WO1991005275A1

WO1991005275A1 - Refractive index distribution type plastic optical transfer member and its production method

Info

Publication number: WO1991005275A1
Application number: PCT/JP1989/000991
Authority: WO
Inventors: Nobuhikio TOYODA; Yoshihiko Mishina; Ryuji Murata; Yoshihiro Uozu; Masaaki Oda; Teruta Ishimaru
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-04-18
Also published as: EP0451266B1; EP0451266A4; US5390274A; DE68925125D1; KR920702888A; DE68925125T2; EP0451266A1; KR0151706B1

Description

明細書屈折率分布型プラスチック光伝送体及びその製法技術分野

本発明は、光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等種々の光伝送路として有用であり、また白色光源を用いた複写機の画像伝送用アレイとして有用な光伝送体及びその製法に関する。背景技術

光伝送体断面内において、その中心部から外周部に向って連続的な屈折率分布を有する光伝送体が特公昭 47 - 816号公報，同 47 - 28059号公報、およびヨーロッパ特許公開第 0208159号公報に示されている。

特公昭 47- 816号公報に示された屈折率分布型光伝送体はガラスを素材とし、イオン交換法にて作成しているため、その生産性が低く、同一形状（特に同一長）で同一性能を備えたものを作ることは難しく、同一性能を備えた屈折率分布型光伝送体の長さは不揃いとなり、その取扱い性に劣るという難点があつた。

特公昭 47 - 28059号に示された屈折率分布型ブラスチック光伝送体は、屈折率が相異しかつ特定の溶剤に対する溶解度が異なる二以上の透明な重合体を混合したものを棒状またはファィバ状に賦形した後、前記溶剤に浸漬して該成形物の表面より前記重合体の一部を抽出処理することにより、前記重合体成形物の表面からその中心部にかけて前記重合体の混合割合が変化したものとすることによって作られている。この方法によつて得られる光伝送体はブラスチック製屈折率分布型光伝送体であるが、屈折率の異なる二種以上の重合体の混合物からなるため屈折率のゆらぎが多くなりその透明性が低下するとともに光散乱を起し易いものとなり、屈折率分布型光伝送体としての特性が十分でないという問題点があり、その用途開発は進んでいない。

ョ—ロッパ公開特許第 0208159号公報には、少なくとも 1 種の熱可塑性重合体（A ) と、重合した場合に重合体（A ) と相溶し得、かつ重合体（ A ) とは異つた屈折率を有する重合体となる単量体（ B ) との均一混合物をロット状に成形した成形体の表面より、単量体（ B ) を揮散せしめることによつて、該成形物の表面から内部にかけて単量体（ B ) の連続的な濃度分布を与えた後、該成形物中の未重合単量体を重合することによつて屈折率分布型プラスチック光伝送体を作る方法が示されている。

屈折率分布型光伝送体の屈折率分布曲線は理想的には次式

N = N。（ 1 — ar ² )

によって表され、第 2図中の aに示した曲線となるといわれている。

ところが、本発明者の検討によると、上記方法によって作られた屈折率分布型光伝送体をィンターファコ干渉顕微鏡にて後述する条件で測定し屈折率分布曲線は、同図中の bに示す如く、その中心から半径方向 0. 5 r 。〜 0. 75 r 。までの範囲（すなわち、同図中 c 〜（！の範囲； e は最外周部を示す）は式（ 1 ) で示される理想曲線に比較的近い屈折率分布曲線となっている力それよりも外側及び内側の屈折率分布はその理想曲線から大きなずれを生じている。

このような光伝送体にて格子模様を観察してみると、その屈折率分布が式（ 1 ) で規定される二次曲線にほ正確に従う屈折率分布を有しているならば、第 3図（ a ) に示す如く、正常な格子像として観察されるが、第 2図（ b ) に示す如き、屈折率分布がその理想屈折率分布より離れた光伝送体にて格子像を観察すると第 3図（ b ) または（ c ) に示されるように大きく歪んだ格子像が観察され正確な画像伝送を行ない得ないものとなっている。また、その解像度を示すモデレーシヨントランスファ一ファクタ一（MTF) は 30 %以下と極めて低いものしか得られず複写機用光伝送体としては到底使用できないものであった。

そこで、第 2図（ b ) に示した如き屈折率分布を備えた従来法によって作られた屈折率分布型光伝送体は、第 2図（ d ) よりも外周方向の部位を切削によって除去するか、または溶剤処理によって溶出除去すれば該光伝送体の光路が比較的理想的な屈折率分布を有するものとなるが、解像度の高い光伝送体とすることは難しく、その生産性が極めて低く、かつ均一な製品を常に製造することが極めて困難であった。発明の開示

本発明の目的は、白色光源を用いた複写機に利用しうる屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、従来開発されたものに比べ、解像度が高く明るい光伝送体であり、かつ、その生産性が著るしく向上した光伝送体を提供するにある。

本発明は、半径 r。なる円形断面を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面へ向って少なくとも 0. 25 r 。〜 0. 70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 )

r ^z

n 0 1 一 r ( 1 )

L 2 j

式中、 n。は該光伝送体の中心軸部の屈折率、

n ( r ) は該光伝送体の中心軸より半径 rの位置部の屈折率、

g は該光伝送体の屈折率分布定数（讓— '）、 r は該光伝送体の中心軸より外周面への距離（腿）で規定される屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備 Ά.、

1. 4 ≤ n 0 ≤ 1. 6

0. 4 r 。（mm ) ≤ 0. 6

0. 15≤ g ( mm - ¹ ) < 0. 3

なる特性値を有し、かつ、 4 ラインペア Z mmなる格子像を該光伝送体を通して C C Dラインセンサー上に結像させて、その測定光量の最大値 i _{m a x} と最小値 i _{m i n} を測定し、次式

( 2 ) ： 1 m a 1 m i n

MTF = ― ； Χ,Ι ΟΟ ( 2 )

1 m a + 1 m i n

に従って算出したモジユレ—ション · トランスファー · ファンクシヨン（以下、「 MTF」という）が 55 %以上なる特性を備えていることを特徴とする屈折率分布型プラスチック製光伝送体を提供する。

本発明は、さらに、粘度が 10³〜 10 ^Bボイズである未硬化液状物質であって、該物質を硬化した硬化物の屈折率 nが n . > η _ζ 〉 η ₃ "· η _Ν である N偭（ N≥ 2 ) の未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が低くなるような配置で同心円状に複層積層した未硬化状態のストランドファィバに賦形し、該ストランドファイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理を施した後、未硬化ストランドフアイバを硬化処理することを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法を提供する。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明の屈折率分布型光伝送体の一例の屈折率分布状態を示す曲線であり、

第 2図は従来法によって作った屈折率分布型プラスチック光伝送体の屈折率分布状態を示す曲線であり、

第 3図はこれら光伝送体により得られる格子結合像の一例を示す図であり、

第 4図は光伝送体の解像度測定装置の概略を示す図であり、第 5図は C C Dセンサーにより格子結合像の光量レベルを測定して得たグラフであり、

第 6図は本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体を作るのに好ましく用い得る製造装置の概略図であり、

第 7図はレンズ性能測定装置の概略図であり、

第 8図は本発明の屈折率分布型ブラスチック光伝送体の一例の屈折率の分布拔態を示す曲線である。発明を実施するための最良の形態本発明の光伝送体の屈折率分布は、第 1図（ b ) に示されるように、その中心軸から少なくとも 0. 25 r。〜 0. 70 r。、好ましくは 0. 20 r。〜 0. 75 r 。の範囲が、式（ 1 ) に示した理想屈折率分布曲線〔第 1図（ a ) 〕にほ近似する分布曲線を備えていることが必要である。光伝送体の中心軸から 0. 25 r。〜 0. 75 r。の範囲が第 1図（ a ) に示す式（ 1 ) の屈折率分布曲線に近似する屈折率分布を有さない屈折率分布型ブラスチック製光伝送体は正確な画像伝送を行なうことができず、複写機用の光伝送体としての要求特性を満足せず、これらの用途に用いることはできない。

本発明の屈折率分布型プラスチック製光伝送体の n。値は 1. 4 n。 1. 6の範囲にあることが必要であり、この値が 1. 6を越えて大きなブラスチック光伝送体はその製作が難しくなる。一方、 n。が 1. 4未満の光伝送体はその中心軸部の屈折率とその外周部との屈折率との差を大きくとることができず、解像度に優れ画像伝送特性の優れた光伝送体とすることが難しい。

また、 g値は下記式（ 3 )

にて規定され、レンズ長とその結像距離を規定する値である g値が 0. 3 mm— ¹以上であると色収差を有する光伝送体となり易く、白色光を光源として使用する光伝送体としては適性を欠くようになる。一方、 g値が 0. 1 5 mm ¹より小さいものはその結像距離が長くなり、その取扱い性に劣る。

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は、複写機等の光伝送体として使用する場合は、 1 本で使用するよりも複数本を単一列または複数列に俵積み配列して集合せるァレィとして使用されることが多く、このアレイにて得られる画像は各光伝送体よりの画像の部分的な重なり画像となったものである。この重なり画像の鮮明性は、これら重なり画像の重なり度合に大きく依存し、また、この重なり度合を支配する因子は該光伝送体の直径である。鮮明な画像を得るにはその半径！" 。は 0. 4 〜 0. 6咖の範囲とすべきである。この太さが更に細いものではその明るさが不足し、また、屈折率分布の均一な光伝送体を効率よく作ることが難しい。また、この太さが上記範囲を越えるものは、この光伝送体を多数本並べてアレイを作ったときに得られる画像の重なり度合が不均一となり鮮明な画像の伝送を行ない難くなる。

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体の解像度を示す M T F は次のように求められる。すなわち、第 4図に示す如く、光源 42、フィルター 43、拡散板 44、格子 45、屈折率分布型光伝送体 41を複数本並べたァレィ 47を配列してなる解像度測定装置を用い、空間周波数 4 ( ラインペアノ誦）を有する格子像を該光伝送体 41を通して、 C C Dラインセンサー 46上に結合させ、その格子画像を読取り、その測定光量の最大値（ i _max ) と最小値（ i _{mi n} ) を第 5図に示す如く測定する。 M T Fは測定された i _max と i min から次式（ 2 ) ：

MTF(% ) = X100 ( 2 )

1 max + 1 m i n

に従って算出する。こで格子定数とは、第 4図の格子 45に示す如く白ラインと黒ラインとの 1組の組合せを 1 ラインとし、 l mrnの巾内に設けられているそのようなラインの数（ラィンペア/腿）である。

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体の M T Fは 55%以上であることが必要である。 MT Fが 55%未満の光伝送体はその解像度が低く、ファクシミリ等複写機用光伝送体として用いた場合、鮮明な画像を形成することができない。本発明のブラスチック製屈折率分布型光伝送体は次の如くして作ることができる。

未硬化状態での粘度が 10³〜 10⁸ボイズであり、硬化したときの屈折率 nが > η ₂ > η ₃ "· η _Ν である Ν個（ Ν≥ 2 ) の未硬化液状物質を用意し、この未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が低くなるように且つ同心円状に複層積層して未硬化状態のストランドフアイバを賦形し該ストランドフアイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理を施した後、未硬化ストランドファィバを硬化処理する。

g値が 0. 3 > g 0.15である屈折率分布型光伝送体において、 N 2 とすると光伝送体の中心層と最外層との η , — n _N の差を適切な範囲とすることができ、その中心から 0.25 r _o 一 0.75 r。の範囲内の屈折率分布を式（ 1 ) の曲線に近似なものとすることが容易となり、本発明の目的とする光伝送体とすることができる。従って、 Nは 2以上、好ましくは 2〜 Ί、より好ましくは 3〜 5 の範囲である。

本発明を実施するに際して、用いられる未硬化液状物質は、粘度が 10³〜 10⁸ボイズで硬化性のものであることが必要である。粘度が 10³ボイズよりも小さいものはその賦形に際し糸切れが生ずるようになり糸状物の形成が困難である。また粘度が 10⁸ボイズより大きいと、その賦形操作性が不良となり各層の同心円性が損われたり、太さ斑の大きな賦形物となり易い。

本発明を実施するに際して用いうる硬化しうる液状物質としてはラジカル重合性ビニル単量体または該単量体と該単量体に可溶性の重合体とからなる組成物などを用いることができる。

用い得るラジカル重合性ビニル単量体の具体例としては、メチルメタクリレート（ n = 1.49) 、スチレン（ n = 1.59) 、クロルスチレン（ n = 1.61) 、酢酸ビュル（ n = 1.47) 、 2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォロプロピル（メタ）ァクリレート、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 —ォクタフルォロプロピル (メタァクリレート）、 2 , 2 , 3 ， 4 , 4 , 4 —へキサフルォロプロピル（メタ）ァクリレート、 2 , 2 , 2 — トリフルォロェチル（メタ）ァクリレート等の弗素化アルキル（メタ）アタリレート（ η = 1. 37〜 1. 44 ) 、屈折率 1. 43〜 1. 62の (メタ）ァクリレート類、例えばェチル（メタ）ァクリレート、フエニル（メタ）ァクリレート、ベンジル（メタ）ァクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）ァクリレート、アルキレングリコ一ルジ（メタ）ァクリレート、トリメチロールプロパンジまたはトリ（メタ）ァクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリまたはテトラ（メタ）ァクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）ァクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ（メタ）ァクリレート、ならびにジエチレングリコールビスァリルカーボネート、弗素化アルキレングリコールボリ（メタ）ァクリレートなどが挙げられる。

これら未硬化液状物質の粘度を調整しかつ得られるストランドファイバ状賦形物の中心から外側へ向い屈折率分布をもたせるため、前記の未硬化液状物質はビニル系単量体と可溶性ボリマ一とから構成されていることが好ましい。ここに用いうるポリマ一は前記のラジ力ル重合性ビュル単量体から生成するボリマ一との相溶性が良いことが必要であり、そのようなポリマ一としては、例えば、ポリメチルメタクリレート ( η = 1. 49 ) 、ポリメチルメタクリレート系コボリマ一（ η = 1. 47〜 1. 50 ) 、ポリ一 4 ーメチルペンテン一 1 ( η = 1. 46) エチレンノ齚酸ビュルコポリマー（ η = 1. 46〜 1. 50 ) 、ポリカーボネート（ n = 1. 50〜 1. 57 ) ポリ弗化ビニリデン（ n = 1. 42 ) 、弗化ビニリデンノテトラフルォ口エチレンコポリマ ― ( n = 1. 42〜： I. 46 ) 、弗化ビニリデンノテトラフルォロェチレン/へキサフノレオ口プロペンコポリマ一（ n = 1. 40〜 1. 46 ) 、ポリ弗化アルキル（メタ）ァクリレートポリマーなどが挙げられる。

粘度を調整するため、各層に同一の屈折率を有するポリマ一を用いると、中心から表面に向って連続的な屈折率分布を有するプラスチック光伝送体が得られるので好ましい。とくに、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ、且つそれ自体の屈折率も高いので本発明の屈折率分布型光伝送体を作るに際して用いるボリマーとして好適である。

前記未硬化物より形成したストランドファイバを硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒および/または光硬化触媒を添加しておくことが好ましい。すなわち、熱硬化触媒および Z または光硬化触媒を含有するファイバストランドを加熱処理するかまたは光照射、好ましくは紫外線を周囲から照射する。熱硬化触媒としては、普通パーォキサイド系触媒が用いられる。光重合触媒としてはべンゾフエノン、ベンゾィンアルキルエーテル、 4 ' —イソプロビル一 2 — ヒドロキシ一 2 — メチループロビオフエノン、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフエ二ルケトン、ベンジルメチルケタール、 2 , 2 —ジエトキシァセトフユノン、クロ口チォキサントン、チォキサントン系化合物、ベンゾフヱノン系化合物、 4 ージメチルァミノ安息香酸ェチル、 4 ージメチルァミノ安息香酸ィソァミル、 N —メチルジェタノールァミン、トリェチルァミンなどが挙げられる。

光重合に用いる光源としては 150〜 600 n mの波長の光を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯- ケミカルランプ、キセノンランプ、レーザー光等が挙げられる。

本発明の光伝送体を作るには、例えば、第 6図に示すストランドフアイバ成形装置を用いて実施することができる。同心円状複合ノズル 61から押し出された未硬化状のストランドフアイバ 62は、ストランドフアイバの各層の単量体を相互に拡散させて屈折率分布を与えるための相互拡散部 63および未硬化物を硬化させるための硬化処理部 64を通り、引取り口一ラー 65を経て、屈折率分布型プラスチック光伝送体 66として巻取り部 67に卷取られる。ストランドフアイバ 62から遊離する揮発性物質を相互拡散部 63及び硬化処理部 64から除去するため、不活性ガス導入口 68から不活性ガス例えば窒素ガスが導入され、排出口 69から排出される。

上記の如き方法によつて得られる屈折率分布型光伝送体には、さらに低屈折率の被覆層を設けることもできる。被覆層を形成するためには、トリフルォロアルキルァクリレート、ペンタフゾレオロアレキルァクリレート、へキサフルォロアルキルァクリレート、フルォロアルキレンジァクリレート、 1 1 , 2 , 2 —テトラヒドロへプタデカフルォロデシルァクリレート、へキサンジオールジァクリレート、ネオペンチルグリコールジァクリレート、ジペンタエリスリトールへキサァクリレートなどを適宜混合し、必要に応じ塗工性及び屈折率を調節するために前記の弗素化ァクリレート又はメタクリレ — トの重合体を加え、さらに前記の光重合開始剤を加えたものを用いることが好ましい。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例中のレンズ性能及び屈折率分布の測定は下記の方法で行った。

I . レンズ性能の測定

評価装置

レンズ性能の測定は第 7図に示す評価装置を用いて行った。試料の調製

実施例において得られた光伝送体を、通過する He - Ne レーザー光線のうねりから判定した光線の周期（ス）のほぼ 1/4の長さ（スノ 4 ) となるように切断し、研磨機を用いて、試料の両端面が長軸に垂直な平行平面となるように研磨し、評価試料とした。

測定方法

第 7図中の光学ベンチ（71) の上に配置された試料台（76) の上に試作した評価用試料（78) を載置し、絞り（74) を調節して光源（72) からの光が集光用レンズ（73) 、絞り（74) ガラス板（75) を通り、試料の端面全面に入射するようにしたのち、試料（78) 及びボラロイドカメラ（77) の位置をポラロイド（ボラロイド社商標）フィルム上にピントがあうよう調節し、正方形格子像を撮影し、格子のゆがみを観察した。ガラス板（75) はフォトマスク用のクロムメツキガラスのクロム被膜を i 讓の正方形格子模様に精密加工したものを用いた。

π . 屈折率分布の測定

力一ルツアイス社製ィンタ一ファコ干涉顕微鏡を用いて測定した。

実施例 1

ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0. 34. メチルェチルケトン（ΜΕΚ) 中 25てにて測定） 52重量部、ベンジルメタクリレート 35重量部、メチルメタクリレート 13重量部、 1 — ヒド口キシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ノヽィド口キノン 0. 1重量部を 60 'Cで加熱混練した未硬化物を第 1層 (中心部）形成用原液とし、ボリメチルメタクリレート

( ί V ) = 0. 34、 ΜΕΚ中 25てにて測定） 50重量部、ベンジルメタクリレート 15重量部、メチルメタクリレート 35重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ハイド口キノン 0. 1重量部を 60 'Cで加熱混練した未硬化物を第 2層形成用原液とし、ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0. 34、 MEK中 25 'Cにて測定） 50重量部、メチルメタクリレ - ト 50重量部、 1 — ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部を加熱混練した未硬化物を第 3層（外層部）形成用原液とし、これら 3種の原液を複合ノズルを用い、同心円状ストランドファイバとして同時に押し出した。この時の押出し時の第 1層の成分の粘度は 4. 7 X 10 ⁴ ボイズ、第 2層の成分の粘度は 3. 7 X 10 ⁴ ボイズ、第 3層の成分の粘度は 2. 9 X 10⁴ ボイズであった。複合ノズルの温度は 60 'C とした。第 6図に示すように、紡糸ノズルより吐出されたストランドフアイバ 62は 45cm長の相互拡散部（63) を通過させることによりストランドファイバの各層間のモノマーの相互拡散を行わせ、その後 12本の蛍光灯（長さ 120cm、 40W ) を円環状に等間隔に配置された光照射部の中心をストランドフアイバ速度 40CIDZ分の速度で通過させることによりストランドファィバ中のモノマーを重合させて屈折率分布型プラスチック光伝送体とし、ニップロ一ラーで引き取った。

ストランドファイバを形成する際の各層の吐出量比を第 1 層：第 2層：第 3層 = 7 ： 4 ： 1 として得られた屈折率分布型光伝送体の半径（ r。）は 0.59廳であり、インターフアコ干涉顕微鏡により測定した屈折率分布はその中心部が 1.508、周辺部が 1.498であり、屈折率分布定数（ g ) 値は 0.20讓 - ' で、その中心から外面に向って第 8図に示す如く 0.15 r 。〜 0.75 r。の範囲の屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致していた。この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 18.4卿とし 4 ラインペア/ ^/MIなる格子を用いて測定した M T Fは 60 %であり、その時の共役長が 42.4卿で、得られた格子の結像は歪みの少ない鮮明なものであった。

更に、この光伝送体を複数本用いて第 4図中の 47に示す如き構造をもつレンズ長 18.4鯽の光伝送体アレイを作成し、 4 ラィンペア Znimなる格子を用いてその M T Fを測定した結果 52%となった。この光伝送体アレイを構成する棒状レンズの共役長は 42.4卿であった。この光伝送体アレイを用いて L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたイメージスキャナを組み立てたところ、その解像度は高く、鮮明な画像を伝送することができた。

実施例 2

実施例 1 で用いた 3種の原液と、更に、第 4層形成用原液としてポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0. 34、 MEK中 25 'Cにて測定） 47重量部、メチルメタクリレート 40重量部、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 ， 5 , 5 —ォクタフルォロペンチルメタクリレート 13重量部、 1 —ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部とを 60 'Cで加熱混練した未硬化物質を用い、同心円状 4層複合紡糸ノズルを用いて、上記 4種の原液を同心円状に配したストランドファイバとして同時に押し出した。押出し時の第 1層ないし第 3層の粘度は実施例 1 とほ同じであり、第 4層形成成分の粘度は 2. 5 X 10 ⁴ ボイズであった。この時の複合ノズルの温度は 60てとした。

次いで、実施例 1 と同様の操作を行ない屈折率分布型ブラスチック光伝送体を得た。

ストランドフアイバ形成時の第 1層：第 2層：第 3層：第 4層の吐出量比を = 7 ： 4 ： 1 ： 0. 5 として得られた光伝送体は半径（ r 。） 0. 60咖、インタ一フアコ干涉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部が 1 . 507、周辺部が 1 , 496であり -、屈折率分布定数（ g ) 値は 0. 20讓 - その中心から外面に向つて 0. 15 r 。〜 0. 80 r。の範囲で屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致しており、この光伝送体の両端面を研磨しレン 5

17 ズ長 18.4讓とし 4 ラインペア/咖の格子を用いて測定した M T Fは 65%であり、その時の共役長は 42.4mmであった。この光伝送体を複数本組合せ実施例 1 と同様にしてレンズ長 18.4ππηの光伝送体ァレイを作成し、 4 ラインペアノ咖なる格子を用いて M T Fを測定した結果 58%であり、この時の共役長は 42.4腿であった。この光伝送体アレイを用いて L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたイメージスキャナを組み立てた。このィメ一ジスキャナは解像度の高い鮮明な画像を伝送することができた。

実施例 3

実施例 2で用いた 4種の原液を第 1層から第 4層形成用原液として用い、ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0.34、

MEK中 25てにて測定） 40重量部、メチルメタクリレート 18重量部、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 6 , 6 —ォクタフルォロぺンチルメタクリレート 42重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフェ二ルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部を 60てで加熱混練し、第 5層形成用原液として用いた。これら 5種の原液を複合ノズルを用い同心円状ストランドファィバとして同時に押し出した。押し出し時の第 1層から第 4層までの原液の粘度は実施例 2 とほ同じであり、第 5層形成成分の粘度は 2. 2 X 10⁴ ボイズであった。この時の複合紡糸ノズルの温度は 60てとした。

次いで、実施例 1 と同様の操作を行ない光伝送体を得た。ストランドファイバ形成時の吐出量比を第 1層：第 2層：第 3層：第 4層：第 5層 = 7 ： 4 ： 1. 1 ： 0. 6 : 0. 4 として得られた光伝送体は半径（ r。） 0.60麵、インタ一フアコ千涉顕微鏡により測定した屈折率の分布は中心部が 1.507、周辺部が 1.494であり、屈折率分布定数（ g ) 値は 0.22讓— ¹であり - その中心から外面に向って 0.15 r。〜 0.85 r。の範囲で屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致していた。この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 17.8讓とし、 4 ラインペア/ 删の格子を用いて測定した M T Fは 72%であった。その時の共役長は 32.6讓であった。この光伝送体を複数本組合せ、実施例 1 と同様にしてレンズ長 17.8腿の光伝送体アレイを作成し、 4 ラインペアノ醒なる格子を用いて M T Fを測定した結果、共役長 32.6MIで 65%であった。この光伝送体アレイを用いて. L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたイメージスキヤナを組み立てた。このイメージスキャナは解像度が高く - 鮮明な画像を伝送することができた。

比較例 1

実施例 2で用いたものと同じ 4種の原液を用いて吐出量比を第 1層：第 2層：第 3層：第 4層 = 1 ： 1 ： 1 ： 1 とする他は実施例 2 と全く同様にしてストランドファイバを作り、単量体の拡散、硬化処理をし光伝送体を得た。得られた光伝送体の半径（ r 。）は 0.55腿であり、インターフアコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部が 1.506、周辺部が 1.486であり、屈折率分布定数（ g ) 値は 0.29讓— ¹であったが、屈折率分布が（ 1 ) 式と一致したのはその半径方向の 1 割程度の範囲であった。この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 13.5mmとし、 4 ラインペアノ讓の格子を用いて測定した M T Fは共役長 24.7讓で 22%であつた。この光伝送体を複数本組合せ、実施例 1 と同様にしてレンズ長 13.5細の光伝送体アレイを作成し、 4 ラインペアノ mmなる格子を用いて M T Fを測定した結果共役長 24.7咖で 19%であつた。この光伝送体アレイを用いて L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたイメージスキャナを組み立てたがその解像度は非常に悪かつた。

実施例 4

ポリメチルメタクリレート（〔？？〕 = 0.34、 ΜΕΚΦ25Τにて測定） 51重量部、ベンジルメタクリレート 20重量部、メチルメタクリレート 29重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフェ二ルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部を 60 てで加熱混練した未硬化物質を第 1層形成用原液とし、実施例 1 で用いた第 3層形成用原液を第 2層形成用原液として用い、実施例 2 で用いた第 4層形成用原液を第 3層形成用原液として用い、この 3種の原液を実施例 1 と同様にして屈折率分布型光伝送体を得た。この時の第 1層の成分の粘度は 4. 5 X 10⁴ ボイズであった。

ストランドファイバ形成時の吐出量比は第 1層：第 2層：第 3層 = 7 ： 3 ： 1 であり、得られた光伝送体の半径 ( r o) は 0.46IM、ィンタ一フアコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部が 1.500、周辺部が 1.490であり、屈折率分布定数（ g ) 値は 0.25删- ¹であり、その中心から外面に向って 0.15 r 。〜 0.81 r 。の範囲で屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致しており、この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 15.6醒とし、 4 ラインペアノ咖の格子を用いて測定した M T Fは共役長 29.0mmで、 62%であった。この光伝送体を複数本組合せ、実施例 1 と同様にしてレンズ長 15.6腿の光伝送体アレイを作成し、 4 ラインペアノ MIなる格子を用いて M T Fを測定した結果共役長 29. Oramで 55%となった。この光伝送体アレイを用いて、 L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたィメ一ジスキャナを組み立てた。このィメージスキャナは解像度の高い鮮明な画像を伝送することができた。

実施例 5

メチルメタクリレ一ト 50重量％、 2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォ口プロピルメタクリレート 50重量％からなる重合体

〔 A〕（ n。 = 1.456 、〔？？〕 = 1.00、 MEK中 25'Cで測定） 50重量部、メチルメタクリレート 50重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフヱ二ルケトン 0. 2重量部、ノヽィドロキノン 0. 1重量部を 60'C加熱混練した未硬化物を第 1層形成用原液とした。また、上記重合体〔 A〕 48重量部、 2 , 2 , 3 , 3 ーテトラフルォ πプロピルメタクリレート 22重量部、メチルメタクリレート 30重量部、 1 —ヒドロキシシクロへキシルフェ二ルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部を 60。C に加熱混練した未硬化物を第 2層形成用原液とし、重合体

〔 A〕 46重量部、 2 , 2 , 3 , 3 —テトラフルォ口プロピルメタクリレ一ト 44重量部、メチルメタクリレート 10重量部、 1 ーヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン 0. 2重量部、ハイドロキノン 0. 1重量部とを 60てにて加熱混練した未硬化物を第 3層形成用原液とした。これら 3種の原液を、押し出し時の第 1層形成用成分の粘度 4. 0 X 10⁴ ボイズ、第 2層形成用成分の粘度 3. 3 X 10⁴ ボイズ、第 3層形成用成分の粘度 3. 1 X 10" ポィズにて、実施例 1 と同様にして複合紡糸した後、硬化処理し屈折率分布型光伝送体を得た。

ストランドフアイバ形成時の各層の吐出量比は第 1層：第 2層：第 3層 = 7 ： 4 ： 1 であり、得られた光伝送体の半径

( r 。）は 0.50咖、ィンタ一フアコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部が 1.472、周辺部が 1.459であり、屈折率分布定数（ g ) 値は 0.27MT その中心から外面に向って 0.15 r 。〜 0.78 r 。の範囲で屈折率分布が近似的に（ 1 ) 式とほぼ一致していた。この光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長 14.0MIとし、 4 ラインペア/ ^/難の格子を用いて測定した M T Fは共役長 29. Oramで 64%であつた。この光伝送体を複数本組合せ、実施例 1 と同様にしてレンズ長 14.0mmの光伝送体アレイを作成し、 4 ラインペア /纏なる格子を用いて M T F を測定した結果共役長 29顧で 57%となった。この光伝送体ァレイを用いて、 L E Dを光源とし、 C C Dを受光素子としたイメージスキャナを組み立てた。このイメージスキャナは解像度の高い鮮明な画像を伝送することができた。産業上の利用可能性

本発明のプラスチック製屈折率分布型光伝送体は、従来開発されてきた同種の光伝送体に比べ、その中心から少くとも 0.25 r 。〜 0.75 r。の範囲の屈折率分布が式（ 1 ) の理想的分布曲線に極めて近似した分布のものとなっているため、その外周部の切削加工などを施さなくても極めて良好なレンズ特性を備えている。従って、この屈折率分布型光伝送体は、白色光源を用いた複写機の画像伝送用アレイとして、また、光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等の光伝送路として有用である。

また、本発明の光伝送体は、未硬化物質を用いた同心円的な 3層以上の複層押出成形法を用いることによって効率よく製造することができる。

Claims

1. 半径 _Γ。なる円形断面を有する屈折率分布型ブラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面へ向つて少なくとも 0.25 r 。〜 0.70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 ) ： n ( r ) = n o ( 1 )

式中 n。は該光伝送体の中心軸部の屈折率、

送体の ¾車

n ( r ) は該光伝中心轴より半径 r の位置部の屈折率、 <一

g は該光伝送体の屈折率分布定数（讓—つ、

r は該光伝送体の中心轴より外周面への距離（麵）で規定される屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備え、

1. 4 ≤ n 0 ≤ 1. 6

0. 4 ≤ r 。（腿） ≤ 0. 6

0.15≤ g (mm- ¹ ) < 0, 3

なる特性値を有し、かつ、 4 ラインペアノ mmなる格子像を該光伝送体を通して C C D ラインセンサー上に結像させて、その測定光量の最大値 i _max と最小値 i _{mi n} を測定し、次式 ( 2 ) ： TF = X 100 ( 2 ) ί ma + i mi fi

に従って算出したモジユレーショントランスファー ' ファンクシヨン（MTF) が 55 %以上なる特性を備えていることを特徴とする屈折率分布型プラスチック製光伝送体。

2. 光伝送体の中心軸から外周面へ向って少なくとも 0. 20 r 。〜0. 75 r。の範囲の屈折率分布が式（ 1 ) で規定する屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備えている請求項 1記載の屈折率分布型ブラスチック光伝送体。

3. 粘度が 10³〜 10⁸ボイズである未硬化液状物質であつて、該物質を硬化した硬化物の屈折率 nが n ！ > n ₂ > n ₃ 〜 n _N である N個（ N≥ 2 ) の未硬化液状物質を中心から外周面に向って順次屈折率が小さくなるような配置で同心円状に複層積層した未硬化状態のストランドフアイバに賦形し、該ストランドフアイバの各層間の屈折率分布が連続的屈折率分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を施しながら、またはそのような相互拡散処理した後、該未硬化ストランドフアイバを硬化処理することを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体の製法。

4. 半径 r。なる円形断面を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体であって、該光伝送体の中心軸から外周面に向つて少なくとも 0. 25 r 。〜 0. 70 r。の範囲の屈折率分布が下記式（ 1 ) ： r g ²

n ( r ) n o 1 一 r ² ( 1 )

L 2 ^J

式中、 n。は該光伝送体の中心蚰部の屈折率、

n ( r ) は該光伝送体の中心軸より半径方向 r の距離の位置部の屈折率、

g は該光伝送体の屈折率分布定数（腿— ¹ ) 、

r は該光伝送体の中心軸より外周方向への距離（難）で規定される屈折率分布曲線にほ近似する屈折率分布を備、

1. 4 ≤ n 0 ≤ 1. 6

0. " r 。（纖） 0. 6

0.15≤ g (難-つ < 0. 3

なる特性値を備え、かつ、 4 ラインペアノ mmなる格子像を該光伝送体を通して C C D ラインセンサー上に結像させてその測定光量の最大値 i _max と測定光量の最小値 i m _{i n} を測定し、次式（ 2 ) ：

MTF(% ) X 100 ( 2 )

+

に従って算出したモジユレ—ション · トランスファー · ファンクション（MTF) が 55%以上なる特性を備えた屈折率分布型ブラスチック製光伝送体の複数本を単一ラインまたは複数ラィンに並列して集合してなることを特徴とする光伝送体ァレィ。