KR20010112384A - 렌즈어레이유닛, 렌즈어레이의 제조방법과렌즈어레이유닛을 이용한 광학장치 - Google Patents

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KR20010112384A
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Abstract

렌즈어레이유닛(U1)은 제 1과 제 2렌즈어레이(1, 2)를 포함하고 있다. 상기 제 1과 제 2렌즈어레이(1, 2,)는 볼록렌즈로써 복수의 렌즈(11, 21)를 갖고 있고, 정립등배상을 결상할 수 있다. 상기 각 렌즈어레이는 복수의 렌즈(11, 21)와 이것들 복수의 렌즈를 지지하는 지지부(10, 20)가 투광성 수지에 의해 일체형성된 구성을 갖는다, 이로 인해 상기 각 렌즈어레이의 제조는 용이하다.

Description

렌즈어레이유닛, 렌즈어레이의 제조방법과 렌즈어레이유닛을 이용한 광학장치{LENS ARRAY UNIT, METHOD OF PRODUCING LENS ARRAY UNIT AND OPTICAL DEVICE USING LENS ARRAY UNIT}
팩시밀리장치나 스캐너장치에 들어가는 화상 독취 장치에 있어서는 라인형으로 나열된 복수의 수광소자를 이용해서 원고의 화상을 정립등배로 독취하는 경우가 많다. 이 경우, 결상용의 복수 렌즈를 구비한 렌즈어레이를 이용하여 원고의 화상을 상기 복수의 수광소자상에 정립등배로 결상시킬 필요가 있다. 그래서, 종래기술의 일례로서 도 51과 도 52에 표시된 것과 같이 복수의 렌즈 91을 수지제로 지지부 90에 유지시킨 렌즈어레이 9가 있다.
각 렌즈 91은 원주상의 복수의 셀포크렌즈(로드렌즈)이고, 이에 대응되는 렌즈면 91a, 91b는 어느 쪽이나 평면상이다. 단, 렌즈 91은 독특한 광학적 특성을 갖는 것이고, 축심으로부터의 거리에 따라서 그 굴절율이 다르게 구성되어 있다. 그결과, 도 52에 표시되어 있는 것과 같이 렌즈 91내를 진행하는 광은 사행경로를 지나 물체(a→b)의 정립등배상(a'→b')이 얻어진다.
종래기술에 있어서, 렌즈어레이 9를 제조하기 위해서는 일단 렌즈 91이 제조된다. 다음으로 인서트방식을 이용하여 이것들 렌즈 91을 매몰 형태로 지지부 90이 수지로 형성된다.
그러나, 상기 종래기술에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 렌즈 91은 상기한 바와 같이 독특한 광학적 특성을 갖는 셀포크렌즈(selfoc lens)이기 때문에 그 제조는 용이하지 않다. 셀포크렌즈를 제조하기 위한 특수한 설비를 갖지 않는 메이커에 있어서는 렌즈 91을 제조하는 것이 곤란하여 렌즈어레이 9의 제조비용을 상승시키고 있다.
또한, 상기 종래기술에 있어서는 복수의 렌즈 91의 제조작업과 지지부 90의 형성작업 등이 개별로 행해지고 있기 때문에 렌즈어레이 9의 생산효율도 나빠지고 있다. 그 결과 렌즈어레이 9의 제조비용이 한층 높아지고 있다.
본 발명은, 예를 들면 화상 독취장치에 있어서 사용할 수 있는 렌즈어레이유닛에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그 렌즈어레이유닛을 구성하는 렌즈어레이의 제조방법과 렌즈어레이유닛을 만드는 광학장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 1실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 렌즈어레이유닛의 분해사시도이다.
도 5는 도 1내지 도 4에 도시된 렌즈어레이유닛을 제조하는 것에 이용된 수지형성품의 평면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 수지형성품의 일부 단면사시도이다.
도 8은 수지형성품의 형성에 이용되는 금형의 단면도이다.
도 9는 수지형성품의 형성공정을 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 금형의 부분 분해사시도이다.
도 11은 수지형성품에 도장을 시행하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 12는 수지형성품에서 도료의 일부를 제거하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 13은 수지형성품의 도장처리가 완료된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 14는 수지성형품을 분할하는 공정을 도시한 평면도이다.
도 15는 수지형성품의 다른 예를 나타낸 평면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 수지형성품의 단면도이다.
도 17은 도 15와 도 16에 도시된 수지형성품의 형성공정을 나타낸 단면도이다.
도 18은 수지형성품에 요홈부를 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 19는 수지형성품에 형성된 요홈부의 다른 예를 나타내는 일부 단면사시도이다.
도 20은 도 19에 도시된 수시형성품에서 제조된 렌즈어레이의 요부 사시도이다.
도 21은 도 1내지 도 4에 도시된 렌즈어레이유닛의 작용설명도이다.
도 22a는 도 1내지 도 4에 도시된 렌즈어레이유닛의 작용설명도이고, 도 22b는 본 발명과 비교예 1에 대한 작용설명도이고, 도 22c는 본 발명과의 비교예 2에 대한 작용설명도이다.
도 23은 본 발명에 의한 광학 장치의 제 1실시예를 나타낸 단면도이다.
도 24는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 2실시예를 나타낸 단면도이다.
도 25는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 3실시예를 나타낸 단면도이다.
도 26은 도 25에 도시된 렌즈어레이유닛의 작용설명도이다.
도 27은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 4실시예를 나타낸 단면도이다.
도 28은 도 27에 도시된 렌즈어레이유닛의 작용설명도이다.
도 29는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 5실시예를 나타낸 사시도이다.
도 30은 도 29에 도시된 렌즈어레이유닛의 분해사시도이다.
도 31은 도 29의 ⅩⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅩⅠ선 단면도이다.
도 32a와 도 32b는 도 29에 도시된 렌즈어레이유닛의 요부 평면도이다.
도 33은 도 32a의 ⅩⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅩⅢ선 단면도이다.
도 34는 본 발명에 의한 광학장치의 제 2실시예를 나타낸 단면도이다.
도 35는 도 34에 도시된 광학장치의 작용설명도이다.
도 36은 본 발명에 의한 광학장치의 제 3실시예를 나타낸 단면도이다.
도 37은 본 발명에 의한 광학장치의 제 4실시예를 나타낸 설명도이다.
도 38은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 6실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 39는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 7실시예를 나타낸 분해사시도이다.
도 40은 도 39에 도시된 렌즈어레이유닛을 제조하기 위한 수지형성품의 평면도이다.
도 41은 수지형성품에 요홈부를 형성하는 공정의 일례를 나타낸 요부평면도이다.
도 42는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 8실시예를 나타낸 사시도이다.
도 43은 도 42에 나타낸 렌즈어레이유닛의 분해사시도이다.
도 44는 도 42의 ⅩⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅩⅣ선 단면도이다.
도 45는 도 42에 도시된 렌즈어레이유닛의 일부단면 사시도이다.
도 46은 도 42에 도시된 렌즈어레이유닛의 요부평면도이다.
도 47은 렌즈어레이유닛에 설치되는 요홈부의 다른 예를 나타낸 요부단면 사시도이다.
도 48은 본 발명에 의한 광학장치의 제 5실시예를 나타낸 사시도이다.
도 49는 도 48에 도시된 광학장치의 단면도이다.
도 50은 도 48에 도시된 광학장치에 이용되고 있는 칼라필터의 요부정면도이다.
도 51은 종래기술을 도시한 사시도이다.
도 52는 종래기술의 작용설명도이다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하거나, 저감한 렌즈어레이유닛과 그에 의한 렌즈어레이유닛을 이용한 광학장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 렌즈어레이유닛의 구성부품으로 렌즈어레이를 적절하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1측면에 의해서 제공되는 렌즈어레이유닛은 볼록렌즈로써 복수의 제 1렌즈와 이것들 복수의 제 1렌즈를 유지하는 제 1지지부를 포함하고, 또한, 이것들 제 1렌즈와 제 1지지부가 투광성을 갖는 수지에 의해 일체 형성되는 제 1렌즈어레이와 볼록렌즈로써 복수의 제 2렌즈와 이것들 복수의 제 2렌즈를 유지하는 제 2지지부를 포함하고, 또한 제 2렌즈와 제 2지지부가 투광성을 갖는 수지로써 일체 형성된 제 2렌즈어레이를 구비하되, 상기 제 1과 제 2렌즈어레이는 상기 제 1과 제 2렌즈들을 동일축상에 배열되도록 중첩됨으로써 정립등배상이 결상될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 구성을 갖는 렌즈어레이유닛은 상기 종래기술의 셀포크렌즈를 이용한 렌즈어레이의 대체품으로써 정립등배상을 결상시키는 용도에 적합하게 이용할 수 있다. 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 볼록렌즈이기 때문에 셀포크렌즈와는 다르고, 렌즈내부의 굴절율을 다르게 할 필요가 없다. 본 발명에 있어서는 상기 제 1과 제 2렌즈어레이 각각의 렌즈와 이것을 유지하는 지지부에 의해서는 금형을 이용한 통상의 수지 형성수단에 의해서 간단하게 제작할 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 렌즈어레이유닛은 생산요율이 좋고 그 제조 비용을 종래기술에 셀포크렌즈를 이용한 것보다 염가로 할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2렌즈어레이 중 적어도 제 1렌즈어레이에는 상기 복수의 렌즈들을 광학적으로 분리시키기 위해 분리수단이 설치되어 있다.
이와 같이 구성된다면 상기 제 1렌즈어레이 내로 광을 진행시킬 경우에 상기 제 1렌즈들의 사이에 대해서, 광이 왕래하는 현상(광의 크로스토크)이 발생되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 선명한 화상을 결상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 렌즈어레이유닛을 사용하는 경우에 상기 제 1렌즈어레이에 광이 입사된 후에 이 제 1렌즈어레이로부터 출사하는 광이 상기 제 2렌즈어레이에 입사되도록 설정한다면 일시적으로 상기 제 2렌즈어레이에 상기 분리수단이 설치되지 않은 경우에도 상기 제 2렌즈어레이에 대해 광의 크로스토크를 어느 정도 억제할 수 있는 것이 확인되고 있다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 제 1렌즈어레이에만 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 2렌즈어레이에 상기 분리수단을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 렌즈어레이유닛의 제조가 보다 용이하게 된다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 복수의 제 1렌즈들의 각 사이를 분할하는 차광부를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 복수의 제 1렌즈들의 사이에 있어서 광이 왕래하는 것이 상기 차광부에 의해서 적절하게 방지된다.
바람직하게는 상기 차광부는 받아들인 광을 흡수할 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 차광부로 향해 진행해서 온 광이 상기 차광부에 의해서 원래의 방향으로 반사되지 않도록 할 수 있고 선명한 화상이 결상되도록 할 수 있다.
바람직하게는 상기 차광부는 상기 복수의 제 1렌즈들의 각 사이를 분할하는 상기 제 1지지부에 설치된 적어도 하나의 요홈부를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 복수의 제 1렌즈들의 사이를 진행하는 광을상기 요홈부 또는 상기 요홈부를 규정하는 면에 의해서 차단할 수 있다.
바람직하게는 상기 차광부는 상기 요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두운색 물질을 더 포함하고 있다. 여기에 어두운색은 바람직하게는 검은색이다. 그리고 본 발명은 반드시 이것을 한정하는 것은 아니다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 어두운색의 물질이 상기 복수의 제 1렌즈들의 사이를 진행하는 광을 적확하게 차단하고 또한 흡수하게 된다.
바람직하게는 상기 제 1지지부는 제 1면과 이 제 1면과는 상기 각 제 1렌즈의 축방향으로 간격을 띄고 또한, 상기 제 2렌즈어레이에 대면하는 제 2면을 갖으며, 상기 요홈부는 상기 제 1지지부를 관통하지 않도록 상기 제 1과 제 2면의 적어도 한 방향에 설치되어 있다.
바람직하게는 상기 요홈부는 상기 제 1과 제 2면의 각각에 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 요홈부의 깊이를 비교적 낮게 한 경우에 있어서도 상기 제 1렌즈들 사이의 광 크로스토크를 충분하게 방지할 수 있게 된다. 따라서, 상기 요홈부를 깊은 깊이로 형성하는 것이 곤란한 경우에 적합하다.
바람직하게는 상기 요홈부는 상기 제 1과 제 2면의 어느 쪽이라도 한 방향에만 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1과 제 2면 각각에 상기 요홈부를 설치하는 경우와 비교하면, 상기 요홈부의 수를 적게 할 수 있다. 따라서, 상기 요홈부의 형성작업을 용이하게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 제 1지지부의 상기 제 1면을 덮는 차광재를 더 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 차광재에 의해서도 상기 제 1렌즈들 사이의 광 크로스토크를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 결상에 필요하지 않은 광이 상기 제 1면으로부터 상기 제 1렌즈어레이 내로 진입하는 것도 방지 할 수 있다. 따라서 결상화상을 보다 선명하게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 제 1지지부의 상기 제 2면을 덮는 차광재를 더 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 결상에 필요하지 않은 광이 상기 제 2면으로부터 상기 제 2렌즈어레이로 향해 진행하는 것을 방지할 수 있고, 어느 하나의 제 1렌즈를 통과한 광이 그 인접한 위치관계에 있는 제 2렌즈에 입사하는 것도 방지할 수 있게 된다. 따라서, 결상화상을 보다 선명하게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 각 제 1렌즈는 상기 제 1지지부로부터 세워진 외주면을 갖고, 상기 차광부는 상기 외주면을 덮는 어두운색의 물질을 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 결상에 필요하지 않은 광이 상기 각 제 1렌즈내로 입사하기 어렵도록 할 수 있다. 또한, 상기 각 제 1렌즈 내의 광이 상기 외주면을 투과할 수 없기 때문에 상기 제 1렌즈들의 사이에 있어서 광 크로스토크를 억제할 수도 있다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 직선상의 1열로 배열되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 라인상의 화상을 결상시키는 용도에 적합하게 된다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 일정한 방향으로 연장된 가는폭에 의해 복수열로 배열되어 있다.
이와 같은 구성에 의해서도 라인상의 화상을 결상시킬 수 있다. 이 경우 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 1열만 설치되어 있는 경우와 비교한다면 화상의 결상영역에 진행하는 광의 양을 많게 할 수 있고, 결상화상을 밝게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 일정한 방향에 대해 인접한 상기 제 1렌즈 들 각각을 분리하도록 상기 제 1지지부에 설치된 제 1요홈부와, 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해 인접한 상기 제 1렌즈들의 각 사이를 분리하도록 상기 제 1지지부에 설치된 제 2요홈부와 이것들 제 1과 제 2요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두운색의 물질을 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 일정방향과 이것에 교차하는 방향과 어느쪽에 대해서도 상기 제 1렌즈들의 사이에 대해 광 크로스토크를 적절하게 방지할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2요홈부는 서로 연결되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1과 제 2요홈부를 규정하는 면을 상기 어두운색의 물질에 의해서 덮는 작업을 용이하게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1요홈부는 상기 제 2요홈부보다도 상기 각 제 1렌즈의 축방향에 대해 깊이가 깊게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1요홈부는 상기 제 2요홈부보다도 많이 광을 차단하기 쉽게 된다. 그래서, 상기 제 1과 제 2렌즈어레이를 통과하는 화상의결상영역에 도달하는 광량은 상기 일정방향에 대해서는 적고, 또한, 상기 일정방향에 교차하는 방향에 대해서는 많게 할 수 있다. 이와 같이 한다면 상기 일정방향에 대해서는 화상이 흐려지는 것 없도록 결상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이것과 교차하는 방향에 대해서는 결상되는 화상을 밝게 할 수 있다. 따라서, 전체적으로 흐려짐이 작고 밝은 결상화상을 얻을 수 있게 된다.
바람직하게는 상기 제 2지지부에는 상기 복수의 제 2렌즈들을 상기 일정 방향에 대해서만 광학적으로 분리시키기 위해 수단이 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1과 제 2렌즈어레이를 통과하는 화상의 결상영역에 도달하는 광의 양을 상기 일정방향에 대해서는 적고, 상기 일정방향에 교차하는 방향에 대해서는 많게 할 수 있다. 따라서, 상기 제 1요홈부를 상기 제 2요홈부보다도 깊게 할 경우 동일한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 매트릭스형태로 배치되어 있도록 하여 소정의 면적을 갖는 화상이 결상 가능하도록 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 면형태의 영역의 화상을 정립등배로 결상시키는 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
바람직하게는 상기 분리수단은 상기 각 제 1렌즈의 주위를 둘러싸는 적어도 하나의 요홈부와 이 요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두운색의 물질을 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 예를 들어 상기 제 1렌즈가 가로세로로 배열되어 있는 경우에 비스듬한 방향에 인접한 제 1렌즈들의 사이에 대해서도 광 크로스토크를 발생시키지 않도록 할 수 있게 된다.
바람직하게는 상기 제 1과 제 2렌즈어레이에는 적어도 한쌍의 요홈부와 돌출부가 설치되어 있고 이것들 요홈부와 돌출부와의 결합에 의해 상기 제 1과 제 2렌즈어레이는 서로 조합되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 제 1과 제 2렌즈어레이를 서로 위치를 결정해서 조합시키는 작업이 용이하게 된다.
바람직하게는 상기 각 제 1렌즈는 상기 각 제 2렌즈보다도 축방향의 길이가 길게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1렌즈를 통과한 광이 상기 제 2렌즈 하나의 렌즈면으로부터 그 내부로 진행할 경우, 상기 제 2렌즈가 짧은 만큼 상기 제 2렌즈내로 진행한 광이 상기 제 2렌즈의 다른 렌즈면에 도달하기 쉽게 된다.
따라서, 상기 제 2렌즈로부터의 광 출사량을 많게 할 수 있고 결상화상을 밝게 하기 유리하게 된다. 또한, 상기 제 1렌즈를 길게 한다면 결상화상을 선명하게 할 수 있다. 즉, 볼록렌즈로써 제 1과 제 2렌즈를 광이 통과해서 물체의 정립등배상이 얻어질 수 있도록 하는 것은 물체로부터 최초로 광을 받은 제 1렌즈의 렌즈면의 작용에 의해서 물체의 도립축소상을 만듦과 동시에 그 도립축소상을 제 2렌즈의 렌즈면의 작용에 의해서 확대와 반전시키기 때문이다.
여기에서 상기 제 1렌즈를 길게 한다면 상기 제 1렌즈의 렌즈면으로부터 도립축소상의 결상점까지의 거리를 길게 해서 축소배율이 작은 도립축소상을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 상기 구성에 의하면 축소배율이 큰 도립축소상을 만듦으로써이것을 큰 배율로 확대하고, 한편 반전시키는 것에 의해 정립등배상을 얻는 경우와는 다르고 최종적으로 얻어지는 정립등배상은 상기 제 1과 제 2렌즈의 렌즈면의 외곡 등의 영향을 받기 어렵게 되기 때문이다.
바람직하게는 상기 각 제 2렌즈는 상기 각 제 1렌즈보다도 지름이 크게 되어 있다.
바람직하게는 상기 각 제 1렌즈는 제 1렌즈면과 이 제 1렌즈면과는 반대방향의 제 2렌즈면을 갖고 있으며, 상기 각 제 2렌즈는 상기 제 2렌즈면의 방향으로 근접한 제 3렌즈면과 이 제 2렌즈면과는 반대방향의 제 3렌즈면을 갖고 있고, 상기 제 2렌즈면은 상기 제 1렌즈면보다도 큰 직경으로 되어 있고, 상기 제 3렌즈면은 상기 제 2렌즈면과 동일 직경이나 이것보다도 큰 직경으로 되어 있고 상기 제 3렌즈면은 상기 제 3렌즈면보다도 큰 직경으로 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 1렌즈를 통과한 광이 상기 제 2렌즈내로 진행한 경우엔 상기 제 2렌즈의 제 4렌즈면으로부터 화상의 결상영역으로 향해 최종적으로 출사하는 광량을 많게 할 수 있다. 따라서, 결상화상을 밝게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 4렌즈면들은 연결되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 4렌즈면의 직경을 크게해서 이 부분으로부터 출사광량을 많게 하는 것에도 유리하게 된다.
바람직하게는 상기 제 2렌즈어레이에는 상기 제 4렌즈면들의 각 사이를 분리하는 요홈부가 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제 4렌즈면으로부터 화상의 결상영역으로 향해서 광이 최종적으로 출사하는 국면에 대해 상기 제 2렌즈상의 사이에 대해 광 크로스토크를 상기 요홈부를 이용해서 효율적으로 좋게 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2의 측면에 의해 제공되는 렌즈어레이의 제조방법은 복수열로 배열된 복수의 렌즈와 이것들 복수의 렌즈를 유지하는 지지부를 포함하고 한편 이것들 렌즈와 지지부가 일체화된 수지성형품을 투광성을 갖는 수지로 형성하는 수지형성공정과, 상기 수지형성품을 상기 복수의 렌즈가 늘어선 형상으로 배열된 복수의 렌즈어레이로서 분할하는 분할공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 구성을 갖는 렌즈어레이의 제조방법에 의하면 본 발명의 제 1측면에 의해 제공되는 렌즈어레이유닛의 제 1과 제 2렌즈어레이를 효율 좋게 양산할 수 있다. 또한, 상기 수지형성품의 전체 크기는 최종적으로 얻어지는 복수의 렌즈어레이 각각보다도 크기 때문에 상기 수지형성품을 형성하는 것에 이용되는 금형의 캐비티(cavity)도 크게 할 수 있다. 이와 같은 이유로 상기 캐비티 내에 용융수지를 충진할 때에는 상기 용융수지의 흐름이 양호하게 되고 상기 각 렌즈 등의 치밀한 부분의 형성을 적절하게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 수지형성품은 상기 복수의 렌즈가 형성되어 있는 영역을 둘러싼 외주연을 갖고, 한편 이 외주연의 적어도 일부는 상기 복수의 렌즈가 형성되어 있는 영역보다도 두께가 크게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 금형을 이용해서 상기 수지성형품을 수지형성할 때에 상기 수지형성품의 외주연의 두께가 큰 부분에 대해서 수지의 흐름을 좋게 할 수 있다. 따라서, 금형의 캐비티 내의 전체 영역에 수지를 회전시켜 집어넣는 것이용이하게 되고, 수지형성품의 형성을 보다 적절하게 실시할 수 있게 된다.
바람직하게는 상기 수지형성품에 상기 복수의 렌즈들의 각 사이를 분리하는 차광부를 설치한 차광부재형성공정을 부가하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 복수의 렌즈상 사이의 광 크로스토크를 방지할 수 있는 렌즈어레이를 얻을 수 있다.
바람직하게는 상기 차광부 형성공정은 상기 수지형성품의 복수의 렌즈들의 각 사이에 요홈부를 설치하는 공정과, 이 요홈부를 규정하는 면을 어두운 색의 물질에 의해 덮는 피복공정을 갖고 있다.
바람직하게는 상기 요홈부를 상기 수지형성공정에서 형성한다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 수지형성품에 상기 요홈부를 설치하기 때문에 가공할 필요가 없게 되고 렌즈어레이의 제조공정수를 감소시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 수지형성품에 기계가공을 시행하여 상기 요홈부를 설치한다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 수지형성품을 형성하기 위해 이용되는 금형에 상기 요홈부를 형성하기 위해 돌출부를 설치할 필요를 없앨 수 있다. 따라서 금형 비용을 염가로 할 수 있다. 또한 상기 요홈부를 정밀하게 가공할 수 있다.
바람직하게는 상기 수지형성품에 레이저 가공을 시행하여 상기 요홈부를 설치한다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 기계가공에 의해 상기 요홈부를 설치하는 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 레이저 가공에 의하면 기계가공보다도더욱 정밀한 가공이 가능하여 예를들면 기계가공의 경우보다도 상기 요홈부의 폭을 좁게할 수 있다.
바람직하게는 상기 피복공정은 상기 수지형성품의 상기 요홈부를 규정하는 면과 상기 요홈부의 근방에 위치하는 상기 각 렌즈의 렌즈면에 어두운 색의 도료를 도포하는 공정과 상기 렌즈면에 도포된 도료가 건조경화하기 전에 이 도료를 상기 렌즈면으로부터 제거하는 공정을 갖고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 수지형성품의 상기 렌즈면 이외의 개소를 피복하는 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다.
바람직하게는 상기 각 렌즈는 상기 지지부로부터 세워진 외주면을 갖고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 각 렌즈의 렌즈면과 상기 지지부에는 단차가 발생하기 때문에 상기 렌즈면으로부터 상기 도료를 제거하는 작업이 용이하게 된다.
본 발명의 제 3측면에 의해 제공되는 광학장치는 물체로부터 진행해 온 광을 집속시켜 상기 물체의 상을 소정의 위치에 결상시키기 위한 결상수단을 구비하고 있다. 광학장치에 있어서, 상기 결상수단은 렌즈어레이유닛이고, 또한, 이 렌즈어레이유닛은 볼록렌즈로써 복수의 제 1렌즈와 이것들 복수의 제 1렌즈를 유지하는 제 1지지부를 포함하고, 또한, 이것들 제 1렌즈와 제 1지지부가 투광성 수지에 의해 일체형성되어 있는 제 1렌즈어레이와, 볼록렌즈로써 복수의 제 2렌즈와 이것들 복수의 제 2렌즈를 유지하는 제 2지지부를 포함하고, 이것들 제 2렌즈와 제 2지지부가 투광성 수지에 의해 일체형성되어 있는 제 2렌즈어레이를 구비하되, 상기 제 1과 제 2렌즈어레이는 상기 제 1과 제 2렌즈상이 동일축상에 배열되도록 중첩됨으로써 정립등배상을 결상시킬수 있도록 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 광학장치에 의하면 본 발명의 제 1측면에 의해서 제공되는 렌즈어레이유닛과 동일한 효과가 얻어지게 된다.
바람직하게는 상기 광학장치는 원고를 조명하기 위한 광원과, 광전변환기능을 갖는 복수의 수광소자를 더 구비하되, 상기 원고에 의해서 반사된 광을 상기 렌즈어레이유닛에 의해서 집속시켜 상기 원고의 화상을 상기 복수의 수광소자상에 결상시키도록 구성된다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 복수의 수광소자에 의해서 상기 원고의 화상을 정립등배로 적절하게 읽을 수 있다.
바람직하게는 상기 복수의 수광소자는 일정방향으로 늘어선 형상으로 배열되어 있으며, 상기 렌즈어레이유닛의 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 상기 일정방향으로 복수열로 배열되어 있고, 또한, 상기 렌즈어레이유닛과 상기 원고의 배치 개소와의 사이에는 상기 원고로부터 진행되어 온 광을 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 발산시키는 발산렌즈가 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 원고로부터 상기 렌즈어레이유닛으로 향해 진행하는 광선속의 각도(화각)가 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 적은 각도로 좁힐 수 있다. 따라서, 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 상기 제 1과 제 2렌즈의 집점심도를 깊게 할 수 있다. 이것은 흐려짐이 적은 화상을 결상시키는것에 유리하게 된다. 물론 상기 제 1과 제 2렌즈가 복수열로 배열되어 있는 것에 의해 밝은 결상화상이 얻어진다.
바람직하게는 상기 광학장치는 상기 원고를 가이드 할 수 있는 투명판을 더 구비하고, 이 투명판에 상기 발산렌즈가 일체적으로 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 부품점수의 증가를 억제할 수 있다.
바람직하게는 상기 광학장치는 상기 렌즈어레이유닛과 상기 복수의 수광소자간에 배치되고, 상기 렌즈어레이유닛의 각 렌즈를 통과할 때 광을 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 발산시키는 발산렌즈를 더 구비하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 렌즈어레이유닛을 통과해서부터 상기 복수의 수광소자로 향해 집속하면서 진행하는 광선속의 각도를 좁힐 수 있다. 따라서 예를들면 광학장치의 각부에 조립오차에 기인해서 상기 렌즈어레이유닛과 상기 복수의 수광소자와의 사이 거리에 오차가 발생해도 흐려짐이 적은 결상이 이루어진다.
바람직하게는 상기 광학장치는 상기 렌즈어레이유닛의 정면에 배치되어 있는 적어도 하나의 화상표시기와, 상기 렌즈어레이유닛의 배후에 배치된 투과형의 스크린과, 이 스크린과 상기 렌즈어레이유닛과의 사이에 배치된 보조렌즈를 구비하되, 상기 화상표시기의 표시화상이 상기 렌즈어레이유닛과 상기 보조렌즈에 의해서 확대 또는 축소된 정립상으로서 상기 스크린상에 결상되도록 구성되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 화상표시기에 의해서 표시된 화상의 정립확대상 또는 정립축소상을 상기 스크린상에 표시되도록 할 수 있다.
바람직하게는 상기 광학 장치에는 복수의 화상표시기가 구비되고, 상기 보조렌즈로서는 발산렌즈가 사용되어 상기 복수의 화상표시기 각각에 의해서 표시된 화상의 정립확대상이 일련으로 연결되어 상기 스크린상에 결상되도록 구성된다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 복수의 화상표시기들의 연결목 부분이 상기 스크린상에 투영되지 않도록 해서 원하는 확대화상을 상기 스크린 상에 형성할 수 있다.
바람직하게는 상기 스크린은 적, 녹, 청 각색의 필터부를 구비한 칼라필터이다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 스크린상에 있어서 콘트래스트가 높은 화상을 얻을 수 있다. 즉, 예를들면 상기 구성과는 다르고 백색의 스크린을 이용한 경우에서는 이 스크린에 투영된 화상의 배경이 백색이기 때문에 검은색을 명료하게 표시하는 것이 곤란하다. 이에 대해서 상기 구성에 의하면 적, 녹, 청의 가색혼합법에 의해 다양한 색채가 표현된다. 또한, 이것들의 색채는 백색을 배경으로 표현되는 것은 아니다. 이런 이유로 화상의 콘트래스트를 높일 수 있다.
바람직하게는 상기 스크린의 화면 중 상기 보조렌즈와 반대방향의 면은 볼록형태 또는 오목형태로 만곡되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 스크린의 화상이 표시되는 면이 상기 스크린의 비스듬한 방향에서도 볼 수 있기 때문에 시야각이 넓은 화상표시를 할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 특징과 이점은 첨부도면을 참조해서 이하의 상세한 설명에 의해서 보다 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
단, 이것들 도면을 통해서 동일 또는 유사한 요소에는 동일부호를 부여한다.
도 1∼도 4는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 1실시예를 나타내고 있다.
도 1에 잘 나타난 바와 같이 본 실시예의 렌즈어레이유닛 U1은 제 1렌즈어레이 1과, 제 2렌즈어레이 2로 구성된다.
제 1렌즈어레이 1은 일정간격으로 직선형의 1열로 배열된 복수의 제 1렌즈 11과 이것들 복수의 제 1렌즈 11에 일체로 형성된 제 1지지부 10을 포함한 본체 1a로 구성된다. 제 2렌즈어레이 2는 그 기본적인 구조가 제 1렌즈어레이 1과 공통으로 일정간격으로 직선형의 1열로 배열된 복수의 제 2렌즈 21과 이것들 복수의 제 2렌즈 21에 일체로 형성된 제 2지지부 20을 포함한 본체 2a로 구성된다.
본체 1a, 2a는 어느 것도 일정방향으로 연장된 블록형상이고, 투광성 합성수지제이다. 투광성 합성수지로는, 예를들면 PMMA(Poly Methyl Methacrylate (methacrylic resin)), 또는 PC(Poly Carbonate)가 사용된다.
본체 1a, 2a의 길이방향 양단부의 뒷면(하면) 또는 표면(상면)에는 두 쌍의 요홈부 13과 돌출부 23이 설치된다. 이것들 요홈부 13과 돌출부 23이 결합되어 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2는 서로 중첩되도록 조립된다. 또한, 제 1과 제 2렌즈 11, 12 각각의 축 C들은 서로 결합된다.
제 1렌즈 11은 축 C의 방향에 간격을 띄운 제 1과 제 2의 렌즈면 11a, 11b를 갖는다. 이것들 렌즈면 11a, 11b 각각이 복록형상의 곡면으로 되어 있어 제 1렌즈 11은 일정한 길이 Sa를 갖는 양 볼록렌즈로 되어 있다.
도 3과 도 4에 잘 나타난 바와 같이 제 1렌즈 11은 제 1지지부 10의 상부면 10a와 하부면 10b 각각으로부터 적당한 길이 s1만큼 세워진 외주면 11c, 11d를 갖는다.
제 2렌즈 21은 축 C의 방향으로 간격을 띄운 제 3과 제 4렌즈면 21a, 21b를 갖는다. 제 3렌즈면 21a는 제 2 렌즈면 11b에 대해 근접되어 있다. 제 3과 제 4렌즈면 21a, 21b 각각도 볼록형상의 곡면으로 되어 있고, 제 2렌즈 21도 일정한 길이 Sb를 갖는 양 볼록렌즈로 되어 있다. 그러나, 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 길이 Sa, Sb는 서로 다르게 하여 Sa > Sb로 되어 있다. 제 2렌즈 21은 제 2지지부 20의 상부면 20a와 하부면 20b 각각으로부터 적당한 길이 S1만큼 세워진 외주면 21c, 21d를 갖는다.
제 1, 제 2, 제 3 과 제 4렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b 각각의 곡율은 후술하는 바와 같이 정립등배상을 결상가능한 곡율로 되어 있다. 상기한 각 렌즈면은 구면상 또는 비구면상의 어느 것으로 되어 있어도 무방하다. 상기 각 렌즈면을 구면으로 한다면 그 제조가 용이하게 된다. 그것에 대해서 상기 각 렌즈면을 비구면으로 한다면 수차를 작게 할 수 있다. 상기한 렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b 각각의 직경은, 예를들면 0.6mm 정도이다. 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각의 배열 피치는 예를들면 0.75∼1mm 정도이다.
제 1지지부 10의 길이방향 양단부는 그 길이방향 중간부보다도 점점 크고 두꺼워지도록 된다. 제 1지지부에는 복수의 렌즈들을 광학적으로 분리시키기 위한 수단으로서 복수의 차광부 14와 차광막 15a, 15b가 설치된다. 복수의 차광부 14는 복수의 제 1렌즈 11과 교호로 배치되도록 해서 제 1지지부 10의 면 10a, 10b 각각에 설치된 복수의 요홈부 14a와, 이것들 복수의 요홈부 14a를 규정하는 복수의 벽면을 덮는 검은색의 도막 14b로 구성된다. 각 요홈부 14a는 제 1지지부 10을 관통하지 않는 깊이를 갖고 있고, 제 1렌즈 11들의 사이를 분리하도록 제 1지지부 10의 축방향으로 연장된다. 차광막 15a, 15b는 면 10a, 10b의 전면 또는 거의 전면에 검은색 도장을 시행하여 설치된다. 차광막 15a, 15b와 도막 14b는 후술하는 것과 같이 동일의 도장처리에 의해서 설치할 수 있다. 그러나, 이것들을 분리처리하여 설치해도 무방하다.
제 2지지부 20에는 복수의 차광부 24와 차광막 25a, 25b 가 설치된다. 이것들은 제 1지지부 10의 복수의 차광부 14와 차광막 15a, 15b와 동일하다. 복수의 차광부 24는 면 20a, 20b에 각각 형성된 복수의 요홈부 24a를 규정하는 벽면이 검은색의 도막 24b에 의해 덮여진 구성이다. 차광막 25a, 25b는 면 20a, 20b 각각에 검은색 도장을 시행하여 설치된다. 그러나, 후술하는 것과 같이 본 발명에서는 제 2렌즈어레이 2에 대해서 차광부 24와 차광막 25a, 25b를 설치하지 않고 구성할 수 있다. 제 2지지부 20도 제 1지지부 10과 같이 그 길이 방향 양단부가 그 길이방향 중간부보다도 두께가 크게 된다.
다음으로 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 제조방법의 일례에 대해서 도 5∼도 14를 참조해서 설명한다. 그러나, 본 실시예의 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 기본적인 구성은 공통이기 때문에 제 1렌즈어레이 1의 제조방법을 대표예로써 설명한다.
제 1렌즈어레이 1을 제조하기 위해서는 먼저, 도 5∼도 7에 나타난 바와 같이 장방형의 시트형 또는 플레이트형의 수지형성품 1'을 제조한다. 이 수지형성품 1'은 투광성을 갖고, 복수의 본체 1a를 배열해서 일체화시킨 것으로 거의 동일한 형태를 갖는다. 따라서, 이 수지형성품 1'은 이 수지형성품 1'의 길이방향에 예를들면 총 10열로 배열된 복수의 제 1렌즈11, 복수의 제 1지지부 10에 상당하는 부분, 복수의 요홈부 14a 와 복수의 요홈부 13을 갖는다.
수지형성품 1'은 복수의 제 1렌즈 11이 형성된 영역을 둘러싼 외주연 19a, 19b, 19c, 19d를 갖고, 이것들 외주연은 제 1렌즈 11이 형성된 영역보다도 두께가 크게 된다. 각 제 1지지부 10에 상당하는 영역들의 사이에는 제 1렌즈 11의 열방향으로 연장된 띠형상 영역 19e가 설치되어 있고 이 띠형상 영역 19e의 두께도 복수의 제 1렌즈 11이 형성된 영역보다도 두께가 크게 된다.
수지형성품 1'의 제조는, 예를들면 도 8과 도 9에 나타난 바와 같이 금형 6을 사용하여 만든다. 금형 6은 상형 6a, 하형 6b와, 한 쌍의 보조형 6c, 6d를 조합해서 구성된다. 상형 6a와 하형 6b는 캐비티 65를 형성하는 면에 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b에 대응하는 복수의 요홈부 11a', 11b'와 요홈부 13에 대응하는 돌출부 13'으로 만든다. 보조형 6c, 6d는 도 10에 보조형 6d가 표시되어 있는 것에서 이해되는 것과 같이 다수의 관통공 62가 형성된 띠형상 부재 63의 표면에 복수의 돌출부 64를 설치한다. 복수의 돌출부 64는 복수의 요홈부 14a를 형성하기 위한 부재이다. 이것들 보조형 6c, 6d는 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 복수의 관통공 62가 복수의 요홈부 11a', 11b'에 중복되도록 상형 6a와 하형 6b에 취부된다.
금형 6의 캐비티 65내에 투광성을 갖는 합성수지를 충진하고, 형성하여, 수지형성품 1'이 얻어진다. 보조공 6c, 6d 의 각 관통공 62는 도 3과 도 4에 도시된 각 제 1렌즈 11의 외주면 11c, 11d를 형성하는 역할을 한다. 수지형성품 1'은 최종적으로 얻어지는 제 1렌즈어레이 1과 비교하면 전체의 사이즈가 크고, 캐비티 65의 용적을 크게 할 수 있다. 따라서, 캐비티 65내에 용융수지를 흘려 넣을 때 캐비티 65내에서 용융수지의 흐름이 양호하게 된다. 그 결과 수지형성품 1'의 각부를 적절하게 형성할 수 있다. 특히 캐비티 65는 수지형성품 1'의 외주연 19a, 19b, 19c, 19d와 복수의 띠형상 영역 19e 각각의 후육부분에 상당하는 개소가 큰 공극부로 되어 있기 때문에 용융수지는 이것들의 부분을 원활하게 흘러서 캐비티 65내의 전 영역으로 흘러간다. 캐비티 65내에 대해서 수지의 공급방향은, 예를들면 도 10의 화살표 Na로 표시된 것과 같이 각 돌출부 64가 연장된 방향인 것이 바람직하다. 이와같이 한다면, 각 돌출부 64에 의해서 수지의 흐름이 크게 방해받지 않도록 할 수 있다.
수지형성품 1'을 제조한 후에는 도장처리를 행한다. 이 도장처리는, 예를 들면 도 11에 도시된 바와 같이 검은색의 도료액 P' 중에 수지형성품 1'을 침지시켜 형성한다. 이와 같이 하면 수지형성품 1'의 전체가 검은색 도료에 의해 덮여진다. 본 발명에서는 이와 같은 수단에 대체해서, 예를들면 잉크젯 프린터를 이용해서 수지형성품 1'의 전체에 검은색의 잉크를 분사하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우 상기 잉크가 각 요홈부 14a 내에 고이도록 해도 무방하다. 이 경우 이해되도록 본 발명에서는 각 요홈부 14a를 규정하는 면을 어두운색의 물질에 의해서 덮는 수단으로서는 각 요홈부 14a에 도장을 하는 수단에 대체해서 각 요홈부 14a내에 어두운색의 물질을 충진하는 수단을 이용해도 무방하다.
검은색 도장 후에는 도 12에 나타낸 바와 같이 수지형성품 1'을 덮는 도료 P 중 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b에 부착된 부분을 제거하는 처리를 한다. 이 처리는 도료 P가 건조경화하기 이전에 한다. 예를들면 흡수성을 갖는 롤러 80을 이용해서 도료 P를 닦아낸다. 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b는 제 1지지부 10의 면 10a 또는 면 10b에 대해서 길이 s1의 단차를 갖고 있기 때문에 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b상의 도료 P를 면 10a, 10b상의 도료 P와는 구별해서 간단하게 제거할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 도료 P 중 수지형성품 1'에서 제거되지 않은 부분은 그 후 건조경화하는 것에 의해 이미 서술된 차광막 15a, 15b와 도막 14b로 된다. 본 발명에서는 상기와 같은 도장수단에 대체해서 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b에 마스킹을시행하고 나서 수지형성품 1'의 전체에 검은색 도장을 실시하고 그 후 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b의 마스크를 제거하는 수단을 채용할 수 있다.
다음으로 도 14에 도시된 바와 같이 수지형성품 1'을 분할한다. 이 분할작업은 각 띠형상 영역 19e를 통과하는 동일 도면의 부호 Nb-Nb로 표시된 가상선으로써 수지형성품 1'을 순차 또는 동시에 절단한다. 절단수단으로서는 커터를 이용한 기계가공이나 레이저가공 등 다양한 수단을 이용할 수 있다. 상기한 절단작업에 의해 복수의 제 1렌즈어레이 1이 얻어진다. 절단단면으로서 제 1렌즈어레이 1의 측면부 1f, 1g는 도막에 의해서 덮여지지 않는다. 이것들 측면부 1f, 1g에는 필요하다면 그 후 검은색 도장을 시행한다.
상기한 제조방법에 의하면 수지형성품 1'은 금형을 이용한 통상의 수지형성작업에 의해 간단하게 제조할 수 있다. 또한, 하나의 수지형성품 1'로부터 복수의 제 1렌즈어레이 1을 얻을 수 있다. 따라서, 제 1렌즈어레이 1의 생산능율을 높인다. 또한, 복수의 제 1렌즈어레이 1의 분량에 대응하는 검은색 도장에 대해서는 수지형성품 1'에 대해서 일괄적으로 행하고 있기 때문에 그 생산능율은 한층 높게 된다. 제 2렌즈어레이 2에 대해서도 상기한 것과 동일한 방법에 의해 효율이 좋게 제조할 수 있다. 제 1과 제 2렌즈어레이 2를 제조한 후에는 그것들의 요홈부 13과 돌출부 23을 결합시켜 렌즈어레이유닛 U1을 간단하게 조립할 수 있다. 이와 같이 렌즈어레이유닛 U1의 제조는 용이하고 그 제조 비용을 낮출 수 있다.
제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2는 상기 방법과 다른 방법을 이용해서 제조할 수 있고, 그 구체적인 예를 도 15∼도 18을 참조하여 설명한다.
제 1렌즈어레이 1을 제조하기에는 도 15와 도 16에 나타낸 수지형성품 1"을 일단 형성한다. 이 수지형성품 1"에 대해서는 아직 복수의 요홈부 14a가 설치되어 있지 않다. 따라서, 이 수지형성품 1"를 형성하기 위한 금형으로서는, 예를 들면 도 17에 도시된 바와 같이 복수의 요홈부 14a에 대응하는 복수의 돌출부를 갖지 않는 간이 구조의 금형 6A를 이용할 수 있다. 각 제 1렌즈 11c, 11d에 관해서는 이것들에 대응하는 요홈부 11c', 11d'를 상형 6a와 하형 6b에 설치하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이와 같이 한다면 도 8∼도 10에 나타내고 있는 보조형 6c, 6d를 이용할 필요가 없다.
수지형성품 1"을 형성한 후에는 도 18에 나타낸 바와 같이 복수의 요홈부 14a를 형성한다. 이것에 의해 도 5∼도 7에 있어서 표시된 수지형성품 1'과 동일 또는 거의 동일 구성의 수지형성품을 얻을 수 있다. 요홈부 14a를 형성하기 위한 가공방법으로서는, 예를 들면 복수개의 앤드밀 81을 갖는 다축식의 밀링머신(미도시)을 사용한 기계가공수단을 이용할 수 있다. 다축식의 밀링머신을 사용한다면, 복수의 요홈부 14a의 동시가공이 가능하고, 작업능율을 높일 수 있다. 바람직하게는 수지형성품 1''에 냉각수를 뿌리면서 진행하거나 수지형성품 1''을 냉각수 중에 침지시킨 상태에서 가공한다. 이와 같이 한다면 가공부분의 온도상승을 억제할 수 있고, 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b가 열에 기인해서 변형되지 않도록 할 수 있다. 기계 가공수단에 의하면 수지형성용의 금형을 이용해서 요홈부 14a를 형성할 경우보다도 요홈부 14a를 가는 폭으로 가공할 수 있다. 요홈부 14a를 가는폭으로 형성할 수 있다면 제 1렌즈 11의 배열 피치를 그것만큼 미소하게 할 수 있고, 렌즈어레이유닛 U1의 해상도를 높이는 것, 또는 렌즈어레이유닛 U1을 이용해서 결상되는 상을 밝게하는 것에 바람직하다.
각 요홈부 14a의 가공수단으로서는 레이져 가공수단을 이용하는 것도 가능하다. 바람직하게는 이 레이저 가공수단은 엑시머레이저나 펄스탄산가스레이저 등의 광화학가공이 가능한 레이저를 이용한다. 여기에서 광화학가공은 레이저빔의 열 에너지에 의한 작용은 없고 광학적인 작용에 의해 가공대상물의 재료의 결합을 분자레벨에서 해제 또는 파괴해서 얻는 가공이다. 광화학가공이 가능한 레이저를 이용한다면 레이저가공 부분의 온도상승을 억제할 수 있고 제 1렌즈 11에 열 손상을 주지 않을 수 있다. 레이저 가공에 의하면 미세가공이 가능하고 기계가공의 경우보다도 요홈부 14a를 더욱더 가는폭으로 형성할 수 있다.
수지형성품 1"에 복수의 요홈부 14a를 가공하는 경우, 예를 들면 도 19에 도시된 바와 같이 각 요홈부 14a를 일련으로 연장한 형태로 형성해도 무방하다. 이와 같이 한다면, 수지형성품 1"을 분할해서 최종적으로 얻는 제 1렌즈어레이 1은 도 20에 도시된 바와 같이 요홈부 14a가 제 1지지부 10의 폭방향의 전체길이에 걸쳐 형성된다. 본 발명에 의하면 요홈부 14a가 이와 같은 형태로 형성되어도 무방하다.
상기 제조방법에서 이해되는 것과 같이 제 1렌즈어레이 1의 본체 1a를 제조할 경우에는 복수의 본체 1a가 연결되어 있는 것과 동일한 형태를 갖는 수지형성품을 형성한 후에 이것을 분할하는 수단이 효율적이다. 그러나, 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제조방법은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 금형을 이용한 수지형성공정에 의해 본체 1a를 단품으로 형성해도 무방하다.
다음으로 렌즈어레이유닛 U1의 작용에 대해서 도 21과 도 22를 참조하여 설명한다.
도 21에 나타난 바와 같이 렌즈어레이유닛 U1은 시점 S의 결상대상이 되는 물체 (a→b)에 제 1렌즈어레이 1을 대면시킨 자세로 사용한다. 시점 S에서 출발한 광은 각 제 1렌즈어레이 11을 관통한 후에 각 제 2렌즈 21을 통과해서부터 결상점 R에 도달한다. 이 경우 제 1, 제 2, 제 3과 제 4렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b를 통과할 때 광의 굴절작용에 의해 종래기술의 셀포크렌즈에 보여지는 광의 사행현상과 거의 동일한 현상이 얻어진다. 이 현상에 의해 시점 S에 어떤 물체 (a→b)의 정립등배상 (a'→b')을 결상점 R에 형성시킬 수 있다. 이와 같은 현상은 다시 말하면 다음과 같다. 즉, 제 1렌즈면 11a는 물체의 도립축소상을 형성하는 역할을 한다. 이 도립축소상은 제 2렌즈면 11b의 근방에 있고, 또한, 제 3렌즈면 21a보다도 앞쪽에 위치하여 형성된다. 그러면 이 도립축소상은 제 3과 제 4렌즈면 21a, 12b의 작용에 의해서 확대되고 또한, 반전된 결과 결상점 R에는 물체의 정립등배상이 맺힌다. 제 1과 제 2렌즈 11, 21은 늘어선 형태로 배열되어 있기 때문에 결상점 R의 라인상의 영역에 물체의 정립등배상 (a'→b')이 형성된다.
도 21에 나타난 광학계에 대해서는 시점 S에서의 광이 제 1지지부 10의 면 10a로 향해서 진행해도 이 광은 차광막 15a에 의해 차단된다. 따라서, 제 1렌즈 11내에는 제 1렌즈면 11a를 매개해서만 광이 적절하게 입사된다. 또한, 차광막 15a는 시점 S에서의 광이 제 1지지부 10을 그대로 그 두께 방향으로 투과하지 못하도록 하는 역할을 한다. 차광막 15b는 제 1렌즈어레이 1의 제 2렌즈면 11b 이외의 개소로부터 제 2렌즈어레이 2로 향해서 불필요한 광이 진행하지 못하도록 하는 역할을 한다.
복수의 차광부 14는 어떤 한 개의 제 1렌즈 11로부터 그 인근의 다른 제 1렌즈 11로 향해 진행하는 광을 차단하고 흡수한다. 따라서, 복수의 차광부 14는 복수의 제 1렌즈 11들의 사이에 광 크로스토크를 유효하게 방지한다. 이 렌즈어레이유닛 U1에 의해서는 복수의 요홈부 14a가 제 1지지부 10의 2개의 면 10a, 10b 각각에 설치되기 때문에 각 요홈부 14a의 깊이를 비교적 낮게 해도 충분한 크로스토크 방지효과를 얻을 수 있다. 각 요홈부 14a의 깊이를 낮게 할 수 있다면 각 요홈부 14a를, 예를 들면 수지형성공정에 의해서 형성하는 경우에 그 형성에 이용되는 금형의 각 요홈부 14a에 대응하는 돌출부의 돌출 치수를 작게 할 수 있다. 이로 인해 금형 제작을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 돌출부의 돌출 치수를 작게 하면 금형 캐비티 내에서의 수지 흐름을 원활히 할 수도 있다. 본체 1a를 수지형성할 때 불량품의 발생율을 줄일 수 있다.
제 2렌즈어레이 2의 차광막 25a, 25b와 차광부 24는 상기한 차광막 15a, 15b 와 차광부 14와 동일한 역할을 한다. 따라서, 이 렌즈어레이유닛 U1에 의해서는 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2가 어느 것이나 투광성 합성수지로 형성해도 무방하고, 결상점 R에는 결상에 필요없는 광이 도달하지 않도록 할 수 있고, 선명한 화상을 결상시킬 수 있다.
상기한 광학계에 있어서 시점 S로부터 렌즈어레이유닛 U1까지의 거리 L1과 렌즈어레이유닛 U1에서 결상점 R까지의 거리 L2는 렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b의 볼록면의 곡율에 좌우된다. 따라서, 이 렌즈어레이유닛 U1에 있어서는 상기 각 렌즈면의 곡율을 변경(형성용 금형을 변경)하는 것에 의해 상기한 거리 L1, L2를 임의로 한층 용이하게 변경할 수 있게 된다.
렌즈어레이유닛 U1은 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 길이 Sa, Sb가 Sa > Sb의 관계로 되어 있기 때문에 다음에 설명하는 바와 같이 제 1과 제 2렌즈어레이 11, 21의 길이를 동등하게 할 경우에는 얻을 수 없는 이점도 얻을 수 있다. 그 점에 관해서 도 22를 참조하여 설명한다. 도 22a는 본 발명이 적용된 렌즈어레이유닛 U1에 대한 작용설명도이고, 도 22b와 도 22c는 본 발명과의 비교예 1, 2의 작용을 나타낸 설명도이다
우선, 도 22b의 비교예 1에 있어서는 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각의 길이가 어느 것이나 비교적 긴 치수 Sa로 된다. 이와 같은 구성에 있어서는 제 2렌즈 21내에 진행한 광 중에서 제 2렌즈 21의 주면 21e에 도달하는 광(부호 Nc로 표시한 광)의 분할과 결합이 많게 된다. 이것은 제 4렌즈면 21b로부터 출사광량이 적게 되고 상 (a'→b')이 어둡게 된다. 이것에 대해서 도 22a의 본 실시예의 구성에 있어서는 제 2렌즈 21이 도 22b의 비교예 1보다도 짧게 되고, 제 2렌즈 21내로 진행한 광이 제 4렌즈면 21b에 도달하기 쉽게 된다. 도 22a의 본 실시예에 의하면 도 22b의 부호 Nc로 표시된 광에 상당하는 광을 제 4렌즈면 21b에 도달시킬 수 있고 이 광을 제 4렌즈면 21b의 굴절작용에 의해서 결상점 R에 유도할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 렌즈어레이유닛 U1에 있어서는 제 4렌즈면 21b에서 출사하는 광량을 많게 할 수 있고, 결상점 R의 상을 밝게 할 수 있다.
다음으로 도 22c의 비교예 2에 있어서는 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각의 길이가 어느 것이나 비교적 짧은 길이 Sb로 된다. 이와 같은 구성에 있어서는 제 1렌즈면 11a로부터 길이 Sb로 거의 동일한 거리만큼 떨어진 개소(부호 Nd로 표시된 개소)에 물체 (a→b)의 도립 축소상(a"→b")이 맺혀지게 된다. 제 1렌즈면 11a로부터 도립축소상(a"→b")의 결상점 Nd까지의 거리가 짧으면, 그 도립축소상의 축소배율이 크게 되고, 그 상은 꽤 작게된다. 따라서, 그 상을 등배로 확대하기 위해서는 제 3과 제 4렌즈면 21a, 21b에 의해 상의 확대배율을 크게 해야만 된다. 이와 같이 축소배율이 큰 도립축소상을 큰 배율로 확대시키는 광학계라면 결상점의 화상(a'→b')은, 예를 들면 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 각 렌즈면에 사소한 왜곡이 있는 만큼으로 불선명한 화상이 되기 쉽다. 이것에 대해서 도 22a의 본 실시예에 있어서는 물체(a→b)의 도립축소상(a"→b")이 맺히는 개소(부호 Ne로 표시된 개소)는 제 1렌즈면 11a에서 길이 Sa에 거의 동일한 거리만큼 떨어진 개소로 되고 도 22c의 비교예 2보다도 제 2렌즈면 11a에서 도립축소상의 결상점까지의 거리가 길다. 따라서 본 실시예에 있어서는 도립축소상(a"→b")의 축소배율은 작다. 그러면, 이런 이유로 제 3과 제 4렌즈면 21a, 21b에 의한 상의 확대배율은 작게 된다. 이와 같이 본 실시예에 있어서 축소배율의 작은 도립축소상을 작은 확대배율로 확대시키는 광학계를 구성할 수 있다. 이런 이유로 본 실시예의 렌즈어레이유닛 U1에 있어서는 도 22c의 비교예 2와 비교해서 화상 (a'→b')의 선명도가 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 각 렌즈면의 왜곡의 영향을 받기 어렵게 할 수 있고, 선명한 화상을 결상시킬 수 있다.
도 23은 상술한 렌즈어레이유닛 U1을 이용한 광학장치의 일예를 나타내고 있다.
여기에 도시된 바와 같이 광학장치 A1은 투명판 70과, 이 투명판을 상면부에 대해서 지지하는 합성수지제의 케이스 71과, 이 케이스 71의 저면부에 맞붙여진 기판 72를 포함하고 있다. 이 기판 72의 표면상에는 주 주사방향(지면과 직교하는 방향)에 간격을 띄고 늘어선 형태로 배열된 복수의 광원 73과, 이것들 복수의 광원 73과 동일한 방향으로 배열된 복수의 수광소자 74가 배치된다. 각 광원 73은 예를들면 광원 다이오드를 이용해서 구성된다. 각 수광소자 74는 광전변환기능을 갖는 것이고, 광을 받으면 그 수광량에 대응해서 출력레벨의 신호(화상신호)를 출력한다.
투명판 70과 수광소자 74간에는 상술한 렌즈어레이유닛 U1이 배치된다. 렌즈어레이유닛 U1은 케이스 71에 설치된 결합홈 75에 끼워지고, 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 열은 상기 주 주사방향으로 연장된다. 투명판 70의 표면부 중 제 1렌즈 11에 대향하는 부분이 라인상의 화상 독취 영역 La 이다. 각 광원 73으로부터 발생된 광은 케이스 71에 형성된 조명용 광로 76을 진행해서 화상 독취 영역 La에 조사된다. 화상 독취 영역 La 상에는 원고 G를 반송하기 위한 프라텐 롤러(platen roller) 77이 설치된다.
이 광학장치 A1에서는 각 광원 73으로부터 발생된 광이 화상 독취 영역 La 까지 유도되고, 원고 G를 조명한다. 원고 G에 의해 반사된 광은 렌즈어레이유닛 U1으로 향해서 진행한다. 그러면, 도 21에서 설명한 작용에 의해 복수의 수광소자 74상에는 화상 독취 영역 La에 대해서 원고 G의 1 라인분의 화상이 복수의 수광소자 74상에 정립등배로 결상한다. 이런 이유로 복수의 수광소자 74에서는 원고 G의 화상에 대응하는 1 라인분의 화상신호가 출력된다. 이와 같은 독취처리는 원고 G가 프라텐 롤러 77에 의해서 부 주사방향으로 반송되는 과정에 대해서 복수회 반복실행된다. 이 광학장치 A1에서는 원고화상의 결상 수단으로서 종래 기술의 셀포크렌즈어레이가 사용되지 않고 이것보다도 제조비용이 저렴하게 할 수 있는 렌즈어레이유닛 U1이 이용되고 있다. 따라서, 광학장치 A1의 제조비용이 염가로 될 수 있다.
도 24는 본 발명의 의한 렌즈어레이유닛의 제 2실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U2는 제 2렌즈어레이 2에는 검은색 도장이 시행되지 않고 제 1렌즈어레이 1의 도막 14b와 차광막 15a, 15b에 상당하는 수단(제 1실시예에서 제 2렌즈어레이 2의 도막 24b와 차광막 25a, 25b이 설치되어 있지 않는 구성으로 이루어진다.
이 렌즈어레이유닛 U2에서는 제 1렌즈어레이 1의 각 요홈부 14a의 깊이를 적당한 깊이로 하는 것에 의해서 광 크로스토크를 방지할 수 있다. 왜냐하면, 복수의 제 2렌즈 21사이에서 크로스토크를 일으킬 염려가 있는 광에 대해서는 제 2렌즈어레이 2로 향해서 진행하지 않도록 제 1렌즈어레이 1의 차광부 14나 차광막 15a, 15b에 의해서 미연에 차단할 수 있기 때문이다. 이 렌즈어레이유닛 U2에서는 제 2렌즈어레이 2의 제조공정에 있어서 도장처리공정을 생략할 수 있다. 따라서, 그 제조 비용을 보다 저렴하게 할 수 있다. 제 2렌즈어레이 2에는 복수의 요홈부 24a가 형성된다. 그러나, 본 발명에서는 제 2렌즈어레이 2에 이것들 복수의 요홈부 24a가설치되지 않는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이 한다면 제 2렌즈어레이 2의 형태를 단순화하고 그 제조를 보다 용이하게 할 수 있다.
도 25와 도 26은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 3실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U3은 제 1지지부 10의 면 10a만에 복수의 요홈부 14a가 설치된 구성이다. 또한, 이 렌즈어레이유닛 U3에서는 제 1렌즈면 11a보다도 제 2렌즈면 11b 쪽이 큰 직경으로 된다. 제 3렌즈면 21a는 제 2렌즈면 11b 와 동일 직경 이상으로 된다. 제 4렌즈면 21b는 서로 인접한 제 4렌즈면 21들이 서로 접촉하도록 형성되어 있고, 제 3렌즈면 21a 보다도 큰 직경으로 된다. 이와 같이 것에 의해 제 2렌즈 21은 실질적으로 제 1렌즈 11보다도 큰 직경의 렌즈가 된다.
이 렌즈어레이유닛 U3에서도 도 26에 나타낸 바와 같이 시점 S에 어떤 물체 (a→b→c)의 정립등배상 (a'→b'→c')을 결상점 R에 형성할 수 있다. 요홈부 14a는 제 1지지부 10의 하나의 면 10a만에 설치되어 있지만 이 요홈부 14a를 상기 제 1과 제 2실시예에 의한 렌즈어레이유닛 U1, U2의 요홈부 14a보다도 깊게 형성하는 것에 의해서 제 1과 제 2렌즈 11, 21 들의 사이에 있어서 광 크로스토크를 적절하게 방지할 수 있다. 요홈부 14a를 제 1지지부 10의 면 10a만에 설치한다면 요홈부 14a를 두 개의 면 10a, 10b 각각에 설치될 경우와 비교할 때 요홈부 14a의 총수를 적게 할 수 있다. 따라서 요홈부 14a를, 예를 들면 기계 가공이나 레이저 가공에 의해서 설치할 경우에는 그 가공회수를 적게 하는 것이 가능하고 렌즈어레이유닛의 제조 용이화, 및 제조에 필요한 시간의 단축화를 꾀할 수 있게 된다.
또한, 이 렌즈어레이유닛 U3에서는 광을 최초로 받은 제 1렌즈 11보다도 그 배후에 위치한 제 2렌즈 21 쪽이 큰 직경을 갖기 때문에 제 1렌즈 11내로 진행한 광 중 많은 광을 제 4렌즈면 21b까지 진행시킬 수 있다. 따라서, 제 4렌즈면 21b로부터 출사광량과 결상점 R에 도달하는 광량이 많게 되고, 정립등배상 (a'→b'→c')이 밝게 된다.
특히, 본 실시예에 있어서는 제 1렌즈면 11a 보다도 제 2와 제 3렌즈면 11b, 21a 쪽이 큰 직경으로 되고 게다가 이것들보다도 제 4렌즈면 21b 쪽이 큰 직경으로 되어 있기 때문에 제 1렌즈면 11a에 입사한 광 중 다량을 제 4렌즈면 21b에 유도할 수 있다. 그러나 본 발명은 이와 같은 구성에 대체해서 예를 들면 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b 들을 동일 직경으로 함과 아울러 제 3과 제 4렌즈면 21a, 21b가 제 1과 제 2렌즈면 11a, 11b 보다도 큰 직경으로 구성할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의해도 제 4렌즈면 21b로부터 출사광량을 많게 하고 결상화상을 밝게 할 수 있다.
도 27과 도 28은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 4실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U4는 제 1렌즈어레이 1의 복수의 요홈부 14a가 제 1지지부 10의 면 10b 에만 설치된 구성으로 된다. 제 1, 제 2, 제 3과 제 4렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b 각각의 크기는 제 3실시예의 렌즈어레이유닛 U3과 동일한 관계에 있고 제 4렌즈면 21b가 가장 큰 직경으로 이루어진다. 그러나, 제 4렌즈면 21b들은 서로 접촉되지 않고 이것들은 제 2지지부 20의 면 20b에 설치된 요홈부 24a를 매개해서 분리된다. 이 요홈부 24는, 예를 들면 레이저 가공에 의한 0.2mm이하의 가는폭 사이즈이다. 바람직하게는 요홈부 24a를 규정하는 면에는 검은색이 도장된다. 그러나 검은색 도장이 시행되지 않더라도 요홈부 24a를 규정하는 면에는 받은 광을 전반사시키는 기능을 갖게 할 수 있고 렌즈 사이의 광 크로스토크를 억제하는 기능을 발휘시킬 수 있다. 이것은 상술한 각 실시예에 의해서 요홈부 14a, 24a에 대해서도 동일하다.
도 28에 도시된 바와 같이 이 렌즈어레이유닛 U4에서도 요홈부 14a의 깊이를 적당한 깊이로 형성하는 것에 의해 제 1과 제 2렌즈 11, 21들 사이의 광 크로스토크를 유효하게 방지 또는 억제할 수 있다. 제 2지지부 20에는 요홈부 24a가 설치되어 있지만 이 요홈부 24a는 가는폭이기 때문에 제 4렌즈면 21b들을 접근시킬 수 있다. 따라서, 제 4렌즈면 21b에서는 많은 량의 광을 적절하게 출사시킬 수 있다. 부가적으로 요홈부 24a는 렌즈어레이유닛 U4에서 광이 최종적으로 출사하는 단계에 있어서, 제 2렌즈 21 사이에서 광 크로스토크를 효율적으로 억제할 뿐만 아니라 제 2렌즈 21들의 사이로부터 결상점 R로 향하는 광이 불필요하게 출사하는 것도 방지한다. 따라서, 결상점 R에는 밝고 선명한 정립등배상을 형성할 수 있다.
도 29∼도 33은 본 발명에 관한 렌즈어레이유닛의 제 5실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U5는 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각이 복수열로 설치된 구성을 갖고 있다. 보다 구체적으로는 도 32a에 잘 나타난 바와 같이 복수의 제 1렌즈 11은 제 1지지부 10의 길이방향으로 연장하는 제 1열 N1∼제 7열 N7의복수열로 배열된다. 이것들 복수의 열 N1∼N7중 홀수열과 짝수열과는 열방향으로 1/2 피치씩 교차적으로 위치된다. 이것에 의해 복수의 제 1렌즈 11은 그 열방향과 직교하는 방향에 대해서 상호 간섭이 없고 가능한 접근하도록 위치된다. 도 30에 잘 나타난 바와 같이 복수의 제 2렌즈 21은 복수의 제 1렌즈 11과 동일한 배열로 된다.
제 1렌즈어레이 1의 제 1지지부 10의 면 10a에는 차광부 16이 설치된다. 이 차광부 16은 요홈부 16a과 그 요홈부 16a를 규정하는 면을 덮는 검은색의 도료 16b를 포함하여 구성된다. 요홈부 16a는 복수의 제 1요홈부 16a'와 복수의 제 2요홈부 16a"로 크게 분리된다. 도 32b의 크로스해칭으로 표시된 개소는 복수의 제 1요홈부 16a'에 상당하는 부분이고, 각 제 1요홈부 16a'는 제 1지지부 10의 길이 방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11 들의 사이에 위치하고 있다. 이것에 대해서 복수의 제 2요홈부 16a"는 제 1지지부 10의 폭방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11 들의 사이에 위치하고 있다. 요홈부 16a는 이것들 복수의 제 1과 제 2요홈부 16a', 16a"가 상호 일련으로 연결되어 있고, 복수의 제 1렌즈 11의 전체를 둘러싼 형상으로 된다. 따라서, 도 29와 도 30에 잘 나타난 바와 같이 각 제 1렌즈 11은 요홈부 16a의 저면부로부터 세워진 외주면 11e를 갖고 있다.
제 1과 제 2요홈부 16a', 16"의 깊이는 서로 다르게 하고 있다. 보다 구체적으로는 도 31의 단면도로 표시된 제 1요홈부 16a의 깊이 s2는 도 33의 단면도로 나타낸 제 2요홈부 16a"의 깊이 s3보다도 깊게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 요홈부 16a는 다음과 같이 제 1차와 제 2차의 레이저가공에 의해 간단하게 형성할 수 있다. 제 1 레이저 가공에서는 요홈부 16a의 전체형상과 동일 패턴으로 형성된 마스크를 이용해서 그 마스크의 패턴을 제 1지지부 10상에 축소투영되도록 해서 레이저 조사를 행한다. 그것에 의해 복수의 제 1렌즈 11을 둘러싼 일정영역이 일정 깊이로 된 요홈부(요홈부 16a의 바탕이 되는 요홈부)를 형성할 수 있다. 제 2차 레이저 가공에서는 상기와는 다른 마스크를 이용하는 것에 의해 각 제 1요홈부 16a'에 상당하는 영역만에 레이저를 조사한다. 그러면 그 부분을 다른 부분보다도 깊게 할 수 있고 깊이가 다른 제 1과 제 2 요홈부 16a', 16a"를 구비한 요홈부 16a를 형성할 수 있다. 주
도막 16b는 구체적으로는 요홈부 16a의 저면과, 각 제 1렌즈 11의 주면 11e를 덮도록 설치된다. 제 2렌즈어레이 2는 제 1렌즈어레이 1에 설치되어 있는 차광부 16에 상당하는 수단이 설치되어 있지 않은 구성으로 된다.
도 34는 상술한 렌즈어레이유닛 U5를 이용한 광학장치의 일례를 나타내고 있다. 이 광학장치 A2는 도 23에 도시된 광학장치 A1과 기본적인 구성이 공통된다. 그러나, 이 광학장치 A2는 결상수단으로써 렌즈어레이유닛 U5가 이용되고 있는 점과 발산렌즈 8을 구비하고 있는 점에서 광학장치 A1과 그 구성이 상위하다.
발산렌즈 8은 예를 들면 PMMA제 또는 PC제이고, 렌즈어레이유닛 U5의 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향으로 연장된 가늘고 긴 거의 플레이트 상이다. 그러나 이 발산렌즈 8의 일측면 또는 양측면에는 그 발산렌즈 9의 길이방향으로 같은 모양의 만곡상의 요홈면 8a가 형성된다. 발산 렌즈 8은 예를 들면 제 1렌즈어레이 1상에 배치된 지지부재 89에 의해서 지지되고 있고 있어 화상 독취 영역 La와 렌즈어레이유닛 U5의 사이에 배치된다. 발산렌즈 8의 중심축은 렌즈어레이유닛 U5의 폭방향 중앙의 제 4열 N4의 제 1렌즈 11의 축에 합쳐진다.
다음으로 광학장치 A2의 작용에 대해서 설명한다.
이 광학장치 A2에서는 광원 73으로부터 화상 독취 영역 La에 광이 조사되면 원고 G에 의해서 반사된 광이 발산렌즈 8을 통과해서부터 렌즈어레이유닛 U5에 도달한다. 그러면 이 광은 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2 폭방향으로 배열된 총 7열의 각각의 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 통과하기 때문에 수광소자 74상에 집속하고 이 수광소자 74상에 원고 G의 화상이 중합되어 결상한다. 따라서, 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 1열만 설치한 렌즈어레이유닛을 이용하는 경우보다도 수광소자 74상에 결상되는 상이 밝게 된다. 그러나 이와 같이 7열의 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 이용한 결상을 행할 경우에는 7열의 제 1렌즈면 11a 각각에 대해서 광의 입사각도가 상이하기 때문에 제 1과 제 2렌즈 11, 21의 각 렌즈면을 전체적으로 동일 형상으로 이루어진다면 화상 독취 영역 La로부터 진행해 온 광을 수광소자 74상에 정확하게 집속시키는 것이 곤란한 경우가 있다. 따라서, 이와 같은 것을 해소하는 수단으로서 예를 들면 제 1열 N1∼제 7열 N7의 각열에 제 1, 제 2, 제 3과 제 4렌즈면 11a, 11b, 21a, 21b 형상을 상위하게 해도 무방하다.
도 35에 잘 나타내고 있는 바와 같이 화상 독취 영역 La로부터 출발한 광은 렌즈어레이유닛 U5에 도달하기 이전에 발산렌즈 8에 의해서 적당한 각도만 발산된다. 따라서, 렌즈어레이유닛 U5에 의해서 수광소자 74상에 집속되는 광선속은 화상독취 영역 La과 발산렌즈 8과의 사이 영역에 있어서 그 넓어진 각도 θ가 좁아진 것으로 된다. 그 결과 렌즈어레이유닛 U1의 집점심도가 깊게 되고, 원고 G가 투명판 70상에 있어서 예를 들면 띄워 올려진 경우에서도 수광소자 74상의 결상화상이 흐려지기 어렵게 된다.
발산렌즈 8은 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향(도 34와 도 35에 도시된 단면과 직교하는 방향)에 대해서는 광을 발산시키지는 않는다. 따라서, 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향에 대해서는 상술의 실시예의 렌즈어레이유닛 U1∼U4와 동일한 원리에 의해 원고 G의 정립등배상을 형성시킬 수 있다.
렌즈어레이유닛 U5에 의해서 원고화상을 결상시키는 경우 제 1렌즈 1 사이의 과 크로스토크는 차광부 16의 도막 16a에 의해서 적절하게 방지된다. 특히, 차광부 16은 제 1렌즈어레이 1의 길이방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11들 사이의 광 크로스토크를 방지하는 것에 부가해서, 제 1렌즈 11의 제 1열 N1∼제 7열 N7각각의 열 들의 사이에서 광 크로스토크를 방지한다. 또한, 차광부 16은 제 2렌즈어레이 2의 제 2렌즈 21 사이에 있어서 광 크로스토크를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 수광소자 74 상에는 원고 G의 화상을 선명하게 결상시킬 수 있고 화질의 좋은 독취 화상을 얻을 수 있다.
렌즈어레이유닛 U5의 차광부 16을 구성하는 요홈부 16a는 제 1요홈부 16a'의 깊이 s2가 제 2요홈부 16a"의 깊이 s3 보다도 깊게 되어 있기 때문에 제 1요홈부 16a' 쪽이 제 2요홈부 16a" 보다도 많은 량의 광을 차단하는 경향이 강하다. 그로 인해 동축상에 배열된 한 조의 제 1과 제 2렌즈 11, 21에 의해서 수광소자 74상에결상되는 상의 폭은 제 1과 제2렌즈어레이 1, 2의 길이방향의 폭보다도 그것과 직교하는 방향의 폭 쪽이 크게 된다. 이와 같이 한다면, 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향에 대해서 흐렴짐이 적은 결상을 시키기에 유리하게 된다. 그 하나로 도 34와 도 35에 나타내고 있는 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 폭방향에 대해서 수광소자 74 상에 도달하는 광량을 많게 하고 결상화상을 밝게 할 수 있다. 그 결과 결상화상의 흐려짐 방지와 밝기의 확보로 양쪽 모두를 한층 촉진할 수 있다.
도 36과 도 37은 본 발명에 의한 광학장치의 제 3과 제 4실시예를 나타내고 있다.
도 36에 나타낸 광학장치 A3은 투광판 70의 일부가 발산렌즈 8A된 구성이다. 보다 구체적으로는 투광판 70의 표면(하면)에는 요홈면 8b가 형성되어 있고 그 요홈면 8b가 형성된 영역이 렌즈어레이유닛 U5에 대향하는 발산렌즈 8A로써 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면 광학장치 A3의 전체 부품점수를 상술한 광학장치 A2보다도 적게 할 수 있다.
도 37에 나타난 광학장치 A4(단, 여기에서는 요부만 도시하고 있다)는 화상 독취 영역 La와 렌즈어레이유닛 U5와의 사이에 발산렌즈 8이 설치되어 있는 것에 부가해서 렌즈어레이유닛 U5와 수광소자 74와의 사이에도 발산렌즈 8B가 설치된다. 이와 같은 구성에 의하면 렌즈어레이유닛 U5로부터 수광소자 74로 진행하는 광에 대해서도 발산렌즈 8B에 의해서 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 폭방향으로 발산시킬 수 있고, 수광소자 74에서 본 광의 넓어진 각도 θ1을 좁힐 수 있다. 따라서, 이 광학장치 A4에서는 만약, 렌즈어레이유닛 U5와 수광소자 74와의 사이의 거리에오차가 존재하고 있어도 수광소자 74상에 흐려짐이 적은 결상을 시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의해서는 발산렌즈를 1개소만 설치하는 경우와 2개소 설치하는 경우 어느쪽 구성에 의해서도 가능하다.
도 38은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 6실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U6는 제 1렌즈어레이 1의 차광부 16을 구성하는 요홈부 16a의 깊이가 각각 균일하게 되어 있는 점과 제 2렌즈어레이 2의 차광막 25a가 설치되어 있는 점에 있어서, 상술의 제 5실시예의 렌즈어레이유닛 U5와는 그 구성이 상이하다. 차광막 25a는 제 2지지부 20의 면 20a에 검은색 도장을 시행한 것에 의해 설치되고 동일한 도면의 크로스해칭으로 표시된 부분으로 한정해서 설치된다. 즉, 차광막 25a는 제 2지지부 20의 길이방향에 대해서 인접한 제 2렌즈 21 들의 사이에만 설치된다.
이 렌즈어레이유닛 U6에서는 제 1렌즈 11을 통과해서 제 2렌즈 21로 향해 진행하는 광 중 제 1과 제 2렌즈어레이 1. 2의 길이방향에 대해서 인접한 제 2렌즈 21들 사이에 도달한 광에 대해서는 차광막 25a에 의해 차단할 수 있다. 그 하나로 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 폭방향에 대해서 인접한 제 2렌즈 21들의 사이에는 차광막 25a가 설치되어 있지 않기 때문에 그 부분에 도달한 광은 그대로 제 2렌즈어레이 2내로 진행한다. 따라서, 이와 같은 구성에 의해도 제 1과 제 2렌즈 1, 21에 의해서 결상된 화상의 폭은 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향의 폭보다도 그것에 직교하는 방향의 폭쪽이 크게 된다. 그 결과 제 5실시예에 관한 렌즈어레이유닛 U5와 동일하게 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 길이방향에 대해서는 흐려짐 없는 결상을 결상시킬 수 있을 뿐만 아니라 그것과 교차하는 방향에 대해서는 광량을 많게 할 수 있고 선명하고 밝은 화상을 얻을 수 있게 된다.
도 39는 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 7실시예를 나타내고 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U7은 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각이 2열씩 배열된 구성을 갖고 있다. 제 1렌즈어레이 1에는 제 1지지부 10의 길이방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11 들의 사이를 분리하는 제 1요홈부 14a와 제 1지지부 10의 폭방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11 들의 사이를 분리하는 제 2요홈부 14a'가 설치된다. 이것들의 요홈부를 규정하는 면은 검은색의 도막(미도시)에 의해 덮여진다. 동일하게 제 2렌즈어레이 2에도 제 2렌즈 21들의 사이를 분리하는 제 1과 제 2요홈부 24a, 24a'가 설치되어 있고 이것들은 검은색의 도막(미도시)에 의해 덮여있다.
이 렌즈어레이유닛 U7에서는 제 1과 제 2렌즈 11, 21이 2열로 설치되어 있기 때문에 제 5와 제 6실시예의 렌즈어레이유닛 U5, U6과 동일하게 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 1열만 설치한 경우보다도 결상화상을 밝게 할 수 있다. 본 실시예로부터 이해되도록 본 발명에서 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 복수열로 설치할 경우에는 그 구체적인 열수는 한정하지 않는다. 그러나 렌즈 열수를 많이할 수록 정립등배상을 보다 밝게 할 수 있다. 도 39에 나타낸 요홈부 14a, 14a'의 형상에서 이해되도록 본 발명에서는 제 1과 제 2렌즈 11, 21을 복수열로 설치한 경우에 있어서도 차광부를 구성하는 요홈부 14a. 14a'를 도랑형상으로 형성할 수 있다. 즉, 요홈부 14a, 14a'는 예를 들면 제 5실시예에 의한 렌즈어레이유닛 U5의 요홈부 16a와는 다르고 제 1렌즈 11의 전체를 둘러싼 형태로는 하지 않도록 할 수 있다.
제 1과 제 2렌즈 11. 21을 복수열로 설치할 경우에 있어서도 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 제조방법으로는 이미 설명한 제조방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 즉, 예를 들면 제 1렌즈 11이 2열로 배열된 제 1렌즈어레이 1을 제조하는 경우에는 예를 들면 도 40에 나타낸 수지형성품 1'을 형성하고 그 후 그 수지형성품 1'을 복수의 제 1렌즈어레이 1로 해서 분할하는 수단을 이용할 수 있다. 이 경우 복수의 제 1요홈부 14a에 있어서는 수지형성품 1'의 수지형성시에 형성해 놓고 복수의 제 2요홈부 14a'에 있어서는 그 후의 가공 형성하는 수단을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는 도 41에 나타낸 바와 같이 복수의 제 1요홈부 14a를 갖는 수지형성품 1'을 수지형성한 후에는 동일 도면의 부호 Nf로 표시된 크로스해칭의 부분을 기계가공 또는 레이저 가공에 의해 요홈형태로 가공하여 제 2요홈부 14a'를 적절하게 설치할 수 있다. 이 경우 제 1과 제 2요홈부 14a, 14a'의 깊이를 상위하게 간단하게 행할 수 있다.
도 42∼도 46은 본 발명에 의한 렌즈어레이유닛의 제 8실시예를 나타내고 있다.
도 42와 도 43에 잘 나타내고 있는 바와 같이 본 실시예의 렌즈어레이유닛 U8은 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2의 각각의 본체 1a, 2a가 거의 정방형의 플레이트상으로 되어 있는 점과 복수의 제 1렌즈 1과 제 2렌즈 21이 상호 직교하는 x 방향과 y 방향으로 일정간격으로 배열된 매트릭스형으로 배열되어 있는 점에서 상술한 렌즈어레이유닛 U1∼U7과 그 구성이 상위하다. 도 44에 나타내고 있는 이 렌즈어레이유닛 U8의 단면구조는, 예를 들면 도 1에 나타난 제 1실시예의 렌즈어레이유닛U1의 단면구조와 거의 동일하게 된다.
이 렌즈어레이유닛 U8에서는 복수의 렌즈들을 광학적으로 분리시키는 수단으로써 x, y 방향으로 연장되어 복수의 도랑형상의 요홈부 14a가 제 1지지부 10의 면 10a, 10b 각각에 설치된다. 도 45와 도 46에 잘 나타내고 있는 바와 같이 이것들 복수의 요홈부 14a는 격자 형상으로 형성되어 있고 x 방향으로 연장된 요홈부 14a는 y 방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11들의 각 사이를 분리하고 있다. 이것에 대해서 y 방향으로 연장된 요홈부 14a는 x 방향에 대해서 인접한 제 1렌즈 11들의 각 사이를 차단 분리하고 있다. 그 결과 각 제 1렌즈 11의 주위는 복수의 요홈부 14a 에 의해서 둘러싸여 있다. 제 2렌즈어레이 2의 제 2지지부 20의 면 20a, 20b에도 요홈부 14a와 동일한 구성의 복수의 요홈부 24a가 설치된다. 각 요홈부 14a, 24a를 규정하는 면은 검은색 도막 14b, 24b에 의해서 덮여있다. 각 요홈부 4a와 도막 14b 는 제 1렌즈어레이 1에 대해 차광부를 구성하고 있다. 각 요홈부 24a와 도막 24b는 제 2렌즈어레이 2에 대해 차광부를 구성하고 있다. 이 렌즈어레이유닛 U8의 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2는 플레이트 형상으로 되어 있지만 위에서 설명한 렌즈어레이유닛 U1∼U7의 제 1과 제 2렌즈어레이의 제조방법과 동일한 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
본 실시예의 렌즈어레이유닛 U8에서는 제 1과 제 2렌즈 11, 21이 매트릭스 형으로 배열되어 있기 때문에 일정면적을 갖는 면상의 화상을 정립등배로 결상시킬 수 있다. 물론 각 요홈부 14a, 24a를 덮는 도막 14b, 24b는 제 1과 제 2렌즈 11, 21 들의 사이에서의 광 크로스토크를 방지한다. 특히 제 1과 제 2렌즈 11, 21 각각의 주위는 복수의 요홈부 14a, 24a에 의해 둘러싸여져 있기 때문에 x 방향과 y 방향과는 비스듬한 방향에 대해 광이 왕래하지 못하게 할 수 있는 것에 부가적으로 x, y 방향과의 비스듬한 방향에 대해 인접한 렌즈 사이에서도 광이 왕래하지 못하도록 할 수도 있다. 따라서, 소정의 결상점에는 선명한 화상을 결상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 제 1과 제 2렌즈어레이 1, 2 각각에 렌즈 사이에서의 광 크로스토크를 방지하기 위한 수단을 설치하고 있다. 그러나 이 렌즈어레이유닛 U8에서도 상술한 실시예의 렌즈어레이유닛의 경우와 동일하게 제 1렌즈어레이 1의 요홈부 14a의 깊이를 적당한 깊이로 하는 것에 의해서 제 2렌즈어레이 2에는 그와 같은 수단을 설치하지 않고 제 2렌즈 21 사이에서도 광 크로스토크가 발생되지 않도록 할 수 있다.
또한, 제 1렌즈어레이 1의 복수의 요홈부 14a를 설치할 경우 이 요홈부 14a는 제 1지지부 10의 두 개의 면 10a, 10b 각각에 설치되는 것에 대체해서 이것들 면 10a, 10b 어느 것이든 하나에만 설치하여 구성할 수 있다.
제 1렌즈어레이 1에 설치된 요홈부 14a로서는, 예를 들면 도 47에 나타내고 있는 바와 같이 각 제 1렌즈 11의 외주면 11e를 요홈부 14a의 저면에서 세워진 형태로 형성시켜도 관계없다. 이 경우 차광부는 요홈부 14a의 저면과 각 외주면 11e가 도막에 의해 덮여진 구성이 된다.
도 48과 도 49는 상술의 렌즈어레이유닛 U8을 이용한 광학장치의 일예를 나타내고 있다.
본 실시예의 광학장치 A5는 복수(예를 들면 4개)의 액정표시기 3, 이것과 동수의 렌즈어레이유닛 U8, 보조렌즈로써 오목렌즈(발산렌즈) 4와 투과형 스크린으로써 칼라필터 5를 구비해서 구성된다.
각 액정표시기 3은 본 발명에서 말한 화상표시기의 일예로 상당하는 것이다. 이 기본적인 구조는 액정 패널을 구비한 일반적인 칼라 액정표시기와 동일하다. 그러나, 액정표시기 3은 그 액정 패널(미도시)내에서 칼라 표시를 하기 위한 칼라필터가 구비되어 있지 않은 구성으로 된다. 따라서, 각 액정표시기 3은 칼라 화상 데이터에 대응한 백색 화상을 그 화면 32에 표시하도록 된다. 화면 32의 1화소는 칼라 화상의 1화소에 대응하는 것으로 되어 있고 적, 녹, 청 (이하, R, G, B로 약한다) 용의 총 3개의 도트가 1화소를 구성하고 있다. 도 49에 잘 나타난 바와 같이 각 액정표시기 3의 배면에는 액정 패널로 향해서 평행광선에 가까운 광을 조사하는 조명장치 30이 설치되어 있고, 상기 액정 패널을 투과한 광은 각 액정표시기 3의 정면으로 진행하도록 구성된다. 복수의 액정표시기 3은 그것들의 화면 32가 동일 방향을 향하고 화면 32를 둘러싼 프레임부 31들이 서로 접촉 또는 근접하도록 배열된다.
복수의 렌즈어레이유닛 U8은 복수의 액정표시기 3 각각의 화면 32의 각각에 대면하고 있다. 각 렌즈어레이유닛 U8의 제 1과 제 2렌즈 11, 21이 설치되어 있는 부분의 면적은 각 액정표시기 3의 화면 32의 면적과 거의 동일하다. 복수의 렌즈어레이유닛 U8은 서로 밀접하도록 배치된다. 따라서, 이것들 복수의 렌즈어레이유닛 U8 들을 서로 연결시키기 위한 수단을 이것들에 미리 설치되어 있어도 무방하다.
오목렌즈 4는 각 렌즈어레이유닛 U8에 의해서 정립등배로 결상되도록 상을확대하기 위한 것이다. 각 렌즈어레이유닛 U8과 칼라필터 5와의 사이에 설치된다. 이 오목렌즈 4에는 각 렌즈어레이유닛 U8에 대응한 복수의 오목면부 40의 깊이를 깊게 해야만 되고, 그렇게 하기 위해서는 오목렌즈의 두께를 크게 할 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 오목렌즈의 두께를 얇게 하기 위한 수단으로서, 예를 들면 동일 광축상에 복수의 오목렌즈를 배열해서 설치한 수단을 이용할 수 있다. 게다가 본 발명에 의해서는 오목렌즈 4를 대신한 발산렌즈로써 프레넬렌즈(fresnel lens)를 이용할 수도 있다.
칼라필터 5는 각 렌즈어레이유닛 U8과 오목렌즈 4에 의해 각 액정표시기 3의 화면 32에 표시된 화상이 결상되는 개소에 배치된다. 이 칼라필터 5의 기본적인 구성은 칼라 액정표시기에 이용되고 있는 칼라필터와 동일하다. 즉, 칼라필터 5는 도 50에 나타난 바와 같이 규칙적으로 배열된 R, G, R의 각 색의 필터부 50을 갖고 있다. 이 칼라필터 5에서는 R, G, B의 총 3개의 필터부 50이 1화소로 이루어진다. 각 액정표시기 3의 액정패널 R, G, B 의 각 객을 표현하기 위한 도트와 칼리필터 5에서의 R, G, B의 각 색의 필터부 50은 서로 대응한 위치관계로 이루어진다. 칼라필터 5의 광출사면 51 즉, 오목렌즈 4에 대향하는 면 52와 반대의 면 51은 도면상에는 나타나 있지 않지만 완만한 오목형 또는 볼록형으로 만곡된다.
다음으로 광학장치 A5의 작용에 대해서 설명한다.
우선 도 49에 나타내고 있는 바와 같이 복수의 액정표시기 3의 각각의 화면 32에 원하는 화상 (a→b) 와 (c→d)를 표시된다. 그러면 조명장치 31에서 발생되어 각 액정 패널을 투과한 광이 복수 렌즈어레이 유닛 U8 과 오목렌즈 4를 통과한다.이 경우 복수의 렌즈어레이유닛 U8은 화상 (a→b) 와 (c→d)의 정립등배상을 결상시키도록 하는 것에 있어서 그 후단에는 오목렌즈 4가 존재하기 때문에 칼라필터 5의 표면상에는 정립확대화상 (a'→b') 와 (c'→d')가 형성된다. 복수의 액정표시기 3의 화면 32들은 적당한 거리 L3만큼 서로 떨어져 있다. 그런데도 그것들의 화면 32의 화상이 확대되는 것에 의해서 칼라필터 5의 표면에서는 화상 (a'→b') 와 (c'→d')를 연결시킬 수 있다.
칼라필터 5에 화상 (a'→b') 와 (c'→d')가 결상하면 R, G, B 각 필터부 50이 그 수광량에 대응해서 밝게 된다. 따라서, 칼라필터 5 상에서는 칼라 화상이 형성되고 이것을 광출사측의 면 51로 향하는 방향에서 볼 수 있다. 이와 같은 한다면 백색의 스크린을 사용할 경우와 다르고, 백색을 바탕색으로 해서 다양한 색채를 표현하는 것은 아니기 때문에 예를 들면 검은색이나 그것에 근접한 색채의 재현성이 좋게 되고 결상화상의 콘트래스트를 높일 수 있다. 칼라필터 5의 면 51이 만곡되어 있기 때문에 시야각도 크게 된다.
본 발명에서는 칼라필터 5에 대신해서 일반의 백색의 스크린을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 화상표시기로서는 액정표시기 3에 대신해서 CRT나 그 밖의 것들을 이용하는 것도 가능하다. 게다가 본 발명에서는 오목렌즈 4에 대신해서 볼록렌즈를 이용하는 것에 의해 복수의 화상표시기의 각 화면에 표시된 화상을 스크린상에 축소투영시키도록 할 수 있다. 이 경우에서도 각 화상표시기의화면의 화상을 일련으로 연결되도록 해서 스크린상에 투영할 수 있다. 물론 본 발명에 있어서는 복수의 화상표시기를 이용하는 것에 대신해서 한 개의 화상표시기의 화면에 표시된화상을 스크린에 확대투영하는 것으로서 구성할 수도 있다.
본 발명의 범위는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 렌즈어레이유닛은 볼록렌즈어레이로서의 제 1과 제 2렌즈어레이에 부가해서 다른 렌즈어레이를 부가적으로 구비하여 구성해도 무방하다. 보다 구체적으로 본 발명에서는 제 1과 제 2렌즈어레이들의 사이에 오목렌즈로써 제 3렌즈어레이를 끼워넣어 색수차를 없거나 적게 할 수 있는 소위 무색채 타입 렌즈어레이유닛으로 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 분리수단을 구성하는 어두운색의 물질과 차광재 각각은 반드시 도장처리에 의해서만 형성되는 도막이 아니어도 무방하다. 가령 시트상 또는 필름상의 물질로도 할 수 있다.

Claims (45)

  1. 볼록렌즈로써 복수의 제 1렌즈와 이것들 복수의 제 1렌즈를 유지하는 제 1지지부를 포함하고 이것들 제 1렌즈 와 제 1지지부가 투광성 수지에 의해 일체로 형성되는 제 1렌즈어레이와
    볼록렌즈로써 복수의 제 2렌즈와 이것들 복수의 제 2렌즈를 유지하는 제 2지지부를 포함하고 이것들 제 2렌즈와 제 2지지부가 투광성 수지에 의해 일체로 형성되는 제 2렌즈어레이를 구비하되,
    상기 제 1과 제 2렌즈어레이는 상기 제 1과 제 2렌즈들이 동일축상에 배열되도록 중첩됨으로써 정립등배상이 결상되도록 하는 것을 특징으로 하는 렌즈어레이유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1과 제 2렌즈어레이 중 적어도 제 1렌즈어레이는 상기 복수의 렌즈상을 광학적으로 분리시키기 위한 분리수단이 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 제 1렌즈어레이에만 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 복수의 제 1렌즈들의 각 사이를 분리하는 차광부를 포함하고 있는 렌즈어레이유닛.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 차광부는 입사된 광을 흡수할 수 있는 렌즈어레이유닛.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 차광부는 상기 복수의 제 1렌즈들의 각 사이를 분리하기 위한 상기 제 1지지부에 설치된 적어도 하나의 요홈부를 포함하고 있는 렌즈어레이유닛.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 차광부는 상기 요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두운색의 물질을 더 포함하고 있는 렌즈어레이유닛.
  8. 상기 제 7항에 있어서, 상기 제 1지지부는 제 1면과, 이 제 1면과는 상기 각 제 1렌즈의 축방향으로 간격을 띄고, 상기 제 2렌즈어레이에 대면하는 제 2면을 갖고 있고, 상기 요홈부는 상기 제 1지지부를 관통하지 않도록 상기 제 1과 제 2면의 적어도 일방향으로 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 요홈부는 상기 제 1과 제 2면 각각에 설치되는 렌즈어레이유닛.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 요홈부는 상기 제 1과 제 2면의 어느 곳의 일측에만 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 제 1지지부의 상기 제 1면을 덮는 차광재를 더 포함하는 렌즈어레이유닛.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 제 1지지부의 상기 제 2면을 덮는 차광재를 더 포함하는 렌즈어레이유닛
  13. 제 4항에 있어서, 상기 각 제 1렌즈는 상기 제 1지지부에서 세워진 외주면을 갖고 상기 차광부는 상기 외주면을 덮는 어두운 색의 물질을 포함하는 렌즈어레이유닛.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 직선상의 1열로 배치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  15. 제 2항에 있어서, 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 일정방향으로 연장된 가는폭의 복수열로 배열되어 있는 렌즈어레이유닛.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 일정방향에 대해 인접한 상기 제 1렌즈들의 각 사이를 분리하도록 상기 제 1지지부에 설치된 제 1요홈부와, 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해 인접한 상기 제 1렌즈들의 각 사이를 분리하도록 상기 제 1지지부에 설치된 제 2요홈부와 이것들 제 1과 제 2요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두은 색의 물질을 포함하는 렌즈어레이유닛.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제 1과 제 2요홈부는 서로 연결되어 있는 렌즈어레이유닛.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 제 1요홈부는 상기 제 2요홈부보다도 상기 각 제 1렌즈의 축방향에 대해 깊이가 깊게 되어 있는 렌즈어레이유닛.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 제 2지지부에는 상기 복수의 제 2렌즈들을 상기 일정방향에 대해서만 광학적으로 분리시키기 위한 수단이 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  20. 제 2항에 있어서, 상기 제 1과 제 2렌즈 각각이 매트릭스형으로 배치되어 있는 것으로 인해 소정의 면적을 갖는 화상을 결상시키는 렌즈어레이유닛.
  21. 제 2항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 각 제 1렌즈의 주위를 둘러싼 적어도 하나의 요홈부와, 이 요홈부를 규정하는 면을 덮는 어두운색의 물질을 포함하는렌즈어레이유닛.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 제 1과 제 2렌즈어레이에는 적어도 1쌍의 요홈부과 돌출부가 설치되어 있고, 이것들 요홈부와 돌출부의 결합됨에 의해 상기 제 1과 제 2렌즈어레이가 서로 조립되는 렌즈어레이유닛.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 각 제 1렌즈는 상기 각 제 2렌즈보다도 축방향의 길이가 길게 되어 있는 렌즈어레이유닛.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 각 제 2렌즈는 상기 각 제 1렌즈보다도 큰 직경으로 되어 있는 렌즈어레이유닛.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 각 제 1렌즈는 제 1렌즈면과 이 제 1렌즈면과는 반대방향의 제 2렌즈면을 갖고 있으며, 상기 각 제 2렌즈는 상기 제 2렌즈면의 방향에 근접한 제 3렌즈면과 이 제 3렌즈면과는 반대방향의 제 4렌즈면을 갖고,
    상기 제 2렌즈면은 상기 제 1렌즈면보다도 큰 직경으로 되어 있고,
    상기 제 3렌즈면은 상기 제 2렌즈면과 동일한 직경이나 큰 직경으로 되어 있고,
    상기 제 4렌즈면은 상기 제 3렌즈면보다도 큰 직경으로 되어있는 렌즈어레이유닛.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 제 4렌즈면 들은 연결되어 있는 렌즈어레이유닛.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 제 2렌즈어레이에는 상기 제 4렌즈면들의 각 사이를 분리하는 요홈부가 설치되어 있는 렌즈어레이유닛.
  28. 복수열로 배열된 복수의 렌즈와 이것들 복수의 렌즈를 유지하는 지지부를 포함하고, 이것들 렌즈와 지지부가 일체화된 수지형성품을 투광성 수지에 의해 형성하는 수지형성공정과,
    상기 수지형성품을 상기 복수의 렌즈가 늘어선 형상으로 배열된 복수의 렌즈어레이로써 분할하는 분할공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈어레이 제조방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 수지형성품은 상기 복수의 렌즈가 형성되어 있는 영역을 둘러싼 외주연을 갖고 있고, 이 외주연의 적어도 일부는 상기 복수의 렌즈가 형성되어 있는 영역보다 두께가 크게 되어 있는 렌즈어레이 제조방법.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 수지형성품에 상기 복수의 렌즈들의 각 사이를 분리하는 차광부를 설치하는 차광부 형성공정을 더 포함하는 렌즈어레이 제조방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 차광부 형성공정은 상기 수지형성품의 복수의 렌즈들의 각 사이에 요홈부를 설치하는 공정과, 이 요홈부를 규정하는 면을 어두운색의 물질에 의해 덮는 피복공정을 포함하는 렌즈어레이 제조방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 요홈부를 상기 수지형성공정에 있어서 형성하는 렌즈어레이 제조방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 수지형성품에 기계가공을 시행해서 상기 요홈부를 설치하는 렌즈어레이 제조방법.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 수지형성품에 레이저가공을 시행해서 상기 요홈부를 설치하는 렌즈어레이 제조방법.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 피복공정은 상기 수지형성품의 상기 요홈부를 규정하는 면과 상기 요홈부의 근방에 위치하는 상기 각 렌즈의 렌즈면에 어두운색의 도료를 도포하는 공정과, 상기 렌즈면에 도포된 도료가 건조경화되기 전에 이 도료를 상기 렌즈면에서 제거하는 공정을 포함하는 렌즈어레이 제조방법.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 각 렌즈는 상기 지지부로부터 세위진 외주면을 갖는 렌즈어레이 제조방법.
  37. 물체에서 진행되어 온 광을 집속시켜서 상기 물체의 상을 소정의 위치에 결상시키기 위해 결상수단을 구비하고 있는 광학장치에 있어서,
    상기 결상수단은 렌즈어레이유닛이고, 이 렌즈어레이유닛은
    볼록렌즈로써 복수의 제 1렌즈와 이것들 복수의 제 1렌즈를 유지하는 제 1지지부를 포함하고, 이것들 제 1렌즈와 제 1지지부가 투광성 수지에 의해 일체형성되는 제 1렌즈어레이와,
    볼록렌즈로써 복수의 제 2렌즈와 이것들 복수의 제 2렌즈를 유지하는 제 2지지부를 포함하고, 이것들 제 2렌즈와 제 2지지부가 투광성 수지에 의해 일체형성되는 제 2렌즈어레이를 구비하되,
    상기 제 1과 제 2렌즈어레이는 상기 제 1과 제 2렌즈 들이 동일축상에 배열되어 중첩됨으로써 정립등배상을 결상가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  38. 제 37항에 있어서, 원고를 조명하기 위한 광원과,
    광전변환기능을 갖는 복수의 수광소자를 더 구비하고, 상기 원고에 의해서 반된 광을 상기 렌즈어레이유닛에 의해 집속시킴으로써 상기 원고의 화상을 상기 복수의 수광소자상에 결상시키는 구성으로 되어 있는 광학장치.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 복수의 수광소자는 일정방향의 늘어선 형상으로 배열되어 있으며 상기 렌즈어레이유닛의 상기 제 1과 제 2렌즈 각각은 상기 일정방향으로 복수열로 배열되어 있되,
    상기 렌즈어레이유닛과 상기 원고의 배치 개소와의 사이에는 상기 원고로부터 진행해서 온 광을 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 발산시키는 발산렌즈가 설치되어 있는 광학장치.
  40. 상기 원고를 가이드할 수 있는 투명판을 더 구비하되, 이 투명판에 상기 발산렌즈가 일체적으로 형성되어 있는 광학장치.
  41. 제 39항에 있어서, 상기 렌즈어레이유닛과 상기 복수의 수광소자 사이에 배치되고 상기 렌즈어레이유닛의 각 렌즈를 통과해서 온 광을 상기 일정방향과 교차하는 방향에 대해서 발산시키는 발산렌즈를 더 포함하는 광학장치.
  42. 제 37항에 있어서, 상기 렌즈어레이유닛의 정면에 배치되는 적어도 하나의 화상표시기와,
    상기 렌즈어레이유닛의 배후에 배치된 투과형의 스크린과,
    이 스크린과 상기 렌즈어레이유닛과의 사이에 배치된 보조렌즈를 구비하되,
    상기 화상표시기의 표시화면이 상기 렌즈어레이유닛과 상기 보조렌즈에 의해서 확되 또는 축소된 정립상으로써 상기 스크린상에 결상시키도록 구성되는 광학장치.
  43. 제 42항에 있어서, 복수의 화상표시기가 구비되어 있고, 상기 보조렌즈로는 발산렌즈가 이용되는 것으로써 상기 복수의 화상표시기 각각에 의해 표시된 화상의 정립확대상이 일련으로 연결된 상기 스크린 상에 결상되도록 구성되는 광학장치.
  44. 제 42항에 있어서, 상기 스크린은 적, 녹, 청의 각색의 필터부를 구비한 칼리필터인 광학장치.
  45. 제 42항에 있어서, 상기 스크린의 양면 중 상기 보조렌즈와 반대방향의 면은 볼록형상 또는 오목형상으로 만곡되어 있는 광학장치.
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