법 등을 들 수 있다. 가열 연신 공정에 있어서의 열 분위기의 온도는 플라스틱 로드 렌즈의 재질 등에 따라 적절하게 설정되지만, 플라스틱 로드 렌즈의 유리 전이 온도(Tg)+20℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또 연신 배율은, 원하는 플라스틱 로드 렌즈 직경에 의해 적시 결정되어, 제 1 및 제 2 닙 롤러의 주 속도비에 의해 조절할 수 있다.
완화 공정은, 공지의 방법에 의해 실행할 수 있다. 예를 들면, 연신된 플라스틱 로드 렌즈 원사를 제 3 닙 롤러로 가열로에 공급하고, 가열로를 통과한 플라스틱 로드 렌즈 원사를 제 4 닙 롤러로 제 3 닙 롤러보다 느린 속도로 인수하여 완화하는 방법 등을 들 수 있다. 완화 공정의 열 분위기의 온도는 플라스틱 로드 렌 즈의 재질 등에 따라 적절하게 설정되지만, 플라스틱 로드 렌즈의 Tg 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 완화율(완화 처리 후의 길이/완화 처리 전의 길이)은 원하는 플라스틱 로드 렌즈 직경에 의해 적시 결정되지만, 99/100 내지 3/5 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 완화 공정을 실행하는 것에 의해, 플라스틱 로드 렌즈의 수축을 억제할 수 있다. 또한, 완화율이 지나치게 작으면 렌즈 직경의 얼룩이 커지기 때문에 바람직하지 못하다. 완화 배율은, 제 3 및 제 4 닙 롤러의 주 속도비로 조절할 수 있다.
최종적으로 얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 분자량은 10000 내지 100000이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 플라스틱 로드 렌즈 원사의 제조 장치의 일예를 도 1 및 도 2에 도시한다.
도 1은 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈 원사의 제조 장치의 개략도이며, 상호 확산부 및 경화 처리부의 부분을 종단면도로 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 13은 동심 형상 복합 방사 노즐, 5는 압출된 미경화의 실형상체, 6은 실형상체를 구성하는 각 층의 단량체를 서로 확산시켜서 연속적인 굴절율 분포를 부여하기 위한 상호 확산부, 7(A), 7(B)는 미경화 형상물을 경화시키기 위한 경화 처리부, 8은 인수 롤러, 9는 플라스틱 로드 렌즈 원사, 11은 불활성 가스 도입구, 12는 불활성 가스 배출구이다.
실형상체(5)로부터 유리되는 단량체 등의 휘발성 물질을 상호 확산부(6) 및 경화 처리부(7)로부터 제거하기 위해서, 불활성 가스 도입구(11)로부터 불활성 가 스, 예를 들면 질소 가스가 도입되고, 불활성 가스 배출구(12)로부터 배출된다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사(9)는, 상기 제조 장치로부터 연속적으로, 또는 일단 보빈 등에 권취된 후, 도 2에 도시하는 가열 연신 및 완화 처리를 실행하는 장치에 공급된다. 도 2에 도시하는 장치에 있어서, 가열 연신은 제 1 인수 롤러(14)와 제 2 인수 롤러(15) 사이의 가열로(17)에서 행하여지고, 완화 처리는 제 2 인수 롤러(15)와 제 3 인수 롤러(16) 사이의 가열로(18)에서 행하여진다. 가열로(17, 18)로서는 공지된 구조의 것을 사용할 수 있다.
이렇게 하여 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사는 그대로 연속적으로 원하는 길이로 절단해도 좋고, 보빈 등에 권취한 후, 절단을 실행해도 좋다.
다음으로, 본 발명의 로드 렌즈 어레이에 대해서 설명한다.
본 발명의 로드 렌즈 어레이는 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈의 복수 라인이 2장의 기판 사이에 평행하게 1열 이상으로 배열되어 구성된다. 플라스틱 로드 렌즈와 기판의 고정에는 접착제 등을 사용할 수 있다. 인접하는 플라스틱 로드 렌즈는 서로 밀착하고 있어도 좋고, 일정한 간극을 두고 배열하고 있어도 좋으며, 그 경우 플라스틱 로드 렌즈와 플라스틱 로드 렌즈 사이의 간극은 일정한 것이 바람직하다. 또한, 플라스틱 로드 렌즈를 2단 이상으로 겹쳐 쌓아 배열되어 이루어지는 로드 렌즈 어레이의 경우에는, 플라스틱 로드 렌즈 사이의 간극이 최소로 되도록 섬 쌓기 형상으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 로드 렌즈 어레이는, 색수차가 작기 때문에, 다른 파장의 광에 대한 공역장의 차가 작고, 컬러 특성이 뛰어나며, 고 해상도의 컬러 이미지 센서를 형성 할 수 있다.
본 발명의 로드 렌즈 어레이는 공지의 방법으로 제조된다. 예를 들면, 우선, 일정한 길이로 절단한 플라스틱 로드 렌즈를 2장의 기판 사이에 플라스틱 로드 렌즈끼리 밀착하도록 평행하게 배열하여 고정한다. 이 상태에서 카본 블랙 등의 차광제가 들어간 접착제를 플라스틱 로드 렌즈 사이 및 플라스틱 로드 렌즈와 기판 사이에 형성되는 간극에 주입하고 경화시킨다. 그 후, 필요에 따라서 이 로드 렌즈 어레이를 원하는 길이로 절단하고, 다이아몬드 칼에 의한 절삭 등의 단면의 경면화 처리를 실시한다.
다음으로, 본 발명의 로드 렌즈 플레이트에 대해서 설명한다.
본 발명의 로드 렌즈 플레이트는 본 발명의 플라스틱 로드 렌즈의 복수 라인이 플라스틱 로드 렌즈의 광축 방향이 서로 평행하게 되도록 2차원 배열되어, 플라스틱 로드 렌즈의 광축에 수직한 평면상에 있어서 플라스틱 로드 렌즈가 서로 다른 2개의 방향으로 배열되어서 구성된다. 플라스틱 로드 렌즈 사이의 고정에는 접착제 등을 사용할 수 있다. 인접하는 플라스틱 로드 렌즈는 서로 밀착시켜 섬 쌓기 형상으로 배열해도 좋고, 일정한 간극을 두고 배열해도 좋다. 이 경우, 플라스틱 로드 렌즈와 플라스틱 로드 렌즈 사이의 간극은 일정하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 로드 렌즈 플레이트는 2차원 배열되어 있기 때문에 넓은 면적의 정보를 판독하는 이미지 센서 등에 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 로드 렌즈 플레이트는 색수차가 작기 때문에, 고 해상도의 컬러 이미지 센서에 사용할 수 있 다.
본 발명의 로드 렌즈 플레이트는 공지의 방법으로 제조된다. 예를 들면, 우선, 일정한 길이로 절단한 플라스틱 로드 렌즈를 섬 쌓기 형상으로 2차원에 플라스틱 로드 렌즈끼리 밀착하도록 평행하게 배열하여 고정한다. 이 상태에서 카본 블랙 등의 차광제가 들어간 접착제를 플라스틱 로드 렌즈 사이에 형성되는 간극에 주입해서 경화시킨다. 그 후, 필요에 따라서 이 로드 렌즈 플레이트를 원하는 길이로 절단하고, 다이아몬드 절삭이나 광학 연마 등의 수단을 이용하여 단면에 경면화 처리를 실시한다. 또한, 로드 렌즈 플레이트 단면에서의 반사에 의한 광량의 손실을 작게 하기 위해서 반사 방지 코팅을 실시해도 좋다.
다음으로, 본 발명의 이미지 센서에 대해서 설명한다.
본 발명의 이미지 센서는, 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자와, 판독 원고를 조명하기 위한 광원과, 판독 원고로부터의 반사광을 상기 광전 변환 소자에 결상하는 본 발명의 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 기본 구성으로서 갖는다. 원고를 안정하게 고정하기 위한 커버 유리 등을 구비하고 있어도 좋다.
본 발명의 이미지 센서에서 사용하는 광원은, 원고면을 조명하기 위한 것이고, 백열 전구, 냉음극관, LED 등을 사용할 수 있으며, 특정 파장의 광을 이용하기 쉽다는 점에서 LED가 바람직하게 사용할 수 있다. 이들 광원은, 특정 파장을 절단할 목적으로 필터 소자와 조합하여 사용해도 좋다.
본 발명의 이미지 센서는, 발광 파장의 다른 복수종의 LED를 이용하여 컬러 이미지 센서로 할 수도 있다. 이 경우, 광원이 청색, 녹색 및 적색의 3색에 각각 해당하는 발광 파장의 다른 복수의 LED로부터 구성되어 있는 것이 바람직하다. 컬러 이미지 센서로서 사용할 경우, 발광 파장의 피크는, 색 재현성을 좋게 할 목적으로, 각각 450 내지 480nm(청색), 510 내지 560nm(녹색), 600 내지 660nm(적색)으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 광원을 구비한 조명 장치에 있어서는, 광원체로부터 도광체에 광이 입사하고, 도광체로부터의 출사광이 원고면을 조명하도록 구성되어 있다.
예를 들면, 조명 장치는 광원인 적색(R)의 LED 소자, 녹색(G)의 LED 소자, 청색(B)의 LED 소자의 3색의 LED 소자가 하나에 패킹된 RGB 3색 LED 광원과, 아크릴수지 등의 광 투과성이 뛰어난 부재로 이루어지는 도광체로 구성되어 있다. RGB 3색 LED 광원은, 도광체의 길이 방향의 단부의 한쪽 혹은 단부의 양측에서, 도광체에 광이 입사하도록 배치되고 있으며, 입사한 광은 도광체와 공기와의 계면에서 전반사를 반복하고, 도광체 내를 전파해 간다.
본 발명의 이미지 센서의 동작에 대해서, 컬러 이미지 센서를 예로 들어서 설명한다. 커버 유리로 눌려서 지지된 원고에, 조명 장치에 의해 경사 방향으로부터 R, G, B의 3색의 광을 변경하여 순차적으로 조명한다. 원고로부터 반사한 R, G, B의 3색의 색 정보를 가진 광은, 로드 렌즈 어레이에 의해 광전 변환 소자 상에 결상 된다. 광전 변환 소자는, R, G, B의 3색의 색 정보를 가진 광을 전기 신호로 변환한다. 전기 신호로 변환된 화상 정보는 컴퓨터 등을 구비한 시스템부에 전송되어, 시스템부에 있어서, R, G, B의 3색의 전기 신호를 처리해서 컬러 화상이 재 현된다.
본 발명의 이미지 센서는 컬러 특성이 뛰어나기 때문에, 선명한 컬러 화상의 판독이 가능하고, 고 해상도의 컬러 스캐너 등에 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 프린터에 대해서 설명한다.
본 발명의 프린터는 본 발명의 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트 를 이용하여 구성된 것이며, 예를 들어, 광원인 LED를 어레이 형상으로 배열한 LED칩, 본 발명의 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트 및 감광체 또는 감광 필름(사진 인화지)으로 이루어진다. 컬러의 3원색의 광원을 이용하여 화상 정보를 감광체 또는 감광 필름 위로 기입하는 방식의 것이다.
본 발명의 프린터는, 본 발명의 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 이용하고 있기 때문에 색수차가 작고, 3원색으로 기입할 때의 각 색에서의 흐림 상태가 작기 때문에, 고 해상도의 컬러 프린트, 사진 인쇄 장치로서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 프린터의 광원으로서는 LED 어레이에 한정되는 것은 아니고, 액정 셔터, EL 어레이 등의 광원을 사용할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 실시예에 있어서, 폴리메틸아크릴레이트는 점도[η]=0.40[P](MEK 내, 25℃에서 측정)의 것을 사용했다. 광경화 개시제로서는 1-히드록시시클로헥실페닐케톤을, 중합 금지제로서 하이드로퀴논(HQ)을 사용했다.
또한, 물성 측정은 아래와 같이 실행하였다.
<굴절율 분포>
칼짜이스 사제 인터파코 간섭 현미경을 이용하여 측정했다.
<공역장(Tc) 및 해상도(MTF)>
공간 주파수(12)(라인 페어/mm, Lp/mm)를 갖는 격자 패턴을 이용하고, 광축에 수직한 양단면을 연마한 로드 렌즈 어레이에 광원으로부터의 광을 격자 패턴을 통과시켜서 입사시키고, 결상면에 설치한 CCD 라인 센서에 의해 격자 화상을 판독하고, 그 측정 광량의 최대치(imax)와 최소치(imin)를 측정하고, 다음 식에 의해 MTF(Modulation Transfer Function)을 구했다.
MTF(%)=(imax-imin)/(imax+imin)×100
이때, 격자 패턴과 로드 렌즈 어레이의 입사단과의 거리와, 로드 렌즈 어레이의 출사단과 CCD 라인 센서와의 거리를 같게 했다. 그리고, 격자 패턴과 CCD 라인 센서를 로드 렌즈 어레이에 대하여 대칭적으로 움직여서 MTF를 측정하고, MTF 가 최선이 될 때의, 격자 패턴과 CCD 라인 센서와의 거리를 공역장으로 했다.
(실시예 1)
이하의 표 2에 도시하는 바와 같이 각 층의 원액을 조제했다.
[표 2]

 원액 조성(질량%) 경화 후의 물성
PMMA MMA TDMA BzMA 8FM 굴절율(n) 아베수(ν) K Kmax.-Kmin.


실시예 1

 제 1 층 46 24 30 - - 1.502 55.7 166.66

1.90
제 2 층 46 29 15 5 5 1.497 54.7 164.76
제 3 층 49 37 - 6 8 1.490 54.8 166.64
제 4 층 47 23 - 10 20 1.484 54.2 166.18
제 5 층 39 3 - 17 41 1.472 53.2 165.91


비교예 1

 제 1 층 47 23 30 - - 1.502 55.7 166.66

19.65
제 2 층 50 40 10 - - 1.496 55.9 168.60
제 3 층 50 40 - - 10 1.485 56.6 173.30
제 4 층 50 40 - - 10 1.485 56.6 173.30
제 5 층 42 18 - - 40 1.460 58.7 186.31
* 각 층에는 광경화 촉매 0.25질량%, HQ 0.1질량%가 포함된다.
* K=n·ν/(n-1), Kmax.= 제 1 내지 5층 중 K의 최대치, Kmin.= 제 1 내지 5층 중 K의 최소치
또한, 크로스토크 광이나 플레어 광을 억제할 목적으로, 가열 혼련 전의 제 4 층 및 제 5 층용의 각 원액중에 원액 전체에 대하여 염료 Bluc ACR[일본 화약(주)제], 염료 Blue 4G(미쓰비시 화학제), 염료 MS Yellow HD-180[미쯔이도우쯔 염료(주)제], 염료 MS Magenta HM-1450[미쯔이도우쯔 염료(주)제], 염료 KAYASORB CY-10[일본 화약(주)제]를 하기의 표와 같이 첨가했다.
[표 3]

염료
제 4 층
(질량%)
제5층
(질량%)
Blue ACR 0.014 0.571
Blue 4G 0.011 0.011
MS Magenta HM-1450 0.014 0.143
MS Yellow HD-180 0.014 0.143
KAYASORB CY-10 0.011 0.011
이로부터 각 층을 70℃로 가열 혼련하고, 중심으로부터 순차적으로, 경화 후의 굴절율이 낮아지도록 배열하여 동심원 형상 5층 복합 방사 노즐로부터 동시에 압출했다. 복합 방사 노즐의 온도는 50℃이었다. 각 층의 토출비는, 플라스틱 로드 렌즈의 반경 방향의 각 층의 두께(1층째에 있어서는 반경)의 비로 환산하여, 1층째/ 2층째/ 3층째/ 4층째/ 5층째= 21/ 25/ 33/ 19/ 2로 했다.
이어서, 복합 방사 노즐로부터 압출된 실형상체를, 닙 롤러로 인수하고(200cm/분), 길이 30cm의 상호 확산 처리부를 통과시키고, 계속해서 길이 60cm, 20W의 케미칼 램프 18개를 상하 2단으로 연속하고 있는 중심축의 주위에 등 간격으로 배치된 제 1 경화 처리부(제 1 광 조사부)의 중심 위로 실형상체를 통과시켜 경화시키고, 또한 2.0KW 고압 수은등 3개를 중심축의 주위에 등 간격으로 배치된 제 2 경화 처리부(제 2 광 조사부)의 중심 위로 실형상체를 통과시켜서 완전 경화시켰다. 상호 확산 처리부에 있어서의 질소 유량은 80L/분이었다. 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사의 반경은 O.295mm 이었다.
외주부에 염료를 포함하지 않는 것 외에는 동일한 방법으로 제작한 플라스틱 로드 렌즈 원사의 굴절율 분포를 측정해서 도 3에 도시한다. 중심의 굴절율이 1.497, 외주부의 굴절율이 1.478이며, 외주부를 향해서 굴절율이 연속적으로 감소하였다. 염료를 포함할 경우도 굴절율 분포는 동일할 것으로 생각된다.
이 플라스틱 로드 렌즈 원사를, 135℃의 분위기 하에서 3.57배로 연신하고, 115℃의 분위기 하에서 완화율이 510/714로 되도록 완화 처리를 실행하였다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 반경(R)은 0.185mm, 중심 굴절율은 1.497, 중 심축으로부터 외주부를 향하는 0.2R 내지 0.8R의 범위에 있어서 굴절율 분포가 식 (5)에 근사되고, 525nm의 파장에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 0.84mm-1이었다.
또한, 플라스틱 로드 렌즈의 외주면에서 중심부를 향해서 약 40㎛의 두께의, 염료가 거의 균일하게 혼재하는 층이 형성되어 있었다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈를, 다수개를 2장의 페놀 수지제 기판의 사이에 1열로 밀착시켜서 평행 배열하고(0.37mm 간격), 그 간극에 접착제(반티고 사제「아랄다이트라피트」)를 충전하고, 플라스틱 로드 렌즈 사이 및 플라스틱 로드 렌즈와 기판 사이의 접착제를 경화했다. 그 후, 플라스틱 로드 렌즈의 중심축에 수직한 면으로 양단면을 다이아몬드 칼로 경면 절삭하고, 플라스틱 로드 렌즈장이 4.4mm의 로드 렌즈 어레이를 제조했다. 이 로드 렌즈 어레이의 525nm에 있어서의 공역장(Tc)은 9.8mm이고, 이때의 MTF는 72.6%였다.
이 로드 렌즈 어레이의 470nm, 525nm, 630nm의 각 파장에 있어서의 Tc를 측정했다(표 8). 또한, 어떤 Tc에 있어서의 3 파장의 MTF를 비교했을 경우에, 최소의 MTF가 최대가 되도록 Tc는 9.8mm이었다. 이의 컬러 특성이 가장 뛰어난 Tc 9.8mm에서 각 파장의 MTF를 측정했다(표 8).
(비교예 1)
상기 표 2와 같이 각 층의 원액을 조제했다. 제 4 층과 제 5 층에는 염료를 하기의 표 4와 같이 첨가했다.
[표 4]

염료
제 4 층
(질량%)
제5층
(질량%)
Blue ACR 0.571 0.571
Blue 4G 0.023 0.023
MS Magenta HM-1450 0.143 0.143
MS Yellow HD-180 0.143 0.143
KAYASORB CY-10 0.023 0.023
이 5종류의 원액을, 70℃로 가열 혼련하고, 중심으로부터 순차적으로, 경화 후의 굴절율이 낮아지도록 배열하여 동심원 형상 5층 복합 방사 노즐로부터 동시에 압출했다. 복합 방사 노즐의 온도는 40℃였다. 각 층의 토출비는 플라스틱 로드 렌즈의 반경 방향의 각 층의 두께(1 층째에 있어서는 반경)의 비로 환산하여, 1층째/ 2층째/ 3층째/ 4층째/ 5층구= 18/ 50/ 29/ 2/ 1로 했다.
이어서, 실시예 1과 같이 하여, 닙 롤러로 인수하면서, 상호 확산 처리 및 경화 처리를 실행하여 플라스틱 로드 렌즈 원사를 얻었다. 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사의 반경은 0.24mm이었다.
이 플라스틱 로드 렌즈 원사를, 135℃의 분위기 하에서 2.2배로 연신하고, 150℃의 분위기 하에서 완화율이 10/11이 되도록 완화 처리를 실행하였다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 반경(R)은 0.17mm, 중심 굴절율은 1.497, 중심축으로부터 외주부를 향하는 0.2R 내지 0.8R의 범위에 있어서 굴절율 분포가 식 (5)에 근사되고, 525nm의 파장에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 0.84mm-1이었다.
또한, 플라스틱 로드 렌즈 외주면에서 중심부를 향해서 약 5㎛의 두께의, 염 료가 거의 균일하게 혼재하는 층이 형성되어 있었다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 복수 라인을 이용하여, 플라스틱 로드 렌즈의 간격을 0.37mm로부터 0.34mm로 변경한 것 외에는 실시예 1과 같이 해서 플라스틱 로드 렌즈장 4.4mm의 로드 렌즈 어레이를 제작했다. 이 로드 렌즈 어레이의 525nm에 있어서의 공역장(Tc)은 10.0mm이고, 이때의 MTF는 65.0%이었다.
이 로드 렌즈 어레이의 470nm, 525nm, 630nm의 각 파장에 있어서의 Tc를 측정해서 이하의 표 8에 도시한다. 또한, 어떤 Tc에 있어서의 3 파장의 MTF를 비교했을 경우에, 최소의 MTF가 최대가 되도록 Tc는 10.1mm이었다. Tc 10.1mm에서 측정한 각 파장의 MTF를 표 8에 도시한다.
(실시예 2)
연신 배율을 3.50배, 완화율을 500/700로 변경한 것 외에는 실시예 1과 같이 해서 플라스틱 로드 렌즈를 제조했다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 반경(R)은 0.187mm, 중심 굴절율은 1.497, 중심축으로부터 외주부를 향하는 0.2R 내지 0.8R의 범위에 있어서 굴절율 분포가 식 (5)에 근사되고, 525nm의 파장에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 0.84mm- 1였다.
다음으로, 플라스틱 로드 렌즈의 간격을 0.37mm로부터 0.39mm로 변경하고, 접착제를 아랄다이트라피트로부터 세키수풀러(SEKISUI FULLER)사제 「에스다인 9607K」으로 한 것 이외에는 실시예 1과 같이 해서 로드 렌즈 어레이를 제조했다.
이 로드 렌즈 어레이의 525nm에 있어서의 공역장(Tc)은 10.0mm이고, 이때의 MTF는 72.6%였다.
이 로드 렌즈 어레이의 470nm, 525nm, 630nm의 각 파장에 있어서의 Tc를 측정했다(표 8). 또한, 어떤 Tc에 있어서의 3 파장의 MTF를 비교했을 경우에, 최소의 MTF가 최대가 되도록 Tc는 10.0mm이었다. 이의, 컬러 특성이 가장 뛰어난 Tc 10.0mm에서 각 파장의 MTF를 측정했다(표 8).
(실시예 3)
제 4 층의 염료의 첨가량을 하기 표 5와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 같이 해서 플라스틱 로드 렌즈 및 로드 렌즈 어레이를 제조했다.
[표 5]

염료
제 4 층
(질량%)
Blue ACR 0.003
Blue 4G 0.003
MS Magenta HM-1450 0.003
MS Yellow HD-180 0.006
KAYASORB CY-10 0.003
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 반경(R)은 0.187mm, 중심 굴절율은 1.497, 중심축으로부터 외주부를 향하는 0.2R 내지 0.8R의 범위에 있어서 굴절율 분포가 식 (5)에 근사되고, 525nm의 파장에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 0.84mm-1이었다.
로드 렌즈 어레이의 525nm에 있어서의 공역장(Tc)은 10.0mm이고, 이때의 MTF는 62.4%이었다.
이 로드 렌즈 어레이의 470nm, 525nm, 630nm의 각 파장에 있어서의 Tc를 측 정했다(표 8). 또한, 어떤 Tc에 있어서의 3 파장의 MTF를 비교했을 경우에, 최소의 MTF가 최대가 되도록 Tc는 10.0mm이었다. 이의, 컬러 특성이 가장 뛰어난 Tc 10.0mm에서 각 파장의 MTF를 측정했다(표 8).
(비교예 2)
플라스틱 로드 렌즈 어레이의 간격을 0.34mm로부터 0.36mm로 변경하고, 접착제를 에스다인 9607K으로 변경한 것 이외에는, 비교예 1과 같이 해서 로드 렌즈 어레이를 제조했다.
(광량의 측정)
백색광원과 이미지 센서를 로드 렌즈 어레이의 배열 방향(길이 방향)으로 주사하면서, 광축상의 광량을 측정하고, 각 점에서의 평균치를 광량으로 했다. 백색광원과 로드 렌즈 어레이 사이에는 필터와 확산판을 배치했다. 실시예 2의 로드 렌즈 어레이의 470, 525, 630nm의 파장의 광량을 각각 100으로 하여 실시예 2, 3 및 비교예 2에 대해 측정해서 비교하여, 표 8에 도시한다.
(실시예 4)
이하의 표 6에 도시하는 바와 같이 각 층의 원액을 조제했다.
[표 6]

 원액 조성(질량%) 경화 후의 물성
PMMA MMA SFMA BzMA 8FM 굴절율(nd) 아베수(νd) K Kmax.-Kmin.


실시예 4

 제 1 층 40 20.8 35 0.8 3.4 1.498 57.7 173.73

0.365
제 2 층 43 28.6 21 0.8 6.6 1.492 57.2 173.45
제 3 층 44.6 31 11 1.4 12 1.487 56.9 173.69
제 4 층 44 21.1 3.5 5.4 26 1.477 56.1 173.82
제 5 층 37 1 - 13 49 1.462 54.9 173.68
또한, 염료를 하기의 표 7과 같이 첨가했다.
[표 7]

염료
제 5 층
(wt%)
Blue ACR 0.571
Blue 4G 0.011
MS Magenta HM-1450 0.143
MS Yellow HD-180 0.143
KAYASORB CY-10 0.011
이로부터 각 층을 70℃로 가열 혼련하고, 중심으로부터 순차적으로, 경화 후의 굴절율이 낮아지도록 배열하여 동심원 형상 5층 복합 방사 노즐로부터 동시에 압출했다. 복합 방사 노즐의 온도는 55℃이었다. 각 층의 토출비는, 플라스틱 로드 렌즈의 반경 방향의 각 층의 두께(1층째에 있어서는 반경)의 비에 환산하여, 1층째/ 2층째/ 3층째/ 4층째/ 5층째= 6/ 40/ 35.5/ 17/ 1.5로 했다.
이어서, 복합 방사 노즐로부터 압출된 실형상체를, 닙 롤러로 인수하고(200cm/분), 길이 30cm의 상호 확산 처리부를 통과시키고, 계속해서 길이 60cm, 20W의 케미칼 램프 18개를 상하 2단으로 연속하고 있는 중심축의 주위에 등 간격으로 배치된 제 1 경화 처리부(제 1 광 조사부)의 중심 위로 실형상체를 통과시켜서 경화시키고, 또한 2.0KW 고압 수은등 3개를 중심축의 주위에 등 간격으로 배치된 제 2 경화 처리부(제 2 광 조사부)의 중심 상에 실형상체를 통과시켜서 완전 경화시켰다. 상호 확산 처리부에 있어서의 질소 유량은 84L/분이었다. 얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사의 반경은 O.298mm이었다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈 원사의 굴절율 분포를 측정해서 도 4에 도시한다. 중심의 굴절율이 1.498, 외주부의 굴절율이 1.48이며, 외주부를 향해서 굴절율이 연속적으로 감소하고 있었다.
이 플라스틱 로드 렌즈 원사를, 135℃의 분위기 하에서 2.69배로 연신하고, 118℃의 분위기 하에서 완화율이 430/538이 되도록 완화 처리를 실행하였다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈의 반경(R)은 0.205mm, 중심 굴절율은 1.498, 중심축으로부터 외주부를 향하는 0.2R 내지 0.8R의 범위에 있어서 굴절율 분포가 식 (5)에 근사되고, 525nm의 파장에 있어서 굴절율 분포 정수(g)는 0.84mm-1이었다.
또한, 플라스틱 로드 렌즈의 외주면에서 중심부를 향해서 약 3㎛의 두께의, 염료가 거의 균일하게 혼재하는 층이 형성되어 있었다.
얻어진 플라스틱 로드 렌즈를, 다수개를 2장의 페놀 수지제 기판 사이에 1열로 밀착시켜서 평행 배열하고(0.43mm 간격), 그 간극에 접착제(에스다인 9607K)를 충전하고, 플라스틱 로드 렌즈 사이 및 플라스틱 로드 렌즈와 기판 사이의 접착제 를 경화했다. 그 후, 플라스틱 로드 렌즈의 중심축에 수직한 면으로 양단면을 다이아몬드 칼로 경면 절삭하고, 플라스틱 로드 렌즈장이 4.4mm의 로드 렌즈 어레이를 제조했다. 이 로드 렌즈 어레이의 525nm에 있어서의 공역장(Tc)은 9.9mm이고, 이때의 MTF는 57.2%이었다.
이 로드 렌즈 어레이의 470nm, 525nm, 630nm의 각 파장에 있어서의 Tc를 측정했다(표 8). 또한, 어떤 Tc에 있어서의 3 파장의 MTF를 비교했을 경우에, 최소의 MTF가 최대가 되도록 Tc는 9.9mm이었다. 이의, 컬러 특성이 가장 뛰어난 Tc 9.9mm에서 각 파장의 MTF를 측정했다(표 8).
이 로드 렌즈 어레이의 광량을 측정하고, 실시예 2의 로드 렌즈 어레이의 470, 525, 630nm의 파장의 광량을 각각 100으로 하여 비교했다(표 8).
[표 8]

 Tc(mm)
ΔTc		 MTF[%] 광량비
470nm 525nm 630nm 470nm 525nm 630nm 470nm 525nm 630nm
실시예 1 9.8 9.8 9.9 0.1 70.7 72.6 73.4 측정하지 않음
비교예 1 9.8 10.0 10.4 0.6 55.0 64.0 55.0 측정하지 않음
실시예 2 10.0 10.0 10.1 0.1 70.7 72.6 73.4 100 100 100
실시예 3 10.0 10.0 10.1 0.1 62.4 62.4 63.0 122 127 125
비교예 2 9.8 10.0 10.4 0.6 55.0 64.0 55.0 127 124 133
실시예 4 9.8 9.9 10.1 0.3 53.7 57.2 54.0 174 168 173
실시예 1 내지 4의 로드 렌즈 어레이의 색수차(ΔTc)[Tc(470)와 Tc(630)의 차]는 0.1 내지 0.3mm로 작았다. 또한, 각 파장에 있어서의 MTF의 격차는 작았다.
비교예 1의 로드 렌즈 어레이의 색수차(ΔTc)는 0.6mm로 컸다. 또한, 색수차가 크기 때문에 각 파장에 있어서의 MTF의 격차는 컸다. 그리고, 630nm, 470nm의 파장의 MTF는 실시예 1의 각각의 파장의 MTF에 비해 15% 이상 뒤떨어졌다.
실시예 3, 4의 플라스틱 로드 렌즈는 색수차(ΔTc) 및 각 파장에 있어서의 MTF의 격차를 억지하면서, 또한 밝음에 뛰어났다. 특히, 실시예 4의 플라스틱 로드 렌즈는, 중심축과 외주부의 굴절율 차가 크기 때문에, 반경(R)을 크게 할 수 있었다. 또한, 염료가 존재하는 층을 얇게 하는 것에 의해, 광선을 투과하는 영역(유효 직경)이 크게, 광량을 높게 할 수 있었다.
본 발명에 의하면, 색수차가 작고, 컬러 특성이 뛰어난 플라스틱 로드 렌즈, 로드 렌즈 어레이, 로드 렌즈 플레이트를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 로드 렌즈 어레이 또는 로드 렌즈 플레이트를 사용하는 것으로, 고 해상도의 컬러 이미지 센서나 고 해상도의 컬러 프린트를 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 반경(R)의 원주 형상을 갖고, 중심축으로부터 외주부를 향해서 굴절율(nD)이 감소하여 이루어지는 플라스틱 로드 렌즈에 있어서,
    이하의 조건
    (1) 43≤ν1≤60
    (2)│{nA×νA/(nA-1)}-{nB×νB/(nB-1)}|<5
    (3) n0-n1≥0.01
    [상기 식 중, n1, n0, nA 및 nB는 각각, 플라스틱 로드 렌즈의 외주부, 중심, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 굴절율(nD)을 나타내고, ν1, νA 및 νB는 각각 외주부, 임의의 점(A) 및 임의의 점(B)의 아베수(v)를 나타냄]
    을 만족하고,
    플라스틱 로드 렌즈를 구성하는 중합체가,
    (A) 지환 및 복소환 중 적어도 하나를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단위,
    (B) 방향환 함유 단량체 단위, 및
    (C) 불소화 알킬(메타)아크릴레이트 단위
    의 구성 단위를 포함하며,
    적어도 중심축으로부터의 거리 0.8R 내지 R의 범위에서, 중합체 내에 차지하는 구성 단위 (B)의 함유율이 외주부를 향해서 연속적으로 증가하는
    플라스틱 로드 렌즈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체는, (D) 메틸(메타)아크릴레이트 단위를 구성 단위로서 더 포함하는
    플라스틱 로드 렌즈.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    구성 단위 (A)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0 내지 0.5R의 범위에 함유되고, 구성 단위 (D)를 함유하는 중합체가 중심축으로부터의 거리 0 내지 R의 범위에 함유되며, 구성 단위 (B) 및 구성 단위 (C)를 함유하는 중합체가 적어도 중심축으로부터의 거리 0.5R 내지 R의 범위에 함유되어 있는
    플라스틱 로드 렌즈.
  6. 제 1 항에 기재된 플라스틱 로드 렌즈를 1열 이상으로 평행 배열하여 이루어지는
    로드 렌즈 어레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    파장(λnm)의 광에 대한 로드 렌즈 어레이의 공역장을 Tc(λ)라고 했을 때,
    Tc(630)-Tc(470)≤0.3mm 및
    Tc(525)≤12mm
    를 만족하는
    로드 렌즈 어레이.
  8. 제 1 항에 기재된 플라스틱 로드 렌즈를 2차원 배열하여 이루어지는
    로드 렌즈 플레이트.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 로드 렌즈 어레이, 또는 제 8 항에 기재된 로드 렌즈 플레이트를 이용한
    이미지 센서.
  10. 제 6 항에 기재된 로드 렌즈 어레이 또는 제 8 항에 기재된 로드 렌즈 플레 이트를 이용한
    프린터.
  11. 삭제
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