KR20050004021A - 렌즈 플레이트 및 그 제조 방법과 화상 전달 장치 - Google Patents

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닛폰 이타가라스 가부시키가이샤
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Abstract

렌즈 플레이트가 이웃하는 구형 홈 사이에 구면의 미소 볼록 렌즈를 배열한다. 미소 볼록 렌즈의 플레이트 평면 방향의 외형은 원형으로, 그 배열을 렌즈 플레이트의 짧은 변 방향, 즉 구형 홈에 평행하게 한다. 미광은 주로 렌즈 플레이트(1)의 긴 변 방향으로 배열된 미소 볼록 렌즈에 나타나기 때문에, 렌즈 플레이트의 짧은 변 방향으로 등간격으로 구형 홈을 형성하고, 구형 홈에 광 흡수성 막을 형성하여, 렌즈 플레이트의 긴 변 방향으로 발생하는 미광을 제거한다. 또는, 미소 볼록 렌즈의 배열 방향을 렌즈 플레이트의 긴 변 방향과 동일 방향이 되지 않도록 하여, 렌즈 플레이트의 긴 변 방향으로 발생하는 미광을 제거한다.

Description

렌즈 플레이트 및 그 제조 방법과 화상 전달 장치{Lens plate and method of fabricating the same, and image transfer device}
본 발명은 미광(미광)을 제거할 수 있는 렌즈 플레이트 및 그 제조 방법 및 렌즈 플레이트를 조합하여 형성되는 정립 렌즈 어레이를 사용하여 화상을 선형 결상 영역에 전송하는 화상 전달 장치에 관한 것이다.
화상을 판독하는 장치의 광학계에는 축소계와 등배계가 있다. 등배계에 사용되는 렌즈 어레이는 정립 등배 렌즈 어레이로, 통상은 렌즈 어레이의 긴 변 방향(화상 판독 장치의 주 주사 방향)으로 로드 렌즈가 수열, 배열된다. 렌즈의 열수를 증가시킴으로써, 광량 전달율 향상, 투과 광량 불균일함 저감을 도모할 수 있지만, 로드 렌즈를 사용한 렌즈 어레이의 경우, 렌즈의 열수는 가격과의 균형으로 1 내지 2열이 일반적이다.
한편으로는, 표면에 복수의 미소한 볼록 렌즈를 배열한 수지 렌즈 플레이트를 사용한 정립 등배 렌즈 어레이도 구성 가능하다. 이 수지 렌즈 플레이트를 사용한 렌즈 어레이의 경우, 복수열의 렌즈 어레이를 비교적 염가로 할 수 있다는 특징이 있다.
그렇지만, 종래의 수지 렌즈 플레이트를 사용한 정립 등배 렌즈 어레이에서는, 인접한 렌즈간에 광선을 격리시키기 위한 벽이 없기 때문에, 렌즈 플레이트에 비스듬하게 입사한 광선이 플레이트 내부를 비스듬하게 진행하여 인접한 볼록 렌즈에 들어가, 렌즈의 출사 측으로부터 출사하여 고스트상을 형성한다는 미광의 문제가 있다.
이 미광 대책 때문에, 인접하는 렌즈간에 차광층을 형성하는 방법, 대향하여 배치되는 렌즈 플레이트간에 차광층을 형성하는 방법 등이 알려져 있고, 차광층의 형성 방법으로는 광 흡수성제를 포함하는 포토 레지스트를 사용하여 포토리소그래피법으로 형성하는 방법, 광 흡수성 도료를 렌즈면 전체면에 도포하여 렌즈부의 광 흡수성 도료만을 제거하여 형성하는 방법, 차광층을 형성하는 부위에 광 흡수성 도료를 잉크젯 방식으로 도포하여 형성하는 방법, 차광층을 형성하는 부위에 홈을 형성하여 이 홈에 광 흡수성 도료를 충전하여 형성하는 방법 등이 제안되고 있다.
그렇지만, 렌즈 주변 및 인접하는 렌즈간 및 대향하여 배치되는 렌즈 플레이트간에 차광층을 형성한 경우, 렌즈 영역 밖으로부터 입사하는 광 제거나, 렌즈에 대하여 비스듬하게 입사한 광이 렌즈 영역 밖으로부터 출사하는 광 제거에는 유효하지만, 렌즈에 대하여 비스듬하게 입사한 광이 렌즈 어레이 플레이트의 두께 방향을 통과하여 인접하는 렌즈의 출사 측으로부터 출사하는 미광은 제거하지 못한다.
또한, 홈을 형성하고, 이 홈에 광 흡수성 도료를 충전하여 차광층을 형성하는 방법의 경우는, 금형의 전사 성형 방법으로 홈을 형성하여, 이 홈의 측면 및 바닥면에 광 흡수성 막을 형성함으로써 차광층을 형성하는 구조인 경우에는, 렌즈 형상의 성형성이나 금형으로부터의 렌즈 플레이트의 이탈성으로 성형할 수 있는 홈의 깊이에는 제한이 있다. 그 때문에, 렌즈에 대하여 비스듬하게 입사한 광이 렌즈 플레이트의 두께 방향을 통과하여, 인접하는 렌즈의 출사 측으로부터 출사하는 미광을 제거하기 위해 필요한 차광층을 형성하기 위해 필요한 어스펙트비의 홈을 얻는 것은 곤란하다.
따라서, 종래의 수지 렌즈 플레이트를 사용한 정립 등배 렌즈 어레이는 여전히 미광을 제거하는 것이 충분하지 않아 고스트상이 발생하거나 해상도가 나쁘다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 미광을 충분히 제거하는 것이 가능한 정립 렌즈 어레이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정립 렌즈 어레이를 사용하는 데 있어서 문제가 되는 미광을 충분히 제거하는 것이 가능한 화상 전달 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 관련되는 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도.
도 3은 압출 성형법에 의해 제작된 수지 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도.
도 4는 구형 홈에 광 흡수성 막이 형성된 수지 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도.
도 5는 핫 엠보스법에 의해 양면에 미소 볼록 렌즈가 형성된 대판 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도.
도 6a는 핫 엠보스법에 의해 수지 플레이트에 렌즈열을 형성하기 전의 수지 플레이트의 일부 확대 단면도.
도 6b는 핫 엠보스법에 의해 수지 플레이트에 렌즈열을 형성한 후의 수지 플레이트의 일부 확대 단면도.
도 7은 흑색 레지스트가 도포된 상태의 대판 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도.
도 8은 절단된 상태의 대판 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도.
도 9a는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치 예를 도시하는 평면도.
도 9b는 도 9a의 B-B선을 따르는 단면도.
도 9c는 도 9a에 도시하는 화상 전달 장치의 바닥면도다.
도 9d는 도 9a의 C-C선을 따르는 단면도.
도 10a는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 10b는 도 10a의 D-D선을 따르는 단면도.
도 10c는 도 10a에 도시하는 화상 전달 장치의 바닥면도.
도 10d는 도 10a의 E-E선을 따르는 단면도.
도 11a는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치의 또 다른 예를 도시하는 평면도.
도 11b는 도 11a의 F-F선을 따르는 단면도.
도 11c는 도 11a에 도시하는 화상 전달 장치의 바닥면도.
도 11d는 도 11a의 G-G선을 따르는 단면도.
도 12a는 화상 전달 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 12b는 화상 전달 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명에 관련되는 정립 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도.
도 14는 도 13의 H-H선을 따르는 단면도.
도 15a는 정립 렌즈 어레이를 사용하여 상면에 점광원을 결상하는 상태를 도시하는 도면.
도 15b는 투과 광량 불균일함을 발생시키는 경우를 설명하는 도면.
도 15c는 투과 광량 불균일함을 발생시키지 않는 경우를 설명하는 도면.
도 16은 렌즈 플레이트 상의 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원 영역 내의 개개의 미소 볼록 렌즈 배치를 확대하여 도시하는 도면.
도 17은 상면에 결상하는 점광원상을 확대하여 도시하는 도면.
도 18은 정립 렌즈 어레이를 사용하여 선형 화상을 선형 결상 영역에 전송하는 화상 전달 장치의 일부 예를 도시하는 단면도.
도 19는 화상 전달 장치의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 20은 화상 전달 장치의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
도 21은 선형 고체 촬상 소자에 화상을 결상하는 상태를 설명하는 도면.
도 22는 렌즈 플레이트 상의 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원 영역 내의 개개의 미소 볼록 렌즈의 배치를 확대하여 도시하는 도면.
도 23은 선형 결상 영역의 선형 고체 촬상 소자에 결상하는 상을 확대하여 도시하는 도면.
도 24는 렌즈간의 렌즈 플레이트 상에 광 흡수성 막을 설치하였을 때의 설명도.
도 25는 6방향 최밀 충전 배열의 렌즈간에 광 흡수성 막을 설치하였을 때의 설명도.
도 26은 광 흡수성 막의 배치예를 설명하는 도면.
도 27은 렌즈간의 렌즈 플레이트 상에 차광벽을 설치하였을 때의 설명도.
도 28a는 차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향의 형상의 일례를 도시하는 도면.
도 28b는 차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향의 형상의 일례를 도시하는 도면.
도 28c는 차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향의 형상의 일례를 도시하는 도면.
도 28d는 차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향의 형상의 일례를 도시하는 도면.
도 28e는 차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향의 형상의 일례를 도시하는 도면.
도 29는 차광벽의 배치예를 설명하는 도면.
도 30은 차광벽의 배치예를 설명하는 도면.
도 31은 렌즈 플레이트 위쪽에 차광벽을 설치하였을 때의 설명도.
도 32는 렌즈간에 차광 홈을 설치하였을 때의 설명도.
도 33은 차광 홈의 배치예를 설명하는 도면.
도 34는 차광 홈의 배치예를 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 렌즈 플레이트 2: 미소 볼록 렌즈
3: 구형 홈 4: 마스킹
5: 개구 조리개 6: 수지 플레이트
7: 대판 렌즈 플레이트 8: 정립 렌즈 어레이
9: 격벽 구조체 10: 슬릿형 개구부
본 발명의 제 1 양태는 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하여 소정의 깊이와 간격으로 복수 개의 홈이 형성된 직사각형 플레이트와, 플레이트 상에 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하여 상기 홈을 사이에 삽입하여 소정 간격으로 형성된 복수 개의 미소 볼록 렌즈의 렌즈열과, 상기 홈 내에 형성된 광 흡수성 막을 구비하는 렌즈 플레이트이다. 상기 홈은 플레이트 두께의 3분의 1 이상의 깊이로 형성되어 있다.
본 발명의 제 2 양태는 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하여, 소정의 깊이와 간격으로 복수 개의 홈이 형성된 직사각형 플레이트를 성형하는 공정과, 플레이트에 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하여, 상기 홈을 사이에 삽입하여 소정의 간격으로 형성된 복수 개의 미소 볼록 렌즈의 렌즈열을 형성하는 공정과, 상기 홈 내에 광 흡수성 막을 형성하는 공정을 포함하는 렌즈 플레이트의 제조 방법이다. 미소 볼록 렌즈는 핫 엠보스법으로 플레이트 상에 형성된다.
본 발명의 제 3 양태는 상술한 렌즈 플레이트를 2장 이상 조합하여 형성된 정립 렌즈 어레이를 사용하는 화상 전달 장치이다.
본 발명의 제 4 양태는 화상을 선형 결상 영역에 전송하는 화상 전달 장치로, 1개의 광원과, 광 입사 측에 배치되어 적어도 한쪽 면에 미소 볼록 렌즈가 소정의 렌즈 피치로 규칙적으로 배열된 렌즈 형성 영역을 갖는 직사각형의 제 1 렌즈 플레이트와, 광 출사 측에 배치되어 제 1 렌즈 플레이트와 동일 형상의 제 2 렌즈 플레이트를 적어도 구비하고, 상기 광원으로부터 출사되는 광선의 제 1 렌즈 플레이트에 있어서의 광선 편입 가능 영역 내에 1개 이상의 상기 미소 볼록 렌즈 전체를 포함하는 정립 렌즈 어레이를 구비하는 화상 전달 장치이다.
미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향은 동일 방향에 없다. 적어도 1장의 렌즈 플레이트의 한쪽 면 또는 양면은 렌즈로서 기능하는 부분 이외의 영역이 광 흡수성을 가지고, 적어도 1장의 렌즈 플레이트 상에는 미소 볼록 렌즈간에 불필요한 광선을 제거하기 위한 광 흡수성 벽이 설치되어 있고, 적어도 1장의 렌즈 플레이트의 한쪽 면 또는 양면에는 미소 볼록 렌즈간에 불필요한 광선을 제거하기 위한 홈이 설치되어 있다.
또한, 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 선형 결상 영역의 긴 변 방향은 동일 방향에 없다. 미소 볼록 렌즈의 배열이 렌즈를 여섯 방향으로 배열하는 6방향 배열인 경우에는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에서, 렌즈 중심을 연결하는 선의 방향과 선형 결상 영역의 긴 변 방향은 동일 방향에 없다. 미소 볼록 렌즈의 배열이 렌즈를 매트릭스형으로 배열하는 긴 쪽 배열인 경우에는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여(장피치2+단피치2)1/2의 길이를 반경으로 하는 영역 내에서, 렌즈 중심을 연결하는 선의 방향과 선형 결상 영역의 긴 변 방향은 동일 방향에 없다.
또한, 정립 렌즈 어레이는 물점 측 작동 거리 내 및/또는 상점 측 작동 거리 내에 불필요한 광선을 제거하기 위한 슬릿형 개구부를 구비한다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
다음으로, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련되는 입체상이나 2차원 화상의 중공 표시 장치, 스크린에의 화상 투영 장치, 수광 소자나 감광체에 화상을 결상시키는 화상 전달 장치에 사용되는 정립 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다.
렌즈 플레이트(1)에는 그 짧은 변 방향으로 서로 평행하고, 소정 간격으로 복수 개의 구형 홈(3)이 형성되어 있다. 구형 홈(3)은 개구부의 폭에 대하여 깊이가 깊은 어스펙트비가 높은 것으로 되어 있다. 여기서는, 개구부 폭의 약 4배, 렌즈 플레이트(1)의 두께에 대하여 약 60% 깊이의 홈이 형성되어 있다. 구형 홈(3)은 렌즈 플레이트(1) 두께의 3분의 1 이상의 깊이로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
렌즈 플레이트(1)의 재질은 열 가소성으로 광 투과성이 높고, 흡수성이 낮은 것이 바람직하다. 이 실시형태에서는, 사이클로올레핀계 수지를 사용하여 렌즈 플레이트를 제작하고 있다. 렌즈 플레이트(1)의 재질은 아크릴계 수지여도 된다.
또한, 렌즈 플레이트(1)에는 그 짧은 변 방향으로 서로 평행하고, 복수 개의 구면의 미소 볼록 렌즈(2)의 렌즈열이 형성되어 있다. 미소 볼록 렌즈(2)의 렌즈열은 구형 홈(3)을 사이에 삽입하여 소정의 간격으로 형성되어 있다. 미소 볼록 렌즈(2)의 플레이트 평면 방향의 외형은 원형이다. 또한, 미소 볼록 렌즈(2)는 렌즈 플레이트(1)의 양면에 형성되어, 미소 볼록 렌즈(2)의 광 축, 배치는 양면에서일치하도록 되어 있다.
또한, 이 실시형태에서는, 미소 볼록 렌즈의 형상을 구면으로 하였지만, 비구면 형상도 생각할 수 있다. 또한, 미소 볼록 렌즈는 렌즈 플레이트의 양면에 형성되는 형태 이외에 한쪽 면에 형성되는 형태도 생각할 수 있다. 미소 볼록 렌즈의 배열이 플레이트의 한쪽 면에 형성되어 있는 경우는, 구형 홈은 미소 볼록 렌즈의 배열이 형성되어 있는 면 또는 그에 대향하는 면에 형성되는 것이 바람직하고, 미소 볼록 렌즈의 배열이 플레이트의 양면에 형성되어 있는 경우는, 구형 홈은 미소 볼록 렌즈의 배열이 형성되어 있는 면의 적어도 한쪽에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 이 실시형태에서는, 미소 볼록 렌즈의 렌즈열 및 구형 홈은 렌즈 플레이트의 짧은 변 방향(렌즈 플레이트의 긴 변에 대하여 직교하는 방향)으로 형성되어 있지만, 미소 볼록 렌즈의 렌즈열 및 구형 홈을 서로 평행하게 배열하도록 하여, 렌즈 플레이트의 긴 변에 대하여 경사 방향으로 형성하도록 하여도 된다.
렌즈 플레이트(1)의 표면에는 실리카 화합물 피막에 의한 저반사 피막이 형성되어 있다. 저반사 피막은 렌즈 플레이트의 반사율을 저감시키기 위한 것으로, 렌즈 플레이트보다도 굴절율이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 실리카 화합물 피막 외에 불소계 수지막 등도 사용할 수 있다.
또한, 렌즈 플레이트(1) 양면의 렌즈 형성 영역 외 및 미소 볼록 렌즈 외주부에는 렌즈 이외로부터 입사되는 미광을 방지하기 위해, 광 흡수성 막에 의한 마스킹(4)과 개구 조리개(5)가 형성되어 있다.
더욱이, 구형 홈(3)에도 그 바닥면과 측면과 광 흡수성 막이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 구형 홈(3)은 렌즈 플레이트(1) 두께의 3분의 1 이상의 깊이로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 3분의 1 이상의 깊이까지 광 흡수성 막에 의한 차광 부분이 있음으로써, 비스듬하게 입사하는 광 중, 렌즈의 시야각도보다 넓은 각도로 입사하는 광은 확실하게 차광할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 렌즈 플레이트의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 렌즈 플레이트의 기판이 되는 수지 플레이트를 압출 성형법 또는 사출 성형법에 의해 제작한다. 도 3은 압출 성형법에 의해 제작된 수지 플레이트를 도시하는 평면도와 측면도이다.
압출 성형을 하기 위한 금형에는 구형 홈(3)을 수지 플레이트 성형과 동시에 성형할 수 있도록 구형 홈(3)의 반전 구조가 형성되어 있다. 수지 플레이트(6)는 렌즈 플레이트를 다수 개 병렬로 성형할 수 있는 크기로 성형한다.
다음으로, 구형 홈(3)에 미광을 방지하기 위한 광 흡수성 막을 형성한다. 광 흡수성 막에는 예를 들면 카본을 함유하는 흑색 수지 도료(레지스트나 잉크 등)가 사용된다. 광 흡수성 막 형성은 구형 홈(3)의 바닥면과 측면에 흑색 레지스트를 도포하여 행하여진다. 구형 홈(3)에의 흑색 레지스트 도포는 모관 현상을 이용함으로써 용이하게 행할 수 있다. 도 4는 구형 홈(3)에 광 흡수성 막이 형성된 수지 플레이트(6)를 도시하는 평면도와 측면도이다.
다음으로, 구형 홈(3)에 흑색 레지스트가 도포된 수지 플레이트(6)에 대하여, 핫 엠보스법에 의해 일괄되게 양면에 미소 볼록 렌즈의 배열을 형성하여, 렌즈플레이트가 다수 개 병렬로 형성된 대판 렌즈 플레이트를 형성한다. 핫 엠보스법은 가열한 수지 플레이트를 금형으로 삽입하여, 금형의 형상을 수지 플레이트에 전사하는 수지 성형법이다. 도 5는 핫 엠보스법에 의해 양면에 미소 볼록 렌즈가 형성된 대판 렌즈 플레이트(7)를 도시하는 평면도와 측면도이다.
또한, 도 6a는 핫 엠보스법에 의해 수지 플레이트에 렌즈열을 형성하기 전의 수지 플레이트의 일부 확대 단면도이고, 도 6b는 핫 엠보스법에 의해 수지 플레이트에 렌즈열을 형성한 후의 수지 플레이트의 일부 확대 단면도이다.
구형 홈(3)에 광 흡수성 막을 형성한 후에, 핫 엠보스법으로 미소 볼록 렌즈의 배열을 형성하면, 열과 압력으로 홈이 무너져 메워져, 마치 렌즈 플레이트 내부에 검은 차광벽이 발생하게 된다. 즉, 홈으로서의 공간은 무너져 없어진다. 이로써, 렌즈 플레이트로서의 강도가 증가한다.
다음으로, 렌즈 플레이트가 다수 개 병렬로 성형된 대판 렌즈 플레이트(7)에 대하여, 렌즈 플레이트 표면에 실리카 화합물 피막에 의한 저반사 피막을 형성한다. 저반사 피막은 렌즈 플레이트의 반사율을 저감시키기 위한 것으로, 실리카 화합물 피막 외에 불소계 수지막 등도 사용된다.
렌즈 플레이트 양면의 렌즈 형성 영역 외 및 미소 볼록 렌즈 외주부에는 렌즈 이외로부터 입사되는 미광을 방지하기 위한 광 흡수성 막을 형성한다. 광 흡수성 막에는 광 반응성 재료, 예를 들면, 카본을 함유하는 흑색 레지스트를 사용하여 포토리소그래피법에 의해 렌즈 형성 영역 외의 마스킹 및 미소 볼록 렌즈 외주부의 개구 조리개를 형성한다. 도 7은 흑색 레지스트가 도포된 상태의 대판 렌즈 플레이트(7)를 도시하는 평면도와 측면도이다.
여기까지의 공정은 렌즈 플레이트가 다수 개 병렬로 성형된 대판 렌즈 플레이트(7)의 상태에서 일괄되게 행한다.
다음으로, 대판 렌즈 플레이트(7)를 절단한다. 도 8은 절단된 상태의 대판 렌즈 플레이트(7)를 도시하는 평면도와 측면도이다. 렌즈 플레이트가 다수 개 병렬로 성형된 대판 렌즈 플레이트(7)를 절단하여, 개개의 렌즈 플레이트(1)를 얻는다.
다음으로, 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 조합하여 형성한 정립 렌즈 어레이를 사용한 화상 전달 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치 예를 도시하는 도면이다. 도 9a는 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 B-B선을 따르는 단면도이고, 도 9c는 바닥면도이고, 도 9d는 도 9a의 C-C선을 따르는 단면도이다.
정립 렌즈 어레이는 렌즈 플레이트를 2장 이상 포개어 구성되며, 도 9a 내지 도 9d에서는, 양면에 미소 볼록 렌즈가 형성된 2장의 렌즈 플레이트(1)를 포개어 정립 렌즈 어레이(8)를 구성하고 있다. 정립 렌즈 어레이(8)는 렌즈 플레이트(1)의 직사각형 렌즈 형성 영역의 긴 변에 평행한 슬릿형 개구부(10)를 갖는 격벽 구조체(9)에 들어가 있다. 이 격벽 구조체(9)는 광 흡수성 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
격벽 구조체(9)가 갖는 슬릿형 개구부(10)의 개구 폭은 직사각형 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향으로 발생하는 미광을 충분히 제거할 수 있는 폭으로 설정한다.
또한, 예를 들면 도 9a 내지 도 9d에 도시하는 바와 같이, 정립 렌즈 어레이를 구성하는 2장의 렌즈 플레이트(렌즈면은 4면) 중, 화상 전달 장치의 입사 측에서 봐, 1장번째의 이면과 2장번째의 이면(출사면)에 구형 홈의 가공을 실시하여, 이 구형 홈에 미광을 방지하기 위한 차광벽(광 흡수성 막)을 형성하는 것이 바람직하다.
이 화상 전달 장치에서는, 직사각형 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향으로 발생하는 미광은 화상 전달 장치를 구성하는 렌즈 플레이트의 직사각형 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향으로 형성된 구형 홈에 의해 효과적으로 제거된다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 10a는 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 D-D선을 따르는 단면도이고, 도 10c는 바닥면도이고, 도 10d는 도 10a의 E-E선을 따르는 단면도이다. 도 10a 내지 도 10d에 도시하는 바와 같이, 정립 렌즈 어레이의 입사 측에 슬릿형 개구부(10)를 설치하면, 보다 효과적으로 미광을 방지할 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 의한 렌즈 플레이트를 사용한 화상 전달 장치의 또 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 11a는 평면도이고, 도 11b는 도 11a의 F-F선을 따르는 단면도이고, 도 11c는 바닥면도이고, 도 11d는 도 11a의 G-G선을 따르는 단면도이다. 도 11a 내지 도 11d에 도시하는 바와 같이, 정립 렌즈 어레이의 입사 측 및 출사 측 양쪽에 슬릿형 개구부(10)를 설치하여도 된다.
도 9a 내지 도 9d, 도 10a 내지 도 10, 도 11a 내지 도 11d에서는, 미광을 제거하기 위해, 격벽 구조체(9)에 렌즈 형성 영역의 긴 변에 평행한 슬릿형 개구부(10)를 설치하였지만, 도 12a에 도시하는 바와 같이, 슬릿형 개구부(10)를 유리 등의 투광성 부재(11)로 덮도록 하여도 되고, 도 12b에 도시하는 바와 같이, 격벽 구조체(9)에 렌즈 형성 영역의 긴 변에 평행한 방향을 따라 개구부를 설치해 두고, 개구부를 슬릿이 인쇄된 유리 등의 투광성 부재(12)로 덮도록 하여도 된다. 개구부를 투광성 부재로 덮음으로써, 정립 렌즈 어레이에 먼지 등이 부착하는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 렌즈 플레이트는 이웃하는 미소 볼록 렌즈간에 형성된 홈에 광 흡수성이 높은 부위가 형성되어, 이 부위가 미광을 제거하는 차광벽을 이루기 때문에, 특히 이 홈에 직교하는 방향으로 발생하는 미광을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 렌즈 플레이트 제조 방법은 홈이 성형된 수지 플레이트에 미소 볼록 렌즈를 성형하기 때문에, 열과 압력으로 홈으로서의 공간이 무너져 메워져, 마치 렌즈 플레이트 내부에 차광벽이 발생하게 되기 때문에, 렌즈 플레이트의 강도를 늘릴 수 있다.
더욱이, 본 발명의 화상 전달 장치는 렌즈 플레이트에 형성된 홈에 의해 직사각형 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향으로 발생하는 미광이 효과적으로 제거되고, 격벽 구조체에 의해 직사각형 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향으로 발생하는 미광이 효과적으로 제거되기 때문에, 모든 방향으로부터의 미광을 효과적으로 제거할 수있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 13은 수광 소자나 감광체에 화상을 결상시키는 화상 전달 장치에 사용되는 정립 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈 플레이트를 도시하는 평면도이고, 도 14는 도 13의 H-H선을 따르는 단면도이다.
렌즈 플레이트(21)의 재질은 열 가소성으로 광 투과성이 높고, 흡수성이 낮은 것이 바람직하다. 이 실시형태에서는, 사이클로올레핀계 수지를 사용하여 판 두께 2.29mm인 렌즈 플레이트를 사출 성형으로 제작하고 있다. 렌즈 플레이트(21)의 재질은 아크릴계 수지여도 된다.
미소 볼록 렌즈(22)는 렌즈 직경 0.35mm, 곡률 반경 0.66mm인 구면 형상의 렌즈로, 렌즈 피치 0.45mm, 렌즈를 여섯 방향으로 배열하는 6방향 배열로, 렌즈 플레이트(21)의 양면에 형성되어, 미소 볼록 렌즈(22)의 광 축, 배치는 양면에서 일치하게 되어 있다.
또한, 이 실시형태에서는, 미소 볼록 렌즈의 형상을 구면으로 하였지만, 비구면 형상도 생각할 수 있다. 또한, 미소 볼록 렌즈는 렌즈 플레이트의 양면에 형성되는 형태 이외에 한쪽 면에 형성되는 형태도 생각할 수 있다.
미소 볼록 렌즈의 배열 방향은 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향에 대하여, 15° 경사져 있다. 고스트가 나타나는 방향은 렌즈의 배열 방향이기 때문에, 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향(주 주사 방향)이 동일 방향이 되지 않도록 하고 있다.
이러한 수지제 렌즈 플레이트를 적어도 2장 대향하여 배치하여 정립 렌즈 어레이를 구성한다.
도 15a는 1개의 광원(판독 대상)으로부터 출사되는 광선이 렌즈 플레이트(30)를 적어도 2장 대향하여 배치한 정립 렌즈 어레이(32)의 광선 편입 가능 영역(A)을 통과하여 선형 고체 촬상 소자(38)에 입사하는 상태를 나타내고 있다. 도 15b에 도시하는 바와 같이, 정립 렌즈 어레이의 광선 편입 가능 영역(A) 내에 1개 이상의 미소 볼록 렌즈(31) 전체를 포함하고 있지 않은 경우는 투과 광량 불균일함을 발생시키지만, 도 15c에 도시하는 바와 같이, 광선 편입 가능 영역(A) 내에 1개 이상의 미소 볼록 렌즈(31) 전체를 포함하고 있는 경우는 투과 광량 불균일함을 발생시키지 않는다.
따라서, 도 15a에서는, 투과 광량 불균일함을 저감시키기 위해, 1개의 광원으로부터 출사되는 광선의 정립 렌즈 어레이(32)에 있어서의 광선 편입 가능 영역(A) 내에 1개 이상의 미소 볼록 렌즈 전체를 포함하고 있다. 입사각(개구각)을 ±6°, 작동 거리를 6.9mm로 설정하여, 1개의 광원으로부터 출사되는 광선의 정립 렌즈 어레이(32)에 있어서의 광선 편입 가능 영역(A)의 반경을 0.73mm로 하였다. 투과 광량 불균일함을 저감시키기 위해서는, 광선 편입 가능 영역(렌즈의 입사각과 작동 거리의 관계로 결정된다)의 면적은 광선 편입 가능 영역 내의 개개의 렌즈 면적 이상인 것이 필요하다.
또한, 미소 볼록 렌즈가 소정의 렌즈 피치로 규칙적으로 배열된 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향의 길이(주 주사 방향 길이)는 광원으로부터 출사된 광선의 광선편입 가능 영역의 주 주사 방향 길이 이상이고, 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향의 길이(부 주사 방향 길이)는 광선 편입 가능 영역의 부 주사 방향 길이 이상인 것이 바람직하다.
도 16은 렌즈 플레이트 상의 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원 영역 내의 개개의 미소 볼록 렌즈(31)의 배치를 확대하여 도시하는 도면이고, 도 17은 상면에 결상하는 점광원상(33)을 확대하여 도시하는 도면이다.
렌즈 플레이트를 대향하여 배치한 정립 렌즈 어레이를 사용하여 점광원을 상면에 결상할 경우, 고스트가 나타나는 방향은 렌즈의 배열 방향이다. 상면에 고스트가 나타나는 점의 점광원상으로부터의 거리는 렌즈 피치 및 작동 거리에 의해 결정된다. 도 16에서는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원 영역 내에 있어서, 영역 내의 미소 볼록 렌즈(31)의 중심을 연결하여 얻어지는 직선의 방향을 렌즈 어레이의 긴 변 방향(주 주사 방향)으로부터 15°어긋나게 하고 있다.
미소 볼록 렌즈를 6방향 배열로 배치한 경우는, 상기 영역 내의 렌즈 중심을 연결하여 얻어지는 직선의 방향이 렌즈 어레이의 긴 변 방향(주 주사 방향)에 대하여 0°(평행), 30°, 60°, 90°(직각)와 일치하지 않는 것이 바람직하다. 특히 15° 각도를 이루고 있는 것이 바람직하다.
또한, 미소 볼록 렌즈를 매트릭스형으로 배열하는 긴쪽 배열의 경우는, 긴쪽 배열된 렌즈의 렌즈 피치의 긴 쪽을 장피치, 짧은 쪽을 단피치로 하여, 1개의 미소볼록 렌즈를 중심으로 하여(장피치2+단피치2)1/2를 반경으로 하는 원 영역 내에 있어서, 영역 내의 렌즈 중심을 연결하여 얻어지는 직선의 방향이 렌즈 어레이의 긴 변 방향(주 주사 방향)과 어긋나도록 한다.
도 18은 상술한 정립 렌즈 어레이를 사용하여 선형 화상을 선형 결상 영역에 전송하는 화상 전달 장치의 일부 예를 도시하는 단면도이다. 정립 렌즈 어레이(32)는 양면에 미소 볼록 렌즈가 형성된 2장의 렌즈 플레이트(30)를 대향 배치하여 구성되어 있고, 정립 렌즈 어레이(32)의 상점 측에 정립 렌즈 어레이(32)의 긴 변 방향과 평행 방향으로 슬릿형 개구부(34a)를 갖는 격벽 구조체(36a)에 들어가 있다. 선상 화상이 전송되는 선형 결상 영역에는 적어도 1열의 CCD를 나열시킨 선형 고체 촬상 소자(38)가 설치되어 있다. 선형 고체 촬상 소자(38)가 차지하는 영역의 크기는 선형 결상 영역 이상인 것이 바람직하다. 슬릿형 개구부(34a)는 가능한 한 고체 촬상 소자에 가까운 쪽이 바람직하다.
도 19는 화상 전달 장치의 다른 예를 도시하는 단면도로, 정립 렌즈 어레이(32)는 물점 측에 슬릿형 개구부(34b)를 갖는 격벽 구조체(36b)에 들어가 있다. 물점 측에 슬릿형 개구부를 갖는 것 이외에는 도 18과 같다. 물점 측 작동 거리 내에 슬릿형 개구부를 배치하면, 보다 효과적으로 고스트를 경감시킬 수 있다. 슬릿형 개구부(34b)는 가능한 한 광원에 가까운 쪽이 바람직하다.
도 20은 화상 전달 장치의 또 다른 예를 도시하는 단면도로, 정립 렌즈 어레이(32)는 상점 측에 슬릿형 개구부(34a)를 가짐과 동시에, 물점 측에 슬릿형 개구부(34b)를 갖는 격벽 구조체(36c)에 들어가 있다. 상점 측 및 물점 측에 슬릿형 개구부를 갖는 것 이외에는 도 18 및 도 19와 같다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 물점 측 작동 거리 내 및 상점 측 작동 거리 내 양쪽에 슬릿형 개구부를 설치하여도 된다. 슬릿형 개구부(34a)는 가능한 한 고체 촬상 소자에 가까운 쪽이 바람직하고, 슬릿형 개구부(34b)는 가능한 한 광원에 가까운 쪽이 바람직하다.
즉, 본 발명은 물점 측 작동 거리 내 및/또는 상점 측 작동 거리 내에 불필요한 광선을 제거하기 위한 슬릿형 개구부를 갖는 격벽 구조체를 구비하는 것이 바람직하다.
슬릿형 개구부 선단 부분의 단면 형상은 도 18, 도 19, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기울기를 갖고 있다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 슬릿형 개구부 선단 부분의 단면 형상은 렌즈 측이 넓어지는 구조여도 된다. 바람직하게는, 도 20에 도시하는 격벽 구조체의 상점 측에 설치된 슬릿형 개구부(34a)와 같이, 광의 입사 방향 측이 좁아지도록 한다. 슬릿형 개구부 선단 부분의 기울기 각도는 결상에 영향이 없는 범위에서 산란이 일어나지 않는 각도로 하면 되지만, 특히 45도 이하로 하는 것이 바람직하다. 슬릿형 개구부는 격벽 구조체와 일체로 하여도 되고, 별개로 설치하여도 된다. 슬릿형 개구부의 긴 변 방향은 선형 결상 영역의 주 주사 방향과 평행한 것이 바람직하다. 슬릿의 위치 및 폭은 선형 화상의 고스트가 선형 결상 영역에 들어가지 않는 범위에서 적당히 설계한다.
또한, 여기서는 판독 대상으로 하는 화상을 선형 화상으로 하였지만, 점형 화상이어도 면형 화상이어도 된다. 슬릿은 특히 면형 화상인 경우에 효과를 갖는다. 점형 화상 및 선형 화상인 경우는, 물점 측·상점 측에 슬릿형 개구부를 설치하여도 설치하지 않아도 되지만, 설치하는 것이 바람직하다. 면형 화상의 경우는, 물점 측에 슬릿형 개구부를 설치하는 것은 필수이다. 상점 측에는 설치하여도 설치하지 않아도 되지만, 설치하는 것이 바람직하다.
슬릿형 개구부를 갖는 격벽 구조체는 광학계 내에서 반사하는 광선을 제거하기 위해, 내벽에 광 흡수성 기능이 있는 것이 바람직하다. 혹은 격벽 구조체 자체를 광 흡수성 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 격벽 구조체에 흑색 격벽 재료를 사용하여 격벽 재료의 표면에 미세 요철 가공을 하여 광 흡수성을 갖게 하는 것이 바람직하다.
정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향의 길이(부 주사 방향 길이)는 슬릿형 개구부의 짧은 변 방향의 길이(부 주사 방향 길이) 이상으로 하고, 슬릿형 개구부의 짧은 변 방향의 길이는 고체 촬상 소자의 짧은 변 방향의 길이(부 주사 방향 길이) 이상으로 한다.
실제로는, 슬릿형 개구부의 짧은 변 방향의 길이를 0.5mm로 하고, 렌즈 형성 영역의 짧은 변 방향의 길이를 슬릿형 개구부, 고체 촬상 소자의 설치 공차도 고려하여 2.0mm로 하였다.
더욱이, 정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향의 길이(주 주사 방향 길이)는 슬릿형 개구부의 긴 변 방향의 길이(주 주사 방향 길이) 이상으로 하여, 슬릿형 개구부의 긴 변 방향의 길이는 고체 촬상 소자의 긴 변 방향의 길이(주 주사 방향 길이) 이상으로 한다.
또한, 정립 렌즈 어레이의 작동 거리의 길이는 정립 렌즈 어레이의 렌즈면에서 슬릿형 개구부까지의 거리인 슬릿 깊이 이상으로 한다.
선형 고체 촬상 소자(38)에는 모노크롬의 선형 화상이 전송되는 경우는, CCD를 1열로 나열한 것을 사용할 수 있고, 컬러의 선형 화상이 전송되는 경우는, CCD를 3열로 나열한 것을 사용할 수 있다.
도 21은 선형 고체 촬상 소자(38)에 화상을 결상하는 상태를 설명하는 도면이고, 도 22는 정립 렌즈 어레이의 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원 영역 내의 개개의 미소 볼록 렌즈(31) 배치를 확대하여 도시하는 도면이고, 도 23은 선형 결상 영역의 선형 고체 촬상 소자(38)에 결상하는 상점과 고스트가 나타나는 점을 확대하여 도시하는 도면이다.
정립 렌즈 어레이를 통해 고체 촬상 소자에 화상을 수용할 경우, 고체 촬상 소자로의 미광 입사를 저감시키기 위해, 미소 볼록 렌즈는 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 고체 촬상 소자의 긴 변 방향이 동일 방향이 되지 않도록 배치한다.
미소 볼록 렌즈를 6방향 배열로 배치한 경우는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에서, 미소 볼록 렌즈의 중심을 연결하여 얻어지는 직선의 방향이 고체 촬상 소자의 긴 변 방향과 동일 방향이 되지 않도록 한다.
긴쪽 배열인 경우는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여(장피치2+단피치2)1/2의 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에서, 미소 볼록 렌즈의 중심을 연결하여 얻어지는 직선 방향이 고체 촬상 소자의 긴 변 방향과 동일 방향이 되지 않도록 한다.
또한, 상술한 바와 같이, 미소 볼록 렌즈를 6방향 배열로 배치한 경우는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에서, 또는 긴쪽 배열인 경우는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여(장피치2+단피치2)1/2의 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에 있어서, 적어도 고체 촬상 소자의 긴 변 방향과 렌즈의 배열 방향이 일치하지 않는 것이 필요하지만, 더욱이, 상술한 영역 내에 있어서, 고체 촬상 소자의 영역 내에 고스트를 결상하지 않도록 하는 것, 즉, 고체 촬상 소자의 짧은 변 방향 길이의 1/2 길이가 고체 촬상 소자의 긴 변 방향을 따르는 중심선으로부터 고스트가 나타나는 상점까지의 최단 거리 길이보다도 짧은 것이 필요하다.
실제로 제작한 화상 전달 장치에서는, 선형 화상, 정립 등배 렌즈 어레이, 슬릿 및 고체 촬상 소자의 조합으로, 고체 촬상 소자에의 편입 결과를 보면, 양자화 노이즈와 미광의 영향을 구별하는 것은 불가능한 레벨이었다.
점광원의 결상 특성을 조사한 바, 고체 촬상 소자를 설치해야 할 장소에서의 미광의 광량은 2/1000까지 저감하였다.
도 24는 렌즈 직경 0.35mm, 렌즈 피치 0.45mm에서 렌즈간의 렌즈 플레이트 상에 광 흡수성 막(차광막; 40)을 설치하였을 때의 설명도이고, 도 25는 렌즈 직경 0.45mm, 렌즈 피치 0.45mm, 6방향 최밀 충전으로 배열(서로 접하면서 배열)하여 광흡수성 막(차광막; 40)을 설치하였을 때의 설명도이다.
정립 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈 플레이트의 렌즈면을 각각 광원 입사 측으로부터 [1]면, [2]면, [3]면, ··· [N]면으로 한 경우, 짝수 번호면에 광 흡수성 막(40)을 설치하는 것이 바람직하고, 홀수 번호면에는 설치하여도 설치하지 않아도 되지만, 바람직하게는 설치한다. 도 26은 [1] 내지 [4]면의 렌즈면을 갖는 경우의 광 흡수성 막의 배치예를 설명하는 도면이다.
렌즈 플레이트를 적어도 2장 대향하여 배치한 정립 렌즈 어레이를 판독하여 광학계로 할 경우, 1개의 고체 촬상 소자(CCD)로부터 렌즈면으로 뻗은 수선을 광축으로 하면, 고체 촬상 소자에는 광축 상의 물점으로부터 발생된 광선 이외의 광선(미광)도 입사한다.
이 미광은 정립 렌즈 어레이의 배열(방향, 피치) 및 개구각에 의존하고 있어, 피치가 좁은 방향으로부터는 미광이 보다 많이 입사하고, 개구각이 작아지면, 광축에 가까운 부분부터 미광이 입사하게 된다. 광축에 가까운 부분으로부터의 미광만큼 상에 주는 영향이 크고, 광축으로부터 떨어짐에 따라서 미광이 상에 주는 영향은 작아진다.
정립 등배 광학계에서 양질의 결상 성능을 얻기 위해서는, 어떠한 방법으로 미광을 제거하지 않으면 안 된다. 본 발명의 화상 전달 장치에서는, 광축에 비교적 가까운 부분으로부터의 미광을 슬릿형 개구부에서 제거하고, 먼 부분으로부터의 미광을 렌즈간의 렌즈 플레이트 상에 설치된 차광막으로 제거하는 것으로 하고 있다.
렌즈의 개구각이 넓은 경우, 고스트의 출현 각도는 광각만으로, 광각 범위의 고스트만을 제거하면 되기 때문에, 차광막만으로도 고스트를 제거하는 것이 가능하다. 한편, 렌즈의 개구각이 좁은 경우, 고스트의 출현 각도는 협각에서 광각까지가 되며, 광범위한 광이 고체 촬상 소자에 들어가기 때문에, 협각 범위의 고스트를 슬릿형 개구부에서, 광각 범위의 고스트를 차광막으로 제거하면 된다. 따라서, 개구각이 좁은 경우는, 슬릿형 개구부와 차광막 양쪽을 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 개구각이 10°인 경우는 차광막만이어도 되지만, 개구각이 6°인 경우는 슬릿형 개구부와 차광막 양쪽을 설치하는 것이 바람직하다.
장치 디자인 등의 이유로 슬릿형 개구부가 설치되지 않은 경우는, 차광막의 높이를 높게 함으로써 슬릿과 거의 동등한 효과를 얻는 것도 가능하다.
도 27은 렌즈간의 렌즈 플레이트 상에 차광벽을 설치하였을 때의 설명도이다. 적어도 1장의 렌즈 플레이트 상에 광 흡수성 차광벽(50)을 설치하는 것이 바람직하다.
렌즈 직경 0.35mm, 렌즈 피치 0.42mm의 렌즈에 대하여, 개개의 렌즈 상에 개구 직경 0.35mm, 피치 0.42mm로 하여, 높이(렌즈 정상부에서 차광벽 선단부까지의 높이)가 0.2mm 이상이 되도록 차광벽(50)이 설치되어 있다. 이러한 차광벽을 설치하면, 렌즈 정상점에 입사하는 광선과 렌즈 광축과 이루는 각도(θ)가 45도 이하가 되기 때문에, 렌즈 광축과 45도보다 큰 각도를 이루는 광선, 즉 광축으로부터 떨어진 부분으로부터의 미광을 제거할 수 있다. 렌즈 개구각에 의해, 미광의 입사 각도가 변화하기 때문에, 차광벽의 높이는 렌즈 개구각과의 관계에서 적당히 설계하면 된다. 바람직하게는 0.15 내지 2.0mm, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2.0mm로 한다.
차광벽의 렌즈 플레이트 평면 방향 형상은 도 28a에 도시하는 구형 형상, 도 28b에 도시하는 육각 형상(하니컴 형상), 도 28c에 도시하는 원형 형상, 도 28d 및 도 28e에 도시하는 렌즈 이외를 모두 차광벽으로 한 형상 등을 생각할 수 있다. 차광벽(50)은 렌즈면을 각각 광원 입사 측으로부터 [1]면, [2]면, [3]면, ··· [N]면으로 한 경우, [1]면에 설치하는 것이 바람직하다. 차광벽(50)과 광 흡수성 막(40)을 양쪽 설치할 경우에는, 가장 광원 입사 측에 가까운 [1]면에는 반드시 차광벽(50)을 설치하고, 가장 광원 입사 측에서 먼 [N]면에는 반드시 광 흡수성 막(40)을 설치한다. [1]면과 [N]면 사이의 면에 대해서는, [2M(M=1, 2, 3, ···)]면과 [2M+1]면 중 어느 한쪽에 광 흡수성 막(40)을 설치한다. [N]면의 광 흡수성 막(40) 대신 차광벽(50)이어도 된다. 도 29는 [1] 내지 [4]면의 렌즈면을 갖는 경우의 차광벽(50)과 광 흡수성 막(40)의 배치예를 설명하는 도면이고, 도 30은 [4]면의 광 흡수성 막(40)을 차광벽(50)으로 바꾸었을 때의 배치예를 설명하는 도면이다. 또한, 차광벽은 광 흡수성 막과 같은 재료여도 된다.
도 31은 렌즈 플레이트 위쪽에 차광벽을 설치하였을 때의 설명도이다. 차광벽(50)이 렌즈 플레이트에 접촉하지 않고, 렌즈 플레이트의 위쪽에 있어도 같은 효과를 얻을 수 있다. 렌즈 플레이트에 차광벽이 접촉하지 않는 경우는, 렌즈의 피치와 차광벽의 피치는 달라도 된다. 렌즈 플레이트에 차광벽이 접촉하지 않는 경우는, 보다 광범위한 각도에서 광이 입사하기 때문에, 접촉하는 경우보다도 높은차광벽이 필요해진다(적어도 2배 이상의 높이가 필요하다). 또한, 접촉하지 않는 경우는, 모아레(moire) 발생 문제가 발생하기 때문에, 바람직하게는 접촉하는 쪽이 좋다.
정립 등배 광학계의 광량 투과율 및 렌즈의 개구각에도 의존하지만, 차광벽의 높이를 수백 미크론 이상으로 하면, 광축에서 먼 미광과 더불어 광축에서 가까운 미광도 제거할 수 있기 때문에, 상술한 격벽 구조체에 슬릿 개구부를 설치하지 않아도 양호한 상을 얻는 것이 가능해진다.
다음으로, 차광벽 만드는 방법에 대해서 설명한다. 차광벽을 만드는 제 1 실시예는 후막 인쇄에 의해 차광벽을 형성하는 것이다. 우선, 광 감광성의 흑색 수지 도료(잉크 또는 레지스트)를 수지 기재에 소정의 두께(20 내지 100㎛) 도포하여, 표면 끈적임이 없어질 때까지 건조시켰다. 건조는 수지 기재의 연화 온도 이하에서 행하였다.
다음으로, 인쇄 패터닝 영역 밖에 마커를 설치하고나서, 마스크를 사용하여 노광하였다. 이들 공정을 반복하여, 흑색 수지 도료를 적층시켜 원하는 두께로 하였다. 이어서, 현상 및 포스트큐어(가열에 의해 경화시키는 것)를 행하였다. 본 실시예에서는, 1회분의 두께를 70㎛으로 하여, 3회 반복함으로써 210㎛의 벽을 형성하였다. 흑색 수지는 표면 반사를 저감시키기 위해, 표면은 거칠거칠한 상태(요철 상태)인 것이 바람직하다. 특히 내벽 부분은 거칠거칠한 상태인 것이 바람직하다.
차광벽을 만드는 제 2 실시예는 흑색 수지 리브를 형성하여 차광벽을 형성하는 것이다. 우선, 흑색 수지 리브를 사출 성형에 의해 이하의 순서로 제작하였다. 성형에는 철침형 돌기를 갖는 철침형 판과, 돌기에 대응한 구멍을 갖는 다공판과, 평판으로 구성되는 금형을 사용하였다. 우선, 다공판의 구멍에 철침형 판의 돌기를 꽂으면서 철침형 판 상에 다공판을 두고, 더욱이 그 위에 평판을 두었다.
다음으로, 평판에 다수 설치된 핀 게이트로부터 수지를 흘려 수용하고, 다공판과 평판 사이에 수지를 충전하여 냉각하였다. 냉각 후에 평판을 떼어내고, 이어서, 철침형 판으로부터 성형품을 박리하였다. 내벽을 거칠거칠한 상태로 한 경우는, 성형 후의 이형을 용이하게 하기 위해 돌기에 10도 이하의 치우친 기울기를 설치하면 된다. 얻어진 성형품을 렌즈에 재치하여 차광벽 부착 렌즈 어레이로 하였다.
돌기에 치우친 기울기를 설치한 경우는, 수지 리브의 얇은 쪽을 렌즈 측으로 하면, 효율 좋게 미광을 제거할 수 있다. 또한, 수지 리브의 두꺼운 쪽을 렌즈 측으로 하면, 투과 광량이 오른다. 수지 리브의 구멍 형상은 육각 형상(하니컴 형상)이어도 구형 형상이어도 원형 형상이어도 어떠한 형상이어도 된다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예 모두 사용하는 수지의 열 팽창 계수는 렌즈에 사용되고 있는 수지의 열 팽창 계수와 가까운 쪽이 바람직하다. 또한, 10-5(1/℃) 오더의 열 팽창 계수가 바람직하다.
또한, 제 1 및 제 2 실시예 외에, 소정 두께의 흑색 필름 등에 자외선 레이저로 구멍을 가공하여 리브를 만들 수도 있다.
도 32는 렌즈 직경 0.35mm, 렌즈 피치 0.45mm으로 렌즈간에 차광 홈을 설치하였을 때의 설명도이다. 적어도 1장의 렌즈 플레이트의 한쪽 면 또는 양면에는 불필요한 광선을 제거하기 위해, 렌즈간에 광 흡수성 차광 홈(60)을 설치하는 것이 바람직하다. 차광 홈의 깊이는 깊은 쪽이 바람직하고, 바람직하게는, 렌즈 플레이트 두께의 30% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 가장 바람직하게는 60% 이상으로 한다.
차광 홈은 렌즈면을 각각 광원 입사 측에서 [1]면, [2]면, [3]면, ··· [N]면으로 한 경우, 홀수 번호면 또는 짝수 번호면에 설치한다. 도 33은 [1] 내지 [4]면 중 홀수 번호면에 차광 홈을 설치할 때의 광 흡수성 막의 배치예를 설명하는 도면이다. 홀수 번호면에 차광 홈(60)을 설치할 때는 가장 광원 입사 측에서 먼 [N]면에는 반드시 광 흡수성 막(40)을 설치하고, [N]면 이외의 짝수 번호면에는 광 흡수성 막을 설치하여도 설치하지 않아도 된다. 도 34는 [1] 내지 [4]면 중 짝수 번호면에 차광 홈을 설치할 때의 광 흡수성 막의 배치예를 설명하는 도면이다. 짝수 번호면에 차광 홈(60)을 설치할 때는, [1]면에 반드시 광 흡수성 막(40)을 설치하고, [1]면 이외의 홀수 번호면에는 광 흡수성 막을 설치하여도 설치하지 않아도 된다.
도 33 및 도 34에 있어서, 차광막(40) 대신 차광 홈(60)으로 하여도 되고, 또한 모든 면에 차광 홈(60)을 설치하여도 된다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서, 고체 촬상 소자에의 불필요한 파장의 광선을 제거하기 위해, 렌즈 플레이트 내에 자외선 컷 기능 또는 적외선 컷 기능을 가지거나 또는 광로 중에 자외선 컷 필터 또는 적외선 컷 필터를 갖도록 하여도 된다.
또한, 슬릿형 개구부와 차광막과 차광벽과 차광 홈의 조합에 관해서, 면 형상 화상을 판독하기 위한 화상 전달 장치에 있어서의 가장 바람직한 조합의 1개는 슬릿형 개구부와, 차광막과, 가장 광원 입사 측의 [1]면에 설치된 차광벽(또는 차광 홈)의 조합(이하, 조합 (1)이라 한다)이다. 차광막을 [1]면 이외의 모든 면에 설치한 경우는, 모든 렌즈 개구각에 있어서 고스트 제거가 가능하다. 차광막 대신 차광벽 또는 차광 홈으로 하여도 된다. 다른 1개의 가장 바람직한 조합은 차광막과, 가장 광원 입사 측의 [1]면에 설치된 차광벽(또는 차광 홈)의 조합(이하, 조합 (2)라 한다)이다. 이 조합은 개구각이 넓은 경우에 바람직하다. 차광막 대신 차광벽 또는 차광 홈으로 하여도 된다. 조합 (1) 및 조합 (2) 모두 격벽 구조체를 구비하여 격벽 구조체에 정립 렌즈 어레이를 수용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 정립 렌즈 어레이는 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향이 동일 방향이 되지 않도록 하고 있기 때문에, 미광을 충분히 제거할 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 관련되는 화상 전달 장치는 고체 촬상 소자의 긴 변 방향과 렌즈의 배열 방향이 동일 방향이 아니고, 더욱이 고체 촬상 소자의 영역 내에 고스트의 상을 맺지 않도록 하고 있기 때문에 고스트를 충분히 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면, 미광을 충분히 제거할 수 있는 정립 렌즈 어레이 및 화상 전달 장치를 제공함으로써, 고스트상이 발생하거나 해상도가 개선된다는 효과를 갖는다.

Claims (30)

  1. 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하며, 소정의 깊이와 간격으로 복수 개의 홈이 형성된 직사각형 플레이트와;
    상기 플레이트 상에, 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하며, 상기 홈을 사이에 삽입하여 소정 간격으로 형성된 복수 개의 미소 볼록 렌즈의 렌즈열; 및
    상기 홈 내에 형성된 광 흡수성 막을 포함하는 렌즈 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미소 볼록 렌즈의 렌즈열이 상기 플레이트의 한쪽 면에 배열되어 있는 경우, 상기 홈은 미소 볼록 렌즈의 렌즈열이 형성되어 있는 면 또는 그에 대향하는 면에 형성되고, 상기 미소 볼록 렌즈의 렌즈열이 상기 플레이트의 양면에 형성되어 있는 경우, 상기 홈은 미소 볼록 렌즈의 렌즈열이 형성되어 있는 면의 적어도 한쪽 면에 형성되는 렌즈 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 상기 플레이트 두께의 3분의 1 이상의 깊이로 형성되는 렌즈 플레이트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트는 수지를 사용하여 제작되는 렌즈 플레이트.
  5. 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하며, 소정의 깊이와 간격으로 복수 개의 홈이 형성된 직사각형 플레이트를 성형하는 공정과;
    상기 플레이트 상에, 플레이트 짧은 변 방향으로 서로 평행하며, 상기 홈을 사이에 삽입하여 소정 간격으로 형성된 복수 개의 미소 볼록 렌즈의 렌즈열을 형성하는 공정; 및
    상기 홈 내에 광 흡수성 막을 형성하는 공정을 포함하는 렌즈 플레이트의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 플레이트를 압출 성형법으로 성형하는 렌즈 플레이트의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 플레이트를 사출 성형법으로 성형하는 렌즈 플레이트의 제조 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트에 금형으로부터 전사 성형하여 상기 미소 볼록 렌즈를 형성하는 렌즈 플레이트의 제조 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트에 핫 엠보스법으로 상기 미소 볼록 렌즈를 형성하는 렌즈 플레이트의 제조 방법.
  10. 제 4 항에 기재된 렌즈 플레이트를 2장 이상 조합 형성시킨 정립 렌즈 어레이를 사용하는 화상 전달 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이는 입사 측 및/또는 출사 측에 슬릿형 개구부가 설치되며, 광 흡수성체로 이루어지는 구조체에 수용되어 있는 화상 전달 장치.
  12. 화상을 선형 결상 영역으로 전송하는 화상 전달 장치에 있어서,
    1개의 광원과;
    광 입사 측에 배치되며, 적어도 한쪽 면에 미소 볼록 렌즈가 소정의 렌즈 피치로 규칙적으로 배열된 렌즈 형성 영역을 갖는 직사각형 제 1 렌즈 플레이트; 및
    광 출사 측에 배치되며, 상기 제 1 렌즈 플레이트와 동일 형상인 제 2 렌즈 플레이트를 적어도 구비하며
    상기 광원으로부터 출사되는 광선의 제 1 렌즈 플레이트에 있어서의 광선 편입 가능 영역 내에 1개 이상의 상기 미소 볼록 렌즈 전체를 포함하는 정립 렌즈 어레이를 구비하는 화상 전달 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 렌즈 형성 영역의 주 주사 방향의 길이는 상기 광선 편입 가능 영역의 주 주사 방향의 길이 이상이고, 상기 렌즈 형성 영역의 부 주사 방향의 길이는 상기 광선 편입 가능 영역의 부 주사 방향의 길이 이상인 화상전달 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 상기 렌즈 형성 영역의 긴 변 방향이 동일 방향에 있지 않는 화상 전달 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 1장의 렌즈 플레이트의 한쪽 면 또는 양면의 렌즈로서 기능하는 부분 이외의 영역은 광 흡수성을 갖는 화상 전달 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 1장의 렌즈 플레이트 상에는 상기 미소 볼록 렌즈간에 불필요한 광선을 제거하기 위한 광 흡수성 벽이 설치되는 화상 전달 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 1장의 렌즈 플레이트의 한쪽 면 또는 양면에는 상기 미소 볼록 렌즈간에 불필요한 광선을 제거하기 위한 홈이 설치되는 화상 전달 장치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소 볼록 렌즈의 배열 방향과 상기 선형 결상 영역의 긴 변 방향이 동일 방향에 있지 않는 화상 전달 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 미소 볼록 렌즈의 배열이 렌즈를 여섯 방향으로 배열하는 6방향 배열인 경우에는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 렌즈 피치의 2배의 길이를 반경으로 하는 원의 영역 내에서, 렌즈 중심을 연결하는 선의 방향과 상기 선형 결상 영역의 긴 변 방향이 동일 방향에 있지 않는 화상 전달 장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 미소 볼록 렌즈의 배열이 렌즈를 매트릭스형으로 배열하는 긴쪽 배열인 경우에는, 1개의 미소 볼록 렌즈를 중심으로 하여 (장피치2+단피치2)1/2의 길이를 반경으로 하는 영역 내에서, 렌즈 중심을 연결하는 선의 방향과 상기 선형 결상 영역의 긴 변 방향이 동일 방향에 있지 않는 화상 전달 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이는 물점 측 작동 거리 내 및/또는 상점 측 작동 거리 내에 불필요한 광선을 제거하기 위한 슬릿형 개구부를 구비하는 화상 전달 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 슬릿형 개구부의 긴 변 방향과 상기 선형 결상 영역의 긴 변 방향을 동일 방향으로 한 화상 전달 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 부 주사 방향의 길이는 상기 슬릿형 개구부의 부 주사 방향의 길이 이상이고, 상기 슬릿형 개구부의 부 주사 방향의 길이는 상기 선형 결상 영역의 부 주사 방향의 길이 이상인 화상 전달 장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 주 주사 방향의 길이는 상기 슬릿형 개구부의 주 주사 방향의 길이 이상이고, 상기 슬릿형 개구부의 주 주사 방향의 길이는 상기 선형 결상 영역의 주 주사 방향의 길이 이상인 화상 전달 장치.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 선형 결상 영역 내에 고체 촬상 소자를 구비하고, 상기 슬릿형 개구부의 긴 변 방향과 상기 고체 촬상 소자의 긴 변 방향을 동일 방향으로 하고, 상기 미소 볼록 렌즈의 배열 방향을 상기 슬릿형 개구부 및 상기 고체 촬상 소자의 긴 변 방향과 다른 방향으로 하는 화상 전달 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 부 주사 방향의 길이는 상기 슬릿형 개구부의 부 주사 방향의 길이 이상이고, 상기 슬릿형 개구부의 부 주사 방향의 길이는 상기 고체 촬상 소자의 부 주사 방향의 길이 이상인 화상 전달 장치.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이의 렌즈 형성 영역의 주 주사 방향의 길이는 상기 슬릿형 개구부의 주 주사 방향의 길이 이상이고, 상기 슬릿형 개구부의 주 주사 방향의 길이는 상기 고체 촬상 소자의 주 주사 방향의 길이 이상인 화상 전달 장치.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 고체 촬상 소자로의 불필요한 파장의 광선을 제거하기 위해 상기 렌즈 플레이트 내에 자외선 컷 기능 또는 적외선 컷 기능을 갖거나 또는 광로 중에 자외선 컷 필터 또는 적외선 컷 필터를 갖는 화상 전달 장치.
  29. 제 18 항에 있어서, 상기 선형 결상 영역에 고체 촬상 소자를 구비하는 화상 전달 장치.
  30. 제 18 항에 있어서, 상기 정립 렌즈 어레이를 수용하는 격벽 구조체를 가지며, 상기 격벽 구조체의 적어도 내측 부분은 광 흡수성을 갖는 화상 전달 장치.
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