JP2005164703A - Rod lens and rod lens array - Google Patents

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吉弘 魚津
Norifumi Hirota
憲史 廣田
Takashi Saeki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rod lens and a rod lens array with a filter function without causing deterioration in resolution, and to provide the rod lens array which is excellent in color property and resolution even in use of the rod lens where chromatic aberration exists in some extent. <P>SOLUTION: Regarding the rod lens whose refractive index continuously reduces from the center axis toward the outer circumference, the rod lens is provided with a 1st light absorbing layer containing light absorber for absorbing light of each wavelength, R, G, B in a part within a prescribed extent of ≤100μm from the position on the outer circumferential surface to the center axis, and a 2nd light absorbing layer containing light absorber for absorbing light of one or two wavelengths out of wavelengths R, G and B in an area including the center axis. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光集束性棒状レンズ、イメージセンサ、プリンタ、ディスプレイ等の光伝送体として使用されるロッドレンズおよびロッドレンズアレイに関する。   The present invention relates to a rod lens and a rod lens array used as an optical transmission body such as a light focusing rod-shaped lens, an image sensor, a printer, and a display.

ロッドレンズは、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズであり、一般的に、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、単体で微小レンズとして使用されている。また、多数本のロッドレンズを2枚の基板の間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行になるように1列または2列以上に配列して接着固定し、ロッドレンズアレイ(以下、「レンズアレイ」という。)として、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等におけるイメージセンサ用の部品、LEDプリンタ等の書き込みデバイス等に広く用いられている。さらに、多数本のロッドレンズを2次元状に配列して接着固定したロッドレンズプレート(以下、「レンズプレート」という。)は、ディスプレイなどの光学部品や指紋センサなどの2次元のイメージセンサの光学部品として用いられている。   A rod lens is a cylindrical lens having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery. In general, both end faces thereof are parallel planes perpendicular to the central axis. It is mirror-polished and used alone as a microlens. In addition, a large number of rod lenses are arranged and bonded and fixed between two substrates in one or more rows so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other. It is widely used for various scanners such as hand scanners, parts for image sensors in copying machines and facsimile machines, writing devices such as LED printers, and the like. Furthermore, a rod lens plate (hereinafter referred to as “lens plate”) in which a large number of rod lenses are two-dimensionally arranged and fixed is an optical component such as a display or an optical element of a two-dimensional image sensor such as a fingerprint sensor. It is used as a part.

ロッドレンズにはガラス製、プラスチック製のものがあり、それぞれ、イオン交換法、モノマー相互拡散法等の公知の製造方法により製造されている。いずれの製造方法においても、製造されるロッドレンズの外周部には屈折率分布が所望の分布から逸脱した不整部分が形成される。この不整部分による光学特性の低下を抑えるために、例えば、ガラス製ロッドレンズにおいては、フッ酸処理等により外周部に形成された不整部分を粗面化した後、黒色樹脂等をコーティングして伝送する光をカットすることが行われている。また、プラスチック製ロッドレンズにおいては、特開平9−127353号公報(特許文献1)に開示されているように、屈折率分布の不整な外周部に染料を添加して伝送する光をカットすることが行われている。   Rod lenses include those made of glass and plastic, and are manufactured by known manufacturing methods such as an ion exchange method and a monomer interdiffusion method, respectively. In any of the manufacturing methods, an irregular portion whose refractive index distribution deviates from a desired distribution is formed on the outer peripheral portion of the manufactured rod lens. In order to suppress the deterioration of the optical characteristics due to the irregular portion, for example, in a glass rod lens, the irregular portion formed on the outer peripheral portion is roughened by hydrofluoric acid treatment or the like, and then the black resin is coated and transmitted. It has been done to cut the light. Further, in a plastic rod lens, as disclosed in JP-A-9-127353 (Patent Document 1), a dye is added to the outer peripheral portion with an irregular refractive index distribution to cut the transmitted light. Has been done.

一方、近年、高解像度のカラースキャナの普及により、赤、緑、青(R、G、B)各波長における解像度や色収差等のカラー特性の良好なロッドレンズに対する要求は強まっている。ロッドレンズのカラー特性のうち色収差は、ロッドレンズを構成する材料の屈折率の波長依存性に起因する。一般的には、ロッドレンズの中心部の材料の屈折率の波長分散が大きいために、緑(G)の波長におけるロッドレンズの共役長Tcに比べて、赤(R)の波長では共役長Tcは長くなり、青(B)の波長では共役長Tcは短くなる。このため、色収差の大きいロッドレンズにおいては、光学系のセット位置をGの共役長Tcに合わせた場合には、R、Bの各波長に対してはボケが生じて、解像度が低下するという問題がある。   On the other hand, in recent years, with the widespread use of high-resolution color scanners, there is an increasing demand for rod lenses having good color characteristics such as resolution and chromatic aberration at each wavelength of red, green, and blue (R, G, B). Among the color characteristics of the rod lens, chromatic aberration is caused by the wavelength dependence of the refractive index of the material constituting the rod lens. In general, since the wavelength dispersion of the refractive index of the material in the center of the rod lens is large, the conjugate length Tc is greater at the red (R) wavelength than at the rod lens conjugate length Tc at the green (G) wavelength. Becomes longer, and the conjugate length Tc becomes shorter at the wavelength of blue (B). For this reason, in a rod lens having a large chromatic aberration, when the set position of the optical system is adjusted to the conjugate length Tc of G, the R and B wavelengths are blurred and the resolution is lowered. There is.

なお、色収差の大きいロッドレンズとは、ロッドレンズにより伝送される光の周期長の差が波長により大きく変化するものをいい、色収差(ΔP)は次の式(1)により表される。

Figure 2005164703
A rod lens having a large chromatic aberration means a lens in which the difference in the period length of light transmitted by the rod lens varies greatly depending on the wavelength, and the chromatic aberration (ΔP) is expressed by the following equation (1).
Figure 2005164703

(ここで、P(R)、P(B)、P(G)は、それぞれC線、D線、F線に対する周期長である。)
このような色収差を改善するためには、ロッドレンズのR、G、B各波長における共役長Tcの差を小さくするように、ロッドレンズを構成する材料系を変更することが考えられるが、色収差の小さくなるような材料の組み合わせは限られており、特にプラスチック製ロッドレンズでは非常に少ない。
(Here, P (R), P (B), and P (G) are the period lengths for the C line, D line, and F line, respectively.)
In order to improve such chromatic aberration, it is conceivable to change the material system constituting the rod lens so as to reduce the difference in conjugate length Tc at each wavelength of R, G, B of the rod lens. There are limited combinations of materials that can be reduced, especially for plastic rod lenses.

また、色収差がある程度存在するロッドレンズを用いてレンズアレイとしてのカラー特性を改善する方法として、特開平10−133003号公報(特許文献2)や特開平10−221558号公報(特許文献3)に開示されているように、特定の波長の光のみを透過する複数種類のロッドレンズを用いて、各ロッドレンズの透過波長におけるロッドレンズの共役長Tcを合わせることによって、レンズアレイの色収差を改善する方法が提案されている。
特開平9−127353号公報 特開平10−133003号公報 特開平10−221558号公報
Further, as a method for improving the color characteristics of a lens array using a rod lens having a certain degree of chromatic aberration, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-130033 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-221558 (Patent Document 3). As disclosed, by using a plurality of types of rod lenses that transmit only light of a specific wavelength, and adjusting the conjugate length Tc of the rod lens at the transmission wavelength of each rod lens, the chromatic aberration of the lens array is improved. A method has been proposed.
JP-A-9-127353 Japanese Patent Laid-Open No. 10-13003 JP-A-10-221558

しかしながら、特許文献2や特許文献3に記載の方法では、レンズアレイとしての色収差はある程度改善されるものの、外周部の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間のクロストーク等による解像度の低下という問題を有していた。   However, in the methods described in Patent Document 2 and Patent Document 3, although chromatic aberration as a lens array is improved to some extent, flare light caused by an irregular portion of the refractive index distribution at the outer peripheral portion, crosstalk between rod lenses, and the like. There was a problem of a decrease in resolution.

そこで、本発明の目的は、フレア光やクロストーク光による解像度の低下を招くことなく、特定の波長のフィルター機能を有するロッドレンズおよびロッドレンズアレイを提供するとともに、色収差がある程度存在するロッドレンズを用いても、カラー特性および解像度が優れたロッドレンズアレイを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rod lens and a rod lens array having a filter function of a specific wavelength without causing a decrease in resolution due to flare light or crosstalk light, and to provide a rod lens having a certain degree of chromatic aberration. It is to provide a rod lens array having excellent color characteristics and resolution even when used.

すなわち、本発明のロッドレンズは、中心軸から外周部に向かって屈折率が連続的に減少しているロッドレンズであって、外周表面の位置から中心軸に向かう100μm以内の所定範囲の部分にR、G、B各波長の光を吸収する光吸収剤を含む第一の光吸収層を有し、中心軸を含む領域にR、G、B各波長のいずれか一つまたは2つの波長の光を吸収する光吸収剤を含む第二の光吸収層を有することを特徴とするものである。   That is, the rod lens of the present invention is a rod lens in which the refractive index continuously decreases from the central axis toward the outer periphery, and in a predetermined range within 100 μm from the position of the outer peripheral surface toward the central axis. It has a first light absorption layer containing a light absorber that absorbs light of each wavelength of R, G, and B, and has one or two wavelengths of each of R, G, and B wavelengths in a region including the central axis. It has the 2nd light absorption layer containing the light absorber which absorbs light, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明のロッドレンズアレイは、上記のようなロッドレンズの複数本が、二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行方向となるように配列固定されたロッドレンズ列を少なくとも1列備えたことを特徴とするものである。さらに、本発明のロッドレンズアレイは、特定の2種類のロッドレンズのロッドレンズの複数本が、二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行方向となるように配列固定されたロッドレンズ列を少なくとも1列備えたことを特徴とするものである。   The rod lens array of the present invention includes a rod lens array in which a plurality of rod lenses as described above are arrayed and fixed between two substrates so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other. At least one row is provided. Furthermore, in the rod lens array of the present invention, a plurality of rod lenses of two specific types of rod lenses are arranged and fixed so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other between the two substrates. At least one rod lens array is provided.

本発明は、屈折率分布が不整な外周部にR、G、B各波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第一の光吸収層および中心軸を含む領域にR、G、B各波長のうち特定の波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層を形成することにより、R、G、B各波長における解像度が良好となるとともに、特定の波長の光をほとんどカットするフィルター機能を有するロッドレンズおよびレンズアレイを提供することができる。   The present invention provides a first light-absorbing layer containing a light absorbing agent that absorbs light of each wavelength of R, G, and B in an outer peripheral portion having an irregular refractive index distribution, and R, G, and B in a region including a central axis By forming the second light absorption layer containing a light absorber that absorbs light of a specific wavelength among the wavelengths, the resolution at each wavelength of R, G, and B is improved, and light of a specific wavelength is received. It is possible to provide a rod lens and a lens array having a filter function that cuts almost.

また、本発明は、第一の光吸収層によりフレア光やロッドレンズ間のクロストークを遮断することができ、解像度の高いロッドレンズを提供することができるとともに、R、G、B各波長における共役長Tcの差が各ロッドレンズの共役長Tcに比較して小さくできるため、カラー特性に優れたレンズアレイを提供できるものである。   In addition, the present invention can block flare light and crosstalk between rod lenses by the first light absorption layer, provide a high-resolution rod lens, and at each wavelength of R, G, and B Since the difference in conjugate length Tc can be made smaller than the conjugate length Tc of each rod lens, a lens array having excellent color characteristics can be provided.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明のロッドレンズは、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズである。この屈折率分布としては、ロッドレンズの中心軸に垂直な断面において、ロッドレンズの半径rとしたとき、少なくとも中心軸から外周部に向かう0.3r〜0.7rの範囲における屈折率分布が、下記式(2)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。

Figure 2005164703
The rod lens of the present invention is a cylindrical lens having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery. As the refractive index distribution, when the radius of the rod lens is r in a cross section perpendicular to the central axis of the rod lens, the refractive index distribution in the range of 0.3r to 0.7r at least from the central axis toward the outer periphery is as follows. It is preferable to approximate a quadratic curve distribution defined by the following formula (2).
Figure 2005164703

(式中、n0はロッドレンズの中心軸における屈折率(中心屈折率)であり、Lはロッドレンズの中心軸からの距離(0≦L≦r)であり、gはロッドレンズの屈折率分布定数であり、n(L)はロッドレンズの中心軸からの距離Lの位置における屈折率である。)
本発明のロッドレンズの半径rは特に限定されないが、光学系のコンパクト化の観点から、半径rは小さいことが好ましく、ロッドレンズの加工時の取り扱いの観点からは、半径rが大きいことが好ましい。このため、ロッドレンズの半径rは、0.05〜1mmの範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5mmの範囲である。
(Where n 0 is the refractive index (central refractive index) at the central axis of the rod lens, L is the distance from the central axis of the rod lens (0 ≦ L ≦ r), and g is the refractive index of the rod lens. (It is a distribution constant, and n (L) is a refractive index at a position of a distance L from the central axis of the rod lens.)
The radius r of the rod lens of the present invention is not particularly limited, but the radius r is preferably small from the viewpoint of compacting the optical system, and the radius r is preferably large from the viewpoint of handling when processing the rod lens. . For this reason, the radius r of the rod lens is preferably in the range of 0.05 to 1 mm, more preferably in the range of 0.1 to 0.5 mm.

また、ロッドレンズの屈折率分布定数gも特に限定されるものではないが、光学系のコンパクト化や光学系の作動距離の確保や取り扱い性の観点から、0.2〜3mm−1の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.5〜2mm−1の範囲である。 Further, the refractive index distribution constant g of the rod lens is not particularly limited, but is 0.2 to 3 mm −1 from the viewpoint of compacting the optical system, ensuring the working distance of the optical system, and handling. More preferably, it is the range of 0.5-2 mm < -1 >.

本発明のロッドレンズは、図1に示したように、ロッドレンズ1の中心軸2に垂直な断面において外周表面の位置から中心軸に向かう100μm以内の所定範囲の部分にR、G、B各波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第一の光吸収層3を有することを特徴とする。このように第一の光吸収層3をロッドレンズ1の外周部に形成させることにより、ロッドレンズ1からの出射光量を低減させることなく、ロッドレンズ1の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レンズアレイとした際のロッドレンズ間のクロストークを防止することがで、解像度の高いロッドレンズ1を提供することができる。   As shown in FIG. 1, the rod lens of the present invention has R, G, and B in a predetermined range within 100 μm from the position of the outer peripheral surface toward the central axis in a cross section perpendicular to the central axis 2 of the rod lens 1. It has the 1st light absorption layer 3 containing the light absorber which absorbs the light of a wavelength, It is characterized by the above-mentioned. By forming the first light absorption layer 3 on the outer periphery of the rod lens 1 in this way, the refractive index distribution formed on the outer periphery of the rod lens 1 is reduced without reducing the amount of light emitted from the rod lens 1. It is possible to provide a high-resolution rod lens 1 by preventing flare light caused by irregular portions and crosstalk between rod lenses when a lens array is used.

また、本発明においては、外部から機器に入り込む近赤外光などを含む外光によるクロストークを防止する目的で、上記第一の光吸収層3と合わせてロッドレンズ1の外周表面の位置から中心軸2に向かう100μm以内の所定範囲の部分に近赤外光(例えば700〜1000nmの範囲の波長)を吸収する光吸収剤を含有する層を形成させてもよい。この場合、近赤外光を吸収する光吸収剤は上記第一の光吸収層3内に含有させることもできる。   In the present invention, from the position of the outer peripheral surface of the rod lens 1 together with the first light absorption layer 3 for the purpose of preventing crosstalk due to external light including near infrared light entering the device from the outside. You may form the layer containing the light absorber which absorbs near-infrared light (for example, the wavelength of the range of 700-1000 nm) in the part of the predetermined range within 100 micrometers toward the central axis 2. FIG. In this case, a light absorber that absorbs near-infrared light can also be contained in the first light absorption layer 3.

さらに、本発明のロッドレンズ1において、上記第一の光吸収層3は、少なくとも外周表面を含む領域に形成させることが好ましく、このように形成することによって、フレア光やロッドレンズ間のクロストークの発生をより効果的に防止することができる。   Furthermore, in the rod lens 1 of the present invention, it is preferable that the first light absorption layer 3 is formed in a region including at least the outer peripheral surface, so that flare light and crosstalk between the rod lenses are formed. Can be more effectively prevented.

本発明においては、上記第一の光吸収層3とともに、ロッドレンズ1の中心軸2を含む領域にR、G、B各波長のうち特定の波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層4を形成することが必要である。このような第二の光吸収層4を形成することにより、R、G、B各波長のうち特定の波長のみを透過させるフィルター機能を有するロッドレンズ1を提供することができる。   In the present invention, the first light absorbing layer 3 and the region including the central axis 2 of the rod lens 1 include a light absorber that absorbs light of a specific wavelength among R, G, and B wavelengths. It is necessary to form the second light absorption layer 4. By forming the second light absorption layer 4 as described above, it is possible to provide the rod lens 1 having a filter function of transmitting only a specific wavelength among the R, G, and B wavelengths.

この第二の光吸収層4は、ロッドレンズ1の中心軸2を含み、ロッドレンズ1の外周部に形成される第一の光吸収層3の中心軸側の端までの領域に形成されていることが好ましい。すなわち、図1に示したように、第一の光吸収層3と第二の光吸収層4が連続して形成されていることが好ましい。このように第一の光吸収層3と第二の光吸収層4とを連続して形成することによって、ロッドレンズ1の中心軸2から外周部に到る領域に光吸収剤を含まない領域が存在せず、ロッドレンズ1の端面から入射した不要な光を伝送させることがなくなり、不要光による解像度の低下を招くことがなくなる。   The second light absorption layer 4 includes the central axis 2 of the rod lens 1 and is formed in a region up to the end on the central axis side of the first light absorption layer 3 formed on the outer periphery of the rod lens 1. Preferably it is. That is, as shown in FIG. 1, it is preferable that the first light absorption layer 3 and the second light absorption layer 4 are formed continuously. Thus, the area | region which does not contain a light absorber in the area | region from the central axis 2 of a rod lens 1 to an outer peripheral part by forming the 1st light absorption layer 3 and the 2nd light absorption layer 4 continuously. Therefore, unnecessary light incident from the end face of the rod lens 1 is not transmitted, and the resolution is not reduced by unnecessary light.

なお、本発明において、R、G、B各波長とは、使用されるLED等の光学系のRの波長、Gの波長、Bの波長であり、通常はR、G、Bの各LEDから発光する光に対応する波長である。これらR、G、B各波長は、それぞれ600〜680nm、500〜590nm、430〜490nmの範囲内にあることが好ましい。これらの範囲でR、G、B各波長を設定することにより、特定の波長を吸収する第二の光吸収層を有するロッドレンズを2種以上使用したレンズアレイにおいて、R、G、Bの各波長ごとの解像度を高くすることができ、画像の色にじみのないカラー画像の読み取り、書き込み、表示等を行うことができる。   In the present invention, the R, G, and B wavelengths are the R wavelength, G wavelength, and B wavelength of an optical system such as an LED that is used, and usually from the R, G, and B LEDs. It is a wavelength corresponding to light to be emitted. These R, G, and B wavelengths are preferably in the ranges of 600 to 680 nm, 500 to 590 nm, and 430 to 490 nm, respectively. By setting each wavelength of R, G, and B within these ranges, each of R, G, and B is used in a lens array that uses two or more rod lenses having a second light absorption layer that absorbs a specific wavelength. The resolution for each wavelength can be increased, and a color image can be read, written, displayed and the like without blurring of the image.

また、本発明のロッドレンズでは、Rの波長における光量透過率がBの波長における光量透過率の5倍以上、または、Bの波長における光量透過率がRの波長における光量透過率の5倍以上とすることが好ましい。このように構成することにより、RまたはBの波長の光を効率良くカットすることができ、特定の波長を吸収する第二の光吸収層を有するロッドレンズを2種以上使用したレンズアレイにおいて、R、G、Bの各波長ごとの解像度を高くすることができ、画像の色にじみのないカラー画像の読み取り、書き込み、表示等を行うことができる。   In the rod lens of the present invention, the light transmittance at the R wavelength is 5 times or more of the light transmittance at the B wavelength, or the light transmittance at the B wavelength is 5 times or more of the light transmittance at the R wavelength. It is preferable that By configuring in this way, in the lens array that can efficiently cut the light of the wavelength of R or B, and uses two or more rod lenses having a second light absorption layer that absorbs a specific wavelength, The resolution for each of the R, G, and B wavelengths can be increased, and a color image that does not blur the image can be read, written, displayed, and the like.

本発明において、第一の光吸収層および第二の光吸収層は、光吸収剤が略均一の存在していることが好ましく、できるだけ光吸収剤の濃度が各層内において均一であることが、良好な解像度が得られるとともに、比較的少量の光拡散剤の使用で所望の効果が得られることから好ましい。この場合、光吸収剤はロッドレンズを構成する材料中に光吸収剤が均一に分散あるいは結合されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the first light absorption layer and the second light absorption layer have a substantially uniform light absorber, and the concentration of the light absorber is as uniform as possible in each layer. It is preferable because good resolution can be obtained and a desired effect can be obtained by using a relatively small amount of a light diffusing agent. In this case, it is preferable that the light absorber is uniformly dispersed or bonded in the material constituting the rod lens.

また、光吸収剤の各光吸収層における含有量は、0.001〜10質量%の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.001〜1質量%の範囲である。これは、光吸収剤の含有量が0.001質量%未満であると、特定の波長の光を十分に吸収できなくなり所望の効果を発現させることができなくなる傾向にあるためであり、10質量%を超えて含有さると、ロッドレンズを光硬化処理する際の紫外線等の強度が散乱や吸収により低下し、ロッドレンズの強伸長特性が低下したり、ロッドレンズ材料原液への溶解状態が低下しフィルター詰まりやノズルからの吐出障害が発生しやすくなる傾向にあるためである。
なお、本発明において、第一の光吸収層および第二の光吸収層の各波長の光の吸収量は、光透過率が20%以下であることが好ましい。
Moreover, it is preferable to make content in each light absorption layer of a light absorber into the range of 0.001-10 mass%, More preferably, it is the range of 0.001-1 mass%. This is because if the content of the light absorber is less than 0.001% by mass, light having a specific wavelength cannot be sufficiently absorbed and a desired effect tends not to be exhibited. If the content exceeds 50%, the intensity of ultraviolet rays, etc., when the rod lens is photocured is reduced by scattering and absorption, and the strong elongation characteristics of the rod lens are reduced, and the dissolved state in the rod lens material stock solution is reduced. This is because clogging of the filter and ejection failure from the nozzle tend to occur.
In the present invention, the light absorption amount of each wavelength of the first light absorption layer and the second light absorption layer is preferably 20% or less.

本発明のロッドレンズで使用する光吸収剤としては、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、顔料、色素等が使用できる。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ることが好ましく、必要に応じ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使用することもできる。   As the light absorber used in the rod lens of the present invention, various dyes, pigments, pigments and the like that can absorb light having a wavelength used in an optical system in which the rod lens is used can be used. These light absorbers are preferably light absorbers that absorb only a specific wavelength region, and two or more types of light absorbers having different wavelengths to be absorbed can be used in combination as necessary.

本発明で使用される光吸収剤としては、所望の波長の光を吸収できるものであれば特に限定されるものではないが、代表的な光吸収剤としては、例えば、Rの波長の光を吸収する光吸収剤としては、日本化薬社製Kayaset Blue ACR、三菱化学社製Blue 4G等、Gの波長の光を吸収する光吸収剤としては日本化薬社製Kayaset Red G、日本化薬社製Kayaset Red 130、日本化薬社製Kayaset Red B、三井東圧染料社製MS Magenta HM−1450等、Bの波長の光を吸収する光吸収剤としては、日本化薬社製Kayaset Yellow 2G、日本化薬社製Kayaset Orange G、日本化薬社製Kayaset Yellow A−G、日本化薬社製Kayaset Yellow E−G、三井東圧染料社製MS Yellow HD−180等、近赤外光を吸収する光吸収剤としては、日本化薬社製Kayasorb CY−10等があげられ、これら光吸収剤を単独でまたは複数を組み合わせて使用することができる。なお、Rの波長の光を吸収する光吸収剤、Gの波長の光を吸収する光吸収剤、Bの波長の光を吸収する光吸収剤のそれぞれから1種以上を選択して組み合わせて使用することにより、R、G、B各波長の光を吸収する第一の光吸収層を形成することができる。   The light absorber used in the present invention is not particularly limited as long as it can absorb light of a desired wavelength, but as a typical light absorber, for example, light of R wavelength can be used. Absorbing light absorbers include Kayset Blue ACR manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., Blue 4G manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., and as light absorbing agents absorbing light of G wavelength, Kayset Red G manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., Nippon Kayaku Co., Ltd. Kayset Red 130 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., such as Kayset Red 130 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and Kasset Yellow 2G manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. Kayaset Orange G, Nippon Kayaku Co., Ltd., Kayase Yellow AG, Nippon Kayaku Co., Ltd. Examples of light absorbers that absorb near infrared light such as et Yellow EG, MS Yellow HD-180 manufactured by Mitsui Toatsu Dye Co., Ltd. include Kayasorb CY-10 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and these light absorbers Can be used alone or in combination. One or more light absorbers that absorb light of R wavelength, light absorbers that absorb light of G wavelength, and light absorbers that absorb light of B wavelength are selected and used in combination. By doing so, a first light absorption layer that absorbs light of each wavelength of R, G, and B can be formed.

本発明のロッドレンズとしては、ガラス製、プラスチック製のいずれであってもよいが、光学部品の軽量化、破損・折損時の安全性、加工の容易性等の観点から、プラスチック製ロッドレンズであることが好ましい。   The rod lens of the present invention may be made of glass or plastic, but from the viewpoint of lightening optical components, safety at breakage or breakage, ease of processing, etc. Preferably there is.

次に、本発明のロッドレンズの製造方法として、モノマー相互拡散法によりプラスチック製ロッドレンズを製造する方法について説明する。
まず、硬化後の屈折率nがn1>n2>・・・・>nN(N≧3)となるN個の未硬化状物を、中心から外周部に向かって順次屈折率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、ロッドレンズ原糸を得る。必要に応じて、得られたロッドレンズ原糸を加熱延伸した後、緩和処理を行ってもよい。このようにして作製したロッドレンズ原糸は、適宜、所定のサイズに切断してロッドレンズとする。本発明のロッドレンズでは、未硬化状物にあらかじめ適切に設定された染料等の光吸収剤を均一に溶解あるいは分散させておくことが好ましい。このように光吸収剤を添加した各未硬化状物が光吸収剤の濃度が均一な光吸収層を形成することになる。
Next, as a method for manufacturing the rod lens of the present invention, a method for manufacturing a plastic rod lens by a monomer interdiffusion method will be described.
First, N uncured materials having a refractive index n after curing satisfying n 1 > n 2 >...> N N (N ≧ 3) are gradually decreased from the center toward the outer periphery. In such an arrangement, it is shaped into an uncured laminated body (hereinafter referred to as “filamentous body”) that is concentrically laminated, and adjacent so that the refractive index distribution between each layer of the filamentous body is continuous. While performing the interdiffusion treatment of the materials between the layers or after the mutual diffusion treatment, the filamentous body is cured to obtain a rod lens raw yarn. If necessary, relaxation treatment may be performed after the obtained rod lens raw yarn is heated and stretched. The rod lens yarn produced in this way is appropriately cut into a predetermined size to obtain a rod lens. In the rod lens of the present invention, it is preferable to uniformly dissolve or disperse a light absorber such as a dye appropriately set in advance on the uncured product. Thus, each uncured material to which the light absorber is added forms a light absorption layer in which the concentration of the light absorber is uniform.

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きる。   As the material constituting the uncured material, a radical polymerizable vinyl monomer, or a composition comprising a radical polymerizable vinyl monomer and a polymer soluble in the monomer can be used. .

ラジカル重合性ビニル単量体の具体例としてはメチルメタクリレート(n=1.49)、スチレン(n=1.59)、クロルスチレン(n=1.61)、酢酸ビニル(n=1.47)、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート等のフッ素化アルキル(メタ)アクリレート(n=1.37〜1.44)、屈折率1.43〜1.62の(メタ)アクリレート類たとえばエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アルキレングリコール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ又はトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリ又はテトラ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の他のジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Specific examples of the radical polymerizable vinyl monomer include methyl methacrylate (n = 1.49), styrene (n = 1.59), chlorostyrene (n = 1.61), vinyl acetate (n = 1.47). 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl (meth) acrylate, 2,2,3,4,4 , Fluorinated alkyl (meth) acrylates such as 2,4-hexafluorobutyl (meth) acrylate and 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate (n = 1.37 to 1.44), refractive index 1.43 ~ 1.62 (meth) acrylates such as ethyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, alkylene glycol (meth) acrylate, trimethylo Other diethylene glycol bisallyl carbonates such as rupropanedi or tri (meth) acrylate, pentaerythritol di, tri or tetra (meth) acrylate, diglycerin tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, fluorinated alkylene glycol poly (Meth) acrylate etc. are mentioned.

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、及び糸状体の中心から外周へ向かい連続的な屈折率分布を持たせるため、前記の未硬化状物はビニル系単量体と可溶性ポリマーとで構成されていることが好ましい。   In order to easily adjust the viscosity of the uncured material when forming the filament from these uncured materials, and to have a continuous refractive index distribution from the center to the outer periphery of the filament, The material is preferably composed of a vinyl monomer and a soluble polymer.

ここに用いうるポリマーとしては、前記のラジカル重合性ビニル単量体から生成するポリマーと相溶性が良いことが必要であり、例えばポリメチルメタクリレート(n=1.49)、ポリメチルメタクリレート系コポリマー(n=1.47〜1.50)、ポリ4ーメチルペンテンー1(n=1.46)、エチレン/酢酸ビニル共重合体(n=1.46〜1.50)、ポリカーボネート(n=1.50〜1.57)、ポリフッ化ビニリデン(n=1.42)、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体(n=1.42〜1.46)、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロペン共重合体(n=1.40〜1.46)、ポリフッ化アルキル(メタ)アクリレートポリマー等が挙げられる。   The polymer that can be used here needs to have good compatibility with the polymer produced from the radical polymerizable vinyl monomer, for example, polymethyl methacrylate (n = 1.49), polymethyl methacrylate copolymer ( n = 1.47-1.50), poly-4-methylpentene-1 (n = 1.46), ethylene / vinyl acetate copolymer (n = 1.46-1.50), polycarbonate (n = 1) .50 to 1.57), polyvinylidene fluoride (n = 1.42), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer (n = 1.42 to 1.46), vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexa Examples thereof include a fluoropropene copolymer (n = 1.40 to 1.46) and a polyfluorinated alkyl (meth) acrylate polymer.

粘度を調整するため、各層に同一の屈折率を有するポリマーを用いた場合には中心から外周に向かって連続的な屈折率分布を有するプラスチック光伝送体が得られるので好ましい。特に、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ及びそれ自体の屈折率も高いので本発明の屈折率分布型光伝送体を作成するに際して用いるポリマーとしては好適なものである。   In order to adjust the viscosity, it is preferable to use a polymer having the same refractive index in each layer because a plastic optical transmission body having a continuous refractive index distribution from the center toward the outer periphery can be obtained. In particular, polymethylmethacrylate is excellent in transparency and has a high refractive index, so that it is suitable as a polymer for use in preparing the gradient index optical transmission body of the present invention.

前記未硬化状物より形成した糸状体を硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒あるいは光硬化触媒を添加し、熱処理および/または光硬化処理を行う。熱硬化触媒としてはパーオキサイド系又はアゾ系の触媒等が用いられる。光硬化触媒としてはベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、4'-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、2,2-ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。   In order to cure the filament formed from the uncured material, a heat curing catalyst or a photocuring catalyst is added to the uncured material, and heat treatment and / or photocuring treatment is performed. As the thermosetting catalyst, a peroxide-based or azo-based catalyst or the like is used. Photocuring catalysts include benzophenone, benzoin alkyl ether, 4'-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzylmethyl ketal, 2,2-diethoxyacetophenone, chlorothioxanthone, thioxanthone Compounds, benzophenone compounds, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, N-methyldiethanolamine, triethylamine and the like.

光硬化処理としては、光触媒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、150〜600nm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。また、重合率を上げるためにこれらの光源を適宜組み合わせて使用してもよい。   The photocuring treatment can be performed by irradiating an uncured material containing a photocatalyst with ultraviolet rays from the surroundings. Examples of the light source used for the photocuring treatment include a carbon arc lamp that generates light having a wavelength of 150 to 600 nm, a high-pressure mercury lamp, a medium-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a chemical lamp, a xenon lamp, and a laser beam. Further, these light sources may be used in appropriate combination in order to increase the polymerization rate.

熱硬化処理としては、熱硬化触媒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加熱延伸はバッチ方式で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。また、加熱延伸工程と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。
このようにして得られたロッドレンズ原糸は、連続的に所望の長さに切断してもよく、ボビン等に巻き取った後、切断を行ってもよい。
The thermosetting treatment is performed by heat-treating an uncured material containing a thermosetting catalyst by a heat treatment in a curing processing section such as a heating furnace controlled at a constant temperature for a predetermined time. It may be performed continuously. Moreover, the heating and stretching step and the relaxation step may be performed continuously or may be performed separately for each step.
The rod lens yarn thus obtained may be continuously cut to a desired length, or may be cut after being wound on a bobbin or the like.

次に、本発明のレンズアレイについて説明する。
本発明のレンズアレイは、図2に示したように、上記のような本発明のロッドレンズ7、8の複数本がロッドレンズの光軸方向が互いに平行になるように2枚の基板5の間に1列以上に配列されて構成される。ロッドレンズ7、8と基板5との固定には接着剤6等が用いられる。隣接するロッドレンズ7、8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い。また、同種のロッドレンズを2段以上に積み重ねて配列されてなるレンズアレイの場合は、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。
Next, the lens array of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the lens array of the present invention has two substrates 5 so that the optical axes of the rod lenses 7 and 8 of the present invention are parallel to each other. Arranged in one or more rows in between. An adhesive 6 or the like is used for fixing the rod lenses 7 and 8 and the substrate 5. The adjacent rod lenses 7 and 8 may be in close contact with each other, or may be arranged with a certain gap. Further, in the case of a lens array in which the same kind of rod lenses are stacked and arranged in two or more stages, it is preferable that they are arranged in a stacked manner so that the gap between the rod lenses is minimized.

本発明のレンズアレイにおいては、特定の波長の光を吸収する第二の光吸収層を有する2種類以上のロッドレンズを用いて構成してもよい。この場合、Bの波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層を形成したロッドレンズと、Rの波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層を形成したロッドレンズとを含む2種以上のロッドレンズを使用し、伝送する光を各ロッドレンズ毎に異ならせることが、R、G、B各波長毎の解像度を向上させることができることから好ましい。   In the lens array of this invention, you may comprise using the 2 or more types of rod lens which has the 2nd light absorption layer which absorbs the light of a specific wavelength. In this case, the rod lens formed with the second light absorption layer containing the light absorber that absorbs the light having the wavelength B, and the second light absorption layer containing the light absorber that absorbs the light having the wavelength R It is preferable to use two or more types of rod lenses including a rod lens formed with a difference in the light to be transmitted for each rod lens because the resolution for each wavelength of R, G, and B can be improved. .

特に、Rの波長における光量透過率がBの波長における光量透過率の5倍以上でロッドレンズと、Bの波長における光量透過率がRの波長における光量透過率の5倍以上でロッドレンズとを含むことが好ましい。このような2種のロッドレンズを用いることにより、RまたはBの波長の光を効率良くカットすることができ、特定の波長を吸収する第二の光吸収層を有するロッドレンズを2種以上使用したレンズアレイにおいて、R、G、Bの各波長ごとの解像度を高くすることができ、画像の色にじみのないカラー画像の読み取り、書き込み、表示等を行うことができる。   In particular, the rod lens when the light transmittance at the R wavelength is 5 times or more of the light transmittance at the B wavelength, and the rod lens when the light transmittance at the B wavelength is 5 times or more the light transmittance at the R wavelength. It is preferable to include. By using such two types of rod lenses, light of R or B wavelength can be efficiently cut, and two or more types of rod lenses having a second light absorption layer that absorbs a specific wavelength are used. In the lens array, the resolution for each of the R, G, and B wavelengths can be increased, and a color image that does not blur the image can be read, written, displayed, and the like.

本発明において、レンズアレイを2種類のロッドレンズで構成する場合、図2に示すように、Bの波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層を形成したロッドレンズ7(Rの波長における光量透過率がBの波長における光量透過率の5倍以上)と、Rの波長の光を吸収する光吸収剤を含有する第二の光吸収層を形成したロッドレンズ8(Bの波長における光量透過率がRの波長における光量透過率の5倍以上)とで構成することが好ましい。このような2種のロッドレンズ7、8でレンズアレイを構成することにより、ロッドレンズ7(Rの波長の光を伝送)とロッドレンズ8(Bの波長の光を伝送)とで伝送する光に異ならせることができ、R、G、B各波長毎の解像度を向上させることができることから好ましい。この場合、Gの波長の光は、Rの波長とBの波長との間の波長であるため、ロッドレンズ7またはロッドレンズ8のいずれか一方あるいは両方を伝送させる。   In the present invention, when the lens array is composed of two types of rod lenses, as shown in FIG. 2, a rod lens 7 having a second light absorption layer containing a light absorber that absorbs light having a wavelength of B is formed. A rod lens 8 having a second light absorption layer containing a light absorber that absorbs light of R wavelength (the light amount transmittance of R wavelength is not less than 5 times the light transmittance of B wavelength). It is preferable that the light amount transmittance at the B wavelength is at least five times the light amount transmittance at the R wavelength. By constructing a lens array with such two types of rod lenses 7 and 8, light transmitted by the rod lens 7 (transmits light of R wavelength) and the rod lens 8 (transmits light of B wavelength). This is preferable because the resolution for each wavelength of R, G, and B can be improved. In this case, since the G wavelength light is a wavelength between the R wavelength and the B wavelength, either one or both of the rod lens 7 and the rod lens 8 are transmitted.

また、これら2種類のロッドレンズのうち、一方のロッドレンズのGの波長の光の透過率が、もう一方の5倍以上であることが、カラー特性を向上させることができることから好ましい。この場合、一方のレンズの透過波長はR、G(またはB、G)、他方のレンズの透過波長はB(またはR)とする。   Of these two types of rod lenses, it is preferable that the transmittance of light of the G wavelength of one rod lens is 5 times or more of the other, because the color characteristics can be improved. In this case, the transmission wavelength of one lens is R, G (or B, G), and the transmission wavelength of the other lens is B (or R).

このように2種類のロッドレンズを含む場合にも通常は各ロッドレンズ長を一定になるように加工する。このため2種類のレンズのR、G、B各波長における共役長Tcがほぼ同じようにすることが好ましい。すなわち、一方のロッドレンズのRとG(またはGとB)の波長の平均の波長(中間の波長)における屈折率分布定数gと、他方のロッドレンズのB(またはR)の波長における屈折率分布定数gがほぼ同じ用にすることが好ましい。このように屈折率分布定数gを合わせることにより、レンズアレイのR、G、B各波長毎の共役長Tcをほぼ同じにすることができ、色収差の大きなロッドレンズを用いてもカラー特性の良いレンズアレイを得ることができる。   In this way, even when two types of rod lenses are included, each rod lens length is usually processed so as to be constant. For this reason, it is preferable that the conjugate lengths Tc of the two types of lenses at the R, G, and B wavelengths are substantially the same. That is, the refractive index distribution constant g at the average wavelength (intermediate wavelength) of R and G (or G and B) of one rod lens and the refractive index at the wavelength of B (or R) of the other rod lens. It is preferable that the distribution constant g is substantially the same. By combining the refractive index distribution constants g in this way, the conjugate length Tc for each wavelength of R, G, and B of the lens array can be made substantially the same, and color characteristics are good even if a rod lens with large chromatic aberration is used. A lens array can be obtained.

本発明のレンズアレイにおいて、2種類以上の本発明のロッドレンズを用いる場合のロッドレンズの配列パターンは特に限定されないが、各ロッドレンズの径が大きく異なる場合は、同じ列内に径の異なるロッドレンズが存在すると配列乱れを引き起こし、解像度やカラー特性の低下を招くことになるため、同一種類のロッドレンズのみで各ロッドレンズ列を形成するようにし、ロッドレンズ列毎に周期的に複数種のロッドレンズ列が繰り返されるように配置することが好ましい。この場合は、ロッドレンズ列間の配置のパターンは、俵積みである必要はない。一方、各ロッドレンズの径がほぼ同一の場合は、1つのロッドレンズ列内で周期的に複数種のロッドレンズが繰り返されるように配置されていてもよい。このような場合には、ロッドレンズ列間の配置のパターンは、俵積みとすることが好ましい。   In the lens array of the present invention, the arrangement pattern of the rod lenses when two or more kinds of the rod lenses of the present invention are used is not particularly limited, but when the diameters of the rod lenses are greatly different, the rods having different diameters in the same row If there is a lens, the arrangement will be disturbed and the resolution and color characteristics will be reduced.Therefore, each rod lens array is formed only with the same type of rod lens, and a plurality of types are periodically arranged for each rod lens array. It is preferable to arrange the rod lens rows so as to be repeated. In this case, the arrangement pattern between the rod lens rows need not be stacked. On the other hand, when the diameters of the rod lenses are substantially the same, a plurality of types of rod lenses may be periodically repeated within one rod lens array. In such a case, the arrangement pattern between the rod lens rows is preferably stacked.

本発明のレンズアレイを構成する基板は平板状でもよいし、ロッドレンズを一定の間隔で配置収納するU字状あるいはV字状等の溝を設けたものであってもよい。基板の材質は特に限定されないが、レンズアレイを作製する工程での加工が容易な材料であることが好ましい。基板の材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂などが好ましく、アクリル系樹脂、ABS樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー、エポキシ系樹脂などが特に好ましい。また、基板の基材、補強材として、繊維や紙を用いてもよいし、基板に離型剤、染料、顔料等を添加してもよい。   The substrate constituting the lens array of the present invention may have a flat plate shape, or may have a U-shaped or V-shaped groove for arranging and storing rod lenses at regular intervals. Although the material of a board | substrate is not specifically limited, It is preferable that it is a material easy to process in the process of producing a lens array. As the material for the substrate, various thermoplastic resins, various thermosetting resins, and the like are preferable, and acrylic resins, ABS resins, polyimide resins, liquid crystal polymers, epoxy resins, and the like are particularly preferable. Further, as the base material and reinforcing material of the substrate, fibers or paper may be used, or a release agent, a dye, a pigment, or the like may be added to the substrate.

本発明のレンズアレイは、例えば、以下のような方法で製造することができる。まず、一定の長さに切断したロッドレンズを2枚の基板間にロッドレンズ同士が密着するようにして、各ロッドレンズの中心軸が略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ロッドレンズ間及びロッドレンズと基板間に形成される隙間に注入して、硬化させる。その後、この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方法により、端面の鏡面化処理を行う。   The lens array of the present invention can be manufactured, for example, by the following method. First, the rod lenses cut to a certain length are fixed so that the rod lenses are in close contact with each other between the two substrates so that the central axes of the rod lenses are arranged substantially in parallel. In this state, an adhesive containing a light-shielding agent such as carbon black is injected into the gap formed between the rod lenses and between the rod lens and the substrate and cured. Then, this lens array is cut into a desired length, and the end surface is mirrored by a method such as cutting with a diamond blade.

本発明のレンズアレイは、各ロッドレンズに第二の光吸収層が形成されていたフィルター機能を有するロッドレンズを用いているため、不要な波長の光を吸収することができ、解像度の高いレンズアレイとなる。また、本発明の吸収する波長の異なる第二の光吸収層を形成した2種以上のロッドレンズを用いたレンズアレイでは、R、G、B各波長における共役長Tcをほぼ合わせることができるため、R、G、B各波長毎の解像度の高いカラー特性に優れたレンズアレイとなる。さらに、本発明のレンズアレイは、外周部にR、G、B各波長の光を吸収する第一の光吸収層が形成されたロッドレンズを用いているため、フレア光やクロストーク光による解像度等の性能の低下がなく、R、G、B各波長毎の解像度の高いカラー特性に優れた高性能のレンズアレイとなる。   Since the lens array of the present invention uses a rod lens having a filter function in which a second light absorption layer is formed on each rod lens, it can absorb light of an unnecessary wavelength and has a high resolution. It becomes an array. Further, in the lens array using the two or more types of rod lenses in which the second light absorption layers having different wavelengths to be absorbed according to the present invention are formed, the conjugate length Tc at each of the R, G, and B wavelengths can be substantially matched. , R, G, B Lens array with excellent resolution and high color characteristics for each wavelength. Furthermore, since the lens array of the present invention uses a rod lens in which a first light absorption layer that absorbs light of each wavelength of R, G, and B is formed on the outer peripheral portion, resolution by flare light and crosstalk light is used. Thus, a high-performance lens array excellent in color characteristics with high resolution for each wavelength of R, G, and B is obtained.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
なお、実施例において屈折率分布の測定は、カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて公知の方法により実施した。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
In the examples, the refractive index distribution was measured by a known method using an Interfaco interference microscope manufactured by Carl Zeiss.

また、解像度の測定は、空間周波数4(ラインペア/mm、Lp/mm)を有する格子、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズおよびレンズアレイに光源か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(3)によりMTF(モデレーション・トランスファー・ファンクション)を求めた。ここで空間周波数とは、白ラインと黒ラインとの組み合わせを1ラインとし、このラインの組み合わせが1mmの幅の中に何組設けてあるかを示すものである。

Figure 2005164703
<実施例1> In addition, the resolution is measured by making light from a light source incident on a grating having a spatial frequency of 4 (line pair / mm, Lp / mm), a rod lens polished on both ends perpendicular to the optical axis, and a lens array through the grating pattern. The lattice image is read by a CCD line sensor installed on the image plane, the maximum (imax) and minimum (imin) of the measured light intensity are measured, and MTF (Moderation Transfer Function) is calculated by the following equation (3). Asked. Here, the spatial frequency indicates a combination of white lines and black lines as one line, and indicates how many combinations of these lines are provided within a width of 1 mm.
Figure 2005164703
<Example 1>

ポリメチルメタクリレート(〔η〕=0.40、MEK中、25℃にて測定、以下の実施例および比較例においてポリメチルメタクリレートとしてはこれと同じものを用いた。)47質量部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート30質量部、メチルメタクリレート23質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第1層形成用原液とした。 Polymethyl methacrylate ([η] = 0.40, measured in MEK at 25 ° C., the same polymethyl methacrylate was used in the following Examples and Comparative Examples) 47 parts by mass, tricyclo [5 .2.1.0 2,6 ] 30 parts by mass of decanyl methacrylate, 23 parts by mass of methyl methacrylate, 0.25 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of hydroquinone were heated and kneaded at 70 ° C. A single layer forming stock solution was obtained.

ポリメチルメタクリレート50質量部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート10質量部、メチルメタクリレート40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第2層形成用原液とした。
ポリメチルメタクリレート50質量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート10質量部、メチルメタクリレート40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第3層形成用原液とした。
50 parts by mass of polymethyl methacrylate, 10 parts by mass of tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl methacrylate, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of hydroquinone The part was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a second layer forming stock solution.
50 parts by mass of polymethyl methacrylate, 10 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.

ポリメチルメタクリレート50質量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート10質量部、メチルメタクリレート40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第4層形成用原液とした。
ポリメチルメタクリレート42質量部、メチルメタクリレート18質量部、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート40質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第5層形成用原液とした。
50 parts by mass of polymethyl methacrylate, 10 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 40 parts by mass of methyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution.
42 parts by mass of polymethyl methacrylate, 18 parts by mass of methyl methacrylate, 40 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fifth layer forming stock solution.

なお、加熱混練前の第1層、第2層及び第3層用の各原液中に原液全体に対して染料Blue 4G(三菱化学社製、最大吸収波長676nm)0.006質量%を添加した。また、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(日本化薬社製、最大吸収波長616nm、576nm)0.12質量%、染料MS Yellow HD−180(三井染料社製、最大吸収波長433nm)0.10質量%、染料MS Magenta HM−1450(三井染料社製、最大吸収波長520nm)0.08質量%、染料Blue 4G 0.012質量%を添加した。   In addition, the dye Blue 4G (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., maximum absorption wavelength 676 nm) 0.006 mass% was added to each undiluted solution for the first layer, the second layer, and the third layer before heating and kneading. . Further, the dye Blue ACR (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., maximum absorption wavelength: 616 nm, 576 nm) 0.12% by mass in the respective stock solutions for the fourth layer and the fifth layer before heating and kneading, dye MS Yellow HD-180 (Mitsui Dye, maximum absorption wavelength 433 nm) 0.10% by mass, Dye MS Magenta HM-1450 (Mitsui Dye, maximum absorption wavelength 520 nm) 0.08% by mass, Dye Blue 4G 0.012 mass % Was added.

この5種類の原液を、中心から順次、硬化後の屈折率が低くなるように配列して同心円状5層複合防止ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズルの温度は54℃であった。各層の吐出比は、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/3層目/4層目/5層目=18/50/26/5/1とした。   These five types of stock solutions were sequentially arranged from the center so that the refractive index after curing was lowered, and were simultaneously extruded from a concentric five-layer composite prevention nozzle. The temperature of the composite spinning nozzle was 54 ° C. The ejection ratio of each layer is converted into the ratio of the thickness of each layer in the radial direction of the lens (the radius in the first layer). First layer / 2nd layer / 3rd layer / 4th layer / 5th layer = 18/50/26/5/1.

次いで、複合紡糸ノズルから押し出された糸状体を、ニップローラーで引き取り(300cm/分)、長さ30cmの相互拡散処理部を通し、続いて長さ120cm、40Wのケミカルランプ18本が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、続いて、2kW高圧水銀灯3本が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硬化させた。相互拡散処理部における窒素流量は72L/分であった。得られたレンズ原糸の半径は0.24mmであった。
このレンズ原糸を、135℃の雰囲気下で2.2倍に延伸し、150℃の雰囲気下で緩和率が10/11になるように緩和処理を行った。
Next, the filaments extruded from the composite spinning nozzle are taken up by a nip roller (300 cm / min), passed through a 30 cm-long interdiffusion treatment section, and subsequently 18 chemical lamps of 120 cm in length and 40 W in the central axis. The filamentous body is passed over the center of the first curing processing section (first light irradiation section) arranged at equal intervals around the periphery, and then three 2 kW high-pressure mercury lamps are arranged at equal intervals around the central axis. The filamentous body was passed through the center of the second curing treatment section (second light irradiation section) thus cured. The nitrogen flow rate in the interdiffusion treatment part was 72 L / min. The radius of the obtained lens yarn was 0.24 mm.
The lens yarn was stretched 2.2 times in an atmosphere of 135 ° C., and subjected to relaxation treatment so that the relaxation rate was 10/11 in an atmosphere of 150 ° C.

得られたロッドレンズの半径は0.172mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.9rの範囲において屈折率分布が前記式(1)にほぼ近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.837mm−1であった。また、ロッドレンズの外周面から中心部に向かって約10μmの厚さに染料がほぼ均一に存在する黒色の層と、中心軸を含み外周に向かって半径方向に約162μmの範囲に染料が均一に存在する青色の層が形成されていた。レンズ中に染料の存在しない領域はなかった。 The obtained rod lens has a radius of 0.172 mm, a center refractive index of 1.497, and a refractive index distribution approximately approximated to the above formula (1) in the range of 0.2r to 0.9r from the central axis toward the outer periphery. The refractive index distribution constant g was 0.837 mm −1 at a wavelength of 525 nm. In addition, a black layer in which the dye is present approximately uniformly in a thickness of about 10 μm from the outer peripheral surface of the rod lens toward the center, and a dye in a range of about 162 μm in the radial direction including the center axis toward the outer periphery. A blue layer was formed. There were no areas without dye in the lens.

得られたロッドレンズを、中心軸に垂直な面で両端面が鏡面となるようにダイヤモンド刃を用いて切削してレンズ長4.4mmとした。このロッドレンズのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおける共役長Tcは10.46mm、10.15mm、9.84mmで、共役長Tcの差は、0.6mmであった。また、このロッドレンズは波長630nm(R)の光をほとんど透過せず、波長470nm(B)における光量透過率は、波長630nm(R)における光量透過率の5倍以上であった。
<実施例2>
The obtained rod lens was cut with a diamond blade so that both end surfaces thereof were mirror surfaces with a surface perpendicular to the central axis to a lens length of 4.4 mm. This rod lens had conjugate lengths Tc of 10.46 mm, 10.15 mm, and 9.84 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.6 mm. Further, this rod lens hardly transmitted light having a wavelength of 630 nm (R), and the light amount transmittance at a wavelength of 470 nm (B) was 5 times or more than the light amount transmittance at a wavelength of 630 nm (R).
<Example 2>

実施例1で得られた鏡面切削前のロッドレンズ660本を、2枚のフェノール樹脂製基板(厚さ0.5mm)の間に1列に平行配列し、その隙間に接着剤(カーボンブラック2質量%を添加したソマール社製エピフォーム)を充填し、レンズ間及びレンズと基板間の接着剤を硬化した。その後、両端面を切断して、実施例1と同様にダイヤモンド刃で鏡面切削し、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)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R、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcは、それぞれ10.46mm、10.15mm、9.84mmで、共役長Tcの差は、0.62mmであった。   660 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 1 were arranged in parallel in a row between two phenolic resin substrates (thickness 0.5 mm), and an adhesive (carbon black 2) was placed in the gap between them. Somar Epiform with added mass%) was filled, and the adhesive between the lens and between the lens and the substrate was cured. Thereafter, both end faces were cut and mirror-cut with a diamond blade in the same manner as in Example 1 to produce an A4 size (width 227 mm) rod lens array with a lens length of 4.4 mm. This rod lens array had Tc of 10.46 mm, 10.15 mm, and 9.84 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.62 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、波長470nmで77.1%、波長525nmで77.3%であった。630nmの波長においては透過光量が少ない(レンズ中の染料により光がほとんど吸収されている)ため測定できなかった。また、このロッドレンズアレイでは470nmおよび525nmの波長でフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<実施例3>
The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 77.1% at a wavelength of 470 nm and 77.3% at a wavelength of 525 nm. At a wavelength of 630 nm, the amount of transmitted light was small (most of the light was absorbed by the dye in the lens), so measurement was not possible. In this rod lens array, flare light and crosstalk light were hardly observed at wavelengths of 470 nm and 525 nm.
<Example 3>

加熱混練前の第1層、第2層及び第3層用の各原液中に原液全体に対して、染料Blue 4Gの代わりに染料HM−1450を0.014質量%、染料HD−180を0.003質量%を添加したことと、ロッドレンズの半径を0.170mmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてロッドレンズを得た。   In each undiluted solution for the first layer, the second layer, and the third layer before heating and kneading, 0.014% by mass of dye HM-1450 and 0 of dye HD-180 are used instead of the dye Blue 4G. A rod lens was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.003 mass% was added and the radius of the rod lens was changed to 0.170 mm.

得られたロッドレンズの半径は0.170mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.9rの範囲において屈折率分布が式(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.846mm−1であった。また、ロッドレンズの外周面から中心部に向かって約10μmの厚さに染料がほぼ均一に存在する黒色の層と、中心軸を含み外周に向かって半径方向に約160μmの範囲に染料が均一に存在する赤色の層が形成されていた。レンズ中に染料の存在しない領域はなかった。 The obtained rod lens has a radius of 0.170 mm, a center refractive index of 1.497, and a refractive index distribution approximated by the equation (1) in the range of 0.2r to 0.9r from the central axis toward the outer periphery, and is 525 nm. The refractive index distribution constant g was 0.846 mm −1 at the wavelength of. In addition, a black layer in which the dye is present approximately uniformly in a thickness of about 10 μm from the outer peripheral surface of the rod lens toward the center, and a dye in a range of about 160 μm in the radial direction including the center axis toward the outer periphery. A red layer was formed. There were no areas without dye in the lens.

得られたロッドレンズを、中心軸に垂直な面で両端面が鏡面となるようにダイヤモンド刃を用いて切削してレンズ長4.4mmとした。このロッドレンズのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおける共役長Tcは10.00mm、9.72mm、9.44mmで、共役長Tcの差は、0.56mmであった。このロッドレンズは波長470nm(B)と波長525nm(G)の光をほとんど透過せず、波長630nm(R)における光量透過率は、波長470nm(B)における光量透過率の5倍以上であった。
<実施例4>
The obtained rod lens was cut with a diamond blade so that both end surfaces thereof were mirror surfaces with a surface perpendicular to the central axis to a lens length of 4.4 mm. This rod lens had conjugate lengths Tc of 10.00 mm, 9.72 mm, and 9.44 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, and the difference in conjugate length Tc was 0.56 mm. This rod lens hardly transmits light having a wavelength of 470 nm (B) and a wavelength of 525 nm (G), and the light amount transmittance at a wavelength of 630 nm (R) was more than five times the light amount transmittance at a wavelength of 470 nm (B). .
<Example 4>

実施例3で得られた鏡面切削前のロッドレンズ667本を用いて実施例2と同様にして、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)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R、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.00mm、9.72mm、9.44mmで、共役長Tcの差は0.56mmであった。   A rod lens array of A4 size (width 227 mm) having a lens length of 4.4 mm was manufactured in the same manner as in Example 2 using the 667 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 3. This rod lens array had Tc of 10.00 mm, 9.72 mm, and 9.44 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.56 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、波長630nmで76.3%であった。波長525nmおよび470nmの光は透過光量が少ない(レンズ中の染料により光がほとんど吸収されている)ため測定できなかった。また、このロッドレンズアレイでは波長630nmでフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<実施例5>
The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 76.3% at a wavelength of 630 nm. Light with wavelengths of 525 nm and 470 nm could not be measured because the amount of transmitted light was small (light was almost absorbed by the dye in the lens). In this rod lens array, flare light and crosstalk light were hardly observed at a wavelength of 630 nm.
<Example 5>

実施例1で得られた鏡面切削前のロッドレンズ660本と、実施例3で得られた鏡面切削前のロッドレンズ659本を用いて、次に示す手順でロッドレンズ列が2列あるロッドレンズアレイを作製した。まず、配列治具上に実施例1のレンズを1列に平行配列し、1段目のロッドレンズ列を形成し、その上に俵積みになるように実施例3のロッドレンズを配列して2段目のロッドレンズ列を形成する。これらのロッドレンズ列を、俵積み状態が保持されるようにフェノール樹脂製基板(厚さ0.5mm)に粘着剤などを用いて順次転写していき、最終的に2枚のフェノール樹脂製基板の間に2段のロッドレンズ列が俵積み状になった挟持体を作製する。そして、実施例2と同様に隙間に接着剤(カーボンブラック2質量%を添加したソマール社製エピフォーム)を充填し、レンズ間及びレンズと基板間の接着剤を硬化する。その後、両端面を切断して、実施例1と同様にダイヤモンド刃で鏡面切削し、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)のロッドレンズアレイを製造した。   Using the 660 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 1 and the 659 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 3, a rod lens having two rod lens rows in the following procedure An array was made. First, the lenses of Example 1 are arranged in parallel in a single row on an arrangement jig to form a first-stage rod lens row, and the rod lenses of Example 3 are arranged so as to be stacked thereon. A second-stage rod lens array is formed. These rod lens arrays are sequentially transferred to a phenol resin substrate (thickness 0.5 mm) using an adhesive or the like so that the stacked state is maintained, and finally two phenol resin substrates are used. A sandwiching body in which two stages of rod lens arrays are stacked in a stack is produced. In the same manner as in Example 2, the gap is filled with an adhesive (an epiform manufactured by Somar with 2% by mass of carbon black), and the adhesive between the lenses and between the lens and the substrate is cured. Thereafter, both end faces were cut and mirror-cut with a diamond blade in the same manner as in Example 1 to produce an A4 size (width 227 mm) rod lens array with a lens length of 4.4 mm.

このロッドレンズアレイは、1段目のロッドレンズ列は、波長630nm(R)の光をほとんど透過せず、2段目のロッドレンズ列は、波長470nm(B)と波長525nm(G)の光をほとんど透過しなかった。このロッドレンズアレイのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.00mm、10.15mm、9.84mmで、共役長Tcの差は、0.31mmであった。   In this rod lens array, the first-stage rod lens array hardly transmits light with a wavelength of 630 nm (R), and the second-stage rod lens array has light with a wavelength of 470 nm (B) and a wavelength of 525 nm (G). Almost did not penetrate. In this rod lens array, Tc at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.00 mm, 10.15 mm, and 9.84 mm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.31 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、R、G、B各波長630nm、525nm、470nmでそれぞれ、75.4%、76.2%、76.0%であった。また、このロッドレンズアレイではR、G、B各波長630nm、525nm、470nmでフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<比較例1>
The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 75.4%, 76.2%, 76.7 at R, G, B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively. 0%. In this rod lens array, almost no flare light or crosstalk light was observed at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm.
<Comparative Example 1>

加熱混練前の第1層、第2層及び第3層用の各原液中に原液全体に対して染料を全く添加しないことと、ロッドレンズの半径を0.171mmにすること以外は実施例1と同様にしてロッドレンズを得た。
得られたロッドレンズの半径は0.171mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.9rの範囲において屈折率分布が式(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.840mm−1であった。また、ロッドレンズの外周面から中心部に向かって約10μmの厚さに染料がほぼ均一に存在する黒色の層が形成され、レンズ中のそれ以外の領域には染料が存在しなかった。
Example 1 except that no dye is added to the whole stock solution in each stock solution for the first layer, the second layer, and the third layer before heating and kneading, and the radius of the rod lens is 0.171 mm. In the same manner, a rod lens was obtained.
The obtained rod lens has a radius of 0.171 mm, a central refractive index of 1.497, and a refractive index distribution approximated by the formula (1) in the range of 0.2r to 0.9r from the central axis toward the outer periphery, and is 525 nm. The refractive index distribution constant g at a wavelength of 0.840 mm −1 was 0.840 mm −1 . In addition, a black layer in which the dye was almost uniformly formed in a thickness of about 10 μm from the outer peripheral surface of the rod lens toward the center portion was formed, and no dye was present in other areas in the lens.

得られたロッドレンズを、中心軸に垂直な面で両端面が鏡面となるようにダイヤモンド刃を用いて切削してレンズ長4.4mmとした。このロッドレンズのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおける共役長Tcは10.30mm、10.00mm、9.70mmで、共役長Tcの差は、0.6mmであった。このロッドレンズはR、G、B各波長630nm、525nm、470nmの光を良く透過し、波長470nm(B)と波長630nm(R)における光量透過率は、同程度であった。
<比較例2>
The obtained rod lens was cut with a diamond blade so that both end surfaces thereof were mirror surfaces with a surface perpendicular to the central axis to a lens length of 4.4 mm. This rod lens had conjugate lengths Tc of 10.30 mm, 10.00 mm, and 9.70 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.6 mm. This rod lens transmitted light with wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm of R, G, and B well, and the light transmittance at wavelengths of 470 nm (B) and 630 nm (R) was comparable.
<Comparative example 2>

比較例1で得られた鏡面切削前のロッドレンズ664本を用いて実施例2と同様にして、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)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R、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.30mm、10.00mm、9.70mmで、共役長Tcの差は、0.6mmであった。   A rod lens array of A4 size (width 227 mm) having a lens length of 4.4 mm was manufactured in the same manner as in Example 2 by using 664 rod lenses before mirror cutting obtained in Comparative Example 1. In this rod lens array, Tc at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.30 mm, 10.00 mm, and 9.70 mm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.6 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、R、G、B各波長630nm、525nm、470nmでそれぞれ、64.1%、76.3%、65.5%であり、カラー特性が良くなかった。また、このロッドレンズアレイではR、G、B各波長630nm、525nm、470nmでフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<実施例6>
The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 64.1%, 76.3%, and 65.R at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively. The color characteristics were not good. In this rod lens array, almost no flare light or crosstalk light was observed at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm.
<Example 6>

ポリメチルメタクリレート52質量部、ベンジルメタクリレート35質量部、メチルメタクリレート13質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部及びハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第1層形成用原液とした。
ポリメチルメタクリレート48質量部、ベンジルメタクリレート10質量部、メチルメタクリレート35質量部、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート7質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第2層形成用原液とした。
For first layer formation, 52 parts by mass of polymethyl methacrylate, 35 parts by mass of benzyl methacrylate, 13 parts by mass of methyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 0.1 part by mass of hydroquinone are heated and kneaded at 70 ° C. The stock solution was used.
48 parts by weight of polymethyl methacrylate, 10 parts by weight of benzyl methacrylate, 35 parts by weight of methyl methacrylate, 7 parts by weight of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 0-hydroxyhydroxyphenyl ketone 1 25 parts by mass and 0.1 part by mass of hydroquinone were heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a second layer forming stock solution.

ポリメチルメタクリレート47質量部、メチルメタクリレート30質量部、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート23質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第3層形成用原液とした。
ポリメチルメタクリレート40質量部、メチルメタクリレート18質量部、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート42質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第4層形成用原液とした。ポリメチルメタクリレート37質量部、メチルメタクリレート4質量部、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート59質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.25質量部、ハイドロキノン0.1質量部を70℃に加熱混練して第5層形成用原液とした。
47 parts by mass of polymethyl methacrylate, 30 parts by mass of methyl methacrylate, 23 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a third layer forming stock solution.
40 parts by weight of polymethyl methacrylate, 18 parts by weight of methyl methacrylate, 42 parts by weight of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 0.25 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fourth layer forming stock solution. 37 parts by mass of polymethyl methacrylate, 4 parts by mass of methyl methacrylate, 59 parts by mass of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 0.25 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, hydroquinone 0.1 parts by mass was heated and kneaded at 70 ° C. to obtain a fifth layer forming stock solution.

なお、加熱混練前の第1層及び第2層用の各原液中に原液全体に対して染料HM−1450を0.014質量%、染料HD−180を0.003質量%添加した。また、加熱混練前の第3層、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を0.12質量%、染料HD−180を0.10質量%、染料HM−1450を0.08質量%、染料Blue 4Gを0.012質量%添加した。   In addition, 0.014 mass% of dye HM-1450 and 0.003 mass% of dye HD-180 were added with respect to the whole undiluted | stock solution in each undiluted | stock solution for 1st layers and 2nd layers before heat-kneading. In addition, in each undiluted solution for the third layer, the fourth layer, and the fifth layer before heating and kneading, 0.12% by mass of dye Blue ACR, 0.10% by mass of dye HD-180, and dye 0.08 mass% of HM-1450 and 0.012 mass% of dye Blue 4G were added.

この5種類の原液を、中心から順次、硬化後の屈折率が低くなるように配列して同心円状5層複合防止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℃であった。各層の吐出比は、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/3層目/4層目/5層目=35/38/20/6/1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、ロッドレンズを得た。   These five types of stock solutions were sequentially arranged from the center so that the refractive index after curing was lowered, and were simultaneously extruded from a concentric five-layer composite prevention nozzle. The temperature of the composite spinning nozzle was 40 ° C. The ejection ratio of each layer is converted into the ratio of the thickness of each layer in the radial direction of the lens (the radius in the first layer). First layer / 2nd layer / 3rd layer / 4th layer / 5th layer = 35/38/20/6/1. Next, in the same manner as in Example 1, a mutual diffusion treatment and a curing treatment were performed while taking up with a nip roller to obtain a rod lens.

得られたロッドレンズの半径は0.314mm、中心屈折率は1.513、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(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.851mm−1であった。また、ロッドレンズの外周面から中心部に向かって約85μmの厚さに染料がほぼ均一に存在する黒色の層と、中心軸を含み外周に向かって半径方向に約229μmの範囲に染料が均一に存在する赤色の層が形成されていた。レンズ中に染料の存在しない領域はなかった。 The obtained rod lens has a radius of 0.314 mm, a central refractive index of 1.513, and a refractive index distribution approximated by the formula (1) in the range of 0.2r to 0.8r from the central axis toward the outer periphery, and is 525 nm. The refractive index distribution constant g was 0.851 mm −1 at the wavelength of. In addition, a black layer in which the dye is present approximately uniformly in a thickness of approximately 85 μm from the outer peripheral surface of the rod lens toward the center, and a dye in a range of approximately 229 μm in the radial direction including the central axis toward the outer periphery. A red layer was formed. There were no areas without dye in the lens.

得られたロッドレンズを、中心軸に垂直な面で両端面が鏡面となるようにダイヤモンド刃を用いて切削してレンズ長4.4mmとした。このロッドレンズのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおける共役長Tcは10.00mm、9.38mm、8.91mmで、共役長Tcの差は、1.09mmであった。このロッドレンズは波長470nm(B)と波長525nm(G)の光をほとんど透過せず、波長630nm(R)における光量透過率は、波長470nm(B)における光量透過率の5倍以上であった。
<実施例7>
The obtained rod lens was cut with a diamond blade so that both end surfaces thereof were mirror surfaces with a surface perpendicular to the central axis to a lens length of 4.4 mm. The conjugate lengths Tc of the rod lens at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.00 mm, 9.38 mm, and 8.91 mm, and the difference between the conjugate lengths Tc was 1.09 mm. This rod lens hardly transmits light having a wavelength of 470 nm (B) and a wavelength of 525 nm (G), and the light amount transmittance at a wavelength of 630 nm (R) was more than five times the light amount transmittance at a wavelength of 470 nm (B). .
<Example 7>

実施例6で得られた鏡面切削前のロッドレンズ362本を用いて実施例2と同様にして、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)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R、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.00mm、9.38mm、8.91mmで、共役長Tcの差は1.09mmであった。   A rod lens array of A4 size (width 227 mm) having a lens length of 4.4 mm was manufactured in the same manner as in Example 2 using the 362 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 6. This rod lens array had Tc of 10.00 mm, 9.38 mm, and 8.91 mm at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 1.09 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、波長630nmで75.8%であった。波長525nm、470nmでは透過光量が少ない(レンズ中の染料により光がほとんど吸収されている)ため測定できなかった。また、このロッドレンズアレイでは波長630nmでフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<実施例8>
The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 75.8% at a wavelength of 630 nm. At wavelengths of 525 nm and 470 nm, the amount of transmitted light was small (most of the light was absorbed by the dye in the lens) and measurement was not possible. In this rod lens array, flare light and crosstalk light were hardly observed at a wavelength of 630 nm.
<Example 8>

実施例1で得られた鏡面切削前のロッドレンズ660本と、実施例6で得られた鏡面切削前のロッドレンズ362本を用いて、次に示す手順でロッドレンズ列が2列あるロッドレンズアレイを作製した。まず、配列治具上に実施例1のレンズを1列に平行配列し、湿気硬化型ホットメルト接着剤(セキスイエスダイン社製エスダイン9607M)を塗布したフェノール樹脂製基板(厚さ0.5mm)を貼り付け、レンズ列を1枚の基板に接着したものを作製した。   Using the 660 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 1 and the 362 rod lenses before mirror cutting obtained in Example 6, a rod lens having two rod lens rows in the following procedure An array was made. First, a phenolic resin substrate (thickness 0.5 mm) in which the lenses of Example 1 are arranged in parallel in a row on an arrangement jig and a moisture-curing hot melt adhesive (Sdyne 9607M manufactured by Sekisdyne Co., Ltd.) is applied. And a lens array bonded to one substrate was produced.

同様に、実施例6のレンズ列を1枚の基板に接着したものを作製する。これらの2組のレンズ列を1枚の基板に接着したものの一方のレンズ列に同じ接着剤を塗布して、もう一方のものと貼り合わせて、接着、硬化する。この時に、1段目と2段目のロッドレンズの光軸が平行になるように合わせておく。なお、レンズ径が異なるため俵積みにすることはできない。その後、両端面を切断して、実施例1と同様にダイヤモンド刃で鏡面切削し、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)のロッドレンズアレイを製造した。   Similarly, the lens array of Example 6 bonded to one substrate is manufactured. These two sets of lens rows are bonded to one substrate, the same adhesive is applied to one lens row, and the other lens rows are bonded together and bonded and cured. At this time, the first and second stage rod lenses are aligned so that the optical axes thereof are parallel to each other. In addition, it cannot be piled up because the lens diameter is different. Thereafter, both end faces were cut and mirror-cut with a diamond blade in the same manner as in Example 1 to produce an A4 size (width 227 mm) rod lens array with a lens length of 4.4 mm.

このロッドレンズアレイは、1段目のロッドレンズ列は、波長630nm(R)の光をほとんど透過せず、2段目のロッドレンズ列は、波長470nm(B)と波長525nm(G)の光をほとんど透過しなかった。このロッドレンズアレイのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.00mm、10.15mm、9.84mmで、共役長Tcの差は、0.31mmであった。   In this rod lens array, the first-stage rod lens array hardly transmits light with a wavelength of 630 nm (R), and the second-stage rod lens array has light with a wavelength of 470 nm (B) and a wavelength of 525 nm (G). Almost did not penetrate. In this rod lens array, Tc at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.00 mm, 10.15 mm, and 9.84 mm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.31 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、R、G、B各波長630nm、525nm、470nmでそれぞれ、75.4%、75.8%、75.6%であった。また、このロッドレンズアレイではR、G、B各波長630nm、525nm、470nmでフレア光やクロストーク光はほとんど観測されなかった。
<比較例3>
The MTF at 12 Lp / mm measured with the rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 75.4%, 75.8%, 75.75 at R, G, B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm, respectively. It was 6%. In this rod lens array, almost no flare light or crosstalk light was observed at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm.
<Comparative Example 3>

加熱混練前の第4層及び第5層用の各原液中に染料を全く添加しないこと以外は実施例1と同様にしてロッドレンズを得た。
得られたロッドレンズの半径は0.172mm、中心屈折率は1.497、中心軸から外周部に向かう0.2r〜0.9rの範囲において屈折率分布が式(1)に近似され、525nmの波長において屈折率分布定数gは0.837mm−1であった。また、ロッドレンズの外周面から中心部に向かって約10μmの厚さに染料が存在しない透明な層と、中心軸を含み外周に向かって半径方向に約162μmの範囲に染料が均一に存在する青色の層が形成されていた。
A rod lens was obtained in the same manner as in Example 1 except that no dye was added to the stock solutions for the fourth layer and the fifth layer before heating and kneading.
The obtained rod lens has a radius of 0.172 mm, a center refractive index of 1.497, and a refractive index distribution approximated by the formula (1) in the range of 0.2r to 0.9r from the central axis toward the outer periphery, and is 525 nm. The refractive index distribution constant g was 0.837 mm −1 at the wavelength of. In addition, a transparent layer in which the dye does not exist in a thickness of about 10 μm from the outer peripheral surface of the rod lens toward the center, and a dye uniformly exists in a range of about 162 μm in the radial direction including the center axis toward the outer periphery. A blue layer was formed.

得られたロッドレンズを、中心軸に垂直な面で両端面が鏡面となるようにダイヤモンド刃を用いて切削してレンズ長4.4mmとした。このロッドレンズのR、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおける共役長Tcは10.45mm、10.15mm、9.85mmで、共役長Tcの差は、0.6mmであった。また、このロッドレンズは波長630nm(R)の光をほとんど透過せず、波長470nm(B)における光量透過率は、波長630nm(R)における光量透過率の5倍以上であった。
<比較例4>
The obtained rod lens was cut with a diamond blade so that both end surfaces thereof were mirror surfaces with a surface perpendicular to the central axis to a lens length of 4.4 mm. The conjugate lengths Tc of the rod lens at wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.45 mm, 10.15 mm, and 9.85 mm, and the difference between the conjugate lengths Tc was 0.6 mm. Further, this rod lens hardly transmitted light having a wavelength of 630 nm (R), and the light amount transmittance at a wavelength of 470 nm (B) was 5 times or more than the light amount transmittance at a wavelength of 630 nm (R).
<Comparative example 4>

比較例3で得られたロッドレンズ660本を用いて実施例2と同様にして、レンズ長が4.4mmのA4サイズ(幅227mm)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R、G、B各波長630nm、525nm、470nmにおけるTcはそれぞれ10.46mm、10.15mm、9.84mmで、共役長Tcの差は、0.62mmであった。   A rod lens array of A4 size (width 227 mm) having a lens length of 4.4 mm was manufactured in the same manner as in Example 2 using 660 rod lenses obtained in Comparative Example 3. In this rod lens array, Tc at R, G, and B wavelengths of 630 nm, 525 nm, and 470 nm were 10.46 mm, 10.15 mm, and 9.84 mm, respectively, and the difference in conjugate length Tc was 0.62 mm.

このロッドレンズアレイのTc=10.0mmに固定して測定した12Lp/mmにおけるMTFは、波長470nmで55.8%、波長525nmで56.4%とクロストーク光やフレア光の影響で低かった。波長630nmでは透過光量が少ない(レンズ中の染料により光がほとんど吸収されている)ため測定できなかった。   The MTF at 12 Lp / mm measured with this rod lens array fixed at Tc = 10.0 mm was 55.8% at a wavelength of 470 nm and 56.4% at a wavelength of 525 nm, which was low due to the influence of crosstalk light and flare light. . At a wavelength of 630 nm, the amount of transmitted light was small (most of the light was absorbed by the dye in the lens) and measurement was not possible.

本発明のロッドレンズの中心軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the central axis of the rod lens of this invention. 本発明のロッドレンズアレイの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the rod lens array of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ロッドレンズ
2 中心軸
3 第一の光吸収層
4 第二の光吸収層
5 基板
6 接着剤層
7 Rの波長の光を吸収するロッドレンズ
8 G、Bの波長の光を吸収するロッドレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rod lens 2 Center axis 3 1st light absorption layer 4 2nd light absorption layer 5 Board | substrate 6 Adhesive layer 7 Rod lens which absorbs the light of the wavelength of R 8 Rod lens which absorbs the light of the wavelength of G and B

Claims (8)

中心軸から外周部に向かって屈折率が連続的に減少しているロッドレンズであって、外周表面の位置から中心軸に向かう100μm以内の所定範囲の部分にR、G、B各波長の光を吸収する光吸収剤を含む第一の光吸収層を有し、中心軸を含む領域にR、G、B各波長のいずれか一つまたは2つの波長の光を吸収する光吸収剤を含む第二の光吸収層を有することを特徴とするロッドレンズ。   A rod lens having a refractive index that continuously decreases from the central axis toward the outer peripheral portion, and light of each wavelength of R, G, and B in a predetermined range within 100 μm from the position of the outer peripheral surface toward the central axis. A first light absorption layer including a light absorber that absorbs light, and a light absorber that absorbs light of one or two wavelengths of R, G, and B in a region including the central axis. A rod lens comprising a second light absorption layer. 前記第一の光吸収層と前記第二の光吸収層とが連続して形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロッドレンズ。   The rod lens according to claim 1, wherein the first light absorption layer and the second light absorption layer are continuously formed. 前記R、G、B各波長が、それぞれ600〜680nm、500〜590nm、430〜490nmの範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載のロッドレンズ。   3. The rod lens according to claim 1, wherein each of the R, G, and B wavelengths is in a range of 600 to 680 nm, 500 to 590 nm, and 430 to 490 nm, respectively. 前記第二の光吸収層が、Rの波長における光量透過率がBの波長における光量透過率の5倍以上であることを特徴とする請求項3に記載のロッドレンズ。   4. The rod lens according to claim 3, wherein the second light absorption layer has a light amount transmittance at a wavelength of R that is five times or more a light amount transmittance at a wavelength of B. 5. 前記第二の光吸収層が、Bの波長における光量透過率がRの波長における光量透過率の5倍以上であることを特徴とする請求項3に記載のロッドレンズ。   4. The rod lens according to claim 3, wherein the second light absorption layer has a light amount transmittance at a wavelength of B of 5 times or more than a light amount transmittance at a wavelength of R. 5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のロッドレンズの複数本が、二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行方向となるように配列固定されたロッドレンズ列を少なくとも1列備えたことを特徴とするロッドレンズアレイ。   A rod lens array in which a plurality of rod lenses according to any one of claims 1 to 5 are arranged and fixed so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other between two substrates. A rod lens array comprising one row. 請求項4に記載のロッドレンズと請求項5に記載のロッドレンズの複数本が、二枚の基板間に各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行方向となるように配列固定されたロッドレンズ列を少なくとも1列備えたことを特徴とするロッドレンズアレイ。   A rod lens array in which a plurality of rod lenses according to claim 4 and a plurality of rod lenses according to claim 5 are arranged and fixed between two substrates so that the central axes of the rod lenses are substantially parallel to each other. A rod lens array comprising at least one row. 前記ロッドレンズ列の少なくとも1列は請求項4に記載のロッドレンズが配列固定され、前記ロッドレンズ列の少なくとも1列は請求項5に記載のロッドレンズが配列固定されていることを特徴とする請求項7に記載のロッドレンズアレイ。   The rod lens according to claim 4 is arranged and fixed in at least one row of the rod lens rows, and the rod lens according to claim 5 is arranged and fixed in at least one row of the rod lens rows. The rod lens array according to claim 7.
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