JP3355170B2 - 迷光を防止した小形レンズアレイ光学系 - Google Patents
迷光を防止した小形レンズアレイ光学系Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機 、ファク
シミリ、イメージスキャナ、デジタルプリンタなど原稿
読み取りに好適な正立実像の小型レンズアレイに関す
る。
シミリ、イメージスキャナ、デジタルプリンタなど原稿
読み取りに好適な正立実像の小型レンズアレイに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】正立実像を得るレンズアレイとしては、
屈折率分布型ロッドレンズアレイが用いられているが、
色収差の除去には難点があり、充分なカラー対応が可能
にはなっていない。また正立実像を得るために微小結像
レンズとルーフミラーを組み合わせた方法（特開平２─
３０８１２１号公報）やダハプリズムをレンズ間に挿入
する方法（特開平６─２７３６９２号公報）があるが、
ミラーの平面度やプリズム頂角の公差も厳しくせねばな
らず、複雑で部品点数も増加する。特開昭５５─９０９
０７号公報に記載されてる棒状レンズは、物体側の棒状
レンズにより結像された第１像を、これと対称に向かい
合わせにおかれた像側の棒状レンズにより再結像するも
ので、第１像に近接し、向かい合う両凸面はコンデンサ
の働きをし、周辺光量の保持には有利であるが、焦点近
傍の両凸面はゴミ、キズの防止が困難で目立ち易く、迷
光を防止するには、それぞれの棒状レンズの外周を遮光
筒で覆わねばならず、光軸合わせの精度も厳しくなる。
屈折率分布型ロッドレンズアレイが用いられているが、
色収差の除去には難点があり、充分なカラー対応が可能
にはなっていない。また正立実像を得るために微小結像
レンズとルーフミラーを組み合わせた方法（特開平２─
３０８１２１号公報）やダハプリズムをレンズ間に挿入
する方法（特開平６─２７３６９２号公報）があるが、
ミラーの平面度やプリズム頂角の公差も厳しくせねばな
らず、複雑で部品点数も増加する。特開昭５５─９０９
０７号公報に記載されてる棒状レンズは、物体側の棒状
レンズにより結像された第１像を、これと対称に向かい
合わせにおかれた像側の棒状レンズにより再結像するも
ので、第１像に近接し、向かい合う両凸面はコンデンサ
の働きをし、周辺光量の保持には有利であるが、焦点近
傍の両凸面はゴミ、キズの防止が困難で目立ち易く、迷
光を防止するには、それぞれの棒状レンズの外周を遮光
筒で覆わねばならず、光軸合わせの精度も厳しくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単な構成で
量産性に優れ、小型で物像間距離も短く、光学性能は勿
論、迷光防止も完璧で光軸合わせが容易な正立実像レン
ズアレイ光学系を提供するものである。
量産性に優れ、小型で物像間距離も短く、光学性能は勿
論、迷光防止も完璧で光軸合わせが容易な正立実像レン
ズアレイ光学系を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに物体側の平行平面基板の表面の直線状に等しい微小
凸集光曲面が等間隔に配され、像側の表面の直線上にも
等しい微小凸集光曲面が等間隔に配され、物体側および
像側の微小凸集光曲面はそれぞれ光軸を共有するレンズ
アレ板１により原稿である物体の像を結像倍率ｍ1 に縮
小結像し、上記レンズアレイ板１を表裏逆向きにしたレ
ンズアレイ板２をレンズアレイ板１と光軸がそれぞれ一
致するように配し、結像倍率ｍ2 ＝１/ ｍ1 に拡大再結
像して等倍実像のレンズアレイを構成する光学系におい
て、レンズアレイ板１とレンズアレイ板２の間隔保持板
は微小凸集光曲面の有効径外を遮蔽する黒色微小穴空き
板とし、物体側より順に ｒi ：球面の曲率半径または非球面の頂点曲率半径 ｄi ：光軸上の厚みまたは空気間隔 ｎi ：材質の屈折率 とし （１）レンズアレイ板１において ｒ3 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｄ3 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ4 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ5 ：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ6 ：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ｄ6 ：レンズアレイ板１の像点距離 ｍ1 ：レンズアレイ板１の結像倍率 （２）レンズアレイ板２において −ｄ7 ：レンズアレイ板２の物体距離 ｒ8 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｄ8 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ9 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ10：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ11：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ｍ2 ：レンズアレイ板２の結像倍率 とするとき 0.85＜ｒ3/−ｒ6 ＜2.5 0.85＜−ｒ11/ ｒ8 ＜2.5 ・・・・・・（１） 0.25＜−ｍ1 ＜0.5 0.25 ＜１/ −ｍ2 ＜0.5 ・・・・・・（２） 0.6 ＜ｄ6/ (ｄ3＋ｄ4 ＋ｄ5 ）＜1.0 0.6 ＜ｄ7/ (ｄ8＋ｄ9 ＋ｄ10）＜1.0 ・・・・・・（３） なる諸条件を満足することを特徴とするものである。
うに物体側の平行平面基板の表面の直線状に等しい微小
凸集光曲面が等間隔に配され、像側の表面の直線上にも
等しい微小凸集光曲面が等間隔に配され、物体側および
像側の微小凸集光曲面はそれぞれ光軸を共有するレンズ
アレ板１により原稿である物体の像を結像倍率ｍ1 に縮
小結像し、上記レンズアレイ板１を表裏逆向きにしたレ
ンズアレイ板２をレンズアレイ板１と光軸がそれぞれ一
致するように配し、結像倍率ｍ2 ＝１/ ｍ1 に拡大再結
像して等倍実像のレンズアレイを構成する光学系におい
て、レンズアレイ板１とレンズアレイ板２の間隔保持板
は微小凸集光曲面の有効径外を遮蔽する黒色微小穴空き
板とし、物体側より順に ｒi ：球面の曲率半径または非球面の頂点曲率半径 ｄi ：光軸上の厚みまたは空気間隔 ｎi ：材質の屈折率 とし （１）レンズアレイ板１において ｒ3 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｄ3 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ4 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ5 ：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ6 ：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ｄ6 ：レンズアレイ板１の像点距離 ｍ1 ：レンズアレイ板１の結像倍率 （２）レンズアレイ板２において −ｄ7 ：レンズアレイ板２の物体距離 ｒ8 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｄ8 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ9 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ10：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ11：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ｍ2 ：レンズアレイ板２の結像倍率 とするとき 0.85＜ｒ3/−ｒ6 ＜2.5 0.85＜−ｒ11/ ｒ8 ＜2.5 ・・・・・・（１） 0.25＜−ｍ1 ＜0.5 0.25 ＜１/ −ｍ2 ＜0.5 ・・・・・・（２） 0.6 ＜ｄ6/ (ｄ3＋ｄ4 ＋ｄ5 ）＜1.0 0.6 ＜ｄ7/ (ｄ8＋ｄ9 ＋ｄ10）＜1.0 ・・・・・・（３） なる諸条件を満足することを特徴とするものである。
【０００５】微小凸集光曲面を等間隔で創成するには、
比較的軟らかい金属表面に所定の形状に形成された凸曲
面のポンチを等間隔に押圧した後、表面を硬化すれば精
度のよい金型が得られることが分かった。この金型に紫
外線硬化樹脂を滴下し透明基板を乗せ、基板面から紫外
線を照射すれば精度のよい微小凸集光曲面列が得られ
る。反対側の面にも前記間隔ピッチの等しい金型を用
い、表裏の微小凸集光曲面の光軸が合致する治具を用い
て金型上に紫外線硬化樹脂を滴下し、片面の完成してい
る透明基板を乗せ、基板側から紫外線を照射すればレン
ズアレイ板を作ることができる。
比較的軟らかい金属表面に所定の形状に形成された凸曲
面のポンチを等間隔に押圧した後、表面を硬化すれば精
度のよい金型が得られることが分かった。この金型に紫
外線硬化樹脂を滴下し透明基板を乗せ、基板面から紫外
線を照射すれば精度のよい微小凸集光曲面列が得られ
る。反対側の面にも前記間隔ピッチの等しい金型を用
い、表裏の微小凸集光曲面の光軸が合致する治具を用い
て金型上に紫外線硬化樹脂を滴下し、片面の完成してい
る透明基板を乗せ、基板側から紫外線を照射すればレン
ズアレイ板を作ることができる。
【０００６】また物体側凸集光曲面層の材質の屈折率ｎ
2 、基板の材質の屈折率ｎ3 、像側の凸集光曲面層の材
質の屈折率ｎ4 が等しく、その材質がプラスチックの場
合は射出成形法で、材質がガラスの場合はプレス成形法
により一体成形できることも本発明の大きな特長であ
る。本発明のさらなる大きな特徴は屈折率分布型ロッド
レンズアレイや前述の棒状レンズの場合で迷光防止には
個のレンズの外周を遮光筒で覆わねばならず、ピッチと
光軸合わせの精度保持には厳しさが要求されるのに対
し、本発明の場合はレンズアレイ板１および２は数値制
御加工機で正確なピッチで押圧するため、ピッチ精度に
問題が起きず、光軸の合致も精度よくできる。迷光防止
にはレンズアレイ板１と２の間に所定の長さの穴空き間
隔保持板を用いれば完璧とすることができる。
2 、基板の材質の屈折率ｎ3 、像側の凸集光曲面層の材
質の屈折率ｎ4 が等しく、その材質がプラスチックの場
合は射出成形法で、材質がガラスの場合はプレス成形法
により一体成形できることも本発明の大きな特長であ
る。本発明のさらなる大きな特徴は屈折率分布型ロッド
レンズアレイや前述の棒状レンズの場合で迷光防止には
個のレンズの外周を遮光筒で覆わねばならず、ピッチと
光軸合わせの精度保持には厳しさが要求されるのに対
し、本発明の場合はレンズアレイ板１および２は数値制
御加工機で正確なピッチで押圧するため、ピッチ精度に
問題が起きず、光軸の合致も精度よくできる。迷光防止
にはレンズアレイ板１と２の間に所定の長さの穴空き間
隔保持板を用いれば完璧とすることができる。
【０００７】次に条件式（１）はレンズアレイ板１の物
体側と像側の曲率半径または非球面の頂点曲率半径の
比、すなわちｒ3 / −ｒ6 およびレンズアレイ板２の像
側と物体側の曲率半径または非球面の頂点曲率半径の比
−ｒ11/ ｒ8 の範囲を定め、迷光防止の間隔保持板の長
さを有効とするためである。下限をこえるときはレンズ
アレイ板１の像側およびレンズアレイ板２の物体側の屈
折力が弱く、間隔保持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ7 ）を長くす
るには第１結像倍率−ｍ1 および第２の再結像倍率−ｍ
2 を大きくする必要が生じ、周辺光量の減少と迷光の完
全防止が困難となる。上限をこえるときはレンズアレイ
板１の像側およびレンズアレイ板２の物体側の屈折力が
強く得られ、−ｍ1 および−ｍ2 を小さくしても間隔保
持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ7 ）が長くとれ、迷光防止は充分
となるが、レンズアレイ板１の物体側の屈折力およびレ
ンズアレイ板２の像側の屈折力が弱く球面収差およびコ
マ収差が悪くなる。
体側と像側の曲率半径または非球面の頂点曲率半径の
比、すなわちｒ3 / −ｒ6 およびレンズアレイ板２の像
側と物体側の曲率半径または非球面の頂点曲率半径の比
−ｒ11/ ｒ8 の範囲を定め、迷光防止の間隔保持板の長
さを有効とするためである。下限をこえるときはレンズ
アレイ板１の像側およびレンズアレイ板２の物体側の屈
折力が弱く、間隔保持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ7 ）を長くす
るには第１結像倍率−ｍ1 および第２の再結像倍率−ｍ
2 を大きくする必要が生じ、周辺光量の減少と迷光の完
全防止が困難となる。上限をこえるときはレンズアレイ
板１の像側およびレンズアレイ板２の物体側の屈折力が
強く得られ、−ｍ1 および−ｍ2 を小さくしても間隔保
持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ7 ）が長くとれ、迷光防止は充分
となるが、レンズアレイ板１の物体側の屈折力およびレ
ンズアレイ板２の像側の屈折力が弱く球面収差およびコ
マ収差が悪くなる。
【０００８】条件式（２）はレンズアレイ板１における
第１像の結像倍率−ｍ1 とレンズアレイ板２における再
結像倍率−ｍ2 の範囲を定めるものである。下限をこえ
るときは第１像が小さくなり、周辺光量は多くとれる
が、間隔保持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ 7 ）が短くなる。上限
をこえるときは第１像が大きくなり、周辺光量が減少
し、迷光防止も困難になる。
第１像の結像倍率−ｍ1 とレンズアレイ板２における再
結像倍率−ｍ2 の範囲を定めるものである。下限をこえ
るときは第１像が小さくなり、周辺光量は多くとれる
が、間隔保持板の長さ（ｄ6 ＋ｄ 7 ）が短くなる。上限
をこえるときは第１像が大きくなり、周辺光量が減少
し、迷光防止も困難になる。
【０００９】条件式（３）は光学系の小型化を定めるも
のである。間隔保持板（ｄ6 ＋ｄ7 ）は条件式（１）と
（２）の双方を満足する条件で定まるが、この条件下で
よりコンパクト化を図るにはレンズアレイ板１および２
の全長を短縮する必要がある。下限をこえるときはレン
ズアレイ板１および２の長さが長く、製造は容易となる
が各レンズアレイ板でケラレを生じ、周辺光量が減少す
る。上限をこえるときは全長の短縮には有利であるが、
製造も難しく、強度的にも弱くなる。
のである。間隔保持板（ｄ6 ＋ｄ7 ）は条件式（１）と
（２）の双方を満足する条件で定まるが、この条件下で
よりコンパクト化を図るにはレンズアレイ板１および２
の全長を短縮する必要がある。下限をこえるときはレン
ズアレイ板１および２の長さが長く、製造は容易となる
が各レンズアレイ板でケラレを生じ、周辺光量が減少す
る。上限をこえるときは全長の短縮には有利であるが、
製造も難しく、強度的にも弱くなる。
【００１０】請求項２に規定するように微小凸集光曲面
は球面でも勿論可能である。周縁に行くほど曲率の弱く
なる非球面を採用するときは、球面収差、コマ収差およ
び非点収差を良好にできるので口径の増大と性能の向上
に効果がある。
は球面でも勿論可能である。周縁に行くほど曲率の弱く
なる非球面を採用するときは、球面収差、コマ収差およ
び非点収差を良好にできるので口径の増大と性能の向上
に効果がある。
【００１１】請求項３に規定するように平行平面の透明
基板の表、裏面に微小凸集光曲面を付着する方法は均一
で精度のよいレンズアレイを容易に量産することができ
る画期的な方法であるが、材質がプラスチックの場合は
射出成形法より、材質がガラスの場合はプレス成形法に
よる一体成形を行えば基板も不要で、部品点数の簡略化
によるコスト低減が可能となる。
基板の表、裏面に微小凸集光曲面を付着する方法は均一
で精度のよいレンズアレイを容易に量産することができ
る画期的な方法であるが、材質がプラスチックの場合は
射出成形法より、材質がガラスの場合はプレス成形法に
よる一体成形を行えば基板も不要で、部品点数の簡略化
によるコスト低減が可能となる。
【００１２】請求項１記載の迷光を防止した小型レンズ
アレイ光学系は、レンズアレイをより明るくするため
に、図３ａに示すように千鳥型の２列配置のアレイに
し、さらにコンタクトガラスをプリズムとして用いるこ
とを要件としている。千鳥型の２列配置のアレイにすれ
ば、明るさも２倍になり有利である。この場合受光素子
も２列にすれば性能上の問題は起こらないが、受光素子
が１列の場合は軸外像を受光するためＭＴＦの低下は免
れえない。本発明は図３ｂのように原稿押えの棒状のコ
ンタクトガラスの像側の中央稜線部を頂点とし、頂角の
ゆるいプリズム状とすることにより、２列のアレイによ
る像を１列に合致結像させることが可能でその光路を図
３ｃに示す。ＭＴＦの低下なく明るさを増大させるもの
である。プリズムによる非点収差も頂角が約１６４°と
ゆるいため、影響も少ない。
アレイ光学系は、レンズアレイをより明るくするため
に、図３ａに示すように千鳥型の２列配置のアレイに
し、さらにコンタクトガラスをプリズムとして用いるこ
とを要件としている。千鳥型の２列配置のアレイにすれ
ば、明るさも２倍になり有利である。この場合受光素子
も２列にすれば性能上の問題は起こらないが、受光素子
が１列の場合は軸外像を受光するためＭＴＦの低下は免
れえない。本発明は図３ｂのように原稿押えの棒状のコ
ンタクトガラスの像側の中央稜線部を頂点とし、頂角の
ゆるいプリズム状とすることにより、２列のアレイによ
る像を１列に合致結像させることが可能でその光路を図
３ｃに示す。ＭＴＦの低下なく明るさを増大させるもの
である。プリズムによる非点収差も頂角が約１６４°と
ゆるいため、影響も少ない。
【００１３】請求項４に規定する迷光を防止した小型レ
ンズアレイ光学系は、請求項１，２または３記載の前記
レンズアレイ板１に対してレンズアレイ板２の光学諸元
は同一であるか、または、前記レンズアレイ板１に対し
てレンズアレイ板２の光学諸元は異なるものであるも
の、の組み合わせとすることができる。請求項１で規定
したようにレンズアレイ板１の結像倍率−ｍ1 とレンズ
アレイ板２の再結像倍率−ｍ2 はｍ2 ＝１／ｍ1 の関係
を保てば等倍実像となる。したがって条件式（１）およ
び（２）を満足していればレンズアレイ板１とレンズア
レイ板２は全く同一ではなくとも正立等倍実像を得られ
るものである。
ンズアレイ光学系は、請求項１，２または３記載の前記
レンズアレイ板１に対してレンズアレイ板２の光学諸元
は同一であるか、または、前記レンズアレイ板１に対し
てレンズアレイ板２の光学諸元は異なるものであるも
の、の組み合わせとすることができる。請求項１で規定
したようにレンズアレイ板１の結像倍率−ｍ1 とレンズ
アレイ板２の再結像倍率−ｍ2 はｍ2 ＝１／ｍ1 の関係
を保てば等倍実像となる。したがって条件式（１）およ
び（２）を満足していればレンズアレイ板１とレンズア
レイ板２は全く同一ではなくとも正立等倍実像を得られ
るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明による迷光を防止した
小型レンズアレイの実施例１から７までを第１表から第
７表に示す。図２の物体である原稿は厚さｄ1 の原稿押
さえのコンタクトガラスに密着しており、空気間隔を隔
てて透明基板の物体側および像側に夫々凸集光曲面を密
着したレンズアレイ板１が配され、物体の第１像を倍率
ｍ1 にて縮小結像する。その第１像を第２の物体位置と
し、前述と逆配置のレンズアレイ板２より倍率ｍ2 ＝
（１/ ｍ1 ）で拡大再結像する。総合結像倍率はＭ＝ｍ
1 ×ｍ2 である。物体側より順次平面または球面の曲率
半径または非球面の頂点曲率半径をｒi ，軸上の厚みま
たは空気間隔をｄi ，材質のｅ線に対する屈折率 をｎ
i ，アッベ数をＶi とし 非球面の形状の式は Ｘ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃ：非球面頂点の曲率（Ｃ＝１/r） Ｋ：円錐定数 Ａ2i：非球面係数 とするとき
小型レンズアレイの実施例１から７までを第１表から第
７表に示す。図２の物体である原稿は厚さｄ1 の原稿押
さえのコンタクトガラスに密着しており、空気間隔を隔
てて透明基板の物体側および像側に夫々凸集光曲面を密
着したレンズアレイ板１が配され、物体の第１像を倍率
ｍ1 にて縮小結像する。その第１像を第２の物体位置と
し、前述と逆配置のレンズアレイ板２より倍率ｍ2 ＝
（１/ ｍ1 ）で拡大再結像する。総合結像倍率はＭ＝ｍ
1 ×ｍ2 である。物体側より順次平面または球面の曲率
半径または非球面の頂点曲率半径をｒi ，軸上の厚みま
たは空気間隔をｄi ，材質のｅ線に対する屈折率 をｎ
i ，アッベ数をＶi とし 非球面の形状の式は Ｘ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃ：非球面頂点の曲率（Ｃ＝１/r） Ｋ：円錐定数 Ａ2i：非球面係数 とするとき
【数１】 で表される。なお各実施例において結像倍率Ｍ＝ｍ1 ×
ｍ2 ，全系の焦点距離ｆ，有効ＦナンバーＥＦN0，物体
高ｙ，再結像の像高ｙ’，物像間距離も示す。
ｍ2 ，全系の焦点距離ｆ，有効ＦナンバーＥＦN0，物体
高ｙ，再結像の像高ｙ’，物像間距離も示す。
【数２】
【表１】
【数３】
【表２】
【数４】
【表３】
【数５】
【表４】
【数６】
【表５】
【数７】
【表６】
【数８】
【表７】
【００１５】本発明の迷光を防止した小型レンズアレン
イの各実施例の収差曲線およびＭＴＦ曲線を図４乃至図
１０に示す。この曲線から分かるように球面収差、非点
収差およびコマ収差がよく補正されており、倍率の色収
差が０であることも優れた特徴に挙げられる。白色光Ｍ
ＴＦも４００ＤＰＩの周波数で広い深度と高いＭＴＦ値
を示しており、実施例７においては受光素子はＲ、Ｇ、
Ｂ、の三色、１２００ＤＰＩに対応した各波長の高いＭ
ＴＦ値を示している。
イの各実施例の収差曲線およびＭＴＦ曲線を図４乃至図
１０に示す。この曲線から分かるように球面収差、非点
収差およびコマ収差がよく補正されており、倍率の色収
差が０であることも優れた特徴に挙げられる。白色光Ｍ
ＴＦも４００ＤＰＩの周波数で広い深度と高いＭＴＦ値
を示しており、実施例７においては受光素子はＲ、Ｇ、
Ｂ、の三色、１２００ＤＰＩに対応した各波長の高いＭ
ＴＦ値を示している。
【００１６】本発明のレンズアレイ板１とレンズアレイ
板２の間の間隔保持兼遮光板が迷光防止に有効であるこ
との１例を実施例１を代表して図１１（ａ、ｂ、ｃ）に
示す。ａはレンズが一組のときの光路図、 ｂは両側に
各９個のレンズが並んでいるときの光路図で隣接のレン
ズからの光も総て所定像位置に結像しており、迷光が全
くないことがわかる。ｃは間隔保持板の遮光効果がない
ときの迷光の状態を示す。以上図示のａ、ｂ、ｃによ
り、本発明の間隔保持兼遮光板が迷光を完璧に防止して
いることが分かる。実施例２乃至７についても同様の結
果が得られている。
板２の間の間隔保持兼遮光板が迷光防止に有効であるこ
との１例を実施例１を代表して図１１（ａ、ｂ、ｃ）に
示す。ａはレンズが一組のときの光路図、 ｂは両側に
各９個のレンズが並んでいるときの光路図で隣接のレン
ズからの光も総て所定像位置に結像しており、迷光が全
くないことがわかる。ｃは間隔保持板の遮光効果がない
ときの迷光の状態を示す。以上図示のａ、ｂ、ｃによ
り、本発明の間隔保持兼遮光板が迷光を完璧に防止して
いることが分かる。実施例２乃至７についても同様の結
果が得られている。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は並行平面の
透明基板上に等間隔に配置されたレンズアレイ板１とレ
ンズアレイ板２は夫々レンズの外周を遮光筒で覆う必要
はないため、レンズピッチと同軸度の精度も良好であ
り、間隔保持兼遮光板のみにより迷光を完璧に防止でき
るため、高い光学性能を得ることができた。４００ＤＰ
Ｉに対するＭＴＦは高く、深度も大きくとれており、よ
り高い要求の１２００ＤＰＩにも充分対応可能で迷光を
防止した小型レンズアレイが得られた。２列配置のアレ
イにおいて２列のアレイの像を１列に合成できることも
本発明の大きな特徴である。
透明基板上に等間隔に配置されたレンズアレイ板１とレ
ンズアレイ板２は夫々レンズの外周を遮光筒で覆う必要
はないため、レンズピッチと同軸度の精度も良好であ
り、間隔保持兼遮光板のみにより迷光を完璧に防止でき
るため、高い光学性能を得ることができた。４００ＤＰ
Ｉに対するＭＴＦは高く、深度も大きくとれており、よ
り高い要求の１２００ＤＰＩにも充分対応可能で迷光を
防止した小型レンズアレイが得られた。２列配置のアレ
イにおいて２列のアレイの像を１列に合成できることも
本発明の大きな特徴である。
【図１】本発明の迷光を防止した小型アレンズアレイの
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の光学系を示す図である。
【図３ａ】本発明のアレイを２列にした平面図である。
【図３ｂ】本発明のアレイを２列にしたときの原稿押へ
板の像側をプリズム状にした図である。
板の像側をプリズム状にした図である。
【図３ｃ】図３ｂにおける光路図である。
【図４】実施例１の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図５】実施例２の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図６】実施例３の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図７】実施例４の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図８】実施例５の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図９】実施例６の収差曲線およびＭＴＦ／ＤＥＦ曲線
である。
である。
【図１０】実施例７の収差曲線およびＭＴＦ曲線であ
る。
る。
【図１１ａ】本発明の迷光を防止した小型レンズアレイ
のレンズが１組のときの迷光検討の光路図である。
のレンズが１組のときの迷光検討の光路図である。
【図１１ｂ】発明の迷光を防止した小型レンズアレイの
両側にレンズが９ヶ並んでいるときの光路図である。
両側にレンズが９ヶ並んでいるときの光路図である。
【図１１ｃ】本発明の迷光を防止した小型レンズアレイ
の間隔保持板の遮光効果がないときの迷光の状態を示す
図である。
の間隔保持板の遮光効果がないときの迷光の状態を示す
図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 平行平面の透明基板に微小凸集光曲面が
等間隔２列に配置したレンズアレイ板１、レンズアレイ
板２と、前記レンズアレイ板１とレンズアレイ板２の間
隔保持板と、像側の中央稜線部を頂点とし、頂角のゆる
いプリズム状とすることにより２列のアレイの像を一致
させる棒状の原稿押さえとを含む小型レンズアレイ光学
系であって、 前記レンズアレイ板１は、平行平面透明基板の表面の直
線上に等しい微小凸集光曲面が等間隔に配され、表裏の
微小凸集光曲面はそれぞれ光軸を共有するレンズアレイ
板１により原稿である物体の像を倍率ｍ 1 に縮小結像
し、 前記レンズアレイ板２は、前記レンズアレイ板１を表裏
逆向きにしたレンズアレイで、前記レンズアレイ板１と
光軸がそれぞれ一致するように配し、倍率ｍ 2 ＝１／ｍ 1
に拡大再結像して等倍実像のレンズアレイを構成する
光学系とし、 レンズアレイ板１とレンズアレイ板２の間隔保持板は、
微小凸集光曲面の有効径外を遮光する黒色微小穴空き板
とし、 物体側より順に ｒi ：球面の曲率半径または非球面の頂点曲率半径 ｄi ：光軸上の厚みまたは空気間隔 ｎi ：材質の屈折率 とし、 （１）レンズアレイ板１において ｒ3 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｄ3 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ4 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ5 ：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ6 ：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ｄ6 ：レンズアレイ板１の像点距離 ｍ1 ：レンズアレイ板１の結像倍率 （２）レンズアレイ板２において −ｄ7 ：レンズアレイ板２の物体距離 ｒ8 ：物体側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂
点曲率半径 ｄ8 ：物体側凸集光曲面層の軸上厚み ｄ9 ：平行平面基板の軸上厚み ｄ10 ：像側凸集光曲面層の軸上厚み ｒ11 ：像側凸集光曲面の曲率半径または非球面の頂点
曲率半径 ｍ2 ：レンズアレイ板２の結像倍率 とするとき 0.85＜ｒ3 ／−ｒ6 ＜2.5 0.85＜−ｒ11/ ｒ8 ＜2.5 ・・・・・（１） 0.25＜−ｍ1 ＜0.5 0.25＜１/ −ｍ2 ＜0.5 ・・・・・・・（２） 0.6 ＜ｄ6 ／（ｄ3 ＋ｄ4 ＋ｄ5）＜1.0 0.6 ＜ｄ7 ／（ｄ8 ＋ｄ9 ＋ｄ10）＜1.0 ・・・・・・・（３） なる諸条件を満足するように構成した迷光を防止した小
型レンズアレイ光学系。 - 【請求項２】 請求項１記載の微小凸集光曲面は球面ま
たは周縁に行くほど曲率の小さくなる非球面であること
を特徴とする迷光を防止した小型レンズアレイ光学系。 - 【請求項３】 請求項１および２記載のレンズアレイ板
１およびレンズアレイ板２は、 平行平面の透明基板の表、裏面に微小凸集光曲面を有す
るプラスチックレンズを付着して形成するか、 プラスチック射出成形によるか、または、 ガラス素材をプレス成形により一体成形したものの何れ
かである 迷光を防止した小型レンズアレイ光学系。 - 【請求項４】 前記レンズアレイ板１に対してレンズア
レイ板２の光学諸元は同一であるか、または、前記レン
ズアレイ板１に対してレンズアレイ板２の光学諸元は異
なるものであるもの、の組み合わせである請求項１，２
または３記載の迷光を防止した小型レンズアレイ光学
系。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056993A JP3355170B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 迷光を防止した小形レンズアレイ光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001249274A JP2001249274A (ja) | 2001-09-14 |
| JP3355170B2 true JP3355170B2 (ja) | 2002-12-09 |
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