(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂製の円筒クラッド内に当該クラッドを構成する樹脂のモノマーと共に屈折率制御物質が含有された溶液を充填し、当該モノマーにクラッドの壁面の構成樹脂を溶解させながら且つクラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させながら上記のモノマーの重合を行なうロッドレンズの製造方法において、前記の溶液が充填された円筒クラッドを変形防止管の内部に装填し、当該変形防止管の全周囲に金属箔を配置し、そして、減圧可能になされた恒温室内に当該円筒クラッドを垂直方向に配置し、円筒クラッドの溶液注入口を開放状態とし且つ減圧および加温条件下に上記のモノマーの重合を行なうことを特徴とするロッドレンズの製造方法。
【請求項２】
金属箔が銅箔である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
変形防止管が厚さ１〜５ｍｍのガラス管である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
モノマーがメチルメタクリレートである請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッドレンズの製造方法に関し、詳しくは、画像伝送用の光伝送体として使用されるロッドレンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平１１−１４２６５７号公報により、透明樹脂製の円筒クラッド内に、当該クラッドを構成する樹脂のモノマーと屈折率制御物質（ドーパント）との混合液を充填し、当該モノマーにクラッドの壁面の構成樹脂を溶解させながら且つクラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させながら上記のモノマーの重合を行なって製造されるロッドレンズは公知である。なお、上記の屈折率制御物質は、マトリックス用ポリマーに対して反応性を有しない低分子化合物（一般に分子量が２０００以下）であり、その拡散により濃度勾配が形成されて屈折率分布が得られる。なお、上記の拡散は、クラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させることにより行われる。
【０００３】
上記の公開公報には、上記のロッドレンズ（プリフォーム）を熱延伸したポリマーファイバー（ポリマー光伝送体）について提案されている。
【０００４】
ところで、上記のロッドレンズは、熱延伸せずにそのままの状態で医療用イメージガイドとして利用することが考えられる。
【０００５】
ところが、延伸処理されず、光伝送径がポリマーファイバーに比して遥かに大きいロッドレンズの場合は、その製造過程の重合収縮によって発生する多数の微細気泡および／または空洞ならびに収縮変形が特に重要な問題となる。また、優れた結像性を得るためには、屈折率分布（いわゆる半径の２乗分布および光軸に対する軸対称性）が良好であることも重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、特に医療用イメージガイドとして好適に使用することが出来るロッドレンズの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、透明樹脂製の円筒クラッド内に当該クラッドを構成する樹脂のモノマーと共に屈折率制御物質が含有された溶液を充填して行なう重合を特定の方法で行なうことにより、気泡および／または空洞の発生らびに収縮変形を抑制し、しかも、屈折率分布が良好なロッドレンズが得られるとの知見を得、本発明の完成に至った。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨は、透明樹脂製の円筒クラッド内に当該クラッドを構成する樹脂のモノマーと共に屈折率制御物質が含有された溶液を充填し、当該モノマーにクラッドの壁面の構成樹脂を溶解させながら且つクラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させながら上記のモノマーの重合を行なうロッドレンズの製造方法において、前記の溶液が充填された円筒クラッドを変形防止管の内部に装填し、当該変形防止管の全周囲に金属箔を配置し、そして、減圧可能になされた恒温室内に当該円筒クラッドを垂直方向に配置し、円筒クラッドの溶液注入口を開放状態とし且つ減圧および加温条件下に上記のモノマーの重合を行なうことを特徴とするロッドレンズの製造方法に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のロッドレンズの製造方法は、基本的には、従来の方法と同様であり、透明樹脂製の円筒クラッド内に、当該クラッドを構成する樹脂のモノマーと共に屈折率制御物質が含有された溶液を充填し、当該モノマーにクラッドの壁面の構成樹脂を溶解させながら且つクラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させながら上記のモノマーの重合を行なう方法より成る。
【００１０】
透明樹脂製の円筒クラッドは、目的とするロッドレンズの外径に対応する内径を持ち且つ十分に剛性の高い中空容器（例えば金属製）をクラッド用重合管として使用し、これに所定量のクラッド用モノマー溶液を注入し、震盪条件下でプレ重合を行い、次いで、上記のクラッド用重合管を回転装置に水平にセットし、回転条件下で重合を行なう方法によって得ることが出来る。
【００１１】
上記のクラッド用モノマー溶液は、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤を混合して調製される。
【００１２】
上記のモノマーとしては、例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、スチレン、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、４−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、１−フェニルシクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ｏ−クロロベンジルメタクリレート、ｐ−クロロベンジルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート等を使用することが出来る。
【００１３】
上記の重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バリレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド等を使用することが出来る。
【００１４】
上記の連鎖移動剤としては、例えば、ｎ−ブチルメルカプタン（ｎ−ＢＭ）、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−デシルメルカプタン、ウンデシルメルカプタン、 ｎ−ラウリルメルカプタン、フルフリルメルカプタン等を使用することが出来る。
【００１５】
重合開始剤の使用量はモノマーに対し通常０．２〜１．５重量％であり、連鎖移動剤の使用量はモノマーに対し通常０．１〜１重量％である。また、前段のプレ重合の際の温度は通常６５〜８０℃、時間は通常１〜３時間であり、後段の重合の際の回転数は通常１０００〜３０００ｒｐｍ、温度は通常７０〜８５℃、時間は通常１２〜３６時間である。
【００１６】
上記の円筒クラッド内に充填する溶液、すなわち、上記のクラッドを構成する樹脂のモノマーと共に屈折率制御物質が含有された溶液は、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤、屈折率制御物質を混合して調製される。重合開始剤および連鎖移動剤の種類および使用量は、前記の円筒クラッドの調製の場合と同じであり、屈折率制御物質の種類および使用量については、以下に説明する。
【００１７】
本発明において、屈折率制御物質（ドーパント）の種類は特に限定されず、例えば、桂皮アルデヒド（シンナミックアルデヒド）、フェノキシエチルイソブチレート、フェノキシエチルプロピオネート、ジメチルベンジルカルビニルアセテート、ジメチルベンジルカルビニルｎ−ブチレート、クミンアルデヒド（ｐ−イソプロピルベンズアルデヒド）、エチルフェニルアセテート、エチレンウンデカンジカルボキシレート、イソボルニルアセテート、トリシクロデセニルアセテート、ｐ−ｔ−ブチルシクロヘキシルアセテート、γ−ジャスモラクトン等の１種または２種以上を使用することが出来る。
【００１８】
屈折率制御物質の使用量（組み合わせ使用の場合は全体の使用量）は、円筒クラッド内に充填する溶液を調製する際に使用するモノマーに対し、通常５〜２５重量％、好ましくは１０〜２０重量％である。
【００１９】
円筒クラッド内に充填した溶液の重合は、従来公知の方法と同様に、モノマーにクラッドの構成樹脂を溶解させながら且つクラッドの壁面から内部へ同心円状に屈折率制御物質含有ゲル層を順次移動させながら行われる。斯かる重合は、クラッドの壁面の構成樹脂の種類（分子量、クラッド内に充填したモノマーに対する溶解性など）、重合温度などの条件を選択することにより達成されるが、重合温度は通常７０〜９０℃、重合時間は通常２４〜７２時間である。
【００２０】
本発明の製造方法の最大の特徴は、前記の溶液が充填された円筒クラッドを変形防止管の内部に装填し、当該変形防止管の全周囲に金属箔を配置し、そして、減圧可能になされた恒温室内に当該円筒クラッドを垂直方向に配置し、円筒クラッドの溶液注入口を開放状態とし且つ減圧および加温条件下に上記のモノマーの重合を行なう点にある。
【００２１】
上記の変形防止管は、円筒クラッド内に充填した溶液の重合の際における膨張や歪みを防止し、得られるロッドレンズの直線性（真円性）を高める機能を有する。従って、変形防止管の内径は、円筒クラッドが緊密に装填される様に選定する必要があり、通常、円筒クラッドの外径より０．２〜０．５ｍｍ大きな寸法とされる。
変形防止管の材質は、上記の機能を考慮して適宜選択されるが、ガラス管を使用するのが簡便である。この際、ガラス管の厚さが余りに薄い場合は剛性上問題であり、余りにも厚い場合は後述する輻射熱の放散が良好に行われなくなるため、ガラス管の厚さは１〜５ｍｍが好適である。
【００２２】
金属箔を構成する金属としては、特に限定されないが、熱伝導率が２．０Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・°Ｋ以上の金属が好ましい。斯かる金属としては、例えば、金（３．１１Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・°Ｋ）、銀（４．５９Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・°Ｋ）、銅（３．８５Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・°Ｋ）、アルミニウム（２．１０Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・°Ｋ）等が挙げられる。これらの金属は、通常５０〜１００μｍの厚さの箔として使用される。金属箔の使用は、円筒クラッドへの外部からの輻射熱の伝播と円筒クラッドから外部への輻射熱の放散を促進し、重合反応系全体を均一な温度に保持する作用を発揮する。その結果、ロッドレンズ内の気泡および／または空洞の形成ならびに収縮変形が抑制される。
【００２３】
減圧可能になされた恒温室としては、例えば、通常の真空乾燥器を利用することが出来る。真空乾燥器内における円筒クラッドの垂直方向の配置は、クランプ等の適当な支持治具を使用して行なうことが出来る。重合条件としての減圧の程度は、通常０．００１〜０．０６ＭＰａ、好ましくは０．０１〜０．０４ＭＰａである。０．００１ＭＰａよりも低い減圧度の場合は、円筒クラッド内に充填した溶液が突沸するという問題があり、０．０６ＭＰａに至らない減圧度の場合は、円筒クラッド内に充填した溶液の脱気が不十分となり、その結果、当該溶液の重合時の収縮に起因する気泡および／または空洞の発生を十分に抑制することが困難となる。
【００２４】
なお、本発明の製造方法で得られるロッドレンズは、熱延伸せずにそのまま医療用イメージガイド等の画像伝送用の光伝送体として使用されるが、熱延伸法によるポリマーファイバー（ポリマー光伝送体）のプリフォームとして使用することも出来る。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下の緒例においては、得られたロッドレンズの両端を切断・研磨し、次の（１）〜（３）の評価を行なった。
【００２６】
（１）結像試験：
光源として平面蛍光管バックライトを使用し、「１９５１  Ｕ．Ｓ．Ａ．Ｆ．テストパターン」をロッドレンズを通して２１０万画素ＣＣＤカメラで撮像し、コンピューターモニター上に得られる画像の球面収差（歪曲）と色収差の有無を確認して結像評価を行なうと共に１ピッチ長の長さを測定する。
【００２７】
（２）ロッドレンズの気泡および／または空洞：
各緒例において、同一条件で３本のロッドレンズを作成し、夫々について、目視観察できる気泡および／または空洞の数を計測した。
【００２８】
（３）ロッドレンズの直線性：
定盤の上にロッドレンズを載置し、ロッドレンズの中央部における定盤との隙間が０．１ｍｍ以下であるか否かによって判断した。
【００２９】
実施例１
＜透明樹脂製の円筒クラッドの作成＞
クラッド用重合管として、内径１１．７ｍｍ、長さ４５０ｍｍのステンレス製中空容器を使用した。これに以下の表１に示す組成のクラッド用モノマー溶液を注入し、震盪条件下、７０℃で２時間プレ重合を行なった。
【００３０】
【表１】
モノマー： ＭＭＡ
重合開始剤：ベンゾイルパーオキサイド
（ＭＭＡに対して（以下同じ）０．５重量％）
連鎖移動剤：ｎ−オクチルメルカプタン（０．３重量％）
【００３１】
次いで、上記のクラッド用重合管の注入口を密閉した後、これを回転装置に水平にセットし、２０００ｒｐｍの回転条件下、７０℃で１１０分間加熱して重合を行なって、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のクラッドを得た。その後、クラッド用重合管からＰＭＭＡクラッドを抜き出した。ＰＭＭＡクラッドの外径は１１．５mm、内径は６．１mm、長さは４４５ｍｍであった。
【００３２】
＜ロッドレンズの作成＞
厚さが２ｍｍの変形防止用ガラス管に上記のＰＭＭＡクラッドを装填し、当該ガラス管の全周囲に厚さ７０μｍの銅箔を巻回した。そして、ＰＭＭＡクラッドに表２に示す組成の溶液を充填した。溶液の充填は、ＰＭＭＡクラッドの充填口から下方に２０ｍｍの空間部が残る様に行なった。その後、真空乾燥器内にＰＭＭＡクラッドを垂直にセットし、注入口を開放したまま０．０３ＭＰａの減圧下で４８時間７５℃で熱重合させてロッドレンズを作成した。
【００３３】
【表２】
モノマー：ＭＭＡ
重合開始剤：ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バリレート（ＭＭＡに対して（以下同じ）０．２２重量％）
連鎖移動剤：ｎ−オクチルメルカプタン（０．２８重量％）
屈折率制御物質構成比率：Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ＝１：１２：１２：６（１６重量％）
Ａ：桂皮アルデヒド（シンナミックアルデヒド）
Ｂ：フェノキシエチルイソブチレート
Ｃ：ジメチルベンジルカルビニルアセテート
Ｄ：クミンアルデヒド
【００３４】
＜ロッドレンズの評価＞
結像試験の結果、ピッチ長３２０mmで球面収差、色収差の小さい画像伝送性の良好なロッドレンズ性能を有することを確認した。また、ロッドレンズの気泡および／または空洞は観察されず、ロッドレンズの直線性は良好であった。これらの結果をまとめて表４に示す。
【００３５】
実施例２
実施例１において、円筒クラッド内に充填する溶液の調製の際に以下の表３に示す組成の屈折率制御物質を使用したこと以外は、実施例１と同様に操作してロッドレンズの作成と評価を行なった。結果を表４に示す。
【００３６】
【表３】
屈折率制御物質構成比率：Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ＝１：１２：１２：６（１７重量％）
Ａ：桂皮アルデヒド
Ｂ：フェノキシエチルイソブチレート
Ｃ：ジメチルベンジルカルビニルアセテート
Ｄ：イソボルニルアセテート
【００３７】
比較例１
実施例１において、変形防止用ガラス管への銅箔の巻回を省略し、真空乾燥器内の圧力を大気圧（０．１０１ＭＰａ）に変更したこと以外は、実施例１と同様に操作してロッドレンズの作成と評価を行なった。結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
0004085626.tif 000002
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、特に医療用イメージガイドとして好適に使用することが出来るロッドレンズの製造方法が提供され、本発明の工業的価値は顕著である。