JP3771636B2 - 光伝送体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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利用できるプラスチック光伝送体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部に連続的な屈折率分布を有する光伝送体は既に特公昭４７ー８１６号においてガラス製のものが提案されている。また、合成樹脂体のものは特公昭４７ー２８０５９号において提案されている。その後様々な手法によりガラス製及び合成樹脂製の光伝送体が提案されている。この屈折率分布型光伝送体は一般的には、その両端面を中心軸に垂直な平行平面に鏡面研磨し、単体で微小レンズとして使用されている。またその多数を密接配列して接着一体化してレンズアレイの形態として複写機、ファクシミリ、スキャナ等のラインセンサ部品として、またＬＥＤプリンタの書き込みデバイス等に広く用いられている。また、特定の用途においては片端面または両端面を若干の曲率の球面にして使用される。そして画像伝送に用いられる屈折率分布型レンズ及びレンズアレイにおいては高い解像力を持つ光学特性に優れたレンズが求められており、高い解像力及び良好な画像コントラストを得る上でいわゆるフレア光が問題となる。
【０００３】
屈折率分布型レンズでは、一方の端面から入射した光線はレンズ体内をサインカーブを描いて進行し他端面から出射して結像するのであるが、一般にレンズ体内の屈折率分布は必ずしも理想的な分布に一致しているわけではない。特に外周部付近で理想分布から外れており、この外周部付近での屈折率分布の歪みとレンズ側周面を通してレンズ内に入る外光に起因してレンズ周辺にフレア光と呼ばれる結像に寄与しないぼやけた光が発生する。このフレア光がレンズの解像力及び画像のコントラストに悪影響を及ぼすのである。
【０００４】
上記のようなフレア光の発生防止のため、従来はレンズアレイに使用する屈折率分布型レンズ素子の外周面を化学的エッチング等により微細な凹凸の粗面とし、これによりレンズ内で最外層に向かう光線を粗面での乱反射で外部へ逃がすとともに外周面に入射する外光を乱反射させてレンズ内への透光を抑制するようにしている。また、レンズ素子同志を結合する接着剤として黒色樹脂を使用している。これらのような対策を行ってもレンズ素子間を結合する接着剤中の黒色顔料が均一分散されず、隣接するレンズ素子間に局部的に透明な部分ができたり、あるいはレンズアレイ組立時において上記接着剤の粘性が大きいため、樹脂がレンズ外周面の凹凸に十分になじまず、局部的に未含浸部を生じ、これに起因して光の漏れが発生して充分な光学性能が得られないと言う問題点があった。また、粗面としたレンズ外周面は微視的に見て鋭利な凹凸となっているために応力集中を生じやすく更に平均的な凹凸とは別に比較的深いクラックを伴っているために相対的に強度が弱く、レンズアレイの組立時にしばしば破損を生じるという問題があった。
【０００５】
合成樹脂製レンズの処理方法としては特開平６−２２２２１８号公報等においてフレア光を生じる原因となる外周部の屈折率分布の不整な部分を溶剤や刃物を用いて削除した光伝送体及び削除する方法が提案されている。このように削除する方法は非常に効果的な手法であるが、削除した後のごみの処理、溶剤の回収、切削刃が非常に寿命が短い等の問題があった。
【０００６】
また、特開平７−１２０６０４号公報，特開平７−１４６４３６号公報においてフレア光を生じる原因となる外周部の屈折率分布の不整な部分を溶剤や刃物を用いて削除した後に、溶剤に光吸収剤を溶解した溶液中に光伝送体を浸漬し、その外側から光吸収剤を拡散させて光伝送体中に光吸収剤を導入する技術が提案されている。これらの方法を取ることによって光伝送体の光学特性は著しく高いものになるものの先に説明しているように、削除した後のごみの処理、溶剤の回収、切削刃が非常に寿命が短い等の問題があった。
【０００７】
特開平１−１０５２０２号公報においては、光伝送体の外周部であって光伝送体を構成する組成物中に光吸収剤が存在する光伝送体、光伝送体アレイ、及びその製造方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの発明は溶剤に溶かした光吸収剤を光伝送体の外周部から吸収させる方法で製造されるので、光吸収剤の濃度分布が避けられず、光伝送体の横断面の半径方向における光吸収剤の濃度分布は外周部程高く中心側程低いものである。
【０００９】
ところで中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体（以下適宜「レンズ」という）中を走行する光は、レンズの横断面内の外周面の位置で最も少なく、より中心部側の位置であるほど多くなっている。また屈折率分布の不整部分がレンズの外周部の所定範囲に存在する場合、この不整部分の全体に亘って光吸収剤を混在させる必要がある。しかしながら、この先行技術の方法による光吸収剤濃度分布では、光の走行量が多い中心部側程光吸収剤の濃度が低いので、この不整に起因するフレア光を効率的に除去することが難しい。そして不整部分の最も内側（中心部側）の位置に十分な濃度の光吸収剤を含浸させようとすると、それより中心部側の不整部分でない所にも光吸収剤が含浸されてしまい、その結果光伝送量が減少するという問題が生じる。
【００１０】
またこれらの光伝送体を単レンズとして用いる場合はレンズを他の部材と固着するために接着剤が用いられ、光伝送体アレイとする場合にはレンズ同士及びレンズと基板を固着させるために接着剤が用いられる。しかしながらこのように光伝送体の外周面にまで光吸収剤が存在しており且つ外周部側にいくにつれて光吸収剤の量が多く存在している場合には、接着剤によって光吸収剤が接着剤層に拡散する、接着剤と光吸収剤が反応して相互作用を起こす、光吸収剤の光線吸収ピークがシフトする、接着剤の硬化が阻害される等の弊害が起こり易い点が問題である。
【００１１】
更に、特開平１−１０５２０２号公報の方法では溶剤を用いるために光伝送体内部に溶剤が残留して、この溶剤によってレンズ性能が経時変化する点が問題である。また、溶剤処理によって光伝送体の外形寸法が変化し寸法斑が生じやすい点も問題である。
【００１２】
特開平６−５１１４１号公報には、光ファイバの保護層（最外層）に着色剤を添加したマルチフィラメント型光ファイバが開示されている。しかしながらこの発明は外部から光ファイバ内に入る光を遮断するための技術であって、着色剤が混入される部分は光伝送体の外側であって光ファイバの損傷を防ぐための保護層部分である。
【００１３】
また、この光ファイバの製法においては最外層の光遮断性保護層として熱可塑性樹脂が使用されているが、未硬化状の樹脂組成物を多層紡糸して製造するプラスチック製屈折率分布型光伝送体の製造技術には、最外層に熱可塑性樹脂を配置する手法を適用することは実質的に不可能である。
【００１４】
特開平４−２５１８０５号公報には、染料濃度が異なる複数の紡糸原液を多層紡糸した屈折率分布型光伝送体が開示されている。しかしながらこの発明は、光伝送体の出射光の光量分布の均一化を目的とするものであって、染料は光伝送体内部の全体に亘って存在している。即ちこの先行技術は、光伝送体の屈折率分布の不整部分にのみ染料等を存在させ、光伝送体の光伝送部には染料等を実質的に存在させない構造の本願発明とは技術思想が全く異なっている。
【００１５】
また、このような光重合法による製法では光重合用の光を外周部から中心部まで透過させる必要があることから混在させる光吸収剤の濃度は著しく低くせざるをえない。
即ちこれらの従来技術では、光伝送部の光伝送性が良好で且つフレア光が少ない光伝送体は得られておらず、またこのような性能を発現する光伝送体のを効率的な製法は得られていない。
【００１６】
本発明の目的は、光伝送部の光伝送性が良好で且つフレア光が少ない光伝送体、解像度の高いレンズ、レンズアレイを提供することにある。
【００１７】
また本発明の目的は、前記性能を発現する光伝送体またはレンズ外周部にフレア光抑制用の均一濃度の光吸収剤等を効率的且つ容易に混在させる方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体であって、外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲の部分のみに光吸収剤または光散乱剤の濃度が均一な層が形成されてなる光伝送体にある。
【００１９】
また本発明の要旨は外周表面の位置から中心方向に向かう５μｍ以内の部分には光吸収剤及び光散乱剤を含有しない、前記光伝送体にある。
【００２０】
また本発明の要旨は前記光伝送体において、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体であって、外周表面の位置から中心方向に向かう１００μｍ以内の所定範囲の部分に光吸収剤または光散乱剤の濃度が均一な層が２層以上形成されてなる光伝送体にある。
【００２１】
更に本発明の要旨は、硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ１、ｎ２、・・、ｎＮ（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物を同心円状に積層して、中心部から外周部に向かって屈折率が順次減少したファイバ状の未硬化物積層体を形成し、この積層体の各層間の屈折率分布が連続的に変化するように隣接層間の成分の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、積層体を硬化処理して、屈折率分布型ファイバを製造する方法において、中心部からＮ／２番目以上の未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で前記の積層体を形成することにある。
【００２２】
また本発明の要旨は前記光伝送体の製法において、硬化後における光伝送体の外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲に対応する未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で積層体を形成することにある。
【００２３】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、少なくともＮ−１番目の未硬化状物層中に光吸収剤または光散乱剤を混入させることにある。
【００２４】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、隣接する２つ以上の未硬化状物層中に光吸収剤または光散乱剤を混入させることにある。
【００２５】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、光重合法により硬化処理を行うことにあり、更に、４００〜７５０ｎｍの特定波長域の吸光度が、３００〜３７０ｎｍにおける吸光度の、２倍以上である光吸収剤を用いて、３００〜３７０ｎｍの発光波長を有する紫外線を用いた光重合法により硬化処理を行うことにある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光伝送体及びその製造方法について詳細に説明する。
図１及び図２はそれぞれ本発明の光伝送体の一例である屈折率分布型レンズの縦断面図、横断面図である。また、図３及び図４は最外周部に光吸収剤または光散乱剤が存在しない場合の光伝送体の縦断面図、横断面図である。それぞれレンズ素材１は、中心軸４上の屈折率をＮ0、屈折率分布定数をＡとすれば、中心軸から半径方向に距離ｒ離れた点での屈折率Ｎ（ｒ）がほぼ次式の関係で表される屈折率分布を持つ透明な円柱体である。
Ｎ（ｒ）＝Ｎ0（１−Ａｒ2） ・・・・（１）
本発明の光伝送体は外周部の屈折率が不整な部分に光吸収剤または光散乱剤がほぼ均一に混在していることを特徴としている。外周部に光吸収剤または光散乱剤が分散されているためにその近傍付近で発生するフレア光は界面反射することなしに光吸収剤によって完全に吸収され、または光散乱剤によって散乱される。つまり、光伝送体を構成する組成物中にある厚み方向に光吸収剤または光散乱剤が均一に存在するために、フレア光はより効果的に光吸収剤によりレンズ内部で吸収され、または光散乱剤によりレンズ内部で散乱されるのである。
【００２７】
本発明の円柱状の光伝送体において、光吸収剤または光散乱剤はその外周表面の位置から１００μｍ以内の所定範囲の部分に混在されている。この光吸収剤または光散乱剤が存在する層（以下適宜「遮光層」という）の厚さは、屈折率分布の不整部分の幅や光吸収剤もしくは光散乱剤の濃度等によって適宜決定されるが、通常は５〜７０μｍ程度である。
【００２８】
この遮光層の厚さは屈折率分布の不整な部分全体であってもよくまたはその一部であってもよい。但し後者の場合は、最も内側の不整部分を含む部分を遮光層として、フレア光を十分に吸収または散乱可能な濃度に光吸収剤等を混在させることが必要である。更にクロストーク防止効果の観点も考慮して光伝送体外部からの光の入射を防止することを目的として、遮光層中の光吸収剤等の濃度や遮光層の厚みを決めることが好ましい。
【００２９】
即ち、遮光層は、１）外周表面から中心部に向かう１００μｍ以下の所定の位置から外周表面迄の間に形成させることができ、また２）外周表面から中心部に向かう１００μｍ以下の所定の２つ位置の間に形成させることができる。具体的には外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の位置の所定範囲の部分に遮光層を存在させることができる。
【００３０】
尚、遮光層を２以上の層に分割して各層中の濃度を変更したものとすることもできる。例えば光伝送体外部からの光の入射を防止することを目的とする場合は、遮光層を２層以上とし、外側の遮光層中の濃度を高くすることができる。
【００３１】
具体的には例えば、Ｎ番目の層（最外層）のみ、Ｎ−１番目の層のみ、Ｎ番目の層とＮ−１番目の層の２層、Ｎ−１番目とＮ−２番目の層の２層、Ｎ番目、Ｎ−１番目とＮ−２番目の層の３層を遮光層とすることができる。尚、製造時において隣接する２層に同一濃度の光吸収剤等を配合した場合は、得られる光伝送体において遮光層は１層と見なされる。
【００３２】
本発明において光吸収剤としては、光伝送体が用いられる光学系の発光波長にあった種々の染料、顔料、色素が使用できる。可視光領域のすべての光を吸収することを目的とする場合には、多種の染料、顔料、色素を混合した黒色のものが選択できる。また、カーボンブラック、グラファイトカーボン、等の光吸収剤も当然用いることができる。その他光を吸収する物質であれば特に限定されることはない。本発明においては、光吸収剤が光伝送体を構成する組成物中に分散されて存在するのが好ましい。有機高分子体中に染料分子、顔料分子が物理的あるいは化学的親和力の場で分散あるいは結合している状態である。
【００３３】
未硬化状物中に含有される光吸収剤の濃度は０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜１重量％の範囲である。濃度が低すぎるとフレア光防止の効果がない。
【００３４】
本発明において光散乱剤としては、ナイロン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン樹脂等の樹脂系微粒子、酸化チタン、シリカ、アルミナ等の無機系微粒子、炭酸カルシウム、セルロース、粘土、小麦粉、水溶性でんぷん等の微粉末が挙げられる。またその他、光伝送体の原料となる単量体に不溶な微粉末を使用することができる。本発明においては、光散乱剤添加の効果を上げるためには光散乱剤が均一に分散していることが望ましい。これらの点から微粉末（光散乱剤）の粒径は小さくしかも粒径が揃っていることが好ましい。
【００３５】
未硬化状物中に含有される光散乱剤の濃度は０．２〜１０重量％、好ましくは０．２５〜５重量％の範囲である。濃度が低すぎるとフレア光防止の効果がない。
【００３６】
本発明の光伝送体は例えば次のようにして製造できる。
硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ1、ｎ2、・・・、ｎN（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物のうち中心部からＮ／２番目以上の未硬化状物層の少なくとも一方に光吸収剤または光散乱剤を混入させておき、それらの未硬化状物を中心から外周面に向かって順次屈折率が低くなるような配置で、かつ、同心円状に複層積層した未硬化状物の積層体（以下適宜「糸状体」と称する）に賦形し、糸状体の各層間の屈折率分布が連続的分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、糸状体を硬化処理することにより製造される。
【００３７】
また、硬化後における光伝送体の外周表面の位置から中心方向に向かう１００μｍ以内の所定範囲に対応する未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で糸状体に賦形することもできる。
【００３８】
得られる光伝送体の屈折率分布を理想的な分布に近づけるために、Ｎは少なくとも４以上であることが好ましい。また製造の容易さを考慮するとＮは６以下程度であることが好ましい。しかしながら高性能の光伝送体を得るためにはＮを１０以上にすることも可能である。各層の厚みは異なっていてもよく同程度であってもよい。
【００３９】
本発明に用いられる未硬化状物質は、粘度が１０3〜１０8ポイズで硬化性のものであることが好ましい。粘度が小さすぎると賦形に際し糸切れが生じるようになり糸状物の形成が困難である。また粘度が大きすぎると賦形時に操作性が不良となり各層の同心円性が損なわれたり、太さ斑の大きな糸状体となりやすいので好ましくない。
【００４０】
この未硬化状物を構成する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な重合体とからなる組成物等を用いることができる。
【００４１】
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）、酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、等のフッ素化アルキル（メタ）アクリレート（ｎ＝１．３７〜１．４４）、屈折率１．４３〜１．６２の（メタ）アクリレート類たとえばエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキレングリコール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ又はトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリ又はテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、などの他のジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００４２】
これら未硬化状物から糸状体を形成する際の未硬化状物の粘度調整を容易にするため、及び糸状体の中心から外周へ向かい連続的な屈折率分布を持たせるため、前記の未硬化状物はビニル系単量体と可溶性ポリマーとで構成されていることが好ましい。
【００４３】
ここに用いうるポリマーとしては、前記のラジカル重合性ビニル単量体から生成するポリマーと相溶性が良いことが必要であり、例えばポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）、ポリメチルメタクリレート系コポリマー（ｎ＝１．４７〜１．５０）、ポリ４ーメチルペンテンー１（ｎ＝１．４６）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ｎ＝１．４６〜１．５０）、ポリカーボネート（ｎ＝１．５０〜１．５７）、ポリフッ化ビニリデン（ｎ＝１．４２）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（ｎ＝１．４２〜１．４６）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロペン共重合体（ｎ＝１．４０〜１．４６）、ポリフッ化アルキル（メタ）アクリレートポリマー等が挙げられる。
【００４４】
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ーを用いた場合には中心から外周に向か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。特に、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ及び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成するに際して用いるポリマーとしては好適なものである。
【００４５】
前記未硬化状物より形成した糸状体を硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒あるいは光硬化触媒を添加しておくことが好ましい。熱硬化触媒としては普通パーオキサイド系又はアゾ系の触媒が用いられる。光硬化触媒としてはベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、4'ーイソプロピルー2ーヒドロキシー2ーメチルプロピオフェノン、1ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、2,2-ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
【００４６】
次いで未硬化状物を硬化させるには、硬化部において好ましくは紫外線を周囲から作用させ、熱硬化触媒及び／又は光硬化触媒を含有する糸状体を熱処理ないし光硬化処理する。
【００４７】
本発明の製法において、光吸収剤と単量体の分子量の大小関係は特に限定されないが、未硬化状物として前記単量体と重合体との混合物を使用し、光吸収剤として前記染料等を使用する場合は、光吸収剤の方が、単量体よりも分子量がはるかに大きいので未硬化状物中における拡散速度がはるかに遅い。従って光吸収剤を実質的に拡散させることなく、未硬化状物層相互間において単量体を拡散させることができる。
【００４８】
尚、重合硬化に長時間を要する熱重合の場合は、光吸収剤が拡散して、遮光層内の濃度が不均一となり、また、屈折率分布が正常な部分にまで染料等が移動して光伝送体の透光機能が損なわれるおそれがある。このため短時間で重合可能な光重合によって硬化させることが望ましい。
【００４９】
ところで光重合法により重合硬化させるためには、未硬化状物層中を光重合用の光を透過させることが必要である。しかしながら、光吸収剤の種類は多くあり、光吸収の波長依存性は様々である。即ち、光伝送体の伝送光を吸収するとともに重合用の光をそれと同等以上に吸収する光吸収剤も存在する。従って光重合法により重合硬化処理する場合は、光伝送体の伝送光を吸収するが、重合用の光を吸収せず透過させる特性を有する光吸収剤を用いることが望ましい。
【００５０】
光伝送体の伝送光として実際に用いられる光は通常波長が４００〜７５０ｎｍの可視光から近赤外光の範囲のものである。一方、光重合に用いる光の発光波長は通常３００〜３７０ｎｍの紫外線である。よって４００〜７５０ｎｍの特定波長域の吸光度が、３００〜３７０ｎｍにおける吸光度の、２倍以上である光吸収剤を用いることが好ましい。
【００５１】
このような光吸収剤の代表的な例として以下のものがあげられる。ＬＥＤプリンタ用のＬＥＤ光の発光波長である７４０ｎｍをカバーするものとして、７００ｎｍ以上に吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ ＣＹー１０が挙げられる。また、ファクシミリ等のイメージスキャナのＬＥＤの発光波長である５７０ｎｍをカバーするものとして、５５０〜６７０ｎｍに吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌｕｅ ＡＣＲや同業他社の同等品が挙げられる。その他の波長領域に対して有効な光吸収剤としては、４００〜５００ｎｍに吸収のあるものとして、日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ Ｙｅｌｌｏｗ ２Ｇ、Ｏｒａｎｇｅ Ｇ、Ｙｅｌｌｏｗ Ａ−Ｇ、Ｙｅｌｌｏｗ Ｅ−Ｇとそのそれぞれの同業他社の同等品、三井東圧染料のＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０とその同業他社の同等品があげられる。５００〜６００ｎｍに吸収のあるものとして、日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ Ｒｅｄ Ｇ、Ｒｅｄ １３０、Ｒｅｄ Ｂとその同業他社の同等品及び三井東圧染料ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０とその同業他社同等品があげられる。これらの染料は単独で用いることも可能であり、また、複数を組み合わせて用いることになる。
【００５２】
図８及び図９は本発明において用いられる代表的な染料であるＣＹー１０とＢｌｕｅ ＡＣＲの吸収スペクトルを示す図であって、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は紫外可視スペクトル測定装置でセンサーにより実測した電流値（アンペア）であり、この電流値は、吸光度に比例するものである。それぞれ紫外線域（３００〜３７０ｎｍ）の吸収が少なく、そこでの吸光度は光伝送体の実使用波長域７４０ｎｍあるいは５７０ｎｍのそれぞれの波長での吸光度の１／２以下であることがわかる。このような光吸収剤を使用すると、未硬化状物層中を紫外線が透過し、光重合が効率的に進行する。
【００５３】
本発明の光伝送体は例えば図５の糸状体成形装置を用いて製造することができる。図５は糸状体成形装置を図式的に示す工程図であり、相互拡散部１２及び硬化処理部１３の部分だけを縦断面図で示してある。図中の記号１０は同心円状複合ノズル、１１は押し出された未硬化の糸状体、１２は糸状体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、１３は未硬化状物を硬化させるための硬化処理部、１４は引き取りローラー、１５は製造された光伝送体、１６は巻き取り部、１７は不活性ガス導入口、１８は不活性ガス排出口である。糸状体１１から遊離する揮発性物質を相互拡散部１２及び硬化処理部１３から除去するため、不活性ガス導入口１７から不活性ガス例えば窒素ガスが導入される。
【００５４】
光重合に用いる光源としては１５０〜６００ｎｍの波長の光を発生する炭素アーク灯、高圧水銀灯、中圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、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。
【００５５】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。尚、実施例及び比較例において屈折率分布及びレンズ性能（ＭＴＦ）の測定は下記の方法により行った。
【００５６】
（１）屈折率分布の測定
カールツアイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて公知の方法により測定した。
【００５７】
（２）レンズ性能（ＭＴＦ）の測定
光伝送体の解像度を示すＭＴＦは、空間周波数４（ラインペア／ｍｍ，Ｌｐ／ｍｍ）を有する格子、光軸に垂直な両端面を研磨した単レンズあるいは図６の２３に示すような光伝送体を複数本並べたアレイ、及び光源を図６に示すように配列し、結像面に設置したＣＣＤラインセンサーにより格子画像を読みとり、その測定光量の最大値（ｉMAX）と最小値（ｉMIN）を図７に示すごとく測定し、次式により求めた。
【００５８】
ＭＴＦ（％）＝（ｉMAX−ｉMIN）／（ｉMAX＋ｉMIN）×１００・・・（２）ここで空間周波数とは、図６の格子に示すごとく、白ラインと黒ラインとの組み合わせを１ラインとし、このラインの組み合わせが１ｍｍの幅の中に何組設けてあるかを示すものである。
【００５９】
比較例１
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５０重量部、ベンジルメタクリレート３６重量部、メチルメタクリレート１４重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５１重量部、メチルメタクリレート４９重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第２層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４８重量部、メチルメタクリレート３７重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート１５重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第３層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４５重量部、メチルメタクリレート２５重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート３０重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第４層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４２重量部、メチルメタクリレート１５重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート４３重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第５層形成用原液とした。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し同時に押し出した。
【００６０】
複合紡糸ノズルの温度は５５℃であった。押し出し時の粘度は第１層の成分が４．５×１０4ポイズ、第２層が３．８×１０4ポイズ、第３層が３．５×１０4ポイズ、第４層が２．９×１０4ポイズ、第５層が３．２×１０4ポイズであった。第１層から第５層の吐出比は半径の比で３５／３８／２０／６／１であった。
ついで長さ５５ｃｍの各層相互拡散処理部を通しその後長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１２本を円状に等間隔に配設された光照射部の中心にストランドファイバを通過させて、７０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取った。
【００６１】
得られた光伝送体は半径（ｒ0）が０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。この光伝送体の両端面を研磨してレンズ長６．６ｍｍとし、４Ｌｐ／ｍｍの格子を用いてこの単レンズの特性を測定したところ、５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６５％であった。また７４０ｎｍの波長に対する共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６１％であった。
【００６２】
更にこの光伝送体複数本を用い、側板にはフェノール樹脂（厚さ１．２ｍｍ）２枚を用い、接着剤にはカーボンブラックを２ｗｔ％添加したエピフォーム（ソマール社製）を用い、側板の間に光伝送体を１列に配列し接着剤を充填し、接着剤を硬化し、その後両端面を切断して研磨し、レンズ長６．６ｍｍのレンズアレイを製作した。４Ｌｐ／ｍｍの格子を用いてこのレンズアレイの特性を測定したところ、５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６３％であった。
【００６３】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響で解像度が若干低く画像をクリアに伝送することが困難であった。
【００６４】
比較例２
比較例１で作成した光伝送体を温度３５℃のクロロホルム中に１分間浸漬して膨潤させた。次いでこの光伝送体を半径０．２５ｍｍの穴をあけたシリコーンゴムの穴の中を強制的に通過させた。光伝送体の外周部から半径方向の３５μｍの深さの部分が削除された。
【００６５】
得られた光伝送体は半径（ｒ０）が０．４３５ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４７０であった。
この光伝送体を用いて比較例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
【００６６】
この光伝送体アレイを７０℃に設定した熱風乾燥機中に２４時間放置したところレンズ特性の変化が起きた。レンズ特性を測定したところＭＴＦが約１０％低下し、共役長が約１ｍｍ長くなっていた。これは、レンズ中に残存するクロロホルムの拡散によるものと推定された。
【００６７】
比較例３
比較例１で作成した光伝送体をオリエント化学（株）製の染料バリファストブラック０．５ｗｔ％を溶解したクロロホルム溶液中に温度２５℃で１分間浸漬した後７０℃の乾燥炉にて３分間処理した。光伝送体の外周部から３５μｍの範囲で外周部ほど濃く染色されているのを確認した。
【００６８】
この光伝送体を用いて比較例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものよりかなり性能の低いものであった。レンズアレイ中の染料の濃度を確認すると光伝送体外周部にあった染料が接着剤層に拡散して、光伝送体から抜けていることが確認できた。
【００６９】
実施例１
第１層目〜第５層目の原液を比較例１と同様とし、更に４層目の原液中に日本化薬（株）製赤外線吸収染料ＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、４層目の原液とした。紡糸時の粘度は比較例１と同様であった。複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件を比較例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で使用したＣＹー１０は紫外線を吸収しないものである。
【００７０】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７１】
レンズ長を６．６ｍｍとし５７０ｎｍの波長の光を用いレンズ特性を比較例１と同様にして測定したところ、共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６５％であった。一方、７４０ｎｍの光源に対しては、共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは７７％であり比較例１のものより高い値を示した。染料の吸収波長領域に発光波長を有するＬＥＤ光に対してはレンズの解像力が向上することが確認された。
【００７２】
この光伝送体を用い、側板にはフェノール樹脂（厚さ１．２ｍｍ）２枚を用い、接着剤にはカーボンブラックを２ｗｔ％添加したエピフォーム（ソマール社製）を用い、側板の間に光伝送体を１列に配列し接着剤を充填し、接着剤を硬化し、その後両端面を切断して研磨し、レンズ長６．６ｍｍのアレイを作製した。このアレイの５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６３％であった。また、、７４０ｎｍの波長の光に対する共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは７５％であった。このＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００７３】
実施例２
実施例１において、第４層目に添加する染料として、ＣＹ−１０の代わりに日本化薬（株）製染料Ｂｌｕｅ ＡＣＲ（０．０２ｗｔ％）を用い、また、紫外線照射量を１．１倍とし、それ以外の条件は実施例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で用いたＢｌｕｅ ＡＣＲは紫外線領域に吸収が存在するので透過光量を調節するために紫外線光量を１．１倍としたものである。
【００７４】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７５】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００７６】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００７７】
実施例３
実施例１において、４層目の原液中に添加する染料をＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）とし、光照射部における紫外線光量を１．２倍とし、それ以外は実施例１と同様にして光伝送体を得た。
【００７８】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７９】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８０】
実施例４
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第４層及び第５層の原液中にＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％添加して比較例１と同様にして光伝送体を得た。
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
【００８２】
実施例５
実施例４において、第４層及び第５層に添加する染料として、ＣＹ−１０の代わりにＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０２ｗｔ％）を用い、また、紫外線照射量を１．１倍とし、それ以外の条件は実施例４と同様にして同様にして光伝送体を得た。
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８３】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８４】
実施例６
実施例４において、第４層及び第５層の原液中に添加する染料をＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）とし、光照射部における紫外線光量を１．２倍とし、それ以外は実施例４と同様にして光伝送体を得た。
【００８５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８７】
実施例７
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５２重量部、ベンジルメタクリレート３２重量部、メチルメタクリレート１６重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５１重量部、メチルメタクリレート３５重量部、ベンジルメタクリレート７重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート７重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第２層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４８重量部、メチルメタクリレート３７重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート１５重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第３層形成用原液とした。
【００８８】
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４３重量部、メチルメタクリレート２０重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート３７重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部、及びＢｌｕｅ ＡＣＲ ０．０５重量部を７０℃に加熱混練して第４層形成用原液とした。
この４種類の原液を同心円状４層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し同時に押し出した。
複合紡糸ノズルの温度は５０℃であった。押し出し時の粘度は第１層の成分が５．７×１０4ポイズ、第２層が３．９×１０4ポイズ、第３層が３．２×１０4ポイズ、第４層が３．３×１０4ポイズであった。第１層から第４層の吐出比は半径の比で３７／３６／２１／８であった。
ついで長さ５５ｃｍの各層相互拡散処理部を通しその後長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１２本を円状に等間隔に配設された光照射部の中心にストランドファイバを通過させて、６０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取った。
【００８９】
得られた光伝送体は半径（ｒ0）が０．４５ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１０、外周部が１．４７０であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３６μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。 この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９０】
実施例８
この実施例は６層の複合紡糸に関するものであり、第４層及び第５層に染料を混在させた。第１層、第２層、３層、第４層、第５層及び第６層の原液は、それぞれ比較例１の第１層、第２層、３層、第３層、第４層及び第５層と同様のものであって、第４層と第５層の原液にはＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）を添加した。複合紡糸における各層の吐出半径比は３５／３８／１５／５／６／１で、また、紫外線光量を１．３倍としそれ以外は実施例４と同様にして光伝送体を得た。
【００９１】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から６０μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００９２】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９３】
実施例９
第１層目〜第５層目の原液を比較例１と同様とし、更に４層目の原液中にＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％、Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．１４ｗｔ％、三井東圧染料のＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０ ０．１０ｗｔ％、及び三井東圧染料ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０ ０．０８ｗｔ％を添加し、比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練した。
【００９４】
紡糸時の粘度は比較例１と同様であった。複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、ニップローラーの引き取り条件を比較例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で使用したＣＹー１０は紫外線を吸収しないものであり、Ｂｌｕｅ ＡＣＲ,ＨＤー１８０,ＨＭー１４５０は紫外線も吸収するために紫外線光量は比較例１の１．５倍で光重合を行った。
【００９５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００９６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。この単レンズは可視光域全波長領域においてＭＴＦの向上が確認できた。これらの染料の組み合わせによって可視光域全波長領域の光に対してレンズの解像力が向上することが確認された。またレンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００９７】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。同様に４５０ｎｍ付近の波長を有する青色の光源を用いてイメージスキャナを組み立てた場合も、６１１ｎｍ付近の波長を有する赤色の光源を用いてイメージスキャナを組み立てた場合も、フレア光による影響がほとんどなく解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９８】
実施例１０
実施例１において、４層目の原液中に添加する染料として、ＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％、Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．１４ｗｔ％、ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０を０．０８ｗｔ％、及びＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０を０．０８ｗｔ％添加し、また５層目の原液中に添加する染料として、ＣＹー１０を０．０２ｗｔ％,Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．６０ｗｔ％、ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０を０．１８ｗｔ％、及びＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０を０．２０ｗｔ％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練した。
【００９９】
紡糸時の粘度は染料添加前の原液とほぼ同じであった。また、光照射部における紫外線光量を１．４倍とした以外は実施例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１００】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は特にＢｌｕｅ ＡＣＲ、ＨＤー１８０、ＨＭー１４５０が高濃度で存在する層で、その内側にそれらの染料が最外層部よりも低濃度で存在する２８μｍの染色層が形成されており、２つの染色層の中の染料の濃度はほぼ均一であった。
【０１０１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。この単レンズは可視光域全波長領域においてＭＴＦの向上が確認できた。これらの染料の組み合わせによって可視光域全波長領域の光に対してレンズの解像力が向上することが確認された。またレンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【０１０２】
また実施例９と同様に各波長に対応して組み立てたイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１０３】
実施例１１
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に４層と５層の原液中に平均粒径０．５μｍのシリカ系微粒子（東レシリコ−ン（株）製 トスパ−ル１０５）を０．５重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第４層及び第５層の原液とした。比較例１に対して４層及び５層の原液の紡糸時の粘度は増加し、第４層が３．２×１０4ポイズ、第５層が４．０×１０4ポイズであった。
【０１０４】
シリカ系微粒子の添加によって、紫外線の遮光がわずかながら起きるので、透過光量を調節するために比較例１に対して紫外線光量を１．０５倍とした。その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１０５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から３５μｍの部分にはほぼ均一な濃度の微粒子層が形成されていた。
【０１０６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１０７】
このように光伝送体の外周部に光散乱体を混在させることによって、比較例２のような後工程なしに、比較例２の場合と同等以上の光学性能の向上が図れることを確認した。尚、比較例２では残存溶剤によりレンズ性能が劣化する点を考慮すると、この実施例のレンズの性能が優れていることが分かる。
【０１０８】
実施例１２
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第４層の原液中に粒径５〜３０μｍのポリスチレン系微粒子（綜研化学（株）製 ＳＧＰ−７０Ｃ）を１．０重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第４層の原液とした。比較例１に対して第４層の原液の紡糸時の粘度は増加し、４．１×１０4ポイズであった。
【０１０９】
比較例１に対して紫外線光量を１．０５倍とし、その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１１０】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は微粒子が存在しない層であり、その内側に３０μｍの微粒子層が形成されており、微粒子層中の微粒子の濃度はほぼ均一であった。
【０１１１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。第５層の部分には微粒子（光散乱剤）が存在しないにも拘わらず光伝送体の光学性能は実施例１１とほぼ程度であった。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１１２】
実施例１３
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第５層の原液中に平均粒径６μｍのポリスチレン系微粒子（住友精化（株）製 フロ−ビ−ズＬＥ−１０８０）を２．０重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第５層の原液とした。比較例１に対して第５層の原液の紡糸時の粘度は増加し、５．５×１０4ポイズであった。
【０１１３】
比較例１に対して紫外線光量を１．０２倍とし、その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１１４】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分にはほぼ均一濃度の微粒子層が形成されていた。
【０１１５】
実施例１と同様にして単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。第４層の部分には微粒子（光散乱剤）が存在しないにも拘わらず光伝送体の光学性能は実施例１とほぼ程度であった。
【０１１６】
実施例１と同様にして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フレア光による影響がまだ若干残っていたが、比較例１と比べると解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。光伝送体の外周部のわずかな部分にでも光拡散剤を混在させることによりＭＴＦが向上できることを確認した。
【０１１７】
【表１】
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の光伝送体は外周部の屈折率分布が不整な部分に光吸収剤または光散乱剤がほぼ均一な濃度で存在するためにフレア光を効率的且つ簡単に抑制することができ、解像度の高いレンズ、レンズアレイを提供することができる。
【０１１９】
また、本発明の製法によれば光伝送体中に光吸収剤または光散乱剤を容易に混在させることができる。また、この製法は溶剤を用いないので、光伝送体内部に溶剤が残留してレンズ性能が経時変化するという問題も生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光伝送体の縦断面図である。
【図２】図１の光伝送体の横断面図である。
【図３】本発明の他の態様の光伝送体の縦断面図である。
【図４】図３の光伝送体の横断面図である。
【図５】本発明の光伝送体を製造するための製造装置の概略図である。
【図６】光伝送体の解像度（ＭＴＦ）測定装置の概略を示す図である。
【図７】ＣＣＤセンサーにより解像度を測定した図である。
【図８】本発明で用いるＣＹー１０の吸収特性を示す図である。
【図９】本発明で用いるＢｌｕｅ ＡＣＲの吸収特性を示す図である。
【符号の説明】
１ レンズ素材
２ 光吸収剤または光拡散剤
３ 光吸収剤または光拡散剤が存在しない最外周部
１０ 同心円状複合ノズル
１１ 未硬化の糸状体
１２ 相互拡散部
１３ 硬化処理部
１４ 引き取りローラー
１５ 光伝送体
１６ 巻き取り部
１７ 不活性ガス導入口
１８ 不活性ガス排出口
【発明の属する技術分野】
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利用できるプラスチック光伝送体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部に連続的な屈折率分布を有する光伝送体は既に特公昭４７ー８１６号においてガラス製のものが提案されている。また、合成樹脂体のものは特公昭４７ー２８０５９号において提案されている。その後様々な手法によりガラス製及び合成樹脂製の光伝送体が提案されている。この屈折率分布型光伝送体は一般的には、その両端面を中心軸に垂直な平行平面に鏡面研磨し、単体で微小レンズとして使用されている。またその多数を密接配列して接着一体化してレンズアレイの形態として複写機、ファクシミリ、スキャナ等のラインセンサ部品として、またＬＥＤプリンタの書き込みデバイス等に広く用いられている。また、特定の用途においては片端面または両端面を若干の曲率の球面にして使用される。そして画像伝送に用いられる屈折率分布型レンズ及びレンズアレイにおいては高い解像力を持つ光学特性に優れたレンズが求められており、高い解像力及び良好な画像コントラストを得る上でいわゆるフレア光が問題となる。
【０００３】
屈折率分布型レンズでは、一方の端面から入射した光線はレンズ体内をサインカーブを描いて進行し他端面から出射して結像するのであるが、一般にレンズ体内の屈折率分布は必ずしも理想的な分布に一致しているわけではない。特に外周部付近で理想分布から外れており、この外周部付近での屈折率分布の歪みとレンズ側周面を通してレンズ内に入る外光に起因してレンズ周辺にフレア光と呼ばれる結像に寄与しないぼやけた光が発生する。このフレア光がレンズの解像力及び画像のコントラストに悪影響を及ぼすのである。
【０００４】
上記のようなフレア光の発生防止のため、従来はレンズアレイに使用する屈折率分布型レンズ素子の外周面を化学的エッチング等により微細な凹凸の粗面とし、これによりレンズ内で最外層に向かう光線を粗面での乱反射で外部へ逃がすとともに外周面に入射する外光を乱反射させてレンズ内への透光を抑制するようにしている。また、レンズ素子同志を結合する接着剤として黒色樹脂を使用している。これらのような対策を行ってもレンズ素子間を結合する接着剤中の黒色顔料が均一分散されず、隣接するレンズ素子間に局部的に透明な部分ができたり、あるいはレンズアレイ組立時において上記接着剤の粘性が大きいため、樹脂がレンズ外周面の凹凸に十分になじまず、局部的に未含浸部を生じ、これに起因して光の漏れが発生して充分な光学性能が得られないと言う問題点があった。また、粗面としたレンズ外周面は微視的に見て鋭利な凹凸となっているために応力集中を生じやすく更に平均的な凹凸とは別に比較的深いクラックを伴っているために相対的に強度が弱く、レンズアレイの組立時にしばしば破損を生じるという問題があった。
【０００５】
合成樹脂製レンズの処理方法としては特開平６−２２２２１８号公報等においてフレア光を生じる原因となる外周部の屈折率分布の不整な部分を溶剤や刃物を用いて削除した光伝送体及び削除する方法が提案されている。このように削除する方法は非常に効果的な手法であるが、削除した後のごみの処理、溶剤の回収、切削刃が非常に寿命が短い等の問題があった。
【０００６】
また、特開平７−１２０６０４号公報，特開平７−１４６４３６号公報においてフレア光を生じる原因となる外周部の屈折率分布の不整な部分を溶剤や刃物を用いて削除した後に、溶剤に光吸収剤を溶解した溶液中に光伝送体を浸漬し、その外側から光吸収剤を拡散させて光伝送体中に光吸収剤を導入する技術が提案されている。これらの方法を取ることによって光伝送体の光学特性は著しく高いものになるものの先に説明しているように、削除した後のごみの処理、溶剤の回収、切削刃が非常に寿命が短い等の問題があった。
【０００７】
特開平１−１０５２０２号公報においては、光伝送体の外周部であって光伝送体を構成する組成物中に光吸収剤が存在する光伝送体、光伝送体アレイ、及びその製造方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの発明は溶剤に溶かした光吸収剤を光伝送体の外周部から吸収させる方法で製造されるので、光吸収剤の濃度分布が避けられず、光伝送体の横断面の半径方向における光吸収剤の濃度分布は外周部程高く中心側程低いものである。
【０００９】
ところで中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体（以下適宜「レンズ」という）中を走行する光は、レンズの横断面内の外周面の位置で最も少なく、より中心部側の位置であるほど多くなっている。また屈折率分布の不整部分がレンズの外周部の所定範囲に存在する場合、この不整部分の全体に亘って光吸収剤を混在させる必要がある。しかしながら、この先行技術の方法による光吸収剤濃度分布では、光の走行量が多い中心部側程光吸収剤の濃度が低いので、この不整に起因するフレア光を効率的に除去することが難しい。そして不整部分の最も内側（中心部側）の位置に十分な濃度の光吸収剤を含浸させようとすると、それより中心部側の不整部分でない所にも光吸収剤が含浸されてしまい、その結果光伝送量が減少するという問題が生じる。
【００１０】
またこれらの光伝送体を単レンズとして用いる場合はレンズを他の部材と固着するために接着剤が用いられ、光伝送体アレイとする場合にはレンズ同士及びレンズと基板を固着させるために接着剤が用いられる。しかしながらこのように光伝送体の外周面にまで光吸収剤が存在しており且つ外周部側にいくにつれて光吸収剤の量が多く存在している場合には、接着剤によって光吸収剤が接着剤層に拡散する、接着剤と光吸収剤が反応して相互作用を起こす、光吸収剤の光線吸収ピークがシフトする、接着剤の硬化が阻害される等の弊害が起こり易い点が問題である。
【００１１】
更に、特開平１−１０５２０２号公報の方法では溶剤を用いるために光伝送体内部に溶剤が残留して、この溶剤によってレンズ性能が経時変化する点が問題である。また、溶剤処理によって光伝送体の外形寸法が変化し寸法斑が生じやすい点も問題である。
【００１２】
特開平６−５１１４１号公報には、光ファイバの保護層（最外層）に着色剤を添加したマルチフィラメント型光ファイバが開示されている。しかしながらこの発明は外部から光ファイバ内に入る光を遮断するための技術であって、着色剤が混入される部分は光伝送体の外側であって光ファイバの損傷を防ぐための保護層部分である。
【００１３】
また、この光ファイバの製法においては最外層の光遮断性保護層として熱可塑性樹脂が使用されているが、未硬化状の樹脂組成物を多層紡糸して製造するプラスチック製屈折率分布型光伝送体の製造技術には、最外層に熱可塑性樹脂を配置する手法を適用することは実質的に不可能である。
【００１４】
特開平４−２５１８０５号公報には、染料濃度が異なる複数の紡糸原液を多層紡糸した屈折率分布型光伝送体が開示されている。しかしながらこの発明は、光伝送体の出射光の光量分布の均一化を目的とするものであって、染料は光伝送体内部の全体に亘って存在している。即ちこの先行技術は、光伝送体の屈折率分布の不整部分にのみ染料等を存在させ、光伝送体の光伝送部には染料等を実質的に存在させない構造の本願発明とは技術思想が全く異なっている。
【００１５】
また、このような光重合法による製法では光重合用の光を外周部から中心部まで透過させる必要があることから混在させる光吸収剤の濃度は著しく低くせざるをえない。
即ちこれらの従来技術では、光伝送部の光伝送性が良好で且つフレア光が少ない光伝送体は得られておらず、またこのような性能を発現する光伝送体のを効率的な製法は得られていない。
【００１６】
本発明の目的は、光伝送部の光伝送性が良好で且つフレア光が少ない光伝送体、解像度の高いレンズ、レンズアレイを提供することにある。
【００１７】
また本発明の目的は、前記性能を発現する光伝送体またはレンズ外周部にフレア光抑制用の均一濃度の光吸収剤等を効率的且つ容易に混在させる方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体であって、外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲の部分のみに光吸収剤または光散乱剤の濃度が均一な層が形成されてなる光伝送体にある。
【００１９】
また本発明の要旨は外周表面の位置から中心方向に向かう５μｍ以内の部分には光吸収剤及び光散乱剤を含有しない、前記光伝送体にある。
【００２０】
また本発明の要旨は前記光伝送体において、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体であって、外周表面の位置から中心方向に向かう１００μｍ以内の所定範囲の部分に光吸収剤または光散乱剤の濃度が均一な層が２層以上形成されてなる光伝送体にある。
【００２１】
更に本発明の要旨は、硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ１、ｎ２、・・、ｎＮ（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物を同心円状に積層して、中心部から外周部に向かって屈折率が順次減少したファイバ状の未硬化物積層体を形成し、この積層体の各層間の屈折率分布が連続的に変化するように隣接層間の成分の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、積層体を硬化処理して、屈折率分布型ファイバを製造する方法において、中心部からＮ／２番目以上の未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で前記の積層体を形成することにある。
【００２２】
また本発明の要旨は前記光伝送体の製法において、硬化後における光伝送体の外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲に対応する未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で積層体を形成することにある。
【００２３】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、少なくともＮ−１番目の未硬化状物層中に光吸収剤または光散乱剤を混入させることにある。
【００２４】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、隣接する２つ以上の未硬化状物層中に光吸収剤または光散乱剤を混入させることにある。
【００２５】
また本発明の要旨は前記のいずれかの光伝送体の製法において、光重合法により硬化処理を行うことにあり、更に、４００〜７５０ｎｍの特定波長域の吸光度が、３００〜３７０ｎｍにおける吸光度の、２倍以上である光吸収剤を用いて、３００〜３７０ｎｍの発光波長を有する紫外線を用いた光重合法により硬化処理を行うことにある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光伝送体及びその製造方法について詳細に説明する。
図１及び図２はそれぞれ本発明の光伝送体の一例である屈折率分布型レンズの縦断面図、横断面図である。また、図３及び図４は最外周部に光吸収剤または光散乱剤が存在しない場合の光伝送体の縦断面図、横断面図である。それぞれレンズ素材１は、中心軸４上の屈折率をＮ0、屈折率分布定数をＡとすれば、中心軸から半径方向に距離ｒ離れた点での屈折率Ｎ（ｒ）がほぼ次式の関係で表される屈折率分布を持つ透明な円柱体である。
Ｎ（ｒ）＝Ｎ0（１−Ａｒ2） ・・・・（１）
本発明の光伝送体は外周部の屈折率が不整な部分に光吸収剤または光散乱剤がほぼ均一に混在していることを特徴としている。外周部に光吸収剤または光散乱剤が分散されているためにその近傍付近で発生するフレア光は界面反射することなしに光吸収剤によって完全に吸収され、または光散乱剤によって散乱される。つまり、光伝送体を構成する組成物中にある厚み方向に光吸収剤または光散乱剤が均一に存在するために、フレア光はより効果的に光吸収剤によりレンズ内部で吸収され、または光散乱剤によりレンズ内部で散乱されるのである。
【００２７】
本発明の円柱状の光伝送体において、光吸収剤または光散乱剤はその外周表面の位置から１００μｍ以内の所定範囲の部分に混在されている。この光吸収剤または光散乱剤が存在する層（以下適宜「遮光層」という）の厚さは、屈折率分布の不整部分の幅や光吸収剤もしくは光散乱剤の濃度等によって適宜決定されるが、通常は５〜７０μｍ程度である。
【００２８】
この遮光層の厚さは屈折率分布の不整な部分全体であってもよくまたはその一部であってもよい。但し後者の場合は、最も内側の不整部分を含む部分を遮光層として、フレア光を十分に吸収または散乱可能な濃度に光吸収剤等を混在させることが必要である。更にクロストーク防止効果の観点も考慮して光伝送体外部からの光の入射を防止することを目的として、遮光層中の光吸収剤等の濃度や遮光層の厚みを決めることが好ましい。
【００２９】
即ち、遮光層は、１）外周表面から中心部に向かう１００μｍ以下の所定の位置から外周表面迄の間に形成させることができ、また２）外周表面から中心部に向かう１００μｍ以下の所定の２つ位置の間に形成させることができる。具体的には外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の位置の所定範囲の部分に遮光層を存在させることができる。
【００３０】
尚、遮光層を２以上の層に分割して各層中の濃度を変更したものとすることもできる。例えば光伝送体外部からの光の入射を防止することを目的とする場合は、遮光層を２層以上とし、外側の遮光層中の濃度を高くすることができる。
【００３１】
具体的には例えば、Ｎ番目の層（最外層）のみ、Ｎ−１番目の層のみ、Ｎ番目の層とＮ−１番目の層の２層、Ｎ−１番目とＮ−２番目の層の２層、Ｎ番目、Ｎ−１番目とＮ−２番目の層の３層を遮光層とすることができる。尚、製造時において隣接する２層に同一濃度の光吸収剤等を配合した場合は、得られる光伝送体において遮光層は１層と見なされる。
【００３２】
本発明において光吸収剤としては、光伝送体が用いられる光学系の発光波長にあった種々の染料、顔料、色素が使用できる。可視光領域のすべての光を吸収することを目的とする場合には、多種の染料、顔料、色素を混合した黒色のものが選択できる。また、カーボンブラック、グラファイトカーボン、等の光吸収剤も当然用いることができる。その他光を吸収する物質であれば特に限定されることはない。本発明においては、光吸収剤が光伝送体を構成する組成物中に分散されて存在するのが好ましい。有機高分子体中に染料分子、顔料分子が物理的あるいは化学的親和力の場で分散あるいは結合している状態である。
【００３３】
未硬化状物中に含有される光吸収剤の濃度は０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜１重量％の範囲である。濃度が低すぎるとフレア光防止の効果がない。
【００３４】
本発明において光散乱剤としては、ナイロン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン樹脂等の樹脂系微粒子、酸化チタン、シリカ、アルミナ等の無機系微粒子、炭酸カルシウム、セルロース、粘土、小麦粉、水溶性でんぷん等の微粉末が挙げられる。またその他、光伝送体の原料となる単量体に不溶な微粉末を使用することができる。本発明においては、光散乱剤添加の効果を上げるためには光散乱剤が均一に分散していることが望ましい。これらの点から微粉末（光散乱剤）の粒径は小さくしかも粒径が揃っていることが好ましい。
【００３５】
未硬化状物中に含有される光散乱剤の濃度は０．２〜１０重量％、好ましくは０．２５〜５重量％の範囲である。濃度が低すぎるとフレア光防止の効果がない。
【００３６】
本発明の光伝送体は例えば次のようにして製造できる。
硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ1、ｎ2、・・・、ｎN（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物のうち中心部からＮ／２番目以上の未硬化状物層の少なくとも一方に光吸収剤または光散乱剤を混入させておき、それらの未硬化状物を中心から外周面に向かって順次屈折率が低くなるような配置で、かつ、同心円状に複層積層した未硬化状物の積層体（以下適宜「糸状体」と称する）に賦形し、糸状体の各層間の屈折率分布が連続的分布となるように隣接層間の物質の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、糸状体を硬化処理することにより製造される。
【００３７】
また、硬化後における光伝送体の外周表面の位置から中心方向に向かう１００μｍ以内の所定範囲に対応する未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で糸状体に賦形することもできる。
【００３８】
得られる光伝送体の屈折率分布を理想的な分布に近づけるために、Ｎは少なくとも４以上であることが好ましい。また製造の容易さを考慮するとＮは６以下程度であることが好ましい。しかしながら高性能の光伝送体を得るためにはＮを１０以上にすることも可能である。各層の厚みは異なっていてもよく同程度であってもよい。
【００３９】
本発明に用いられる未硬化状物質は、粘度が１０3〜１０8ポイズで硬化性のものであることが好ましい。粘度が小さすぎると賦形に際し糸切れが生じるようになり糸状物の形成が困難である。また粘度が大きすぎると賦形時に操作性が不良となり各層の同心円性が損なわれたり、太さ斑の大きな糸状体となりやすいので好ましくない。
【００４０】
この未硬化状物を構成する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な重合体とからなる組成物等を用いることができる。
【００４１】
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）、酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、等のフッ素化アルキル（メタ）アクリレート（ｎ＝１．３７〜１．４４）、屈折率１．４３〜１．６２の（メタ）アクリレート類たとえばエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキレングリコール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ又はトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリ又はテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、などの他のジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００４２】
これら未硬化状物から糸状体を形成する際の未硬化状物の粘度調整を容易にするため、及び糸状体の中心から外周へ向かい連続的な屈折率分布を持たせるため、前記の未硬化状物はビニル系単量体と可溶性ポリマーとで構成されていることが好ましい。
【００４３】
ここに用いうるポリマーとしては、前記のラジカル重合性ビニル単量体から生成するポリマーと相溶性が良いことが必要であり、例えばポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）、ポリメチルメタクリレート系コポリマー（ｎ＝１．４７〜１．５０）、ポリ４ーメチルペンテンー１（ｎ＝１．４６）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ｎ＝１．４６〜１．５０）、ポリカーボネート（ｎ＝１．５０〜１．５７）、ポリフッ化ビニリデン（ｎ＝１．４２）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（ｎ＝１．４２〜１．４６）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロペン共重合体（ｎ＝１．４０〜１．４６）、ポリフッ化アルキル（メタ）アクリレートポリマー等が挙げられる。
【００４４】
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ーを用いた場合には中心から外周に向か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。特に、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ及び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成するに際して用いるポリマーとしては好適なものである。
【００４５】
前記未硬化状物より形成した糸状体を硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒あるいは光硬化触媒を添加しておくことが好ましい。熱硬化触媒としては普通パーオキサイド系又はアゾ系の触媒が用いられる。光硬化触媒としてはベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、4'ーイソプロピルー2ーヒドロキシー2ーメチルプロピオフェノン、1ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、2,2-ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
【００４６】
次いで未硬化状物を硬化させるには、硬化部において好ましくは紫外線を周囲から作用させ、熱硬化触媒及び／又は光硬化触媒を含有する糸状体を熱処理ないし光硬化処理する。
【００４７】
本発明の製法において、光吸収剤と単量体の分子量の大小関係は特に限定されないが、未硬化状物として前記単量体と重合体との混合物を使用し、光吸収剤として前記染料等を使用する場合は、光吸収剤の方が、単量体よりも分子量がはるかに大きいので未硬化状物中における拡散速度がはるかに遅い。従って光吸収剤を実質的に拡散させることなく、未硬化状物層相互間において単量体を拡散させることができる。
【００４８】
尚、重合硬化に長時間を要する熱重合の場合は、光吸収剤が拡散して、遮光層内の濃度が不均一となり、また、屈折率分布が正常な部分にまで染料等が移動して光伝送体の透光機能が損なわれるおそれがある。このため短時間で重合可能な光重合によって硬化させることが望ましい。
【００４９】
ところで光重合法により重合硬化させるためには、未硬化状物層中を光重合用の光を透過させることが必要である。しかしながら、光吸収剤の種類は多くあり、光吸収の波長依存性は様々である。即ち、光伝送体の伝送光を吸収するとともに重合用の光をそれと同等以上に吸収する光吸収剤も存在する。従って光重合法により重合硬化処理する場合は、光伝送体の伝送光を吸収するが、重合用の光を吸収せず透過させる特性を有する光吸収剤を用いることが望ましい。
【００５０】
光伝送体の伝送光として実際に用いられる光は通常波長が４００〜７５０ｎｍの可視光から近赤外光の範囲のものである。一方、光重合に用いる光の発光波長は通常３００〜３７０ｎｍの紫外線である。よって４００〜７５０ｎｍの特定波長域の吸光度が、３００〜３７０ｎｍにおける吸光度の、２倍以上である光吸収剤を用いることが好ましい。
【００５１】
このような光吸収剤の代表的な例として以下のものがあげられる。ＬＥＤプリンタ用のＬＥＤ光の発光波長である７４０ｎｍをカバーするものとして、７００ｎｍ以上に吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ ＣＹー１０が挙げられる。また、ファクシミリ等のイメージスキャナのＬＥＤの発光波長である５７０ｎｍをカバーするものとして、５５０〜６７０ｎｍに吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌｕｅ ＡＣＲや同業他社の同等品が挙げられる。その他の波長領域に対して有効な光吸収剤としては、４００〜５００ｎｍに吸収のあるものとして、日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ Ｙｅｌｌｏｗ ２Ｇ、Ｏｒａｎｇｅ Ｇ、Ｙｅｌｌｏｗ Ａ−Ｇ、Ｙｅｌｌｏｗ Ｅ−Ｇとそのそれぞれの同業他社の同等品、三井東圧染料のＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０とその同業他社の同等品があげられる。５００〜６００ｎｍに吸収のあるものとして、日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ Ｒｅｄ Ｇ、Ｒｅｄ １３０、Ｒｅｄ Ｂとその同業他社の同等品及び三井東圧染料ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０とその同業他社同等品があげられる。これらの染料は単独で用いることも可能であり、また、複数を組み合わせて用いることになる。
【００５２】
図８及び図９は本発明において用いられる代表的な染料であるＣＹー１０とＢｌｕｅ ＡＣＲの吸収スペクトルを示す図であって、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は紫外可視スペクトル測定装置でセンサーにより実測した電流値（アンペア）であり、この電流値は、吸光度に比例するものである。それぞれ紫外線域（３００〜３７０ｎｍ）の吸収が少なく、そこでの吸光度は光伝送体の実使用波長域７４０ｎｍあるいは５７０ｎｍのそれぞれの波長での吸光度の１／２以下であることがわかる。このような光吸収剤を使用すると、未硬化状物層中を紫外線が透過し、光重合が効率的に進行する。
【００５３】
本発明の光伝送体は例えば図５の糸状体成形装置を用いて製造することができる。図５は糸状体成形装置を図式的に示す工程図であり、相互拡散部１２及び硬化処理部１３の部分だけを縦断面図で示してある。図中の記号１０は同心円状複合ノズル、１１は押し出された未硬化の糸状体、１２は糸状体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、１３は未硬化状物を硬化させるための硬化処理部、１４は引き取りローラー、１５は製造された光伝送体、１６は巻き取り部、１７は不活性ガス導入口、１８は不活性ガス排出口である。糸状体１１から遊離する揮発性物質を相互拡散部１２及び硬化処理部１３から除去するため、不活性ガス導入口１７から不活性ガス例えば窒素ガスが導入される。
【００５４】
光重合に用いる光源としては１５０〜６００ｎｍの波長の光を発生する炭素アーク灯、高圧水銀灯、中圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、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。
【００５５】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。尚、実施例及び比較例において屈折率分布及びレンズ性能（ＭＴＦ）の測定は下記の方法により行った。
【００５６】
（１）屈折率分布の測定
カールツアイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて公知の方法により測定した。
【００５７】
（２）レンズ性能（ＭＴＦ）の測定
光伝送体の解像度を示すＭＴＦは、空間周波数４（ラインペア／ｍｍ，Ｌｐ／ｍｍ）を有する格子、光軸に垂直な両端面を研磨した単レンズあるいは図６の２３に示すような光伝送体を複数本並べたアレイ、及び光源を図６に示すように配列し、結像面に設置したＣＣＤラインセンサーにより格子画像を読みとり、その測定光量の最大値（ｉMAX）と最小値（ｉMIN）を図７に示すごとく測定し、次式により求めた。
【００５８】
ＭＴＦ（％）＝（ｉMAX−ｉMIN）／（ｉMAX＋ｉMIN）×１００・・・（２）ここで空間周波数とは、図６の格子に示すごとく、白ラインと黒ラインとの組み合わせを１ラインとし、このラインの組み合わせが１ｍｍの幅の中に何組設けてあるかを示すものである。
【００５９】
比較例１
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５０重量部、ベンジルメタクリレート３６重量部、メチルメタクリレート１４重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５１重量部、メチルメタクリレート４９重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第２層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４８重量部、メチルメタクリレート３７重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート１５重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第３層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４５重量部、メチルメタクリレート２５重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート３０重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第４層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４２重量部、メチルメタクリレート１５重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート４３重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第５層形成用原液とした。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し同時に押し出した。
【００６０】
複合紡糸ノズルの温度は５５℃であった。押し出し時の粘度は第１層の成分が４．５×１０4ポイズ、第２層が３．８×１０4ポイズ、第３層が３．５×１０4ポイズ、第４層が２．９×１０4ポイズ、第５層が３．２×１０4ポイズであった。第１層から第５層の吐出比は半径の比で３５／３８／２０／６／１であった。
ついで長さ５５ｃｍの各層相互拡散処理部を通しその後長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１２本を円状に等間隔に配設された光照射部の中心にストランドファイバを通過させて、７０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取った。
【００６１】
得られた光伝送体は半径（ｒ0）が０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。この光伝送体の両端面を研磨してレンズ長６．６ｍｍとし、４Ｌｐ／ｍｍの格子を用いてこの単レンズの特性を測定したところ、５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６５％であった。また７４０ｎｍの波長に対する共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６１％であった。
【００６２】
更にこの光伝送体複数本を用い、側板にはフェノール樹脂（厚さ１．２ｍｍ）２枚を用い、接着剤にはカーボンブラックを２ｗｔ％添加したエピフォーム（ソマール社製）を用い、側板の間に光伝送体を１列に配列し接着剤を充填し、接着剤を硬化し、その後両端面を切断して研磨し、レンズ長６．６ｍｍのレンズアレイを製作した。４Ｌｐ／ｍｍの格子を用いてこのレンズアレイの特性を測定したところ、５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６３％であった。
【００６３】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響で解像度が若干低く画像をクリアに伝送することが困難であった。
【００６４】
比較例２
比較例１で作成した光伝送体を温度３５℃のクロロホルム中に１分間浸漬して膨潤させた。次いでこの光伝送体を半径０．２５ｍｍの穴をあけたシリコーンゴムの穴の中を強制的に通過させた。光伝送体の外周部から半径方向の３５μｍの深さの部分が削除された。
【００６５】
得られた光伝送体は半径（ｒ０）が０．４３５ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４７０であった。
この光伝送体を用いて比較例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
【００６６】
この光伝送体アレイを７０℃に設定した熱風乾燥機中に２４時間放置したところレンズ特性の変化が起きた。レンズ特性を測定したところＭＴＦが約１０％低下し、共役長が約１ｍｍ長くなっていた。これは、レンズ中に残存するクロロホルムの拡散によるものと推定された。
【００６７】
比較例３
比較例１で作成した光伝送体をオリエント化学（株）製の染料バリファストブラック０．５ｗｔ％を溶解したクロロホルム溶液中に温度２５℃で１分間浸漬した後７０℃の乾燥炉にて３分間処理した。光伝送体の外周部から３５μｍの範囲で外周部ほど濃く染色されているのを確認した。
【００６８】
この光伝送体を用いて比較例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものよりかなり性能の低いものであった。レンズアレイ中の染料の濃度を確認すると光伝送体外周部にあった染料が接着剤層に拡散して、光伝送体から抜けていることが確認できた。
【００６９】
実施例１
第１層目〜第５層目の原液を比較例１と同様とし、更に４層目の原液中に日本化薬（株）製赤外線吸収染料ＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、４層目の原液とした。紡糸時の粘度は比較例１と同様であった。複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件を比較例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で使用したＣＹー１０は紫外線を吸収しないものである。
【００７０】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７１】
レンズ長を６．６ｍｍとし５７０ｎｍの波長の光を用いレンズ特性を比較例１と同様にして測定したところ、共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６５％であった。一方、７４０ｎｍの光源に対しては、共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは７７％であり比較例１のものより高い値を示した。染料の吸収波長領域に発光波長を有するＬＥＤ光に対してはレンズの解像力が向上することが確認された。
【００７２】
この光伝送体を用い、側板にはフェノール樹脂（厚さ１．２ｍｍ）２枚を用い、接着剤にはカーボンブラックを２ｗｔ％添加したエピフォーム（ソマール社製）を用い、側板の間に光伝送体を１列に配列し接着剤を充填し、接着剤を硬化し、その後両端面を切断して研磨し、レンズ長６．６ｍｍのアレイを作製した。このアレイの５７０ｎｍの波長の光に対する共役長は１４．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは６３％であった。また、、７４０ｎｍの波長の光に対する共役長は１５．４ｍｍであり共役長におけるＭＴＦは７５％であった。このＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００７３】
実施例２
実施例１において、第４層目に添加する染料として、ＣＹ−１０の代わりに日本化薬（株）製染料Ｂｌｕｅ ＡＣＲ（０．０２ｗｔ％）を用い、また、紫外線照射量を１．１倍とし、それ以外の条件は実施例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で用いたＢｌｕｅ ＡＣＲは紫外線領域に吸収が存在するので透過光量を調節するために紫外線光量を１．１倍としたものである。
【００７４】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７５】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００７６】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００７７】
実施例３
実施例１において、４層目の原液中に添加する染料をＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）とし、光照射部における紫外線光量を１．２倍とし、それ以外は実施例１と同様にして光伝送体を得た。
【００７８】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００７９】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８０】
実施例４
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第４層及び第５層の原液中にＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％添加して比較例１と同様にして光伝送体を得た。
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。
【００８２】
実施例５
実施例４において、第４層及び第５層に添加する染料として、ＣＹ−１０の代わりにＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０２ｗｔ％）を用い、また、紫外線照射量を１．１倍とし、それ以外の条件は実施例４と同様にして同様にして光伝送体を得た。
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８３】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８４】
実施例６
実施例４において、第４層及び第５層の原液中に添加する染料をＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）とし、光照射部における紫外線光量を１．２倍とし、それ以外は実施例４と同様にして光伝送体を得た。
【００８５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から３５μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００８６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００８７】
実施例７
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５２重量部、ベンジルメタクリレート３２重量部、メチルメタクリレート１６重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第１層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）５１重量部、メチルメタクリレート３５重量部、ベンジルメタクリレート７重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート７重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第２層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４８重量部、メチルメタクリレート３７重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート１５重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して第３層形成用原液とした。
【００８８】
ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）４３重量部、メチルメタクリレート２０重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート３７重量部、１ーヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５重量部、ハイドロキノン０．１重量部、及びＢｌｕｅ ＡＣＲ ０．０５重量部を７０℃に加熱混練して第４層形成用原液とした。
この４種類の原液を同心円状４層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し同時に押し出した。
複合紡糸ノズルの温度は５０℃であった。押し出し時の粘度は第１層の成分が５．７×１０4ポイズ、第２層が３．９×１０4ポイズ、第３層が３．２×１０4ポイズ、第４層が３．３×１０4ポイズであった。第１層から第４層の吐出比は半径の比で３７／３６／２１／８であった。
ついで長さ５５ｃｍの各層相互拡散処理部を通しその後長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１２本を円状に等間隔に配設された光照射部の中心にストランドファイバを通過させて、６０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取った。
【００８９】
得られた光伝送体は半径（ｒ0）が０．４５ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１０、外周部が１．４７０であった。光伝送体の外周部表面から中心部に向かって３６μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。 この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９０】
実施例８
この実施例は６層の複合紡糸に関するものであり、第４層及び第５層に染料を混在させた。第１層、第２層、３層、第４層、第５層及び第６層の原液は、それぞれ比較例１の第１層、第２層、３層、第３層、第４層及び第５層と同様のものであって、第４層と第５層の原液にはＢｌｕｅ ＡＣＲ（０．０３ｗｔ％）及びＣＹ−１０（０．０３ｗｔ％）を添加した。複合紡糸における各層の吐出半径比は３５／３８／１５／５／６／１で、また、紫外線光量を１．３倍としそれ以外は実施例４と同様にして光伝送体を得た。
【００９１】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から６０μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００９２】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９３】
実施例９
第１層目〜第５層目の原液を比較例１と同様とし、更に４層目の原液中にＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％、Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．１４ｗｔ％、三井東圧染料のＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０ ０．１０ｗｔ％、及び三井東圧染料ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０ ０．０８ｗｔ％を添加し、比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練した。
【００９４】
紡糸時の粘度は比較例１と同様であった。複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、ニップローラーの引き取り条件を比較例１と同様にして光伝送体を得た。尚、この実施例で使用したＣＹー１０は紫外線を吸収しないものであり、Ｂｌｕｅ ＡＣＲ,ＨＤー１８０,ＨＭー１４５０は紫外線も吸収するために紫外線光量は比較例１の１．５倍で光重合を行った。
【００９５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は染色されていない層でありその内側に２８μｍの染色層が形成されており、染料の濃度はほぼ均一であった。
【００９６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。この単レンズは可視光域全波長領域においてＭＴＦの向上が確認できた。これらの染料の組み合わせによって可視光域全波長領域の光に対してレンズの解像力が向上することが確認された。またレンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【００９７】
この光伝送体アレイを用いて５７０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを光源とし、ＣＣＤ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フレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。同様に４５０ｎｍ付近の波長を有する青色の光源を用いてイメージスキャナを組み立てた場合も、６１１ｎｍ付近の波長を有する赤色の光源を用いてイメージスキャナを組み立てた場合も、フレア光による影響がほとんどなく解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【００９８】
実施例１０
実施例１において、４層目の原液中に添加する染料として、ＣＹ−１０を０．０４ｗｔ％、Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．１４ｗｔ％、ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０を０．０８ｗｔ％、及びＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０を０．０８ｗｔ％添加し、また５層目の原液中に添加する染料として、ＣＹー１０を０．０２ｗｔ％,Ｂｌｕｅ ＡＣＲを０．６０ｗｔ％、ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０を０．１８ｗｔ％、及びＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０を０．２０ｗｔ％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練した。
【００９９】
紡糸時の粘度は染料添加前の原液とほぼ同じであった。また、光照射部における紫外線光量を１．４倍とした以外は実施例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１００】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は特にＢｌｕｅ ＡＣＲ、ＨＤー１８０、ＨＭー１４５０が高濃度で存在する層で、その内側にそれらの染料が最外層部よりも低濃度で存在する２８μｍの染色層が形成されており、２つの染色層の中の染料の濃度はほぼ均一であった。
【０１０１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。この単レンズは可視光域全波長領域においてＭＴＦの向上が確認できた。これらの染料の組み合わせによって可視光域全波長領域の光に対してレンズの解像力が向上することが確認された。またレンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。
【０１０２】
また実施例９と同様に各波長に対応して組み立てたイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１０３】
実施例１１
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に４層と５層の原液中に平均粒径０．５μｍのシリカ系微粒子（東レシリコ−ン（株）製 トスパ−ル１０５）を０．５重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第４層及び第５層の原液とした。比較例１に対して４層及び５層の原液の紡糸時の粘度は増加し、第４層が３．２×１０4ポイズ、第５層が４．０×１０4ポイズであった。
【０１０４】
シリカ系微粒子の添加によって、紫外線の遮光がわずかながら起きるので、透過光量を調節するために比較例１に対して紫外線光量を１．０５倍とした。その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１０５】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から３５μｍの部分にはほぼ均一な濃度の微粒子層が形成されていた。
【０１０６】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１０７】
このように光伝送体の外周部に光散乱体を混在させることによって、比較例２のような後工程なしに、比較例２の場合と同等以上の光学性能の向上が図れることを確認した。尚、比較例２では残存溶剤によりレンズ性能が劣化する点を考慮すると、この実施例のレンズの性能が優れていることが分かる。
【０１０８】
実施例１２
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第４層の原液中に粒径５〜３０μｍのポリスチレン系微粒子（綜研化学（株）製 ＳＧＰ−７０Ｃ）を１．０重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第４層の原液とした。比較例１に対して第４層の原液の紡糸時の粘度は増加し、４．１×１０4ポイズであった。
【０１０９】
比較例１に対して紫外線光量を１．０５倍とし、その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１１０】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分は微粒子が存在しない層であり、その内側に３０μｍの微粒子層が形成されており、微粒子層中の微粒子の濃度はほぼ均一であった。
【０１１１】
この光伝送体を用いて実施例１と同様にして単レンズ、レンズアレイを製作し、単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。第５層の部分には微粒子（光散乱剤）が存在しないにも拘わらず光伝送体の光学性能は実施例１１とほぼ程度であった。レンズアレイのＭＴＦは単レンズの性能から想定されるものであり、染料の接着剤層への拡散も認められなかった。また実施例２と同様にして組み立て評価したイメージスキャナはフレア光による影響がほとんど無く解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。
【０１１２】
実施例１３
第１層〜第５層の原液を比較例１と同様とし、更に第５層の原液中に平均粒径６μｍのポリスチレン系微粒子（住友精化（株）製 フロ−ビ−ズＬＥ−１０８０）を２．０重量％添加して比較例１と同様にして７０℃にて加熱混練し、第５層の原液とした。比較例１に対して第５層の原液の紡糸時の粘度は増加し、５．５×１０4ポイズであった。
【０１１３】
比較例１に対して紫外線光量を１．０２倍とし、その他の条件、即ち、複合紡糸時の吐出比、各層相互拡散処理部の通過条件、光照射条件、ニップローラーの引き取り条件は比較例１と同様にして光伝送体を得た。
【０１１４】
この光伝送体の半径は０．４７ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であった。光伝送体の外周部から５μｍの部分にはほぼ均一濃度の微粒子層が形成されていた。
【０１１５】
実施例１と同様にして単レンズ特性、レンズアレイ特性を評価し表１の結果を得た。第４層の部分には微粒子（光散乱剤）が存在しないにも拘わらず光伝送体の光学性能は実施例１とほぼ程度であった。
【０１１６】
実施例１と同様にして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フレア光による影響がまだ若干残っていたが、比較例１と比べると解像度が高く画像をクリアに伝送することができた。光伝送体の外周部のわずかな部分にでも光拡散剤を混在させることによりＭＴＦが向上できることを確認した。
【０１１７】
【表１】
【発明の効果】
本発明の光伝送体は外周部の屈折率分布が不整な部分に光吸収剤または光散乱剤がほぼ均一な濃度で存在するためにフレア光を効率的且つ簡単に抑制することができ、解像度の高いレンズ、レンズアレイを提供することができる。
【０１１９】
また、本発明の製法によれば光伝送体中に光吸収剤または光散乱剤を容易に混在させることができる。また、この製法は溶剤を用いないので、光伝送体内部に溶剤が残留してレンズ性能が経時変化するという問題も生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光伝送体の縦断面図である。
【図２】図１の光伝送体の横断面図である。
【図３】本発明の他の態様の光伝送体の縦断面図である。
【図４】図３の光伝送体の横断面図である。
【図５】本発明の光伝送体を製造するための製造装置の概略図である。
【図６】光伝送体の解像度（ＭＴＦ）測定装置の概略を示す図である。
【図７】ＣＣＤセンサーにより解像度を測定した図である。
【図８】本発明で用いるＣＹー１０の吸収特性を示す図である。
【図９】本発明で用いるＢｌｕｅ ＡＣＲの吸収特性を示す図である。
【符号の説明】
１ レンズ素材
２ 光吸収剤または光拡散剤
３ 光吸収剤または光拡散剤が存在しない最外周部
１０ 同心円状複合ノズル
１１ 未硬化の糸状体
１２ 相互拡散部
１３ 硬化処理部
１４ 引き取りローラー
１５ 光伝送体
１６ 巻き取り部
１７ 不活性ガス導入口
１８ 不活性ガス排出口
Claims (4)
- 中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少してなる円柱状の光伝送体であって、外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲の部分のみに光吸収剤または光散乱剤の濃度が均一な層が形成されてなる光伝送体。
- 外周表面の位置から中心方向に向かう５μｍ以内の部分には光吸収剤及び光散乱剤を含有しない、請求項１記載の光伝送体。
- 硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ１、ｎ２、・・・、ｎＮ（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物を同心円状に積層して、中心部から外周部に向かって屈折率が順次減少したファイバ状の未硬化物積層体を形成し、この積層体の各層間の屈折率分布が連続的に変化するように隣接層間の成分の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、積層体を硬化処理して屈折率分布型ファイバを製造する方法において、中心部からＮ／２番目以上の未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で積層体を形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の光伝送体の製造方法。
- 硬化させた後に得られる硬化物の屈折率がｎ１、ｎ２、・・・、ｎＮ（Ｎは３以上の整数）であるＮ個の未硬化状物を同心円状に積層して、中心部から外周部に向かって屈折率が順次減少したファイバ状の未硬化物積層体を形成し、この積層体の各層間の屈折率分布が連続的に変化するように隣接層間の成分の相互拡散処理を行いながら、または相互拡散処理を行った後、積層体を硬化処理して半径Ｒの屈折率分布型ファイバを製造する方法において、硬化後における光伝送体の外周表面の位置から中心方向に向かう１μｍ以上１００μｍ以内の所定範囲に対応する未硬化状物層の少なくとも一つの層に光吸収剤または光散乱剤を混入させた状態で積層体を形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の光伝送体の製造方法。
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