JP2000292739A

JP2000292739A - 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

Info

Publication number: JP2000292739A
Application number: JP11096422A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujimoto; 久義藤本; Toshihiko Takakura; 敏彦高倉
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP3910754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に製造可能であるとともに明るい正立等
倍像を得ることができ、しかも、共役長や焦点深度を自
由に選択することができるレンズアレイアッセンブリを
提供する。【解決手段】並列配置された複数のレンズ部１１，２
１と、これらのレンズ部を一体的につなぐホルダ部１
２，２２とが樹脂一体成形によって形成されたレンズア
レイ１０，２０を複数備えるとともに、各レンズアレイ
１０，２０は、それらの各レンズ部１１，２１の光軸Ｃ
が合うように積層され、かつ、正立等倍像が得られるよ
うに組み合わされているレンズアレイアッセンブリであ
って、出射側のレンズアレイ２０のレンズ部２１のレン
ズ径は、入射側のレンズアレイ１０のレンズ部２１のレ
ンズ径よりも大に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、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に関し、詳しく
は、たとえば、密着型イメージセンサなどの光学装置に
おいて、読み取りライン上の画像の正立等倍像をライン
状に配置された受光素子上に結像させるなどの目的に用
いられるレンズアレイアッセンブリおよびこれを用いた
光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密着型イメージセンサにおいて、正立等
倍像を得る目的に使用されてきたレンズは、いわゆるセ
ルフォックレンズアレイと呼ばれ、図９および図１０に
示すような構成を備えている。すなわち、このレンズア
レイ９は、独特な光学的特性をもった複数のロッドレン
ズ（セルフォックレンズ）９１を光軸を揃えてその光軸
と直交する方向に並列させた状態で黒色樹脂製のホルダ
９０内に保持させてある。各ロッドレンズ９１は、その
入射面９１ａと出射面９１ｂとがいずれもホルダ９０の
一面９０ａおよび他面９０ｂと対応した平坦面となって
いるが、屈折率を半径方向外方ほど大きくなるように異
ならせたものである。このロッドレンズ９１は、図１０
に示すように光路を蛇行させることができる結果、物体
ａ→ｂの正立等倍像ａ’→ｂ’を得ることができる。な
お、物体ａ→ｂから正立等倍像ａ’→ｂ’までのレンズ
の光軸方向の距離Ｈ₀を共役長と呼び、密着型イメージ
センサを構成する場合、この共役長Ｈ₀によって規定さ
れるセルフォックレンズアレイ９から入射側の一定距離
の位置および出射側の一定距離の位置に原稿読み取り面
３３およびイメージセンサチップの受光面３６をそれぞ
れ配置する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のセルフォックレ
ンズアレイは、まず第１に、これが備えるロッドレンズ
にその内部の各所で屈折率を異ならせるという独特な光
学的特性をもたせる必要があるために、特殊な製造技術
を持つ者のみに製造可能であり、それ故に高価に過ぎる
という大きな難点がある。このことは、密着型イメージ
センサ等を備えたファクシミリやイメージリーダなどの
光学機器のコストダウンの障害になる。

【０００４】第２に、セルフォックレンズアレイとして
の共役長や焦点深度を変更するには、セルフォックレン
ズそのものの光学的特性を変更するしかないために、共
役長や焦点深度の選択の幅が狭く、これによってこのセ
ルフォックレンズアレイを用いた光学機器の設計の自由
度が狭められるという問題がある。

【０００５】第３に、セルフォックレンズアレイを構成
する各セルフォックレンズは、入射面から出射面に至る
まで一定径であり、とりわけその焦点深度を高めるため
にレンズ長を長くした場合、黒色樹脂製のホルダ部に吸
収されて無駄になる光が増え、結像される像が暗くなら
ざるをえないという問題がある。このことは、イメージ
センサの読み取り性能を悪化させる大きな原因となる。

【０００６】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、従来のセルフォックレンズアレ
イに比較して格段に安価に製造可能であるとともに明る
い正立等倍像を得ることができ、しかも、共役長や焦点
深度の選択の自由度を高めることができるレンズアレイ
アッセンブリを提供することをその課題とする。

【０００７】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【０００８】すなわち、本願発明の第１の側面によって
提供されるレンズアレイアッセンブリは、並列配置され
た複数のレンズ部と、これらのレンズ部を一体的につな
ぐホルダ部とが樹脂一体成形によって形成されたレンズ
アレイを複数備えるとともに、各レンズアレイは、それ
らの各レンズ部の光軸が合うように積層され、かつ、正
立等倍像が得られるように組み合わされているレンズア
レイアッセンブリであって、出射側のレンズアレイのレ
ンズ部のレンズ径は、入射側のレンズアレイのレンズ部
のレンズ径よりも大に設定されていることを特徴として
いる。

【０００９】各レンズアレイの各レンズ部は、通常、入
射面と出射面をともに凸曲面状とする凸レンズとして形
成される。２つのレンズアレイを組み合わせる場合、各
光軸上に２つの凸レンズ部が直列に並ぶことになる。光
は、第１のレンズアレイの凸レンズ部を通過した後、第
２のレンズアレイの凸レンズ部を通過する。ここで、第
１のレンズアレイの凸レンズ部の入射面を第１面、出射
面を第２面、第２のレンズアレイの凸レンズ部の入射面
を第３面、出射面を第４面ということとする。図５にお
いて、入射側のある始点Ｓを出発した光が第１面１１ａ
での屈折によって第２面１１ｂ、第３面２１ａ付近で一
次焦点を形成するようにする。第２面１１ｂと第３面２
１ａは対向する凸曲面であるから、第２面１１ｂから出
射して第３面２１ａに入射するときの屈折により、光は
光軸方向からからみて始点方向に戻るように折れ曲が
る。そして、１次焦点からの光が第４面２１ｂでの屈折
によって出射側のある点Ｒに２次焦点を結ぶようにす
る。このように光軸を合わせた複数の凸レンズ部によ
り、セルフォックレンズにみられる光の蛇行現象と同等
の現象が得られ、レンズアレイアッセンブリの入射側の
所定距離にある物体の正立等倍像が出射側の所定距離の
位置に形成されるのである。

【００１０】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリ
は、各レンズアレイが通常は凸レンズからなるレンズ部
と、これらをつなぐホルダ部とを樹脂一体形成して形成
されているのであり、従来のセルフォックレンズのよう
に、レンズの各所で屈折率を異ならせるといった困難な
構成は全く不要であり、透明樹脂を用いた単純な金型成
形によって得ることができる。また、各レンズ部の特性
を自由に変更して、共役長や焦点深度を設定することが
できる。

【００１１】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイ
アッセンブリにおいてはまた、出射側のレンズアレイの
レンズ部のレンズ径が、入射側のレンズアレイのレンズ
部のレンズ径よりも大に設定されている。このような構
成は、上述のように、レンズ部とホルダ部とが樹脂一体
成形されることにより、簡単になしうることである。そ
して、このように構成することにより、第１のレンズア
レイのレンズ部に入射した光が出射側に位置する最終の
レンズアレイのレンズ部から出射するまでの導光路の断
面積が次第に拡大するため、この導光路を通過する光が
ホルダ部に逃げたり吸収されたりする割合が少なくな
り、その結果として、正立等倍像の明るさが高められ
る。このことは、このレンズアレイアッセンブリをたと
えば密着型イメージセンサに使用する場合に、受光素子
による画像の読み取りがより確実になされることにつな
がり、この種のイメージセンサの性能を高めることに大
きく寄与する。

【００１２】好ましい実施の形態においては、少なくと
も出射側の第１レンズアレイに、隣接するレンズ部間の
クロストークを防止するための手段が設けられている。
したがって、あるレンズ部に入射した光が隣のレンズ部
に混入することによる画像劣化を適正に防止することが
できる。なお、２つのレンズアレイを組み合わせる場合
において、入射側の第１のレンズアレイのみに上記のよ
うな各レンズ部を光学的に分離する手段を設け、第２の
レンズアレイにはこのような光学的な分離手段を設けな
くとも、クロストークによる画像劣化は十分に防止でき
ることが確認されている。

【００１３】好ましい実施の形態においてはまた、上記
レンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部
における各隣接するレンズ部の間に設けた溝を含んでい
る。溝は、レンズアレイの成形時に同時に形成すること
ができるので、そのために工程や部品が増えるというこ
とはない。

【００１４】好ましい実施の形態においてはさらに、上
記溝は、入射側または出射側から所定深さ没入する有底
状に形成されている。このように構成すれば、レンズア
レイの一面がつながっているので、その強度が確保され
るし、樹脂成形の場合、貫通孔よりも有底孔のほうが成
形しやすい。

【００１５】好ましい実施の形態においてはまた、上記
溝の内面は、黒色またはそれに近い暗色系の遮光材で覆
われている。たとえば、溝の内面に暗色系の塗膜を形成
したり、溝内を暗色系の部材で埋めるということが考え
られる。このようにすれば、レンズ部から側方に漏れ出
ようとする光が遮光材で吸収され、隣のレンズ部にクロ
ストークとして入り込むことがより確実に防止される。

【００１６】好ましい実施の形態においてはさらに、レ
ンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、ホルダ部の
入射側の面および／または出射側の面におけるレンズ部
を囲む領域を覆う黒色またはそれに近い暗色系の遮光材
をさらに含んでいる。このようにすれば、上記のように
各レンズ部間に溝を設けてレンズ部間を光が移行するこ
とが防止されることに加え、レンズ部の入射面以外の面
からレンズアレイ内に光が入射し、レンズ部の出射面以
外の面からレンズアレイ内の光が出射することが防止さ
れるので、上記のクロストーク防止効果がさらに高めら
れる。

【００１７】好ましい実施の形態においては、出射側の
レンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接す
るレンズ面どうしが接触するか、またはつなげられてお
り、かつ、この出射側のレンズアレイのホルダ部の出射
側の面には、各レンズ部を光学的に分離する手段が設け
られていない。すなわち、この実施形態は、出射側のレ
ンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面の径を大きく
して隣接するレンズ面を近接して配置するか、または接
続している。したがって、この実施形態におていは、出
射側のレンズアレイのホルダ部の出射面を光の漏出を防
止する遮光材で覆う必要を実質的になくすことができ
る。

【００１８】他の好ましい実施の形態においては、出射
側のレンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣
接するレンズ面どうしが近接しており、かつ、このレン
ズアレイのホルダ部の出射側の面における隣接するレン
ズ面間の領域には、細幅の有底溝が形成されている。こ
の有底溝は、レンズ部間のクロストークを防止するもの
であるが、これが細幅であるが故に各レンズ部の出射側
の隣接するレンズ面どうしは近接しており、したがっ
て、この出射面から光効率的に出射して明るい像を結像
させることができる。加えて、この細幅の有底溝は、レ
ンズアレイアッセンブリにおいて光が最終的に出射する
局面において効果的に光が隣のレンズ部から出射させら
れること、あるいは、隣接するレンズ部間から出射させ
られることを防止することができる。

【００１９】好ましい実施の形態においては、各レンズ
アレイは、複数のレンズ部が所定間隔で直線状に並ぶよ
うに長尺ブロック状に形成されたものである。このよう
に形成されたレンズアレイアッセンブリは、画像をライ
ン状に読み取る光学装置において、原稿載置面上の読み
取りラインの画像を正立等倍に受光素子に結像させるの
に好適なものとなる。

【００２０】好ましい実施の形態においてはさらに、各
レンズアレイは、積層方向に隣接する一方に設けた凸部
と、他方に設けた凹部とを互いに嵌合させることにより
組み合わされている。このようにすれば、各レンズアレ
イを積層状に組み合わせる組み立て工程がきわめて簡単
なものとなる。

【００２１】本願発明の第２の側面によれば、光学装置
が提供され、この光学装置は、原稿載置面と、受光素子
と、これらの間に配置された上記本願発明の第１の側面
に係るレンズアレイアッセンブリとを備え、原稿載置面
に載置された原稿の正立等倍像を受光素子上に結像させ
るように構成したことを特徴としている。光学装置のレ
ンズアレイとして本願発明の第１の側面に係るレンズア
レイアッセンブリを用いることにより、レンズアレイと
してのコストが著しく削減され、装置のコストダウンに
大きく寄与する。また、出射側のレンズアレイのレンズ
径が拡大されているので、このレンズアレイに入射した
光を無駄に吸収させることなく、明るい正立等倍像を結
像させることができる。さらには、レンズアレイアッセ
ンブリの共役長や焦点深度を自由に設定することができ
るので、この光学機器の設計の自由度が高められる。

【００２２】本願発明のその他の特徴および利点は、図
面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかと
なろう。

【００２３】

【好ましい実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施
形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２４】図１は本願発明に係るレンズアレイアッセ
ンブリ１の第１の実施形態の中央縦断面図、図２は同部
分平面図、図３は図１のIII-III 線断面図、図４は図１
のIV-IV 線断面図、図５は作用説明図である。

【００２５】このレンズアレイアッセンブリ１は、第１
のレンズアレイ１０と、第２のレンズアレイ２０とが積
層状態で組み合わせられている。各レンズアレイ１０，
２０は、長手方向に同じピッチで等間隔に配列された複
数のレンズ部１１，２１と、これらのレンズ部１１，２
１間をつなぐホルダ部１２，２２とを備えており、全体
として、横幅がレンズ部の直径よりも大の横断面矩形状
をした長尺ブロック状を呈している。そして、各レンズ
アレイ１０，２０の長手方向両端部には、両レンズアレ
イを積層状態に保持するための連結手段１３，２３が設
けられている。そして、各レンズアレイ１０，２０は、
透明樹脂による成形物であり、その材質としては、透明
度、および機械強度ならびに耐熱強度にすぐれた、たと
えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル
樹脂））、あるいはＰＣ（ポリカーボネート）が好適に
採用される。

【００２６】第１のレンズアレイ１０は、光の入射側に
配置され、第２のレンズアレイ２０は、光の出射側に配
置される。各レンズアレイ１０，２０のレンズ部１１，
２１は、入射面１１ａ，２１ａおよび出射面１１ｂ，２
１ｂがともに凸曲面の凸レンズの形態を持っており、第
１のレンズアレイ１０のレンズ部１１と第２のレンズア
レイ２０のレンズ部２１は、それぞれ、光軸が合わせら
れている。なお、本実施形態では、第１のレンズアレイ
１０におけるレンズ部１１の入射面１１ａと出射面１１
ｂ間の距離Ｌ₁と、第２のレンズアレイ２０におけるレ
ンズ部２１の入射面２１ａと出射面２１ｂ間の距離Ｌ₂
は、ほぼ等距離とされる。また、各レンズ部の入射面と
出射面は、各収差を最小限にするように、適宜、球面、
あるいは非球面が組み合わされる。

【００２７】そして、第１のレンズアレイ１０（入射
側）のレンズ部１１のレンズ径と、第2 のレンズアレイ
２０（出射側）のレンズ部２１のレンズ径とを比較する
と、前者に対して後者のほうが大に設定されている。よ
り具体的には、第１のレンズアレイ１０のレンズ部１１
の入射側レンズ面１１ａに対して出射側のレンズ面１１
ｂのほうがその径が大きく、また、第２のレンズアレイ
２０のレンズ部２１の入射側レンズ面２１ａに対して出
射側のレンズ面２１ｂのほうがその径が大きく、また、
各レンズアレイ１０，２０間で対向する上記レンズ面１
１ｂと上記レンズ面２１ａはほぼ同一径となっているこ
とから、全体として、第１のレンズアレイ１０のレンズ
部１１の径よりも第２のレンズアレイ２０のレンズ部２
１の径のほうが大に設定されている。この場合において
この実施形態ではさらに、第２のレンズアレイ２０のレ
ンズ部２１の出射側のレンズ面２１ｂは、隣接するもの
どうしがほぼ接触するように近接させられている。

【００２８】図に示される実施形態においては、第１の
レンズアレイ１０のホルダ部１２には、各レンズ部１１
を光学的に分離するために、各レンズ部１１の間の領域
において、入射側の面から没入する有底溝１４が形成さ
れている。この有底溝１４は、図２に表れているよう
に、レンズアレイの幅方向に好ましくはレンズ部１１の
直径よりも長い寸法を有して延びており、金型による樹
脂成形によって形成しうる最小幅とされ、レンズ部１１
の形態に悪影響を及ぼさない程度にできるだけ深く没入
形成されている。そして、この実施形態では、この溝１
４の内面１４ａおよび底面１４ｂを、黒またはそれに近
い暗色系の遮光材１５で覆っている。これには、たとえ
ば、暗色系の塗料を用いて塗膜を形成するほか、暗色系
の部材（図示略）で溝１４を埋めるなどされる。

【００２９】加えて、この実施形態では、第１のレンズ
アレイ１０の出射側の面において、レンズ部１１を取り
囲む領域を黒またはそれに近い暗色系の遮光材１６で覆
っている。この場合も、たとえば、暗色系の塗料を用い
た塗膜が形成される。

【００３０】なお、第２のレンズアレイ２０について
は、第１のレンズアレイ１０に形成したような各レンズ
部を光学的に分離する手段はとくに設けられていない。

【００３１】上記の連結手段１３，２３は、この実施形
態では、第２のレンズアレイ２０の端部の入射面側の突
起２３ａを、第１のレンズアレイ１０の端部の出射面側
に凹部１３ａを設け、これら突起２３ａと凹部１３ａを
互いに嵌合して両レンズアレイ１０，２０を積層状態に
連結するように構成されている。

【００３２】光は、第１のレンズアレイ１０の各レンズ
部１１の入射面１１ａ（第１面）から入射し、出射面１
１ｂ（第２面）から出射し、第２のレンズアレイ２０の
各レンズ部２１の入射面２１ａ（第３面）から入射し、
出射面２１ｂ（第４面）から出射するという経路をとる
が、前述したように、第１面１１ａよりも第２面１１ｂ
が大径化されており、第３面２１ａよりも第４面２１ｂ
が大径化されている。なお、第２面１１ｂと第３面２１
ａはほぼ同一径とされている。したがって、この実施形
態では、光の入射側から出射側に向かうにつれて、レン
ズ面が大径化されている。このことの技術的意義につい
ては、後述する。

【００３３】さて、第２のレンズアレイ２０は、樹脂成
形を行うことのみによって得ることができる。第１のレ
ンズアレイ１０は、樹脂成形によって外形を得た後、前
述の各塗膜１５，１６を形成することによって作製する
ことができる。塗膜１５，１６の形成は、たとえば、ス
タンプによる転写法、各レンズ面にマスクを施した状態
で塗料中に浸漬後、乾燥させ、マスクを除去するなどの
手法によって簡便に行うことができる。そして、レンズ
アレイアッセンブリ１の組み立ては、第１のレンズアレ
イ１０の端部に設けた凹部１３ａに第２レンズアレイ２
０の端部に設けた突起２３ａを嵌合させるだけの、きわ
めて簡単な操作によって行うことができる。

【００３４】次に、上記実施形態に係るレンズアレイア
ッセンブリ１の作用を図５を参照して説明する。

【００３５】このレンズアレイアッセンブリ１は、光の
始点Ｓに置いた物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’
→ｂ’→ｃ’）を得る目的のものであるため、始点Ｓか
ら第１面１１ａまでの距離Ｈ₁と、第４面２１ｂから結
像点Ｒまでの距離Ｈ₂とは、ほぼ等距離とされる。上記
各距離Ｈ₁，Ｈ₂に第１、第４面間距離Ｈ₃を加えた距
離が、いわゆる共役長に相当する。この共役長が長いほ
ど、いわゆる焦点深度が深くなる。焦点深度を深くする
には、レンズ部１１，２１の各入・出射面、すなわち、
第１〜第４面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂの曲率を
小さくすればよい。焦点深度が深くなると、始点Ｓに対
して物体が光の進行方向にずれていても、その正立等倍
像のピンボケが少なくなる。また、始点Ｓからあるレン
ズ部の第１面に入射する光の角度（画角）が小さくなる
ので、それだけ各レンズ部についての収差が小さくな
り、解像度が高まる。本願発明に係るレンズアレイアッ
センブリ１においては、各レンズアレイ１０，２０のレ
ンズ部１１，２１の曲率を樹脂成形金型を変更するだけ
で自由に設定し、上記の共役長、ないしは焦点深度を所
望のように設定することができる。

【００３６】図５に表れているように、各レンズアレイ
１０，２０の各レンズ部１１，２１は、各光軸Ｃ上に直
列に並ぶことになる。光は、第１のレンズアレイ１０の
凸レンズ部１１を通過した後、第２のレンズアレイ２０
の凸レンズ部２１を通過する。すなわち、始点Ｓから出
発した光は、第１〜第４面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２
１ｂを通過する際に所定の屈折作用を受けて結像点Ｒに
到達する。より具体的には、第１面１１ａでの屈折によ
って第２面１１ｂ、第３面２１ａ付近で一次焦点を形成
し、そうして、第２面１１ｂと第３面２１ａは対向する
凸曲面であるから、第２面１１ｂから出射して第３面２
１ａに入射するときの屈折により、光は光軸方向からか
らみて始点方向に戻るように折れ曲がる。そして、１次
焦点からの光が第４面２１ｂでの屈折によって出射側の
結像点Ｒに２次焦点を結ぶ。このように光軸Ｃを合わせ
た複数の凸レンズ部１１，２１により、セルフォックレ
ンズにみられる光の蛇行現象と同等の現象が得られ、レ
ンズアレイアッセンブリ１の入射側の所定距離にある物
体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）が
出射側の所定距離の位置に形成されるのである。

【００３７】上記レンズアレイアッセンブリ１において
はまた、出射側の第１レンズアレイ１０に、隣接するレ
ンズ部間のクロストークを防止するための手段としての
溝１４、この溝１４の内面に形成された暗色系の塗膜１
５、および、出射側においてレンズ部１１を囲む領域に
形成された暗色系の塗膜１６が設けられている。したが
って、レンズ部１１以外の領域から第１のレンズアレイ
１０内に光が入り込むことが溝１４によってある程度防
止され、かつ、あるレンズ部１１に入射した光が隣のレ
ンズ部に混入することが溝１４ないしその内面に付着さ
せた塗膜１５によって防止される。さらに、レンズ部１
１の出射面１１ｂ以外の領域から光が漏れ出ることが、
出射面側の塗膜１６によって防止される。これにより、
レンズ部１１間の光のクロストークが効果的に防止され
る。また、この実施形態では、第２のレンズアレイ２０
のレンズ部２１の第３面２１ａおよび第４面２１ｂを大
径化し、かつ第４面２１ｂを第３面２１ａよりも大径化
しているので、第３面２１ａから入射した光を無駄にす
ることなく第４面２１ｂから出射させられる。そして、
図に示される実施形態では、第４面２１ｂは、隣接する
ものどうしが互いに接する程度に近接させられているの
で、隣接する第４面２１ｂ間の領域から光が漏出してこ
れが画像品質を悪化させることが実質的になくなる。し
たがって、第２のレンズアレイ２０には、その少なくと
も出射面側に暗色系の塗膜や溝といったクロストーク防
止のための手段をとくに設ける必要がなくなる。そして
この場合、第２のレンズアレイ２０の各レンズ部２１か
ら出射する光量を増大させ、効率的な画像を得ることに
大きく寄与する。したがって、この実施形に係るレンズ
アレイアッセンブリ１は、これによって得られる正立等
倍画像の明るさを確保しつつも、クロストークによる画
像劣化を適正に防止できることになる。

【００３８】図６は、本願発明の第１の側面に係るレン
ズアレイアッセンブリ１の第２の実施形態を示してい
る。この実施形態における第１のレンズアレイ１０にお
いては、各レンズ部１１間のクロストークを防止するた
めの溝１４が、出射側から凹入する有底状に形成されて
いる。この溝１４の内面１４ａには、暗色系の塗膜１５
が形成されており、また、第１のレンズアレイ１０の入
射側のレンズ面１１ａ（第１面）を囲む領域にも、暗色
系の塗膜１７が形成されている。なお、この実施形態で
は、第１のレンズアレイ１０の各レンズ部１１の入射面
１１ａ（第１面）と出射面１１ｂ（第２面）とは、ほぼ
同一径としてある。一方、第２のレンズアレイ２０にお
いては、第１の実施形態と同様、各レンズ部２１の出射
面２１ｂ（第４面）は、入射面２１ａ（第３面）よりも
大径となっているが、隣り合う出射面２１ｂは第１の実
施形態のように接触しているのではなく、わずかな間隔
が開けられており、この間隔部には、細幅の有底溝１８
が形成されている。この細幅の有底溝１８は、たとえば
０．２ｍｍ以下の幅とされ、金型による成形は困難であ
るが、たえとえば、エキシマレーザやパルスＣＯ₂レー
ザを所定のマスクを介して照射することによって形成す
ることが可能である。この細幅の溝１８には、好ましく
は塗膜が形成されるが、塗膜を形成しなくてもよい。そ
の余の構成は、第１の実施形態と同様である。

【００３９】図７に示すように、この実施形態において
も、第１の実施形態と同様、始点Ｓに配置した物体（ａ
→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）が結像位
置Ｒに形成される。この実施形態においては、第１のレ
ンズアレイ１０において、光がレンズ部１１の入射面１
１ａ以外の領域からレンズアレイ１０内に入り込むこと
が入射面側の塗膜１７によって防止される。また、ある
レンズ部１１に入射した光が隣のレンズ部に混入するこ
とが溝１４ないしその内面に付着させた塗膜１５によっ
て防止される。さらに、レンズ部１１の出射面１１ｂ以
外の領域から光が漏れ出ることが、出射面側から没入さ
せた溝１４ないしその内面に付着させた塗膜１５によっ
て防止される。これにより、レンズ部間の光のクロスト
ークが効果的に防止される。

【００４０】また、第２のレンズアレイ２０において、
各レンズ部２１の各出射面２１ｂ間に各レンズ部２１間
のクロストークを防止するための有底溝１８が形成され
ているが、これが細幅であるが故に各レンズ部の出射側
の隣接するレンズ面どうしは近接しており、したがっ
て、この出射面２１ｂから光が効率的に出射して明るい
像を結像させることができる。加えて、この細幅の有底
溝１８は、レンズアレイアッセンブリにおいて光が最終
的に出射する局面において効果的に光が隣のレンズ部か
ら出射させられること、あるいは、隣接するレンズ部間
から出射させられることを防止することができる。ま
た、第１面１１ａから第４面２１ｂに向かうほどレンズ
径が拡大されていることにより、第２レンズアレイ２０
に適正に入射した光を無駄にすることなく、十分な明る
さの正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を得ることができ
る。

【００４１】図８は、本願発明の第２の側面に係る光学
装置としての密着型イメージセンサ３０を示している。
このイメージセンサ３０は、断面略矩形状をするととも
に上下方向に貫通する内部空間を有するケース３１を備
え、このケース３１の上面開口３２には透明カバー３３
が、下面開口３４には基板３５が装着されている。基板
３５の上面適所には、受光素子としてのイメージセンサ
チップ３６と、発光素子としてのＬＥＤ３７が搭載され
ている。イメージセンサチップ３６は、紙面と直交する
方向に多数の受光部が一列に配置されたもので、読み取
り幅に応じて、適当数が長手方向に密接して配置され
る。

【００４２】イメージセンサチップ３６を通って上下方
向に延び、透明カバー３３に至る光軸Ｃが設定され、こ
の光軸Ｃの中間部に、本願発明の第１の側面に係るレン
ズアレイアッセンブリ１がケース３１内に形成されたホ
ルダ３８に保持されて配置されている。このホルダ３８
は、ケース３１の側壁内面と、基板３５上のイメージセ
ンサチップ３６とＬＥＤ３７とを遮るように形成した中
間壁３９とによって形成されている。この場合におい
て、透明カバー３３の表面における上記光軸Ｃと交差す
るラインが読み取りラインＬａとなる。そして、この読
み取りラインＬａから上記イメージセンサチップ３６ま
での光軸Ｃ上の距離Ｈａが、いわゆる共役長となる。中
間壁３９は、上端が途中で途切れており、したがって、
ＬＥＤ３７が配置された空間は、その上部において、上
記光軸Ｃを含むレンズアレイアッセンブリ１の上部空間
とつながっている。また、実施形態では、ＬＥＤ３７が
搭載された空間４０は、ケースの内面３１ａおよび中間
壁３９の一側面３９ａを変曲させることにより、読み取
りラインＬａに向かって曲がりながら、かつ次第に狭め
られている。この空間４０を形成する壁３１ａは、たと
えば白色に着色され、高反射率をもつようになされてい
る。

【００４３】上記透明カバー３３の表面における読み取
りラインＬａに原稿Ｄが接触するようにして、この原稿
Ｄは、プラテンＰにバックアップされながら所定方向に
送られる。

【００４４】以上の構成において、ＬＥＤから発した光
は読み取りラインＬａ付近まで導かれ、原稿Ｄを照明す
る。原稿における読み取りラインＬａに沿う画像は、レ
ンズアレイアッセンブリ１によってイメージセンサチッ
プ３６上に成立等倍の像として結像させられ、イメージ
センサチップ３６は、ライン方向にならぶ受光部の強弱
信号として画情報を読み取る。原稿Ｄが副走査方向に送
られるごとに上記した読み取りラインＬａ上の画情報が
読み取られ、これらの画情報が総合してイメージ情報と
なる。

【００４５】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイ
アッセンブリ１は、焦点深度や共役長を所望のように設
定しうるので、このようなイメージセンサ３０の構成の
自由度が高まる。焦点深度が深いと、透明カバー３３に
対して多少浮いた格好の原稿Ｄをもピンボケの程度を少
なくして適正に読み取ることができるので、このような
イメージセンサ３０をハンディスキャナとして構成する
のに都合がよくなる。

【００４６】もちろん、この発明の範囲は上述した各実
施形態に限定されるものではない。実施形態では、２つ
のレンズアレイを積層してレンズアレイアッセンブリを
構成したが、３つまたはそれ以上のレンズアッセンブリ
を積層してレンズアレイアッセンブリを構成することも
可能である。

【００４７】実施形態では、各レンズ部を光学的に分離
するための手段として、ホルダ部１１２に溝１４を形成
すること、この溝１４の内面を暗色系の遮光材１５で覆
うこと、溝１４が形成されない側のホルダ部１２におけ
るレンズ部１１を除く領域を暗色系の遮光材１６，１７
で覆うこと、を挙げたが、溝を設けずに、ホルダ部にお
けるレンズ部を除く領域を暗色系の遮光材で覆うこと
も、本願発明の範囲に含まれる。

【００４８】さらに、実施形態のレンズアレイは、レン
ズ部を等間隔で１列に配置しているが、２列またはそれ
以上の列をもって複数のレンズ部を配列してもよいし、
相互に積層されるレンズアレイのレンズ部をたとえば格
子状、あるいはハニカム状に配列して、面的な画像の成
立等倍像を形成できるようにすることも、もちろん本願
発明の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッ
センブリの第１の実施形態を示す中央縦断面図である。

【図２】上記レンズアレイアッセンブリの部分平面図で
ある。

【図３】図１のIII-III 線断面図である。

【図４】図１のIV-IV 線断面図である。

【図５】作用説明図である。

【図６】本願発明の第１の側面に係るレンズアレイアッ
センブリの第２の実施形態を示す中央縦断面図である。

【図７】作用説明図である。

【図８】本願発明の第２の側面に係る光学装置の一実施
形態に係る密着型イメージセンサを示す断面図である。

【図９】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９に示すレンズアレイの要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１レンズアレイアッセンブリ１０第１のレンズアレイ１１レンズ部１１ａ（レンズ部の）入射面（第１面）１１ｂ（レンズ部の）出射面（第２面）１２ホルダ部１３連結手段１４溝１５遮光材１６遮光材１７遮光材１８溝２０第２のレンズアレイ２１レンズ部２１ａ（レンズ部の）入射面（第３面）２１ｂ（レンズ部の）出射面（第４面）２２ホルダ部２３連結手段３０密着型イメージセンサ３１ケース３３透明カバー３５基板３６イメージセンサチップ３７ＬＥＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列配置された複数のレンズ部と、これ
らのレンズ部を一体的につなぐホルダ部とが樹脂一体成
形によって形成されたレンズアレイを複数備えるととも
に、各レンズアレイは、それらの各レンズ部の光軸が合
うように積層され、かつ、正立等倍像が得られるように
組み合わされているレンズアレイアッセンブリであっ
て、出射側のレンズアレイのレンズ部のレンズ径は、入射側
のレンズアレイのレンズ部のレンズ径よりも大に設定さ
れていることを特徴とする、レンズアレイアッセンブ
リ。
【請求項２】複数のレンズアレイのうち、少なくとも
入射側の第１レンズアレイには、各レンズ部どうしを光
学的に分離させる手段が設けられている、請求項１に記
載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項３】上記レンズ部どうしを光学的に分離させ
る手段は、ホルダ部における各隣接するレンズ部の間に
設けた溝を含んでいる、請求項２に記載のレンズアレイ
アッセンブリ。
【請求項４】上記溝は、入射側または出射側から所定
深さ没入する有底状に形成されている、請求項３に記載
のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項５】上記溝の内面は、黒色またはそれに近い
暗色系の遮光材で覆われている、請求項３または４に記
載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項６】レンズ部どうしを光学的に分離させる手
段は、ホルダ部の入射側の面および／または出射側の面
におけるレンズ部を囲む領域を覆う黒色またはそれに近
い暗色系の遮光材をさらに含む、請求項３に記載のレン
ズアレイアッセンブリ。
【請求項７】複数のレンズアレイのうち、出射側のレ
ンズアレイのレンズ部の出射側のレンズ面は、隣接する
レンズ面どうしがきわめて近接するか、接触するか、ま
たはつなげられている、請求項２に記載のレンズアレイ
アッセンブリ。
【請求項８】出射側のレンズアレイのレンズ部の出射
側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが接触する
か、またはつなげられており、かつ、この出射側のレン
ズアレイのホルダ部の出射側の面には、各レンズ部を光
学的に分離する手段が設けられていない、請求項７に記
載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項９】出射側のレンズアレイのレンズ部の出射
側のレンズ面は、隣接するレンズ面どうしが近接してお
り、かつ、このレンズアレイのホルダ部の出射側の面に
おける隣接するレンズ面間の領域には、細幅の有底溝が
形成されている、請求項７に記載のレンズアレイアッセ
ンブリ。
【請求項１０】各レンズアレイは、複数のレンズ部が
所定間隔で直線状に並ぶように長尺ブロック状に形成さ
れている、請求項１に記載のレンズアレイアッセンブ
リ。
【請求項１１】各レンズアレイは、積層方向に隣接す
る一方に設けた凸部と、他方に設けた凹部とを互いに嵌
合させることにより組み合わされている、請求項１０に
記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項１２】原稿載置面と、受光素子と、これらの
間に配置された請求項１ないし１１のいずれかに記載の
レンズアレイアッセンブリとを備え、原稿載置面に載置
された原稿の正立等倍像を受光素子上に結像させるよう
に構成したことを特徴とする、光学装置。