JP2001264513A - レンズアレイ、レンズアレイアッセンブリおよび光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学的性能に優れ、かつ製造コストを安価にす
ることができるレンズアレイを提供する。 【解決手段】一対のレンズ面２０ａ，２０ｂをそれぞれ
有する複数のレンズ２と、これら複数のレンズ２どうし
を繋ぎ、かつ各レンズ２の軸方向に間隔を隔てた第１お
よび第２の面１０ｂ，１０ａを有するホルダ部１とが、
透光性を有する合成樹脂により一体成形されているとと
もに、ホルダ部１の第１の面１０ｂには、複数のレンズ
２どうしの間に位置する凹部３が複数形成されており、
かつ各レンズ２は、第１の面１０ｂ寄りのレンズ面２０
ｂが平面状とされた平凸レンズまたは平凹レンズとされ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、原稿画像を読み
取るのに用いられるラインイメージセンサなどの光学装
置、この光学装置に組み込まれるなどして用いられるレ
ンズアレイ、およびレンズアレイアッセンブリに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、ラインイメージセンサに
おいては、光電変換機能を有する複数の受光素子をライ
ン状に並べておき、光源により照明された原稿からの反
射光を上記各受光素子によって受光させることにより、
上記原稿の画像を１ライン分ずつ読み取るようにしてい
る。したがって、このようなラインイメージセンサにお
いては、原稿の画像を上記各受光素子上に結像させる必
要があり、そのための手段として、複数の結像用のレン
ズが列状に並べられたレンズアレイを用いる必要があ
る。

【０００３】従来のレンズアレイの具体例としては、た
とえばガラス製の複数の凸レンズを一定ピッチ間隔で列
状に並べるようにして、合成樹脂製のブロック状のホル
ダ部に保持させた凸レンズアレイがある。また、凸レン
ズに代えて、原稿画像を正立等倍に結像可能な複数のセ
ルフォックレンズ（ロッドレンズ）を合成樹脂製のホル
ダ部に保持させたセルフォックレンズアレイもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレンズアレイを製造するには、いずれの場合におい
てもレンズの製造工程とホルダ部の樹脂成形工程とを個
別に行なう必要があり、その製造作業は煩雑なものとな
っていた。とくに、原稿画像の読み取り用途に用いられ
るレンズアレイは、個々のレンズの直径をたとえば十分
の数ｍｍ程度の微小なサイズにする必要があり、しかも
１つのレンズアレイに組み込まれるレンズの総数も多い
ために、それらのレンズの取り扱いは非常に面倒なもの
となっていた。また、複数のレンズをホルダ部に保持さ
せるためには、たとえばインサート成形の手法を用いる
ことにより、ホルダ部の樹脂成形と同時にその内部に複
数のレンズを埋設する必要があり、このようなインサー
ト成形作業はかなり煩わしい。したがって、従来におい
ては、レンズアレイの生産性が悪く、その製造コストが
高価となっていた。

【０００５】一方、レンズアレイを製造する場合の一般
的な留意事項としては、その生産性を向上させるだけで
はなく、各レンズの光学的性能を低下させないように配
慮する必要もあり、このような要請に的確に応える必要
もある。

【０００６】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、光学的性能に優れ、かつ製造コ
ストを安価にすることができるレンズアレイ、レンズア
レイアッセンブリ、および光学装置を提供することをそ
の課題としている。

【０００７】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【０００８】本願発明の第１の側面によって提供される
レンズアレイは、一対のレンズ面をそれぞれ有する複数
のレンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぎ、かつ上
記各レンズの軸方向に間隔を隔てた第１および第２の面
を有するホルダ部とが、透光性を有する合成樹脂により
一体成形されているとともに、上記ホルダ部の第１の面
には、上記複数のレンズどうしの間に位置する凹部が複
数形成されており、かつ上記各レンズは、上記第１の面
寄りのレンズ面が平面状とされた平凸レンズまたは平凹
レンズとされていることを特徴としている。

【０００９】このような構成のレンズアレイにおいて
は、次のような効果が得られる。

【００１０】第１に、上記複数のレンズが上記ホルダ部
と一体に樹脂成形されているために、その製造は、金型
を用いた一般の樹脂成形工程により簡単に行なえること
となる。したがって、複数のレンズをホルダ部とは別個
に製造しておいてからそれら複数のレンズをホルダ部に
保持させていた従来のレンズアレイと比較すると、その
生産性を高め、製造コストを大幅に低減することができ
る。

【００１１】第２に、上記ホルダ部に設けられている上
記凹部を利用して、上記複数のレンズどうしを互いに光
学的に分離させることが可能となる。すなわち、互いに
隣り合うレンズ間において光が行き来する現象（光のク
ロストーク）が生じないようにすることができる。した
がって、鮮明な結像画像を得ることができる。

【００１２】第３に、レンズアレイの樹脂成形に用いら
れる金型の製造が容易化され、各レンズを焦点深度が深
い高焦点レンズとして形成し、しかもその解像度を高
め、かつ結像画像を明るくするのに好ましいものとな
る。すなわち、上記ホルダ部に上記各凹部を形成するに
は、レンズアレイ製造用の金型に上記各凹部に対応する
複数の凸部を形成しなければならない。このような複数
の凸部が形成された金型において、この金型の上記複数
の凸部が形成されている面に、所望の曲面をもつ微小な
レンズ面を成形するための凹状部または凸状部をさらに
形成することは、技術的に難しい。とくに、レンズアレ
イの解像度および結像画像の明るさを高めることを目的
として、上記複数のレンズのピッチを微小寸法にしよう
とする場合には、上記金型の複数の凸部どうしの間隔も
微小となるため、このような微小間隔の凸部どうしの間
に所望の曲面状のレンズ面を形成することは、なおさら
難しいものとなる。これに対し、本願発明においては、
上記金型の複数の凸部が形成されている面は、平面状の
レンズ面が形成される形態とすればよいこととなるた
め、金型の製造が容易となり、上記レンズ面を微小ピッ
チで形成することができるのである。また、平面状のレ
ンズ面であれば、このレンズ面を表面粗さの小さいレン
ズ面に仕上げることが容易となり、上記各レンズの光学
的性能が悪化しないようにすることもできる。もちろ
ん、本願発明においては、上記各レンズが、平凸レンズ
または平凹レンズとして形成されているために、本願発
明に係るレンズアレイを凸レンズアレイとして、または
凹レンズアレイとして、適正な機能をもつものとするこ
とができる。

【００１３】本願発明の好ましい実施の形態において
は、上記ホルダ部の上記各凹部を規定する壁面は、黒色
またはそれに近い暗色系の遮光材により覆われている。

【００１４】このような構成によれば、上記各凹部を規
定する壁面に到達した光は、上記遮光材により遮られて
吸収されることとなり、上記複数のレンズどうしの間に
おける光のクロストークがより適切に防止される。した
がって、レンズアレイの光学的性能を一層高めることが
可能となる。

【００１５】本願発明の他の好ましい実施の形態におい
ては、上記ホルダ部の第１の面は、黒色またはそれに近
い暗色系の遮光材により覆われており、かつこの遮光材
により上記平面状とされたレンズ面の輪郭が規定されて
いる。

【００１６】このような構成によれば、上記遮光材によ
り上記平面状とされたレンズ面の輪郭を規定し、このレ
ンズ面の位置やサイズなどを、凸状または凹状とされた
他方のレンズ面に適切に対応したものにすることができ
る。また、上記遮光材は、外部の光が上記ホルダ部の第
１の面を通過してこのホルダ部内や上記各レンズ内に入
射することや、あるいは上記各レンズ内を通過した光が
上記第１の面から外部に漏れ出るといったことを防止す
る役割を果たし、レンズアレイの光学的性能をより高め
ることができる。

【００１７】本願発明の他の好ましい実施の形態におい
ては、上記各レンズのうち、上記平面状のレンズ面が形
成されている軸方向一端部は、上記ホルダ部の第１の面
から突出している。

【００１８】このような構成によれば、上記ホルダ部の
第１の面と上記平面状とされたレンズ面との間には段差
が生じることとなり、このレンズ面の輪郭を正確に規定
するように上記遮光材を設ける作業が容易化される。

【００１９】本願発明の他の好ましい実施の形態におい
ては、上記ホルダ部の第２の面は、黒色またはそれに近
い暗色系の遮光材により覆われている。

【００２０】このような構成によれば、上記ホルダ部の
第２の面に対する光の無用な入射または出射をも防止す
ることができ、レンズの光学的性能をより高めることが
可能となる。

【００２１】本願発明の第２の側面によって提供される
レンズアレイアッセンブリは、一対のレンズ面を有する
凸レンズとしてそれぞれ形成された複数のレンズと、こ
れら複数のレンズどうしを繋ぎ、かつ上記各レンズの軸
方向に間隔を隔てた第１および第２の面を有するホルダ
部とが、透光性を有する合成樹脂により一体成形された
レンズアレイを複数備えているとともに、これら複数の
レンズアレイは、それらの各レンズの軸が合うように積
層されており、かつ上記複数のレンズアレイの少なくと
も１つは、そのホルダ部の第１の面に上記複数のレンズ
どうしの間に位置する凹部が複数形成されているととも
に、上記第１の面寄りのレンズ面が平面状とされたもの
であることを特徴としている。

【００２２】上記複数のレンズアレイは、正立等倍の像
を結像可能とされた構成とすることができる。

【００２３】本願発明の第２の側面によって提供される
レンズアレイアッセンブリは、実質的には複数の凸レン
ズアレイを組み合わせた構成となっている。したがっ
て、１つの凸レンズアレイのみでは得ることが難しい光
学的機能、たとえば正立等倍の像を結像させる機能を得
ることが可能である。また、上記複数のレンズアレイの
それぞれは、金型を用いた通常の樹脂成形工程により簡
単に製造できるものであるから、レンズアレイアッセン
ブリ全体のコストも安価にすることができる。とくに、
従来においては、正立等倍の像を結像させるには、かな
り高価なセルフォックレンズアレイを用いる必要があっ
たが、本願発明の第２の側面によれば、そのような必要
を無くし、コスト的に有利となる。もちろん、上記複数
のレンズアレイのうち、少なくとも１つのレンズアレイ
は、本願発明の第１の側面によって提供されるレンズア
レイと同様な構成とされているために、上記複数のレン
ズ間の光のクロストークを有効に防止または抑制するこ
とができ、レンズアレイアッセンブリ全体の光学的性能
を高くすることができる。

【００２４】本願発明の他の好ましい実施の形態におい
ては、上記複数のレンズアレイとしては、第１のレンズ
アレイと、この第１のレンズアレイの背後に配された第
２のレンズアレイとがあり、かつ上記第１のレンズアレ
イのホルダ部のうち、上記第２のレンズアレイに対面す
る面が、上記各凹部が形成された上記第１の面とされて
いるとともに、上記第１のレンズアレイの各レンズは、
上記第２のレンズアレイに対面するレンズ面が平面状と
された平凸レンズである。

【００２５】このような構成によれば、上記第１のレン
ズアレイの正面からこの第１のレンズアレイに向けて光
を進行させることにより所望の画像を結像させる場合
に、光を最初に受けるレンズ面が非平面状（凸状）とな
るため、光の屈折を効率良く行わせることができる。ま
た、光を最初に受ける上記非平面状のレンズ面について
は、上記複数の凹部の制約を受けることなく比較的大径
に形成することが可能となり、このレンズ面への光の入
射量を多くすることができる。したがって、結像画像を
明るくするのにも有利となる。さらに、上記非平面状の
レンズ面を光が通過した後においては、上記複数の凹部
を利用することにより、その光が上記第１のレンズアレ
イのレンズ間のみならず、第２のレンズアレイのレンズ
間においてもクロストークを生じないようにすることも
可能となり、結像画像を鮮明にすることができる。

【００２６】本願発明の第３の側面によって提供される
光学装置は、原稿を照明するための光源と、光電変換機
能を有する複数の受光素子と、上記原稿から反射してき
た光を集束させることにより上記原稿の画像を上記複数
の受光素子上に結像させる結像手段と、を有している、
光学装置であって、上記結像手段として、本願発明の第
１の側面によって提供されるレンズアレイ、または本願
発明の第２の側面によって提供されるレンズアレイアッ
センブリが用いられていることを特徴としている。

【００２７】本願発明の第３の側面によって提供される
光学装置においては、本願発明の第１の側面または第２
の側面によって提供されるレンズアレイまたはレンズア
レイアッセンブリについて述べたのと同様な効果が期待
できる。とくに、この光学装置においては、原稿画像を
各受光素子上に結像させるための結像手段の部品コスト
を低減することにより、装置全体のコストを従来よりも
大幅にダウンすることができる。

【００２８】本願発明のその他の特徴および利点につい
ては、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明
らかになるであろう。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００３０】図１〜図４は、本願発明に係るレンズアレ
イの一例を示している。図２によく表れているように、
本実施形態のレンズアレイＡは、透光性を有する合成樹
脂を成形して得られた樹脂成形部５を主要部とするもの
であり、この樹脂成形部５が互いに一体に成形されたホ
ルダ部１と複数のレンズ２とを構成している。この樹脂
成形部５の材質は、たとえば透明度の高いＰＭＭＡ（ポ
リメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））、あるいは
ＰＣ（ポリカーボネート）とされている。

【００３１】樹脂成形部５の表面部（上面部）には、凸
状の複数のレンズ面２０ａが一定間隔で列状に並べられ
て形成されているとともに、樹脂成形部５の裏面部（下
面部）には各レンズ面２０ａに対応する平面状の複数の
レンズ面２０ｂが形成されている。樹脂成形部５のう
ち、一対のレンズ面２０ａ，２０ｂによって上下に挟ま
れた所定の高さを有する領域が、レンズ２である。した
がって、このレンズ２は、平凸レンズであり、その軸Ｃ
は樹脂成形部５の上下厚み方向に延びている。凸状のレ
ンズ面２０ａは、球面または非球面のいずれであっても
かまわない。レンズ面２０ａを球面にすれば、その製造
が容易となる。これに対し、レンズ面２０ａを非球面に
すれば、収差を少なくし、各レンズ２の光学的特性を高
めることができる。レンズ面２０ａの直径は、たとえば
０．６ｍｍ程度である。

【００３２】樹脂成形部５のうち各レンズ２を除く残余
の部分が、ホルダ部１である。したがって、このレンズ
アレイＡにおいては、ホルダ部１と各レンズ２との明確
な境界線はない。図１によく表れているように、ホルダ
部１は、各レンズ２の周囲に一体的に繋がるようにして
各レンズ２の外周を囲み込んでおり、かつ各レンズ２の
列方向に延びたブロック状に形成されている。図３によ
く表れているように、各レンズ２のレンズ面２０ａはホ
ルダ部１の表面（上面）１０ａから膨出しているのに対
し、レンズ面２０ｂはホルダ部１の裏面（下面）１０ｂ
と面一とされている。裏面１０ｂは、本願発明でいうホ
ルダ部の第１の面の一例に相当し、かつ表面１０ａは、
本願発明でいうホルダ部の第２の面の一例に相当する。

【００３３】ホルダ部１の裏面１０ｂには、互いに隣り
合うレンズ２どうしの間を仕切る複数の凹部３が形成さ
れている。各凹部３は、ホルダ部１の短手方向において
各レンズ２よりも幅広であり、かつホルダ部１の厚み方
向に貫通しない適当な深さの凹部として形成されてい
る。ホルダ部１の各凹部３を規定する壁面の全面または
略全面には、黒色塗装が施されており、本願発明でいう
遮光材の一例としての黒色の遮光膜３０が設けられてい
る。この遮光膜３０を有する各凹部３は、後述するよう
に、複数のレンズ２間の光のクロストークを防止するの
に役立つ。

【００３４】ホルダ部１の外面の全域または略全域に
も、遮光膜４が設けられている。より具体的には、ホル
ダ部１の表面１０ａ，裏面１０ｂ、およびホルダ部１の
短手方向に間隔を隔てた一対の側面１０ｃ，１０ｄのそ
れぞれには、黒色塗装が施されており、それらの各面は
黒色塗膜からなる遮光膜４（４ａ〜４ｄ）のそれぞれに
よって覆われている。この遮光膜４は、遮光膜３０と同
一の塗装処理によって設けることが可能であり、遮光膜
４，３０を同一の塗膜とすることができる。図３によく
表れているように、ホルダ部１の表面１０ａおよび裏面
１０ｂをそれぞれ覆う遮光膜４ａ，４ｂは、レンズ面２
０ａ，２０ｂを覆わないように設けられており、レンズ
面２０ａ，２０ｂの各輪郭を規定している。図２によく
表れているように、ホルダ部１の裏面１０ｂの長手方向
両端部には、凹部１９が設けられている。この凹部１９
は、後述するように、このレンズアレイＡを他のレンズ
アレイＡａと組み合わせるのに利用されるものである。

【００３５】図５および図６は、上記構成のレンズアレ
イＡを製造する際の樹脂成形工程を示している。図７
は、本願発明との対比例を示している。図８（ａ），
（ｂ）は、金型の加工例を示している。

【００３６】上記構成のレンズアレイＡを製造するに
は、まず図５に示す金型６のキャビティ６１内に透明樹
脂を充填して硬化させてから、型抜きを行い、図６に示
すように樹脂成形部５を成形する。この場合、樹脂成形
部５を単品で成形するのではなく、たとえば複数の樹脂
成形部５が集合したプレート状またはシート状の樹脂成
形品を成形した後に、この樹脂成形を切断して複数の樹
脂成形部５に分割する手法を採用してもかまわない。

【００３７】金型６の上型６０ａは、たとえば樹脂成形
部５の各レンズ面２０ａを形成するための複数の凹部２
０a'を有している。これに対し、金型６の下型６０ｂ
は、樹脂成形部５の各凹部３および各凹部１９を形成す
るための複数の凸部３’および凸部１９’を有してい
る。複数の凸部３’どうしの間には、各レンズ面２０ｂ
を形成するための面２０b'を形成する必要があるが、各
レンズ面２０ｂは平面状であるため、この面２０b'も平
面でよい。したがって、面２０b'を正確な平面に仕上げ
る加工が容易となり、金型６の製作が容易となる。

【００３８】上記の点をより具体的に説明すると、たと
えば本実施形態とは異なり、図７に示す樹脂成形部５ｅ
のように、仮に各レンズ２ｅを両凸レンズとすると、金
型の下型６０ｅの複数の凸部３’どうしの間には、各レ
ンズ２ｅの凸状のレンズ面２０ｅに対応する凹部２０e'
を形成しなければならない。ところが、このような加工
は、複数の凸部３’が邪魔となって簡単に行うことがで
きないのである。図８（ａ）に示すように、下型６０ｅ
に凹部２０e'を正確に形成するには、凹部２０e'よりも
小径の工具８０を用いて、この工具８０をその中心線Ｃ
ａ周りに自転させつつ、凹部２０e'の中心線Ｃｂ周りに
公転させる必要がある。その理由は、同図（ｂ）に示す
ように、凹部２０e'と同一の形状をもつ工具８１を用い
て凹部２０e'を形成する手法では、工具８１がその中心
線Ｃｃ周りに自転するだけであるから、その中心線Ｃｃ
上においては工具８１の先端の回転量がゼロとなり、凹
部２０e'の面を各所均一な滑らかな面に仕上げることが
難しいからである。

【００３９】ところが、図８（ａ）に示した手法を用い
たのでは、金型の凸部３’が工具８０の公転動作の邪魔
となり、金型の凸部３’どうしの微小間隔の領域に凹部
２０e'を適切に形成することが困難となるのである。こ
のようなことと比較すると、本実施形態においては、金
型の凸部３’どうしの間の面を平面状に仕上げればよい
から、金型の製作が容易となり、またその面を滑らかな
面にして、レンズ面２０ｂを表面粗さの小さい面にする
ことができるのである。なお、図５および図６に示した
上型６０ａの各凹部２０a'については、各凸部３’が加
工の邪魔になるようなことはなく、図８（ａ）に示した
のと同様な手法を用いて適切に加工することが可能であ
る。

【００４０】一般に、レンズを焦点深度が深い高焦点レ
ンズとして形成すると、その開口数が小さくなり、レン
ズへの入射光量が少なくなる。したがって、明るい結像
画像を得るためには、複数のレンズのピッチをできる限
り小さくする必要がある。これに対し、本実施形態にお
いては、上記したように、複数のレンズのピッチを小さ
くする場合であっても、その樹脂成形に用いる金型の製
作を容易かつ適切に行うことができるために、本実施形
態のレンズアレイＡを明るい結像画像が得られ、かつ解
像度が高い高焦点用のレンズアレイとして好適に製作す
ることができるのである。

【００４１】樹脂成形部５を成形した後には、そのホル
ダ部１の外面全体または略全体に塗装を施すことによ
り、遮光膜４，３０を設ける。この作業は、たとえばレ
ンズ面２０ａ，２０ｂにマスキングを施してから、樹脂
成形部５の外面全体に塗装を施し、その後レンズ面２０
ａ，２０ｂからマスクを外すことにより行うことができ
る。もちろん、レンズ面２０ａ，２０ｂにマスキングを
施すことなく、たとえば精密な塗装が可能なインクジェ
ットプリンタなどの機器を用いるなど、レンズ面２０
ａ，２０ｂ上に不当な塗装がなされないような塗装処理
方法を用いることも可能であり、種々の方法を用いるこ
とが可能である。

【００４２】上記したように、本実施形態のレンズアレ
イＡは、金型６を用いた通常の樹脂成形作業によって互
いに一体に繋がったホルダ部１と複数のレンズ２とを形
成した後に、遮光膜４，３０を形成するための塗装処理
を施すことにより製造することができる。したがって、
ホルダ部と複数のレンズとをそれぞれ個別に製作してか
ら、複数のレンズをホルダ部内に組み込んで製造されて
いた従来のものと比較すると、このレンズアレイＡの製
造コストを格段に廉価にすることが可能である。

【００４３】次に、本願発明に係るレンズアレイアッセ
ンブリの一例について説明する。

【００４４】図９〜図１０は、本願発明に係るレンズア
レイアッセンブリの一例を示している。これらの図に示
すように、本実施形態のレンズアレイアッセンブリＢ
は、上述したレンズアレイＡの背後（下方）に、これと
は別のレンズアレイＡａを積層させることにより構成さ
れている。

【００４５】レンズアレイＡａは、その基本的な構成が
レンズアレイＡと共通するものであり、一対のレンズ面
２０ｃ，２０ｄをそれぞれ有する複数のレンズ２Ａと、
これら複数のレンズ２Ａを繋ぐホルダ部１Ａとを有して
いる。これらホルダ部１と各レンズ２Ａとは、透明樹脂
によって一体に樹脂成形されている。したがって、この
レンズアレイＡａも、レンズアレイＡと同様に、金型を
用いた通常の樹脂成形作業により簡単に製造することが
可能である。

【００４６】ただし、このレンズアレイＡａには、レン
ズアレイＡの複数の凹部３、凹部１９、および遮光膜
４，３０に相当する手段が設けられていない。また、各
レンズ２Ａは、レンズ面２０ｃ，２０ｄのそれぞれが球
面または非球面の凸状とされた両凸レンズとされてお
り、レンズアレイＡａは、この点においてもレンズアレ
イＡとは相違している。レンズ面２０ｃ，２０ｄの曲率
は、後述するように、レンズ２，２Ａを組み合わせて使
用したときに正立等倍像を結像可能なものとなってい
る。ホルダ部１Ａの表面（上面）１０ｅの長手方向両端
部には、レンズアレイＡの各凹部１９に嵌合可能な凸部
１９Ａが設けられている。この凸部１９Ａと凹部１９と
の嵌合作用により、２つのレンズアレイＡ，Ａａは、そ
れらの各レンズ２，２Ａの軸Ｃどうしが互いに合うよう
に位置決めされ、かつ組み合わされている。

【００４７】図１１は、上記したレンズアレイアッセン
ブリＢを用いた光学系の一例を示している。この光学系
においては、始点Ｓから出発した光は、レンズアレイＡ
の各レンズ２を通過した後に、レンズアレイＡａの各レ
ンズ２Ａを通過してから結像点Ｒに達する。この場合、
共通の光軸Ｃ上に並ぶ凸レンズとしての２つのレンズ
２，２Ａにより、セルフォックレンズにみられる光の蛇
行現象と同等の現象が得られ、始点Ｓにある物体（ａ→
ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を結像点Ｒ
に形成させることができる。換言すると、この光学系に
おいては、レンズ面２０ａ〜２０ｃは、物体（ａ→ｂ→
ｃ）の倒立縮小像を形成する役割を果たし、その倒立縮
小像は、それよりも後段のレンズ面２０ｄによって拡大
され、かつ反転される結果、結像点Ｒには物体の正立等
倍像が結ばれるのである。

【００４８】上記光学系においては、始点Ｓからレンズ
アレイＡに向けて進行した光が、各レンズ面２０ａ以外
の領域、すなわちホルダ部１の表面１０ａに向けて進行
しても、この光はその表面１０ａを覆う遮光膜４（４
ａ）によって遮られる。したがって、光がホルダ部１内
を通過してから各レンズ２内に進行しないようにするこ
とができるとともに、始点Ｓからの光がホルダ部１をそ
のまま透過して結像点Ｒに到達しないようにすることも
できる。また、各凹部３の遮光膜３０は、レンズ２内に
入り込んだ光がその隣りのレンズ２に入り込むことや、
レンズ２を通過した光がその隣りの位置関係にあるレン
ズアレイ１Ｂのレンズ２Ａに向けて入り込むことも有効
に防止する。ホルダ部１の裏面１０ｂの遮光膜４（４
ｂ）は、レンズ面２０ｂの輪郭を規定しており、レンズ
アレイＡのレンズ面２０ｂ以外の箇所からレンズアレイ
Ａａに向けて不必要な光が進行することを阻止する役割
を果たす。

【００４９】このように、遮光膜４，３０は、光がホル
ダ部１をそのまま透過することを防止する機能や、互い
に隣り合うレンズどうしを光学的に分離させる機能を発
揮し、複数のレンズ間における光のクロストークを効果
的に防止する。したがって、上記構成のレンズアレイア
ッセンブリＢによれば、鮮明な正立等倍像を得ることが
できる。なお、このレンズアレイアッセンブリＢにおい
ては、レンズアレイＡａについては複数の凹部３や遮光
膜４，３０が設けられていないが、このような構成であ
っても、複数のレンズ２Ａ間に光のクロストークが生じ
ないようにできることが確認されている。これは、レン
ズアレイＡａの複数のレンズ２Ａ間においてクロストー
クを生じる虞れがある光については、レンズアレイＡａ
内に進行しないように、それよりも前段のレンズアレイ
Ａの凹部３や遮光膜４，３０によって事前に遮断するこ
とができるからである。このように、レンズアレイＡａ
が遮光膜４，３０を有しないものとすれば、このレンズ
アレイＡａの製造工程において、遮光膜４，３０を形成
するための塗装処理を省略することができ、レンズアレ
イアッセンブリＢの製造コストをより安価にすることが
可能である。ただし、本願発明はこれに限定されず、レ
ンズアレイＡａとして、レンズアレイＡの遮光膜４，３
０と同様な遮光膜を有するものを用いてもかまわない。

【００５０】また、このレンズアレイアッセンブリＢに
おいて、３つの凸状のレンズ面２０ａ，２０ｃ，２０ｄ
については、図８（ａ）を用いて説明した手法を用いて
金型に凹部を形成することにより、所定の正確な曲率を
もつ表面粗さの小さい面に仕上げることができる。ま
た、レンズ面２０ｂについては、既述したとおり、金型
の所定箇所を平面状に仕上げればよく、やはりその表面
粗さの小さい面に仕上げることができる。したがって、
結像点Ｒには、解像度の高い像が得られることとなる。
さらに、複数の凹部３は、レンズアレイＡのホルダ部１
の裏面１０ｂに設けられており、ホルダ部１の表面１０
ａに複数の凹部３が設けられていない構成とされている
ために、始点Ｓから最初に光を受ける各レンズ面２０ａ
を、複数の凹部３の制約を受けることなく、比較的大き
なサイズに形成することもできる。したがって、各レン
ズ面２０ａに対する入射光量を多くして、結像点Ｒに明
るい像を結ばせることも可能となる。

【００５１】図１２は、本願発明に係る光学装置の一例
を示している。

【００５２】同図に示す光学装置Ｄは、原稿画像を読み
取るための画像読み取り装置として構成されている。こ
の光学装置Ｄは、透明カバー７０、この透明カバー７０
を上面に装着した合成樹脂製のケース７１、このケース
７１の底面部に組み付けられた基板７２、この基板７２
上にこの基板７２の長手方向（図１２では紙面に直交す
る方向）に間隔を隔てた列状に並べられて搭載されたた
とえばＬＥＤからなる複数の光源７３、これら複数の光
源７３と同方向の列状に配されて基板７２上に搭載され
た複数の受光素子７４、および上述したレンズアレイア
ッセンブリＢを具備して構成されている。

【００５３】複数の受光素子７４は、光電変換機能を有
するものであり、光を受けると、その受光量に対応した
出力レベルの信号（画像信号）を出力するものである。
レンズアレイアッセンブリＢは、ケース７１に設けられ
た凹溝７５に嵌入されることにより、複数の受光素子７
４と透明カバー７０との間に配されており、複数の受光
素子７４の列方向に延びている。透明カバー７０の表面
部のうち、レンズアレイアッセンブリＢの各レンズ２，
２Ａと対向する部分が、ライン状の画像読み取り対象領
域Ｓａであり、複数の光源７３から発せられた光は、ケ
ース７１に形成された照明用光路７６を進行してこの画
像読み取り対象領域Ｓａに照射されるように構成されて
いる。原稿Ｇは、たとえばプラテンローラ７７により透
明カバー７０の表面に密着するようにして搬送される。
ただし、この光学装置Ｄがいわゆるハンディスキャナと
して構成される場合には、当然ながらプラテンローラ７
７は用いられない。

【００５４】この光学装置Ｄにおいては、複数の光源７
３により原稿Ｇが照明され、この原稿Ｇによって反射さ
れた光がレンズアレイアッセンブリＢによって受けられ
る。すると、この光はレンズアレイアッセンブリＢの各
レンズ２，２Ａによって集束されることとなり、複数の
受光素子７４上には原稿Ｇの１ライン分の画像が正立等
倍で結像する。このため、各受光素子７４からは原稿Ｇ
の１ライン分の画像に対応した出力レベルの画像信号が
出力される。原稿Ｄが副走査方向に送られるごとに上記
した画像読み取り対象領域Ｓａ上の画像が読み取られる
こととなる。レンズアレイアッセンブリＢは、細幅なブ
ロック状の２つのレンズアレイＡ，Ａａを積層させた細
長状のものであるから、スペース効率の面からしても光
学装置Ｄの部品として好ましいものとなる。

【００５５】図１３〜図１５は、本願発明の他の例を示
している。ただし、これらの図において、上述の実施形
態と同一または類似の要素には、上述の実施形態と同一
の符号を付している。

【００５６】図１３（ａ），（ｂ）に示す構成において
は、各レンズ２の軸方向の一端部が、ホルダ部１の裏面
１０ｂよりも下方に突出しており、裏面１０ｂとレンズ
面２０ｂとには適当な寸法ｓ１の段差が設けられてい
る。このような構成によれば、各レンズ２の周面２１が
裏面１０ｂから立ち上がった構造となるために、この周
面２１を利用して遮光膜４が各レンズ２の輪郭を正確に
規定するように塗装処理を容易かつ正確に施すことがで
きる。この場合の塗装処理方法の一例としては、たとえ
ば熱軟化性を有するインクをインクジェットプリンタに
よってホルダ部１の裏面１０ｂにラフに塗布しておき、
その後この塗布されたインクを加熱する方法を用いるこ
とができる。このようにすれば、塗布されたインクを加
熱により軟化させてホルダ部１の裏面１０ｂにおいて広
がらせることができ、インクが各レンズ２の周面２１を
正確に取り囲む状態にすることが容易化される。

【００５７】レンズ面２０ｂとホルダ部１の裏面１０ｂ
とに段差を設けるためには、レンズ面２０ｂを成形する
ための金型の所定部分に凹部を形成する必要がある。と
ころが、この場合の凹部は、レンズ面２０ｂを平面にす
るための凹部であるから、球面または非球面の曲面をも
つ凹部を形成する場合とは異なり、その加工は容易であ
り、正確な平面に仕上げることが可能である。なお、本
願発明においては、レンズ２のレンズ面２０ａが形成さ
れている反対側の端部を表面１０ａから突出させること
により、レンズ面２０ａの外周部分とホルダ部１の表面
１０ａとに段差を設けた構成とすることもできる。

【００５８】図１４に示す構成においては、レンズアレ
イＡのホルダ部１の裏面１０ｂには遮光膜４ｂが設けら
れていない構成とされている。ただし、その代わりの手
段として、レンズアレイＡａのホルダ部１Ａの表面１０
ｅに、遮光膜４ｅが設けられている。このような構成に
よれば、仮に各レンズ面２０ｂおよびホルダ部１の裏面
１０ｂのそれぞれからレンズアレイＡａに向けて光が進
行しても、この光を遮光膜４ｅによって絞ることがで
き、結像に必要な各レンズ面２０ｂからの所望の光のみ
を各レンズ面２０ｃに入射させることができる。

【００５９】図１５に示す構成においては、各レンズ面
２０ａが凹状に形成されており、各レンズ２は、平凹レ
ンズとされている。このような構成のレンズアレイは、
たとえば２つの凸レンズアレイと組み合わせて使用する
ことにより、各凸レンズアレイによって発生する色収差
を解消するのに役立たせることができる。したがって、
図１５に示す凹レンズタイプのレンズアレイが組み込ま
れた色消しタイプのレンズアレイアッセンブリを構成す
れば、カラー画像の結像用途に最適となる。

【００６０】本願発明に係るレンズアレイ、レンズアレ
イアッセンブリ、および光学装置の各部の具体的な構成
は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在
である。

【００６１】たとえば、本願発明でいう遮光材は、塗装
処理により形成される塗装膜に限定されず、それ以外の
手法により形成される膜、あるいはフィルム状またはシ
ート状のものであってもかまわない。また、遮光材は、
光の吸収効率からすれば、黒色にすることが好ましい
が、やはりこれに限定されず、黒色に近い暗色系の色彩
のものにすることもできる。ホルダ部１の各凹部３を規
定する壁面を遮光材によって覆う手段としては、たとえ
ば黒色の物質を各凹部３内に充填する手段を採用するこ
とも可能である。

【００６２】本願発明においては、レンズアレイの複数
のレンズは、たとえば２列あるいはそれ以上の列数に配
列されていてもかまわない。複数のレンズを縦横のそれ
ぞれに複数列に並べることにより、本願発明に係るレン
ズアレイをいわゆる面状レンズアレイとして構成し、一
定面積を有する像の結像用途に利用できるようにしても
かまわない。また、本願発明に係るレンズアレイは、レ
ンズアレイアッセンブリを形成するための部品として利
用されるだけではなく、たとえばそれ単独で用いること
も可能であり、レンズアレイの各レンズを凸レンズとし
ておけば、倒立縮小像の結像用途に利用することが可能
である。本願発明に係るレンズアレイアッセンブリは、
たとえば３つ以上のレンズアレイを組み合わせた構成と
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るレンズアレイの一例を示す斜視
図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。

【図５】本願発明に係るレンズアレイを製造する際の樹
脂成形工程を示す要部断面図である。

【図６】本願発明に係るレンズアレイを製造する際の樹
脂成形工程を示す要部断面図である。

【図７】本願発明との対比例を示す説明図である。

【図８】（ａ），（ｂ）は、金型の加工例を示す説明図
である。

【図９】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの一
例を示す斜視図である。

【図１０】図９に示すレンズアレイアッセンブリの断面
図である。

【図１１】図９および図１０に示すレンズアレイアッセ
ンブリの作用説明図である。

【図１２】本願発明に係る光学装置の一例を示す断面図
である。

【図１３】（ａ）は、本願発明に係るレンズアレイの他
の例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸIII −
ＸIII 断面図である。

【図１４】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの
他の例を示す断面図である。

【図１５】本願発明に係るレンズアレイの他の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａａ レンズアレイ Ｂ レンズアレイアッセンブリ Ｃ 光軸 Ｄ 光学装置 Ｇ 原稿 １ ホルダ部 ２，２Ａ レンズ ３ 凹部 ４ 遮光膜（遮光材） １０ａ 表面（ホルダ部の） １０ｂ 裏面（ホルダ部の） ２０ａ〜２０ｃ レンズ面 ３０ 遮光膜（遮光材）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のレンズ面をそれぞれ有する複数の
   レンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぎ、かつ上記
   各レンズの軸方向に間隔を隔てた第１および第２の面を
   有するホルダ部とが、透光性を有する合成樹脂により一
   体成形されているとともに、 上記ホルダ部の第１の面には、上記複数のレンズどうし
   の間に位置する凹部が複数形成されており、かつ、 上記各レンズは、上記第１の面寄りのレンズ面が平面状
   とされた平凸レンズまたは平凹レンズとされていること
   を特徴とする、レンズアレイ。
2. 【請求項２】 上記ホルダ部の上記各凹部を規定する壁
   面は、黒色またはそれに近い暗色系の遮光材により覆わ
   れている、請求項１に記載のレンズアレイ。
3. 【請求項３】 上記ホルダ部の第１の面は、黒色または
   それに近い暗色系の遮光材により覆われており、かつこ
   の遮光材により上記平面状とされたレンズ面の輪郭が規
   定されている、請求項１または２に記載のレンズアレ
   イ。
4. 【請求項４】 上記各レンズのうち、上記平面状のレン
   ズ面が形成されている軸方向一端部は、上記ホルダ部の
   第１の面から突出している、請求項１ないし３のいずれ
   かに記載のレンズアレイ。
5. 【請求項５】 上記ホルダ部の第２の面は、黒色または
   それに近い暗色系の遮光材により覆われている、請求項
   １ないし４のいずれかに記載のレンズアレイ。
6. 【請求項６】 一対のレンズ面を有する凸レンズとして
   それぞれ形成された複数のレンズと、これら複数のレン
   ズどうしを繋ぎ、かつ上記各レンズの軸方向に間隔を隔
   てた第１および第２の面を有するホルダ部とが、透光性
   を有する合成樹脂により一体成形されたレンズアレイを
   複数備えているとともに、 これら複数のレンズアレイは、それらの各レンズの軸が
   合うように積層されており、かつ、 上記複数のレンズアレイの少なくとも１つは、そのホル
   ダ部の第１の面に上記複数のレンズどうしの間に位置す
   る凹部が複数形成されているとともに、上記第１の面寄
   りのレンズ面が平面状とされたものであることを特徴と
   する、レンズアレイアッセンブリ。
7. 【請求項７】 上記複数のレンズアレイは、正立等倍の
   像を結像可能とされている、請求項６に記載のレンズア
   レイアッセンブリ。
8. 【請求項８】 上記複数のレンズアレイとしては、第１
   のレンズアレイと、この第１のレンズアレイの背後に配
   された第２のレンズアレイとがあり、かつ、 上記第１のレンズアレイのホルダ部のうち、上記第２の
   レンズアレイに対面する面が、上記各凹部が形成された
   上記第１の面とされているとともに、上記第１のレンズ
   アレイの各レンズは、上記第２のレンズアレイに対面す
   るレンズ面が平面状とされた平凸レンズである、請求項
   ６または７に記載のレンズアレイアッセンブリ。
9. 【請求項９】 原稿を照明するための光源と、光電変換
   機能を有する複数の受光素子と、上記原稿から反射して
   きた光を集束させることにより上記原稿の画像を上記複
   数の受光素子上に結像させる結像手段と、を有してい
   る、光学装置であって、 上記結像手段として、請求項１ないし５のいずれかに記
   載のレンズアレイ、または請求項６ないし８のいずれか
   に記載のレンズアレイアッセンブリが用いられているこ
   とを特徴とする、光学装置。