(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径ｒなる円形断面の屈折率分布型光伝送体の外周部に可視光及び近赤外光領域のうち特定波長域の光のみを吸収する光吸収剤を含有してなる屈折率分布型光伝送体であって、前記特定波長域が不連続な二つの領域であり、二つの特定波長域の中心が、それぞれ波長４００〜５００ｎｍ及び波長６００〜７００ｎｍの可視光領域に設定されていることを特徴とする光伝送体。
【請求項２】
請求項１記載の光伝送体の複数個を平行に配列した光伝送体アレイ。
【請求項３】
請求項１記載の光伝送体または請求項２記載の光伝送体アレイの一端から、ＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源又は白色光源から出射する光を入射させ、この光伝送体または光伝送体アレイの他端から透過光を出射させる方法。
【請求項４】
光源、請求項２に記載の光伝送体アレイ及び光受光センサーを順次配置したカラーイメージセンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーイメージセンサー、それに好適な屈折率分布型光伝送体及び光伝送体アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロッドレンズアレイは共役長の短かさ、明るさ、低コストなどの特長を有することから、原稿移動型イメージスキャナー、ＦＡＸ、ＬＥＤプリンターなどの小型の等倍結像素子として使用されている。しかし、ロッドレンズアレイは一部の共役長が長く開口数が小さくて暗い品種を除いて、色収差が大きい欠点がある。このため、これらの用途は主としてモノクロ用途であり、色収差が小さく、且つ、共役長の短いカラー用途のロッドレンズアレイの開発が要望されている。
【０００３】
最初に、ロッドレンズの色収差のことについて、応用物理学会・光学懇話会の第１７回サマー・セミナーの論文集「レンズと光システムの設計」を引用して説明する。ロッドレンズのような２乗分布状媒質の集束パラメータｇは（２）式で与えられる。
ｇ2＝２＊（ｎ0−ｎ(Ｌ)）／（ｎ0＊Ｌ2）              ・・・（２）
ここで
Ｌ：光軸からの半径方向の距離
ｎ0：光軸上の屈折率
ｎ(Ｌ)：光軸から半径方向に距離Ｌだけ離れた位置の屈折率
である。
【０００４】
（２）式において、ｎ0とｎ(Ｌ）が共に波長依存性をもつため、ｇもまた波長依存性を示す。従って、等倍結像するロッドレンズアレイの共役長は（３）式によって決まるので、共役長が波長によって異なってくる。
ＴＣ＝Ｚ0−（２／（ｎ0＊ｇ））＊ｔａｎ（（Ｚ0＊ｇ）／２）・・・（３）
ここで、
ＴＣ：共役長
Ｚ0：ロッドレンズの長さ
である。
このため、白色光源下で画像伝送を行う場合には結像位置や倍率が色により異なるので解像力が低下する。
【０００５】
そこで、色収差を低減するために、波長分散が小さい材料を選びロッドレンズを製造することが、従来から行われている。例えば、イオン交換法で製造されるガラス製ロッドレンズにおいて，Ｋ．ＦＵＪＩＩ（ＭＯＣ／ＧＲＩＮ’９３  ＫＡＷＡＳＡＫＩ：Ｇ１３）は、イオンの種類と濃度を選び、色収差低減を試みている。また、プラスチック製のロッドレンズの場合はプラスチックの中では比較的波長分散の小さい材料であるＭＭＡ（メチルメタクリレート）系ポリマー材料を用いて製造されているものがある（例えば特開平３−１７４１０５号公報）。
【０００６】
以下に市販のロッドレンズアレイにつきデーターを示す。
図１５はロッドレンズアレイの解像度の目安であるＭＴＦ（moduration  transfer  function）の測定方法を示す図である。所定の波長λｓにおいて共役長ＴＣｓであるロッドレンズアレイ２３を測定機に載せるとき、基準矩形格子２２とＣＣＤイメージセンサー２４の間の距離ＴＣxを前記共役長ＴＣsに等しい距離に調整して固定する。基準矩形格子２２は空間周波数が６ラインペア/mmであり、分光器２０から出た光線を拡散板２１により拡散光に変換したものにより、照明されている。この状態で分光器から出る光線の波長を変え、ＭＴＦ-波長特性を測定する。
【０００７】
図１６は市販のプラスチック製のロッドレンズアレイ（三菱レイヨン（株）製品：ＲＡ８９Ｓ）図１７はガラス製のロッドレンズアレイ（日本板硝子（株）製品：ＳＬＡ２０Ｄ）について、以上の方法において所定波長λsを５７０ｎｍとして、ＭＴＦ-波長特性を測定したものである。
また、表１は原稿照明用光源として実用化されている３原色LEDのピーク波長について前記の測定値を表にしたものである。
【０００８】
【表１】
0003945849.tif 000002
【０００９】
図１６、図１７、表１によっても明らかなようにこれらの光伝送体には、短共役長、明るさ、低色収差を同時に満足するものはなく、広い波長領域の照明光源を使用する用途において十分な機能を有しているとはいえない。
【００１０】
従ってこれらの光伝送体を用い、白色光源又は、ＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源から出射した光を光伝送体の一端から入射させ、他端から透過光を出射させる従来の方法において、十分に明確な像を伝えるためには多くの光源と広いスペースが必要となる。
【００１１】
一方光伝送体内に光吸収剤を導入するものとして特開平４−２５１８０５号公報、特開平１−１０５２０２号公報が開示されている。特開平４−２５１８０５号公報は、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であり、染料は光伝送体内部の全体に亘って存在している。特開平１−１０５２０２号公報は光伝送体の表面下に光吸収物質を含有する層が形成されている光伝送体である。
【００１２】
また従来のカラーイメージスキャナは低色収差であるが開口角が小さく、長い共役長を有しているガラス製のレンズアレイを用いてシステム構成が行われている。このため、第一にイメージスキャナ本体が大きくならざるを得ず、第二に取り込める光量値が非常に少なく、明るさを補う必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで特開平４−２５１８０５号公報の光伝送体は全可視光線及び近赤外光線に対し光伝送体からの出射光の光量分布を均一化することを目的としており、染料濃度を光伝送体内部で分布をつけ全波長域の光を吸収する構成であって、特定波長域の光のみを選択的に吸収するものではない。従って、短共役長、明るさ、低色収差を同時に満足するという目的に資するものではない。
【００１４】
また特開平１−１０５２０２号公報の光伝送体はフレア光を吸収することを目的とするものであり、表面下に光吸収剤を含有せしめる構成をとるものであるので、使用される光吸収剤は実質的に黒色である。従って可視光線及び近赤外光線のうち特定波長域の光のみを吸収し、残りを透過するものではない。
以上のようにこれらの技術は色収差の改善に寄与するものではなく、同様の目的を達することはできない。
【００１５】
また、光伝送体または光伝送体アレイの一端から、ＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源または白色光源を入射させ、この光伝送体の他端から透過光を出射させる従来の方法及び、従来のカラーイメージスキャナーの抱える問題点も解決されるものではない。
【００１６】
即ち従来は、短共役長、明るさ、低色収差を同時に満足する光伝送体及び光伝送体アレイは知られていない。また明確な像を少ない光源、小さなスペースで伝達する方法も知られていない。また多くの光源を必要とせず、コンパクトなカラーイメージスキャナーも知られていない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、半径ｒなる円形断面の屈折率分布型光伝送体の外周部に可視光及び近赤外光領域のうち特定波長域の光のみを吸収する光吸収剤を含有してなる屈折率分布型光伝送体である。
【００１８】
本発明の要旨は半径ｒなる円形断面の光伝送体の中心軸から外周部に向かって少なくとも０．３ｒ〜Ｒ（０．８ｒ≦Ｒ≦ｒ）の範囲における屈折率分布が下記の式（１）で規定する２次曲線で近似される分布を有し、可視光及び近赤外光領域のうち特定波長域の光のみを吸収する光吸収剤を、少なくともＲを含む半径方向内側の一定領域に含有してなる屈折率分布型光伝送体である。
ｎ（Ｌ）＝ｎ0｛１ー（ｇ2／２）Ｌ2｝      ・・・  （１）
（但し、式中ｎ0は光伝送体の中心部の屈折率、Ｌは光伝送体の中心部からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｇは光伝送体の屈折率分布定数、及びｎ（Ｌ）は光伝送体の中心軸から距離Ｌの位置の屈折率を示す。）
また、本発明の要旨は、前記の光伝送体の複数個を平行に配列した光伝送体アレイである。
【００１９】
更に、本発明の要旨は、前記の光伝送体または前記の光伝送体アレイの一端から、ＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源または白色光源から出射する光を入射させ、この光伝送体または光伝送体アレイの他端から透過光を出射させる方法である。
【００２０】
また、本発明の要旨は光源、前記の光伝送体アレイ及び光受光センサーを順次配置したカラーイメージセンサーである。
【００２１】
本発明においては可視光及び近赤外光領域とは４００〜７５０ｎｍ程度の波長域をいう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はそれぞれ本発明の光伝送体（以下適宜レンズという）の一例である屈折率分布型光伝送体の縦断面図、横断面図である。また、図３及び図４は屈折率分布が不整な領域において最外周部を含む一部の領域に光吸収剤が存在せず、二種類の光吸収剤が含まれている場合の光伝送体の縦断面図、横断面図である。斜線部２が特定波長域を吸収する第一の光吸収剤を含有している層を示している。二重斜線部５は第一の光吸収剤に加えて第二の光吸収剤が含まれている層を示している。この図から分かるように第一の光吸収剤が吸収する波長域の光に対しては中心の白い部分に、第二の光吸収剤が吸収する波長域の光に対しては中心の白い部分と斜線部にレンズ径が絞られている。図５は本発明の光伝送体の屈折率分布特性の一例である。このレンズ素材１は、０．１３ｒ〜０．８３ｒの範囲の屈折率分布が式（１）に近似されている。
【００２３】
本発明は特定波長域の光を吸収する光吸収剤を前記領域に含有せしめ、特定波長域の光に対して光伝送体の有効素子径を絞り込むことによってその特定波長域に対する解像度を向上させ、並びに光伝送体の波長依存性を少なくすることを特徴としている。従って特定波長域はある共役長において光伝送体の波長特性が劣る波長領域に設定される。そうすることによって光伝送体の有効径をそれぞれの特定波長域の光のみに対して絞り込むことができ、絞り込む領域の広さに応じて該波長領域の光に対する特性を向上させることができる。
【００２４】
特定波長域の範囲は特に限定されるものではないが、２００ｎｍ以下の範囲が好ましく、１００ｎｍ以下の範囲が更に好ましい。特定波長域は不連続な複数の領域に設定することもできる。例えば赤と青の光を吸収するように特定波長域を波長４００〜５００ｎｍ及び波長６００〜７００ｎｍに設定することもできる。その場合それぞれの特定波長域が２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１００ｎｍ以下の範囲であることが更に好ましい。
【００２５】
例えば赤と緑の波長特性の光に対して優れた性能を持つ光伝送体（例えば表１のＲＡ８９）を使用する場合、特定波長領域を青の波長領域、即ち少なくとも一部が波長４００〜５００ｎｍを含む２００ｎｍの範囲またはその中心を波長４００〜５００ｎｍにおく２００ｎｍの範囲に設定することが望ましい。また、青と緑の波長領域の光に対して優れた特性を有する光伝送体を使用する場合、特定波長領域を少なくとも一部が波長６００〜７００ｎｍを含む２００ｎｍの範囲またはその中心を波長６００〜７００ｎｍにおく２００ｎｍの範囲に設定することが望ましい。
【００２６】
この場合現在一般に用いられているＬＥＤの発光波長が青色４７０ｎｍ、緑色５２５ｎｍ、赤色６５０ｎｍであることに鑑み、できるだけ複数の色の光を吸収しないように特定波長域を設定することが望ましい。
【００２７】
用いられる光吸収剤は前記の理由から、吸収波長域が２００ｎｍ以下であるものが好ましく、１００ｎｍ以下であるものが更に好ましい。
用いられる光吸収剤の代表的な例として以下のものがあげられる。６００〜７００ｎｍに吸収のある三菱化学製Ｄｉａｒｅｓｉｎ  Ｂｌｕｅ  ４Ｇや同業他社の同等品が挙げられる。５５０〜６５０ｎｍ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も可能である。
【００２８】
本発明の光伝送体においては光吸収剤の使用量と効果は比例する。光吸収剤を含有する層を通過する光のうち、特定波長域の光がそれ以外の波長の光と比較して、少なくとも５０％程度吸収されていれば実用上十分な効果が発現する。但し、好ましくは８０％以上更に好ましくは９０％以上吸収されていることが望ましい。
【００２９】
光吸収剤を含有する領域は外周部であればよく、特に限定されない。光吸収剤を含有する領域の広さと本発明の効果は比例し、光吸収剤の含有領域は特定波長領域の光に対する光伝送体の波長特性をどの程度改善するかにより決定される。好ましい態様においては少なくともＲを含む半径方向内側であり、少なくとも０．７５ｒ〜Ｒの範囲であることが更に好ましい。なお、光吸収剤を複数組み合わせて使用する場合に光吸収剤の含有領域を複数設定することも可能である。図３及び図４はその一例を図示したものである。
【００３０】
また現在の工業生産技術では光伝送体の全体にわたって屈折率分布が式（１）に近似されるものは知られていない。従って現在の光伝送体は製造時に外周部に屈折率分布の不整な部分が形成される。この外周部付近の屈折率分布の不整な部分はレンズの結像に寄与しない部分であり、この部分は本質的に全波長域におけるレンズ性能を向上する目的で、本発明においても黒色の光吸収剤あるいは拡散剤を導入することが出来る。また、その部分を物理的に削除する事もできる。
【００３１】
本発明における光伝送体アレイは前記の光伝送体を用いて従来公知の方法で作成することができる。光伝送体が一列または複数列で平行に配置されていれば、アレイの形状、材質等は問わない。
【００３２】
本発明の方法において使用する光伝送体の特定波長域は該光源から出射する可視光及び近赤外光のうち、一部の波長領域に設定される。特定波長域の設定は光伝送体を使用する共役長において、前記のように波長特性が劣る光の波長領域に設定することが好ましい。
なお、光源として白色光源を用いる場合、十分な効果を得るためには、特定波長域を不連続な複数の領域に設定することが望ましい。特定波長領域を青の波長領域及び赤の波長領域、即ち特定波長域の中心を、波長４００〜５００ｎｍ及び６００〜７００ｎｍにおくそれぞれ２００ｎｍ以下の範囲に設定することがさらに望ましい。
【００３３】
また、共役長の決定は以下のように行われるのが望ましい。ＲＧＢ３原色のＬＥＤを用いる場合光吸収剤を含有していないレンズにおいてそれぞれのＬＥＤ光源について共役長ごとのＭＴＦを測定し、ＲとＢの光のＭＴＦが同一となる共役長にレンズの共役長を設定する。白色光源を用いる場合はＲＧＢ３原色のＬＥＤを用いる場合に準じて代表的な光の波長を選定し、その光について同様に共役長を設定することができる。
【００３４】
本発明において用いられるＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源としては、ＲＧＢそれぞれの光源を多数アレイ状に配列したものを用いることができる。また、ＲＧＢのＬＥＤ光源に導光体を配置したものを用いることもできる。白色光源としては冷陰極管などを用いることができる。
【００３５】
本発明の光伝送体を使用すると、選択した特定波長域に対応する波長の光の透過量がある程度低下する。しかし、ＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源を使用する場合は、その波長域のＬＥＤ発光強度を向上させることあるいはその波長域のＬＥＤの数を増やすことによって対応できる。白色光源として通常用いられる冷陰極管を用いる場合、冷陰極管内の蛍光物質の組成割合を特定波長域の光を出す蛍光物質の量を増やすように変更することによって、その特定波長の光量を上げることができる。このようにして本発明において光量値は若干下がるものの、特定波長域における光伝送体の特性が著しく改善される。その結果として全波長域の光について明確な像を伝達することが可能となる。
【００３６】
本発明のカラーイメージセンサーは光源、前記の光伝送体アレイ、及び光受光センサーを順次配列して組み立てられる。従来のカラーイメージセンサと比較して非常にコンパクトな設計になっている。また、光源としてはＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源または白色光源を用いることが可能である。また、光受光センサーはＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源を用いる場合は、モノクロ用センサー、３原色用の受光センサーのいずれを用いることも可能である。白色光源を用いる場合は３原色用の受光センサーを用いることができる。
なお光源として白色光源を用いた場合、前記本発明の方法における場合と同様に特定波長域を設定することが望ましい。特定波長域の光量低下については前記の方法で同様に対応することができる。
【００３７】
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個の未硬化状物を用意し、賦形後の外周層、好ましくはＮ，Ｎ−１、Ｎ−２、・・、２番目の層のうち賦形後の光伝送体の少なくともＲを含む半径方向内側の領域を含む層、更に好ましくは０．７５ｒ〜Ｒの領域を含む層に前記特定波長域の光を吸収するような光吸収剤を混入させておく。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の積層体（以下適宜「糸状体」と称する）に賦形する。次に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。
【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、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物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く、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物を熱硬化処理ないし光硬化処理を行う。
【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のものを使用する場合は、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。即ち光吸収剤の半径方向の実質的濃度が均一な光伝送体が得られる。
【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光吸収剤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に用いる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。
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の波長域の吸光度係数が、３００〜３７０ｎｍにおける吸光度係数の、２倍以上である光吸収剤を用いることが好ましい。
【００５０】
このような光吸収剤の例であるＢｌｕｅ  ４ＧとＨＤー１８０の吸収スペクトルを図６及び図７に示す。図６、図７において縦軸は吸光度係数,横軸は光の波長を示す。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６５０あるいは４７０ｎｍ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、未硬化状物層中紫外線が透過し、光重合が効率的に進行する。
【００５１】
本発明の光伝送体は例えば図８の糸状体成形装置を用いて製造することができる。図８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。
【００５２】
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。
【００５３】
【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の測定は、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行った。
【００５４】
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、以下実施例、比較例中において同様のものを用いる。）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。
【００５５】
複合紡糸ノズルの温度は４２℃であった。押し出し時の粘度は第１層の成分が５．８×１０4ポイズ、第２層が４．９×１０4ポイズ、第３層が４．７×１０4ポイズ、第４層が３．９×１０4ポイズ、第５層が４．５×１０4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。
【００５６】
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、１７０ｃｍ／ｍｉｎの速度でニップローラーで引き取った。
【００５７】
得られた光伝送体は半径が０．３ｍｍであり、屈折率分布は中心部が１．５１２、外周部が１．４６８であり、分布は表３に示す通りであった。この光伝送体の両端面を研磨してレンズ長４．２ｍｍとし、６ラインペア／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、表３の結果を得た。
【００５８】
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４．２ｍｍのレンズアレイを製作した。６ラインペア／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、表４−１の結果を得た。また６５０ｎｍ、５２５ｎｍ、４７０ｎｍをピーク波長とするＲＧＢ３原色ＬＥＤから発する光に対する共役長とＭＴＦ特性の関係は図９に示す。この図から分かるようにどのような共役長においても３つの波長域でＭＴＦが５０％以上にはならない。またアレイがもっとも良い特性を示す共役長と３つの波長に対するＭＴＦを表４−２に示すが、不十分なものであった。
【００５９】
この光伝送体アレイを用いて６５０ｎｍ、５２５ｎｍ、４７０ｎｍをピーク波長とするＲＧＢ３原色のＬＥＤを又は白色光源を光源とし、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５２５ｎｍの単色光で用いた場合は鮮明な画像を形成できるが、その他の波長の光が関与してくるとＭＴＦが悪くなり鮮明な画像は得られなかった。
【００６０】
比較例２
比較例１において原液中に表２に記載のように光吸収剤を混入し、光重合強度を変更した以外は比較例１と同様な操作を行いレンズを賦形した。レンズの屈折率分布は比較例１と同じであった。レンズの光吸収剤含有領域は表３に示す。
【００６１】
比較例１と同様の条件でレンズ及びレンズアレイの特性を測定し、表３、表４−１、表４ー２、図１０の結果を得た。イメージスキャナの性能は十分なものではなかった。
【００６２】
実施例１
比較例１において原液中に表２に記載のように光吸収剤を混入し、光重合強度を変更した以外は比較例１と同様の操作を行いレンズを賦形した。レンズの屈折率分布は比較例１と同じであった。レンズの光吸収剤含有領域は表３に示す。
【００６３】
比較例１と同様の条件でレンズ及びレンズアレイの特性を測定し、表３、表４−１、表４ー２、図１１の結果を得た。比較例１のＬＥＤ光源を用いて比較例１と同様にして組み立てたイメージスキャナは、良好な画像が形成できた。
【００６４】
実施例２〜実施例４
比較例２において原液中に表２に記載のように光吸収剤を混入し、光重合強度を変更した以外は比較例２と同様の操作を行いレンズを賦形した。レンズの屈折率分布は比較例１と同じであった。レンズの光吸収剤含有領域は表３に示す。
【００６５】
比較例１と同様の条件でレンズ及びレンズアレイの特性を測定し、表３、表４−１、表４ー２及び図１２（実施例２）、図１３（実施例３）、もしくは図１４（実施例４）の結果を得た。
【００６６】
実施例２及び実施例３において比較例１のＬＥＤ光源を用いて比較例１と同様にして組み立てた各イメージスキャナは、良好な画像が形成できた。
【００６７】
実施例４において比較例１と同様にして組み立てたイメージスキャナは、ＬＥＤ光源を用いた場合も白色光源を用いた場合も良好な画像が形成できた。
【００６８】
【表２】
0003945849.tif 000003
【００６９】
【表３】
0003945849.tif 000004
【００７０】
【表４】
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【００７１】
【発明の効果】
本発明により、短共役長、明るさ、低色収差を同時に満足する光伝送体、光伝送体アレイが提供される。また明確な像を少ない光源、小さなスペースで伝達する方法が提供される。更に多くの光源を必要とせず、コンパクトなカラーイメージスキャナーが提供される。
【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】本発明の光伝送体の横断面図である。
【図３】本発明の光伝送体の縦断面図である。
【図４】本発明の光伝送体の横断面図である。
【図５】本発明の光伝送体の屈折率分布特性の一例である。
【図６】本発明で用いるＢｌｕｅ  ４Ｇの吸収特性を示す図である。
【図７】本発明で用いるＨＤー１８０の吸収特性を示す図である。
【図８】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９】比較例１の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１０】比較例２の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１１】実施例１の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１２】実施例２の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１３】実施例３の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１４】実施例４の光伝送体アレイの３原色ＬＥＤに対する共役長とＭＴＦ特性の関係を示す図である。
【図１５】ロッドレンズアレイの解像度の目安であるＭＴＦ（moduration  transfer  function）の測定方法を示す図である。
【図１６】プラスチック製のロッドレンズアレイ（三菱レイヨン（株）：ＲＡ８９Ｓ）のＭＴＦの波長依存性を表す図である。
【図１７】ガラス製のロッドレンズアレイ（日本板硝子（株）：ＳＬＡ２０Ｄ）のＭＴＦの波長依存性を表す図である。
【符号の簡単な説明】
１  レンズ素材
２  光吸収剤含有層
３  光吸収剤の存在しない最外周部
５  二種の光吸収剤含有層
１０  同心円状複合ノズル
１２  相互拡散部
１３  硬化処理部
１５  光伝送体
１９  光源
２０  分光器
２１  拡散板
２２  基準矩形格子
２３  光伝送体アレイ
２４  ＣＣＤイメージセンサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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