JPS6296924A - プラスチツクレンズアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする問題点 ・問題点を解決するための手段 ・作用 ・実施例 ・発明の効果 〔概　要〕 一対の物体側凸レンズおよび像側凸レンズの各々に対応
して臨界角以上で全反射させるための第１、第２反射面
を設け、両反射面同士を像反転用ダツハ部材で光学的に
連結した正立等倍実像形成用光学系を複数個並列してア
レイ状にプラスチック材料で一体成形したプラスチック
レンズアレイ。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等において
画像読取りあるいは画像形成のための正立等倍実像形成
用レンズアレイに関する。

ＬＥＤ記録装置又は液晶記録装置は、感光体ドラム周囲
に、一様帯電部、潜像形成部、現像部、転写部、クリー
ニング部、除電部等を配置し、潜像形成部においてＬＥ
Ｄアレイ又は液晶等により記録すべき画像に応じて感光
体ドラム上に潜像を形成する。このような潜像形成部の
ＬＥＤアレイ又は液晶等で発光された光を感光体ドラム
上に導くために導光用レンズアレイが用いられる。

また、ファクシミリ等で用いる原稿読取装置は、ＬＥＤ
等で照射した原稿からの反射光をイメージセンサ等によ
り検知して画像電気信号に変えるものである。このよう
な原稿からの反射光をイメージセンサに導くために導光
用レンズアレイが用いられる。

さらに露光型複写機においては、感光体ドラム周囲に、
前記記録装置と同様に、一様帯電部、潜像形成部、現像
部、転写部、クリーニング部、除電部等を配置し、潜像
形成部において複写すべき原稿を照明しその反射光によ
り感光体ドラム上に原稿に応じた潜像を形成する。この
ような原稿からの反射光を感光体ドラム上に導（ために
導光用レンズアレイが用いられる。

本発明はこのような記録装置、原稿読取装置又は複写機
等における導光レンズアレイとして適用可能である。

〔従来の技術〕

従来のレンズアレイ構造は例えば特開昭５８−８６５１
５号公報に開示されている。このレンズアレイは左右対
称な二種類のポロプリズムを交互に連続的に組合せたも
のである。各ポロプリズムは３個の直角プリズムからな
り第１直角プリズムの底面に、第２．第３の直角プリズ
ムの底面が各々上及び下を向くように結合し、第２．第
３の直角プリズムの下及び上の面に凸レンズを設けて構
成している。このような構成により一方の凸レンズから
入射した物体からの光を他方の凸レンズから出射させ正
立実像を形成している。

別の従来のレンズアレイ構造が特開昭５７−２０２５１
５号公報に開示されている。このレンズアレイ構造は、
光軸を共通にする一対の凸レンズ面と、この光軸に直角
な各別の光軸を有する別の一対の凸レンズ面と、前記二
対の凸レンズ面の内側に形成し、た一対の反射面からな
る一体成形したレンズ素子を複数個連続配列したもので
あり、前記各反射面には金属反射膜がコーティングされ
ている。このような構成により、前記光軸を共通にする
一対の凸レンズ面の一方のレンズから入射した物体から
の光を他方のレンズから出射させて等倍圧立像を形成し
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記特開昭５８−８６５１５号公報のレンズアレイ構造
においては、プリズム反射面の傾斜角が光軸に対し４５
度に限定されるため、臨界角以上で全反射させることが
できる光の受光範囲が狭（限定されこの範囲以外からの
光はプリズムを透過してしまうため出射光が暗（なる、
また、プリズム反射面が４５度に限定されるためレンズ
系全体の形状が制約を受は小型化、薄型化が図れない、
また、このレンズアレイは二種類の異るポロプリズムを
製造後これらを組合せてレンズアレイを構成するため組
立てに手間を要し生産性が悪い。

前記特開昭５７−２０２５１５号公報のレンズアレイに
おいては、各レンズ素子に反射膜をコーティングするた
め製造プロセスが増加し、また各レンズ素子をアレイ状
に組合せて結合するための組立作業に手間を要し生産性
が悪い。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、全反射可能な受光角度範囲を大きくしてレンズを明
るクシ、反射膜等のコーティングを不要とし、レンズア
レイ全体を一体成形してコンパクトな形状で組立てに手
間を要さない生産性の高いレンズアレイの提供を目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明ではレンズアレイ本体と
；該レンズアレイ本体の一側面に一列に並列する物体光
入射用の複数の物体側凸レンズと：該レンズアレイ本体
の反対側の側面に前記物体側凸レンズに対応して一列に
並列する複数の像側凸レンズと；相互に略直角な二面か
らなり、前記物体光による物体像を反転させるダツハ面
からなる各物体側凸レンズに対応した複数の像反転部と
；前記物体側凸レンズの背面に位置し該物体側凸レンズ
から入射した物体光を臨界角を超える角度で全反射させ
これを前記ダツハ面の一方の面に導くための第一反射面
と；前記像側凸レンズの前面に位置し前記ダツハ面の他
方の面からの反転された物体光を臨界角を超える角度で
全反射させこれを前記像側凸レンズへ導くための第二反
射面とをプラスチック材料で一体形成したプラスチック
レンズアレイを提供する。

〔作　用〕

物体側凸レンズから入射した光はその背面の第１反射面
で全反射しダツハ面に向う、ダツハ面で反転された光は
第２反射面に問い、ここで全反射して像側凸レンズから
出射して正立等倍実像を形成する。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の斜視図である。アレイ本体７の
一側面に複数の物体側凸レンズ４が一列に並列して設け
られる。アレイ本体７の反対側の側面には各物体側凸レ
ンズ４に対応して複数の像側凸レンズ５が設けられる。

アレイ本体７の下部には相互にほぼ直角をなす一対のダ
ツハ面５ａ。

６ｂからなるダツハ部材６が設けられる。ダツハ部材６
は各一対の物体側凸レンズ４および像側凸レンズ５に対
応して複数個並列して設けられる。

アレイ本体７の上面には、Ｖ溝３が形成される。

■溝３はアレイ本体７の長手方向に沿って、即ち各レン
ズ列４，５に沿って形成され、Ｖ溝３の両傾斜側面は各
々物体側凸レンズ４および像側凸レンズ５の背面に位置
し第１反射面１および第２反射面２を構成する。上記物
体側凸レンズ４、像側凸レンズ５、ダツハ部材６はＶ溝
３を有するアレイ本体７とともにプラスチック材料で同
時に型を用いて一体成形される。プラスチック材料とし
ては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、
ポリスチレン、ポリ−４−メチルペンテン−１等が用い
られる。

このようなレンズアレイの側面図、正面図、および底面
図を各々第・２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。第１
反射面１および第２反射面２の傾斜角度θは各反射面の
垂線がレンズ４，５の光軸に対し臨界角以上となるよう
に形成する。各一対の対応する物体側凸レンズ４および
像側凸レンズ５は各々その光軸を一致させて同軸上に配
置される。

このような同軸配置の場合には、各隣接するレンズ同土
間にある程度の隙間Ｇを設けておくことが望ましい。こ
のような隙間Ｇを形成しておくことにより隣接するレン
ズ間での光の干渉が防止され、例えば原稿読、成用に用
いた場合に、各レンズによる原稿読取領域が確実に区分
され良好な読取作用が達成される。Ｖ溝３の頂部は、各
レンズ４．５の口径全体を充分有効に使用するために各
レンズ４．５の下縁と同位置又はそれ以下のレベルまで
深く形成しておくことが望ましい。

ダツハ部材における光路を第６図に示す。ダツハ部材６
は相互にほぼ直角な２つのダツハ面６　ａ　＋６ｂから
なる。上方（実際には斜め上方）から一方のダツハ面６
ａに達した光はここで反射し他方のダツハ面６ｂに向い
ここで再び上方（反対側の斜め上方）に向けて反射する
。このように一対のダツハ面５ａ　、５ｂで反射するこ
とにより像が反転して伝搬される。

第２図のレンズアレイの結像光路を第４図に示す。Ｆ、
Ｆ’は各々物体側凸レンズ４および像側凸レンズ５の焦
点位置を示す。物体側凸レンズ４を通して内部に入射す
る物体Ｓからの光は第１反射面１で臨界角を超える角度
で全反射される。全反射した光は第６図で説明したよう
にダツハ部材６で反転されて第２反射面２に向う、ダツ
ハ部材６で反転された光は第２反射面２で臨界角を超え
る角度で全反射される。第２反射面２で全反射された光
は像側凸レンズ５を通して出射し正立等倍実像Ｒを形成
する。−第１および第２反射面１，２は、前述のように
、各々物体側凸レンズ４からの光およびダツハ部材６か
らの光を臨界角を超える角度で全反射させるように構成
しているため反射膜のコーティングは不要である。なお
、図は各レンズ中心断面部を通る光路を示し、ダツハ部
材６の頂部近傍で反転されている。

第１．第２反射面１．２の・傾斜角度θに対するレンズ
アレイのＭＴＦのグラフを第７図に示す。

図から分るようにθ＝３０度のときＭＴＦは最大値（９
２％）となる。なお測定は６１１ｐ／１ｍの条件で行い
、実験に使用したレンズアレイは：材質；ポリメチルメ
タクリレートで、 レンズ曲率半径　Ｒ＝　２．８鶴 物体距離　　　　ｆｆ１ｏ＝５．７鶴 レンズ径　　　　Ｄ　＝　１．５　ｔｍレンズ面間隔　
　Ｌ　＝　５．４　ｔｘ＊レンズピッチ　　Ｐ　＝　２
．０　ｔｍ焦点距離　　　　ｆ＝５．４鶴 Ｆ値　　　　　Ｆ　＝　３．８ である。

このように反射面の傾斜角度θを３０度程度にすること
により、従来技術の４５度に限定された場合に比べ物体
側レンズからの光を全反射する受光角度範囲が広がり、
レンズが明るくなる。

第３図に本発明の別の実施例の構成を示す。この実施例
が第２図の実施例と異る点は、対応する一対の物体側凸
レンズ４および像側凸レンズ５の光軸が水平方向（レン
ズ列方向）にずれている点である。ダツハ部材６は水平
方向に関し、物体側凸レンズ４の光軸と像側凸レンズ５
の光軸間の中央位置に設けられる。このような構成にお
いては、物体側凸レンズ４から入射した光の大部分は、
第３図（ｃ）の矢印ｒで示すようにダツハ面６ａの中央
部で反射されさ・らにダツハ面６ｂの中央部で反射され
て像側凸レンズ５を通過する。従って反転される光はダ
ツハ部材６の頂角部分を通過しない。このため頂角部分
の製造精度がラフであっても良好な像が得られる。第５
図は、この実施例の結像光路を示す図である。その他の
構成、作用、効果は前記第２図の実施例と同様である。

第８図に本発明のさらに別の実施例を示す、この実施例
は第３図の実施例とほぼ同様の構成であり、異る点は物
体側凸レンズ４の列および像側凸レンズ５の列において
各隣接するレンズ同士がほぼ接触する程度まで近接して
形成した点である。

物体側凸レンズ４と像側凸レンズ５の光軸がずれた構成
においては隣接するレンズ間での光の干渉が少くレンズ
間に間隔を設けなくても良好な像が得られる。このよう
な構成によりコンパクトなレンズアレイが得られる。そ
の他の構成、作用、効果は第３図の実施例と同様である
。

第９図に本発明のさらに別の実施例を示す。この実施例
においては、レンズアレイを左右半分の２組に分割し、
各組において、像側凸レンズ５ａ。

５ｂの光軸を物体側凸レンズ４ａ　、４ｂの光軸に対し
外側（アーレイ本体の端部側）にずらせている。

即ち、第９図（Ｃ）において、右半分のレンズの組にお
いては、像側凸レンズ５ａの光軸は物体側凸レンズ４ａ
の光軸に対し右側にずれ、左半分のレンズの組において
は、像側凸レンズ５ｂの光軸は物体側凸レンズ４ｂの光
軸に対し左側にずれている。このような構成においては
、例えば光学的読取装置に用いた場合、１枚の原稿８に
対し２つのＣＣＤセンサ９ａ　、９ｂを用いて原稿読取
りができる。シリコンウェハから製造するＣＣＤセンサ
は大きさが限られているが、このようなＣＣＤセンサを
２個用いて両センサ間に隙間が生じても原稿を連続的に
読取ることができる。従って、大きな原稿の読取りが可
能となる。

第１０図に本発明のさらに別の実施例を示す。

この実施例はレンズを３組に分割し、両側の２組は像側
凸レンズ５ａ　、５ｂの光軸を物体側凸レンズ４ａ　、
４ｂの光軸に対し各々外側にずらせ、中央の組では像側
凸レンズ５ｃと物体側凸レンズ４ｃの光軸を一致させて
形成したものである。各組に対応して像側凸レンズ５ａ
、５ｂ、５ｃ側にＣＣＤセンサ９ａ、９ｂ、９ｃが配設
される。これにより物体側凸レンズ４ａ、４ｂ、４ｃ側
に設けた１枚の原稿８を３つのＣＣＤセンサ９ａ。

９ｂ、９ｃを用いて読取ることができ、第９図の場合よ
りもさらに大きな原稿の読取りが可能となる。

第１１図に本発明のさらに別の実施例を示す。

この実施例は、アレイ本体７の両端部外側にさらに外側
に突出するアレイ取付片１０を一体形成したものである
。このような構成においては、予めアレイ取付片１０が
一体形成されているため、読取装置等としてレンズアレ
イを組立てる場合に組立作業が容易になり、精度上のバ
ラつきもなく製品の均一性が保たれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、プレイ本体に
対し、物体側凸レンズ列、像側凸レンズ列および像反転
用ダツハ部材を各レンズに対応した全反射用反射面とと
もにプラスチック材料で一体成形しているため、反射膜
コーティングを不要とし、アレイ組立の手間を要さず、
コンパクトな形状で受光角を大きくしレンズを明るくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の斜視図、第２図は第１図の実施
例の構成を示しくａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ
）は底面図である。第３図は本発明の別の実施例の第２
図と同様の構成説明図、第４図は第２図の実施例の結像
光路説明図、第５図は第３図の実施例の結像光路説明図
、第６図はダツハ部材の作用説明図、第７図は本発明の
レンズアレイの反射面の傾斜角度に対するＭＴＦのグラ
フ、第８図から第１１図までは本発明のさらに各々別の
実施例の第２図と同様の構成説明図である。 １・・・第１反射面、　　　２・・・第２反射面、３・
・・Ｖ溝、　　　　　　　４・・・物体側凸レンズ、５
・・・像側凸レンズ、　　　６・・・ダツハ部材、７・
・・アレイ本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レンズアレイ本体と；該レンズアレイ本体の一側面
   に一列に並列する物体光入射用の複数の物体側凸レンズ
   と；該レンズアレイ本体の反対側の側面に前記各物体側
   凸レンズに対応して一列に並列する複数の像側凸レンズ
   と；相互に略直角な二面からなり、前記物体光による物
   体像を反転させるダッハ面からなる各物体側凸レンズに
   対応した複数の像反転部と：前記物体側凸レンズの背面
   に位置し該物体側凸レンズから入射した物体光を臨界角
   を超える角度で全反射させこれを前記ダッハ面の一方の
   面に導くための第一反射面と：前記像側凸レンズの背面
   に位置し前記ダッハ面の他方の面からの反転された物体
   光を臨界角を超える角度で全反射させこれを前記像側凸
   レンズへ導くための第二反射面とをプラスチック材料で
   一体形成したプラスチックレンズアレイ。 ２、前記各対応する物体側凸レンズ、像反転部、および
   像側凸レンズにより正立等倍実像を形成するように構成
   した特許請求の範囲第１項記載のプラスチックレンズア
   レイ。 ３、前記レンズアレイ本体上面にＶ溝を形成し、該Ｖ溝
   の両側面を各々前記第１反射面および第２反射面とした
   特許請求の範囲第１項記載のプラスチックレンズアレイ
   。 ４、前記各対応する物体側凸レンズおよび像側凸レンズ
   は各々その光軸が一致する位置に設けた特許請求の範囲
   第１項記載のプラスチックレンズアレイ。 ５、前記各対応する物体側凸レンズおよび像側凸レンズ
   は各々その光軸がずれた位置に設けた特許請求の範囲第
   １項記載のプラスチックレンズアレイ。 ６、前記複数の物体側凸レンズの各レンズ間および複数
   の像側凸レンズの各レンズ間に、隣接するレンズ間の光
   学的干渉防止用の間隔を設けた特許請求の範囲第４項記
   載のプラスチックレンズアレイ。 ７、前記複数の物体側凸レンズ同士および複数の像側凸
   レンズ同士は、隣接するレンズが、ほぼ接触する程度に
   近接配置した特許請求の範囲第５項記載のプラスチック
   レンズアレイ。 ８、前記第１および第２反射面の前記物体側凸レンズお
   よび像側凸レンズの光軸に対する傾斜角度が約３０°で
   ある特許請求の範囲第１項記載のプラスチックレンズア
   レイ。 ９、前記複数の物体側および像側凸レンズを略半分ずつ
   ２組に分割し、一方の組の像側凸レンズの光軸は物体側
   凸レンズの光軸に対しレンズアレイ本体の外側端部方向
   にずれ、他方の組の像側凸レンズの光軸は物体側凸レン
   ズの光軸に対し反対側の外側端部方向にずれた特許請求
   の範囲第１項記載のプラスチックレンズアレイ。 １０、前記複数の物体側および像側凸レンズを３組に分
   割し、両外側の２組の像側凸レンズの光軸は物体側凸レ
   ンズの光軸に対し各々外側にずれ、中央の組の像側凸レ
   ンズの光軸は物体側凸レンズの光軸と一致させた特許請
   求の範囲第１項記載のプラスチックレンズアレイ。 １１、前記レンズアレイ本体の両端部に該レンズアレイ
   本体長手方向に突出するアレイ取付片を設けた特許請求
   の範囲第１項記載のプラスチックレンズアレイ。