JP4131891B2 - レンズアレイ、およびレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、レンズアレイ、およびレンズアレイの製造方法に関する。さらに詳しくは、本願発明は、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、原稿の画像をライン状に配置された複数の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、およびレンズアレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、ラインイメージセンサにおいては、光電変換機能を有する複数の受光素子をライン状に並べておき、これらの受光素子を利用することにより、原稿の画像を１ライン分ずつ読み取っている。したがって、このようなラインイメージセンサにおいては、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手段として、複数のレンズが列状に並べられたレンズアレイを用いる必要がある。
【０００３】
従来のレンズアレイの具体例としては、たとえばガラス製の複数の凸レンズを一定ピッチ間隔で列状に並べるようにして、合成樹脂製のブロック状のホルダ部に保持させた凸レンズアレイがある。また、凸レンズに代えて、原稿画像を正立等倍に結像可能な複数のセルフォックレンズ（ロッドレンズ）を合成樹脂製のホルダ部に保持させたセルフォックレンズアレイもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレンズアレイを製造するには、いずれの場合においてもレンズの製造工程とホルダ部の樹脂成形工程とを個別に行なう必要があり、その製造作業は煩雑なものとなっていた。とくに、原稿画像の読み取り用途に用いられるレンズアレイは、個々のレンズの直径をたとえば十分の数ｍｍ程度の微小なサイズにする必要があり、しかも１つのレンズアレイに組み込まれるレンズの総数も多いために、それら多数のレンズの取り扱いは非常に面倒なものとなっていた。また、複数のレンズをホルダ部に支持させるためには、たとえばインサート成形の手法を用いることにより、ホルダ部の樹脂成形と同時にその内部に複数のレンズを埋設する必要があり、このようなインサート成形作業はかなり煩わしいものである。したがって、従来においては、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。
【０００５】
一方、レンズアレイを製造する場合の一般的な留意事項としては、その生産性を向上させるだけではなく、レンズの光学的性能を低下させないように配慮する必要もあり、このような要請に的確に応える必要もある。
【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、光学的性能に優れるレンズアレイまたはレンズを生産効率良く、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。
【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】
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、凸状または凹状のレンズ面をそれぞれ有する複数のレンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぐホルダ部と、を有するとともに、これらホルダ部と複数のレンズとは、透光性を有する合成樹脂により一体成形されているレンズアレイであって、上記ホルダ部には、上記複数のレンズの各間に位置し、底部ほど開口幅が狭くなる複数の凹溝が設けられているとともに、上記各レンズ面を囲む、上記複数の凹溝の内壁面に及ぶ領域が遮光用被膜によって覆われており、かつ、上記各レンズ面と、上記遮光用被膜とを連続して覆うようにして、上記各レンズ面の粗面状態を解消するための透光性を有する被膜が形成されていることを特としている。上記ホルダ部とレンズ部は、アクリル系の樹脂により一体成形することができ、上記遮光用被膜は、アクリル系透明塗料の膜である構成とすることができる。
【０００９】
このような構成のレンズアレイにおいては、複数のレンズがホルダ部と一体に樹脂成形されたものであるために、その製造は、金型を用いた一般の樹脂成形工程によって簡単に行なえることとなる。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おいてからそれら複数のレンズをホルダ部に保持させていた従来のレンズアレイと比較すると、その生産性を高めることができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００１０】
さらに、重要な効果として、本願発明においては、各レンズのレンズ面に透光性を有する被膜が形成されているために、レンズ面が粗い場合であっても、そのレンズ面を上記被膜によって覆うことにより、表面が滑らかなレンズ面を得ることが可能となる。レンズアレイの各レンズを、たとえば直径が十分の数ｍｍ程度の微小サイズに形成する場合には、各レンズのレンズ面を凸状または凹状に形成するための樹脂成形用金型の凹部または凸部を精密に加工することが難しく、レンズアレイを樹脂成形するだけでは、各レンズのレンズ面の表面粗さを小さくすることが困難な場合がある。ところが、本願発明においては、そのようなレンズ面を滑らかな面に修復し、レンズアレイの光学的性能を高めることができる。さらには、透光性を有する被膜によって遮光用被膜を保護することができる。また、遮光用被膜がホルダ部の外表面から剥落しないようにすることもできる。
【００１２】
また、上記遮光用被膜により、透光性を有する合成樹脂製のホルダ部内に外部から光が入射することを防止し、または抑制することができる。したがって、各レンズの結像点にホルダ部を透過した余分な光が進行したり、あるいは各レンズ内にレンズ面以外の個所から光が進行するといったことを抑制し、レンズアレイの光学的性能を一層高めることが可能となる。
【００１４】
また、互いに隣り合うレンズ間において光が行き来すること（光のクロストーク）が、各凹溝の内壁面を覆う遮光用被膜によって防止されることとなり、レンズアレイの光学的特性をより高めることが可能となる。さらに、この各凹溝の内壁面を覆う遮光用被膜の剥離もまた、この遮光用被膜を覆う透光性の被膜によって防止される。
【００１５】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記遮光用被膜は、黒色またはそれに近い暗色系塗料の膜である。
【００１６】
このような構成によれば、遮光用被膜は、受けた光を効率良く吸収することとなり、互いに隣り合うレンズ間におけるクロストークの発生や、ホルダ部内に外部の光が入射するようなことをより確実に防止することができる。
【００１９】
本願発明の第２の側面によれば、レンズアレイの製造方法が提供される。このレンズアレイの製造方法は、凸状または凹状のレンズ面をそれぞれ有する複数のレンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぐとともに、複数のレンズの各間に位置する底部ほど開口幅が狭くなる複数の凹溝をもつホルダ部とを、透光性を有する合成樹脂により一体成形する樹脂成形工程と、上記ホルダ部における上記各レンズ面を囲む、上記複数の凹溝の内壁面に及ぶ領域を遮光用被膜で覆う工程と、上記各レンズ面と、上記遮光用被膜とを連続して覆うようにして、上記各レンズ面の粗面状態を解消するための透光性を有する被膜を形成する透光性被膜形成工程と、を有していることを特徴としている。
【００２０】
このような構成を有するレンズアレイの製造方法においては、本願発明の第１の側面によって提供される光学的性能に優れたレンズアレイを効率良く製造することができ、本願発明の第１の側面によって得られるのと同様な効果が期待できる。また、ホルダ部の外表面に遮光用被膜が形成され、かつこの遮光用被膜が透光性を有する被膜によって覆われた構成のレンズアレイを適切に製造することができる。
【００２１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記樹脂成形工程は、上記複数のレンズが複数列に並べられ、かつそれら複数列のレンズに対応するホルダ部を備えている樹脂成形品を成形する工程であり、かつ上記樹脂成形品からレンズアレイを複数個取りするように上記樹脂成形品を複数に分割する工程をさらに有している。
【００２２】
このような構成によれば、１つの樹脂成形品からレンズアレイを複数個取りできるために、レンズアレイの生産性を一層高めることが可能となる。また、上記樹脂成形品を複数に分割する以前の段階において、たとえば各レンズのレンズ面に被膜を形成するようにすれば、複数個分のレンズアレイに対する被膜形成作業を一纏めにして行なうことも可能となり、レンズアレイの生産性をより高めることが可能となる。
【００２３】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記透光性被膜形成工程は、アクリル系透明塗料を上記各レンズ面にスプレイする工程である。
【００２４】
塗料をスプレイする手段は、広い面積への均一な膜厚分布の塗装を行なうのに好適であり、作業能率を高めることができる。また、アクリル系透明塗料は、透明度が高く、取り扱いが容易であり、しかも比較的安価であるために、生産コストの低減化などを図るのに好都合となる。
【００２５】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記アクリル系透明塗料は、その粘度が１０ｍＰ〜１００ｍＰ（２０°Ｃ）に調整されたものである。
【００２６】
このような構成によれば、アクリル系透明塗料をレンズ面に塗布したときに、その内部に気泡を発生し難くし、その塗装膜の表面を滑らかに仕上げることができることが、本願発明者らの実験により確認された。
【００２９】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記遮光用被膜を形成する工程は、黒色またはそれに近い暗色系のインク塗料を、インクジェットプリンタを用いて上記ホルダ部に塗布する工程である。
【００３０】
このような構成によれば、インクジェットプリンタを用いることによって、ホルダ部の各部に対してインク塗料を選択的に塗布することができるために、たとえば各レンズ面にマスキンクなどを施さなくても、インク塗料が各レンズ面に不当に塗布されないようにすることができる。したがって、遮光用被膜の形成作業を能率良く行なうことが可能となる。
【００３３】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う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。
【００３４】
【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。
【００３５】
まず、本願発明に係るレンズアレイの製造方法の一例について説明する。
【００３６】
図１（ａ）は、レンズアレイの中間品としての樹脂成形品の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。図２は、図１に示す樹脂成形品の要部断面斜視図である。図３は、図１に示す樹脂成形品の拡大断面図である。
【００３７】
レンズアレイを製造するには、まず図１〜図３に示すような形態をもつ樹脂成形品１’を作製する。この樹脂成形品１’は、全体の概略形状が矩形のプレート状またはシート状とされており、透光性を有する合成樹脂により成形されたものである。その具体的な材質としては、透明度や機械強度にすぐれた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。樹脂成形品１’は、最終製品としてのレンズアレイを複数個取りするためのものであり、複数のレンズ１１、これら複数のレンズ１１どうしを繋ぐホルダ部１０’、複数の凹溝１４、複数の凸部１２、および複数の凹部１３を備えた構成を有している。
【００３８】
複数のレンズ１１は、樹脂成形品１’の表面と裏面との多数箇所に、互いに対向する凸曲面状のレンズ面１１ａ，１１ｂを形成することによって構成された両凸レンズである。レンズ面１１ａ，１１ｂは、球面または非球面のいずれであってもよく、球面にすれば樹脂成形用金型の製作が容易となる。これに対し、レンズ面１１ａ，１１ｂを非球面にすれば、収差を少なくし、ピンボケの少ない像を結ばせることが可能となる。複数のレンズ１１は、樹脂成形品１’の長手方向（図１（ａ）の横方向）に一定ピッチＰで列状に配列されており、そのレンズ列は、樹脂成形品１’の短手方向に適当な間隔を隔ててたとえば計１０列の複数の列に設けられている。各レンズ面１１ａ，１１ｂの直径は、たとえば０．６ｍｍ前後であり、上記ピッチＰは、たとえば１ｍｍ程度である。各レンズ列（ピッチＰで並んだレンズの列を意味し、以下同様である）の全長は、たとえばＡ４サイズの原稿幅に対応できるように２１０ｍｍよりもやや長い寸法とされている。
【００３９】
ホルダ部１０’は、樹脂成形品１’のうち、複数のレンズ１１と凸部１２とを除く残余の部分である。複数の凹溝１４は、レンズの列方向において互いに隣り合うレンズ１１どうしの間に位置するようにホルダ部１０’の表裏両面に設けられている。図２および図３によく表れているように、各凹溝１４は、たとえば複数のレンズ１１の列方向と交差する方向に延びる細長矩形状に開口した有底状であり、その内壁面は底部になるほど開口幅を狭くするテーパ状となっている。
【００４０】
複数の凸部１２および複数の凹部１３は、後述するように樹脂成形品１’から製造された複数のレンズアレイどうしを組付けるのに利用される部分である。図１によく表れているように、複数の凸部１２は、樹脂成形品１’の短手方向において奇数列となるレンズ列の両側方に位置するようにして樹脂成形品１’の表面に設けられている。複数の凹部１３は、複数のレンズ列のうち、上記以外の偶数列であるレンズ列の両側方に位置するようにして樹脂成形品１’の裏面に設けられている。
【００４１】
樹脂成形品１’は、計１０列のレンズ列の領域以外の領域については、レンズ列の周辺領域よりも厚みが大きな厚肉部とされている。より具体的には、複数の凸部１２や複数の凹部１３が設けられている樹脂成形品１’の長手方向両端の側縁部１ａ，１ｂに加え、樹脂成形品１’の短手方向の側縁部１ｃ，１ｄ、および複数のレンズ列どうしの間に設けられている複数条の帯状領域１ｅの厚みは、複数のレンズ１１が一定ピッチＰで列状に並んでいる領域よりも厚肉に形成されている。
【００４２】
上記した構成の樹脂成形品１’の製造は、たとえば図４および図５に示すように、一組の金型６Ａ，６Ｂを用いて行うことができる。金型６Ａ，６Ｂは、キャビティ６５を形成する壁面に、樹脂成形品１’の各レンズ面１１ａ，１１ｂに対応する多数の凹面１１a', １１b'を形成したものである。また、上記壁面には、樹脂成形品１’の各凹溝１４に対応する複数の凸部１４’や、各凸部１２および各凹部１３に対応する複数の凹部１２’および複数の凸部１３’も形成されている。金型６Ａ，６Ｂのキャビティ６５内に透光性を有する合成樹脂を充填し、その成形を行うと、上記した構成の樹脂成形品１’を得ることができる。樹脂成形品１’は、最終的に得られる個々のレンズアレイと比較すると全体のサイズが大きく、金型６Ａ，６Ｂのキャビティ６５の容積も大きい。したがって、キャビティ６５内に樹脂を流し込んだときには、キャビティ６５内における樹脂の流れを良好にすることができ、小径の凹面１１a', １１b'の形成部分への樹脂供給を適切に行なわせることができる。とくに、樹脂成形品１’は、既述したとおり、レンズ列の領域以外の領域が厚肉とされ、キャビティ６５のその部分に対応する箇所が大きくなっているために、キャビティ６５内の全域に樹脂を行きわたらせることがより確実化される。
【００４３】
なお、本願発明においては、樹脂成形品１’の各凹溝１４については、必ずしも金型を用いて形成しなくてもかまわない。たとえば、各凹溝１４を有しない樹脂成形品を成形した後に、エンドミルなどの工具を用いた機械加工、あるいはレーザ加工などを行なうことによって、各凹溝１４を設けてもかまわない。
【００４４】
樹脂成形品１’の製造後には、図６に示すように、樹脂成形品１’の外表面のうち、各レンズ面１１ａ，１１ｂを除く領域の全面または略全面に黒色の塗料を塗布し、黒色の遮光用被膜１５を形成する。この作業は、たとえば図７に示すように、インクジェットプリンタ８を利用して行なう。このインクジェットプリンタ８は、一般のＯＡ用などのインクジェットプリンタのプリンタヘッドと同様な構成のインクジェットノズル８１を有するプリンタヘッド８１を備えたものである。このプリンタヘッド８１は、たとえば水平なガイドロッド８０の長手方向に移動自在であるとともに、そのガイドロッド８０がその長手方向と直交する水平方向に往復動自在であることにより、互いに直交する水平な２方向に移動自在となっいる。インクジェットプリンタ８は、図示されていないコントローラの制御により、樹脂成形品１’の外表面のうち、予め指定された領域に対してのみインク塗料を所定のドット単位で吹きつけることが可能とされたものである。
【００４５】
インクジェットプリンタ８を用いた塗装方法によれば、各レンズ面１１ａ，１１ｂにマスキングを施すようなことなく、各レンズ面１１ａ，１１ｂを除く一定領域のみに遮光用被膜１５を適切に形成することができる。各凹溝１４の内壁面は、テーパ面とされているために、各凹溝１４の直上からインク塗料を吹きつけた場合であっても、その内壁面に遮光用被膜１５を形成することが可能である。各凹溝１４の内壁面のテーパ角度が少ない場合には、各凹溝１４がインク塗料によって埋められる程度に多量のインク塗料を各凹溝１４に向けて吹きつければよく、本願発明においては各凹溝１４がインク塗料によって埋められてもかまわない。
【００４６】
なお、本願発明においては、インクジェットプリンタを用いることなく、遮光用被膜１５の形成作業を行なうことも可能である。たとえば、黒色の塗料液中に樹脂成形品１’の全体を浸漬させてから、その塗料が乾燥硬化する以前に、各レンズ面１１ａ，１１ｂに付着している塗料を拭き取るようにしてもかまわない。また、樹脂成形品１’の各レンズ面１１ａ，１１ｂにマスキングを施してから、樹脂成形品１’の全体または略全体に塗装を施すといった手段を採用することもできる。本願発明においては、黒色塗料に代えて、それに近い暗色系の塗料を用いてもかまわない。
【００４７】
遮光用被膜１５の形成後には、図８に示すように、樹脂成形品１’の外表面の全面または略全面に透明被膜１６を形成する。より具体的には、この透明被膜１６は、樹脂成形品１’の少なくとも各レンズ面１１ａ，１１ｂと遮光用被膜１５とを覆うように形成する。透明被膜１６は、たとえばアクリル系透明塗料の膜であり、その膜厚はたとえば５〜１０μｍである。
【００４８】
透明被膜１６の形成作業は、たとえば図９に示すように、スプレイ式の塗装装置８５を用いて行なう。この塗装装置８５は、塗料を噴霧するための塗装ヘッド８５ａが水平なガイドロッド８５ｂの長手方向に往復動自在とされたものであり、この塗装ヘッド８５ａを樹脂成形品１’の長手方向（レンズ列の方向）に移動させることにより、能率の良いスプレイ塗装を行なうことができる。樹脂成形品１’の短手方向への送りについては、塗装ヘッド８５ａを移動させてもよいし、あるいは樹脂成形品１’を移動させてもよく、いずれであってもよい。
【００４９】
上記のスプレイ塗装を行なうと、各レンズ面１１ａ，１１ｂの粗面状態が改善される。すなわち、樹脂成形品１’の成形に用いられた金型６Ａ，６Ｂの各凹面１１a', １１b'を滑らかな面に仕上げることができない場合には、各レンズ面１１ａ，１１ｂもそれに対応した粗面となってしまう。ところが、図１０に示すように、各レンズ面１１ａ，１１ｂを透明被膜１６によって覆えば、実質的にそのような粗面状態を解消することができ、各レンズ面１１ａ，１１ｂに代えて、透明被膜１６の滑らかな表面を、実際の光の屈折面として役立たせることが可能となるのである。透明被膜１６は、各レンズ面１１ａ，１１ｂ上に略均一な膜厚で薄く形成されるために、各レンズ面１１ａ，１１ｂの曲率に大きな狂いを生じることもない。
【００５０】
本願発明者らは、透明被膜１６の形成作業について種々の実験を行なった。その一例を挙げると、アクリル系透明塗料として、サンデーペイント社製の「アクリル系透明ニス（水性）」を原液とし、これを水（蒸留水）によって１．５倍〜１０倍に希釈した塗料を用い、これを常温下で樹脂成形品１’にスプレイ塗装した場合には、その塗装膜内に気泡が殆ど発生することなく、各レンズ面１１ａ，１１ｂ上の透明被膜１６の表面を滑らかな面にすることができた。また、上記原液を、エタノールを用いて１．５倍〜１０倍に希釈した塗料を用い、これを常温下で樹脂成形品１’にスプレイ塗装した場合においても、上記と同様な結果が得られた。本願発明者らの種々の実験によれば、アクリル系透明塗料の粘度を、１０ｍＰ〜１００ｍＰ（２０°Ｃ）の範囲に調整すれば、透明被膜１６の表面の好ましい平坦性が得られることが確認された。
【００５１】
上記のようにして透明被膜１６を形成すると、遮光用被膜１５がこの透明被膜１６によって覆われる。したがって、遮光用被膜１５が樹脂成形品１’の表面から剥離し難くすることもできる。樹脂成形品１’がアクリル系のＰＭＭＡである場合には、遮光用被膜１５よりもアクリル系塗料からなる透明被膜１６の方が樹脂成形品１’との相性がよく、密着性が高いため、とくにこのような場合には透明被膜１６による遮光用被膜１５の剥離防止効果を高めることが可能となる。
【００５２】
透明被膜１６の形成後には、図１１に示すように、樹脂成形品１’の分割作業を行なう。この分割作業は、たとえばレンズ列間の複数条の帯状領域１ｅに相当する同図の符号Ｎｂ−Ｎｂの仮想線に沿って、樹脂成形品１’を順次または同時に切断すればよい。あるいは、上記Ｎｂ−Ｎｂの仮想線に沿って切り目を付けておいてから、その切り目部分に剪断力が発生するように樹脂成形品１’に力を加えることにより、上記仮想線に沿って樹脂成形品１’を分断させるようにしてもよい。このような作業により、細長なブロック形状のレンズアレイ１が複数得られることとなる。各レンズアレイ１は、複数のレンズ１１が複数の凹部１４を挟んで一定ピッチで１列に並んでいるとともに、ホルダ部１０を介して一連に繋がった構成を有しており、その断面形状は図８に示した断面形状と同様である。なお、切断面となった側面部１ｆ，１ｇには遮光用被膜１５が形成されていない。したがって、必要があれば、その後これらの側面部１ｆ，１ｇに遮光用被膜１５を形成すればよい。
【００５３】
上記した製造方法によれば、１つの樹脂成形品１’からレンズアレイ１を複数個取りできるために、レンズアレイの生産能率を高めることができる。とくに、樹脂成形品１’を複数のレンズアレイ１に分割するまでの中間処理（各種の塗装処理）は、複数のレンズアレイ分の処理を一纏めにして行うことができるために、その生産能率を一層高めることができる。
【００５４】
次に、上記方法によって製造された複数のレンズアレイ１の一使用列について説明する。
【００５５】
まず、図１１および図１２に示すように、１つの樹脂成形品１’から得られた複数のレンズアレイ１のうち、互いに隣り合って形成された２つのレンズアレイ１（１Ａ），１（１Ｂ）を組み合わせることにより、図１３に示すようなレンズアレイアッセンブリＡをつくる。このレンズアレイアッセンブリＡは、後述するように、正立等倍像を得ることができるものである。
【００５６】
レンズアレイアッセンブリＡは、レンズアレイ１Ａの各凹部１３にレンズアレイ１Ｂの各凸部１２を嵌合させるようにして、２つのレンズアレイ１Ａ，１Ｂを積層させたものであり、それら複数のレンズ１１の光軸Ｃどうしは合わせられている。２つのレンズアレイ１Ａ，１Ｂは、同一の樹脂成形品１’から製造されたものであって、しかも隣り合っていたものであるから、その樹脂成形は同一金型を利用して同一または略同一条件の下になされており、互いに対応するレンズ１１どうしの位置ずれを無くすように製造することが可能である。したがって、互いの光軸Ｃどうしを正確に合わせるのに好都合となる。
【００５７】
図１４は、上記したレンズアレイアッセンブリＡを用いた光学系の一例を示している。ただし、同図においては、透明被膜１６の図示を省略している。この光学系においては、始点Ｓから出発した光は、レンズアレイ１Ａの各レンズ１１を通過した後に、レンズアレイ１Ｂの各レンズ１１を通過してから結像点Ｒに達する。この場合、共通の光軸Ｃ上に並ぶ凸レンズとしての２つのレンズ１１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、始点Ｓにある物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を結像点Ｒに形成させることができるのである。換言すると、図１４に示す光学系においては、レンズアレイ１Ａのレンズ面１１ａ（厳密には、レンズ面１１ａを覆う透明被膜１６である）は、レンズアレイ１Ａのレンズ面１１ｂとレンズアレイ１Ｂのレンズ面１１ａとの近くに物体（ａ→ｂ→ｃ）の倒立縮小像を形成する役割を果たし、その倒立縮小像は、それよりも後段に位置する複数の凸レンズ面によって拡大され、かつ反転される結果、結像点Ｒには物体の正立等倍像が結ばれるのである。
【００５８】
したがって、上記したレンズアレイアッセンブリＡは、たとえば密着型センサやその他のラインイメージセンサにおいて、原稿の正立等倍像をライン状の受光素子上に結像させる用途に好適となる。既述したとおり、各レンズ面１１ａ，１１ｂの表面粗さは、透明被膜１６によって改善されているため、結像点Ｒには、解像度の高い像が得られることとなる。また、レンズアレイアッセンブリＡは、細幅なブロック状のレンズアレイ１Ａ，１Ｂを積層させた細長状のものであるから、ラインイメージセンサに組み込んで使用するには、スペース効率の面からしても好ましいものとなる。
【００５９】
図１４に示した光学系においては、始点Ｓからレンズアレイ１Ａに向けて進行した光がレンズ面１１ａ以外の領域、すなわちホルダ部１０をそのまま透過して結像点Ｒに到達することが、遮光用被膜１５により防止される。また、各凹溝１４の内壁面を覆う遮光用被膜１５は、各レンズ１１内に対してそのレンズ面１１ａ以外の個所から光が入り込むことを適切に防止する。さらに、各凹溝１４の内壁面を覆う遮光用被膜１５は、レンズアレイ１Ａのレンズ１１内に入り込んだ光がその隣りのレンズ１１に入り込むことや、レンズアレイ１Ａのレンズ１１を通過した光がそのレンズ１１とは隣りの位置関係にあるレンズアレイ１Ｂのレンズ１１に向けて入り込むことも有効に防止する。このように、遮光用被膜１５は、光がホルダ部１０をそのまま透過することを防止する機能や、互いに隣り合うレンズ１１どうしを光学的に分離させる機能を発揮し、複数のレンズ１１間における光のクロストークを効果的に防止する。したがって、上記構成のレンズアレイアッセンブリＡによれば、鮮明な正立等倍像を得ることができる。
【００６０】
図１５は、本願発明に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。図１６は、図１５に示すレンズアレイの作用説明図である。なお、図１５以降の図においては、先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一符号を付している。
【００６１】
図１５に示すレンズアレイ１Ｃは、ホルダ部１０の片面側のみに複数の凹溝１４を設けたものである。ただし、各凹溝１４の深さｓ１は、先の実施形態のレンズアレイ１（１Ａ，１Ｂ）の各凹溝１４よりも深くされている。また、ホルダ部１０のうち、レンズ面１１ｂどうしの間の面１９は、黒色の遮光用被膜１５によって覆われている。遮光用被膜１５や各レンズ面１１ａ，１１ｂは、透明被膜１６によって覆われている。このレンズアレイ１Ｃは、同図に示すように、他のレンズアレイ１Ｄと組み合わされて使用される。レンズアレイ１Ｄは、基本的には、先のレンズアレイ１（１Ａ，１Ｂ）やレンズアレイ１Ｃと同様な方法により製造されたものであるが、凹溝１４や遮光用被膜１５が一切設けられていない構成とされている。レンズアレイ１Ｄの各レンズ１１のレンズ面１１ｅは、レンズアレイ１Ｃのレンズ面１１ｂと同等またはそれよりも大径とされているとともに、レンズ面１１ｆは、レンズ面１１ｅよりも大径であって、それらレンズ面１１ｆどうしはレンズアレイ１Ｄの長手方向において互いに繋がっている。各レンズ面１１ｅ，１１ｆは、透明被膜１６によって覆われている。
【００６２】
図１６に示すように、上記したレンズアレイ１Ｃ，１Ｄの組み合わせによっても、始点Ｓにある物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を結像点Ｒに形成することができる。なお、図１６においては、透明被膜１６を省略している。各凹溝１４は、レンズアレイ１Ｃの光入射側にのみ設けられているものの、その深さが先の実施形態のレンズアレイ１（１Ａ，１Ｂ）の各凹溝１４よりも深めに形成されていることにより、複数のレンズ１１間における光のクロストークを適切に防止することができる。レンズアレイ１Ｄには、凹溝１４や遮光用被膜１５が設けられていないが、このレンズアレイ１Ｄにおいてクロストークを生じる虞れがある光については、レンズアレイ１Ｃの遮光用被膜１５の存在により、レンズアレイ１Ｃからレンズアレイ１Ｄに向けて進行しないようにすることができ、このようなことにより、レンズアレイ１Ｄの複数のレンズ１１間においてもクロストークを生じないようにすることができる。上記したレンズアレイ１Ｃ，１Ｄの組み合わせ構造においては、光が入射するレンズ面よりも光が出射するレンズ面の方が大径であるために、レンズ１１ａ上の透明被膜１６に入射した光を最終のレンズ面１１ｆ上の透明被膜１６から無駄なく結像点Ｒに導くことができ、結像画像を明るくするのに好ましいものとなる。
【００６３】
図１７および図１８は、本願発明に係るレンズアレイの他の例を示している。図１７に示すレンズアレイ１Ｅは、複数のレンズ１１が２列に並べて設けられたものである。このような構成によれば、２列のレンズ１１を用いて画像を結像させることができために、レンズ列が１列のみ設けられているレンズアレイよりも明るい像を結ばせることができる。図１８に示すレンズアレイ１Ｆは、複数のレンズ１１が縦横のそれぞれに複数列に並べて設けられた面状レンズアレイとされている。このような構成によれば、一定の面積をもつ画像の結像を行なわせることができる。もちろん、レンズアレイ１Ｆを２つ組み合わせれば、一定の面領域の画像を正立等倍に結像させることができる。このように、本願発明に係るレンズアレイは、レンズ列の具体的な数や配置態様などは種々に変更自在である。
【００６４】
本願発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６５】
本願発明においては、たとえば１つの樹脂成形品からレンズアレイを複数個取りする手段に代えて、１つの樹脂成形品からは１つのレンズアレイのみが形成されるようにしてもかまわない。
【００６６】
本願発明に係るレンズアレイは、たとえば従来の凸レンズアレイと同様に、それ単独で用いることによって、物体の倒立縮小像を結像させる用途に用いることもできる。また、本願発明においては、レンズアレイの各レンズを両凸レンズとするのに代えて、片凸レンズとして形成してもよいことは勿論のこと、両凹レンズまたは片凹レンズとして形成してもかまわない。凹レンズアレイは、凸レンズアレイと組み合わせて用いることにより、色収差を無くすのに好適に利用することができる。本願発明においては、必ずしもレンズアレイの各レンズの２つのレンズ面のそれぞれに透光性を有する被膜を形成する必要はなく、たとえばレンズアレイの各レンズを片凸レンズまたは片凹レンズとして形成する場合には、平面状のレンズ面については透光性を有する被膜を形成することなく、凸状または凹状の曲面状のレンズ面についてのみ透光性を有する被膜を形成する構成としてもかまわない。本願発明でいう透光性を有する被膜は、無色透明に限らず、有色透明であってもかまわず、またその具体的な材質もアクリル系のものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、レンズアレイの中間品としての樹脂成形品の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】 図１に示す樹脂成形品の要部断面斜視図である。
【図３】 図１に示す樹脂成形品の拡大断面図である。
【図４】 図１に示す樹脂成形品の成形用金型の一例を示す要部断面図である。
【図５】 図１に示す樹脂成形品の樹脂成形工程の一例を示す要部断面図である。
【図６】 樹脂成形品に遮光用被膜を形成した状態を示す断面図である。
【図７】 遮光用被膜の形成工程の一例を示す断面図である。
【図８】 樹脂成形品に透明被膜を形成した状態を示す断面図である。
【図９】 透明被膜の形成工程の一例を示す断面図である。
【図１０】 透明被膜を形成した後の樹脂成形品の要部拡大断面図である。
【図１１】 樹脂成形品からレンズアレイを複数個取りする工程を示す平面図である。
【図１２】 ２つのレンズアレイを組み合わせる状態を示す要部斜視図である。
【図１３】 ２つのレンズアレイを組み合わせた状態を示す断面図である。
【図１４】 図１３に示すレンズアレイの作用説明図である。
【図１５】 本願発明に係るレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１６】 図１５に示すレンズアレイの作用説明図である。
【図１７】 本願発明に係るレンズアレイの他の例を示す平面図である。
【図１８】 本願発明に係るレンズアレイの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１（１Ａ，１Ｂ） レンズアレイ
１Ｃ〜１Ｆ レンズアレイ
１’樹脂成形品
９，９ａ レンズ
１０ ホルダ部
１１ レンズ
１１ａ，１１ｂ レンズ面
１１ｅ，１１ｆ レンズ面
１４ 凹溝
１５ 遮光用被膜
１６ 透明被膜（透光性を有する被膜）

Claims (8)

1. 凸状または凹状のレンズ面をそれぞれ有する複数のレンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぐホルダ部と、を有するとともに、これらホルダ部と複数のレンズとは、透光性を有する合成樹脂により一体成形されているレンズアレイであって、
   上記ホルダ部には、上記複数のレンズの各間に位置し、底部ほど開口幅が狭くなる複数の凹溝が設けられているとともに、上記各レンズ面を囲む、上記複数の凹溝の内壁面に及ぶ領域が遮光用被膜によって覆われており、かつ、上記各レンズ面と、上記遮光用被膜とを連続して覆うようにして、上記各レンズ面の粗面状態を解消するための透光性を有する被膜が形成されていることを特徴とする、レンズアレイ。
2. 上記ホルダ部と上記複数のレンズとは、アクリル系の合成樹脂により一体形成されている一方、上記透光性を有する被膜は、アクリル系透明塗料の膜である、請求項１に記載のレンズアレイ。
3. 上記遮光用被膜は、黒色またはそれに近い暗色系塗料の膜である、請求項１または２に記載のレンズアレイ。
4. 凸状または凹状のレンズ面をそれぞれ有する複数のレンズと、これら複数のレンズどうしを繋ぐとともに、複数のレンズの各間に位置する底部ほど開口幅が狭くなる複数の凹溝をもつホルダ部とを、透光性を有する合成樹脂により一体成形する樹脂成形工程と、
   上記ホルダ部における上記各レンズ面を囲む、上記複数の凹溝の内壁面に及ぶ領域を遮光用被膜で覆う工程と、
   上記各レンズ面と、上記遮光用被膜とを連続して覆うようにして、上記各レンズ面の粗面状態を解消するための透光性を有する被膜を形成する透光性被膜形成工程と、
   を有していることを特徴とする、レンズアレイの製造方法。
5. 上記樹脂成形工程は、上記複数のレンズが複数列に並べられ、かつそれら複数列のレンズに対応するホルダ部を備えている樹脂成形品を成形する工程であり、かつ上記樹脂成形品からレンズアレイを複数個取りするように上記樹脂成形品を複数に分割する工程をさらに有している、請求項４に記載のレンズアレイの製造方法。
6. 上記樹脂成形工程は、アクリル系樹脂を用いて行われ、上記透光性被膜形成工程は、アクリル系透明塗料を上記各レンズのレンズ面ないし遮光用被膜にスプレイする工程である、請求項４または５に記載のレンズアレイの製造方法。
7. 上記アクリル系透明塗料は、その粘度が１０ｍＰ〜１００ｍＰ（２０°Ｃ）に調整されたものである、請求項６に記載のレンズアレイの製造方法。
8. 上記遮光用被膜を形成する工程は、黒色またはそれに近い暗色系のインク塗料を、インクジェットプリンタを用いて上記ホルダ部に塗布する工程である、請求項４ないし７のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。

Images