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1. (WO2007011013) PLASTIC ROD LENS, ROD LENS ARRAY, ROD LENS PLATE, IMAGE SENSOR, AND PRINTER
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明 細 書

プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、ィメー ジセンサ及びプリンタ

技術分野

[0001] 本発明は、光集束性棒状レンズ、光センサー等の光伝送路として利用できるプラス チックロッドレンズ及びロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ、並び にプリンタに関する。

背景技術

[0002] プラスチックロッドレンズは一般的に、円柱形状を有し、中心軸から外周部に向かつ て屈折率が連続的に減少しており、正立等倍像を結像する、材質がプラスチックで構 成されているレンズ素子である。プラスチックロッドレンズは、その両端面が、中心軸 に垂直な平行平面になるように鏡面研磨され、その多数を密接配列して接着一体ィ匕 し、ロッドレンズアレイの形態で、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファタ シミリ等におけるイメージセンサ用の部品として、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。プラスチックロッドレンズは低コストおよび光学系をコンパ タトに出来る等の理由力用途分野を拡大している。

[0003] 特に近年の 600dpi以上の高解像度のカラースキャナ機能付きのプリンタ複合機の 急速な普及により、カラー特性の良い、即ち色収差の小さいプラスチックロッドレンズ に対する要求が強くなつている。しかし、プラスチックロッドレンズはガラス製ロッドレン ズに比べて材料の選択肢が狭、などの理由力も色収差の小さ!/、プラスチックロッドレ ンズを得ることが困難であった。

[0004] 特許文献 1は、脂環式メタタリレートと MMAを組み合わせることにより、プラスチッ クロッドレンズ内でのアッベ数差が 2以下の色収差の小さいプラスチックロッドレンズ が得られることを開示している。また、特許文献 2は、脂環式メタタリレートと MMA、フ ッ素化アルキルメタタリレートを用いた系で色収差の小さ、プラスチックロッドレンズが 得られることを開示している。これらの技術においては、プラスチックロッドレンズ中心 部のアッベ数がプラスチックロッドレンズ外周部のアッベ数以下であり、以前のプラス チックロッドレンズに比べて色収差は小さくはなるものの、ガラス製ロッドレンズ並みの 色収差の小さ、プラスチックロッドレンズは得られて Lヽな、。

[0005] また、特許文献 3には、 3種類のモノマーを用いた共重合体力もなる合成樹脂製 の屈折率分布型光学素子が開示されている。この系では屈折率が高いところほどァ ッべ数が大き、と!/、う特性を有するメガネレンズやコンタクトレンズが得られる。しかし ながら、高屈折率のモノマーとして製造設備に対し腐食性のある臭素含有モノマー や架橋性のモノマーを使用しており、プラスチックロッドレンズの製造プロセスへ適応 するには困難であった。

また、非特許文献 1には色収差を表した以下の数式が記載されている。

[0006] [数 1]

Δ 丄^^ 1 N0»ANr0-Nr0^N0

P 2 A 2 (N0-Nr0).N0

(式中、 Pは周期長を表し、 Δは波長による変化を表し、 Aは正の定数を表し、 N0は中心軸上の屈折率を表し、 Nr。は中心軸上からの距離 r 0における屈折率 を表す。なお、 P、 A、および N。とは以下の関係がある。)

[0007] [数 2]


= (1 - )

(N:中心軸からの距離 rにおける屈折率)

[0008] し力しながら、色収差の小さなプラスチックロッドレンズに関する具体的な記載は なかった。

特許文献 1:特開平 7— 35929号公報

特許文献 2:特開 2000— 35517号公報

特許文献 3:特開平 9 - 127310号公報

非特許文献 1:K. Nishizawa, Appl. Opt.19, 1052(1980)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明の課題は、プラスチックロッドレンズの色収差を低減ィ匕し、カラー特性の良好

たイメージセンサ、プリンタを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明者らは、前記非特許文献に記載された式力色収差を改善する下記式を導 き、プラスチックロッドレンズの中心軸力も外周部に向力つて屈折率 n Dを減少させるこ とによって下記式の関係を満足させると、色収差が劇的に小さくなることを見出した。

[0011] [数 3]

n0 -1 ηΓ -1

( ν i:位置 iでのァッべ数、 n:位置 rでの屈折率)

[0012] すなわち、本発明の第 1の要旨は、半径 Rの円柱形状を有し、中心軸力外周部に 向かって屈折率 n Dが減少してなるプラスチックロッドレンズであって、以下の条件(1)

〜(3)を満たすプラスチックロッドレンズである。

(1) 43≤ V ≤60

(2) I {n A X V

A / (nA 1) } {n B X v

B / (n B 1) } | < 5

(3) n Ο— η 1≥0· 01

(式中、 η 1、 η 0、 η A及び η Bはそれぞれ、プラスチックロッドレンズの外周部、中心、任 意の点 A及び任意の点 Bの屈折率 n Dを表し、 V

1、 V

A及び V

Bはそれぞれ、外周部、 任意の点 A及び任意の点 Bのアッベ数 V

Dを表す。)

[0013] 本発明において、中心の屈折率とは、中心軸に垂直な断面において、中心軸から 0. 07mm以内の範囲の屈折率をいう。屈折率は 25°Cにて測定したものである。

[0014] 前記プラスチックロッドレンズにおいて、プラスチックロッドレンズを構成する重合体 は、以下の構成単位 (A)〜(C)を含んでもょ、。

(A)脂環及び Zまたは複素環含有の (メタ)アタリレート単位、

(B)芳香環含有単量体単位、及び

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位

[0015] 本発明において、(メタ)アタリレートとはメタタリレートおよびアタリレートを表す総称 である。プラスチックロッドレンズの耐熱性をより向上させるには、メタタリレートを用い ることが好ましい。

[0016] 前記重合体は、さらに(D)メチル (メタ)アタリレート単位を構成単位として含んでい てもよい。

[0017] 前記プラスチックロッドレンズでは、少なくとも中心軸からの距離 0. 8R〜Rの範囲に お 、て、重合体中に占める構成単位 (B)の含有率が外周部に向かって連続的に増 カロしてちょい。

[0018] 前記プラスチックロッドレンズにぉ、て、構成単位 (A)を含有する重合体が少なくと も中心軸からの距離 0〜0. 5Rの範囲に含有され、構成単位 (D)を含有する重合体 が中心軸力ゝらの距離 0〜Rの範囲に含有され、構成単位 (B)および構成単位 (C)を 含有する重合体が少なくとも中心軸からの距離 0. 5R〜Rの範囲に含有されてヽても よい。

[0019] 前記プラスチックロッドレンズは、硬化後の屈折率 nおよびアッベ数 V 1S n 1 >n 2 >

••••>n N、かつ v 1 > v 2 > · · · · > v N (N≥ 3)となる N個の未硬化状物を、中心軸 力 外周部に向かって順次屈折率およびアッベ数が低くなるような配置で、同心円 状に積層した未硬化状の積層体 (以下、「糸状体」という。)に賦形し、この糸状体の 各層間の屈折率分布が、好ましくは連続的に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 り得てもよい。

[0020] 本発明の第 2の要旨は、前記プラスチックロッドレンズを 1列以上に平行配列してな るロッドレンズアレイである。

前記ロッドレンズアレイは、波長 λ nmの光に対する共役長を Tc ( λ )とした時、 (4) Tc (630) -Tc (470)≤ 0. 3mm、および Tc (525)≤ 12mm

を満たすことが好ましい。

[0021] 本発明の第 3の要旨は、前記プラスチックロッドレンズを 2次元配列してなるロッド レンズプレートである。

[0022] 本発明の第 4の要旨は、前記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを用い

たイメージセンサである。

[0023] 本発明の第 5の要旨は、前記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを用い たプリンタである。

[0024] 本発明の第 6の要旨は、以下の成分 (A)ないし (F)を含む組成物である。

(A)脂環及び Zまたは複素環含有の (メタ)アタリレート: 0〜 15質量%

(B)芳香環含有単量体: 1〜 30質量%

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート: 10〜50質量0 /0

(D)メチル (メタ)アタリレート: 30〜80質量0 /0、及び

(F)重合開始剤: 0. 01〜2質量%

発明の効果

[0025] 本発明によれば、色収差が小さぐカラー特性に優れたプラスチックロッドレンズ、口 ッドレンズアレイ、ロッドレンズプレートを得ることができる。また、このようなロッドレンズ アレイまたはロッドレンズプレートを用いることで、高解像度のカラーイメージセンサや 高解像度のカラープリンタを得ることができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]プラスチックロッドレンズの原糸を製造するための装置を示す概略構成図である

[図 2]プラスチックロッドレンズの原糸の加熱延伸および緩和処理を行う装置を示す 概略構成図である。

[図 3]実施例 1のプラスチックロッドレンズ原糸の屈折率分布を示す図である。

[図 4]実施例 4のプラスチックロッドレンズ原糸の屈折率分布を示す図である。

符号の説明

[0027] 5 糸状体

6 相互拡散部

7 (A) 第 1硬化処理部 (第 1光照射部)

7 (B) 第 2硬化処理部 (第 2光照射部)

8 引き取りローラー

9 プラスチックロッドレンズ原糸

11 不活性ガス導入口

12 不活性ガス排出口

13 同心円状複合紡糸ノズル

14 第 1引き取りローラー

15 第 2引き取りローラー

16 第 3引き取りローラー

17 加熱炉 (延伸)

18 加熱炉 (緩和)

19 プラスチックロッドレンズ

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明のプラスチックロッドレンズは、中心軸に垂直な断面において、半径 Rとした とき、少なくとも中心軸力も外周部に向力 0. 3R〜0. 7Rの範囲における屈折率分 布力 下記式(5)で規定される 2次曲線分布に近似されることが好ましい。

n (L) =n 0 { l - (g2/2) L2} (5)

(式中、 n 0はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率 n D (中心屈折率)であ り、 Lはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離(0≤L≤R)であり、 gはプラスチ ックロッドレンズの屈折率分布定数であり、 n(L)はプラスチックロッドレンズの中心軸 力 の距離 Lの位置における屈折率である。 )

[0029] 本発明において、屈折率 n Dとともにアッベ数 Vも減少することが好ましい。また、屈 折率 n Dおよびアッベ数 Vは中心軸力も外周部に向力つて連続的に減少することが 好ましい。

本発明のプラスチックロッドレンズは前記式(1)〜(3)の条件を満足する必要がある 。(1)の条件が満たされることで、波長の変化に対する屈折率の変化が小さくなるた め、歩留まりが高くなる効果を奏する。波長の変化に対する屈折率の変化を小さくす る点で、 kは 150以上が好ましい。

(2)の条件が満たされることで色収差が劇的に低減する。 (2)の左辺は 2未満がより 好ましい。

また、(3)の条件が満たされることで、開口角の大きい明るいプラスチックロッドレン ズとすることができる。

[0030] 本発明のプラスチックロッドレンズは、特に外周部のアッベ数及び屈折率が共に 低 、ことに特徴がある。構成単位 (B)および構成単位 (C)を含む重合体をプラスチッ クロッドレンズの外周部に用いることにより、外周部を低屈折率かつ低アッベ数にする ことができる。構成単位(B)の屈折率は 1. 55〜: L 65力つアッベ数 20〜40であり、 屈折率が高ぐアッベ数が低い。

[0031] また、構成単位(C)は屈折率が 1. 39〜: L 41力つアッベ数 62〜68であり、低屈 折率、高アッベ数である。このような構成単位 (B)および構成単位 (C)を含む重合体 は、プラスチックロッドレンズの外周部に必要な低屈折率及び低アッベ数を与える。

中でも、構成単位 (B)を 1とした時の構成単位 (C)の重量比は 1〜15になるのが 好ましい。このようにすることで、屈折率 n Dおよびアッベ数 Vを中心軸力外周部に 向かって連続的に減少させることが容易になる。

[0032] 本発明のプラスチックロッドレンズは、外周部の屈折率が 1. 400〜1. 500、アッベ 数力 45. 0〜57. 0であること力 S好ましく、外周咅の屈折率力 S1. 470〜1. 490、アツ ベ数力 52. 0〜55. 0、中、の屈折率力 S1. 490〜1. 510、アッベ数 54. 0〜57. 0 であることがより好ましい。この様に設定することで、紡糸が容易なメチル (メタ)アタリ レートを構成単位に含めやすくなる。

[0033] また、前記式 (4)を満たすように共役長を短ぐかつ、 470nmと 630nmにおける共 役長の差を小さくすることでカラー特性が向上し、また、光学系をコンパ外ィ匕し、原 稿から画像までの距離 (光路長)を短縮することができる。

[0034] 前記式( 1)〜(3)を満たすよう設計がしゃす!/、点で、プラスチックロッドレンズを構 成する重合体が、

(A)脂環及び Zまたは複素環含有の (メタ)アタリレート単位、

(B)芳香環含有単量体単位、及び

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位

を構成単位として含むことが好まし、。

プラスチックロッドレンズの紡糸が容易になる点で、前記重合体はさらに (D)メチル (メタ)アタリレート単位を構成単位として含むことが好ま、。

[0035] 本発明においては、少なくとも中心軸からの距離 0. 8R〜Rの範囲において、重合 体中に占める構成単位 (B)の含有率が外周部に向かって連続的に増加することが 好ましい。また、少なくとも中心軸力も距離 0. 5R〜Rにおいて構成単位 (B)および 構成単位 (C)の和の重合体に占める含有率が外周部に向力つて増加することが好 ましい。こうすることにより、外周部に向力つて屈折率の過度の上昇を抑えながらアツ ベ数を低下させることができる。

[0036] 本発明にお、ては、構成単位 (A)を含有する重合体が少なくとも中心軸力もの距 離 0〜0. 5Rの範囲に含有され、構成単位 (D)を含有する重合体が中心軸からの距 離 0〜Rの範囲に含有され、構成単位 (B)および構成単位 (C)を含有する重合体が 少なくとも中心軸からの距離 0. 5R〜Rの範囲に含有されて、ることが好ま U、。

[0037] 中でも前記重合体は、中心軸からの距離 0. 5R〜Rの領域に、

(A)脂環および Zまたは複素環含有 (メタ)アタリレート単位: 0〜40質量%、

(B)芳香環含有単量体単位: 1〜50質量%、

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位: 5〜50質量0 /0、及び

(D)メチル (メタ)アタリレート単位: 10〜80質量0 /0

を構成単位として含み、

中心軸からの距離 0〜0. 5Rの領域に、

(A)脂環および Zまたは複素環含有 (メタ)アタリレート単位: 5〜60質量%、

(B)芳香環含有単量体単位: 0〜 10質量%、

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位: 0〜50質量0 /0、及び

(D)メチル (メタ)アタリレート単位: 60〜90質量%

を含むことがより好ましい。

[0038] 中でも前記重合体は、中心軸からの距離 0. 5R〜Rの領域に

(A)脂環および Zまたは複素環含有 (メタ)アタリレート単位: 0〜30質量%、

(B)芳香環含有単量体単位: 1〜30質量%、

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位: 5〜50質量0 /0、及び

(D)メチル (メタ)アタリレート単位: 30〜80質量0 /0

を構成単位として含み、

中心軸からの距離 0〜0. 5Rの領域に、

(A)脂環および Zまたは複素環含有 (メタ)アタリレート単位: 5〜50質量%、

(B)芳香環含有単量体単位: 0〜5質量%、

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位: 0〜20質量0 /0、及び

(D)メチル (メタ)アタリレート単位: 60〜90質量%

を含むことがさらに好ましい。

[0039] 前記重合体は、中心軸からの距離 0. 8R〜Rの領域に、

(A)脂環および Zまたは複素環含有 (メタ)アタリレート単位: 0〜 10質量%、

(B)芳香環含有単量体単位: 1〜30質量%、

(C)フッ素化アルキル (メタ)アタリレート単位: 10〜50質量0 /0、及び

(D)メチル (メタ)アタリレート単位: 30〜80質量0 /0

を構成単位として含むことが特に好まし、。

[0040] 重合して構成単位 (A)を与える成分につ!、て説明する。

脂環含有 (メタ)アタリレートとしては、例えば、ァダマンチルメタタリレート(重合体の 屈折率 1. 53、アッベ数 54)、イソボル-ルメタタリレート(重合体の屈折率 1. 50、ァ ッべ数 54)、トリシクロ [5. 2. 1. 02' 6]デシルメタタリレート(TDMA,重合体の屈折率 1. 53、アッベ数 55)が挙げられる。

[0041] 複素環含有 (メタ)アタリレートとしては、複素環の含有元素として、酸素、窒素また は硫黄を含むことが好ましぐ硫黄を含むものは屈折率が高いため特に好ましい。例 えば、スルフォ-ル骨格を有するメタタリレート(重合体の屈折率 1. 5以上、アッベ数 55以上)が好ましい。スルフォ-ル骨格を有するメタタリレートの例としては、 3—メタク リロイルォキシスルフォラン(SFMA)、 3, 3 ジォキシド一 3 チアトリシクロ [5. 2. 1 . 02' 6]デシルー 8 および一 9—メタタリレート(DTTCMA)、 1, 1—ジォキシドテトラ ヒドロチェン 3—ィルメタタリレート(DTHTMA)などが挙げられる。

[0042] 重合して構成単位 (A)を与える成分としては、脂環含有の (メタ)アタリレートと複素 環含有の (メタ)アタリレートの、ずれか一方を用いても良、し、 1分子中に脂環と複 素環の両方を含有する (メタ)アタリレートを用いても良、し、脂環含有の (メタ)アタリ レートと複素環含有の (メタ)アタリレートの混合物を用いても良、。

[0043] 重合して構成単位 (B)を与える成分としては、例えば、フエニル (メタ)アタリレート 、ベンジルアタリレート、ベンジルメタタリレート(BzMA)、フエネチル(メタ)アタリレー ト、ナフチル (メタ)アタリレート、スチレン(n= l. 59)、クロルスチレン(n= l. 61)、ビ 二ルナフタレン等が挙げられる。

[0044] 重合して構成単位 (C)を与える成分としては、例えば、 2, 2, 2—トリフルォロェチ ノレ (メタ)ァクジレー卜、 2, 2, 3, 3—テ卜ラフノレ才 Pェチノレ (メタ)ァクジレー卜、 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5—ォクタフルォロペンチルアタリレート、 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5—オタ タフルォロペンチルメタタリレート(8FM)を挙げることができ、中でも他の(メタ)アタリ レートなどのモノマーとの共重合性、共重合体の相溶性に優れている点で、 8FMが 好ましい。

[0045] 本発明にお、ては、透明性、相溶性、紡糸の容易性の観点から、重合して構成単 位 (D)を与える成分を含むことが好ましぐそのような成分として特に、メチル (メタ)ァ タリレートが好ましぐメチルメタクリレー HMMA)がより好ましい。

[0046] 本発明のプラスチックロッドレンズは、上記の (A)〜(D)以外の構成単位 (E)を含 んでいてもよい。構成単位 (E)の含有量は 0〜20質量%が好ましい。重合して構成 単位 (E)を与える単量体として、ェチル (メタ)アタリレート、ヒドロキシアルキル (メタ) アタリレート、アルキレングリコール (メタ)アタリレート、トリメチロールプロパンジ又はト リ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールジ、トリ又はテトラ (メタ)アタリレート、ジグリセ リンテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールへキサ (メタ)アタリレート等の(メタ )アタリレート類が挙げられ、その他にも、酢酸ビニル (n= l. 47)、ジエチレングリコ 一ルビスァリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ(メタ)アタリレートなど が挙げられる。

[0047] 構成単位 (A)を与える成分として TDMA、構成単位 (B)を与える成分として BzM A、構成単位 (C)を与える成分として 8FM、構成単位 (D)を与える成分としてメチル メタタリレートを選択してプラスチックロッドレンズを 5層で構成する場合の第 1層〜第 5層の原液組成の例を以下に示す。

[0048] [表 1]

原液組成 (質量%) 硬化後の物

匪 TDMA Bz A 8FM 屈折率 η ァッベ数 第 1層 0.15 0.35 0.5 - 1.538 45.2 129.4 第 2層 0.15 0.28 0.52 0.05 1.534 44.9 129.0 系 1 第 3層 0.1 0.14 0.56 0.2 1.523 44.2 128.7

第 4層 0.1 0.1 0.57 0.23 1.520 44.0 128.6 第 5層 - ― 0.6 0.4 1.506 43.4 129.0 第 1層 0.3 0.25 0.45 ― 1.531 46.0 132.6 第 2層 0.28 0.18 0.47 0.07 1.526 45.7 132.6 系 2 第 3層 0.26 0.1 0.49 0.15 1.520 45.4 132.6

第 4層 0.2 0.06 0.51 0.23 1.514 45.0 132.6 第 5層 0.2 0.01 0.52 0.27 1.510 44.8 132.6 第 1層 0.4 0.2 0.4 - 1.526 46.9 136.0 第 2層 0.38 0.13 0.42 0.07 1.521 46.6 136.0 系 3 第 3層 0.37 0.05 0.44 0.14 1.515 46.2 136.0

第 4層 0.16 0.04 0.48 0.32 1.505 45.6 136.0 第 5層 0.1 - 0.5 0.4 1.499 45.3 136.1 第 1層 0.5 0.35 0.15 ― 1.514 52.0 153.1 第 2層 0.5 0.28 0.17 0.05 1.510 51.7 153.1 系 4 第 3層 0.5 0.14 0.21 0.15 1.501 51.1 153.2

第 4層 0.5 0.07 0.23 0.2 1.496 50.8 153.3 第 5層 0.5 - 0.25 0.25 1.491 50.5 153.3 第 1層 0.6 0.17 0.02 0.21 1.484 56.5 173.1 第 2層 0.74 - 0.04 0.22 1.478 56.1 173.5 系 5 第 3層 0.67 - 0.06 0.27 1.476 55.8 173.1

第 4層 0.59 - 0.08 0.33 1.472 55.5 173.2 第 5層 0.5 - 0.1 0.4 1.468 55.3 173.6 第 1層 0.3 0.28 ― 0.42 1.471 58.4 182.5 第 2層 0.3 0.25 0.01 0.44 1.468 58.2 182.6 系 6 第 3層 0.3 0.2 0.03 0.47 1.465 57.9 182.3

第 4層 0.3 0.08 0.07 0.55 1.456 57.2 182.9 第 5層 0.3 - 0.1 0.6 1.450 56.6 182.6

本発明のプラスチックロッドレンズの中心屈折率 ηは、 1.4≤nQ≤l.6であること^ 好ましい。

本発明のプラスチックロッドレンズにおいて半径 Rは 0.08mm以上 0.4mm以下で あることが好ましい。半径 Rが 0.4mm以下であると、共役長を短くすることができ、光 学系をコンパクトィ匕できる。また、共役長を短くすることにより、 470nmと 630nmにお ける共役長の差が一段と小さくなるため、カラー特性が向上する。

一方、ロッドレンズアレイまたはイメージセンサを作製する際に力卩ェゃ取り扱、を容 易にするためには半径 Rが 0. 08mm以上であることが好まし!/、。

[0050] また、本発明のプラスチックロッドレンズにおいて屈折率分布定数 gは、 525nmの 波長において、 0. 4mm_1≤g≤2. Omm_1であることが好ましい。屈折率分布定数 gが 2. Omm_1以下にすることでプラスチックロッドレンズの 1周期長を長くでき、ロッド レンズアレイを作製する際に力卩ェゃ取り扱、が容易になる。

屈折率分布定数 gが 0. 4mm_1より大きいとプラスチックロッドレンズの 1周期長が 短くなるため、共役長 Tcが小さくなり光学系のコンパ外ィ匕が達成できる。屈折率分 布定数 gを上記の値の範囲とすることにより光学系のコンパクトィ匕とプラスチックロッド レンズの取り扱、性を両立できる。

[0051] また本発明のプラスチックロッドレンズは、屈折率分布定数 gと半径 Rの積 (g'R)が 、 0. I≤g-R≤0. 3を満たしていることが好ましい。これにより、焦点深度が深ぐ共 役長が短ぐ出射光量の大きいプラスチックロッドレンズを得ることができる。

[0052] 本発明のプラスチックロッドレンズは、フレア光やクロストーク光を除去してレンズ性 能を高めるために、中心軸に垂直な断面においてプラスチックロッドレンズ外周面か ら中心軸に向力 80 μ m以内の範囲であって中心軸力 0. 6R以上外側の範囲内 に、可視光および近赤外光の領域のうち少なくとも一部の波長域の光を吸収する光 吸収剤を含有する光吸収剤含有層が形成されていることが好ましい。

[0053] 光吸収剤含有層が上記のようにプラスチックロッドレンズの外周部に形成されて!ヽ ることにより、出射光量を大幅に低減することなぐプラスチックロッドレンズ外周部に 形成された屈折率分布の不整部分に起因するフレア光やロッドレンズアレイとしたと きのクロストークを防止することができる。光吸収剤を中心軸力も 0. 6Rよりも中心軸 側に含有させたり、プラスチックロッドレンズ外周面から中心軸に向力、80 mを超 える領域に光吸収剤を含有させたりすると、出射光量が低下する。

[0054] 本発明における光吸収剤としては、プラスチックロッドレンズが用いられる光学系で 使用される波長の光を吸収し得る種々の染料や顔料、色素が使用できる。これらの

光吸収剤は、特定波長域のみを吸収する光吸収剤であって、吸収する波長がそれ ぞれ異なる光吸収剤を 2種以上組み合わせて用いてもょ、。例えばロッドレンズァレ ィとしてカラースキャナに用いる場合には、 RGB各波長の光を吸収する染料を組み 合わせて用いることができる。また、本発明における光吸収剤としては、上記のように 可視光(400nm〜 700nm程度)および近赤外( 700nm〜 1 OOOnm程度)のうち特 定波長域のみを吸収するものを用いてもょ、し、全波長域を吸収するものを用いても よい。可視光領域の全ての光を吸収する層を形成する場合は、複数種の光吸収剤を 混合して黒色としたものや、カーボンブラックやグラフアイトカーボン等の黒色の光吸 収剤を用いることができる。

[0055] また、光吸収剤は、光吸収剤含有層において、できるだけ均一に存在していること が好ましい。その際、光吸収剤含有層を構成する高分子中に光吸収剤分子が均一 に分散ある、は結合されて、ることが好ま、。

[0056] また、光吸収剤の光吸収剤含有層における含有量は、 0. 001〜10質量%が好ま しぐ 0. 01〜1質量0 /0がより好ましい。

[0057] 本発明のプラスチックロッドレンズを製造するために好適に用いられる製造方法に ついて説明する。

[0058] プラスチックロッドレンズの屈折率分布の形成方法には制限はなぐ付加反応法、 共重合法、ゲル重合法、単量体揮発法、相互拡散法等のいずれの方法でもよいが、 精度および生産性の点で相互拡散法が好ましい。

[0059] 相互拡散法について説明する。

まず、硬化後の屈折率 nおよびアッベ数 V力 η 1 >η2 > · · · · >n N、かつ v 1 > v 2

> · · · · > v N (N≥3)となる N個の未硬化状物を、複合紡糸ノズル等を用いて中心軸 力 外周部に向かって順次屈折率およびアッベ数が低くなるような配置で、同心円 状に積層した未硬化状の積層体 (以下、「糸状体」という。)に賦形し、この糸状体の 各層間の屈折率分布が、好ましくは連続的に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、糸状体を硬化処理し、プラスチ ックロッドレンズ原糸を得る(紡糸工程)。なお、相互拡散処理とは、糸状体に窒素雰 囲気下、 10〜60°C、より好ましくは 20〜50°Cで数秒〜数分間の熱履歴を与えること

をいう。

中でも、未硬化状物として、第 1〜5層の各層の組成が、

(a)硬化後の屈折率が 1. 50〜: L . 54かつ硬化後のアッベ数 53〜63の単量体: 20 〜45質量%、

(d)硬化後の屈折率が 1. 48〜: L 50かつ硬化後のアッベ数 55〜58の単量体: 55 〜80質量%、

(b)硬化後の屈折率が 1. 55〜: L 65かつ硬化後のアッベ数 20〜40の単量体: 0 〜5質量%、及び

(c)硬化後の屈折率が 1. 39〜: L . 41かつ硬化後のアッベ数 62〜68の単量体: 0 〜5質量%、

を含む第 1層、

前記 (a)成分: 1〜30質量%、

前記 (d)成分: 20〜80質量%、

前記 (b)成分: 0〜10質量%、及び

前記 (d)成分: 0〜 10質量%、

を含む第 2層、

前記 (a)成分: 0〜 15質量%、

前記 (d)成分: 50〜80質量%、

前記 (b)成分: 1〜10質量%、及び

前記 (c)成分:1〜20質量%、

を含む第 3層、

前記 (a)成分: 0〜: L0質量%、

前記 (d)成分: 50〜80質量%、

前記 (b)成分: 1〜15質量%、及び

前記 (c)成分: 10〜30質量%、

を含む第 4層、

前記 (d)成分: 30〜50質量%、

前記 (b)成分: 5〜30質量%、及び

前記 (c)成分: 20〜50質量%

を含む第 5層、

である 5層を用いることが好まし!/、。

[0061] (d)成分を含有するプラスチックロッドレンズは安価であり、透明性および耐熱性が 高い特長を有する。

[0062] また、未硬化状物として、第 1〜5層の各層の硬化後の屈折率およびアッベ数が、 第 1層:屈折率が 1. 500- -1. 510、アッベ数が 55. 0- -59. 0、

第 2層:屈折率が 1. 490- -1. 500、アッベ数が 54. 0- -58. 5、

第 3層:屈折率が 1. 480- -1. 495、アッベ数が 54. 0- -58. 0、

第 4層:屈折率が 1. 475- -1. 485、アッベ数が 53. 5- -57. 5、及び

第 5層:屈折率が 1. 465- -1. 474、アッベ数が 53. 0- -55. 5

となる 5層を用いることが好まし、。

前記 (a)〜 (d)成分はそれぞれ、前記構成単位 (A)〜 (D)を与える単量体力もなる ことが好ましい。

[0063] 上記方法により屈折率分布を形成したプラスチックロッドレンズ原糸を製造し、次!、 で、必要に応じて、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を加熱延伸した後、緩和処 理を行い、適宜、所定のサイズに切断して、本発明のプラスチックロッドレンズを得る ことができる。得られるプラスチックロッドレンズの屈折率分布を理想的な分布に近づ けるために、用いる未硬化状物の個数 Nは 4〜6の範囲であることが望まし!/、。

N = 5の場合、各層の厚さの比は第 1層から第 5層にかけて、

5〜30Z15〜50Z15〜40Z10〜25Z0. 5〜10

とすることが好ましい。

[0064] 未硬化状物の粘度は、 102〜107Pa' s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やすくなり糸状体の形成が困難となる。また粘度が大きす ぎると、賦形時の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 な糸状体となったりする場合がある。

[0065] 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、またはラ ジカル重合性ビニル単量体と該単量体に可溶な重合体とよりなる組成物などを用い ることがでさる。

[0066] 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、及び糸状体の中心軸力外周部へ向かい連続的な屈折率分布を持たせる ため、未硬化状物は単量体とこれに可溶な重合体 (可溶性重合体)との組成物で構 成されて!/、ることが好まし!/、。

[0067] 重合体としては、前記の構成単位 (A)〜 (E)から生成する重合体と相溶性が良!、 ものが用いられ、例えば構成単位 (D)の重合体であるポリメチルメタタリレート (n = 1 . 49)、ポリメチルメタタリレート系共重合体(n= l. 47〜: L 50)が好ましい。

[0068] 未硬化状物の粘度を調整するため、各層に同一の屈折率を有する可溶性重合体 を用いると、中心軸力外周部に向力つて連続的な屈折率分布を有するプラスチック ロッドレンズが得られるので好ましい。特に、ポリメチルメタタリレートは透明性に優れ 、それ自体の屈折率も高、ので本発明のプラスチックロッドレンズを製造するに際し て用いる可溶性重合体としては好適である。

[0069] 未硬化状物より形成された糸状体を硬化するには、重合開始剤 (F)を未硬化物中 に 0. 01〜2質量%添加しておくことが好ましい。重合開始剤 (F)としては熱硬化開 始剤と光硬化開始剤があるが、いずれも使用可能である。

熱硬化開始剤としては、通常、パーオキサイド系又はァゾ系の開始剤が用いられる 。光硬化開始剤としては、ベンゾフエノン、ベンゾインアルキルエーテル、 4' イソプ 口ピル 2—ヒドロキシ 2—メチルプロピオフエノン、 1ーヒドロキシシクロへキシルフ ェニルケトン、ベンジルメチルケタール、 2, 2—ジエトキシァセトフエノン、クロ口チォキ サントン、チォキサントン系化合物、ベンゾフエノン系化合物、 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イソァミル、 N—メチルジェタノールァミン、ト リエチルァミンなどが挙げられる。

[0070] 未硬化状物を硬化させるには、熱硬化開始剤及び Z又は光硬化開始剤を含有す る糸状物を熱処理な!/、し光硬化処理を行う。未硬化状物が熱硬化開始剤と光硬化 開始剤の両方を含有している場合は、熱処理と光硬化処理の両方を行うことができる

[0071] 光硬化処理としては、光硬化開始剤を含有させた未硬化状物に周囲から紫外線を

照射することにより行うことができる。光硬化処理に用いる光源としては、 150〜600n m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。

[0072] 熱硬化処理としては、熱硬化開始剤を含有させた未硬化状物を、一定の温度に制 御された加熱炉等の硬化処理部で所定時間熱処理することにより行うことができる。 糸状体を安定的に製造するには、硬化処理までの重合を防ぐために重合禁止剤を 添加するのが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノン モノメチルエーテル等のキノン化合物、フエノチアジン等のアミン系化合物、 4ーヒドロ キシ 2, 2, 6, 6—テトラメチルピペリジン N—ォキシル等の N—ォキシル系化合 物等が挙げられる。

[0073] 糸状体を硬化して得られたプラスチックロッドレンズ原糸は、必要に応じて、そのま ま連続的に加熱延伸工程へと送ってもよいし、いったんボビン等に巻き取ってからカロ 熱延伸工程へ送ってもよい。加熱延伸はバッチ方式で行ってもよいし、連続的に行 つてもよい。加熱延伸工程後には緩和工程を行うことが好ましい。加熱延伸工程およ び緩和工程は連続的に行ってもよいし、工程毎に分離して行ってもよい。

[0074] 加熱延伸工程は、公知の方法により行うことができる。例えば、硬化して得られたプ ラスチックロッドレンズ原糸を第 1-ップローラーで加熱炉に供給し、加熱炉を通過し たプラスチックロッドレンズ原糸を第 2-ップローラーで第 1-ップローラーよりも速い 速度で引き取って延伸する方法等があげられる。加熱延伸工程における熱雰囲気の 温度はプラスチックロッドレンズの材質等に応じて適宜設定される力プラスチック口 ッドレンズのガラス転移温度 (Tg) + 20°C以上とすることが好ましい。また延伸倍率は 、所望のプラスチックロッドレンズ径により適宜決定され、第 1及び第 2-ップローラー の周速度比により調節することができる。

[0075] 緩和工程は、公知の方法により行うことができる。例えば、延伸されたプラスチック口 ッドレンズ原糸を第 3-ップローラーで加熱炉に供給し、加熱炉を通過したプラスチッ クロッドレンズ原糸を第 4-ップローラーで第 3-ップローラーよりも遅い速度で引き取 つて緩和する方法等があげられる。緩和工程の熱雰囲気の温度はプラスチックロッド レンズの材質等に応じて適宜設定される力プラスチックロッドレンズの Tg以上とする ことが好ましい。また緩和率 (緩和処理後の長さ Z緩和処理前の長さ)は、所望のプ ラスチックロッドレンズ径により適宜決定される力 99ZlOO〜3Z5程度となるように することが好ましい。緩和工程を行うことにより、プラスチックロッドレンズの収縮を抑 制することができる。また、緩和率が小さすぎるとレンズ径の斑が大きくなるため好まし くない。緩和倍率は、第 3及び第 4-ップローラーの周速度比で調節することができる

最終的に得られるプラスチックロッドレンズの分子量は 10000〜100000が好まし い。

[0076] 本発明におけるプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置の一例を図 1及び図 2に 示す。

[0077] 図 1は本発明のプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置の概略図であり、相互拡 散部および硬化処理部の部分を縦断面図で示している。図 1において、 13は同心円 状複合紡糸ノズル、 5は押し出された未硬化の糸状体、 6は糸状体を構成する各層 の単量体を相互に拡散させて連続的な屈折率分布を与えるための相互拡散部、 7 ( A) , 7 (B)は未硬化状物を硬化させるための硬化処理部、 8は引き取りローラー、 9 はプラスチックロッドレンズ原糸、 11は不活性ガス導入口、 12は不活性ガス排出口で ある。

[0078] 糸状体 5から遊離する単量体などの揮発性物質を相互拡散部 6及び硬化処理部 7 カゝら除去するため、不活性ガス導入口 11から不活性ガス、例えば窒素ガスが導入さ れ、不活性ガス排出口 12から排出される。

[0079] 得られたプラスチックロッドレンズ原糸 9は、上記製造装置から連続的に、あるいは ー且ボビン等に巻き取った後、図 2に示す加熱延伸及び緩和処理を行う装置に供給 される。図 2に示す装置において、加熱延伸は第 1引き取りローラー 14と第 2引き取り ローラー 15の間の加熱炉 17で行われ、緩和処理は第 2引き取りローラー 15と第 3引 き取りローラー 16の間の加熱炉 18で行われる。加熱炉 17、 18としては公知の構造 のものが使用できる。

[0080] このようにして得られたプラスチックロッドレンズ原糸はそのまま連続的に所望の長 さに切断してもよぐボビン等に巻き取った後、切断を行ってもよい。

[0081] 次に、本発明のロッドレンズアレイについて説明する。

[0082] 本発明のロッドレンズアレイは、本発明のプラスチックロッドレンズの複数本が 2枚の 基板間に平行に 1列以上に配列されて構成される。プラスチックロッドレンズと基板と の固定には接着剤等が用いられる。隣接するプラスチックロッドレンズは互いに密着 していてもよいし、一定の隙間をおいて配列していてもよぐその場合プラスチックロッ ドレンズとプラスチックロッドレンズの間の隙間は一定であることが好ましい。また、プ ラスチックロッドレンズを 2段以上に積み重ねて配列されてなるロッドレンズアレイの場 合は、プラスチックロッドレンズ間の隙間が最小になるように俵積み状に配列されてい ることが好ましい。

[0083] 本発明のロッドレンズアレイは、色収差が小さいため、異なる波長の光に対する共 役長の差が小さぐカラー特性に優れ、高解像度のカラーイメージセンサを形成する ことができる。

[0084] 本発明のロッドレンズアレイは公知の方法で製造される。例えば、まず、一定の長さ に切断したプラスチックロッドレンズを 2枚の基板間にプラスチックロッドレンズ同士が 密着するように平行に配列して固定する。この状態でカーボンブラック等の遮光剤の

成される隙間に注入して、硬化させる。その後、必要に応じてこのロッドレンズアレイ を所望の長さに切断し、ダイヤモンド刃による切削等の端面の鏡面化処理を施す。

[0085] 次に、本発明のロッドレンズプレートについて説明する。

本発明のロッドレンズプレートは、本発明のプラスチックロッドレンズの複数本がプ ラスチックロッドレンズの光軸方向が互いに平行になるように 2次元配列され、プラス チックロッドレンズの光軸に垂直な平面上においてプラスチックロッドレンズが互いに 異なる二つの方向に配列されて構成される。プラスチックロッドレンズ間の固定には 接着剤等が用いられる。隣接するプラスチックロッドレンズは互いに密着させ俵積み 状に配列してもよいし、一定の隙間をおいて配列してもよい。この場合、プラスチック ロッドレンズとプラスチックロッドレンズの間の隙間は一定とすることが好ましい。

[0086] 本発明のロッドレンズプレートは、 2次元配列されているため広い面積の情報を読 み取るイメージセンサ等に用いることができる。また、本発明のロッドレンズプレートは 色収差が小さいため、高解像度のカラーイメージセンサに用いることができる。

[0087] 本発明のロッドレンズプレートは公知の方法で製造される。例えば、まず、一定の 長さに切断したプラスチックロッドレンズを俵積み状に 2次元にプラスチックロッドレン ズ同士が密着するように平行に配列して固定する。この状態でカーボンブラック等の 遮光剤の入った接着剤をプラスチックロッドレンズ間に形成される隙間に注入して硬 化させる。その後、必要に応じてこのロッドレンズプレートを所望の長さに切断し、ダイ ャモンド切削や光学研磨等の手段を用いて端面に鏡面化処理を施す。また、ロッド レンズプレート端面での反射による光量の損失を小さくするために反射防止コーティ ングを施してもよい。

[0088] 次に、本発明のイメージセンサについて説明する。

本発明のイメージセンサは、光を受光し電気信号に変換する光電変換素子と、読 み取り原稿を照明するための光源と、読み取り原稿からの反射光を前記光電変換素 子に結像する本発明のロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを基本構成とし て有する。原稿を安定に固定するためのカバーガラス等を備えて、てもよ、。

[0089] 本発明のイメージセンサで用いる光源は、原稿面を照明するためのものであり、白 熱電球、冷陰極管、 LEDなどが用いられ、特定波長の光を利用しやすい点力 LE Dが好ましく用いられる。これらの光源は、特定波長をカットする目的でフィルタ素子 と組み合わせて用いてもょ、。

[0090] 本発明のイメージセンサは、発光波長の異なる複数種の LEDを用いてカラーィメー ジセンサとすることもできる。この場合、光源が、青色、緑色および赤色の 3色にそれ ぞれ相当する発光波長の異なる複数の LEDから構成されてヽることが好まヽ。カラ 一イメージセンサとして用いる場合、発光波長のピークは、色再現性を良くする目的 力ら、それぞれ 450〜480nm (青)、 510〜560nm (緑)、 600〜660nm (赤)とする ことが好ましい。このような光源を備えた照明装置においては、光源から導光体に光 が入射し、導光体力もの出射光が原稿面を照明するように構成されている。

[0091] 例えば、照明装置は、光源である赤 (R)の LED素子、緑 (G)の LED素子、青 (B) の LED素子の 3色の LED素子が一つにパッケージングされた RGB3色 LED光源と 、アクリル榭脂等の光透過性に優れた部材カゝらなる導光体とから構成されている。 R GB3色 LED光源は、導光体の長手方向の端部の片側あるいは端部の両側から、導 光体へ光が入射するように配置されており、入射した光は、導光体と空気との界面で 全反射を繰り返し、導光体中を伝搬していく。

[0092] 本発明のイメージセンサの動作について、カラーイメージセンサを例に挙げて説明 する。カバーガラスへ押しつけられて支持された原稿に、照明装置により斜め方向か ら尺、 G、 Bの 3色の光を切り替えて順次照明する。原稿から反射した R、 G、 Bの 3色 の色情報を持った光は、ロッドレンズアレイにより光電変換素子上へ結像される。光 電変換素子は、 R、 G、 Bの 3色の色情報を持った光を電気信号に変換する。電気信 号に変換された画像情報は、コンピュータ等を備えたシステム部へ伝送され、システ ム部において、 R、 G、 Bの 3色の電気信号を処理してカラー画像が再現される。

[0093] 本発明のイメージセンサは、カラー特性に優れているため、鮮明なカラー画像の読 み取りが可能であり、高解像度のカラースキャナ等に用いることができる。

[0094] 次に、本発明のプリンタについて説明する。

[0095] 本発明のプリンタは、本発明のロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを用 いて構成されたものであり、例えば、光源である LEDをアレイ状に配列した LEDチッ プ、本発明のロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレート及び感光体または感光フ イルム (写真印画紙)からなる。カラーの 3原色の光源を用いて画像情報を感光体ま たは感光フィルム上に書き込む方式のものである。

[0096] 本発明のプリンタは、本発明のロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを用 V、て、るため色収差が小さぐ 3原色で書き込む時の各色でのぼけ具合が小さ、た めに、高解像度のカラープリンタ、写真印刷装置として用いることができる。

[0097] また、本発明におけるプリンタの光源としは、 LEDアレイに限られるものではなぐ 液晶シャッター、 ELアレイ等の光源を使用することもできる。

実施例

[0098] 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。実施例において、ポリメチルメタク リレートは粘度 [ η ] =0. 40 [Ρ] (ΜΕΚ中、 25°Cにて測定)のものを使用した。光硬 ィ匕開始剤としては 1—ヒドロキシシクロへキシルフエ-ルケトンを、重合禁止剤としてハ イドロキノン (HQ)を使用した。

また、物性測定は以下のように行った。

<屈折率分布 >

カールツァイス社製インターフアコ干渉顕微鏡を用いて測定した。

<共役長 (Tc)および解像度 (MTF) >

空間周波数 12 (ラインペア Zmm、 LpZmm)を有する格子パターンを用い、光軸 に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源力ゝらの光を格子パターンを通し て入射させ、結像面に設置した CCDラインセンサにより格子画像を読み取り、その測 定光量の最大値 (imax)と最小値 (imin)を測定し、次式により MTF (モデレーシヨン 'トランスファ一'ファンクション)を求めた。

MTF (%) = { (imax -imin) / (imax + imin) } X 100

その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイ の出射端と CCDラインセンサとの距離を等しくした。そして、格子パターンと CCDライ ンセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動力して MTFを測定し、 MTFが最良 になるときの、格子パターンと CCDラインセンサとの距離を共役長とした。

[0099] (実施例 1)

以下の表 2に示すように各層の原液を調製した。

[0100] [表 2]

*各層には光硬化触媒 0. 25質量%、 1100. 1質量%が含まれる。

*K=n- V / (n- 1), Km a x. =第:!〜 5層のうち Kの最大値、 Km i n . =第:!〜 5層のうち Kの最小値

[0101] なお、クロストーク光やフレア光を抑制する目的で、加熱混練前の第 4層及び第 5層 用の各原液中に原液全体に対して染料 Blue ACR(日本化薬 (株)製)、染料 Blue 4G (三菱化学製)、染料 MS Yellow HD— 180 (三井東圧染料 (株)製)、染料 MS Magenta HM— 1450 (三井東圧染料 (株)製)、染料 KAYASORB CY - 10 (日本化薬 (株)製)を下記の表のように添加した。

[0102] [表 3]


[0103] それから各層を 70°Cに加熱混練し、中心力順次、硬化後の屈折率が低くなるよう に配列して同心円状 5層複合紡糸ノズル力ら同時に押し出した。複合紡糸ノズルの 温度は 50°Cであった。各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層 の厚さ(1層目においては半径)の比に換算して、 1層目 Z2層目 Z3層目 Z4層目 / 5層目 = 2lZ25/33/19Z2とした。

[0104] 次いで、複合紡糸ノズルから押し出された糸状体を、エップローラーで引き取り (20 OcmZ分)、長さ 30cmの相互拡散処理部を通し、続いて長さ 60cm、 20Wのケミカ ルランプ 18本を上下 2段に連続している中心軸の周囲に等間隔に配設された第 1硬 化処理部(第 1光照射部)の中心上に糸状体を通過させて硬化させ、更に 2. 0KW 高圧水銀灯 3本を中心軸の周囲に等間隔に配設された第 2硬化処理部(第 2光照射 部)の中心上に糸状体を通過させて完全硬化させた。相互拡散処理部における窒素 流量は 80LZ分であった。得られたプラスチックロッドレンズ原糸の半径は 0. 295m mであつ 7こ。

[0105] 外周部に染料を含まな!、以外は同一の方法で作製したプラスチックロッドレンズ原 糸の屈折率分布を測定して図 3に示す。中心の屈折率が 1. 497、外周部の屈折率 が 1. 478であり、外周部に向力つて屈折率が連続的に減少していた。染料を含む場 合も屈折率分布は同様であると考えられる。

[0106] このプラスチックロッドレンズ原糸を、 135°Cの雰囲気下で 3. 57倍に延伸し、 115 °Cの雰囲気下で緩和率が 510Z714になるように緩和処理を行った。

[0107] 得られたプラスチックロッドレンズの半径 Rは 0. 185mm,中心屈折率は 1. 497、 中心軸から外周部に向かう 0. 2R〜0. 8Rの範囲において屈折率分布が式(5)に近 似され、 525nmの波長において屈折率分布定数 gは 0. 84mm_1であった。

[0108] また、プラスチックロッドレンズの外周面から中心部に向かって約 40 μ mの厚さの、 染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。

[0109] 得られたプラスチックロッドレンズを、多数本を 2枚のフエノール榭脂製基板の間に 1 列に密着させて平行配列し (0. 37mm間隔)、その隙間に接着剤 (バンティコ社製「 ァラルダイトラピッド」)を充填し、プラスチックロッドレンズ間及びプラスチックロッドレン ズと基板間の接着剤を硬化した。その後、プラスチックロッドレンズの中心軸に垂直な 面で両端面をダイヤモンド刃で鏡面切削し、プラスチックロッドレンズ長が 4. 4mmの ロッドレンズアレイを製造した。このロッドレンズアレイの 525nmにおける共役長 Tcは 9. 8mmで、この時の MTFは 72. 6%であった。

[0110] このロッドレンズアレイの 470nm、 525nm、 630nmの各波長における Tcを測定し た(表 8)。また、ある Tcにおける 3波長の MTFを比較した場合に、最小の MTFが最 大になるような Tcは 9. 8mmであった。この、カラー特性が最も優れる Tc9. 8mmに て各波長の MTFを測定した (表 8)。

[0111] (比較例 1)

前記表 2の通りに各層の原液を調製した。第 4層と第 5層には染料を下記の表 4の ように添加した。

[0112] [表 4]

第 4層

染料 第5

(質量%)

B l u e ACR 0. 571 0. 57 1

B l u e 4 G 0. 023 0. 023

MS Ma g e n t a HM— 1450 0. 143 0. 143

MS Ye l l ow HD— 180 0. 143 0. 143

KAYAS ORB C Y- 10 0. 023 0. 023

[0113] この 5種類の原液を、 70°Cに加熱混練し、中心力順次、硬化後の屈折率が低くな るように配列して同心円状 5層複合紡糸ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズ ルの温度は 40。Cであった。各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の 各層の厚さ(1層目にお、ては半径)の比に換算して、 1層目 Z2層目 Z3層目 Z4層 目 Z5層目 = 18Z50Z29Z2Z1とした。

次いで、実施例 1と同様にして、ニップローラーで引き取りながら、相互拡散処理お よび硬化処理を行い、プラスチックロッドレンズ原糸を得た。得られたプラスチックロッ ドレンズ原糸の半径は 0.24mmであった。

[0114] このプラスチックロッドレンズ原糸を、 135°Cの雰囲気下で 2.2倍に延伸し、 150°C の雰囲気下で緩和率が ΙΟΖΙ 1になるように緩和処理を行った。

得られたプラスチックロッドレンズの半径 Rは 0.17mm,中心屈折率は 1.497、中 心軸力 外周部に向力 0.2R〜0.8Rの範囲において屈折率分布が式(5)に近似 され、 525nmの波長において屈折率分布定数 gは 0.84mm_1であった。

また、プラスチックロッドレンズ外周面から中心部に向かって約 5 /zmの厚さの、染 料がほぼ均一に混在する層が形成されてヽた。

[0115] 得られたプラスチックロッドレンズの複数本を用いて、プラスチックロッドレンズの間 隔を 0.37mm力 0.34mmに変更した以外は実施例 1と同様にしてプラスチック口 ッドレンズ長 4.4mmのロッドレンズアレイを作製した。このロッドレンズアレイの 525η mにおける共役長 Tcは 10.0mmで、このときの MTFは 65.0%であった。

[0116] このロッドレンズアレイの 470nm、 525nm、 630nmの各波長における Tcを測定し て以下の表 8に示す。また、ある Tcにおける 3波長の MTFを比較した場合に、最小 の MTFが最大になるような Tcは 10. 1mmであった。 TclO. 1mmで測定した各波 長の MTFを表 8に示す。

[0117] (実施例 2)

延伸倍率を 3. 50倍、緩和率を 500Z700に変更した以外は実施例 1と同様にして プラスチックロッドレンズを製造した。

得られたプラスチックロッドレンズの半径 Rは 0. 187mm,中心屈折率は 1. 497、 中心軸から外周部に向かう 0. 2R〜0. 8Rの範囲において屈折率分布が式(5)に近 似され、 525nmの波長において屈折率分布定数 gは 0. 84mm_1であった。

次に、プラスチックロッドレンズの間隔を 0. 37mm力 0. 39mmに変更し、接着剤 をァラルダイトラピッドから積水フーラー社製「エスダイン 9607KJとした以外は実施 例 1と同様にしてロッドレンズアレイを製造した。

このロッドレンズアレイの 525nmにおける共役長 Tcは 10. Ommで、この時の MTF は 72. 6%であった。

このロッドレンズアレイの 470nm、 525nm、 630nmの各波長における Tcを測定し た(表 8)。また、ある Tcにおける 3波長の MTFを比較した場合に、最小の MTFが最 大になるような Tcは 10. Ommであった。この、カラー特性が最も優れる TclO. Omm にて各波長の MTFを測定した (表 8)

[0118] (実施例 3)

第 4層の染料の添加量を下記表 5のように変更した以外は実施例 2と同様にしてプ ラスチックロッドレンズおよびロッドレンズアレイを製造した。

[0119] [表 5]

染料

(質量%)

B l u e ACR 0. 003

B l u e 4 G 0. 003

MS Ma g e n t a HM- 1450 0. 003

MS Y e 1 l ow HD- 1 80 0. 006

KAYASO B CY— 10 0. 003

[0120] 得られたプラスチックロッドレンズの半径 Rは 0.187mm,中心屈折率は 1.497、 中心軸力外周部に向力う 0.2R〜0.8Rの範囲において屈折率分布が式(5)に近 似され、 525nmの波長において屈折率分布定数 gは 0.84mm— 1であった。

ロッドレンズアレイの 525nmにおける共役長 Tcは 10. Ommで、この時の MTFは 6 2.4%であった。

このロッドレンズアレイの 470nm、 525nm、 630nmの各波長における Tcを測定し た (表 8)。また、ある Tcにおける 3波長の MTFを比較した場合に、最小の MTFが最 大になるような Tcは 10. Ommであった。この、カラー特性が最も優れる Tc 10. Omm にて各波長の MTFを測定した (表 8)。

[0121] (比較例 2)

プラスチックロッドレンズアレイの間隔を 0.34mmカゝら 0.36mmに変更し、接着剤 をエスダイン 9607Kに変更した以外は、比較例 1と同様にしてロッドレンズアレイを製 ;mした。

[0122] (光量の測定)

白色光源とイメージセンサをロッドレンズアレイの配列方向 (長手方向)に走査しなが ら、光軸上の光量を測定し、各点での平均値を光量とした。白色光源とロッドレンズァ レイの間にはフィルタと拡散板を配した。実施例 2のロッドレンズアレイの 470, 525, 630nmの波長の光量をそれぞれ 100として実施例 2, 3および比較例 2について測 定して比較し、表 8に示す。

[0123] (実施例 4)

以下の表 6に示すように各層の原液を調製した。 6]

[0125] なお、染料を下記の表 7のように添加した。

[0126] [表 7]


[0127] それから各層を 70°Cに加熱混練し、中心力も順次、硬化後の屈折率が低くなるよう に配列して同心円状 5層複合紡糸ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズルの 温度は 55。Cであった。各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層 の厚さ(1層目においては半径)の比に換算して、 1層目 2層目 Z3層目 Z4層目 Z 5層目 =6Z40Z35. 5/17/1. 5とした。

[0128] 次いで、複合紡糸ノズル力も押し出された糸状体を、 -ップローラーで引き取り(20 OcmZ分)、長さ 30cmの相互拡散処理部を通し、続いて長さ 60cm、 20Wのケミカ ルランプ 18本を上下 2段に連続して、る中心軸の周囲に等間隔に配設された第 1硬 化処理部(第 1光照射部)の中心上に糸状体を通過させて硬化させ、更に 2. OKW 高圧水銀灯 3本を中心軸の周囲に等間隔に配設された第 2硬化処理部 (第 2光照射 部)の中心上に糸状体を通過させて完全硬化させた。相互拡散処理部における窒素 流量は 84LZ分であった。得られたプラスチックロッドレンズ原糸の半径は 0. 298m mであつ 7こ。

得られたプラスチックロッドレンズ原糸の屈折率分布を測定して図 4に示す。中心の 屈折率が 1. 498、外周部の屈折率が 1. 48であり、外周部に向かって屈折率が連続 的に減少していた。

[0129] このプラスチックロッドレンズ原糸を、 135°Cの雰囲気下で 2. 69倍に延伸し、 118 °Cの雰囲気下で緩和率力 30Z538になるように緩和処理を行った。

[0130] 得られたプラスチックロッドレンズの半径 Rは 0. 205mm,中心屈折率は 1. 498、 中心軸から外周部に向かう 0. 2R〜0. 8Rの範囲において屈折率分布が式(5)に近 似され、 525nmの波長において屈折率分布定数 gは 0. 84mm_1であった。

[0131] また、プラスチックロッドレンズの外周面から中心部に向かって約 3 μ mの厚さの、 染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。

[0132] 得られたプラスチックロッドレンズを、多数本を 2枚のフエノール榭脂製基板の間に 1 列に密着させて平行配列し (0. 43mm間隔)、その隙間に接着剤(エスダイン 9607 K)を充填し、プラスチックロッドレンズ間及びプラスチックロッドレンズと基板間の接着 剤を硬化した。その後、プラスチックロッドレンズの中心軸に垂直な面で両端面をダイ ャモンド刃で鏡面切削し、プラスチックロッドレンズ長が 4. 4mmのロッドレンズアレイ を製造した。このロッドレンズアレイの 525nmにおける共役長 Tcは 9. 9mmで、この 時の MTFは 57. 2%であった。

[0133] このロッドレンズアレイの 470nm、 525nm、 630nmの各波長における Tcを測定し た(表 8)。また、ある Tcにおける 3波長の MTFを比較した場合に、最小の MTFが最 大になるような Tcは 9. 9mmであった。この、カラー特性が最も優れる Tc9. 9mmに て各波長の MTFを測定した (表 8)。

[0134] このロッドレンズアレイの光量を測定し、実施例 2のロッドレンズアレイの 470、 525 、 630nmの波長の光量をそれぞれ 100として比較した(表 8)。

[0135] [表 8]

[0136] 実施例 1〜4のロッドレンズアレイの色収差 Δ Tc (Tc (470)と Tc (630)の差)は 0. 1〜0. 3mmと小さかった。また、各波長における MTFのばらつきは小さかった。 比較例 1のロッドレンズアレイの色収差 ATcは 0. 6mmと大きかった。また、色収差 が大きいために各波長における MTFのばらつきは大きかった。そして、 630nm、 47 Onmの波長の MTFは、実施例 1のそれぞれの波長の MTFと比較して 15%以上劣 つていた。

実施例 3、 4のプラスチックロッドレンズは色収差 ATcおよび各波長における MTF のばらつきを抑えながら、かつ明るさに優れていた。特に、実施例 4のプラスチック口 ッドレンズは、中心軸と外周部の屈折率差が大きいため、半径 Rを大きくすることが出 来た。さらに、染料の存在する層を薄くすることにより、光線を透過する領域 (有効径) が大きく光量を高くすることができた。

産業上の利用可能性

[0137] 本発明によれば、色収差が小さぐカラー特性に優れたプラスチックロッドレンズ、口 ッドレンズアレイ、ロッドレンズプレートを得ることができる。また、このようなロッドレンズ アレイまたはロッドレンズプレートを用いることで、高解像度のカラーイメージセンサや 高解像度のカラープリンタを得ることができる。