JP2013195826A

JP2013195826A - 正立等倍レンズアレイユニットおよび画像読取装置

Info

Publication number: JP2013195826A
Application number: JP2012064323A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Fujii; 隆春藤井; Takeya Sugita; 丈也杉田
Original assignee: Kyocera Corp; Kyocera Optec Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Kyocera Optec Co Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP5889684B2

Abstract

【課題】正立等倍レンズアレイに特有のクロストークを防止して、フレアノイズの発生を抑制し、光学性能を向上させた正立等倍レンズアレイユニットおよびこれを用いた画像読取装置を提供する。
【解決手段】物体面Ａ側から撮像面Ｂに至る光６の入射方向に沿って、第１のレンズ１１の光軸に垂直な方向に沿って複数の第１のレンズ１１が配置された第１のレンズアレイ１と、前記第１のレンズ１１のそれぞれと光軸が一致する複数の第２のレンズ２１が配置された第２のレンズアレイ２とがこの順に積層され、互いに光軸が重なる前記第１のレンズ１１と前記第２のレンズ２１とによって正立等倍光学系が形成されるように前記第１のレンズアレイ１と第２のレンズアレイ２とを対向して配置した正立等倍レンズアレイユニットであって、前記第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に、視野角調整フィルム５を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、スキャナ、ファクシミリなどの画像読取装置に用いられる正立等倍レンズアレイユニットおよびこれを用いる画像読取装置に関する。

スキャナ、ファクシミリなどの画像読取装置、またはＬＥＤプリンタなどの画像形成装置には、縮小光学系または正立等倍光学系が用いられる。特に、正立等倍光学系は、縮小光学系を用いる場合に比べて、装置全体の小型化が容易であるという利点を有する。

画像読取装置の場合、正立等倍結像光学系は、ライン状光源と、正立等倍レンズアレイと、ラインイメージセンサとから構成される。正立等倍レンズアレイとして、片面または両面に複数の微小レンズを規則的に配列した透明な平板状レンズアレイプレートを、個々のレンズの光軸が一致するように対向して配置した一対の正立等倍レンズアレイプレートが知られている。このような正立等倍レンズアレイプレートは、射出成型などの方法により形成できるため、比較的安価に製造することができ、レンズアレイプレートを長手方向に複数組み合わせることで種々のサイズに応じた正立等倍レンズアレイを提供できる。

正立等倍レンズアレイプレートでは、隣接したレンズ間に光線を隔離するための壁が無いため、正立等倍レンズアレイプレートに斜めに入射した光線が、プレート内部を斜めに進んで隣接したレンズに入り込み、出射して所定の結像位置でない位置に達する、いわゆるクロストークが発生し、これがフレアノイズ（ゴーストともいう）の原因になるという問題がある。

そこで、このようなクロストークを防止するために、様々な提案がされている。例えば、正立等倍レンズアレイプレートの表面に、結像に寄与しない迷光を除去するための遮光壁を形成したもの（特許文献１）、中間結像位置に視野絞りを配置したもの（特許文献２）、光学系を２系統にして画像処理する（すなわちラインセンサーを２本設ける）もの（特許文献３）などが知られている。

特開２０１０‐２８６７４１号公報特開２００９‐０８６６２７号公報特開２００９−２４６６２３号公報

クロストーク防止のため壁を設けて遮光するか、光学系を分割するという手法では、遮光壁等の部品に高い精度が要求されると共に、部品点数が増えるために、量産性や製造コストに問題がある。
こうした従来の正立等倍レンズアレイの課題と共に、被写界深度を深めるべく実質的なテレセントリック性を有する正立等倍レンズアレイユニットを本発明者は先に提案した（特願２０１１−２６５２８６号）。この発明ではテレセントリック性を得るための絞りの配置を巧みに設計することで、迷光やクロストークをも防止することが可能となったものである。

本発明者はこうしたテレセントリック性を有する正立等倍レンズアレイについて更なる改良を目指し、より効果的にクロストークを防止して、フレアノイズの発生を抑制し、光学性能を向上させた正立等倍レンズアレイユニットおよびこれを用いた画像読取装置を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、正立等倍レンズアレイの物体（原稿）面側に、視野角調整機能を持つ光学素子を配置することにより、クロストークを簡単に防止することができるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下のような構成を有する。
(1) 物体面側から撮像面に至る光の入射方向に沿って、第１のレンズの光軸に垂直な方向に沿って複数の第１のレンズが配置された第１のレンズアレイと、前記第１のレンズのそれぞれと光軸が一致する複数の第２のレンズが配置された第２のレンズアレイと、互いに光軸が重なる前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間における第１のレンズの第２面近傍に開口が形成される遮光部とを備え、互いに光軸が重なる前記第１のレンズ、前記開口、および前記第２のレンズによって形成された正立等倍レンズアレイユニットであって、前記第１のレンズアレイの物体面側に、視野角調整機能を持つ光学素子を配置した、ことを特徴とする正立等倍レンズアレイユニット。
(2) 前記視野角調整機能を持つ光学素子が、視野角調整フィルムである（１）記載の正立等倍レンズアレイユニット。
(3）互いに光軸が重なる第１のレンズ、開口、および第２のレンズによって形成される各光学系は正立等倍光学系であり、第１のレンズの第１面の曲率半径をｒ₁、第１のレンズの厚さをＬ₁、第１のレンズの屈折率をｎとするとき

を満たす、（１）から（２）のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイユニット。
（４）第１のレンズの第１面を除く第１のレンズアレイの物体面側には遮光部材が設けられていることを特徴とする（１）から（３）のいずれか記載の正立等倍レンズアレイユニット。
（５）前記遮光部材が遮光マスクであることを特徴とする正立等倍レンズアレイユニット。
（６）前記遮光部材が遮光塗料であることを特徴とする（４）の正立等倍レンズアレイユニット。

また、本発明の画像読取装置は、上記（1）〜（6）のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイユニットを備える。

本発明の正立等倍レンズアレイユニットは、視野角調整機能を持つ光学素子を備えているので、光の入射角のうち、所定の角度以上の入射角が正立等倍レンズアレイに入射するのが制限され、そのため殆どのクロストークを防止することができる。その結果、正立等倍レンズアレイユニットの機構部品を簡略化でき、量産性および経済性が向上すると共に、光学設計上の配置自由度も高めることができるため光学設計上も優位な設計ができるという効果がある。

本発明の正立等倍レンズアレイユニットの一実施形態を示す断面図である。図１のII-II線断面図である。図１の正立等倍レンズアレイユニットを備えた画像読取部の概略を示す、図１の主走査方向に垂直な断面図である。単位光学系と像面および物体面との位置関係を示す図である。図１におけるＸ方向に垂直な平面による単位光学系の部分断面図である。 (ａ)、（ｂ）は、従来の正立等倍レンズアレイユニットにおいて理想位置から物体面が変位した場合における像面上の結像位置の変化を説明するための図である。本発明の作用を説明するための比較例となる正立等倍レンズアレイユニットの概略図である。本発明の作用を説明するための本発明に係る正立等倍レンズアレイユニットの概略図である。

以下、本発明の正立等倍レンズアレイユニット（以下、単にレンズアレイユニットという）の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１、図２に示すレンズアレイユニットは、イメージスキャナ（図示せず）等における画像読取部に設けられるものであり、原稿等の被写体である物体（物体面をＡとして示す）の画像を主走査方向に沿った直線状に読取可能である。画像読取部を、主走査方向に垂直な副走査方向に変位させながら、直線状の画像を連続的に読取ることにより、被写体の２次元状の画像が読出される。
なお、図１において副走査方向は紙面に垂直な方向であり、図２において主走査方向は紙面に垂直な方向になる。

本実施形態のレンズアレイユニットは、第１のレンズアレイ１、第２のレンズアレイ２、およびこれらを連結する遮光部３を基本構成要素とし、さらに第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に視野角調整フィルム５を備える。

第１のレンズアレイ１は、プレートの片面または両面にプレートの長手方向（主走査方向）に沿って微細な第１のレンズ１１が複数配列された透明な平板状のプレートである。複数の第１のレンズ１１は光軸が互いに平行になるように姿勢が定められる。また、第１のレンズ１１の光軸に垂直な方向（図１に示すＸ方向）に沿って互いに密着するように、第１のレンズ１１は配置される。

第２のレンズアレイ２には、複数の第２のレンズ２１が、第１のレンズアレイ１と同様にして設けられる。複数の第２のレンズ２１は光軸が互いに平行になるように姿勢が定められる。

第１および第２のレンズアレイ１，２は、射出成形などにより形成される。第１および第２のレンズアレイ１，２の材質としては、射出成形などで成形可能であり、かつ必要な波長領域の光に対して光透過性がよく、吸水性の低いものが好ましく、例えばシクロオレフィン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネートなどが使用可能である。

遮光部３は、第１のレンズアレイ１と第２のレンズアレイ２とを連結している。遮光部３には、図２に示すように、第１のレンズアレイ１から第２のレンズアレイ２に向けて貫通している複数の透光孔３１（開口）が形成される。遮光部３における第１のレンズアレイ１側の面は、透光孔３１以外の面に入射する光を遮光する。従って、透光孔２２は視野絞り手段として機能する。

個々の第１のレンズ１１、透光孔３１、および第２のレンズ２１によって単位光学系４７（図３を参照）が構成される。各単位光学系４３が、正立等倍光学系となるように且つ物体側に実質的にテレセントリックとなるように、第１のレンズ１１、第２のレンズ２１および開口位置が設計される。
すなわち、単位光学系４７の物体側をテレセントリックにするためには、第１のレンズ１１による無限遠結像位置と透光孔３１の開口位置（絞りの位置）を合致させることが必要である。
なお、実質的にテレセントリックとなるための詳細な条件については、後述する。

透光孔３１は、図５に示すように、同一の中心線ｃｌを有して連続する２つの円錐台の側面に沿った形状に、内面が形成される。また、第１のレンズ１１側の透光孔３１の開口の口径は、第２のレンズ２１側の開口の口径より小さくなるように形成される。中心線ｃｌが第１のレンズ１１および第２のレンズ２１の光軸と重なるように、透光孔３１の形成位置が定められる。

さらに、透光孔３１の内面には、光の反射を抑える処理や光を吸収する処理が施される。例えば、光の反射を抑制する処理として、サンドブラストなどにより表面を荒らすシボと呼ばれる処理や、表面をスクリュー状に加工することによって反射光線の進行を抑制する処理である。また、光を吸収する処理として、吸光塗料による内面の塗布などが挙げられる。

本実施形態のレンズアレイユニットは、第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に視野角調整フィルム５（視野角調整機能を持つ光学素子）が配置される。この視野角調整フィルム５は、微細なルーバー構造を有する光学フィルムであり、このフィルムを第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に配置することにより、光の可視範囲を制御することができ、具体的には入射角の大きな光をカットすることができる。

図３は、本実施形態に係る画像読取部の概要を模式的に示す概念図である。図３では、カバーガラス４１が設けられている。なお、図３を示す用紙の裏面から表面に向かう方向が主走査方向であり、左から右に向かう方向が副走査方向である。また、図３の上から下に向かう方向を光軸方向とする。

画像読取部４０は、カバーガラス４１、照明系４２、正立等倍レンズアレイユニット４３、撮像素子４４、および位置規定部材４５を含んで構成される。カバーガラス４１、照明系４２、正立等倍レンズアレイユニット４３、および撮像素子４４は、位置規定部材４５によって、互いの位置および姿勢が以下に説明する状態に維持されるように固定される。

位置規定部材４５には、孔部４６が形成される。孔部４６は第１の室部ｒ１と第２の室部ｒ２とを有している。第１の室部ｒ１は第２の室部ｒ２より副走査方向の幅が長くなるように、形成される。

孔部４６の第１の室部ｒ１側の端に、カバーガラス４１が冠着される。第１の室部ｒ１には、照明系４２が配置される。なお、照明系４２は、光軸方向から見て第２の室部ｒ２に重ならない位置に配置される。照明系４２から発する照明光がカバーガラス４０の方向に出射するように照明系４２は設けられる。すなわち、照明系４２を構成する光源や照明光学系の姿勢や位置が定められる。

第２の室部ｒ２には、正立等倍レンズアレイユニット４３が挿着される。また、第２の室部ｒ２側の端には、撮像素子４４が固着される。

なお、カバーガラス４１の平面の法線、正立等倍レンズアレイユニット４３に設けられる各光学系の光軸、および撮像素子４４の受光面の法線は光軸方向と平行となるように、姿勢が調整される。

上述のような構成において、照明系４２から発する照明光がカバーガラス４１を介して被写体に照射される。被写体による照明光に対する反射光がカバーガラス４１を透過する。被写体の反射光が正立等倍レンズアレイユニット４３によって撮像素子４４の受光面に結像する。結像した光学像が撮像素子４４によって撮像され、電気信号である画像信号が生成される。

撮像素子４４はＣＣＤラインセンサやＣＭＯＳラインセンサなどであって、１次元の画像信号を生成する。生成された１次元の画像信号は信号処理回路に送信され、所定の画像処理が施される。画像読取部４０を副走査方向に変位させながら生成した複数のフレームの１次元の画像信号を生成することによって２次元状の画像信号が生成される。

正立等倍レンズアレイユニット４３は、第１のレンズアレイ１、第２のレンズアレイ２、および遮光部３によって構成される。

本実施形態においては、第１のレンズ１１の第１面および第２のレンズ２１の両面が凸面になるように形成することにより、正立等倍性が単位光学系４７に設けられる。なお、第１のレンズ１１の第２面は凸面、凹面、および平面のいずれであってもよい。

さらに、第１のレンズ１１は、以下の（１）式を満たすように設計され、形成される。

ただし、ｒ₁は第１のレンズ１１の第1面の曲率半径、Ｌ₁は第１のレンズ１１の厚さ、ｎは第１のレンズ１１の屈折率である。

さらに、各単位光学系４７は、以下の（２）式を満たすように設計され、形成される。

ただし、ｙ₀は単位光学系４７の視野半径、すなわち単位光学系４７が取込み可能な光の物体面ｏｓ上の範囲の半径である（図４を参照）。なお、単位光学系４７から物体面ｏｓまでの距離Ｌ₀は予め定められる。被写体となる原稿が載置されるガラス面と単位光学系４７との距離が上記予め定められた距離Ｌ₀となるように、イメージスキャナは形成される。また、Ｄは単位光学系４７の直径である。

以上のような構成の本実施形態の正立等倍レンズアレイユニットによれば、通常のレンズを用いて形成可能であって、アレイ全体として被写界深度を拡大した正立等倍レンズアレイユニットを形成することが可能である。

図６（ａ）に示すように、従来の正立等倍レンズアレイユニット４３’では、像面ｉｓまでの距離に対して理想の物体面ｏｓの位置に載置された物体が各単位光学系４７’により像面ｉｓ上に等倍の正立像として結像される。複数の単位光学系４７’によって形成される像は位置ずれを生じることなく一つの全体像として写し出される。

しかし、図６（ｂ）に示すように、物体面ｏｓが理想位置から変位することにより個々の単位光学系４７’の像面ｉｓにおける等倍性が崩れ、物体面ｏｓにおける同じ一点の像面ｉｓにおける結像位置が互いに隣接する単位光学系４７’で異なる。それゆえ、正立等倍レンズアレイユニット４３’全体により写し出される像にはブレが生じる。したがって、正立等倍レンズアレイユニット４３’全体としての被写界深度は浅くなる。

一般的に、物体側の主光線の入射角度が大きくなるほど、物体面ｏｓの変位に対するレンズの倍率の変化は大きくなる。正立等倍レンズアレイユニット全体では、倍率の変化が大きくなるほど、隣接するレンズによる物体面ｏｓの同一の点の結像位置のズレが大きくなる。

従って、理想的には、主光線の入射角度がゼロであれば、物体面ｏｓの変位に対して倍率は変化しない。それゆえ、物体面ｏｓが理想位置から変位しても物体面ｏｓ上の一点の別々のレンズによる結像位置がずれずに像面ｉｓ上の同じ位置に結像する。すなわち、レンズアレイを構成する個々の光学系が物体側テレセントリックであれば、レンズアレイ全体としての被写界深度を深く保つことが可能である。このように、本実施形態の正立等倍レンズアレイユニット４３は、レンズアレイ全体としての被写体深度を深化させることが可能である。

本実施形態では、第１のレンズ１１が（１）式を満たすように形成することにより、以下に説明するように、物体側のテレセントリック性が個々の単位光学系４７に備えられる。

単位光学系４７の物体側をテレセントリックにするためには、第１のレンズ１１の後側焦点と絞りの位置を合致させることが求められる。第１のレンズ１１の後側焦点位置は、無限遠の物体の第１のレンズ１１による結像位置に実質的に等しい。また透光孔３１の細径部位が、単位光学系４７の絞りとして機能する。

それゆえ、単位光学系４７の物体側をテレセントリックにするためには、第１のレンズ１１による無限遠結像位置と透光孔３１の細径部位の位置を合致させることが必要である。

透光孔３１の細径部位は、後述するように、第１のレンズ１１の第２面上または第２面近傍に配置されることが好ましい。したがって、透光孔３１の細径部位を第1のレンズ１１の第２面近傍に配置した場合において第１のレンズ１１による無限遠結像位置を第１のレンズ１１の第２面上に実質的に合致させることにより、単位光学系２３に物体側テレセントリック性を設けることが出来る。

無限遠結像位置を第１のレンズ１１の第２面に合致させる条件は、以下のように定められる。第１のレンズ１１の第１面の前後の幾何光学的な関係として、アッベの不変量より（３）式が成立する。

ただし、（３）式において、ｓ₀は物体と第１のレンズ１１の第１面との間の距離とする。また、ｓ₁は第１のレンズ１１の第１面と第１のレンズ１１の第１面から射出した光の結像位置との間の距離とする。

無限遠の物体の結像位置を定めるので、ｓ₀を無限大とすると（３）式は（４）式に変形可能である。

（４）式が満たされる場合に、第１のレンズ１１の第１面から距離ｓ₁の位置が、第1面の曲率半径がｒ₁である第１のレンズ１１の無限遠結像位置となる。したがって、第１のレンズ１１の第２面において第１のレンズ１１の無限遠の物体を結像させるには、（５）式を満たす必要がある。

ただし、（５）式を満たさなくても、（５）式の左辺の絶対値が、実質的にゼロでとみなせる許容値以下であれば、第１のレンズ１１の第２面を無限遠結像位置に実質的に合致させることが可能である。なお、（５）式の左辺は、無限遠結像位置の調整のみならず、第１のレンズ１１の倍率にも影響を与える。それゆえ、許容値は、無限遠結像位置の調整および第１のレンズ１１の倍率を考慮して定められる。

（５）式の左辺の絶対値が増加するほど、無限遠結像位置が第１のレンズ１１の第２の面から離間する。無限遠結像位置が離間するほど、第１のレンズ１１の物体側のテレセントリック性が低下する。許容値が０．３であれば、第１のレンズ１１の物体側のテレセントリック性は維持される。

また、（５）式の左辺の絶対値が増加するほど、第１のレンズ１１の倍率が増加する。本実施形態においては、第１のレンズ１１は縮小光学系、すなわち倍率が１未満であることが望ましい。なぜならば、正立等倍性を有するように、第１のレンズ１１と第２のレンズ２１を用いて単位光学系４７を構成するからである。

第１のレンズ１１の倍率が１未満である必要があることについて、さらに具体的に説明する。単位光学系４７の倍率は１なので、単位光学系４７を構成する第１のレンズ１１と第２のレンズ２１の倍率の積が１である。したがって、第１のレンズ１１と第２のレンズ２１の一方が縮小光学系で、他方が拡大光学系である必要がある。前述のように、第１のレンズ１１は互いに密着するようにＸ方向に沿って配置される（図１参照）。したがって、第１のレンズ１１を互いに密着させるためには、第１のレンズ１１が縮小光学系であることが必須の条件となる。

（５）式の左辺の絶対値が０．２未満である場合に、第１のレンズ１１の倍率は１未満である。それゆえ、第１のレンズ１１の倍率を考慮した許容値は０．２と求められる。

したがって、無限遠結像位置の用性および第１のレンズ１１の倍率の両者を考慮すると、（５）式の左辺の絶対値に対して用いる許容値は０．２であることが好ましい。許容値を０．２とすることにより、（１）式が得られる。

次に、透光孔３１の細径部位を、第１のレンズ１１の第２面上または第２面近傍に配置されることが好ましい理由について説明する。

第１のレンズ１１と第２のレンズ２１の間には、任意の単位光学系４７から他の単位光学系４７への迷光防止のための遮光壁と、明るさを調整するための絞りとを設ける必要がある。本実施形態においては、遮光部３に形成される透光孔３１の内壁が遮光壁として機能し得る。したがって、絞りは第１のレンズ１１と遮光部３との間、または遮光部３と第２のレンズ２１との間のいずれかに配置される。

ところで、第１のレンズ１１の第２面および、第２のレンズ２１の第１面には、塵が付着し得る。塵が付着すると、撮像素子４４に到達する被写体像の光量が減少する。塵の影響を可能な限り低減化するためには、塵が付着され得る第１のレンズ１１の第２面および第２のレンズ２１の第１面を通過する光束を可能な限り太くすることが望ましい。

このような条件を満たすためには、有限距離にある被写体の光学像の結像位置と、第１のレンズ１１の第２面および第２のレンズ２１の第１面とを十分に離間させる必要がある。有限距離にある被写体の光学像の結像位置を両者から十分に離間するためには、透光孔３１の内部において、有限距離にある被写体の光学像を結像させることが好ましい。また、透光孔３１の内部において、有限距離にある被写体の光学像を結像させるには、その結像位置より第１のレンズ１１側の任意の位置において、無限遠の被写体を結像させる必要がある。

前述のように、物体側にテレセントリック性を設けるために、第１のレンズ１１の焦点に、絞りを配置することが必要である。それゆえ、絞りを透光孔３１の内部より第１のレンズ１１側に配置する必要がある。したがって、絞りを、第１のレンズ１１と遮光部３との間に設ける必要がある。

また、任意の単位光学系４７から他の単位光学系４７への迷光防止のために、第１のレンズ１１の第２面および第２のレンズ２１の第１面に入射する光束が、第１、第２のレンズ１１、２１のレンズの径よりも細いことが求められる。第１のレンズ１１の第２面および第２のレンズ２１の第１面における光束を細くするためには、第１のレンズ１１の第２面と第２のレンズ２１の第１面との間の距離を短くすることが必要である。

また、遮光壁が光軸方向に沿って長くなるほど迷光防止効果が高くなる。したがって、第１のレンズ１１の第２面と第２のレンズ２１の第１面との間の短い距離において、遮光壁の迷光防止効果を最大化するためには、第１のレンズ１１と第２のレンズ２１との間の光路すべてに亘って透光孔３１で覆われることが求められる。すなわち、透光孔３１の一方の端部が第１のレンズ１１の第２面に合致し、他方の端部が第２のレンズ２１の第１面に合致させることが好ましい。すなわち、透光孔３１と、第１のレンズ１１および第２のレンズ２１との間に空隙を設けないように配置することが好ましい。

第１のレンズ１１の第２面と透光孔３１との間に空隙を設けないので、絞りを透光孔３１の第１のレンズ１１側の端部に密着させる必要がある。絞りを透光孔３１の端部に密着させる代わりに、透光孔３１の端部に細径部位を形成することにより絞りとして機能させることが可能である。それゆえ、透光孔３１の細径部位を、第１のレンズ１１の第２面上または第２面近傍に配置されることが好ましい。

また、本実施形態によれば、０．５≦ｙ₀／Ｄとなるように単位光学系４７は形成される。それゆえ、物体面ｏｓ上のすべての点がいずれかの単位光学系４７の視野域に含まれ得るので、像の一部欠落が防止される。

ところで、ｙ₀／Ｄが大きくなるほど、単位光学系４７は光軸からの距離の離れた物体面ｏｓも視野域に含むことになる。それゆえ、ｙ₀／Ｄが大きくなると、物体面ｏｓ上の一点を結像させる単位光学系４７の数が増え、異なる単位光学系４７により形成される像のズレの影響がより大きくなる。

そこで、本実施形態では、ｙ₀／Ｄ≦１となるように単位光学系４７は形成される。それゆえ、物体面ｏｓ上の一点を結像させる単位光学系４７の数が２以下に限定され、像のズレの影響を低減化させることが可能である。

さらに、本実施形態では、他の単位光学系４７からの光を遮断し、クロストークを防止するために、第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に、図１、図２に示すように、視野角調整フィルム５（視野角調整機能を持つ光学素子）が配置される。この視野角調整フィルム５は、微細なルーバー構造を有する光学フィルムであり、このフィルムを第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に配置することにより、光の可視範囲を制御することができ、具体的には入射角の大きな光をカットすることができる。この視野角調整フィルム５としては、例えば住友スリーエム（株）製の「３Ｍライトコントロールフィルム」（「３Ｍ」は登録商標である）などが使用可能である。

視野角調整フィルム５は、その特性上、入射角度ゼロを最大に視野角調整角度まで徐々に視野角調整フィルム５を透過する光量が低下する傾向がある。それゆえ、使用に際しては組み合わせる正立等倍光学系のテレセントリック性との関係で適宜決定することができる。例えば後述する実施例に示した光学系では、像の実質的な明るさを示す指標である有効Ｆ値をＦ＝１２．２と設計し、視野角調整フィルムとして厚み０．５ｍｍ、可視角度４８度を使用し、光学系光量低下を１０％以下に抑えることができた。

視野角調整フィルム５は、第１のレンズアレイ１の物体面Ａ側に配置される。このとき、視野角調整フィルム５は、第１のレンズアレイ１の物体面Ａに接面していてもよく、あるいは画像に影響の出ない範囲で物体面Ａから離隔していてもよい。これは、物体面Ａから離れすぎる（換言すれば原稿面に近づく）と視野角調整フィルム５の像が撮像素子４４上に結像されるためである。したがって、正立等倍光学系の光学特性に応じて、適宜決定される。

また、本実施形態によれば、第１のレンズ１１が図１示すＸ方向に沿って互いに密着するように配置される。このような構成により、Ｘ方向に沿って欠落の無い画像を形成することが可能である。

本実施形態では、前述のように、各単位光学系４７は物体側に実質的にテレセントリックであるため、単位光学系４７の径外に位置する点からの光の透過量は低い。それゆえ、隣接する単位光学系４７間に隙間があると、隙間の延長上の物体面ｏｓ上の点の像が極めて暗くなり、画像が欠落することもあり得る。しかし、上述のように、第１のレンズ１１がＸ方向に沿って密着するので、このような隙間が無く、Ｘ方向に沿って欠落の無い画像を得ることが可能である。

また、本実施形態では、透光孔３１の第１のレンズ１１側の口径が第２のレンズ２１側の口径より小さいので、他の単位光学系４７の第１のレンズ１１からの迷光の、第２のレンズ２１への入射を防止することが可能である。

互いに密着する第１のレンズ１１では、隣接する第１のレンズ１１の側面などから迷光が入射することがあり得る。このような迷光の混入により、結像される画像のノイズの影響が大きくなる。しかし、本実施形態のように、透光孔３１を用いて迷光の第２のレンズ２１への入射を抑制することにより迷光が抑止され、画像のノイズの影響を低減化させることが可能である。

本実施形態では、透光孔３１の内面には光の反射を抑える処理や光を吸収する処理が施されるので、第１のレンズ１１側の開口を通過し、透光孔３１の内面に入射する迷光の第２のレンズ２１への伝播を防ぐことが可能である。

次に、上記のような視野角調整フィルム５を用いた場合の本実施形態の作用を説明する。図７は、視野角調整フィルム５を有しない場合の正立等倍レンズアレイユニットを示しており、本実施形態の比較例に相当する。このレンズアレイユニットに物体Ｎから入射角度αが２４度以上の光（矢印Ｍで示す）が入射した場合、クロストークが発生し、フレアノイズ（ゴースト）の原因となる。

これに対して、視野角調整フィルム５を用いた正立等倍レンズアレイユニットでは、図８に示すように、入射角度αが２４度以上の光（矢印Ｍで示す）が入射した場合、視野角調整フィルム５によって光がカットされ、第１のレンズアレイ１へ入射することがないので、クロストークの発生を防止することができる。なお、図７、図８において、矢印Ｍ₀は、画像光を示している。

このように、視野角調整フィルム５を用いることにより、クロストークの発生原因となる比較的入射角度の大きな光をカットする。一方、入射角度の小さな光が原因のクロストークに対しては、遮光部３による視野絞りが有効であり、クロストークの発生を防止することができる。

また、入射角度αが２４度未満の光であっても、第１のレンズ１１の第１面を除く第１のレンズアレイ１の物体面側に入射した場合、クロストークが発生するおそれがある。そのため、このような第１面を除く第１のレンズアレイ１の物体面側に遮光塗料を塗装して遮光マスク（遮光部材）を形成するのが好ましい。さらに第１及び第２のレンズアレイの側面にも、同様の遮光マスクを形成するのが好ましい。
遮光塗料としては、従来から遮光を目的として使用されているプラスチック用黒色塗料、あるいは水性インクなどそれ自体公知の遮光塗料を使用することができる。

なお、クロストークの発生原因の多くは、入射角度の大きな光の入射によるものであるので、視野絞りは設けてなくてもよい。また、上記実施形態では、視野絞りは遮光部３に設けたが、本発明では、これに限定されるものではなく、レンズアレイユニットの有する光学系の任意の場所に設けることができる。

次に、実施例により本発明の効果を説明するが、本実施例はあくまでも本発明の効果を説明する一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

表１および表２に示すレンズデータを用いて、物体側をテレセントリック性とした単位光学系２３（Ｆ値１２．２）を設計した。なお、表１における面番号に対応する面を、図３に示した。

ただし、表１において、
※１は、非球面であることを示しており、非球面式は以下の（１２）式によって与えられる。
※２は、ＳＣＨＯＴＴＡＧｂｋ７である。
※３は、日本ゼオン株式会社、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）Ｅ４８Ｒである。
※４は、絞りである。

上記式において、
Ｚは面頂点に対する接平面からの深さ、
ｒは曲率半径、
ｈは光軸からの高さ、
ｋは円錐定数、
Ａは４次の非球面係数、
Ｂは６次の非球面係数、
Ｃは８次の非球面係数、
Ｄは１０次の非球面係数である。
円錐定数ｋおよび非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表２に示した。

表１中の面３，４を備えた第１のレンズアレイ及び、同じく表１中の面７，８を備えた第２のレンズアレイは、共に樹脂（日本ゼオン株式会社製のＺＥＯＮＥＸ）を使用した射出成形により作成した。そして、第１及び第２のレンズアレイの側面ならびに第１のレンズアレイのレンズを構成する表１中の３面（物体面側のレンズの第１面を除く）には遮光のためにアクリルラッカー系黒色遮光塗料（関西ペイント社製、アクリック＃１０００）を用いて遮光塗装を施した。
この第１及び第２のレンズアレイを、表１に示した設計値にしたがって位置規制し、更に第１のレンズアレイの物体側のレンズ（表１中の面３側）に近接して視野角調整部材５を配置して図１に示したような正立等倍光学系を作成した。
視野角調整部材としては、住友スリーエム（株）製の「３Ｍライトコントロールフィルム」を物体側のレンズの３面より０．５ｍｍ離間した位置に設けた位置規制部材に組み込んだ。

視野角調整フィルム５を用いた実施例に記載した正立等倍レンズアレイユニットでは、図８に示すように、入射角度αが２４度以上の光（矢印Ｍで示す）が入射した場合、視野角調整フィルム５によって光がカットされ、第１のレンズアレイ１へ入射することがないので、クロストークの発生を防止することができる。なお、図７、図８において、矢印Ｍ₀は、画像光を示している。

これに対して、図７に示したように、上記実施例の構成より視野角調整フィルム５を外した正立等倍レンズアレイユニットでは、このレンズアレイユニットに像Ｎから入射角度αが２４度以上の光（矢印Ｍで示す）が入射した場合、クロストークによるものと思われる、フレアノイズ（ゴースト）が発生した。

１第１のレンズアレイ
２第２のレンズアレイ
３遮光部
５視野角調整フィルム（視野角調整機能を持つ光学素子）
１１第１のレンズ
２１第２のレンズ
３１透光孔

Claims

物体面側から撮像面に至る光の入射方向に沿って、
第１のレンズの光軸に垂直な方向に沿って複数の第１のレンズが配置された第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズのそれぞれと光軸が一致する複数の第２のレンズが配置された第２のレンズアレイと、
互いに光軸が重なる前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間における第１のレンズの第２面近傍に開口が形成される遮光部とを備え、
互いに光軸が重なる前記第１のレンズ、前記開口、および前記第２のレンズによって形成された正立等倍レンズアレイユニットであって、
前記第１のレンズアレイの物体面側に、視野角調整機能を持つ光学素子を配置した、ことを特徴とする正立等倍レンズアレイユニット。
前記視野角調整機能を持つ光学素子が、視野角調整フィルムである請求項１に記載の正立等倍レンズアレイユニット。
互いに光軸が重なる第１のレンズ、開口、および第２のレンズによって形成される各光学系は正立等倍光学系であり、
第１のレンズの第１面の曲率半径をｒ₁、第１のレンズの厚さをＬ₁、第１のレンズの屈折率をｎとするとき

を満たす、請求項１または２のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイユニット。
第１のレンズの第１面を除く第１のレンズアレイの物体面側には遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の正立等倍レンズアレイユニット。
前記遮光部材が遮光マスクであることを特徴とする請求項４記載の正立等倍レンズアレイユニット。
前記遮光部材が遮光塗料であることを特徴とする請求項４記載の正立等倍レンズアレイユニット。
請求項１から６のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイユニットを備える画像読取装置。