JP4077101B2

JP4077101B2 - レンズアレイ、およびこれを複数備えたレンズアレイ組立品

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Publication number: JP4077101B2
Application number: JP02212899A
Authority: JP
Inventors: 久義藤本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP2000227505A

Description

【０００１】
【技術分野】
本願発明は、たとえば画像読み取り装置において読み取り対象となる原稿画像の結像を行わせたり、液晶表示器などのディスプレイによって表示された画像をディスプレイ表面から離れた位置に結像させるといった用途に用いられレンズアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、たとえばラインイメージセンサタイプの画像読み取り装置においては、ライン状に並べられた複数の受光素子を利用して、原稿の画像を主走査方向に１ライン分ずつ読み取っている。したがって、原稿の画像を上記複数の受光素子上に結像させるための光学レンズとしては、主走査方向に複数のレンズが並べられたレンズアレイを用いる必要がある。
【０００３】
そこで、従来では、図３５に示すようなレンズアレイ９がある。このレンズアレイ９は、一定方向に延びる細長なブロック状のホルダ部９０に、円柱状の複数のセルフォックレンズ９１を保持させたものであり、これら複数のセルフォックレンズ９１はホルダ部９０の長手方向に一定間隔で列状に配列されている。各セルフォックレンズ９１は、図３６に示すように、たとえば物体ａ，ｂを正立等倍の像ａ',ｂ' として結像することが可能である。
【０００４】
各セルフォックレンズ９１は、その内部において入射光を蛇行させるように、その中心部からの距離が変化するにしたがってその屈折率が徐々に変化するように形成されている。このため、従来において、レンズアレイ９を製造するには、まず複数のセルフォックレンズ９１を個々に製作した後に、インサート成形の手法を用いることにより、それら複数のセルフォックレンズ９１をホルダ部９０内に埋設するようにしてホルダ部９０を樹脂成形していた。
【０００５】
従来では、上記したレンズアレイ９とは異なる構成のレンズアレイとして、一定寸法に切断された光学繊維からなる複数のレンズを合成樹脂製のホルダ部に保持させたものがある。さらには、倒立像を結像可能なレンズアレイとしては、ガラス製の複数の凸レンズを合成樹脂製のホルダ部に保持させたものもある。ただし、このようなレンズアレイを製造する場合にも、上記したレンズアレイ９と同様に、予め製作された複数のレンズをインサート成形の手法によってホルダ部内に組み込んでいた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法では、レンズの製造作業とホルダ部の樹脂成形作業とが個別に行われており、レンズアレイを製造するための作業工程数が多い。しかも、レンズは微小なサイズとされるのが一般的であり、またその個数も多いために、複数のレンズの製造後におけるそれらの取扱いも非常に面倒であった。とくに、従来では、ホルダ部の樹脂成形作業を行うときに、金型内の所定箇所に複数のレンズを正確に位置決め配置しなければならないために、その作業は非常に煩雑なものとなっていた。したがって、従来では、レンズアレイの生産性が悪く、その製造コストが高価となっていた。
【０００７】
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、容易な製造作業により、レンズアレイを効率良くかつ安価に製造できるようにすることをその課題としている。
【０００８】
【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。
【０００９】
本願発明の第１の側面によれば、レンズアレイが提供される。このレンズアレイは、一定方向に間隔をあけてライン状に並ぶ複数のレンズと、これら複数のレンズを繋ぐホルダ部とを有し、長尺状を呈するレンズアレイであって、各レンズの周囲には、各レンズの外周の一部を上記ホルダ部から分離させて略円筒状にかたちどるように上記ホルダ部を貫通する空隙部が形成されているとともに、この空隙部を規定する壁面に黒色またはそれに近い暗色系の色彩が施されている一方、各レンズは、上記空隙部を横断する連結部によって上記ホルダ部に支持されていることに特徴づけられる。
【００１０】
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では、複数のレンズとホルダ部とが一括して同時に成形された構造となっている。したがって、複数のレンズをホルダ部とは別個に製造してからホルダ部内に組み込むようにしていた従来のものと比較すると、生産性が高いものとなり、製造コストの大幅な低減化を図ることができる。また、複数のレンズどうしを光学的に分離させることができるために、たとえば１つのレンズを通過した光がその隣りに位置する他のレンズ内に進行するいわゆるクロストークの現象を防止または抑制することもできる。したがって、ホルダ部が透光性を有することに起因してレンズアレイとしての光学的な機能に不備が生じることもない。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
また、上記空隙部については、レンズアレイの樹脂成形工程によって設けることができるために、レンズアレイの樹脂成形工程後に上記空隙部を規定する壁面に塗装処理を施すだけのいたって簡単な作業によって遮光部を設けることができる。また、遮光部は、黒色またはそれに近い暗色系の色彩とされているため、光の吸収率を高くすることもできる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
本願発明の他の好ましい実施の形態では、上記空隙部は、上記各レンズの直径がその光軸方向の一端部になるほど小径となるように設けられている。
【００２８】
このような構成によれば、レンズアレイの樹脂成形に用いられる金型の製造が容易となる。すなわち、レンズアレイの樹脂成形工程によって空隙部を設けるには、樹脂成形用の金型に空隙部を形成するための凸状部を設ける必要がある。この場合、各レンズをその光軸方向の一端部になるほど小径とするには、上記凸状部の形状は、それとは逆に上記光軸方向の一端部になるほど肉厚が徐々に大きくなるテーパ状にしなければならない。したがって、上記空隙部を微小な開口幅に形成しなければならない場合であっても、上記凸状部の一端側を肉厚に形成できる分だけ、上記凸状部の加工が容易となるのである。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
本願発明の第２の側面によれば、レンズアレイ組立品が提供される。このレンズアレイ組立品は、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を複数有しており、かつこれら複数のレンズアレイは、これらのレンズどうしが同一光軸上に並ぶように互いに重ね合わされていることに特徴づけられる。
【００４０】
本願発明の第２の側面によって提供されるレンズアレイ組立品においては、１つのレンズアレイのみでは得ることが困難な光学的機能、たとえば正立等倍の像を結像させる機能を得ることができる。また、複数のレンズアレイのそれぞれは、既述したとおり、その製造コストを安価にできるものであるから、レンズアレイ組立品全体のコストも安価にできる。とくに、従来では、正立等倍の像を結像させるには、高価なセルフォックレンズや光学繊維のレンズを用いる必要があったが、本願発明の第２の側面によれば、そのような必要を無くし、コスト面において有利なものにできる。
【００４１】
本願発明の好ましい実施の形態では、上記複数のレンズアレイは、正立等倍の像を結像可能とされている。
【００４２】
このような構成によれば、正立等倍の像を結像させるのに用いられていた従来のセルフォックレンズアレイや光学繊維のレンズアレイの代替品として好適な使用が行える。
【００４３】
本願発明の他の好ましい実施の形態では、上記複数のレンズアレイには、これら複数のレンズアレイどうしを位置決めするように互いに嵌合または係合する位置決め手段が設けられている。
【００４４】
このような構成によれば、複数のレンズアレイのそれぞれのレンズどうしを同一光軸上に適切に配置させておくことが可能となる。
【００４５】
本願発明の他の好ましい実施の形態では、上記複数のレンズアレイの全てのレンズが球面レンズとされている。
【００４６】
このような構成によれば、全てのレンズが成形の容易な球面レンズとされている分だけ、全体の製造コストをより低減化することが可能となる。
【００４７】
本願発明の他の好ましい実施の形態では、上記複数のレンズアレイのうち、少なくとも１以上のレンズアレイの各レンズが非球面レンズとされている。
【００４８】
このような構成によれば、非球面レンズが用いられていることにより、球面収差を無くし、または少なくすることができ、結像画像の鮮明化が図れる。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下の発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００６５】
図１は、本願発明の参考例に係るレンズアレイを示す斜視図である。図２は、図１のＸ１−Ｘ１断面図である。図３は、図１のＸ２−Ｘ２断面図である。図４は、図１に示すレンズアレイの底面図である。
【００６６】
図２において、レンズアレイＡは、透光性を有する合成樹脂を成形して得られた樹脂成形部５を主要部とするものであり、この樹脂成形部５がホルダ部１と複数のレンズ２を構成している。上記透光性を有する合成樹脂としては、透明度の高いたとえばアクリル系樹脂としての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）が用いられている。また、このレンズアレイＡは、複数の遮光部３およびホルダ部１の外表面を覆う遮光膜４をさらに具備している。ただし、図１および図４においては、遮光膜４についての図示を省略している。
【００６７】
樹脂成形部５は、上下厚み方向に間隔を隔てて対向する上面５ａおよび下面５ｂを有する一定方向に延びた略直方体の部分を有する立体状であり、それら上面５ａおよび下面５ｂの複数箇所が部分的に凸状の面２０ａ，２０ｂとされている。複数のレンズ２は、樹脂成形部５のうち、凸状の面２０ａ，２０ｂが形成された領域、より厳密には、これらの凸状の面２０ａ，２０ｂによって上下に挟まれた所定の高さを有する領域であり、樹脂成形部４の上下厚み方向が光軸となる両凸レンズとされている。したがって、面２０ａ，２０ｂは、各レンズ２の光入出射面に相当する部分であり、これらは球面状または非球面状のいずれであってもかまわない。複数のレンズ２は、樹脂成形部５の長手方向に一定間隔を隔てた列状に並んでいる。これに対し、ホルダ部１は、樹脂成形部５のうち、複数のレンズ２の領域以外の残余の部分である。したがって、このレンズアレイＡでは、図３によく表れているように、ホルダ部１と複数のレンズ２との間には明確な境界線はない。図１によく表れているように、ホルダ部１は、複数のレンズ２の周囲に一体に繋がるようにしてこれら複数のレンズ２の周囲を囲み込み、かつ複数のレンズ２の列方向に延びたブロック状となっている。
【００６８】
図２によく表れているように、ホルダ部１の長手方向両端部のそれぞれの上面と下面とには、凸部１０ａと凹部１０ｂとが設けられている。これらは、レンズアレイＡを他のレンズアレイと組み合わせて使用するときにそれらの位置決めに利用される部分である。凸部１０ａは、凹部１０ｂと同一の形状およびサイズに形成された凹部に嵌入可能な形状およびサイズである。
【００６９】
複数の遮光部３は、互いに隣り合うレンズ２どうしの間に複数の空隙部３０を設けるとともに、これら複数の空隙部３０を規定する複数の壁面のそれぞれに黒色の塗膜３１を設けることによって構成されている。各空隙部３０は、樹脂成形部５の下面５ｂに適当な深さの凹溝を形成することにより、ホルダ部１の厚み方向に貫通しないように設けられている。図４によく表れているように、各空隙部３０は、ホルダ部１の短手方向に適当な寸法Ｌだけ直線状に延びた形状とされている。
【００７０】
遮光膜４は、樹脂成形部５の外表面のうち、各レンズ２の面２０ａ，２０ｂを除く領域に黒色塗装を施すことによって設けられたものであり、ホルダ部１の外表面の全面または略全面にわたって設けられている。遮光膜４と各遮光部３を構成する塗膜３１とは、後述するように、同一の塗装処理によって設けることが可能である。ただし、これらを別処理で設けてもかまわない。
【００７１】
次に、レンズアレイＡの製造方法の一例について、図５〜図１０を参照して説明する。
【００７２】
図５および図６は、レンズアレイの樹脂成形工程の一例を示す要部断面図である。図７および図８は、レンズアレイの塗装処理工程の一例を示す要部断面図である。図９および図１０は、塗装処理工程の他の例を示す要部断面図である。
【００７３】
レンズアレイＡを製造するには、その原形となる樹脂成形部５をまず成形する。この作業は、たとえば図５に示すような構造の上下一対の金型６ａ，６ｂを用いて行う。金型６ａ，６ｂは、各レンズ２の凸状の面２０ａ，２０ｂに対応する複数の凹部２０a', ２０b'、ホルダ部１の外形をかたちどるための複数の壁面１’、および複数の空隙部３０を形成するための複数の凸状部３０’を具備している。金型６ａ，６ｂの供給路６０からそのキャビティ６１内に透光性を有する樹脂を充填し、その成形を行うと、図６に示すように、先に述べた樹脂成形部５、すなわちレンズアレイの中間品を得ることができる。
【００７４】
次いで、樹脂成形部５に黒色塗装を施す。この塗装に際しては、まず図７に示すように、各レンズ２の面２０ａ，２０ｂ上にマスク４９ａ，４９ｂを設ける。これらのマスク４９ａ，４９ｂは、たとえば半導体製造分野においてフォトレジストを基板表面の一定領域に限定して設ける手法を利用して作製することができる。このようなマスキングを施した後には、図８に示すように、黒色の塗料液４８中に樹脂成形部５を浸漬させる。これにより、樹脂成形部５の外表面のうち、各レンズ２の面２０ａ，２０ｂを除く全ての箇所に黒色塗装を施すことができ、図２に示した遮光膜４や、各遮光部３を構成する塗膜３１を同時に形成することができる。したがって、その後マスク４９ａ，４９ｂを除去すれば、レンズアレイＡが完成する。マスク４９ａ，４９ｂの除去は、たとえばこれらをエッチング溶液を用いてエッチングする方法、あるいはこれらを機械的に剥離させる方法を用いて行うことができる。
【００７５】
上記塗装方法では、樹脂成形部５の各部への塗装作業が一括して行える。ただし、上記塗装方法では、たとえば各空隙部３０が非常に細い幅に形成されているような場合には、その部分に塗料を進入させるのに比較的長い時間を要してしまう場合がある。また、遮光膜４は、本来的にはホルダ部１内に外部の光が入射しないようにするための遮光性を有すればよいのに対し、各遮光部３の塗膜３１は各レンズ２を通過する光に直接影響を与えるものであるから、遮光膜４については比較的ラフな黒色塗装にする一方、塗膜３１については緻密な黒色塗装にしたい場合がある。
【００７６】
そこで、このような場合には、たとえば図９に示すような塗装用のジグ８を用いて、各空隙部３０を規定する壁面への塗装処理を行う。ジグ８は、上述した金型６ｂの各凸状部３０’と同様な形状およびサイズの複数の凸状部８０を有するものである。これら複数の凸状部８０の表面に黒色塗料４７を付着させてから、これらを樹脂成形部５の各空隙部３０に嵌入させてから抜き外すと、図１０に示すように、黒色塗料４７を各空隙部３０を規定する壁面の全面に転写させることができ、塗膜３１を設けることができる。
【００７７】
【００７８】
図１１は、本願発明の参考例としてのレンズアレイ組立品を示す斜視図である。図１２は、図１１に示すレンズアレイ組立品の断面図である。図１３は、図１１に示すレンズアレイ組立品のレンズの作用を示す説明図である。
【００７９】
図１１および図１２において、レンズアレイ組立品Ｂは、レンズアレイＡとこれとは別のレンズアレイＡａを重ね合わせて構成されている。レンズアレイＡａの基本的な構成は、レンズアレイＡと共通している。したがって、レンズアレイＡａの各部については、レンズアレイＡの各部に付されている符号と同一符号で示し、その説明は省略する。
【００８０】
ただし、レンズアレイＡａは、図５および図６に示した金型６ａ，６ｂを用いることによって、レンズアレイＡと同一の樹脂工程によってその樹脂成形部５が成形されたものである。より具体的には、金型６ａ，６ｂには、レンズアレイＡの原形を成形するためのキャビティ６１に加え、レンズアレイＡａの原形を成形するためのキャビティ（図示略）も設けられており、レンズアレイＡａの樹脂成形部５は、レンズアレイＡの樹脂成形部５と同一の樹脂材料および金型を用いて同時に樹脂成形されたものである。このようにすれば、２つのレンズアレイＡ，Ａａの原材料の成分や樹脂成形時の収縮率などの条件を同一にできる。したがって、２つのレンズアレイＡ，Ａａどうしの寸法誤差を少なくし、それらの複数のレンズ２どうしを正確に位置合わせするのに好ましいものとなる。
【００８１】
レンズアレイＡ，Ａａは、レンズアレイＡの凹部１０ｂにレンズアレイＡａの凸部１０ａを嵌合させることにより、それらの長手方向および幅方向の位置決めが図られている。これらレンズアレイＡ，Ａａの組み付けを確実にする手段として、これらをたとえば接着剤を用いて接着してもかまわない。図１２によく表れているように、レンズアレイＡ，Ａａのそれぞれのレンズ２どうしは、同一の光軸Ｃ上に並ぶように位置決めされている。図１２では、各ホルダ部１の遮光膜４を厚肉に図示しているために、光軸Ｃ上に並ぶ２つのレンズ２の間に大きな隙間が生じているが、実際には遮光膜４の厚みは薄く、それらの隙間は２つのレンズ２どうしが互いに接触するほどに非常に小さい。
【００８２】
同一の光軸Ｃ上に並ぶ２つのレンズ２は、図１３に示すように、物体表面の点P₁，P₂，P₃から進行してきた光を、所定の平面上において上記各点と対称な位置関係にある点P₁',P₂',P₃' にそれぞれ集束させて、正立等倍の像を結像可能となっている。このような正立等倍の結像作用は、組み合わされる２つのレンズ２の面２０ａ，２０ｂの曲率を互いに同一にした場合に限らず、互いに相違させた場合にも得ることが可能である。したがって、本願発明では、正立等倍の結像を行わせるためのレンズアレイ組立品を構成する場合に、レンズの面の曲率が互いに相違するように形成されたレンズアレイどうしを組み合わてもかまわない。
【００８３】
図１４は、レンズアレイ組立品を用いて構成された画像読み取り装置の一例を示す概略断面図である。
【００８４】
図１４に示す画像読み取り装置Ｄは、透明カバー７０、この透明カバー７０を上面に装着した合成樹脂製のケース７１、このケース７１の底面部に組み付けられた基板７２、この基板７２の表面上にこの基板７２の長手方向（図１４では紙面に直交する方向）に間隔を隔てた列状に並べられて搭載されたたとえばＬＥＤからなる複数の光源７３、これら複数の光源７３と同方向に並ぶ列状に配されて基板７１の表面に搭載された複数の受光素子７４、および先に述べたレンズアレイ組立品Ｂを具備して構成されている。複数の受光素子７４は、光電変換機能を有するものであり、光を受けると、その受光量に対応した出力レベルの信号（画像信号）を出力するものである。レンズアレイ組立品Ｂは、ケース７１に設けられた凹溝７５に嵌入されることにより、複数の受光素子７４と透明カバー７０との間に配されており、複数の受光素子７４が並ぶ方向に延びている。透明カバー７０の表面部のうち、レンズアレイ組立品Ｂの各レンズ２と対向する部分がライン状の画像読み取り対象領域Ｓであり、複数の光源７３から発せられた光は、ケース７１に形成された照明用光路７６を進行してこの画像読み取り対象領域Ｓに照射されるようになっている。画像読み取り対象領域Ｓ上には、たとえばプラテンローラ７７によって原稿Ｇが順次移送される。
【００８５】
画像読み取り装置Ｄにおいては、複数の光源７３から発せられた光が画像読み取り対象領域Ｓ上の原稿Ｇの表面に照射され、この光が原稿Ｇの表面によって反射されると、この反射光がレンズアレイ組立品Ｂによって受けられる。すると、上記反射光は、レンズアレイ組立品Ｂの複数のレンズ２によって集束されることとなり、複数の受光素子７４上には原稿Ｇの１ライン分の画像が正立等倍で結像する。図１２に示したとおり、レンズアレイ組立品Ｂの各ホルダ部１は、その外表面が黒色塗料からなる遮光膜４によって覆われているために、上記反射光が各ホルダ部１の内部を通過して複数の受光素子７４上に到達しないようにできる。したがって、複数の受光素子７４には、レンズアレイ組立品Ｂの各レンズ２を透過した光のみを受光させることができる。
【００８６】
図１２に示すように、レンズアレイ組立品Ｂがその上方から光を受ける場合、実際には、レンズアレイＡの各レンズ２には種々の方向から光が入射する。このため、レンズアレイＡの１つのレンズ２に入射した光が、そのレンズ２を光軸Ｃとは交差する方向に横切るようにそのまま進行する場合がある。ところが、このような光の多くは遮光部３によって遮られる。したがって、１つのレンズ２に入射した光がそのままその横隣りに位置する他のレンズ２に入射しないようにすることができ、複数のレンズ２間のいわゆるクロストークを防止することができる。遮光部３の黒色の塗膜３１は、受けた光の殆どを吸収し、受けた光を元のレンズ２に向けて散乱反射させるようなこともない。また、このような作用は、レンズアレイＡａについても同様に得られる。
【００８７】
画像読み取り装置Ｄの使用時には、レンズアレイ組立品Ｂやその周辺の温度に変化を生じる。ただし、レンズアレイＡ，Ａａのそれぞれの樹脂成形部５の材質は同一であり、それらの線膨張係数は同一であるために、これらレンズアレイＡ，Ａａにバイメタル効果による反り変形を生じないようにできる。また、レンズアレイＡ，Ａａどうしは、凸部１０ａと凹部１０ｂとの嵌合によって互いに位置ずれを生じ難い状態となっている。したがって、レンズアレイＡ，Ａａの各レンズ２の光軸どうしがずれることも極力回避できる。その結果、複数の受光素子７４上には、レンズアレイ組立品Ｂを利用して原稿Ｇの画像を鮮明に結像させることができ、解像度の高い読み取り画像を得ることができる。
【００８８】
レンズアレイ組立品Ｂを構成するレンズアレイＡ，Ａａは、いずれも金型６ａ，６ｂを用いた樹脂成形工程によって複数のレンズ２とホルダ部１とが一体化された樹脂成形部５を製造した後に、その樹脂成形部５に塗装処理を施したものに過ぎない。したがって、レンズアレイＡ，Ａａのそれぞれの製造、およびこれらを組み合わせたレンズアレイ組立品Ｂの製造はいたって簡単となり、その製造コストを安価にできる。このため、画像読み取り装置Ｄの全体の製造コストの低減化も図れることとなる。
【００８９】
図１５は、本願発明の参考例に係るレンズアレイ組立品の他の例を示す断面図である。なお、図１５以降の図においては、先の例と同一部分またはそれに相当する部分については同一符号で示し、その説明は省略する。
【００９０】
図１５に示すレンズアレイ組立品Ｂａは、３つのレンズアレイＡｂ，Ａｃ，Ａｄを組み合わせて構成されている。これらのレンズアレイＡｂ，Ａｃ，Ａｄのそれぞれの基本的な構成は先のレンズアレイＡと同様である。ただし、レンズアレイＡｂ，Ａｃ，Ａｄの各レンズ２は、いずれもその凸状の面２０ａ，２０ｂが球面状とされた球面レンズである。
【００９１】
このように、３つのレンズアレイＡｂ，Ａｃ，Ａｄを組み合わせた構成としてもよい。このような構成においても、同一の軸線Ｃ上に並ぶ３つずつのレンズ２によって正立等倍の結像を行わせることが可能である。また、レンズアレイを２つだけ組み合わせた場合と比較すると、正立等倍の結像を行わせるのに必要な各レンズ２の面２０ａ，２０ｂの曲率を小さくすることができる。したがって、上記曲率を小さくすることによって各レンズ２の収差を少なくし、その分だけ結像画像をより鮮明にすることが可能となる。もちろん、４つ以上のレンズアレイを組み合わせた構成とすることもできる。
【００９２】
レンズアレイ組立品Ｂａでは、複数のレンズ２の全てが球面レンズとされているために、球面レンズよりも成形が面倒となる非球面レンズを用いていない分だけ、全体の製造コストを安価にすることもできる。ただし、たとえばレンズアレイＡｂ，Ａｃ，Ａｄの全部またはそのいずれかのレンズ２を非球面レンズとしてもよい。このようにすれば、レンズの球面収差を無くし、または少なくし、結像画像を一層鮮明にすることができる。
【００９３】
図１６は、本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。図１７は、図１６に示すレンズアレイを用いたレンズアレイ組立品の一例を示す断面図である。
【００９４】
図１６に示すレンズアレイＡｅは、各レンズ２Ａが凹状の面２０ｃ，２０ｄを有する凹レンズとされたものであり、この点において先に述べたレンズアレイとはその構成が相違している。面２０ｃ，２０ｄは、球面状または非球面状のいずれであってもよい。
【００９５】
図１７に示すレンズアレイ組立品Ｂｂは、２つのレンズアレイＡｆ，Ａｇの間にレンズアレイＡｅを挟み込むようにして、これらを組み合わせたものである。２つのレンズアレイＡｆ，Ａｇは、いずれもそれらのレンズ２が凸レンズとされたものである。加えて、２つのレンズアレイＡｆ，Ａｇの各レンズ２の材質は、たとえばＰＭＭＡであるのに対し、レンズアレイＡｅの各レンズ２Ａの材質は、たとえばＰＣとされており、各レンズ２と各レンズ２Ａとのアッベ数（分散能の逆数）も相違している。
【００９６】
レンズアレイ組立品Ｂｂにおいては、同一の光軸Ｃ上に並ぶ３つのレンズ２，２Ａ，２が、アッベ数が相違する凸レンズと凹レンズとの組み合わせとなっているために、これら全体を色消しレンズにできる。より具体的には、凸レンズとしの２つのレンズ２によって生じる色収差を凹レンズとしてのレンズ２Ａによって除去することができる。もちろん、凸レンズと凹レンズとを組み合わせた場合であっても、正立等倍の結像を行わせることが可能である。したがって、レンズアレイ組立品Ｂｂは、カラー画像の結像用途に最適となる。
【００９７】
このように、レンズアレイは、そのレンズが凸レンズと凹レンズとのいずれであってもよい。また、レンズアレイ組立品は、凸レンズのレンズアレイどうしを組み合わせたものに限定されず、凸レンズアレイと凹レンズアレイとを組み合わせたものとしてもかまわない。さらに、レンズアレイの各レンズは、光入出射用の２つの面のうち、一方の面がフラット面とされた片凸レンズまたは片凹レンズとされていてもかまわない。
【００９８】
図１８は、本願発明に係るレンズアレイの例を示す斜視図である。図１９は、図１８に示すレンズアレイの要部平面図である。図２０は、図１８のＸ３−Ｘ３断面図である。図２１は、図１８のＸ４−Ｘ４断面図である。
【００９９】
図１８ないし図２１に示すレンズアレイＡｈは、樹脂成形部５Ａに設けられている複数の空隙部３０Ａのそれぞれがホルダ部１Ａの上下厚み方向に貫通した構成となっている。各空隙部３０Ａは、図１９によく表れているように、平面視略円弧状であり、互いに隣り合う空隙部３０Ａどうしは互いに背中合わせとなって一連に繋がっている。図面では、レンズアレイＡｈの構造を理解し易くする観点から、各空隙部３０Ａを比較的大きな開口幅を有するものとして描いているものの、好ましくは各空隙部３０Ａはできる限り小さな開口幅に形成されており、レンズアレイＡｈの上方または下方から進行してくる光の多くが各空隙部３０Ａを通過しにくいようにされている。
【０１００】
樹脂成形部５Ａのうち、互いに隣り合う空隙部３０Ａによって囲まれた平面視略円状の複数の部分がそれぞれ個々のレンズ２Ｂとなっており、それ以外の部分がホルダ部１Ａとなっている。各レンズ２Ｂの一部は、空隙部３０Ａによってその外周の一部がかたちどられており、空隙部３０Ａを介してホルダ部１とは分離している。ただし、各レンズ２Ｂの外周には、各レンズ２Ｂをホルダ部１Ａに繋げるための細幅なリブ状の２つの連結部２１が連設されており、これらの連結部２１を介して各レンズ２Ｂはホルダ部１Ａとの一体化が図られて、ホルダ部１Ａに支持されている。図２０によく表れているように、各レンズ２Ｂの連結部２１を除く外周面２２は、テーパ面として形成されており、各レンズ２Ｂは光軸方向の一端部になるほど、すなわち同図では下端部になるほどその直径が小径となっている。
【０１０１】
各空隙部３０Ａを規定する壁面には、黒色の塗膜３１Ａが設けられており、この部分が遮光部３Ａとなっている。各レンズ２Ｂの外周面２２は、各空隙部３０Ａを規定する壁面の一部に相当するため、各レンズ２Ｂの外周面２２には塗膜３１Ａが直接設けられた構成となっている。図１８によく表れているように、ホルダ部１Ａの底面部には、複数の凹部１０ｃがホルダ部１Ａの長手方向や幅方向に適当な間隔を隔てて設けられている。これら複数の凹部１０ｃは、レンズアレイＡｈを他のレンズアレイと組み合わせて使用するときにそれらの位置決めに利用される部分である。図２０および図２１によく表れているように、ホルダ部１Ａの外表面の全面または略全面には黒色の遮光膜４がやはり設けられている。遮光膜４や遮光部３Ａの塗膜３１Ａは、先に述べたレンズアレイＡの遮光膜４や塗膜３１を設ける作業と同様な作業によって設けることができる。
【０１０２】
図２２および図２３は、レンズアレイの樹脂成形工程の他の例を示す要部断面図である。
【０１０３】
これらの図に示すように、レンズアレイＡｈの原形となる樹脂成形部５Ａについては、一組の金型６ｃ，６ｄを用いて成形することができる。すなわち、金型６ｃ，６ｄとしては、各レンズ２Ｂの面２０ａ，２０ｂに対応する複数の凹部２０a'，２０b'、ホルダ部１Ａの外形を規定する複数の壁面１A'、および複数の空隙部３０Ａを形成するための複数の凸状部３０A'を有するものを用いればよい。各レンズ２Ｂは、下端部ほど小径となるテーパ状であるために、各レンズ２Ｂの外周形状を規定する凸状部３０A'については、下端部になるほどその肉厚ｔが大きなテーパ状にすることができる。したがって、各空隙部３０Ａを細幅に形成するには各凸状部３０A'を薄肉に形成する必要があるものの、各凸状部３０A'の下端部の肉厚ｔを大きくできれば、各凸状部３０A'に強度を持たせることができ、金型製作が容易となる。
【０１０４】
図２４は、本願発明に係るレンズアレイ組立品の他の例を示す斜視図である。図２５は、図２４に示すレンズアレイ組立品の分解斜視図である。図２６は、図２４に示すレンズアレイ組立品の断面図である。
【０１０５】
これらの図に示すレンズアレイ組立品Ｂｃは、レンズアレイＡｈの下に他のレンズアレイＡｉを重ね合わせて構成されている。レンズアレイＡｉの基本的な構成は、レンズアレイＡｈと共通している。このため、レンズアレイＡｉの各部については、レンズアレイＡｈに付されているのと同一符号で示す。ただし、レンズアレイＡｉには、レンズアレイＡｈの複数の凹部１０ｃに係入または嵌入可能な複数の凸部１０ｄが、凹部１０ｃに代えて設けられている。２つのレンズアレイＡｈ，Ａｉは、それら凹部１０ｃと凸部１０ｄとの位置合わせ作用により、図２６に示すように、それらの各レンズ２Ｂが同一の光軸Ｃ上に並ぶようにして組み合わされている。
【０１０６】
２つのレンズアレイＡｈ，Ａｉの各レンズ２Ｂは、その外周面２２が黒色の塗膜３１Ａからなる遮光部３Ａによって囲まれているために、１つのレンズ２Ｂ内に入射した光がその外周面２２に到達しても、この光は遮光部３Ａによって吸収される。したがって、各レンズ２Ｂ内において光の散乱反射を生じないようにできる。また、遮光部３Ａは、各レンズ２Ｂ内に進行してきた光がその横隣りに位置する他のレンズ２Ｂに入射することを阻止する役割も果たす。このため、やはりレンズ間におけるいわゆるクロストークを防止できる。
【０１０７】
このように、本願発明では、空隙部３０Ａがホルダ部１Ａに貫通するように設けられているので、レンズ間のクロストークを防止できる。また、空隙部を規定する壁面の面積、および壁面に塗装を施すことによって構成される遮光部の面積を大きくすることができ、レンズどうしの間を広い面積で遮ることができる。
【０１０８】
図２７ないし図２９は、本願発明に係るレンズアレイの他の例をそれぞれ示す要部平面図である。
【０１０９】
図２７に示すレンズアレイＡｊでは、互いに隣り合う空隙部３０Ａどうしが分離して形成されている。先の実施形態のレンズアレイＡｈでは、互いに隣り合う空隙部３０Ａどうしを繋げていたために、複数のレンズ２Ｂの配列ピッチを非常に小さくすることができる利点が得られる。これに対し、レンズ２Ｂの配列ピッチをさほど小さくする必要がない場合には、レンズアレイＡｊのような構成にしてもかまわない。
【０１１０】
図２８に示すレンズアレイＡｋでは、各レンズ２Ｂが１つの連結部２１のみを介してホルダ部１Ａに繋がっている。このように、本願発明では、ホルダ部１Ａを貫通する空隙部３０Ａによってレンズ２Ｂの外周をかたちどるようにする場合には、各レンズ２Ｂとホルダ部１Ａとは、少なくとも１以上の連結部２１を介して互いに繋がっていればよい。本願発明では、各レンズ２Ｂの支持に支障を生じない限度において、連結部２１の数を少なくするとともに、連結部２１の幅を小さくするほど、ホルダ部１Ａから分離した各レンズ２Ｂの外周面２２の面積、および外周面２２に設けられる遮光部の面積を大きくすることができ、各レンズ２Ｂの光学的な特性を良好にすることが可能である。
【０１１１】
図２９に示すレンズアレイＡｌでは、各レンズ２Ｂの外周面２２を囲む空隙部３０Ａをかなり大きな開口幅のものに形成している。本願発明はこのように形成してもかまわない。ただし、空隙部３０Ａを大きく開口させたままレンズアレイＡｌを使用したのでは、空隙部３０Ａ内を多くの光が透過し、これが不具合となる場合がある。このような不具合を解消するには、レンズアレイＡｌを使用するときに、たとえば空隙部３０Ａの開口部分を適当な部材を用いて閉塞し、空隙部３０Ａ内を光が透過しないようにすればよい。
【０１１２】
図３０、図３１、および図３３は、本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。図３２は、図３１に示すレンズアレイを製造するための工程を示す要部断面図である。
【０１１３】
図３０に示すレンズアレイＡｍは、複数のレンズ２の各間に設けられている空隙部３０内に、黒色の物質または部材３２を充填または挿入することによって遮光部３Ｂを設けた構成とされている。このような構成であっても、空隙部３０の壁面に黒色塗装を施した場合と同様に、遮光部３Ｂは受けた光の多くを吸収し、複数のレンズ２間のクロストークの防止または抑制が図れる。
【０１１４】
図３１に示すレンズアレイＡｎでは、複数のレンズ２の各間に空隙部は形成されておらず、樹脂成形部５Ｂの内部に黒色の部材３３の全体または一部が埋設されており、この部材３３によって複数のレンズ２の各間に位置する複数の遮光部３Ｃが構成された構造を有している。樹脂成形部５Ｂは、図３２に示すように、一対の金型６ｅ，６ｆのキャビティ内に部材３３を配置させるインサート成形の手法により成形されたものである。部材３３は、一定間隔で列状に並ぶ複数の起立部３３ａを連結部３３ｂを介して一連に繋げたものであり、連結部３３ｂにはレンズ２の成形を妨げないようにするための複数の穴部３３ｃが設けられている。このような樹脂成形工程によれば、複数の起立部３３ａが複数のレンズ２の各間に位置する遮光部３ＣとされたレンズアレイＡｎを簡単に得ることができ、樹脂成形部５Ｂの成形後に遮光部を設けるための塗装処理や部材の挿入作業などを行う必要を無くすことができる。また、樹脂成形部５Ｂをインサート成形の手法で成形してはいるものの、この成形作業は単一部品とされた部材３３を金型６ｅ，６ｆ内に簡単にセットして行うことができるために、複数のレンズを金型内に配置させていた従来の成形作業と比較すれば格段に容易である。
【０１１５】
【０１１６】
【０１１７】
図３４は、本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す一部省略概略斜視図である。
【０１１８】
図１９に示すレンズアレイＡｐは、ホルダ部１Ｃが平面視矩形状のプレート状に形成されているとともに、複数のレンズ２はホルダ部１Ｃの縦横に所定間隔で配列されて設けられている。このような構成によれば、一定面積を有する面状領域の画像を結像させる機能をもたせることができる。レンズアレイＡｐを２以上組み合わせた場合には、その組立品をたとえばＣＲＴや液晶表示器からなるディスプレイに画面表示された画像をそのディスプレイよりも手前の領域に正立等倍で結像させる用途に利用することができる。
【０１１９】
本願発明に係るレンズアレイ、レンズアレイ組立品の各部の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。レンズアレイ組立品は正立等倍の像を結像可能なものではなく、それとは異なる特性のものとして構成されていてもかまわない。また、レンズアレイのホルダ部の外表面の全面または略全面は、黒色またはそれに近い暗色系の色彩の塗料からなる遮光層に代えて、たとえば黒色シートなどの遮光機能を有する遮光部材によって覆われた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の参考例に係るレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１断面図である。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２断面図である。
【図４】図１に示すレンズアレイの底面図である。
【図５】レンズアレイの樹脂成形工程の一例を示す要部断面図である。
【図６】レンズアレイの樹脂成形工程の一例を示す要部断面図である。
【図７】レンズアレイの塗装処理工程の一例を示す要部断面図である。
【図８】レンズアレイの塗装処理工程の一例を示す要部断面図である。
【図９】塗装処理工程の他の例を示す要部断面図である。
【図１０】塗装処理工程の他の例を示す要部断面図である。
【図１１】本願発明の参考例に係るレンズアレイ組立品の一例を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示すレンズアレイ組立品の断面図である。
【図１３】図１１に示すレンズアレイ組立品のレンズの作用を示す説明図である。
【図１４】レンズアレイ組立品を用いて構成された画像読み取り装置の一例を示す概略断面図である。
【図１５】本願発明の参考例に係るレンズアレイ組立品の他の例を示す断面図である。
【図１６】本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１７】図１６に示すレンズアレイを用いたレンズアレイ組立品の一例を示す断面図である。
【図１８】本願発明に係るレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示すレンズアレイの要部平面図である。
【図２０】図１８のＸ３−Ｘ３断面図である。
【図２１】図１８のＸ４−Ｘ４断面図である。
【図２２】レンズアレイの樹脂成形工程の他の例を示す要部断面図である。
【図２３】レンズアレイの樹脂成形工程の他の例を示す要部断面図である。
【図２４】本願発明に係るレンズアレイ組立品の他の例を示す斜視図である。
【図２５】図２４に示すレンズアレイ組立品の分解斜視図である。
【図２６】図２４に示すレンズアレイ組立品の断面図である。
【図２７】本願発明に係るレンズアレイの他の例をそれぞれ示す要部平面図である。
【図２８】本願発明に係るレンズアレイの他の例をそれぞれ示す要部平面図である。
【図２９】本願発明に係るレンズアレイの他の例をそれぞれ示す要部平面図である。
【図３０】本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図３１】本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図３２】図３１に示すレンズアレイを製造するための工程を示す要部断面図である。
【図３３】本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図３４】本願発明の参考例に係るレンズアレイの他の例を示す一部省略概略斜視図である。
【図３５】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図３６】図３５に示す従来のレンズアレイの要部断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ〜Ａｏレンズアレイ
Ｂ，Ｂａ〜ｃレンズアレイ組立品
Ｃ光軸
１，１Ａ〜１Ｃホルダ部
２，２Ａ，２Ｂレンズ
３，３Ａ〜３Ｃ遮光部
４遮光層
５，５Ａ〜Ｂ樹脂成形部
５ａ上面
５ｂ下面
６ａ〜６ｆ金型
１０ａ凸部（位置決め手段）
１０ｂ凹部（位置決め手段）
１０ｃ凹部（位置決め手段）
１０ｄ凸部（位置決め手段）
２０ａ〜２０ｄ両面（レンズの）
２２外周面（レンズの）
３０，３０Ａ空隙部

Claims

一定方向に間隔をあけてライン状に並ぶ複数のレンズと、これら複数のレンズを繋ぐホルダ部とを有し、長尺状を呈するレンズアレイであって、
各レンズの周囲には、各レンズの外周の一部を上記ホルダ部から分離させて略円筒状にかたちどるように上記ホルダ部を貫通する空隙部が形成されているとともに、この空隙部を規定する壁面に黒色またはそれに近い暗色系の色彩が施されている一方、
各レンズは、上記空隙部を横断する連結部によって上記ホルダ部に支持されていることを特徴とする、レンズアレイ。
上記空隙部は、上記各レンズの直径がその光軸方向の一端部になるほど小径となるように設けられている、請求項１に記載のレンズアレイ。
上記ホルダ部は、上記複数のレンズの列と同一方向に延びるブロック状とされている、請求項１または２に記載のレンズアレイ。
請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズアレイを複数有しており、かつこれら複数のレンズアレイは、これらのレンズどうしが同一光軸上に並ぶように互いに重ね合わされていることを特徴とする、レンズアレイ組立品。
上記複数のレンズアレイは、正立等倍の像を結像可能とされている、請求項４に記載のレンズアレイ組立品。
上記複数のレンズアレイには、これら複数のレンズアレイどうしを位置決めするように互いに嵌合または係合する位置決め手段が設けられている、請求項４または５に記載のレンズアレイ組立品。
上記複数のレンズアレイの全てのレンズが球面レンズとされている、請求項４ないし６のいずれかに記載のレンズアレイ組立品。
上記複数のレンズアレイのうち、少なくとも１以上のレンズアレイの各レンズが非球面レンズとされている、請求項４ないし６のいずれかに記載のレンズアレイ組立品。