JPH1141410A

JPH1141410A - 光学装置

Info

Publication number: JPH1141410A
Application number: JP9192855A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Ueda; 知史上田; Michio Miura; 道雄三浦; Yoshiro Ishikawa; 芳朗石川; Takashi Katsuki; 隆史勝木; Ippei Sawaki; 一平佐脇
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、光学装置に関し、特に、製造が
容易で歩留りもよく、高性能の光学装置を提供すること
を課題とする。【解決手段】一方向に長いスペーサ板と、複数のレン
ズが所定の間隔で配置された複数のレンズアレイ板とか
らなり、前記複数のレンズアレイ板が、前記スペーサ板
の上表面と下表面にそれぞれ一列に隣接して配置され、
かつ上表面のレンズアレイ板の各レンズと下表面のレン
ズアレイ板の各レンズとが対向した位置となるように前
記スペーサ板に固着されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像読取り装置
（イメージスキャナ）等に利用され、画像形成のための
光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像読取りのための入力装置としてさま
ざまな形状、大きさのイメージスキャナが開発されてい
る。このうち、パソコンや携帯端末と接続して使用され
る小型のイメージスキャナは、携帯性と共にＡ４サイズ
の原稿が読み取れる程度の大きさのものが望まれてい
る。

【０００３】イメージスキャナに用いられる光学装置の
中には、微小なマイクロレンズを多数配列したマイクロ
レンズアレイを用いて作成されるものがある。板状のマ
イクロレンズアレイで構成する光学装置の場合、光学装
置を通過した光がイメージセンサ上に正立等結像を形成
するように、光学装置は２枚のマイクロレンズアレイの
基板を対向させた構成を有する。さらに、隣接するレン
ズどおしのクロストーク光を低減させるために、マイク
ロレンズに入射して真に結像に寄与する光のみが通過す
るようにマイクロレンズアレイ基板上又は光路上に遮光
層を形成する必要がある。

【０００４】このようなマイクロレンズアレイを製造す
る方法として、射出成形や光硬化樹脂を用いた転写によ
って樹脂基板上にレンズアレイを形成する方法や、レジ
スト塗布，露光などの工程からなるいわゆるパターン転
写技術とドライエッチングなどの加工技術によってガラ
ス基板上にレンズアレイを形成する方法などがある。

【０００５】図７に、従来の光学装置の斜視図を示す。
光学装置は、第１のレンズアレイ基板１０１，スペーサ
板１０２，第２のレンズアレイ基板１０３の３つの基板
から構成される。また、レンズアレイ基板１０１，１０
３において、一方の表面上には、複数個のマイクロレン
ズ１０４，１０８が一列に配置され、マイクロレンズ以
外の部分には、遮光膜１０５，１０９が形成される。さ
らに、レンズアレイ基板１０１，１０３と、スペーサ板
との接触面には、結像に寄与する光のみを通過させるた
めに、第１及び第２のアパーチャ形成膜１０６，１０７
が設けられる。

【０００６】一般に光学装置は、マイクロレンズの配列
方向、すなわち図７の紙面の左右方向に長尺な形状であ
る。読み取り幅がＡ４サイズ（２１ｃｍ程度）の場合、
光学装置のレンズアレイには、数百個のマイクロレンズ
がアレイ状に配置される。このような長尺の幅を持つレ
ンズアレイを成型金型等を用いて前記の方法によって製
造する場合に、１つの欠陥もなくマイクロレンズを形成
することは難しい。

【０００７】そこで、製造コスト，歩留りを考慮して、
現状では、Ａ４サイズ程度の長尺の光学装置を製造する
場合は、Ａ４サイズの１／４程度の長さの光学装置を前
記方法によって製造し、各マイクロレンズが無欠陥であ
ることを確かめた上で、これらを複数個繋ぎ合わせて製
造することが行われている。図８に、２つの光学装置
ａ，ｂを繋ぎ合わせる状態についての接続説明図を示
す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すように、２
つの光学装置ａ，ｂを繋ぎ合わせる場合に、十分な性能
を確保するために、２つの光学装置ａ，ｂの光軸方向が
同一方向となるようにする必要があると共に、光学装置
ａ，ｂのレンズアレイの配列方向が同一となるようにす
る必要がある。すなわち、３次元的な方向のずれがすべ
て生じないように、２つの光学装置を繋ぎ合わせる必要
があるため、かなり調整が難しい。また、繋ぎ合わせの
接合部分は、遮光膜１０５，１０９又はアパーチャ形成
膜１０６，１０７が途切れているため、完全に迷光の侵
入を防止するように接合することは難しい。

【０００９】したがって、このように、無欠陥を確認し
た短尺の光学装置を繋ぎ合わせて光学装置を製造する場
合でも、歩留りは必ずしも高くない。このような光軸の
ずれ等が生じると、結像画像にずれが生じ、また、迷光
が進入すると結合画像の解像度を悪化させる原因とな
る。すなわち、上記のような光学装置の製造上の問題点
は、イメージスキャナの性能の劣化要因となる。

【００１０】そこで、この発明は以上のような問題点を
考慮してなされたものであり、一つの長尺のスペーサ板
に複数のレンズアレイ板を一列に配置させることによっ
て、製造が容易で、かつ歩留りのよい光学装置を提供す
ることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、一方向に長
いスペーサ板と、複数のレンズが所定の間隔で配置され
た複数のレンズアレイ板とからなり、前記レンズアレイ
板が一列に隣接して配置され、前記スペーサ板に固着さ
れたことを特徴とする光学装置を提供するものである。
また、前記レンズアレイ板が、前記スペーサ板の上表面
と下表面に配置され、かつ上表面のレンズアレイ板の各
レンズと下表面のレンズアレイ板の各レンズとが対応し
た位置となるように固着されたことを特徴とする光学装
置を提供するものである。

【００１２】さらに、この発明は、スペーサ板と、複数
のレンズが所定の間隔で配置された複数のレンズアレイ
板とから構成され、正立像を結像させる光学装置の製造
方法において、スペーサ板の表面に、各レンズアレイ板
を、スペーサ板の長手方向に沿って一列に隣接配置して
固着し、さらに、前記スペーサ板の背面であって、前記
スペーサ板をはさんでスペーサ板の表面に固着されたレ
ンズアレイ板と対向する位置に、同数のレンズアレイ板
を一列に隣接配置して固着したことを特徴とする光学装
置の製造方法を提供するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明のスペーサ板及びレンズ
アレイ板は、透明な合成樹脂、例えばポリカーボネート
又はＰＭＭＡ樹脂で作成され、厚さは光学設計に応じて
１００μｍ程度から数百μｍの帯板状に形成される。ま
た、レンズアレイ板の一方の表面上には、一列に所定の
間隔、すなわち同一ピッチで配列された複数のレンズが
形成される。各レンズは、射出成形又は転写によって形
成される。

【００１４】各レンズアレイ板は、製造上のコスト，歩
留りの点からはできるだけ短い方がよいが、たとえば５
ｃｍ程度の長さで作成されれば、歩留りもほぼ１００％
近いものが得られる。Ａ４サイズの原稿を読み取るため
には、長さ５ｃｍ程度の４つのレンズアレイ板を長手方
向に隣接して一列に配置しスペーサ板上に固着すればよ
い。固着させるためには、エポキシ系、あるいはアクリ
ル系の紫外線硬化型の接着剤を使用することができる。

【００１５】また、各レンズアレイの繋ぎ目部分は特に
迷光が入力されやすいので、スペーサ板の上表面及び下
表面であって、この繋ぎ目に対応する部分を含む一定領
域が遮光性を有するように形成することが好ましい。十
分な遮光性を確保するために、この繋ぎ目部分に、黒色
の顔料、たとえばカーボンを含有させた接着剤を流し込
んでもよい。また、スペーサ板の上表面及び下表面であ
って前記繋ぎ目に相当する一定領域に、遮光性を有する
材料、たとえばカーボンを含む膜を形成してもよい。さ
らに、スペーサ板の上表面及び下表面であって、各レン
ズアレイ板の各レンズに対応する位置以外の領域を遮光
性材料（たとえばカーボン）で覆ってもよい。また、各
レンズアレイ板の表面であって、各レンズアレイ板のレ
ンズを形成した表面のレンズ以外の部分も、迷光の進入
を防ぐために遮光性材料で覆うことが好ましい。

【００１６】また、スペーサ板の両表面上で、レンズア
レイ板を取付ける位置に各レンズアレイ板が固定可能な
凹部を備えることが好ましい。この凹部があれば、レン
ズアレイ板の位置決めが容易である。この他、スペーサ
板自体を不透明の基板とし、固着される各レンズアレイ
板の各レンズに対応する位置にそれぞれ貫通孔を備える
ようにしてもよい。以下、図面に示す実施の形態に基づ
いてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明
が限定されるものではない。

【００１７】第１実施例図１に、この発明の光学装置の一実施例の斜視図を示
す。この実施例では、一つのスペーサ板６の両表面に、
一列にレンズアレイ板１及び２をそれぞれ４つ固着させ
た構成を示している。スペーサ板６は、一方向に長い長
尺の平板であり、ガラス，ポリカーボネート，ＰＭＭＡ
樹脂等の透明基板を用いて作成される。縦型Ａ４版の紙
面の横方向を一度に読み取るためには、スペーサ板の長
尺方向の長さは、少なくとも２２０mm程度は必要であ
る。

【００１８】スペーサ基板６の一表面には、４つのレン
ズアレイ板１を図１に示すように長手方向に隣接させて
配置させ、その裏面には、４つのレンズアレイ板２を同
様に配置させる。各レンズアレイ板１，２は、ともに５
４mm程度の長さとすればよい。また、光学装置の仕様，
性能によっても異なるが、スペーサ板６，レンズアレイ
基板１，２とも３００μｍ程度の厚み（高さ）で、スペ
ーサ板６の幅は１cm，レンズアレイ基板の幅５mm程度と
すればよい。各レンズアレイ板１，２の材料には、前記
したようにガラス，ポリカーボネート，ＰＭＭＡ樹脂等
の透明材料が用いられる。また、各レンズアレイ板１，
２の一表面には、２００μｍ〜４００μｍ程度の径のマ
イクロレンズ４が３００μｍ〜８００μｍピッチで直線
上に形成される。

【００１９】さらに、各レンズアレイ板１，２のマイク
ロレンズが形成された表面上であって、マイクロレンズ
４以外の部分には、カーボン等の遮光性を有する材料を
含んだ遮光膜３が形成される。各レンズアレイ板１はで
きるだけ密着させて固着させることが必要であり、繋ぎ
目５の部分には、遮光性を保つために、遮光性を有する
接着剤を塗布するか、又は遮光性材料の膜を形成する。
遮光膜３は、不透明かつ低反射率の膜である必要があ
り、たとえば、誘電体と金属の層状膜あるいは黒色顔料
を含む有機膜で形成することができる。

【００２０】図２に、第１実施例の光学装置の断面図を
示す。同図において、スペーサ板６と各レンズアレイ板
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとは、接着剤７で固着される
が、繋ぎ目５の部分にも接着剤７を流しこんでもよい。
繋ぎ目５の部分は、黒色の接着剤がよい。また、繋ぎ目
５に接着剤７を流しこまない場合には、繋ぎ目の上部を
遮光膜３で覆った方がよい。図２において、スペーサ板
６の表面及び裏面には、各レンズに対向する位置を除く
部分に遮光膜３を形成することが好ましい。

【００２１】図３に、このスペーサ板の斜視図を示す。
スペーサ板６の両表面に形成する遮光膜３は、マイクロ
レンズ４と同ピッチのアパーチャ８を備える。この遮光
膜３は、隣接レンズからの迷光の侵入を防止するため
と、レンズアレイ板の固着の際の位置合わせに利用する
ためのものである。

【００２２】このように、主として、１つのスペーサ板
６とレンズアレイ板１，２とから構成されるこの発明の
光学装置は、スペーサ板製造工程，レンズアレイ板製造
工程及び組立工程によって作成される。

【００２３】スペーサ板製造工程は、透明樹脂等の原板
にアパーチャを有する遮光膜を形成する工程及び所定の
大きさのスペーサ板を切り出す工程からなる。レンズア
レイ板製造工程は、レンズ形成工程，遮光膜形成工程，
レンズアレイ板の切り出し工程からなる。これらの工程
については、従来から用いられている方法を用いること
ができるので、ここでは省略する。なお、スペーサ板上
へのアパーチャの形成には、±５μｍ程度の精度が要求
されるが、現在のパターン形成技術では、容易にこの程
度の精度のパターンは形成可能である。

【００２４】組立工程は、スペーサ板６の一表面上への
レンズアレイ板固着工程と、スペーサ板の裏面上へのレ
ンズアレイ板固着工程からなる。図１に示した実施例で
は、まず、スペーサ板６の一表面上に接着剤を塗布し、
４つのレンズアレイ板１を順に固着させていくが、この
とき、レンズアレイ板の位置合わせをするために、スペ
ーサ板６上に形成されたアパーチャ８のパターンをガイ
ドラインとして利用する。すなわち、上方から見てアパ
ーチャ８とレンズアレイの各マイクロレンズ４とが対向
するように位置合わせをすればよい。

【００２５】次に、スペーサ板６の反対側の裏面上に接
着剤を塗布し、４つのレンズアレイ板２を、上記の一表
面上への固着と同様手順にて固着させる。この位置合わ
せにおいて、固着する対象が長尺の一つのスペーサ板６
であって、他方の対象が比較的短尺のレンズアレイ板
１，２であるため、光軸方向の角度ずれの発生が防止で
き、ほぼ結像に支障のない高性能な光学装置を容易に作
成することが可能である。すなわち、この第１実施例で
示した構成及び製造工程の光学装置であれば、目視によ
る手作業の製造でもほぼ１００％の歩留りが実現でき
る。

【００２６】第２実施例図４に、この発明の第２実施例のスペーサ板の斜視図を
示す。ここでは、スペーサの両表面上に、図３のような
アパーチャを有する遮光膜を形成するのではなく、ガイ
ドライン９及びガイドパターン１０を形成することを特
徴とする。ガイドライン９，ガイドパターン１０とも、
カーボン等の黒色顔料を含んだ材料で形成すればよく、
マスクパターンを利用した印刷によって形成できる。

【００２７】ガイドライン９は、スペーサ板６の長手方
向に伸びた直線であり、これに沿ってレンズアレイ板
１，２を固着させるためのラインである。また、ガイド
パターン１０は、レンズアレイ板の繋ぎ目５に相当する
領域に形成されるパターンであり、迷光の侵入を防止す
るため遮光性を有するパターンである。ガイドパターン
１０は、繋ぎ目５の部分の迷光の侵入を防ぐことのでき
る大きさであればよく、たとえば、長方形状で、スペー
サ板６の長手方向の幅が５０μｍ程度であればよい。

【００２８】この図４に示すスペーサ板６を用いる場合
の製造工程は、第１実施例の製造工程における位置合わ
せの方法が異なる。すなわち、ガイドライン９及びガイ
ドパターン１０を基準にして各レンズアレイ板の位置合
わせをし、各レンズアレイ板１，２を順にスペーサ板６
上に固着していく。したがって、第１実施例と同様に、
容易に高性能の光学装置を作成できる。

【００２９】第３実施例図５（ａ),（ｂ）に、この発明の第３実施例の光学装置
の斜視図及び断面図を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）
においてレンズアレイ板の繋ぎ目５の部分Ａ−Ａ’の断
面図を示したものである。ここでは、スペーサ板６上
に、レンズアレイ板１，２を固定させるための凹部１１
を備えることを特徴とする。すなわち、スペーサ板６の
両表面上に、レンズアレイ板１，２がちょうどおさまる
だけの幅を持つ溝１１を形成し、この溝１１にレンズア
レイ板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂをはめ込んで、接着剤１
２で固定する。溝１１の深さは５０μｍ程度あれば十分
である。

【００３０】このような溝１１を設ければ、第２実施例
で示したガイドライン９，ガイドパターン１０の形成工
程が不要となる。また、レンズアレイ板１，２は、溝１
１にはめこまれて固着されるため、スペーサ板６の長手
方向に対して垂直方向の位置合わせも不要となり、各レ
ンズアレイ板の繋ぎ目５部分の間隔にのみ注目して位置
合わせをすればよいので、より一層製造が容易である。
ただし、各レンズアレイ板の繋ぎ目５の部分は、迷光が
侵入する可能性が高いため、図５（ｂ）に示すように、
レンズアレイ１，２の端面にあるいはすき間には、黒色
接着剤１２の塗布や黒色顔料の膜の形成をした方が好ま
しい。

【００３１】第４実施例図６に、この発明の第４実施例のスペーサ板の斜視図を
示す。ここでは、スペーサ板６の材料として不透明な素
材を用い、図３のアパーチャ８に相当する部分に貫通孔
１３を設けたことを特徴とする。スペーサ板６を不透明
とするためには、たとえばＡＢＳ樹脂を用いればよい。

【００３２】貫通孔１３は、直径２００μｍ〜４００μ
ｍ程度の円筒形とすることができるが、その他角柱形状
としてもかまわない。貫通孔１３の形成は、マスクパタ
ーンを利用した露光，エッチングや樹脂の射出成形によ
って可能である。貫通孔１３の内部側面も不透明である
が、迷光や結像に無関係な光が反射しないように貫通孔
の側面に凹凸をつけてもよい。この実施例では、第１実
施例で示したのと同様な組立工程で製造できるが、貫通
孔１３がレンズアレイ板１，２の位置合わせに利用でき
る。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、一つのスペーサ板上
に、複数個のレンズアレイ板を繋ぎ合わせて構成してい
るので、製造が容易で歩留りが高く、高性能の光学装置
を提供することができる。また、この光学装置を利用す
ることにより、高性能かつ小型で携帯性に優れた画像読
取り装置（イメージスキャナ）を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光学装置の第１実施例の斜視図であ
る。

【図２】この発明の光学装置の第１実施例の断面図であ
る。

【図３】この発明の第１実施例で用いるスペーサ板の斜
視図である。

【図４】この発明の第２実施例のスペーサ板の斜視図で
ある。

【図５】この発明の光学装置の第３実施例の斜視図及び
断面図である。

【図６】この発明の第４実施例のスペーサ板の斜視図で
ある。

【図７】従来の光学装置の斜視図である。

【図８】従来の光学装置において、２つの光学装置を繋
ぎ合わせる状態の接続説明図である。

【符号の説明】

１レンズアレイ板２レンズアレイ板３遮光膜４マイクロレンズ５繋ぎ目６スペーサ板７接着剤８アパーチャ９ガイドライン１０ガイドパターン１１凹部（溝）１２黒色接着剤１３貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川芳朗神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者勝木隆史神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者佐脇一平神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向に長いスペーサ板と、複数のレン
ズが所定の間隔で配置された複数のレンズアレイ板とか
らなり、前記複数のレンズアレイ板が、前記スペーサ板の上表面
と下表面にそれぞれ一列に隣接して配置され、かつ上表
面のレンズアレイ板の各レンズと下表面のレンズアレイ
板の各レンズとが対向した位置となるように前記スペー
サ板に固着されたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】前記スペーサ板が、その上表面と下表面
に前記各レンズアレイ板を固定可能な凹部を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】前記スペーサ板の上表面及び下表面であ
って、前記各レンズアレイ板どおしの繋ぎ目に対応する
部分を含む一定領域が、遮光性を有するように形成され
たことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載
した光学装置。
【請求項４】前記スペーサ板の上表面及び下表面であ
って、前記各レンズアレイ板の各レンズに対応する位置
以外の領域が、遮光性材料で覆われたことを特徴とする
請求項１，２又は３のいずれかに記載した光学装置。
【請求項５】前記スペーサ板が、前記各レンズアレイ
板の各レンズに対応する位置にそれぞれ貫通孔を備えて
なる不透明の基板であることを特徴とする請求項１，２
又は３のいずれかに記載した光学装置。
【請求項６】スペーサ板と、複数のレンズが所定の間
隔で配置された複数のレンズアレイ板とから構成され、
正立像を結像させる光学装置の製造方法において、スペーサ板の表面に、各レンズアレイ板を、スペーサ板
の長手方向に沿って一列に隣接配置して固着し、さら
に、前記スペーサ板の背面であって、前記スペーサ板を
はさんでスペーサ板の表面に固着されたレンズアレイ板
と対向する位置に、同数のレンズアレイ板を一列に隣接
配置して固着したことを特徴とする光学装置の製造方
法。