JP2003004906A - レンズアレイユニットの製造方法および光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学的性能に優れたレンズアレイユニットを、
簡易な方法により製造する技術を提供することをその課
題としている。 【解決手段】 第１レンズアレイ１と第２レンズアレ
イ２とが接続され、あるいはレンズアレイ１と遮光部材
３とが接続されたレンズアレイユニットの製造方法にお
いて、第１レンズアレイ１と第２レンズアレイ２との接
続、レンズアレイ１と遮光部材２との接続を、超音波振
動を供給することにより行う。好ましくは、第１および
第２レンズアレイ１，２のうちの一方のレンズアレイ
１、あるいはレンズアレイ１および遮光部材３のうちの
一方１に凸部１４ａを設ける一方で、他方２（３）に凹
部２４ａを設け、超音波振動を供給することにより、少
なくとも凸部１４ａの表面および凹部２４ａの内面を溶
融ないし軟化させつつ凹部２４ａに凸部１４ａを嵌合す
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、画像読み取り装
置などの光学装置、および光学装置に組み込まれること
によって所望の物体像を結像させる用途に用いられるレ
ンズアレイユニットの製造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ装置やスキャナ装置に組み
込まれる画像読み取り装置においては、ライン状に並べ
られた複数の受光素子を利用することにより、原稿の画
像を正立等倍で読み取る場合が多い。この場合、原稿と
複数の受光素子との間に結像手段を設け、この結像手段
により、原稿の画像を上記複数の受光素子上に正立等倍
で結像させる必要がある。そこで、従来においては、両
面のそれぞれに複数の凸レンズ面を並べたレンズアレイ
を一体成形し、これを複数積層してレンズアレイユニッ
トとして結像手段を構成することがある（図１および２
参照）。

【０００３】レンズアレイユニットを製造する場合に
は、全ての受光素子上に適切な像を結像させるために、
レンズアレイ相互の平行性を確保しつつ、レンズアレイ
間の距離を設計値通りとし、しかもレンズアレイのレン
ズどうしの光軸を一致させた状態でレンズアレイどうし
を接続する必要がある。

【０００４】レンズアレイどうしを接続する方法として
は、一方のレンズアレイに複数の凸部を設ける一方で他
方のレンズアレイに複数の凹部を設け、これらの凸部の
凹部を嵌合させる方法が挙げられる。また、嵌合状態を
適切に維持すべく、嵌合部分に接着剤を介在させること
も考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、凸部や
凹部に相対的に大きな寸法誤差が生じた場合には、凹部
に対して凸部を適切に嵌合させることができず、レンズ
アレイ相互の平行性が確保できなかったり、レンズアレ
イのレンズ相互の光軸がずれてしまったり、あるいはレ
ンズアレイ間の距離が設計値通りとならなかったりする
場合がある。また、接着剤を用いる場合には、凸部と凹
部との間に介在させる接着剤の量を適切に制御しなけれ
ば、その量の多少により、同様な問題が生じ得る。しか
も、接着剤の量が多過ぎた場合には、凹部がからはみ出
した接着剤がレンズに付着することもあり、その場合に
は接着剤によりレンズ特性が変わってしまう。とくに、
いわゆる瞬間接着剤を使用した場合には、接着剤の硬化
時の白化現象によりレンズ特性に与える影響が大きくな
ってしまう。

【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、光学的特性に優れたレンズアレ
イユニットを、簡易な方法により製造する技術を提供す
ることをその課題としている。また、本願発明は、その
ようなレンズアレイユニットが組み込まれた光学装置を
提供することを他の課題としている。

【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】すなわち、本願発明の第１の側面により提
供されるレンズアレイユニットの製造方法は、複数のレ
ンズが長手方向に並んだ第１レンズアレイおよび第２レ
ンズアレイを、これらのレンズアレイの各レンズの光軸
が一致するように接続したレンズアレイユニットを製造
する方法であって、上記第１レンズアレイと上記第２レ
ンズアレイとの接続を、超音波振動を供給することによ
り行うことを特徴としている。

【０００９】超音波振動の供給により第１レンズアレイ
と第２レンズアレイとを接続する場合には、第１および
第２レンズアレイのうちの一方のレンズアレイに凸部を
設け、他方のレンズアレイに凹部を設けておくのが好ま
しい。この場合、超音波振動を供給すれば、少なくとも
凸部の表面および凹部の内面の一方が溶融ないし軟化
し、凹部に対して凸部が嵌合される。凸部の表面または
凹部の内面には、超音波振動を供給したときに超音波エ
ネルギを集中させるための突起を設けておくのが好まし
い。もちろん、平面と凸部との間で、これらのうちの一
方を溶融ないし軟化させることによりレンズアレイどう
しを接続することもできる。

【００１０】この製造方法においては、接着剤を使用し
ていないため接着剤の量のバラツキなどに起因した問題
は生じ得ない。しかも、超音波振動の供給により、凸部
の表面や凹部の内面を溶融ないし軟化させて凹部に凸部
を嵌合させるようにすれば、凸部や凹部に多少の寸法誤
差が生じてしても、凹部に対して凸部を確実に嵌合させ
ることができるようになる。その結果、第１レンズアレ
イと第２レンズアレイとの平行性、距離および各レンズ
アレイのレンズ相互の光軸ずれを抑制することができ
る。したがって、上記製造方法によれば、光学的特性に
優れたレンズアレイユニットを提供できるようになる。

【００１１】レンズアレイユニットにおいては、隣接す
るレンズ間でのクロストークを防止するために、第１レ
ンズに遮光手段を設けることがあり、遮光手段としては
樹脂材料により一体成形された遮光部材が用いられるこ
とがある。この場合、第１レンズアレイと第２レンズア
レイとを接続する際の超音波振動の供給により、第１レ
ンズアレイに対して遮光部材を接続してもよい。そうす
れば、遮光部材を組み付ける作業を別途行う必要がない
ために、作業性に優れ、コスト的にも有利となる。

【００１２】超音波振動による接続では、少なくとも一
方の部材が溶融ないし軟化するために、遮光部材と第１
レンズアレイとが異なる材料により形成されている場合
であっても、遮光部材を第１レンズアレイに接続するこ
とができる。

【００１３】超音波振動の供給により第１レンズアレイ
と第２レンズアレイとを接続する場合に凸部や凹部が溶
融ないし軟化させる方法では、超音波エネルギの供給過
多により、必要以上に第１レンズアレイと第２レンズア
レイの距離が近づき過ぎてしまうことが懸念される。こ
の問題に対しては、第１レンズアレイおよび第２レンズ
アレイの一方のレンズアレイに、他方のレンズアレイに
向けて延びるとともに、凸部と凹部とが嵌合したときに
他方のレンズアレイと干渉するストッパ部を設ければ良
い。そうすれば、凸部や凹部が必要以上に溶融ないし軟
化したとしても、ストッパ部により第１レンズアレイと
第２レンズアレイの距離が一定に維持され、また第１レ
ンズアレイと第２レンズアレイの平行性が確保できるよ
うになる。

【００１４】超音波振動は、たとえば凸部と凹部とを仮
嵌合させた仮組立体を形成した後、この組立体に対して
供給される。この場合に、超音波振動を供給する時間
は、仮組立体に対して超音波振動を付与してからの第１
レンズアレイと第２レンズアレイとの間の距離の変動を
予め測定して当該距離が一定化する時間範囲を測定して
おき、当該時間範囲内に設定される。

【００１５】当該時間範囲内で第１レンズアレイと第２
レンズアレイとの間の距離が一定化するのは、凹部に対
して凸部が完全に嵌合した状態となっているからであ
る。したがって、超音波供給時間が短過ぎて凹部に対し
て凸部が十分に嵌合しきれずに第１レンズアレイと第２
レンズアレイとの間の距離が大きくなり過ぎたり、ある
いは凸部または凹部が必要以上に溶融ないし軟化して第
１レンズアレイと第２レンズアレイとの間の距離が必要
以上に小さくなり過ぎることを回避することができるよ
うになる。

【００１６】また、本願発明の第２の側面においては、
複数のレンズが長手方向に並んだレンズアレイに対し
て、複数の貫通孔を有する遮光部材を、上記複数の貫通
孔が上記各レンズの正面に位置するように配置したレン
ズアレイユニットを製造する方法であって、超音波振動
を供給することにより、上記レンズアレイと上記遮光部
材とを接続することを特徴とする、レンズアレイユニッ
トの製造方法が提供される。

【００１７】この製造方法においても、上述した本願発
明の第１の側面に係る発明と同様に、接着剤を使用しな
いため、光学的特性に優れたレンズアレイユニットを提
供することができるようになる。

【００１８】レンズアレイと遮光部材とを接続する場合
においても、レンズアレイと遮光部材のうちの一方に凸
部を設ける一方で他方に凹部を設け、凸部と凹部とを仮
嵌合させた仮組立体に対して超音波振動を供給すること
により、少なくとも凸部の表面および凹部の内面の一方
を溶融ないし軟化させつつ凸部を凹部に嵌合させるのが
好ましい。この場合、仮組立体に対して超音波振動を付
与してからのレンズアレイと遮光部材との間の距離の変
動を予め測定して当該距離が一定化する時間範囲を測定
しておき、当該時間範囲内に、仮組立体に対して超音波
振動を付与する時間が設定される。

【００１９】凸部の表面や凹部の内面を溶融ないし軟化
させれば、凸部や凹部に寸法誤差が生じていても凸部と
凹部の嵌合状態を所望通りとすることができるようにな
るため、遮光部材とレンズアレイとの平行性どなどを確
保できる結果、遮光部材の貫通孔をレンズアレイのレン
ズの正面に適切に位置させることができるようになる。

【００２０】凸部の表面および凹部の内面は、テーパと
しておくの好ましい。そうすれば、レンズに対して遮光
部材が精度良く位置決めされるとともに、超音波振動が
効率良く摩擦面（テーパ面）において摩擦熱に変換され
る。その結果、遮光部材がレンズアレイとは異なる材料
に形成されている場合、たとえばレンズアレイがＰＭＭ
Ａにより形成され、遮光部材がＰＭＭＡよりも溶融温度
の高いＰＣにより形成されている場合であっても、レン
ズアレイに対して遮光部材を確実に接着できるようにな
る。ここで、テーパ面の傾斜角度は、垂直面に対する傾
斜角度が１〜１０度とされる。

【００２１】もちろん、遮光部材またはレンズアレイの
一方に凸部を設け、平面と凸部との間で、これらのうち
の一方を溶融ないし軟化させることにより遮光部材とレ
ンズアレイを接続することもできる。

【００２２】超音波振動は、たとえば縦振幅超音波を供
給可能な超音波ホーンを仮組立体の超音波供給面に押圧
した状態で供給される。この場合、超音波供給面には、
たとえば周波数が１０〜３０ｋＨｚである超音波振動を
供給することにより、合計２０〜４０Ｊのエネルギが供
給される。

【００２３】また、本願発明の第３の側面においては、
物体から進行してくる光を集束させることにより、上記
物体の像を所定の位置に結像させるための結像手段を備
えた光学装置であって、上記結像手段として、上述した
本願発明の第１の側面または第２の側面に係るレンズア
レイユニットの製造方法により得られたレンズアレイユ
ニットが用いられていること特徴とする、光学装置が提
供される。

【００２４】好ましい実施の形態においては、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、をさらに備えており、上記原稿によって反射さ
れた光を上記レンズアレイユニットによって集束させる
ことにより、上記原稿の画像を上記複数の受光素子上に
結像させる構成とされている。つまり、上述したレンズ
アレイユニットは、画像読み取り装置に対して好適に採
用できる。

【００２５】上述した本願発明の第１および第２の側面
に係る製造方法により得られるレンズアレイユニット
は、光学的特性に優れたものであるため、このようなレ
ンズアレイユニットを備えた光学装置では、原稿などの
物体の像を、受光素子上などといった所定の位置に適切
に結像させることができるようになる。

【００２６】

【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。

【００２７】図１ないし図３は、本願発明に係る製造方
法により得られるレンズアレイユニットの一例を示して
いる。レンズアレイユニットＵは、第１レンズアレイ１
と、第２レンズアレイ２と、遮光部材３とを具備して構
成されている。

【００２８】第１レンズアレイ１は、一定間隔で直線状
の１列に並んだ複数の第１レンズ１１と、これら複数の
第１レンズ１１に繋がって一体に形成された第１ホルダ
部１０とを含むレンズアレイ本体１ａを具備して構成さ
れている。第２レンズアレイ２は、その基本的な構造が
第１レンズアレイ１と共通するものであり、一定間隔で
直線状の１列に並んだ複数の第２レンズ２１と、これら
複数の第２レンズ２１に繋がって一体に形成された第２
ホルダ部２０とを含むレンズアレイ本体２ａを具備して
構成されている。レンズアレイ本体１ａ，２ａは、いず
れも一定方向に延びたブロック状であり、透光性を有す
る合成樹脂製である。レンズアレイに使用する合成樹脂
としては、たとえばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチ
ル）、あるいはＰＣ（ポリカーボネート）が挙げられ
る。

【００２９】第１レンズ１１は、軸Ｃの方向に間隔を隔
てた凸状曲面としての第１および第２レンズ面１１ａ，
１１ｂを有する両凸レンズとされている。第２レンズ２
１は、軸Ｃの方向に間隔を隔てた凸状曲面としての第３
および第４レンズ面２１ａ，２１ｂを有する両凸レンズ
とされている。第１、第２、第３および第４レンズ面１
１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂは、後述するように、そ
れらによって正立等倍像を結像可能な曲率とされてい
る。上記した各レンズ面は、球面状または非球面状のい
ずれであってもかまわない。上記各レンズ面を球面にす
れば、その製造が容易となる。これに対し、上記各レン
ズ面を非球面にすれば、収差を少なくすることができ
る。

【００３０】なお、第１および第２レンズ１１，２１
は、必ずしも両凸レンズである必要はない。たとえば、
第２レンズ面１１ｂを平面状にした場合であっても、正
立等倍像を結像可能である。第１および第２レンズ１
１，２１のそれぞれの配列ピッチは、たとえば１ｍｍ程
度である。上記したレンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，
２１ｂのそれぞれの投影面直径は、たとえば０．６〜
１．０ｍｍ程度である。ただし、本実施の形態において
は、第２レンズ面１１ｂと第３レンズ面２１ａとが投影
面直径が略同一とされている点を除き、基本的には、第
１レンズ面１１ａから第４レンズ面２１ｂに向かうにし
たがって上記レンズ面の投影面直径が徐々に大きくなる
ように構成されている。

【００３１】第１および第２ホルダ部１０，２０の互い
に対向する面１０ｂ，２０ａの長手方向両端部のそれぞ
れには、凸部１３と段部２３ａを備えた凹部２３とが設
けられている。これら凹部１３と凸部２３の先端部とが
嵌合することにより、第１および第２レンズアレイ１，
２は互いに重ね合わされて接続されているとともに、第
１および第２レンズ１１，１２のそれぞれの軸Ｃどうし
が合わされている。第１ホルダ部１０の面１０ｂには段
部２３ａが当接しており、これにより第２レンズ面１１
ｂと第３レンズ面２１ａとの間隔が規定されている。面
１０ｂ，２０ａの長手方向中間部には、第１および第２
レンズ１１，２１を避けるようにして、複数組の凸部１
４ａと凹部２４ａとが設けられている。図３に良く表れ
ているように第１および第２レンズアレイ１，２は、こ
れら凸部１４ａと凹部２４ａとの嵌合作用によっても互
いに位置決めが図られている。面２０ｂにはさらに、第
２レンズ２１を避けるようにして複数の凸部２４ｂが設
けられている。これらの凸部２４ｂは、面１０ｂに当接
するものでありストッパ部として機能する。したがっ
て、第２レンズ面１１ｂと第３レンズ面２１ａとの間隔
は、凸部１４ａ、凹部２４ａおよび凸部２４ｂによって
も規定されている。なお、第１レンズアレイに凹部を設
けるとともに、第２レンズアレイに凸部を設けてもよ
い。

【００３２】遮光部材３は、図２によく表われているよ
うに、第１および第２レンズアレイ１，２と同様に、一
定方向に延びたブロック状またはシート状であり、適度
な厚みを有している。この遮光部材３は、線膨張率が第
１レンズアレイ１に近く、黒色に着色しやすい樹脂材
料、たとえばＰＣにより形成されている。この遮光部材
３には、第１および第２レンズ１１，２１に対応する複
数の貫通孔３０が直線状の列状に配列されて設けられて
おり、貫通孔３０の内壁面３０ａも黒色とされている。

【００３３】遮光部材３には、面（裏面）３１ｂおよび
面（側面）３１ｃの双方に開放する複数の凹部３５が、
この遮光部材３の長手方向に間隔を隔てて設けられてい
る。これに対し、第１レンズアレイ１の第１ホルダ部１
０の面１０ａには、複数の凸部１５が設けられている。
面３１ｂには、第１レンズ１側に開口した複数の凹部３
６が設けられている。これらの凹部３６は、開口側に向
かうほど広口となる（断面積が大きくなる）テーパ状と
されている。これに対して、第１レンズアレイ１の面１
０ａには、複数の凸部１６が設けられている。これらの
凸部１６は、頂部に向かうほど断面積が小さくなってい
る。もちろん、遮光部材に凸部を設け、第１レンズアレ
イに凹部を設けてもよい。

【００３４】図３に良く表れているように、遮光部材３
は、それら複数の凹部３５，３６と凸部１５，１６とが
嵌合することにより、第１レンズアレイ１の第１ホルダ
部１０の面１０ａに接触または接近するようにして重ね
合わされて取り付けられている。これにより、遮光部材
３の各貫通孔３０は、各第１レンズ面１１ａの正面に位
置し、かつ開口している。

【００３５】各第１レンズ面１１ａの一部は、各貫通孔
３０に嵌入した状態とされている。図１に良く表われて
いるように、遮光部材３の面（表面）３１ａの一側縁部
には、少なくとも１つの凹部３７が設けられている。凹
部３７は、後述する光学装置Ａにおいて遮光部材３の位
置決めを図るのに利用される部分である。

【００３６】次に、上記構成のレンズアレイユニットＵ
を用いて画像を結像させる場合の一例について、図４を
参照して説明する。

【００３７】図４に示す光学系においては、遮光部材３
の正面（図面上方）の始点Ｓから出発した光が、遮光部
材３の各貫通孔３０を通過すると、この光は第１レンズ
１１および第２レンズ２１を順次通過してから、第２レ
ンズアレイ２の背後の結像点Ｒに達する。この場合、共
通の軸Ｃ上に並ぶ第１および第２レンズ１１，２１が光
を屈折させる作用により、従来のロッドレンズにみられ
る光の蛇行現象と同等の現象が得られる。その結果、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に形成することができる。換言
すると、この光学系においては、各第１レンズ１１の第
１レンズ面１１ａが、物体（ａ→ｂ→ｃ）の倒立縮小像
を形成するとともに、その倒立縮小像は、それよりも後
段の第２、第３および第４レンズ面１１ｂ，２１ａ，２
１ｂ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。

【００３８】上記光学系においては、第１レンズアレイ
１の正面に遮光部材３が設けられており、第１ホルダ部
１０の面１０ａが遮光部材３によって覆われているため
に、始点Ｓから進行してきた光が第１ホルダ部１０内に
進行せずに第１レンズ１１を進行するようにすることが
できる。また、たとえば符号ｎ１で示すように、始点Ｓ
から軸Ｃに対して大きな傾斜角度で進行する光線（始点
Ｓからの広がり角度が大きい光線）については、遮光部
材３により第１レンズ１１への入射が妨げられるため、
始点Ｓからの広がり角度が小さい光線のみを入射させる
ことが可能となる。その結果、遮光部材３を配置するこ
とにより隣接するレンズ１１，２１間でのクロストーク
を抑制することができるようになる。

【００３９】上記した構成の第１および第２レンズアレ
イ１，２および遮光部材３は、次に説明する方法により
製造することができる。

【００４０】まず、第１レンズアレイ１および第２レン
ズアレイ２を製造するためには、図５および図６に示し
たような樹脂成形品４を形成する。この樹脂成形品４
は、第１レンズ１となるべき第１レンズアレイ領域１′
および第２レンズ２２′となるべき第２レンズアレイ領
域が、その幅方向に一定間隔隔てて交互に並んで複数、
たとえば４個ずつ形成されたものである。第１レンズア
レイ領域１′と第２レンズアレイ領域２′との間の領域
（境界領域）１２′の幅寸法は、後述する回転刃５０の
厚み寸法に対応している。第１レンズアレイ領域１′お
よび第２レンズアレイ領域２′には、複数の第１レンズ
１１および第２レンズ２１、および凸部１３，１４ａ，
１５，１６，２４ｂや凹部２３，２４ａに相当する部分
が形成されている。また、凹部２４ａの底面には、図６
（ｂ）に示したように半球状の突起２４ｃが設けられて
いる。この突起２４ｃは、後述する超音波振動の供給時
に超音波エネルギを集中させるためのものである。ま
た、凸部１４ａ，１５，１６は、テーパ面を有するもの
として構成してもよい。その場合には、テーパ面の傾斜
角度は、垂直面に対して１〜１０度とされる。

【００４１】このような樹脂成形品４は、金型を用いた
樹脂成形によって形成することができる。より具体的に
は、上金型および下金型によって形成されるキャビティ
内にＰＭＭＡなどの透明樹脂を溶融状態で充填した後、
これを固化させてから型抜きを行うことにより形成する
ことができる。

【００４２】第１レンズアレイ１および第２レンズアレ
イ２は、樹脂成形品４を切断することによって得ること
ができる。樹脂成形品４の切断には、図７ないし図９に
示したようにマルチ回転刃５が利用される。

【００４３】このマルチ回転刃５は、複数の回転刃５０
が同一軸心上に並設されたものであり、１つの回転軸５
１の回転により複数の回転刃５０が同時に回転するよう
に構成されている。回転刃５０の枚数は、第１レンズア
レイ領域１′および第２レンズアレイ領域２′の合計数
に１を加えた枚数とされ、たとえば図５や図７に示した
ように第１レンズアレイ領域１′および第２レンズアレ
イ領域２′が４個ずつ設けられている場合には、回転刃
５０の枚数は９枚とされる。隣接する回転刃５０の間に
は、スペーサ５２が配置されており、各回転刃５０の間
隔が一定に保たれている。スペーサ５２の厚みは、第１
レンズアレイ領域１′および第２レンズアレイ領域２′
の幅寸法に対応している。

【００４４】各回転刃５０は、たとえば樹脂成形品４の
長さ寸法が２０〜３０ｃｍ、厚み寸法が０．５〜２．０
ｍｍとされている場合には、たとえば直径が５〜１５ｃ
ｍ、厚み寸法が０．１〜０．５ｍｍのものが使用され
る。回転刃５０の刃５０ａの数は、たとえば１００〜２
００とされ、個々の刃５０ａは、たとえばノコ刃とされ
ている。回転刃５０の構成する素材としては、メタル超
鋼が挙げられる。

【００４５】このようなマルチ回転刃５を用いる場合、
樹脂成形品４を支持台６上に固定した状態で樹脂成形品
４の切断が行われる。支持台６は、樹脂成形品４におけ
る支持台６との対向面４０側の凸レンズ部分１１Ａ，２
１Ａをすっぽりと収容する凹部６０、および切断時に樹
脂成形品４から突出する回転刃５０の刃先が干渉しない
ようにするための凹部６１が、樹脂成形品４の長手方向
に延びるようにして複数設けられたものである。

【００４６】実際に樹脂成形品４を切断する場合には、
樹脂成形品４を支持台６に対して位置合わせした後、樹
脂成形品４における第１レンズアレイ領域１′および第
２レンズアレイ領域２′の両サイドに各回転刃５０を位
置合わせする。その後、回転軸５１を回転させることに
より回転刃５０を回転させつつ、回転刃５０を樹脂形成
品４の長手方向に移動させることにより、図１０に示し
たように第１レンズアレイ領域１′および第２レンズア
レイ領域２′の両サイドに切断溝４２が形成される。こ
のとき、回転刃５０と樹脂成形品４が接触する部分に
は、図７および図８に示したように水を供給するのが好
ましい。

【００４７】上記した寸法に樹脂成形品４が形成され、
上記した寸法の回転刃５０を使用する場合には、回転刃
５０の回転数は、たとえば２０００〜６０００ｒｐｍ、
回転刃５０の移動速度は、たとえば５００〜２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎとされる。

【００４８】さらに、図１０に示したカットラインＬに
沿って切断することにより第１レンズアレイ１および第
２レンズアレイ２が得られる。カットラインＬでの樹脂
成形品４の切断は、回転刃を用いて行ってもよいし、そ
の他の方法であってもよい。

【００４９】以上に説明した切断方法では、樹脂成形品
４の長手方向に沿った切断に対して複数の回転刃５０を
有するマルチ回転刃５を用いているため、１枚の回転刃
を用いて切断する場合に比べて生産性がよい。また、一
枚の回転刃により１ずつ切断溝を形成するする場合に
は、２個目以降の切断溝を形成する際に、その切断溝の
方向に第１レンズアレイ領域１′または第２レンズアレ
イ領域２′が逃げたり撓んだりしてしまうことが懸念さ
れる。これに対して、スペーサ５２によりその間隔が固
定化されたマルチ回転刃５では、隣接する回転刃５０間
に第１レンズアレイ領域１′または第２レンズアレイ領
域２′が拘束されるために、切断時の逃げや撓みを抑制
できるようになり、所望通りの直線性をもった切断溝を
形成し、また切断面を鏡面に近づけることができるよう
になる。

【００５０】一方、回転刃５０と樹脂成形品４との間に
水を与えて切断すれば、切断領域もしくはその近傍領域
が冷却されるとともに切粉を排出するため、回転刃５０
と樹脂成形品４との摩擦熱により樹脂成形品４が溶融
し、あるいは必要以上に軟化してしまうことを抑制でき
る。この点においても、切断面を鏡面に近づけることが
できる。そのため、切断面への切断バリやホコリの付着
を抑制し、また切断バリにホコリが付着することによる
悪影響も抑制できる。したがって、マルチ回転刃を用い
た樹脂成形品の切断では、バリやホコリの付着に起因し
た光学的特性の劣化を抑制しつつ、レンズアレイを安価
に提供できるようになる。

【００５１】なお、樹脂成形品４では、第１レンズアレ
イ領域１′および第２レンズアレイ領域２′の双方が形
成されていたが、第１レンズアレイ領域のみが形成され
た樹脂成形品と、第２レンズアレイ領域２′のみが形成
された樹脂成形品とをそれぞれ別個に準備し、各々を樹
脂成形品を個別に切断することにより、第１レンズアレ
イ１と第２レンズアレイ２とを別個に得るようにしても
よい。

【００５２】遮光部材３についても、金型を用いた樹脂
成形により製造することができる。この場合、各貫通孔
３０については、金型の形状を工夫することによって樹
脂成形の際に形成することが可能であるが、遮光部材３
の原型となる樹脂成形品に機械加工あるいはレーザ加工
などを施すことによって形成することもできる。また、
第１レンズアレイ１や第２レンズアレイ２の場合と同様
に、複数の遮光部材形成領域が形成された板状の樹脂成
形品を切断して複数の遮光部材３を同時に得てもよい
し、金型における１つのキャビティから１つの遮光部材
３を得るようにしてもよい。また、遮光部材３の凹部３
５，３６は、これに嵌合する凸部１５，１６がテーパ面
を有するものとして構成されている場合には、凹部３
５，３６の内面も対応する部分についてはテーパ面とさ
れる。

【００５３】レンズアレイユニットＵは、第１および第
２レンズアレイ１，２どうしを重ねて合わせて接続する
とともに、第１レンズアレイ１に遮光部材３を重ね合わ
せて接続することにより製造することができる。第１お
よび第２レンズアレイ１，２どうしの接続、および第１
レンズアレイ１と遮光部材３との接続は、凹部２４ａ，
３６と凸部１４ａ，１５，１６をそれぞれ仮嵌合させた
仮組立体Ｕ′（図１１および図１２参照）の嵌合部分
を、超音波溶着することにより行われる。

【００５４】超音波溶着は、図１１および図１２に示し
たように複数のエアシリンダ７０により上下動可能とさ
れたチャック台７１上に仮組立体Ｕ′を保持した状態
で、超音波ホーン７２により仮組立体Ｕ′に超音波振動
を付与することにより行われる。

【００５５】エアシリンダ７０は、たとえばチャック台
７１の四隅に設けられており、個々のエアシリンダ７０
に対して１つのエア圧調整器（図示略）が接続されてい
る。つまり、各々のエアシリンダ７０のエア圧が自動的
に同一となるように構成されてチャック台７１の水平性
が維持されるとともに、エア圧を調整することによりチ
ャック台７１を上下動させることができ、仮組立体Ｕ′
に対して均一な押圧力を作用させることができるように
なっている。

【００５６】チャック台７１には、複数の保持溝７１ａ
が設けられている。保持溝７１ａは、たとえば仮組立体
Ｕ′における第４レンズ面２１ｂを有する凸レンズ部分
２１Ｂをすっぽりと収容する凹部として形成される。保
持溝７１ａの個数は設計事項であるが、たとえば図５に
示した樹脂成形品のように、１つの樹脂成形品４により
第１レンズアレイ１および第２レンズアレイ２が４個ず
つ得られる場合には、１つの樹脂成形品４から４つの仮
組立体Ｕ′が得られるため、これに対応させて保持溝７
１ａを４個設けてもよい。

【００５７】超音波ホーン７２は、チャック台７１に保
持された全ての仮組立体Ｕ′を覆い得る平面視面積を有
している。この超音波ホーン７２は、図外の超音波発振
子に接続されており、この超音波発振子によりたとえば
縦振動が付与され、それが仮組立体Ｕ′における遮光部
材３の一面３０ｂに供給される。本実施の形態では、超
音波ホーン７２により仮組立体Ｕ′に供給される超音波
は、たとえば周波数が１０〜３０ｋＨｚ、振幅が１０〜
３０μｍとされる。

【００５８】実際に超音波溶着を行う場合には、図１２
および図１３に良く表れているように凹部２４ａ，３６
に対して凸部１４ａ，１５，１６を完全に嵌合させてい
ない仮組立体Ｕ′（図１３参照）をチャック台７１に保
持させ、エアシリンダ７０によりチャック台７１を上動
させることにより各仮組立体Ｕ′を、位置固定された超
音波ホーン７２に当接させて各仮組立体Ｕ′に対して押
圧力を作用させる。そして、たとえば圧力センサ（図示
略）により仮組立体Ｕ′と超音波ホーン７２との間に作
用する圧力を測定しておき、その値が所定の値に達した
段階で超音波ホーン７２ひいては仮組立体Ｕ′に対して
超音波を付与する。このときに供給される超音波は、上
記した周波数および振幅を有する縦振幅である。仮組立
体Ｕ′に対しては、少なくとも超音波溶着が終了するま
でチャック台７１により押圧力が付与される。

【００５９】仮組立体Ｕ′に対して超音波を供給した初
期は、図１５にＡ→Ｂで示したようにチャック台７１か
らの押圧力により凹部２４ａ，３５に対してさらに深く
凸部１４ａ，１５が侵入して図１３に符号ｘで示した面
間距離（ホルダ部の面１０ｂ，２０ａの間の距離）が小
さくなる。この初期段階においては、超音波エネルギ
は、第１レンズアレイ１の凸部１６と遮光部材３の凹部
３６との接触面に集中的に供給され、上記接触面が溶融
ないし軟化して、図１４に示したように凹部３６内に凸
部１６が完全に嵌合される。このとき、第１レンズアレ
イ１の凸部１５が遮光部材３の凹部３５に嵌合し、第１
レンズアレイ１と遮光部材３との間の近接が抑止される
と同時に、上記接触部分への超音波エネルギの集中が回
避される。

【００６０】この状態では、図１４に示したように第１
レンズアレイの凸部１４ａと第２レンズアレイ２の凹部
２４ａとが完全に嵌合しておらず、突起２４ｃが凸部１
４ａと接触しているので、凸部１４ａと突起２４ｃの接
触部分に超音波エネルギが集中する。これにより、突起
２４ｃまたは凸部が溶融ない軟化するにしたがって、図
１５にＢ→Ｃで示したように面間距離ｘが小さくなり、
最終的には凹部２４ａ内に凸部１４ａが完全に嵌合され
て図３に示したよう状態となる。このとき、第２レンズ
アレイ２の凸部２４ｂが第１レンズアレイ１の面１０ｂ
に干渉し、第１レンズアレイ１と第２レンズアレイ２の
近接が抑止され、図１５にＣ→Ｄで示したように面間距
離ｘは一定となる。この段階で超音波振動の供給を終了
するが、かりに超音波振動の供給を継続すれば、今度は
第２レンズアレイ２の凸部２４ｂが溶融ないし軟化し、
凸部２４ｂがストッパ部としての機能を果たさなくなる
ため、図１５にＤ→Ｅで示したように面間距離ｘがさら
に小さくなる。

【００６１】以上の説明では、便宜上、遮光部材３と第
１レンズアレイ１とが接続された後に第１レンズアレイ
１と第２レンズアレイ２とが接続される場合を例にとっ
て説明したが、これらの３部材は後述するように極めて
短時間で接続されるため、必ずしも第１段階目の接続と
第２段階目の接続とを明確に区別できるものではない。

【００６２】超音波溶着では、たとえば第１および第２
レンズアレイ１，２がＰＭＭＡで形成されるとともに、
遮光部材３がＰＣで形成され、突起２４ｃの高さ（曲率
半径）が１００〜２００μｍである場合には、仮組立体
Ｕ′に対して上記した条件の超音波振動を付与すれば、
面間距離Ｘが定距離となる時間範囲（図１５のＣＤ）
は、０．１〜０．３ｓｅｃとなり、この時間範囲内に供
給される超音波エネルギの合計は、２０〜４０Ｊとな
る。

【００６３】このように、３部材１，２，３を同時に超
音波溶着する場合には、最後に接続部分が溶融ないしは
軟化させられる２部材、たとえば超音波ホーン７２から
遠い２部材１，２に着目し、これらの間の距離が一定と
なる時間範囲（図１５のＣ→Ｄ）を予め計測しておき、
その時間範囲内において超音波振動の供給を停止すれば
よい。こうすることにより、必要以上に接続部分が溶融
ないし軟化してレンズ間距離が小さくなりすぎたり、あ
るいは嵌合不十分によりレンズ間距離が大きくなりすぎ
ることを回避することができるようになる。しかも、極
めて短時間で超音波溶着を終了することができるために
生産性に優れており、また接着剤を使用して接続する場
合のようにレンズ１１，２１への接着剤の付着などに起
因した光学的特性の悪化を回避することができるように
なる。

【００６４】また、レンズアレイユニットＵでは、遮光
部材３がレンズアレイ１，２と異なる材料により形成さ
れることがあるが、超音波溶着では、相互に接続される
２部材のうちの少なくとも一方の接続部分を溶融ないし
軟化させればよいため、異種材料により形成された２部
材を接続することができる。しかも、異種材料により形
成された部材を含む３部材以上を適切かつ同時的に接続
することができる。

【００６５】もちろん、遮光部材と第１レンズアレイを
接続した後にさらに第２レンズアレイを接続し、あるい
は第１レンズアレイと第２レンズアレイを接続した後に
さらに遮光部材を接続してもよい。その場合において
も、２部材の間の距離は図１５に示したグラフと同じよ
うな傾向を示す。そのため、２部材間距離が一定となる
時間範囲を予め測定しておき、その時間範囲において超
音波振動の供給を停止すれば、これらの２部材を適切に
接続できるようになる。

【００６６】また、１つまたは３つ以上のレンズアレイ
と遮光部材とにより構成されたレンズアレイユニット、
あるいは遮光部材がないか、遮光膜などによりレンズア
レイに直接遮光部を形成する構成のレンズアレイユニッ
トにおいても、超音波溶着を利用して製造することがで
きる。

【００６７】図１６は、本願発明に係る光学装置の一例
である画像読み取り装置を示している。

【００６８】同図に示す光学装置Ａは、透明板８０と、
この透明板８０を上面部において支持する合成樹脂製の
ケース８１と、このケース８１の底面部に組み付けられ
た基板８２とを有している。この基板８２の表面上に
は、主走査方向（紙面と直交する方向）に間隔を隔てて
列状に並べられた複数の光源８３と、これら複数の光源
８３と同方向に並べられた複数の受光素子８４とが配置
されている。各光源８３は、たとえば発光ダイオードを
用いて構成されている。各受光素子８４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。

【００６９】透明板８０と各受光素子８４との間には、
上述のレンズアレイユニットＵが配置されている。レン
ズアレイユニットＵは、第１および第２レンズ１１，２
１の列が上記主走査方向に延びるようにして組み込まれ
ている。ケース８１には、遮光部材３の各凹部３７に対
応する突起８１ａが設けられており、この突起８１ａが
各凹部３７に係入されていることにより、ケース８１に
対する遮光部材３の位置決め、および遮光部材３の上方
への浮き上がり防止が図られている。透明板８０の表面
部のうち、各貫通孔３０および各第１レンズ１１に対向
する部分がライン状の画像読み取り領域Ｌａである。

【００７０】各光源８３から発せられた光は、ケース８
１に収容された導光部材８６を介して画像読み取り領域
Ｌａに照射されるようになっている。導光部材８６は、
たとえば透明なＰＭＭＡ製またはＰＣ製である。ただ
し、本願発明はこれに限定されず、導光部材８６を用い
ることなく、あるいは導光部材８６とは異なる形態の導
光部材を用いることにより、各光源８３から発せられた
光を画像読み取り領域Ｌａに導くようにしてもかまわな
い。画像読み取り領域Ｌａ上には、原稿Ｇを搬送するた
めのプラテンローラ８７が設けられている。

【００７１】この光学装置Ａにおいては、各光源８３か
ら発せられた光が画像読み取り領域Ｌａまで導かれ、原
稿Ｇを照明する。原稿Ｇによって反射された光は、レン
ズアレイユニットＵに向けて進行する。すると、図４に
おいて説明した作用により、複数の受光素子８４上に
は、画像読み取り領域Ｌａにおける原稿Ｇの１ライン分
の画像が正立等倍で結像する。このため、複数の受光素
子８４からは、原稿Ｇの画像に対応する１ライン分の画
像信号が出力される。このような読み取り処理は、原稿
Ｇがプラテンローラ８７によって副走査方向に搬送され
る過程において複数回にわたって繰り返し実行される。
この光学装置Ａにおいては、原稿画像の結像手段とし
て、上述した方法により製造されたレンズアレイユニッ
トＵが用いられている。したがって、光学的特性に優れ
た光学装置Ａが廉価に提供される。

【００７２】本願発明の具体的な構成は、上述の実施形
態に限定されるものではなく、種々に設計変更自在であ
る。

【００７３】たとえば、本願発明に係る光学装置は、原
稿画像を読み取るための画像読み取り装置に限定される
ものではない。本願発明に係るレンズアレイユニットを
利用することにより、液晶表示器やその他のディスプレ
イ機器の画面に表示された画像を所定の個所に結像させ
て表示させるようにした光学装置として構成することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る製造方法により得られるレンズ
アレイユニットの一例を示す分解斜視図である。

【図２】図１に示すレンズアレイユニットの断面図であ
る。

【図３】（ａ）は図１のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図、
（ｂ）は図１のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図である。

【図４】図１に示すレンズアレイユニットの作用説明図
である。

【図５】第１レンズアレイおよび第２レンズアレイを形
成するための樹脂成形品の平面図である。

【図６】（ａ）は図５のＸ３−Ｘ３線に沿う断面図、
（ｂ）は図５のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。

【図７】図５に示した樹脂成形品に切断溝を形成する工
程を説明するための平面図である。

【図８】図７のＸ５−Ｘ５線に沿う断面図である。

【図９】図７のＸ６−Ｘ６線に沿う断面図である。

【図１０】切断溝を形成した樹脂形成品の平面図であ
る。

【図１１】超音波溶着工程を説明するためのチャック台
と仮組立体の斜視図である。

【図１２】超音波溶着工程を説明するための仮組立体セ
ット時の断面図である。

【図１３】超音波溶着前の仮組立体の断面図であり、
（ａ）は図２のＸ１−Ｘ１線に相当する断面図、（ｂ）
は図２のＸ２−Ｘ２線に相当する断面図である。

【図１４】超音波溶着工程時の仮組立体の断面図であ
り、（ａ）は図２のＸ１−Ｘ１線に相当する断面図、
（ｂ）は図２のＸ２−Ｘ２線に相当する断面図である。

【図１５】超音波溶着工程時における面間距離の経時的
変動を示すグラフである。

【図１６】本願発明に係る光学装置の一例である画像読
み取り装置の断面図である。

【符号の説明】

Ｕ レンズアレイユニット Ｕ′ 仮組立体 Ａ 光学装置 １ 第１レンズアレイ １１ 第１レンズ １４ａ，１５，１６ 凸部（第１レンズアレイの） ２ 第２レンズアレイ ２１ 第２レンズ ２４ａ 凹部（第２レンズアレイの） ２４ｂ 凸部（ストッパ部としての） ３ 遮光部材 ３６ 凹部（遮光部材の） ３０ 貫通孔（遮光部材の） ３１ 一面（超音波供給面としての） ７２ 超音波ホーン ８１ ケース ８３ 光源 ８４ 受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 力 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 Ｆターム(参考） 5C072 AA01 BA04 DA08 DA25

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレンズが長手方向に並んだ第１レ
   ンズアレイおよび第２レンズアレイを、これらのレンズ
   アレイの各レンズの光軸が一致するように接続したレン
   ズアレイユニットを製造する方法であって、 上記第１レンズアレイと上記第２レンズアレイとの接続
   を、超音波振動を供給することにより行うことを特徴と
   する、レンズアレイユニットの製造方法。
2. 【請求項２】 上記第１レンズアレイおよび上記第２レ
   ンズアレイのうちの一方のレンズアレイには凸部が設け
   られ、他方のレンズアレイには凹部が設けられており、 超音波振動を供給することにより、少なくとも上記凸部
   の表面および上記凹部の内面の一方を溶融ないし軟化さ
   せつつ上記凹部に上記凸部を嵌合する、請求項１に記載
   のレンズアレイユニットの製造方法。
3. 【請求項３】 上記凸部の表面または上記凹部の内面に
   は、超音波振動の供給時に超音波エネルギを集中させる
   ための突起が設けられている、請求項２に記載のレンズ
   アレイユニットの製造方法。
4. 【請求項４】 上記第１レンズアレイと上記第２レンズ
   アレイとを超音波溶着する際の超音波の供給により、上
   記第１レンズアレイに対して遮光部材を接続する、請求
   項１ないし３のいずれかに記載のレンズアレイユニット
   の製造方法。
5. 【請求項５】 上記遮光部材は、上記第１レンズアレイ
   とは、異なる材料により形成されている、請求項４に記
   載のレンズアレイユニットの製造方法。
6. 【請求項６】 上記第１レンズアレイおよび上記第２レ
   ンズアレイの一方のレンズアレイには、他方のレンズア
   レイに向けて延びるとともに、上記凸部と上記凹部とが
   嵌合したときに他方のレンズアレイと干渉するストッパ
   部が設けられている、請求項２ないし５のいずれかに記
   載のレンズアレイユニットの製造方法。
7. 【請求項７】 上記凸部と上記凹部とを仮嵌合させた仮
   組立体に対して超音波振動を付与することにより上記第
   １レンズアレイと上記第２レンズアレイを接続する工程
   を含む製造方法であって、 上記仮組立体に対して超音波振動を付与してからの上記
   第１レンズアレイと上記第２レンズアレイとの間の距離
   の変動を予め測定して当該距離が一定化する時間範囲を
   測定しておき、当該時間範囲内に、上記仮組立体に対し
   て超音波振動を付与する時間を設定する、請求項２ない
   し６のいずれかに記載のレンズアレイユニットの製造方
   法。
8. 【請求項８】 複数のレンズが長手方向に並んだレンズ
   アレイに対して、複数の貫通孔を有する遮光部材を、上
   記複数の貫通孔が上記各レンズの正面に位置するように
   配置したレンズアレイユニットを製造する方法であっ
   て、 超音波振動を供給することにより、上記レンズアレイと
   上記遮光部材とを接続することを特徴とする、レンズア
   レイユニットの製造方法。
9. 【請求項９】 上記レンズアレイと上記遮光部材のうち
   の一方には凸部が設けられ、他方には凹部が設けられて
   おり、 上記凸部と上記凹部とを仮嵌合させた仮組立体に対して
   超音波振動を供給することにより、少なくとも上記凸部
   の表面および上記凹部の内面のうちの一方を溶融ないし
   軟化させつつ上記凸部を上記凹部に嵌合し、かつ、 上記仮組立体に対して超音波振動を付与してからの上記
   レンズアレイと上記遮光部材との間の距離の変動を予め
   測定して当該距離が一定化する時間範囲を測定してお
   き、当該時間範囲内に、上記仮組立体に対して超音波振
   動を付与する時間を設定する、請求項８に記載のレンズ
   アレイユニットの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記凸部はテーパ面を有するととも
    に、上記凹部における上記テーパ面と対応する部分は、
    テーパ面とされている、請求項９に記載のレンズアレイ
    ユニットの製造方法。
11. 【請求項１１】 上記遮光部材は、レンズアレイとは異
    なる材料により形成されている、請求項８ないし１０の
    いずれかに記載のレンズアレイユニットの製造方法。
12. 【請求項１２】 上記超音波振動は、縦振幅超音波を供
    給可能な超音波ホーンを、上記組立体における超音波供
    給面に押圧した状態で供給される、請求項１ないし１１
    のいずれかに記載のレンズアレイユニットの製造方法。
13. 【請求項１３】 上記超音波供給面には、周波数が１０
    〜３０ｋＨｚである超音波振動を供給することにより、
    合計２０〜４０Ｊのエネルギが供給される、請求項１２
    に記載のレンズアレイユニットの製造方法。
14. 【請求項１４】 物体から進行してくる光を集束させる
    ことにより、上記物体の像を所定の位置に結像させるた
    めの結像手段を備えた光学装置であって、 上記結像手段として、請求項１ないし１３のいずれかに
    記載したレンズアレイユニットの製造方法により得られ
    たレンズアレイユニットが用いられていること特徴とす
    る、光学装置。
15. 【請求項１５】 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、をさらに備えてお
    り、 上記原稿によって反射された光を上記レンズアレイユニ
    ットによって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構成とされている、
    請求項１４に記載の光学装置。