JP2000253205A - 結像素子、該結像素子の製造方法及び該結像素子を用いた画像入力装置 - Google Patents
結像素子、該結像素子の製造方法及び該結像素子を用いた画像入力装置Info
- Publication number
- JP2000253205A JP2000253205A JP11049401A JP4940199A JP2000253205A JP 2000253205 A JP2000253205 A JP 2000253205A JP 11049401 A JP11049401 A JP 11049401A JP 4940199 A JP4940199 A JP 4940199A JP 2000253205 A JP2000253205 A JP 2000253205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- image
- imaging element
- mold
- row
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Facsimile Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性が良く、コストが低く、精度管理の容
易でかつGRINレンズアレーと同等の機能を果たす結
像素子を提供する。 【解決手段】透明材料からなる直方体の基体の両側にレ
ンズアレイを形成し、一対の対向する2つのレンズから
なるレンズ対の光路の中央部分を細く形成し、この部分
で被写体の倒立画像が形成されるようにする。具体的に
は、基体の両側に形成された第1のレンズ列とこのレン
ズ列に対向して配置された第2のレンズ列との中間に複
数の凹状のくぼみ部分を設ける。
易でかつGRINレンズアレーと同等の機能を果たす結
像素子を提供する。 【解決手段】透明材料からなる直方体の基体の両側にレ
ンズアレイを形成し、一対の対向する2つのレンズから
なるレンズ対の光路の中央部分を細く形成し、この部分
で被写体の倒立画像が形成されるようにする。具体的に
は、基体の両側に形成された第1のレンズ列とこのレン
ズ列に対向して配置された第2のレンズ列との中間に複
数の凹状のくぼみ部分を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報を情報機
器等に入力するための装置に用いる結像素子、この結像
素子の製造方法及びこの結像素子を用いた画像入力装置
に関する。
器等に入力するための装置に用いる結像素子、この結像
素子の製造方法及びこの結像素子を用いた画像入力装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ファクシミリやスキャナなど、画
像情報を取り込んで、これを伝達、蓄積するための入力
デバイスには幾つかの種類が知られている。その中で、
多く用いられているものに、密着イメージセンサーと呼
ばれるデバイスがある。これは、図11に示すように、
円柱状の屈折率可変レンズ48(Graded Ind
ex Lens:GRIN Lens)を多数並べた部
品と光検出素子アレー49を組み合わせたものである。
GRINレンズ48は円柱の外側に近い部分と中心部で
屈折率を変えたもので、光を屈折させて結像させる作用
がある。すなわち、屈折率分布特性を変えることでレン
ズを2枚用いた場合のように、倍率が1の正立像を得る
ことができる。
像情報を取り込んで、これを伝達、蓄積するための入力
デバイスには幾つかの種類が知られている。その中で、
多く用いられているものに、密着イメージセンサーと呼
ばれるデバイスがある。これは、図11に示すように、
円柱状の屈折率可変レンズ48(Graded Ind
ex Lens:GRIN Lens)を多数並べた部
品と光検出素子アレー49を組み合わせたものである。
GRINレンズ48は円柱の外側に近い部分と中心部で
屈折率を変えたもので、光を屈折させて結像させる作用
がある。すなわち、屈折率分布特性を変えることでレン
ズを2枚用いた場合のように、倍率が1の正立像を得る
ことができる。
【0003】このため、GRINレンズ48を多数並べ
ることで、一つのレンズで結像する範囲は狭くても、多
くのレンズによる像をつなぎ合わせて、倍率が1の像を
広い範囲で得ることができる。従って、その像面に光検
出素子49を適当なピッチで並べておくとその検出素子
49の出力として、そのピッチによりサンプリングされ
た画像情報が得られる。
ることで、一つのレンズで結像する範囲は狭くても、多
くのレンズによる像をつなぎ合わせて、倍率が1の像を
広い範囲で得ることができる。従って、その像面に光検
出素子49を適当なピッチで並べておくとその検出素子
49の出力として、そのピッチによりサンプリングされ
た画像情報が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術においては、以下のような課題を有している。すな
わち、GRINレンズは円柱の外側に近い部分と、中心
部に近い部分で屈折率を変える必要があるため、最初に
円柱状の透明体を、ガラスもしくは樹脂材料で構成し、
その後、屈折率を変えるために反応液に浸積し、反応液
の成分を円柱の表面から拡散させ、屈折率を変化させる
という製造方法を取る。このため、反応液の成分が拡散
するまで時間がかかり、反応に長時間を要し、生産性が
良くないと言う欠点があった。
技術においては、以下のような課題を有している。すな
わち、GRINレンズは円柱の外側に近い部分と、中心
部に近い部分で屈折率を変える必要があるため、最初に
円柱状の透明体を、ガラスもしくは樹脂材料で構成し、
その後、屈折率を変えるために反応液に浸積し、反応液
の成分を円柱の表面から拡散させ、屈折率を変化させる
という製造方法を取る。このため、反応液の成分が拡散
するまで時間がかかり、反応に長時間を要し、生産性が
良くないと言う欠点があった。
【0005】さらに、このようにして作製した円柱を多
数並べて接着し、その後、適当な長さに切断・加工する
必要がある。これらの作業にも多数の工程が必要なため
生産コストがかさむという欠点があった。
数並べて接着し、その後、適当な長さに切断・加工する
必要がある。これらの作業にも多数の工程が必要なため
生産コストがかさむという欠点があった。
【0006】さらに、これらの円柱それぞれがレンズと
なり、多数の像が重ね合わされて像を形成するため、個
々の円柱の傾き精度を厳しく管理する必要がある。この
ためデバイスの歩留まりが悪いという技術的な問題点も
あった。
なり、多数の像が重ね合わされて像を形成するため、個
々の円柱の傾き精度を厳しく管理する必要がある。この
ためデバイスの歩留まりが悪いという技術的な問題点も
あった。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、生産性が良
く、コストが低く、精度管理が容易でかつGRINレン
ズアレーと同等の機能を果たす結像素子、その製造方法
及びこの結像素子を用いた画像入力装置を提供すること
である。
されたもので、その目的とするところは、生産性が良
く、コストが低く、精度管理が容易でかつGRINレン
ズアレーと同等の機能を果たす結像素子、その製造方法
及びこの結像素子を用いた画像入力装置を提供すること
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、基体を挟んで互いに対向するレンズから
なるレンズ対が複数並んだ結像素子であって、該レンズ
対の光路を形成する基体の中央部が、当該部分において
被写体の倒立像を形成するように細くなっていることを
特徴とする結像素子である。
めに本発明は、基体を挟んで互いに対向するレンズから
なるレンズ対が複数並んだ結像素子であって、該レンズ
対の光路を形成する基体の中央部が、当該部分において
被写体の倒立像を形成するように細くなっていることを
特徴とする結像素子である。
【0009】また、本発明は基体を挟んで互いに対向す
るレンズからなるレンズ対が複数並んだ結像素子であっ
て、隣り合うレンズ対の間の基体に、中央部分の幅が最
も広く、両側のレンズに向かうに従って幅が狭くなる穴
部を設けたことを特徴とする結像素子である。
るレンズからなるレンズ対が複数並んだ結像素子であっ
て、隣り合うレンズ対の間の基体に、中央部分の幅が最
も広く、両側のレンズに向かうに従って幅が狭くなる穴
部を設けたことを特徴とする結像素子である。
【0010】また、本発明は以上の結像素子において、
前記穴部が光吸収処理されていることを特徴とする結像
素子である。
前記穴部が光吸収処理されていることを特徴とする結像
素子である。
【0011】また、本発明は以上の結像素子において、
前記穴部の壁面に凹凸を形成したことを特徴とする結像
素子である。
前記穴部の壁面に凹凸を形成したことを特徴とする結像
素子である。
【0012】また、本発明は前述の結像素子と、前記結
像素子の像面位置に設けられた光検出素子と、原稿面を
照明するための照明手段とを備えることを特徴とする画
像入力装置である。
像素子の像面位置に設けられた光検出素子と、原稿面を
照明するための照明手段とを備えることを特徴とする画
像入力装置である。
【0013】また、本発明は前述の結像素子の製造方法
であって、一方のレンズ列を形成するための第1の金型
と、他の一方のレンズ列を形成するための第2の金型
と、基板の凹部列を形成するための第3の金型とを用
い、前記3つの金型を結合して樹脂成形を行った後、前
記第1あるいは第3の金型のいずれか一方を離型し、そ
の後、残りの一方の第3あるいは第1の金型を移動させ
て離型することを特徴とする結像素子の製造方法であ
る。
であって、一方のレンズ列を形成するための第1の金型
と、他の一方のレンズ列を形成するための第2の金型
と、基板の凹部列を形成するための第3の金型とを用
い、前記3つの金型を結合して樹脂成形を行った後、前
記第1あるいは第3の金型のいずれか一方を離型し、そ
の後、残りの一方の第3あるいは第1の金型を移動させ
て離型することを特徴とする結像素子の製造方法であ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明における結像素子
及びこの結像素子を用いた画像入力装置の実施形態に関
して図面を用いて説明する。
及びこの結像素子を用いた画像入力装置の実施形態に関
して図面を用いて説明する。
【0015】図1は本発明における結像素子の斜視図で
ある。透明材料からなる直方体の基体1の両側面2、3
にレンズアレー4、5が形成されている。レンズアレー
5は基体の向こう側であり、図示されていない。基体全
体はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹
脂等の透明樹脂で構成されており、対象となる光を透
過、屈折させる効果がある。構成樹脂についてはこれら
には限らず、透明であれば使用が可能であるが、光透過
率が高く、形成時に歪みが発生しにくい材料が好まし
い。さらに吸湿性の少ない材料であれば、作製後の経時
変化が少なく、信頼性確保の面からは好都合である。
ある。透明材料からなる直方体の基体1の両側面2、3
にレンズアレー4、5が形成されている。レンズアレー
5は基体の向こう側であり、図示されていない。基体全
体はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹
脂等の透明樹脂で構成されており、対象となる光を透
過、屈折させる効果がある。構成樹脂についてはこれら
には限らず、透明であれば使用が可能であるが、光透過
率が高く、形成時に歪みが発生しにくい材料が好まし
い。さらに吸湿性の少ない材料であれば、作製後の経時
変化が少なく、信頼性確保の面からは好都合である。
【0016】両側面のレンズアレー4、5を構成する個
々のレンズはそれぞれ向かい合うレンズと、光軸中心が
実質的に一致するよう設定され、2個一組で像を形成す
る作用がある。基体の中心線上付近には菱形の凹部6
が、基体の長手方向に一列に形成されている。この凹部
6は、基体の長手方向に配置され、中心線上に近い部分
の幅が広く、両側面すなわちレンズ側に近づくほど幅が
狭くなるよう構成されている。さらに、凹部6の深さ
は、側面2、3に形成されたレンズアレー4、5のレン
ズ直径とほぼ同じ深さを有している。
々のレンズはそれぞれ向かい合うレンズと、光軸中心が
実質的に一致するよう設定され、2個一組で像を形成す
る作用がある。基体の中心線上付近には菱形の凹部6
が、基体の長手方向に一列に形成されている。この凹部
6は、基体の長手方向に配置され、中心線上に近い部分
の幅が広く、両側面すなわちレンズ側に近づくほど幅が
狭くなるよう構成されている。さらに、凹部6の深さ
は、側面2、3に形成されたレンズアレー4、5のレン
ズ直径とほぼ同じ深さを有している。
【0017】レンズの直径は任意であるが、直径を大に
すれば基体の大きさが大きくなり、直径を小さくすれ
ば、逆に基体を小さくできる。ただ、レンズの焦点距離
を一定にしたまま直径を小さくすると、レンズのNAが小
さくなり、解像力の低下につながる。また、NAが小さく
なると、原稿からの光の取り込み角度が小さく、光量が
低下するので信号量の低下につながる。従って、直径を
小さくする場合は、焦点距離も小さくする必要がある。
あまり焦点距離を短くすると、レンズ面から原稿面まで
の距離が短くなり、使いにくい。レンズの直径は、成形
を行うことを前提にし、金型を作製する方法であれば、
実用的に作製できるレンズ金型としては、直径が0.1か
ら0.2mm以上で、この程度は最低必要。あまり小さい
と、レンズの数が増えて加工手数が増えるため、望まし
くない。1〜2mmであれば加工が容易で、かつ基体の大き
さもあまり増えない。
すれば基体の大きさが大きくなり、直径を小さくすれ
ば、逆に基体を小さくできる。ただ、レンズの焦点距離
を一定にしたまま直径を小さくすると、レンズのNAが小
さくなり、解像力の低下につながる。また、NAが小さく
なると、原稿からの光の取り込み角度が小さく、光量が
低下するので信号量の低下につながる。従って、直径を
小さくする場合は、焦点距離も小さくする必要がある。
あまり焦点距離を短くすると、レンズ面から原稿面まで
の距離が短くなり、使いにくい。レンズの直径は、成形
を行うことを前提にし、金型を作製する方法であれば、
実用的に作製できるレンズ金型としては、直径が0.1か
ら0.2mm以上で、この程度は最低必要。あまり小さい
と、レンズの数が増えて加工手数が増えるため、望まし
くない。1〜2mmであれば加工が容易で、かつ基体の大き
さもあまり増えない。
【0018】レンズアレーの光軸方向への長さは、後述
の光学系倍率と焦点距離により決まり、後述のB+Cがレ
ンズアレーの光軸方向への長さになる。従い、後述の方
法でA、B、C、Dを決める際に、B+Cの長さをある一定以
下にするようにすれば、全体のデバイスサイズを小型に
することができる。
の光学系倍率と焦点距離により決まり、後述のB+Cがレ
ンズアレーの光軸方向への長さになる。従い、後述の方
法でA、B、C、Dを決める際に、B+Cの長さをある一定以
下にするようにすれば、全体のデバイスサイズを小型に
することができる。
【0019】イメージセンサーの用途としては、書類の
読み込みであり、このため基体の長さとしてはこの書類
の幅をカバーする長さが必要とされ、多くはA4書類の短
辺長さ(約210mm)もしくはB4書類の短辺長さ(約260m
m)が標準的である。もちろん用途によりこれより大き
なもの、小さなものは可能である。
読み込みであり、このため基体の長さとしてはこの書類
の幅をカバーする長さが必要とされ、多くはA4書類の短
辺長さ(約210mm)もしくはB4書類の短辺長さ(約260m
m)が標準的である。もちろん用途によりこれより大き
なもの、小さなものは可能である。
【0020】菱形の凹部の大きさよりも、むしろ、両隣
の凹部の間の部分の間隔が重要である。ここに、原稿面
が縮小されて結像される。両隣の菱形で、余分な像をさ
えぎってクロストークを除去するため、この間隔が広す
ぎるとクロストークが十分除去できず、せまいと、本来
結像すべき像が欠けてしまう。1個のレンズで投影すべ
き原稿面の大きさは、原稿面の幅をレンズ数で割ったも
の。これに最初のレンズの結像倍率をかけたものが、そ
こに投影される像の大きさで、これが両隣の菱形の間隔
に丁度等しいのが理想。実際には、作製精度を考えて、
ややこれより大きくし、像が欠如しないようにするのが
良い。
の凹部の間の部分の間隔が重要である。ここに、原稿面
が縮小されて結像される。両隣の菱形で、余分な像をさ
えぎってクロストークを除去するため、この間隔が広す
ぎるとクロストークが十分除去できず、せまいと、本来
結像すべき像が欠けてしまう。1個のレンズで投影すべ
き原稿面の大きさは、原稿面の幅をレンズ数で割ったも
の。これに最初のレンズの結像倍率をかけたものが、そ
こに投影される像の大きさで、これが両隣の菱形の間隔
に丁度等しいのが理想。実際には、作製精度を考えて、
ややこれより大きくし、像が欠如しないようにするのが
良い。
【0021】凹部を設けただけのものでも、レンズとし
ての基本的な機能は果たすが、凹部だけだと、壁面で全
反射したり、逆に透過して行く等して、その光がセンサ
ー側へ到達し、迷光となるような事が生ずる。そのため
に画質が低下する可能性がある。これを防ぐために、こ
の凹部6には光吸収性の物質を充填することが好まし
い。光吸収性の材料としてはカーボン粉、もしくは顔料
粉等を混練した樹脂などが望ましい。
ての基本的な機能は果たすが、凹部だけだと、壁面で全
反射したり、逆に透過して行く等して、その光がセンサ
ー側へ到達し、迷光となるような事が生ずる。そのため
に画質が低下する可能性がある。これを防ぐために、こ
の凹部6には光吸収性の物質を充填することが好まし
い。光吸収性の材料としてはカーボン粉、もしくは顔料
粉等を混練した樹脂などが望ましい。
【0022】また、凹部6全体を埋めるのではなく、基
体の上面及び凹部の内面を一様に、光吸収性の塗料で塗
装しても良い。塗装の場合は工数が充填にくらべて少な
く、コストの削減が図れる。
体の上面及び凹部の内面を一様に、光吸収性の塗料で塗
装しても良い。塗装の場合は工数が充填にくらべて少な
く、コストの削減が図れる。
【0023】図2に本発明の結像素子の光学的な機能に
ついての説明を示す。物体面にある原稿像7は一方の側
面に並んだレンズアレーのうちの一個のレンズ8で結像
位置に像9を結像する。像9の位置はおおむね基体の中
心線に設定する。像9はもう一方のレンズアレーの内の
一個のレンズ10で再度結像され、像11を形成する。
本発明においては、第1のレンズ8による結像倍率と第
2のレンズ10による結像倍率の積を1にするよう構成
しておく。このようにすると、全体の光学系の合成倍率
として1が得られ、かつ、正立した像11が得られる。
合成倍率が1で、正立像であるから、個々のレンズで形
成される像11が合成されて、像面で連続した像とな
り、原稿面の像が等倍の大きさで、像面に得られる。こ
のとき、合成倍率が1であるような構成の光学系は、原
稿面とレンズ間距離、レンズの直径、基体の幅、レンズ
と像面までの距離を適宜選択することで、任意に設計す
ることが可能である。
ついての説明を示す。物体面にある原稿像7は一方の側
面に並んだレンズアレーのうちの一個のレンズ8で結像
位置に像9を結像する。像9の位置はおおむね基体の中
心線に設定する。像9はもう一方のレンズアレーの内の
一個のレンズ10で再度結像され、像11を形成する。
本発明においては、第1のレンズ8による結像倍率と第
2のレンズ10による結像倍率の積を1にするよう構成
しておく。このようにすると、全体の光学系の合成倍率
として1が得られ、かつ、正立した像11が得られる。
合成倍率が1で、正立像であるから、個々のレンズで形
成される像11が合成されて、像面で連続した像とな
り、原稿面の像が等倍の大きさで、像面に得られる。こ
のとき、合成倍率が1であるような構成の光学系は、原
稿面とレンズ間距離、レンズの直径、基体の幅、レンズ
と像面までの距離を適宜選択することで、任意に設計す
ることが可能である。
【0024】具体的には、第1のレンズと原稿面の間の
距離をA、第1のレンズと原稿面の像の距離をB、第1の
レンズの焦点距離をF1とすると、幾何光学の結像の法則
により、1/A+1/B=1/F1この場合、倍率はB/Aである。ま
た、第2のレンズと第1のレンズで生じた像との距離を
C、第2のレンズとセンサーの間の距離をD、第2のレ
ンズの焦点距離をF2とすると、幾何光学の結像の法則に
より、1/C+1/D=1/F2この場合、光学系の倍率はD/Cであ
る。従って、第1のレンズと第2のレンズを合成してで
きる光学系全体の倍率は、B/A・D/Cであり、これを1に
するように、A、B、C、Dを選択すれば、光学系全体の倍
率が1になる。この構成の一例としては、たとえば、A=
DかつB=Cという構成にすれば良い。または、任意の数を
mとし、A=mD、かつB=mCでも良い。
距離をA、第1のレンズと原稿面の像の距離をB、第1の
レンズの焦点距離をF1とすると、幾何光学の結像の法則
により、1/A+1/B=1/F1この場合、倍率はB/Aである。ま
た、第2のレンズと第1のレンズで生じた像との距離を
C、第2のレンズとセンサーの間の距離をD、第2のレ
ンズの焦点距離をF2とすると、幾何光学の結像の法則に
より、1/C+1/D=1/F2この場合、光学系の倍率はD/Cであ
る。従って、第1のレンズと第2のレンズを合成してで
きる光学系全体の倍率は、B/A・D/Cであり、これを1に
するように、A、B、C、Dを選択すれば、光学系全体の倍
率が1になる。この構成の一例としては、たとえば、A=
DかつB=Cという構成にすれば良い。または、任意の数を
mとし、A=mD、かつB=mCでも良い。
【0025】この場合、レンズ直径を小さく(レンズの
配置ピッチを小さく)し、原稿面までの距離を小さくす
ると、自動的に像面までの距離も小さくなり、原稿面か
ら、像面までの距離を小さくでき、デバイスの小型化に
有効な策となる。
配置ピッチを小さく)し、原稿面までの距離を小さくす
ると、自動的に像面までの距離も小さくなり、原稿面か
ら、像面までの距離を小さくでき、デバイスの小型化に
有効な策となる。
【0026】図3はこの結像素子12と検出素子13を
組み合わせて、画像情報を検出するための画像入力装置
の構成を示したもので、図2の像面位置11に相当する
位置に検出素子アレー13を配置し、かつ原稿15を照
明するために照明装置14(たとえば発光ダイオードの
アレー、蛍光管、ハロゲンランプなど)を側部に配置し
たものである。検出素子アレー13はCCD素子、CM
OSフォトトランジスタ、CdS素子、セレン感光体等
任意のデバイスで構成が可能である。結像素子12によ
る合成倍率が1であるから、像面に配置する検出素子ア
レー13も、読み取り幅と同じ幅に素子を複数個配置
し、それぞれの素子からの出力を順次読み出せば、読み
出し原稿15の一列分の画像情報が得られる。従って、
原稿15、もしくはこの読み取りデバイスを、検出素子
アレー13の並びと垂直方向に走査することで、原稿1
5の全体の画像情報を得ることができる。
組み合わせて、画像情報を検出するための画像入力装置
の構成を示したもので、図2の像面位置11に相当する
位置に検出素子アレー13を配置し、かつ原稿15を照
明するために照明装置14(たとえば発光ダイオードの
アレー、蛍光管、ハロゲンランプなど)を側部に配置し
たものである。検出素子アレー13はCCD素子、CM
OSフォトトランジスタ、CdS素子、セレン感光体等
任意のデバイスで構成が可能である。結像素子12によ
る合成倍率が1であるから、像面に配置する検出素子ア
レー13も、読み取り幅と同じ幅に素子を複数個配置
し、それぞれの素子からの出力を順次読み出せば、読み
出し原稿15の一列分の画像情報が得られる。従って、
原稿15、もしくはこの読み取りデバイスを、検出素子
アレー13の並びと垂直方向に走査することで、原稿1
5の全体の画像情報を得ることができる。
【0027】次に図4で菱形の凹部(図1の6に相当)
の効果について説明する。原稿面の像は像面に1対1で
結像するが、このようなレンズが多数ある光学系にはク
ロストークの問題がある。この光学系の場合、必要な像
は原稿像16がレンズ20及び21により結像された像
17であるが、このような光学系の場合レンズが多数あ
るため、必ずしも17の位置には16の像のみが結像さ
れるわけではない。たとえば、別の部分の位置にある原
稿像18がレンズ22、23により斜めに結像され、像
17の位置に結像される場合が生じる。この場合には、
他の位置の原稿像が重なって投影されるため、画質が劣
化するという現象が生じる。これをクロストークと呼
び、これを如何に低減させるかがこのような多数のレン
ズ列を有する光学系の特有の問題である。
の効果について説明する。原稿面の像は像面に1対1で
結像するが、このようなレンズが多数ある光学系にはク
ロストークの問題がある。この光学系の場合、必要な像
は原稿像16がレンズ20及び21により結像された像
17であるが、このような光学系の場合レンズが多数あ
るため、必ずしも17の位置には16の像のみが結像さ
れるわけではない。たとえば、別の部分の位置にある原
稿像18がレンズ22、23により斜めに結像され、像
17の位置に結像される場合が生じる。この場合には、
他の位置の原稿像が重なって投影されるため、画質が劣
化するという現象が生じる。これをクロストークと呼
び、これを如何に低減させるかがこのような多数のレン
ズ列を有する光学系の特有の問題である。
【0028】本発明では、この現象を防ぐため、レンズ
アレーの中心線上に、菱形の凹部列24を有している。
この凹部列24は前述したように、くぼみに光吸収性の
物質が充填されているか、もしくは凹部内面が光吸収性
の材料で塗装されているような構造を有している。この
ような構造を取ると、原稿像18からの光線26は凹部
列24に遮られて17の位置に達することが無く、17
の位置には原稿像16のみが結像されるため、クロスト
ークをほぼ防止することができる。特に凹部列24の個
々の凹部の形状を菱形にしておくと、レンズの正面の原
稿像は通過させるが、斜めからの像を遮蔽してクロスト
ークを防止できる効果がある。
アレーの中心線上に、菱形の凹部列24を有している。
この凹部列24は前述したように、くぼみに光吸収性の
物質が充填されているか、もしくは凹部内面が光吸収性
の材料で塗装されているような構造を有している。この
ような構造を取ると、原稿像18からの光線26は凹部
列24に遮られて17の位置に達することが無く、17
の位置には原稿像16のみが結像されるため、クロスト
ークをほぼ防止することができる。特に凹部列24の個
々の凹部の形状を菱形にしておくと、レンズの正面の原
稿像は通過させるが、斜めからの像を遮蔽してクロスト
ークを防止できる効果がある。
【0029】ただし、原稿像18からの光線は凹部列2
4により(光吸収性の塗装もしくは充填物があったとし
ても)完全に吸収されるわけではなく、一部反射される
から、反射された光は反射光25となって、像面の方に
到達することがある。このようにして到達する光線は、
コントラストを低下させるから、像の画質を低下させ、
これを防ぐ方策を取ることが望ましい。このための解決
策の一つを図5に示す。
4により(光吸収性の塗装もしくは充填物があったとし
ても)完全に吸収されるわけではなく、一部反射される
から、反射された光は反射光25となって、像面の方に
到達することがある。このようにして到達する光線は、
コントラストを低下させるから、像の画質を低下させ、
これを防ぐ方策を取ることが望ましい。このための解決
策の一つを図5に示す。
【0030】図5では、中央部の凹部列29の壁面に凹
凸27を形成してある。この凹凸27のため、斜め方向
から入射した光28は、凹部列29の壁面で反射される
が、反射されても、おおむね、図5に示したように、原
稿面側に反射されるから、像面側へ到達する割合が減少
し、前述のようにクロストークにより像のコントラスト
が低下するという現象を防止することができる。
凸27を形成してある。この凹凸27のため、斜め方向
から入射した光28は、凹部列29の壁面で反射される
が、反射されても、おおむね、図5に示したように、原
稿面側に反射されるから、像面側へ到達する割合が減少
し、前述のようにクロストークにより像のコントラスト
が低下するという現象を防止することができる。
【0031】本発明の上述の実施例では、図1に示した
ような、透明材料からなる基体の両側面にレンズアレー
を設け、中心線上に菱形の凹部列を設けたような構造と
したが、機能的にはこれに限ることなく、図6(a)に
示したように、凹部列30が底面部まで貫通しても良
い。基体の厚さを薄くして、結果的に貫通させる構造に
すると、デバイスの高さ(厚さ)が薄くでき、小型化に
寄与できる。ただし、この場合、凹部30の深さ(この
場合は基体の厚みとなる)は、レンズにより結像され
る、クロストークに寄与する像を遮蔽する必要があるか
ら、その像のできる範囲にまで凹部列30が形成されて
いる必要がある。
ような、透明材料からなる基体の両側面にレンズアレー
を設け、中心線上に菱形の凹部列を設けたような構造と
したが、機能的にはこれに限ることなく、図6(a)に
示したように、凹部列30が底面部まで貫通しても良
い。基体の厚さを薄くして、結果的に貫通させる構造に
すると、デバイスの高さ(厚さ)が薄くでき、小型化に
寄与できる。ただし、この場合、凹部30の深さ(この
場合は基体の厚みとなる)は、レンズにより結像され
る、クロストークに寄与する像を遮蔽する必要があるか
ら、その像のできる範囲にまで凹部列30が形成されて
いる必要がある。
【0032】また、凹部列は菱形でなく楕円形、あるい
は図6(b)のように長円形31をなしてもよい。後に
述べるように、このデバイスを樹脂の成形などで作製す
るとき、菱形の角部のように鋭い角部には樹脂が充填さ
れにくく、成形がしづらいが、この角部を丸くして全体
を長円形、楕円形に近くしておくと、そのようなことが
なく、樹脂の充填が容易で成形がし易くなる。
は図6(b)のように長円形31をなしてもよい。後に
述べるように、このデバイスを樹脂の成形などで作製す
るとき、菱形の角部のように鋭い角部には樹脂が充填さ
れにくく、成形がしづらいが、この角部を丸くして全体
を長円形、楕円形に近くしておくと、そのようなことが
なく、樹脂の充填が容易で成形がし易くなる。
【0033】ただこの場合、凹部列31は中心線付近で
は凹部の幅が広く、側面に近い部分ほど幅がせばまって
いくような形態にする必要がある。このような形態にす
ることで、所望の像(該当するレンズで結像した像)の
みを透過させ、その他の像(他のレンズによる斜め方向
から結像される像)を遮蔽する効果がある。
は凹部の幅が広く、側面に近い部分ほど幅がせばまって
いくような形態にする必要がある。このような形態にす
ることで、所望の像(該当するレンズで結像した像)の
みを透過させ、その他の像(他のレンズによる斜め方向
から結像される像)を遮蔽する効果がある。
【0034】次に本発明の結像素子の製造方法について
説明する。
説明する。
【0035】図7は本発明の結像素子を樹脂成形にて作
製する時に用いる金型構成の一例である。両側面にレン
ズ金型32、33及び、中央の凹部列を形成するための
凹部列金型34を有する。レンズ金型32、33は通常
の金型鋼を研削、切削、あるいは研磨といった手法で凹
型に加工して形成することが可能である。凹部列金型3
4も凹部に対応した凸部を形成することで作製が可能で
あり、特に、この部分は高さ(深さ)に比して幅が狭い
いわゆるアスペクト比の大きな形状となるため、適当な
抜き勾配をその側面に設けることが望ましい。
製する時に用いる金型構成の一例である。両側面にレン
ズ金型32、33及び、中央の凹部列を形成するための
凹部列金型34を有する。レンズ金型32、33は通常
の金型鋼を研削、切削、あるいは研磨といった手法で凹
型に加工して形成することが可能である。凹部列金型3
4も凹部に対応した凸部を形成することで作製が可能で
あり、特に、この部分は高さ(深さ)に比して幅が狭い
いわゆるアスペクト比の大きな形状となるため、適当な
抜き勾配をその側面に設けることが望ましい。
【0036】ここで、離型の際に型から抜けやすくする
抜き勾配を設けても、凹部列の機能はクロストーク防止
のために、余分な光を遮蔽するだけであるから、側面が
多少傾斜していても影響はなく、本発明の機能に実質的
に問題はないため、適宜に設定が可能である。
抜き勾配を設けても、凹部列の機能はクロストーク防止
のために、余分な光を遮蔽するだけであるから、側面が
多少傾斜していても影響はなく、本発明の機能に実質的
に問題はないため、適宜に設定が可能である。
【0037】このような金型のキャビティー35に溶融
樹脂を充填し、冷却後取り出すことで、レンズ列、中央
部の凹部列が一体的に構成されたデバイスが作製でき
る。一体的に構成するので、部品点数が少なく、コスト
の削減が図れる上、対向するレンズ及び中央部の凹部列
の位置決め精度が高く、正確な結像特性を得ることがで
きる。特に、向かい合うレンズ同士の位置決め精度は像
の特性に直接影響を与えるから、一体的に成形する本製
造方法を用いることは、結像特性の向上に対して寄与が
大きい。
樹脂を充填し、冷却後取り出すことで、レンズ列、中央
部の凹部列が一体的に構成されたデバイスが作製でき
る。一体的に構成するので、部品点数が少なく、コスト
の削減が図れる上、対向するレンズ及び中央部の凹部列
の位置決め精度が高く、正確な結像特性を得ることがで
きる。特に、向かい合うレンズ同士の位置決め精度は像
の特性に直接影響を与えるから、一体的に成形する本製
造方法を用いることは、結像特性の向上に対して寄与が
大きい。
【0038】樹脂が充填された後は、図8のように金型
を移動して成型物(結像素子)を取り出す。このとき、
レンズ金型32、33と、凹部金型34は互いに垂直に
動く必要があるため、図8のようにまず、凹部形成金型
34を移動し、次にレンズ金型33の一方を開いて、完
全に成形体36を離型する。
を移動して成型物(結像素子)を取り出す。このとき、
レンズ金型32、33と、凹部金型34は互いに垂直に
動く必要があるため、図8のようにまず、凹部形成金型
34を移動し、次にレンズ金型33の一方を開いて、完
全に成形体36を離型する。
【0039】以上のような金型構成で成形を行うと、一
体的に構成できるので、高い位置決め精度が得られると
いう極めて優れた利点がある。
体的に構成できるので、高い位置決め精度が得られると
いう極めて優れた利点がある。
【0040】ただし、凹部形成のための金型を移動させ
て離型させる必要があるので、通常、金型1台につき成
型物を1個しか取ることができなくなるが、例えば、凹
部形成金型を2個設け、上下に逆方向に移動させること
で、2個まで取ることは可能である。
て離型させる必要があるので、通常、金型1台につき成
型物を1個しか取ることができなくなるが、例えば、凹
部形成金型を2個設け、上下に逆方向に移動させること
で、2個まで取ることは可能である。
【0041】図9に本発明の画像結像素子の他の製造方
法を示す。
法を示す。
【0042】図9に示した画像結像素子の製造方法では
両側面のレンズ列35、36が一体ではなく、あらかじ
め2個の別のレンズ列35、36として形成し、それを
接着して画像結像素子37とする。レンズ列35、36
には対応する中央部の凹部列38、39が設けられ、接
着したときに、一体型のデバイスと同様に、中央部に凹
部列40が形成されるようになっている。
両側面のレンズ列35、36が一体ではなく、あらかじ
め2個の別のレンズ列35、36として形成し、それを
接着して画像結像素子37とする。レンズ列35、36
には対応する中央部の凹部列38、39が設けられ、接
着したときに、一体型のデバイスと同様に、中央部に凹
部列40が形成されるようになっている。
【0043】接着方法としては、レンズ列35、36の
接する面41に接着剤層(図示せず)を形成し、両者を
接触させて硬化させることで行う。ここで両者の接する
面41で特に、レンズにより像が形成される中央部分の
面42には直接像が形成されるためこの部分は透明でな
くてはならない。他の部分は不透明であっても差し支え
ないが、この部分だけは透明である必要がある。また同
様の理由で、接着時に気泡や欠陥がない状態に保つ必要
がある。接着材料としては上記のような条件を考慮する
と、たとえば紫外線硬化型接着剤を境界面41に塗布
し、両者を圧着した後紫外線を照射し、硬化させるとい
う方法で行うことができる。
接する面41に接着剤層(図示せず)を形成し、両者を
接触させて硬化させることで行う。ここで両者の接する
面41で特に、レンズにより像が形成される中央部分の
面42には直接像が形成されるためこの部分は透明でな
くてはならない。他の部分は不透明であっても差し支え
ないが、この部分だけは透明である必要がある。また同
様の理由で、接着時に気泡や欠陥がない状態に保つ必要
がある。接着材料としては上記のような条件を考慮する
と、たとえば紫外線硬化型接着剤を境界面41に塗布
し、両者を圧着した後紫外線を照射し、硬化させるとい
う方法で行うことができる。
【0044】さて、図9のような構造のレンズ列を作製
する金型構成を図10に示す。図10の金型構造はレン
ズ列金型43と凹部列金型44の二つの部分からなり、
両者に複数の成形キャビティー47を有している。図で
は2個のキャビティーしか図示されていないが、原理上
いくつでも設置することが可能である。
する金型構成を図10に示す。図10の金型構造はレン
ズ列金型43と凹部列金型44の二つの部分からなり、
両者に複数の成形キャビティー47を有している。図で
は2個のキャビティーしか図示されていないが、原理上
いくつでも設置することが可能である。
【0045】凹部列金型44には、凹部列(実際には最
終的にできる凹部の半分)を形成する突起部46が形成
されている。これらのキャビティー47に樹脂を充填し
たあと、図10の右側に示すように金型を開くと、一度
に複数の成形体45を取り出すことができる。これは成
形体45の形状が図9に示したように、レンズ列35、
36のように完成品の半分の形状であるため、図8で説
明した製造方法のようにそれぞれの金型部分を異なる方
向に移動させる必要がなく、一度に開くことで対応でき
ることによる。この後、成形体45を互いに反対方向に
向き合わせて接着することで図9に示したような結像素
子37が得られる。
終的にできる凹部の半分)を形成する突起部46が形成
されている。これらのキャビティー47に樹脂を充填し
たあと、図10の右側に示すように金型を開くと、一度
に複数の成形体45を取り出すことができる。これは成
形体45の形状が図9に示したように、レンズ列35、
36のように完成品の半分の形状であるため、図8で説
明した製造方法のようにそれぞれの金型部分を異なる方
向に移動させる必要がなく、一度に開くことで対応でき
ることによる。この後、成形体45を互いに反対方向に
向き合わせて接着することで図9に示したような結像素
子37が得られる。
【0046】このようにすると、接着に必要な工数は増
加するが、成型時には一度に多数の成形体を得ることが
でき、生産性の向上に寄与できる。とくに、樹脂の成形
に用いる成形機は高価な装置であり、ここで生産性を向
上させることは、全体のコストの低減に大きな効果があ
る。
加するが、成型時には一度に多数の成形体を得ることが
でき、生産性の向上に寄与できる。とくに、樹脂の成形
に用いる成形機は高価な装置であり、ここで生産性を向
上させることは、全体のコストの低減に大きな効果があ
る。
【0047】以上、ここまで挙げた実施形態における内
容は、本発明の主旨を変えない限り、上記記載内容に限
定されるものではない。
容は、本発明の主旨を変えない限り、上記記載内容に限
定されるものではない。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る結像
素子は簡単な構造で、かつクロストークを防止でき、し
かも小型の画像情報入力デバイスを構成できるという特
有の効果を奏する。
素子は簡単な構造で、かつクロストークを防止でき、し
かも小型の画像情報入力デバイスを構成できるという特
有の効果を奏する。
【0049】具体的には、基体の中央部に凹部を設ける
ので余分な画像が検出されるのを遮蔽するのでクロスト
ークの低減に効果的である。また、凹部の形状が実質的
に楕円形、もしくは長円形とすれば角部分が曲面からな
るため成形が容易になる。さらに、凹部に光吸収性の物
質を充填あるいは塗布するので、余分な画像光の反射を
防ぎ、クロストークを低減するという効果がある。ま
た、凹部の壁面に凹凸を形成するので、反射される光を
原稿側へ反射させて、クロストークとなることを防ぐ効
果がある。
ので余分な画像が検出されるのを遮蔽するのでクロスト
ークの低減に効果的である。また、凹部の形状が実質的
に楕円形、もしくは長円形とすれば角部分が曲面からな
るため成形が容易になる。さらに、凹部に光吸収性の物
質を充填あるいは塗布するので、余分な画像光の反射を
防ぎ、クロストークを低減するという効果がある。ま
た、凹部の壁面に凹凸を形成するので、反射される光を
原稿側へ反射させて、クロストークとなることを防ぐ効
果がある。
【0050】本発明の結像素子の製造方法によれば全体
を一体で成形するので、レンズ列相互の位置決め精度を
極めて高くすることができる。
を一体で成形するので、レンズ列相互の位置決め精度を
極めて高くすることができる。
【図1】本発明の結像素子の構造を説明する図である。
【図2】本発明の結像素子の結像作用を説明する図であ
る。
る。
【図3】本発明の画像入力装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図4】本発明の結像素子のクロストークの低減作用を
説明する図である。
説明する図である。
【図5】本発明の他の結像素子のクロストークの低減作
用を説明する図である。
用を説明する図である。
【図6】本発明の他の結像素子の構成を説明する図であ
る。
る。
【図7】本発明の結像素子の製造方法に用いる金型の構
成図である。
成図である。
【図8】本発明の結像素子の製造方法を説明する図であ
る。
る。
【図9】本発明の他の結像素子の構造を説明する図であ
る。
る。
【図10】本発明の結像素子の他の製造方法を説明する
図である。
図である。
【図11】従来例の結像素子の構造を説明する図であ
る。
る。
1 基体 4 レンズアレー 5 レンズアレー 6 凹部 12 結像素子 13 検出素子 14 照明装置 15 原稿 32、33 レンズ金型 34 凹部列金型 35、36 レンズ列(半体)
Claims (6)
- 【請求項1】基体を挟んで互いに対向するレンズからな
るレンズ対が複数並んだ結像素子であって、 該レンズ対の光路を形成する基体の中央部が、当該部分
において被写体の倒立像を形成するように細くなってい
ることを特徴とする結像素子。 - 【請求項2】基体を挟んで互いに対向するレンズからな
るレンズ対が複数並んだ結像素子であって、 隣り合うレンズ対の間の基体に、中央部分の幅が最も広
く、両側のレンズに向かうに従って幅が狭くなる穴部を
設けたことを特徴とする結像素子。 - 【請求項3】前記穴部が光吸収処理されていることを特
徴とする請求項2記載の結像素子。 - 【請求項4】前記穴部の壁面に凹凸を形成したことを特
徴とする請求項2あるいは請求項3記載の結像素子。 - 【請求項5】請求項1あるいは請求項2記載の結像素子
と、 前記結像素子の像面位置に設けられた光検出素子と、 原稿面を照明するための照明手段と、を備えることを特
徴とする画像入力装置。 - 【請求項6】請求項1あるいは請求項2記載の結像素子
の製造方法であって、 一方のレンズ列を形成するための第1の金型と、他の一
方のレンズ列を形成するための第2の金型と、基板の凹
部列を形成するための第3の金型とを用い、 前記3つの金型を結合して樹脂成形を行った後、前記第
1あるいは第3の金型のいずれか一方を離型し、その
後、残りの一方の第3あるいは第1の金型を移動させて
離型することを特徴とする結像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049401A JP2000253205A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 結像素子、該結像素子の製造方法及び該結像素子を用いた画像入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049401A JP2000253205A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 結像素子、該結像素子の製造方法及び該結像素子を用いた画像入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253205A true JP2000253205A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12830032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11049401A Pending JP2000253205A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 結像素子、該結像素子の製造方法及び該結像素子を用いた画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000253205A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1300620C (zh) * | 2001-08-01 | 2007-02-14 | 日本板硝子株式会社 | 图像转印装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11049401A patent/JP2000253205A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1300620C (zh) * | 2001-08-01 | 2007-02-14 | 日本板硝子株式会社 | 图像转印装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4116224B2 (ja) | レンズアレイの製造方法 | |
| KR100555614B1 (ko) | 픽셀어레이를구비한전기장치 | |
| US6545811B1 (en) | Lens unit for image formation, and image reader having lens unit | |
| US6707613B2 (en) | Lens array unit and method of forming image | |
| JP5009209B2 (ja) | ウエハ状光学装置およびその製造方法、電子素子ウエハモジュール、センサウエハモジュール、電子素子モジュール、センサモジュール、電子情報機器 | |
| EP0753958B1 (en) | Waveguide type compact optical scanner | |
| JP2001352429A (ja) | レンズアレイユニットおよびこれを備えた光学装置 | |
| US7894139B2 (en) | Imaging apparatus and method for manufacturing microlens array | |
| JP5127899B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4077101B2 (ja) | レンズアレイ、およびこれを複数備えたレンズアレイ組立品 | |
| TWI228910B (en) | Light-guiding unit and image reading apparatus having the unit | |
| JP2012185230A (ja) | 正立等倍レンズアレイプレート、光走査ユニット、画像読取装置および画像書込装置 | |
| JP2009031479A (ja) | 複合レンズ | |
| CN1678012A (zh) | 图像传感器 | |
| JP2000321526A (ja) | レンズアレイアッセンブリおよびこれを用いた光学装置 | |
| JPH1123805A (ja) | 画像読み取り装置の光学レンズ、および画像読み取り装置 | |
| JP3500252B2 (ja) | 光導波路縮小光学型イメージセンサ | |
| JP2005062399A (ja) | 光走査装置及び画像形成装置 | |
| CN114391246B (zh) | 图像读取装置 | |
| JP3398163B2 (ja) | 画像読取装置 | |
| JP2000244704A (ja) | 画像読み取り装置および結像用レンズユニット | |
| KR102879040B1 (ko) | 광각 카메라 및 그의 제조방법 | |
| JP3932068B2 (ja) | 画像読取装置 | |
| JP2000358130A (ja) | 画像読み取り装置およびこれに用いる導光用ユニット | |
| JP2000292602A (ja) | レンズアレイの製造方法およびレンズアレイ |