JP2000098294A - アレー状結像素子及びその作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】強度が強く解像度の低下を防止することができ
るアレー状結像素子を作成する。 【解決手段】複数の光学素子２は透明な光学材料からな
り、ほぼ半円柱状に形成され、天頂の平面５を挟んだ曲
面からなる２つの屈折面６，７と側面８，９及び側面の
端辺を接続する２つの反射面１０，１１を有し、２つの
反射面１０，１１は互いに直交又は直角に近い角度で交
差している。２個の支持部材３，４は、一定微小間隔を
おいてアレー状に配列した複数の光学素子２の反射面１
０，１１の両端辺を連結する平面１２，１３を固定して
一体化し、アレー状結像素子１の長手方向の強度を高
め、アレー状結像素子の変形を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリンタ等の
レンズ系を構成するアレー状結像素子及びその作成方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ等のレンズ系を構成するアレー
状結像素子は小型で解像度の良好なものが要望させる。
例えば特公平５−５３２４５号公報に示された導光レン
ズアレイは、図８に示すように、一定角度で交差した物
体面８１と像面８２と、物体面８１と像面８２に対して
鋭角をなして物体面８１と像面８２の端辺を接続するダ
ッハ面８３を有する透明柱状体８０を有する。この透明
柱状体８０の物体面８１と像面８２にはそれぞれ複数の
物体側レンズ８４と像側レンズ８５が設けられている。
この複数の物体側レンズ８４と像側レンズ８５は、その
中心を結ぶ線が柱状体８０の軸方向に平行で、レンズ中
心間ピッチはレンズ直径より小さくなるように並列に配
置してある。ダッハ面８３は各物体側レンズ８４の中心
に対応する位置に柱状体８０の中心軸に垂直な稜線を外
側に有し、物体側レンズ８４よりの入射光が一方の面に
入り反射して他方の面に入り像面側レンズ８５の方向に
反射するように屋根形状に形成されている。そして物体
側レンズ８４間と屋根形状をしたダッハ面８３間には切
欠き溝８６を形成している。

【０００３】この導光レンズアレイの物体側レンズ８４
より入射した光は屋根形状のダッハ面８３の２面でそれ
ぞれ反射して像側レンズ８５を通り出射する。この像側
レンズ８５から出射する光はダッハ面８３の２面でそれ
ぞれ反射するから、物体側レンズ８４に入射した像と同
じ像、すなわち正立等倍像が出射する。この物体側レン
ズ８４に入射した光を反射して像側レンズ８５から出射
するときに、物体側レンズ８４間と屋根形状をしたダッ
ハ面８３間に設けた切欠き溝８６により隣接するレンズ
間の遮光をして、フレアや迷光が起こることを防いで解
像度を高めるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように物体側レ
ンズ８４間とダッハ面８３間に設けた切欠き溝８６によ
り隣接するレンズ間の遮光をしていると、物体側レンズ
８３間とダッハ面８３間を支える部分が柱状体の一部の
みであり、構造的に長手方向の強度が弱くなり変形が生
じ易いという短所がある。また、柱状体が変形すると解
像度も低下してしまう。

【０００５】この発明はかかる短所を改善し、強度が強
く解像度の低下を防止することができるアレー状結像素
子とその作成方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアレー状
結像素子は、複数の光学素子（２）と２個の支持部材
（３），（４）を有し、各光学素子（２）は透明な光学
材料からなり、ほぼ半円柱状に形成され、天頂の平面
（５）を挟んだ曲面からなる２つの屈折面（６），
（７）と側面（８），（９）及び側面（８），（９）の
端辺を接続する２つの反射面（１０），（１１）を有
し、２つの反射面（１０），（１１）は互いに直交又は
直角に近い角度で交差し、２個の支持部材（３），
（４）は、一定微小間隔をおいてアレー状に配列した複
数の光学素子（２）の反射面（１０），（１１）の両端
辺を連結する平面（１２），（１３）を固定して一体化
したことを特徴とする。

【０００７】上記各光学素子（２）の天頂の平面（５）
も支持部材（１７）で固定することが望ましい。

【０００８】また、上記一定微小間隔をおいてアレー状
に配列した複数の光学素子（２）の間を遮光部材（１
４）で封止したり、光学素子の両側面（８），（９）に
遮光層（１５）を設けると良い。さらに、光学素子
（２）の両側面（８），（９）に遮光層（１５）を設け
るとともに各光学素子（２）の両側面（８），（９）の
遮光層（１５）の間を封止部材（１６）で封止すると良
い。

【０００９】上記アレー状結像素子の作成方法は、各光
学素子（２）を連続した形状の光学素子母材として支持
部材と一体的に成形し、成形した光学素子母材を一定微
小間隔毎に除去して各光学素子（２）を形成することを
特徴とする。また、成形した光学素子母材の一定微小間
隔毎に除去した部分に遮光材を充填することが望まし
い。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明のアレー状結像素子は、
複数の光学素子（２）と２個の支持部材を有する。各光
学素子（２）は透明な光学材料によりほぼ半円柱状に形
成され、天頂の平面（５）を挟んだ曲面からなる２つの
屈折面（６），（７）と側面（８），（９）及び側面の
端辺を接続する２つの反射面（１０），（１１）を有
し、２つの反射面（１０），（１１）は互いに直交ある
いは直角に近い角度で交差している。２個の支持部材
（３），（４）は一定微小間隔をおいてアレー状に配列
した複数の光学素子（２）の反射面（１０），（１１）
の両端辺を連結する平面（１２），（１３）を固定して
一体化して、アレー状結像素子の長手方向の強度を高
め、アレー状結像素子の変形を防止する。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示す斜視
図である。図に示すように、アレー状結像素子１は複数
の光学素子２と支持部材３，４を有する。光学素子２は
透明な光学材料からなり、図２の斜視図に示すように、
ほぼ半円柱状に形成され天頂の平面５を挟んだ曲面から
なる２つの屈折面６，７と側面８，９及び側面８，９の
端辺を接続する２つの反射面１０，１１を有する。屈折
面６，７は球面又は非球面で凸レンズ面を形成して光線
を収束する。側面８，９は光学材料と空気層の境界面を
構成し、光学的には透過あるいは散乱面としてだけ機能
する。２つの反射面１０，１１は、図３の側面図に示す
ように、互いに直交又は直角に近い角度で交差した平面
又は曲面、望ましくは平面からなる。この光学素子２
は、物体Ａから一方の屈折面６に入射した光を反射面１
０，１１で２回反射して他方の屈折面７から出射させて
像Ｂを結像し、いわゆる正立結像素子を構成している。
この屈折面６，７は光軸に対して対称であることが望ま
しいが必ずしも対称でなくてもよい。また、屈折面６，
７の光軸は反射面１０，１１の交線上にくるようにする
ことが望ましい。さらに、屈折面６，７が反射面１０，
１１に対して同じ距離にあり，かつ同じ曲率あるいは形
状を持つ場合、光学素子２は等倍正立結像素子を構成す
ることができる。

【００１２】上記のように構成した光学素子２の多数個
を、図１に示すように、一定微小間隔をおいてアレー状
に配列し、反射面１０，１１の両端辺を連結する平面１
２，１３を長方形の柱状又は半円柱状の支持部材３，４
で固定して一体化してアレー状結像素子１を形成する。
この光学素子２と支持部材３，４を一体化する方法とし
ては、光学素子２と支持部材３，４を一体にして成形し
たり、光学素子２と支持部材３，４を別個に形成してか
ら接着したり融着する等いずれの方法を採っても良い。
光学素子２と支持部材３，４を一体にして成形する場合
は、各光学素子２を連続した形状の光学素子母材として
支持部材３，４と一体的に成形し、成形した光学素子母
材の樹脂等の一部を一定微小間隔毎に除去して各光学素
子２を形成することにより、均一な光学特性を有する多
数の光学素子２を形成することができる。また、光学素
子２と支持部材３，４を別個に形成する方法としては、
合成樹脂やガラス材により成形したり、切削と研磨によ
り形成する。

【００１３】上記のように形成したアレー状結像素子１
で、物体Ａからの光を光学素子２の物体側の屈折面６に
入射し、反射面１０，１１で２回反射して像側の屈折面
７から出射させて像Ｂを結像するときに、各光学素子２
が一定微小間隔だけ隔てて配置されているから、各光学
素子２に入射した光が隣接する光学素子２に入ることを
防いでフレア光量を減少させ解像度を高めることができ
る。また、各光学素子２の両端部をそれぞれ支持部材
３，４で支持しているから、アレー状結像素子１の長手
方向の強度を高めることができ、アレー状結像素子１の
変形を防止することができる。さらに、各光学素子２の
反射面１０，１１の両端辺を連結する平面１２，１３を
支持部材３，４で支持しているから、光学素子２の光学
特性に影響を与えずに支持することができる。

【００１４】上記実施例は各光学素子２を一定微小間隔
だけ隔てて配置した場合について説明したが、図４に示
すように各光学素子２の間に遮光部材１４を設けても良
い。この遮光部材１４は光学素子２とは異なる不透明な
材質からなり、合成樹脂の充填や薄板状の固体材料を挿
入して形成する。このように各光学素子２の間に遮光部
材１４を設けることにより、隣接する光学素子２の間の
遮光を完全に行うことができ、フレア光量をより確実に
減少することができるとともにアレー状結像素子１の長
手方向の強度をより高めることができる。

【００１５】また、図５に示すように、各光学素子２の
両側面８，９に遮光層１５を形成しても良い。遮光層１
５は光学素子２の両側面８，９に金属膜等を蒸着した
り、スクリーン印刷や塗布等により形成する。このよう
に各光学素子２の両側面８，９に遮光層１５を形成する
ことにより、隣接する光学素子２の間の遮光を完全に行
うことができる。さらに、各遮光層１５の間を、図６に
示すように、透明又は不透明の封止部材１６で封止して
も良い。この封止部材１６を設けることにより、アレー
状結像素子１の長手方向の強度をより高めることができ
る。

【００１６】上記実施例は各光学素子２の反射面１０，
１１の両端辺を連結する平面１２，１３を支持部材３，
４で支持している場合について説明したが、図７に示す
ように、各光学素子２の光学特性に影響を与えない天頂
の平面５も支持部材１７で支持し、各光学素子２を３個
所で支持するようにしても良い。このように各光学素子
２を３個所で支持することにより、アレー状結像素子１
の強度をより高めることができ、アレー状結像素子１の
変形を確実に防止することができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、一定微
小間隔だけ隔てて配置された複数の光学素子の両端部を
それぞれ支持部材で支持しているから、アレー状結像素
子の長手方向の強度を高めて変形を防止することができ
る。また、各光学素子の反射面の両端辺を連結する平面
を支持部材で支持しているから、光学素子の光学特性に
影響を与えずに支持することができる。

【００１８】また、各光学素子の反射面の両端辺を連結
する平面を支持部材で支持するとともに各光学素子の光
学特性に影響を与えない天頂の平面も支持部材で支持し
て各光学素子を３個所で支持することにより、アレー状
結像素子の強度をより高めることができ、アレー状結像
素子の変形を確実に防止することができる。

【００１９】さらに、一定微小間隔だけ隔てて配置した
各光学素子の間に遮光部材を設けることにより、隣接す
る光学素子の間の遮光を完全に行うことができ、フレア
光量をより確実に減少することができるとともにアレー
状結像素子の長手方向の強度をより高めることができ
る。

【００２０】また、各光学素子の両側面に遮光層を形成
することにより、隣接する光学素子の間の遮光を完全に
行うことができる。さ

【００２１】さらに、各光学素子の両側面に形成した遮
光層の間を封止部材で封止することにより、アレー状結
像素子の長手方向の強度をより高めることができる。

【００２２】また、各光学素子を連続した形状の光学素
子母材として支持部材と一体的に成形し、成形した光学
素子母材の樹脂等の一部を一定微小間隔毎に除去して各
光学素子を形成することにより、均一な光学特性を有す
る多数の光学素子を簡単に形成することができるととも
に、アレー状光学素子の強度をより高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を示す斜視図である。

【図２】上記実施例の光学素子の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】光学素子の側面図である。

【図４】第２の実施例の構成を示す側面図である。

【図５】第３の実施例の構成を示す側面図である。

【図６】第４の実施例の構成を示す側面図である。

【図７】第５の実施例の構成を示す斜視図である。

【図８】従来例の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ アレー状結像素子 ２ 光学素子 ３，４，１７ 支持部材 ５ 平面 ６，７ 屈折面 ８，９ 側面 １０，１１ 反射面 １４ 遮光部材 １５ 遮光層 １６ 封止部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光学素子（２）と２個の支持部材
   （３），（４）を有し、 各光学素子（２）は透明な光学材料で、ほぼ半円柱状に
   形成され、天頂の平面（５）を挟んだ曲面からなる２つ
   の屈折面（６），（７）と側面（８），（９）及び側面
   （８），（９）の端辺を接続する２つの反射面（１
   ０），（１１）を有し、２つの反射面（１０），（１
   １）は互いに直交あるいは直角に近い角度で交差し、 ２個の支持部材（３），（４）は、一定微小間隔をおい
   てアレー状に配列した複数の光学素子（２）の反射面
   （１０），（１１）の両端辺を連結する平面（１２），
   （１３）を固定して一体化したことを特徴とするアレー
   状結像素子。
2. 【請求項２】 上記各光学素子（２）の天頂の平面を支
   持部材（１７）で固定した請求項１記載のアレー状結像
   素子。
3. 【請求項３】 上記一定微小間隔をおいてアレー状に配
   列した複数の光学素子（２）の間を遮光部材（１４）で
   封止した請求項１又は２記載のアレー状結像素子。
4. 【請求項４】 上記光学素子の両側面（８），（９）に
   遮光層（１５）を設けた請求項１又は２記載のアレー状
   結像素子。
5. 【請求項５】 上記各光学素子の両側面（８），（９）
   の遮光層（１５）の間を封止部材（１６）で封止した請
   求項４記載のアレー状結像素子。
6. 【請求項６】 透明な光学材料によりほぼ半円柱状に形
   成され、天頂の平面を挟んだ曲面からなる２つの屈折面
   （６），（７）と、側面（８），（９）及び側面
   （８），（９）の端辺を接続する２つの反射面（１
   ０），（１１）を有し、２つの反射面（１０），（１
   １）は互いに直交又は直角に近い角度で交差した光学素
   子（２）を一定微小間隔をおいてアレー状に配列し、各
   光学素子（２）の反射面（１０），（１１）の両端辺を
   連結する平面（１２），（１３）を支持部材（３），
   （４）で固定したアレー状結像素子（１）又は各光学素
   子（２）の反射面（１０），（１１）の両端辺を連結す
   る平面（１２），（１３）と各光学素子（２）の天頂の
   平面（５）を支持部材（３），（４），（１７）で固定
   したアレー状結像素子（１）を作成する方法であって、 各光学素子（２）を連続した形状の光学素子母材として
   支持部材と一体的に成形し、成形した光学素子母材を一
   定微小間隔毎に除去して各光学素子（２）を形成するこ
   とを特徴とするアレー状光学素子の作成方法。
7. 【請求項７】 上記成形した光学素子母材の一定微小間
   隔毎に除去した部分に遮光材を充填する請求項６記載の
   アレー状光学素子の作成方法。