JP3910754B2

JP3910754B2 - レンズアレイアッセンブリおよびこれを用いた光学装置

Info

Publication number: JP3910754B2
Application number: JP09642299A
Authority: JP
Inventors: 久義藤本; 敏彦高倉
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000292739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、レンズアレイアッセンブリおよびこれを用いた光学装置に関し、詳しくは、たとえば、密着型イメージセンサなどの光学装置において、読み取りライン上の画像の正立等倍像をライン状に配置された受光素子上に結像させるなどの目的に用いられるレンズアレイアッセンブリおよびこれを用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密着型イメージセンサにおいて、正立等倍像を得る目的に使用されてきたレンズは、いわゆるセルフォックレンズアレイと呼ばれ、図９および図１０に示すような構成を備えている。すなわち、このレンズアレイ９は、独特な光学的特性をもった複数のロッドレンズ（セルフォックレンズ）９１を光軸を揃えてその光軸と直交する方向に並列させた状態で黒色樹脂製のホルダ９０内に保持させてある。各ロッドレンズ９１は、その入射面９１ａと出射面９１ｂとがいずれもホルダ９０の一面９０ａおよび他面９０ｂと対応した平坦面となっているが、屈折率を半径方向外方ほど大きくなるように異ならせたものである。このロッドレンズ９１は、図１０に示すように光路を蛇行させることができる結果、物体ａ→ｂの正立等倍像ａ’→ｂ’を得ることができる。なお、物体ａ→ｂから正立等倍像ａ’→ｂ’までのレンズの光軸方向の距離Ｈ₀を共役長と呼び、密着型イメージセンサを構成する場合、この共役長Ｈ₀によって規定されるセルフォックレンズアレイ９から入射側の一定距離の位置および出射側の一定距離の位置に原稿読み取り面３３およびイメージセンサチップの受光面３６をそれぞれ配置する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のセルフォックレンズアレイは、まず第１に、これが備えるロッドレンズにその内部の各所で屈折率を異ならせるという独特な光学的特性をもたせる必要があるために、特殊な製造技術を持つ者のみに製造可能であり、それ故に高価に過ぎるという大きな難点がある。このことは、密着型イメージセンサ等を備えたファクシミリやイメージリーダなどの光学機器のコストダウンの障害になる。
【０００４】
第２に、セルフォックレンズアレイとしての共役長や焦点深度を変更するには、セルフォックレンズそのものの光学的特性を変更するしかないために、共役長や焦点深度の選択の幅が狭く、これによってこのセルフォックレンズアレイを用いた光学機器の設計の自由度が狭められるという問題がある。
【０００５】
第３に、セルフォックレンズアレイを構成する各セルフォックレンズは、入射面から出射面に至るまで一定径であり、とりわけその焦点深度を高めるためにレンズ長を長くした場合、黒色樹脂製のホルダ部に吸収されて無駄になる光が増え、結像される像が暗くならざるをえないという問題がある。このことは、イメージセンサの読み取り性能を悪化させる大きな原因となる。
【０００６】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、従来のセルフォックレンズアレイに比較して格段に安価に製造可能であるとともに明るい正立等倍像を得ることができ、しかも、共役長や焦点深度の選択の自由度を高めることができるレンズアレイアッセンブリを提供することをその課題とする。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供されるレンズアレイアッセンブリは、光軸が平行となるように等間隔で並列配置された複数のレンズ部と、これらのレンズ部を一体的につなぐホルダ部とが樹脂一体成形によって形成されたレンズアレイを複数備えるとともに、各レンズアレイは、それらの各レンズ部の光軸が合うように積層され、かつ、正立等倍像が得られるように組み合わされているレンズアレイアッセンブリであって、
出射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径は、入射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径よりも大に設定されていることを特徴としている。
【０００９】
各レンズアレイの各レンズ部は、通常、入射面と出射面をともに凸曲面状とする凸レンズとして形成される。２つのレンズアレイを組み合わせる場合、各光軸上に２つの凸レンズ部が直列に並ぶことになる。光は、第１のレンズアレイの凸レンズ部を通過した後、第２のレンズアレイの凸レンズ部を通過する。ここで、第１のレンズアレイの凸レンズ部の入射面を第１面、出射面を第２面、第２のレンズアレイの凸レンズ部の入射面を第３面、出射面を第４面ということとする。図５において、入射側のある始点Ｓを出発した光が第１面１１ａでの屈折によって第２面１１ｂ、第３面２１ａ付近で一次焦点を形成するようにする。第２面１１ｂと第３面２１ａは対向する凸曲面であるから、第２面１１ｂから出射して第３面２１ａに入射するときの屈折により、光は光軸方向からからみて始点方向に戻るように折れ曲がる。そして、１次焦点からの光が第４面２１ｂでの屈折によって出射側のある点Ｒに２次焦点を結ぶようにする。このように光軸を合わせた複数の凸レンズ部により、セルフォックレンズにみられる光の蛇行現象と同等の現象が得られ、レンズアレイアッセンブリの入射側の所定距離にある物体の正立等倍像が出射側の所定距離の位置に形成されるのである。
【００１０】
本願発明に係るレンズアレイアッセンブリは、各レンズアレイが通常は凸レンズからなるレンズ部と、これらをつなぐホルダ部とを樹脂一体形成して形成されているのであり、従来のセルフォックレンズのように、レンズの各所で屈折率を異ならせるといった困難な構成は全く不要であり、透明樹脂を用いた単純な金型成形によって得ることができる。また、各レンズ部の特性を自由に変更して、共役長や焦点深度を設定することができる。
【００１１】
本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリにおいてはまた、出射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径が、入射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径よりも大に設定されている。このような構成は、上述のように、レンズ部とホルダ部とが樹脂一体成形されることにより、簡単になしうることである。そして、このように構成することにより、第１のレンズアレイのレンズ部に入射した光が出射側に位置する最終のレンズアレイのレンズ部から出射するまでの導光路の断面積が次第に拡大するため、この導光路を通過する光がホルダ部に逃げたり吸収されたりする割合が少なくなり、その結果として、正立等倍像の明るさが高められる。このことは、このレンズアレイアッセンブリをたとえば密着型イメージセンサに使用する場合に、受光素子による画像の読み取りがより確実になされることにつながり、この種のイメージセンサの性能を高めることに大きく寄与する。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、少なくとも出射側の第１レンズアレイに、隣接するレンズ部間のクロストークを防止するための手段が設けられている。したがって、あるレンズ部に入射した光が隣のレンズ部に混入することによる画像劣化を適正に防止することができる。なお、２つのレンズアレイを組み合わせる場合において、入射側の第１のレンズアレイのみに上記のような各レンズ部を光学的に分離する手段を設け、第２のレンズアレイにはこのような光学的な分離手段を設けなくとも、クロストークによる画像劣化は十分に防止できることが確認されている。
【００１３】
好ましい実施の形態においてはまた、上記レンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部における各隣接するレンズ部の間に設けた溝を含んでいる。溝は、レンズアレイの成形時に同時に形成することができるので、そのために工程や部品が増えるということはない。
【００１４】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記溝は、入射側または出射側から所定深さ没入する有底状に形成されている。このように構成すれば、レンズアレイの一面がつながっているので、その強度が確保されるし、樹脂成形の場合、貫通孔よりも有底孔のほうが成形しやすい。
【００１５】
好ましい実施の形態においてはまた、上記溝の内面は、黒色またはそれに近い暗色系の遮光材で覆われている。たとえば、溝の内面に暗色系の塗膜を形成したり、溝内を暗色系の部材で埋めるということが考えられる。このようにすれば、レンズ部から側方に漏れ出ようとする光が遮光材で吸収され、隣のレンズ部にクロストークとして入り込むことがより確実に防止される。
【００１６】
好ましい実施の形態においてはさらに、レンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部の入射側の面および／または出射側の面におけるレンズ部を囲む領域を覆う黒色またはそれに近い暗色系の遮光材をさらに含んでいる。このようにすれば、上記のように各レンズ部間に溝を設けてレンズ部間を光が移行することが防止されることに加え、レンズ部の入射面以外の面からレンズアレイ内に光が入射し、レンズ部の出射面以外の面からレンズアレイ内の光が出射することが防止されるので、上記のクロストーク防止効果がさらに高められる。
【００１７】
好ましい実施の形態においては、出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが接触するか、またはつなげられており、かつ、この出射側のレンズアレイのホルダ部の出射側の面には、各レンズ部を光学的に分離する手段が設けられていない。すなわち、この実施形態は、出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面の径を大きくして隣接するレンズ面を近接して配置するか、または接続している。したがって、この実施形態においては、出射側のレンズアレイのホルダ部の出射面を光の漏出を防止する遮光材で覆う必要を実質的になくすことができる。
【００１８】
他の好ましい実施の形態においては、出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが近接しており、かつ、このレンズアレイのホルダ部の出射側の面における隣接するレンズ面間の領域には、細幅の有底溝が形成されている。この有底溝は、レンズ部間のクロストークを防止するものであるが、これが細幅であるが故に各レンズ部の出射側の隣接するレンズ面どうしは近接しており、したがって、この出射面から光効率的に出射して明るい像を結像させることができる。加えて、この細幅の有底溝は、レンズアレイアッセンブリにおいて光が最終的に出射する局面において効果的に光が隣のレンズ部から出射させられること、あるいは、隣接するレンズ部間から出射させられることを防止することができる。
【００１９】
好ましい実施の形態においては、各レンズアレイは、複数のレンズ部が所定間隔で直線状に並ぶように長尺ブロック状に形成されたものである。このように形成されたレンズアレイアッセンブリは、画像をライン状に読み取る光学装置において、原稿載置面上の読み取りラインの画像を正立等倍に受光素子に結像させるのに好適なものとなる。
【００２０】
好ましい実施の形態においてはさらに、各レンズアレイは、積層方向に隣接する一方に設けた凸部と、他方に設けた凹部とを互いに嵌合させることにより組み合わされている。このようにすれば、各レンズアレイを積層状に組み合わせる組み立て工程がきわめて簡単なものとなる。
【００２１】
本願発明の第２の側面によれば、光学装置が提供され、この光学装置は、原稿載置面と、受光素子と、これらの間に配置された上記本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリとを備え、原稿載置面に載置された原稿の正立等倍像を受光素子上に結像させるように構成したことを特徴としている。光学装置のレンズアレイとして本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリを用いることにより、レンズアレイとしてのコストが著しく削減され、装置のコストダウンに大きく寄与する。また、出射側のレンズアレイのレンズ径が拡大されているので、このレンズアレイに入射した光を無駄に吸収させることなく、明るい正立等倍像を結像させることができる。さらには、レンズアレイアッセンブリの共役長や焦点深度を自由に設定することができるので、この光学機器の設計の自由度が高められる。
【００２２】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００２３】
【好ましい実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２４】
図１は本願発明に係るレンズアレイアッセンブリ１の第１の実施形態の中央縦断面図、図２は同部分平面図、図３は図１のIII-III 線断面図、図４は図１のIV-IV 線断面図、図５は作用説明図である。
【００２５】
このレンズアレイアッセンブリ１は、第１のレンズアレイ１０と、第２のレンズアレイ２０とが積層状態で組み合わせられている。各レンズアレイ１０，２０は、長手方向に同じピッチで等間隔に配列された複数のレンズ部１１，２１と、これらのレンズ部１１，２１間をつなぐホルダ部１２，２２とを備えており、全体として、横幅がレンズ部の直径よりも大の横断面矩形状をした長尺ブロック状を呈している。そして、各レンズアレイ１０，２０の長手方向両端部には、両レンズアレイを積層状態に保持するための連結手段１３，２３が設けられている。そして、各レンズアレイ１０，２０は、透明樹脂による成形物であり、その材質としては、透明度、および機械強度ならびに耐熱強度にすぐれた、たとえば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））、あるいはＰＣ（ポリカーボネート）が好適に採用される。
【００２６】
第１のレンズアレイ１０は、光の入射側に配置され、第２のレンズアレイ２０は、光の出射側に配置される。各レンズアレイ１０，２０のレンズ部１１，２１は、入射面１１ａ，２１ａおよび出射面１１ｂ，２１ｂがともに凸曲面の凸レンズの形態を持っており、第１のレンズアレイ１０のレンズ部１１と第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１は、それぞれ、光軸が合わせられている。なお、本実施形態では、第１のレンズアレイ１０におけるレンズ部１１の入射面１１ａと出射面１１ｂ間の距離Ｌ₁と、第２のレンズアレイ２０におけるレンズ部２１の入射面２１ａと出射面２１ｂ間の距離Ｌ₂は、ほぼ等距離とされる。また、各レンズ部の入射面と出射面は、各収差を最小限にするように、適宜、球面、あるいは非球面が組み合わされる。
【００２７】
そして、第１のレンズアレイ１０（入射側）のレンズ部１１のレンズ径と、第2 のレンズアレイ２０（出射側）のレンズ部２１のレンズ径とを比較すると、前者に対して後者のほうが大に設定されている。より具体的には、第１のレンズアレイ１０のレンズ部１１の入射側レンズ面１１ａに対して出射側のレンズ面１１ｂのほうがその径が大きく、また、第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１の入射側レンズ面２１ａに対して出射側のレンズ面２１ｂのほうがその径が大きく、また、各レンズアレイ１０，２０間で対向する上記レンズ面１１ｂと上記レンズ面２１ａはほぼ同一径となっていることから、全体として、第１のレンズアレイ１０のレンズ部１１の径よりも第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１の径のほうが大に設定されている。この場合においてこの実施形態ではさらに、第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１の出射側のレンズ面２１ｂは、隣接するものどうしがほぼ接触するように近接させられている。
【００２８】
図に示される実施形態においては、第１のレンズアレイ１０のホルダ部１２には、各レンズ部１１を光学的に分離するために、各レンズ部１１の間の領域において、入射側の面から没入する有底溝１４が形成されている。この有底溝１４は、図２に表れているように、レンズアレイの幅方向に好ましくはレンズ部１１の直径よりも長い寸法を有して延びており、金型による樹脂成形によって形成しうる最小幅とされ、レンズ部１１の形態に悪影響を及ぼさない程度にできるだけ深く没入形成されている。そして、この実施形態では、この溝１４の内面１４ａおよび底面１４ｂを、黒またはそれに近い暗色系の遮光材１５で覆っている。これには、たとえば、暗色系の塗料を用いて塗膜を形成するほか、暗色系の部材（図示略）で溝１４を埋めるなどされる。
【００２９】
加えて、この実施形態では、第１のレンズアレイ１０の出射側の面において、レンズ部１１を取り囲む領域を黒またはそれに近い暗色系の遮光材１６で覆っている。この場合も、たとえば、暗色系の塗料を用いた塗膜が形成される。
【００３０】
なお、第２のレンズアレイ２０については、第１のレンズアレイ１０に形成したような各レンズ部を光学的に分離する手段はとくに設けられていない。
【００３１】
上記の連結手段１３，２３は、この実施形態では、第２のレンズアレイ２０の端部の入射面側の突起２３ａを、第１のレンズアレイ１０の端部の出射面側に凹部１３ａを設け、これら突起２３ａと凹部１３ａを互いに嵌合して両レンズアレイ１０，２０を積層状態に連結するように構成されている。
【００３２】
光は、第１のレンズアレイ１０の各レンズ部１１の入射面１１ａ（第１面）から入射し、出射面１１ｂ（第２面）から出射し、第２のレンズアレイ２０の各レンズ部２１の入射面２１ａ（第３面）から入射し、出射面２１ｂ（第４面）から出射するという経路をとるが、前述したように、第１面１１ａよりも第２面１１ｂが大径化されており、第３面２１ａよりも第４面２１ｂが大径化されている。なお、第２面１１ｂと第３面２１ａはほぼ同一径とされている。したがって、この実施形態では、光の入射側から出射側に向かうにつれて、レンズ面が大径化されている。このことの技術的意義については、後述する。
【００３３】
さて、第２のレンズアレイ２０は、樹脂成形を行うことのみによって得ることができる。第１のレンズアレイ１０は、樹脂成形によって外形を得た後、前述の各塗膜１５，１６を形成することによって作製することができる。塗膜１５，１６の形成は、たとえば、スタンプによる転写法、各レンズ面にマスクを施した状態で塗料中に浸漬後、乾燥させ、マスクを除去するなどの手法によって簡便に行うことができる。そして、レンズアレイアッセンブリ１の組み立ては、第１のレンズアレイ１０の端部に設けた凹部１３ａに第２レンズアレイ２０の端部に設けた突起２３ａを嵌合させるだけの、きわめて簡単な操作によって行うことができる。
【００３４】
次に、上記実施形態に係るレンズアレイアッセンブリ１の作用を図５を参照して説明する。
【００３５】
このレンズアレイアッセンブリ１は、光の始点Ｓに置いた物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を得る目的のものであるため、始点Ｓから第１面１１ａまでの距離Ｈ₁と、第４面２１ｂから結像点Ｒまでの距離Ｈ₂とは、ほぼ等距離とされる。上記各距離Ｈ₁，Ｈ₂に第１、第４面間距離Ｈ₃を加えた距離が、いわゆる共役長に相当する。この共役長が長いほど、いわゆる焦点深度が深くなる。焦点深度を深くするには、レンズ部１１，２１の各入・出射面、すなわち、第１〜第４面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂの曲率を小さくすればよい。焦点深度が深くなると、始点Ｓに対して物体が光の進行方向にずれていても、その正立等倍像のピンボケが少なくなる。また、始点Ｓからあるレンズ部の第１面に入射する光の角度（画角）が小さくなるので、それだけ各レンズ部についての収差が小さくなり、解像度が高まる。本願発明に係るレンズアレイアッセンブリ１においては、各レンズアレイ１０，２０のレンズ部１１，２１の曲率を樹脂成形金型を変更するだけで自由に設定し、上記の共役長、ないしは焦点深度を所望のように設定することができる。
【００３６】
図５に表れているように、各レンズアレイ１０，２０の各レンズ部１１，２１は、各光軸Ｃ上に直列に並ぶことになる。光は、第１のレンズアレイ１０の凸レンズ部１１を通過した後、第２のレンズアレイ２０の凸レンズ部２１を通過する。すなわち、始点Ｓから出発した光は、第１〜第４面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを通過する際に所定の屈折作用を受けて結像点Ｒに到達する。より具体的には、第１面１１ａでの屈折によって第２面１１ｂ、第３面２１ａ付近で一次焦点を形成し、そうして、第２面１１ｂと第３面２１ａは対向する凸曲面であるから、第２面１１ｂから出射して第３面２１ａに入射するときの屈折により、光は光軸方向からからみて始点方向に戻るように折れ曲がる。そして、１次焦点からの光が第４面２１ｂでの屈折によって出射側の結像点Ｒに２次焦点を結ぶ。このように光軸Ｃを合わせた複数の凸レンズ部１１，２１により、セルフォックレンズにみられる光の蛇行現象と同等の現象が得られ、レンズアレイアッセンブリ１の入射側の所定距離にある物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）が出射側の所定距離の位置に形成されるのである。
【００３７】
上記レンズアレイアッセンブリ１においてはまた、出射側の第１レンズアレイ１０に、隣接するレンズ部間のクロストークを防止するための手段としての溝１４、この溝１４の内面に形成された暗色系の塗膜１５、および、出射側においてレンズ部１１を囲む領域に形成された暗色系の塗膜１６が設けられている。したがって、レンズ部１１以外の領域から第１のレンズアレイ１０内に光が入り込むことが溝１４によってある程度防止され、かつ、あるレンズ部１１に入射した光が隣のレンズ部に混入することが溝１４ないしその内面に付着させた塗膜１５によって防止される。さらに、レンズ部１１の出射面１１ｂ以外の領域から光が漏れ出ることが、出射面側の塗膜１６によって防止される。これにより、レンズ部１１間の光のクロストークが効果的に防止される。また、この実施形態では、第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１の第３面２１ａおよび第４面２１ｂを大径化し、かつ第４面２１ｂを第３面２１ａよりも大径化しているので、第３面２１ａから入射した光を無駄にすることなく第４面２１ｂから出射させられる。そして、図に示される実施形態では、第４面２１ｂは、隣接するものどうしが互いに接する程度に近接させられているので、隣接する第４面２１ｂ間の領域から光が漏出してこれが画像品質を悪化させることが実質的になくなる。したがって、第２のレンズアレイ２０には、その少なくとも出射面側に暗色系の塗膜や溝といったクロストーク防止のための手段をとくに設ける必要がなくなる。そしてこの場合、第２のレンズアレイ２０の各レンズ部２１から出射する光量を増大させ、効率的な画像を得ることに大きく寄与する。したがって、この実施形に係るレンズアレイアッセンブリ１は、これによって得られる正立等倍画像の明るさを確保しつつも、クロストークによる画像劣化を適正に防止できることになる。
【００３８】
図６は、本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリ１の第２の実施形態を示している。この実施形態における第１のレンズアレイ１０においては、各レンズ部１１間のクロストークを防止するための溝１４が、出射側から凹入する有底状に形成されている。この溝１４の内面１４ａには、暗色系の塗膜１５が形成されており、また、第１のレンズアレイ１０の入射側のレンズ面１１ａ（第１面）を囲む領域にも、暗色系の塗膜１７が形成されている。なお、この実施形態では、第１のレンズアレイ１０の各レンズ部１１の入射面１１ａ（第１面）と出射面１１ｂ（第２面）とは、ほぼ同一径としてある。一方、第２のレンズアレイ２０においては、第１の実施形態と同様、各レンズ部２１の出射面２１ｂ（第４面）は、入射面２１ａ（第３面）よりも大径となっているが、隣り合う出射面２１ｂは第１の実施形態のように接触しているのではなく、わずかな間隔が開けられており、この間隔部には、細幅の有底溝１８が形成されている。この細幅の有底溝１８は、たとえば０．２ｍｍ以下の幅とされ、金型による成形は困難であるが、たえとえば、エキシマレーザやパルスＣＯ₂レーザを所定のマスクを介して照射することによって形成することが可能である。この細幅の溝１８には、好ましくは塗膜が形成されるが、塗膜を形成しなくてもよい。その余の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３９】
図７に示すように、この実施形態においても、第１の実施形態と同様、始点Ｓに配置した物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）が結像位置Ｒに形成される。この実施形態においては、第１のレンズアレイ１０において、光がレンズ部１１の入射面１１ａ以外の領域からレンズアレイ１０内に入り込むことが入射面側の塗膜１７によって防止される。また、あるレンズ部１１に入射した光が隣のレンズ部に混入することが溝１４ないしその内面に付着させた塗膜１５によって防止される。さらに、レンズ部１１の出射面１１ｂ以外の領域から光が漏れ出ることが、出射面側から没入させた溝１４ないしその内面に付着させた塗膜１５によって防止される。これにより、レンズ部間の光のクロストークが効果的に防止される。
【００４０】
また、第２のレンズアレイ２０において、各レンズ部２１の各出射面２１ｂ間に各レンズ部２１間のクロストークを防止するための有底溝１８が形成されているが、これが細幅であるが故に各レンズ部の出射側の隣接するレンズ面どうしは近接しており、したがって、この出射面２１ｂから光が効率的に出射して明るい像を結像させることができる。加えて、この細幅の有底溝１８は、レンズアレイアッセンブリにおいて光が最終的に出射する局面において効果的に光が隣のレンズ部から出射させられること、あるいは、隣接するレンズ部間から出射させられることを防止することができる。また、第１面１１ａから第４面２１ｂに向かうほどレンズ径が拡大されていることにより、第２レンズアレイ２０に適正に入射した光を無駄にすることなく、十分な明るさの正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を得ることができる。
【００４１】
図８は、本願発明の第２の側面に係る光学装置としての密着型イメージセンサ３０を示している。このイメージセンサ３０は、断面略矩形状をするとともに上下方向に貫通する内部空間を有するケース３１を備え、このケース３１の上面開口３２には透明カバー３３が、下面開口３４には基板３５が装着されている。基板３５の上面適所には、受光素子としてのイメージセンサチップ３６と、発光素子としてのＬＥＤ３７が搭載されている。イメージセンサチップ３６は、紙面と直交する方向に多数の受光部が一列に配置されたもので、読み取り幅に応じて、適当数が長手方向に密接して配置される。
【００４２】
イメージセンサチップ３６を通って上下方向に延び、透明カバー３３に至る光軸Ｃが設定され、この光軸Ｃの中間部に、本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリ１がケース３１内に形成されたホルダ３８に保持されて配置されている。このホルダ３８は、ケース３１の側壁内面と、基板３５上のイメージセンサチップ３６とＬＥＤ３７とを遮るように形成した中間壁３９とによって形成されている。この場合において、透明カバー３３の表面における上記光軸Ｃと交差するラインが読み取りラインＬａとなる。そして、この読み取りラインＬａから上記イメージセンサチップ３６までの光軸Ｃ上の距離Ｈａが、いわゆる共役長となる。中間壁３９は、上端が途中で途切れており、したがって、ＬＥＤ３７が配置された空間は、その上部において、上記光軸Ｃを含むレンズアレイアッセンブリ１の上部空間とつながっている。また、実施形態では、ＬＥＤ３７が搭載された空間４０は、ケースの内面３１ａおよび中間壁３９の一側面３９ａを変曲させることにより、読み取りラインＬａに向かって曲がりながら、かつ次第に狭められている。この空間４０を形成する壁３１ａは、たとえば白色に着色され、高反射率をもつようになされている。
【００４３】
上記透明カバー３３の表面における読み取りラインＬａに原稿Ｄが接触するようにして、この原稿Ｄは、プラテンＰにバックアップされながら所定方向に送られる。
【００４４】
以上の構成において、ＬＥＤから発した光は読み取りラインＬａ付近まで導かれ、原稿Ｄを照明する。原稿における読み取りラインＬａに沿う画像は、レンズアレイアッセンブリ１によってイメージセンサチップ３６上に成立等倍の像として結像させられ、イメージセンサチップ３６は、ライン方向にならぶ受光部の強弱信号として画情報を読み取る。原稿Ｄが副走査方向に送られるごとに上記した読み取りラインＬａ上の画情報が読み取られ、これらの画情報が総合してイメージ情報となる。
【００４５】
本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリ１は、焦点深度や共役長を所望のように設定しうるので、このようなイメージセンサ３０の構成の自由度が高まる。焦点深度が深いと、透明カバー３３に対して多少浮いた格好の原稿Ｄをもピンボケの程度を少なくして適正に読み取ることができるので、このようなイメージセンサ３０をハンディスキャナとして構成するのに都合がよくなる。
【００４６】
もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、２つのレンズアレイを積層してレンズアレイアッセンブリを構成したが、３つまたはそれ以上のレンズアッセンブリを積層してレンズアレイアッセンブリを構成することも可能である。
【００４７】
実施形態では、各レンズ部を光学的に分離するための手段として、ホルダ部１１２に溝１４を形成すること、この溝１４の内面を暗色系の遮光材１５で覆うこと、溝１４が形成されない側のホルダ部１２におけるレンズ部１１を除く領域を暗色系の遮光材１６，１７で覆うこと、を挙げたが、溝を設けずに、ホルダ部におけるレンズ部を除く領域を暗色系の遮光材で覆うことも、本願発明の範囲に含まれる。
【００４８】
さらに、実施形態のレンズアレイは、レンズ部を等間隔で１列に配置しているが、２列またはそれ以上の列をもって複数のレンズ部を配列してもよいし、相互に積層されるレンズアレイのレンズ部をたとえば格子状、あるいはハニカム状に配列して、面的な画像の成立等倍像を形成できるようにすることも、もちろん本願発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリの第１の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図２】上記レンズアレイアッセンブリの部分平面図である。
【図３】図１のIII-III 線断面図である。
【図４】図１のIV-IV 線断面図である。
【図５】作用説明図である。
【図６】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッセンブリの第２の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図７】作用説明図である。
【図８】本願発明の第２の側面に係る光学装置の一実施形態に係る密着型イメージセンサを示す断面図である。
【図９】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図１０】図９に示すレンズアレイの要部断面図である。
【符号の説明】
１レンズアレイアッセンブリ
１０第１のレンズアレイ
１１レンズ部
１１ａ（レンズ部の）入射面（第１面）
１１ｂ（レンズ部の）出射面（第２面）
１２ホルダ部
１３連結手段
１４溝
１５遮光材
１６遮光材
１７遮光材
１８溝
２０第２のレンズアレイ
２１レンズ部
２１ａ（レンズ部の）入射面（第３面）
２１ｂ（レンズ部の）出射面（第４面）
２２ホルダ部
２３連結手段
３０密着型イメージセンサ
３１ケース
３３透明カバー
３５基板
３６イメージセンサチップ
３７ＬＥＤ

Claims

光軸が平行となるように等間隔で並列配置された複数のレンズ部と、これらのレンズ部を一体的につなぐホルダ部とが樹脂一体成形によって形成されたレンズアレイを複数備えるとともに、各レンズアレイは、それらの各レンズ部の光軸が合うように積層され、かつ、正立等倍像が得られるように組み合わされているレンズアレイアッセンブリであって、
出射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径は、入射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径よりも大に設定されていることを特徴とする、レンズアレイアッセンブリ。
複数のレンズアレイのうち、少なくとも入射側の第１レンズアレイには、各レンズ部どうしを光学的に分離させる手段が設けられている、請求項１に記載のレンズアレイアッセンブリ。
上記レンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部における各隣接するレンズ部の間に設けた溝を含んでいる、請求項２に記載のレンズアレイアッセンブリ。
上記溝は、入射側または出射側から所定深さ没入する有底状に形成されている、請求項３に記載のレンズアレイアッセンブリ。
上記溝の内面は、黒色またはそれに近い暗色系の遮光材で覆われている、請求項３または４に記載のレンズアレイアッセンブリ。
レンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部の入射側の面および／または出射側の面におけるレンズ部を囲む領域を覆う黒色またはそれに近い暗色系の遮光材をさらに含む、請求項３に記載のレンズアレイアッセンブリ。
複数のレンズアレイのうち、出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしがきわめて近接するか、接触するか、またはつなげられている、請求項２に記載のレンズアレイアッセンブリ。
出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが接触するか、またはつなげられており、かつ、この出射側のレンズアレイのホルダ部の出射側の面には、各レンズ部を光学的に分離する手段が設けられていない、請求項７に記載のレンズアレイアッセンブリ。
出射側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが近接しており、かつ、このレンズアレイのホルダ部の出射側の面における隣接するレンズ面間の領域には、細幅の有底溝が形成されている、請求項７に記載のレンズアレイアッセンブリ。
各レンズアレイは、複数のレンズ部が所定間隔で直線状に並ぶように長尺ブロック状に形成されている、請求項１に記載のレンズアレイアッセンブリ。
各レンズアレイは、積層方向に隣接する一方に設けた凸部と、他方に設けた凹部とを互いに嵌合させることにより組み合わされている、請求項１０に記載のレンズアレイアッセンブリ。
原稿載置面と、受光素子と、これらの間に配置された請求項１ないし１１のいずれかに記載のレンズアレイアッセンブリとを備え、原稿載置面に載置された原稿の正立等倍像を受光素子上に結像させるように構成したことを特徴とする、光学装置。