JPS6289901A - 屈折率分布型プラスチツクレンズの製造法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、改良された屈折率分布型プラスチ防用レンズ
アレー、光フアイバー結合素子、光分波器およびライン
センサーに利用されるロッドレンズ等の鳴広い用途が期
待されている。

［従来の技術］ 屈折率分布型レンズとしては、すで（−特公昭４７−８
１６号公報におい℃、屈折率を中心軸より表面に向って
次第（−減少せしめたガラス繊維体が提案されている。

またプラスチック製の屈折率分布型レンズについても、
たとえば【１）特公昭４７−２ｆｉ９１３号、（２）特
公昭４７−２８０５９号、（３）特公昭５４−３（’１
３０１号、（４）特公昭５２−５８５７号および（５）
特公昭５８−２１２０７８号の公報等に種々の作成法に
よるものが提案されている。これらのうち（１）〜（４
）の方式は、高い光集束性を有する光伝送体の製造が困
難であったり、光集束性を高めるための製造条件の選定
が極めてむつかしかったり、たまたま光集束性の高い条
件を見い出したとしても必ずしも再現性が得られない等
、工業化技術としては、それぞれ問題点を有する。これ
ら（１）〜１４）の方式に比べ、（５）の方式は、屈折
率分布の形成条件の選定幅が広く、かつ比軟的再現性の
良いものが得られるという利点を有している。

しかしながら、（５）（一記載されている製造条件、す
なわち反応性透明重合体を膨潤性液体中に浸漬して所定
の体積まで膨潤させた後、この重合体と反応性を有し、
且つ反応してこの重合体よりも低い屈折率を有する重合
体を生成する低分子化合物を重合体内部に拡散、反応さ
せ、次いで乾燥する方式は、膨潤工程と拡散工程の分離
のため、屈折率分布型レンズの製造時間が長（なり、ま
た屈折率の分布の精密なコントロールが困難であるとい
う問題点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この問題点を解決するため、検討を重ねた結果、以下に
示すような方式を適用することにより、比較的短時間に
目的とする屈折率分布を有する重合体が得られ、しかも
、適当な条件を選択することにより、従来法に比較して
、目的とする屈折率分布により近いものが得られること
が見い出された。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、エポキシ基を含有する円
柱状透明重合体を膨潤性液体とエポキシ基と反応性を有
し、且つ反応してこの重合体よりも低い屈折率を有する
重合体を生成する低分子化合物との混合液中に浸漬して
、この低分子化合物を重合体内部に拡散、反応せしめ、
次いで乾燥することを特徴とする屈折率分布型レンズの
製造法にある。このように膨潤性液体と低分子化合物の
混合液を用いることにより、高い光集束性を示す屈折率
の分布の形成が容易に、しかも比較的短時間に行えるよ
うになったわけである。また、これらの工程を連続的に
行った場合には屈折率分布型光伝送体及びファイバが得
られる。

本発明に使用されるエポキシ基を含有する透明重合体の
具体例としては、グリシジルアクリレート、グリシジル
メタクリレート、β−メチルグリシジルアクリレート、
β−メチルグリシジルメタクリレートのうちの少なくと
も一種の単量体と他の単量体、例えばメチルメタクリレ
ート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート
、シクロへキシルメタクリレート、ヘンシルメタクリレ
ート、フェニルメダクリレート、エチレン、α−メチル
スｔレン、トリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサ
フルオロイソプロピルメタクリレート、ペンタフルオロ
プロピルメタクリレート、エチレングリコールジメタク
リレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリ
メチロールプロパントリアクリレート、等との共重合体
、もしくはグリシジルメタクリレート、β−メチルグリ
シジルメタクリレートの単独重合体があげられる。

これらの中でβ−メチルグリシジルメタクリレートを主
成分とする重合体は比較的エポキシ基の熱安定性が良い
こと、高い透明性を有すること、および比較的二次転移
点が高い（約７５℃）ことからも最も好ましいものであ
る。

本発明に使用されるエポキシ基を含有する円柱状透明重
合体の製造は、たとえば一部重合した部分重合物と光重
合開始剤との混合物をノズルより押出し、光重合法によ
り円柱状に扉形する方法によって行なわれる。ノズル孔
径は１閣〜５渭程度のものが本発明に使用する円柱状透
明重合体には適している。光重合開始剤としては従来公
知のものが使用できるが、たとえばベンゾインアルキル
エーテル等があげられる。

本発明に使用されるエポキシ基含有重合体の膨潤に使用
される液体の具体例としては、メタノール、エタノール
、プロパツール、エチレンなグリコールおよびこれらの
アルコールあるいは酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエ
チルケトン、メチツール、アニソール、エチレングリコ
ールジメチルエーテル等とエチルエーテル、イソプロピ
ルエーテル、ブチルエーテル等との混合溶剤があげられ
るが、これらに限定されるものではない。

本発明に使用されるエポキシ基と反応性を有し、かつ重
合体よりも低い屈折率を有する低分子化合物の具体例と
しては、下記の一般式（１１〜囮で示されるフッ素化カ
ルボン酸、一般式間〜■で示されるフッ素化無水カルボ
ン酸、および一般式（の〜側で示されるフッ素化アルコ
ール等があげられる。

ＣｎＦ２ｎ、Ｃ０ＯＨ（Ｉ　） ＣｎＦ２ｎ＋ＩＣＨ２ＣＯＯＨ（１） Ｈ（ＣＦ２Ｃ’Ｆ２１ｍＣ’００Ｈ（ＩＮ　）Ｈ（ＣＦ
２ＣＦ２）ｍＣＨ２ＣＯＯＨ（■）ＣｎＦ２ｎ＋ＩＣＯ
／ Ｈ（ＣＦ２ＣＦ２）ｍＣＨ２Ｃｏ　　／ＣｎＦｚｎ＋ｔ
ＣＨｚＯＨ（ＩＸ：　）Ｈ（ＣＦ２ＣＦ２）ｍＣＨ２０
Ｈ（Ｘ）Ｈ（ＣＦ２ＣＦ２　）ｍＣＨ２ＣＯＯＨ（ｙＪ
）ＣｎＦ２１＋ｌＣＨ２ＣＨ２０Ｈ（■）（式中ｎは１
〜１２の整数、ｍは１〜６の整数を示す。） これらの低分子化合物と先の膨潤剤の混合液を用いて、
エポキシ基を含有する円柱状透明性重合体に屈折率分布
をあたえるのであるが、重合体に高精度光集束性能を付
与するためには、下記理論式（１）で示される屈折率分
布にできるだけ合致するよう低分子化合物を拡散反応さ
せる必要がある。

ｎ（ｒ）　＝ｎ（ｏ）　５ｅｃｈ　（ｇｒ＋　　　　＋
１）ｒ−ロッド中心から表面方向への距離 このためには、低分子化合物と膨潤剤の割合を適度に調
節した混合液を用いる必要があり、ときによっては、２
種以上の低分子化合物や、２種以上の膨潤剤の組合わせ
とする必要がある。

また混合液、反応時間（浸漬時間）、反応温度に関して
も理論式（１）の屈折率分布にできるだけ合致するよう
適宜選択決定する必要がある。

エポキシ基と反応性を有する低分子化合物を円柱状重合
体の表面より中心に向って連続的な勾 濃度抛配をもって配置せしめた後、重合体を反応槽から
取り出して乾燥させる際には、混合液中の膨潤剤の沸点
プラス１０℃をこえない条件で予備乾燥した後、次いで
１２０〜１５０℃の範囲の温度で膨潤剤が重合体中にほ
とんど残留しなくなるまで乾燥させる二段乾燥を行う方
法が好ましい。その理由は高＠ρの急激な加熱により重
合体中に気泡が発生することがあるからである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、実施例中における透明重合体の製造およびレンズ
性能の評価は次のようにして行った。

（１）　　エポキシ基を含む円柱状透明重合体の作成ル
より押出し、紫外線を周囲から照射しまた、ニップロー
ラーで引取ることによって、面径１聾の円柱状透明重合
体を作成した。

第１表 （１１）　　レンズ性能の評価 （イ）評価装置 レンズ性能の評価は図面に示すような評価装置を用いて
行った。図面中、（１）は光学ベンチ、（２）は光源用
タングステンランプ、（３）は集光用レンズ、（４）は
絞り、（５）はフォトマスク用クロムメッキガラスのク
ロム被膜を０．１　ｒｒｍの正方形格羊模様に精密加工
したガラス板、（６）は試料台、（７）はポラロイドカ
メラ、（８）は評価用試料である。

（向　試料の調整 試作した屈折率分布型レンズを、通過するＨｅ−Ｎｅレ
ーザー光線のうねりから判定しλ た光線の周期（λ）のほぼ／の長さく１）となるよう切
断し、研磨機を用いて、試料の両端面が長軸に垂直な平
行平面となるよう研磨し、評価試料とした。

し９　評価方法 図面に示したように、試料台（６）の上に試作した試料
（８）をセットし、絞り（４）を調節して光源（１）か
らの光が集光用レンズ（３）、絞り（４）、加工したガ
ラス板（５）を通り、試料の端面全面に入射するように
した後、試料（８）およびポラロイドカメラ（７）の位
置をポラロイド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。

実施例１ 円柱状透明重合体Ａをエチレングリコールジメチルエー
テル５０重量部、イソプロピルエーテル５０重量部、お
よびオクタフルオロペンタン酸４重量部からなる反応液
中に浸漬し、７時間反応させた後、７５℃の減圧乾燥機
中で１２時間、さらに１４０℃で４時間減圧乾燥して屈
折率分布型レンズを作成した。この試料のレンズ性能を
評価した結果、ゆがみのないたいへん良いものであった
。

実施例２ 円柱状透明重合体Ｂを７０℃のエタノール１００重量部
、オクタフルオロペンタン酸１重量部からなる反応液中
に浸漬し、５時間反応させた後、８０℃の減圧乾燥機中
で１２時間、さらに１４０℃で４時間減圧乾燥して屈折
率分布型レンズを作成した。この試料のレンズ性能を評
価した結果、ゆがみのないたいへん良いものであった。

実施例３−８及び比較例１〜３ 第１表に示す円柱状透明重合体を使用し、第２表に示す
反応液、反応条件で屈折率分布型レンズを作成した。こ
のときの乾燥は実施例２と同様な条件で行なった。第２
表には得られたし５　　　　　　Ａ　　　　ＭｅＯＨｌ
ｏ（１３ＦＡＡ１　　　５０Ｘ２０　　　　ｐ８　　　
　　　Ｂ　　　　ＭｅＯＨｌｏｏ　　７ＦＢＡ　１　　
６０Ｘ７　　　　ｐＧＤＭ　　：　　エチレンクリコー
ルジメチルエーテルＩＰＥ　：　　イソプロピルエーテ
ル ＭｅＯＨ：　　メタノール ８ＦＰＡ　　：　　５Ｈ−オクタフロプロペンタン酸７
ＦＢＡ　　：　　ヘプタフルオロ酸 １２′Ｆ′ＨＡ：　　７Ｈ−ドデカフルオロへブタン酸
１５ＦＯＡ　：　　ヘプタデカフルオロオクタン酸３Ｆ
ＡＡ　　：　　）リフルオロ酢酸 〔発明の効果〕 本発明によれば光集束性がすぐれた屈折率分布型のプラ
スチックレンズを短時間に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明により得られる屈折率分布型プラスチック
１．〆ンズの性能を評価する装置の説明図である。 図面において、（１）は、光学ベンチ、（２）は光源用
タングステンランプ、（３）は集光用レンズ、（４）は
絞り、（５）はフォトマスク用クロムメッキガラスのク
ロム被膜を（１，１ｍの正方形格子模様に精密加工した
ガラス板、（７）はポラロイドカメラ、イ８）は評価用
試料を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシ基を含有する円柱状透明重合体を、膨潤性液体
   とエポキシ基と反応性を有し、且つ反応してこの重合体
   よりも低い屈折率を有する重合体を生成する低分子化合
   物との混合液中に浸漬してこの低分子化合物を重合体内
   部に拡散、反応せしめ、次いで乾燥することを特徴とす
   る屈折率分布型プラスチックレンズの製造法。