JP2000295445A - レンズアレイアッセンブリ、これを用いた光学装置およびレンズアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のセルフォックレンズに比較して格段に安
価に製造することができ、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光学特性の優れたレンズアレ
イアッセンブリおよびレンズアレイを提供する。 【解決手段】凸状または凹状の屈折面を有する複数のレ
ンズ部１１，２１と、これら複数のレンズどうしを繋ぐ
ホルダ部１２，２２とが、合成樹脂により一体成形され
ている複数のレンズアレイ１０，２０を備えているとと
もに、これら複数のレンズアレイ１０，２０は、それら
の各レンズの光軸が合うように積層されており、かつ各
レンズアレイの複数のレンズ部１１，２１は、同一方向
に延びる複数の列に並べられている。

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、これを用いた光学装置およびレンズアレイ
に関し、さらに詳しくは、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、これを用いた光学装置およびレンズアレイに関す
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１２および図１３
に示すような構成を備えている。すなわち、このセルフ
ォックレンズアレイ９は、独特な光学的特性をもった複
数のセルフォックレンズ（ロッドレンズ）９１を、その
光軸と直交する方向に並列させた状態で樹脂製のホルダ
９０内に保持させてある。各セルフォックレンズ９１
は、その光入射面９１ａと光出射面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、その内部の屈折率をその半径方向
外方ほど大きくなるように異ならせたものである。この
セルフォックレンズ９１は、図１３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 を共役長と呼ぶ。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９１から光入射側の一定距離の位置および光出射
側の一定距離の位置に原稿載置面および受光素子の受光
部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
ンズアレイにおいては、まず第１に、これが備えるセル
フォック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、
特殊な製造技術ならびに製造設備をもつ者のみが製造可
能である。それ故に、セルフォックレンズアレイが高価
過ぎるという難点がある。このことは、密着型イメージ
センサなどが組み込まれて製造されるファクシミリ装置
やイメージリーダなどの機器類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い。したがって、セルフォック
レンズを用いて構成される光学機器の設計の自由度が狭
められるという問題もある。

【０００５】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に比
較して格段に安価に製造することができ、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光学特性の優
れたレンズアレイアッセンブリおよびレンズアレイを提
供することをその課題とする。

【０００６】

【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。

【０００７】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、凸状または凹状の屈折面
を有する複数のレンズ部と、これら複数のレンズ部どう
しを繋ぐホルダ部とが、合成樹脂により一体成形されて
いるレンズアレイを複数備えているとともに、これら複
数のレンズアレイは、それらの各レンズ部の光軸が合う
ように積層されており、かつ、上記各レンズアレイの複
数のレンズ部は、同一方向に延びる複数の列に並べられ
ていることを特徴とする。

【０００８】好ましい実施の形態では、上記複数のレン
ズアレイは，正立等倍像が得られるように構成されてい
る。

【０００９】本願発明によって提供されるレンズアレイ
アッセンブリにおいては、各レンズアレイが、凸状また
は凹状の屈折面を備えた凸レンズまたは凹レンズとして
形成されているレンズ部と、これらを繋ぐホルダ部とを
合成樹脂によって一体成形することによって形成されて
いるために、従来のセルフォックレンズアレイとは異な
り、レンズ内部の各部の屈折率を異ならせるといった困
難な構成は不要であり、透光性を有する合成樹脂を原材
料とした単純な金型成形によって得ることができる。ま
た、各レンズ部の凸状または凹状の屈折面の形状を自由
に変更することにより、共役長や焦点深度を所望の値に
容易に設定することもできる。

【００１０】本願発明によって提供されるレンズアレイ
アッセンブリにおいてはまた、各レンズアレイの複数の
レンズ部が複数の列に配列されていることにより、上記
レンズ部の列方向と交差する方向に並ぶ複数のレンズ部
のそれぞれによって、所定の結像点に同一の画像を重ね
合わせるようにして結像させることができる。したがっ
て、複数のレンズ部を１列のみ設けた構造の従来のレン
ズアレイよりも、明るい結像画像を得ることができる。

【００１１】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズアレイのうち、少なくとも光入射側となる１以
上のレンズアレイには、上記複数の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。このような構
成によれば、ある１つのレンズ部に入射した光が隣りの
レンズ部に混入（クロストーク）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つレンズア
レイを組み合わせる場合において、光入射側の１つのレ
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、他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ても、クロストークによる画
像劣化を防止できることが確認されている。

【００１２】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、上記各
レンズ部どうしの各間に設けられた凹部を含み、かつこ
の凹部を規定する内壁面は、黒色またはそれに近い暗色
系の遮光材で覆われている。このような構成によれば、
レンズ部からその側方に漏れ出ようとする光が遮光材に
よって吸収され、隣りのレンズ部の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。

【００１３】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズ部どうしを光学的に分離させる手段は、上記ホ
ルダ部の光入射側の面および／または光出射側の面にお
ける上記各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。このような構
成によれば、上記したように各レンズ部間に凹部を設け
てレンズ部間を光が移行しないようにすることができる
のに加え、レンズ面以外の面からレンズアレイ内に光が
入射しないようにすることができるために、上記のクロ
ストーク防止効果がさらに高められる。

【００１４】好ましい実施の形態においては、上記凹部
は、エキシマレーザまたはパルスＣＯ₂ レーザなどを用
いた加工によって形成されたものである。このような構
成によれば、レンズアレイの樹脂成形時に金型を利用し
て上記凹部を形成する場合と比較して、上記凹部をより
緻密に仕上げることができる。金型を利用して凹部を形
成する場合には、金型の薄肉化に一定の限度があるた
め、たとえば凹部の幅を狭くすることは困難であるのに
対し、レーザ加工ではマスクを用いてそのマスクパター
ンを縮小投影させるなどして微細加工を施すことができ
るからである。したがって、上記凹部の幅を小さくする
ことによって、互いに隣り合うレンズ部どうしの間隔を
狭めることができ、複数のレンズ部の密度を高めること
ができる。レンズ部の密度を高めれば、より明るい画像
を結像させることができる。

【００１５】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズアレイの各レンズ部による結像可能な幅は、上
記レンズ部の列方向の幅よりもそれに交差する方向の幅
の方が大きくされている。このような構成によれば、レ
ンズ部の列方向においては画像をピンぼけのないように
結像させることができるとともに、それと交差する方向
においては結像される画像を明るくすることができる。
したがって、トータルとしてピンぼけが少なく、かつ明
るい結像画像を得ることが可能となる。

【００１６】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズアレイのうち、少なくとも光入射側となる１以
上のレンズアレイには、上記各レンズ部どうしの各間に
設けられた凹部と、この凹部を規定する内壁面を覆う黒
色またはそれに近い暗色系の遮光材とが設けられてお
り、かつ上記凹部のうち、上記レンズ部の列方向におい
て互いに隣り合うレンズ部どうしの中間部分の深さは、
上記列方向と交差する方向において互いに隣り合うレン
ズ部どうしの中間部分の深さよりも深くされている。こ
のような構成によれば、複数のレンズアレイの各レンズ
部による結像可能な幅を、上記レンズ部の列方向の幅よ
りもそれに交差する方向の幅の方が大きいものにするこ
とが実現できる。

【００１７】好ましい実施の形態においては、上記複数
のレンズ部どうしを光学的に分離させる手段としては、
上記レンズ部の列方向において互いに隣り合うレンズ部
どうしを光学的に分離させる第１の手段と、上記列方向
と交差する方向において互いに隣り合うレンズ部どうし
を光学的に分離させる第２の手段とがあり、かつ、上記
第１に手段は、上記複数のレンズアレイの積層方向を向
く各ホルダ部の複数の面に対して、上記第２の手段より
も数多くの面に設けられている。このような構成によれ
ば、複数のレンズアレイの各レンズ部による結像可能な
幅を、上記レンズ部の列方向の幅よりもそれに交差する
方向の幅の方が大きいものにすることが実現できる。

【００１８】本願発明の第２の側面によれば、光学装置
が提供される。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とを備え、
かつ上記原稿載置面に載置された原稿の画像を上記受光
素子上に結像させるように構成されていることを特徴と
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の側面によって提供され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、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容易となるので、この光学機器の
設計の自由度も高められる。さらには、結像される画像
を明るくすることができるために、読み取り画像の質を
高めることもできる。

【００１９】本願発明の第３の側面によれば、レンズア
レイが提供される。このレンズアレイは、凸状または凹
状の屈折面を有する複数のレンズ部と、これら複数のレ
ンズ部どうしを繋ぐホルダ部とを有しているレンズアレ
イであって、上記複数のレンズ部と上記ホルダ部とは、
合成樹脂により一体成形されており、かつ上記複数のレ
ンズ部は、同一方向に延びる複数の列に並べられている
ことを特徴としている。このレンズアレイは、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
ブリを構成する部品として用いることができるのに加
え、このレンズアレイを単独で用いることによって所望
の画像の結像用途に用いることも可能であり、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
ブリと同様に、製造コストの低減化や共役長や焦点深度
の設定の容易化が図れ、さらには明るい結像画像を得る
ことができるといった効果が得られる。

【００２０】本願発明のその他の特徴および利点につい
ては、以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろ
う。

【００２１】

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

【００２２】図１は、本願発明に係るレンズアレイアッ
センブリの第１の実施形態の中央縦断面図である。図２
（ａ）は、図１の要部平面図であり、図２（ｂ）は、そ
の拡大説明図である。図３は、図２（ａ）のIII −III
線断面図である。図４は、図１に示すレンズアレイアッ
センブリの分解斜視図である。図５および図６は、作用
説明図である。

【００２３】図１によく表れているように、本実施形態
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、複数の
レンズ部１１，２１と、これらのレンズ部１１，２１間
を繋ぐホルダ部１２，２２とを備えており、全体とし
て、横幅がレンズ部１１，２１の直径よりも大きい横断
面矩形状をした長尺ブロック状を呈している。第１およ
び第２のレンズアレイ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。

【００２４】第１および第２のレンズアレイ１０，２０
は、いずれも透明樹脂による成形物であり、複数のレン
ズ部１１とホルダ部１２、および複数のレンズ部２１と
ホルダ部２２は、透光性を有する合成樹脂によってそれ
ぞれ一体成形されている。その材質としては、透明度、
機械強度および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。

【００２５】第１のレンズアレイ１０は、光の入射側に
配置される一方、第２のレンズアレイ２０は、光の出射
側に配置される。レンズアレイ１０，２０のレンズ部１
１，２１は、レンズ面である光入射面１１ａ，２１ａお
よび光出射面１１ｂ，２１ｂがともに凸状曲面の屈折面
とされた凸レンズの形態をもっており、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とは、それぞれの光軸Ｃが合わせられてい
る。なお、第１のレンズアレイ１０におけるレンズ部１
１の光入射面１１ａと光出射面１１ｂ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の光入射
面２１ａと光出射面２１ｂ間の距離Ｌ₂ は、ほぼ等距離
とされる。また、各レンズの光入射面と光出射面は、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。

【００２６】図２（ａ）によく表れているように、複数
のレンズ部１１は、ホルダ部１２の長手方向に一定のピ
ッチで並べられており、たとえば第１列Ｎ₁ 〜第３列Ｎ
₃ の計３列に配列されている。第１列Ｎ₁ と第３列Ｎ₃
とに挟まれている第２列Ｎ₂のレンズ部１１は、レンズ
部１１の列方向において、第１列Ｎ₁ の互いに隣り合う
２つのレンズ部１１や第３列Ｎ₃ の互いに隣り合う２つ
のレンズ部１１の丁度中間に位置している。これによ
り、複数のレンズ部１１は、その列方向と交差する方向
に互いに干渉し合うことなく、できる限り接近するよう
に配置されている。図３および図４に示すように、第２
のレンズアレイ２０のレンズ部２１は、上記したレンズ
部１１に対応した配置とされており、やはり計３列に配
列されている。

【００２７】第１のレンズアレイ１０のホルダ部１２の
光入射側の面には、複数のレンズ部１１どうしを光学的
に分離する手段として、互いに隣り合うレンズ部１１ど
うしの間に位置する有底状の凹部１４が形成されてい
る。この凹部１４は、図２（ａ）によく表れているよう
に、各レンズ部１１を取り囲む広い領域にわたって一連
に設けられている。したがって、図３によく表れている
ように、各レンズ部１１は、その光入射面１１ａ側の略
円筒状の一部分が凹部１４の底部から立ち上がった形態
となっている。本実施形態においては、凹部１４が各所
不均一の深さとされている。より具体的には、図２
（ｂ）において、凹部１４のうち、レンズ部１１の列方
向において互いに隣り合うレンズ部１１どうしの中間領
域（同図のクロスハッチングで示す部分）１４ｃの深さ
は、凹部１４の他の部分、すなわちレンズ部の列方向と
交差する方向において互いに隣り合うレンズ部１１どう
しの中間領域の深さよりも深くされている。このため、
凹部１４のうち、図１に示す断面おいて表れる部分の深
さｓ１は、図３に示す断面において表れる部分の深さｓ
２よりも深くなっている。

【００２８】凹部１４は、たとえばエキシマレーザやパ
ルスＣＯ₂ レーザを利用したレーザ加工により形成され
ている。より具体的には、第１のレンズアレイ１０につ
いての樹脂成形工程を終了した後には、ホルダ部１２の
光入射側となる面にレーザを照射する第１次および第２
次のレーザ加工を行う。第１次のレーザ加工は、凹部１
４の全体形状と同一パターンに形成されたマスクを、レ
ーザのエネルギ密度が低い部分に設けておき、上記マス
クのパターンを第１のレンズアレイの樹脂成形品に対し
て縮小投影させるようにしてレーザ照射を行う。これに
より、上記マスクのパターンが縮小された凹部、すなわ
ち複数のレンズ部１１を囲む一定領域が一定深さとされ
た凹部（凹部１４の下地となる凹部）を形成することが
できる。第２次のレーザ加工は、上記とは異なるマスク
を用いることによって、図２（ｂ）のクロスハッチング
で示した領域１４ｃのみにレーザを照射する。すると、
その部分を他の部分よりも深くすることができ、上記し
たような２種類の深さｓ１，ｓ２をもつ凹部１４を得る
ことができるのである。このようなレーザ加工によれ
ば、微細加工が行えるために、互いに隣り合うレンズ部
１１どうしの間の寸法を、金型成形では困難な微小な寸
法に設定し、複数のレンズ部１１どうしを高密度に設け
ることが可能となる。また、エキシマレーザやパルスＣ
Ｏ₂ レーザは、レーザ加工時の発熱量が少ないために、
これらのレーザを利用すれば、ホルダ部１２や各レンズ
部１１にダメージを与えないようにすることもできる。

【００２９】凹部１４を規定する側壁面（レンズ部１１
の外周面の一部に相当する部分を含む）１４ａおよび底
面１４ｂは、黒またはそれに近い暗色系の遮光材１５で
覆われている。このための手段としては、たとえば、側
壁面１４ａや底面１４ｂに暗色系の塗料を用いて塗膜を
形成する手段、あるいは暗色系の部材（図示略）で凹部
１４を埋める手段を用いることができる。また、本実施
形態では、第１のレンズアレイ１０の光出射側の面にお
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。遮光材１６として
は、たとえば暗色系の塗料を用いた塗膜を適用すること
ができる。

【００３０】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を光学的
に分離する手段はとくに設けられていない。

【００３１】連結手段１３，２３は、本実施形態におい
ては、第２のレンズアレイ２０の端部の光入射面側に設
けられた突起２３ａと、第１のレンズアレイ１０の端部
の光出射面側に設けられた凹部１３ａとからなる。これ
ら突起２３ａと凹部１３ａとが互いに嵌合することによ
り、両レンズアレイ１０，２０が積層状態に連結されて
いる。

【００３２】光は、第１のレンズアレイ１０の各レンズ
部１１の光入射面１１ａに入射した後に、光出射面１１
ｂから出射し、その後第２のレンズアレイ２０の各レン
ズ部２１の光入射面２１ａに入射して、光出射面２１ｂ
から出射するという経路をとる。図に示す実施形態で
は、光入射面１１ａよりも光出射面１１ｂが大径化され
ており、光入射面２１ａよりも光出射面２１ｂが大径化
されている。なお、光出射面１１ｂと光入射面２１ａと
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
述のレーザ加工により凹部１４を形成し、その後遮光材
１５，１６としての塗膜を形成することによって作製す
ることができる。塗膜の形成は、たとえば、スタンプに
よる転写法、各レンズ部１１の光入出射面１１ａ，１１
ｂにマスクを施した状態で塗料中に浸漬後、乾燥させて
から、上記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。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の凹部１３ａに第２レ
ンズアレイ２０の突起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、上記したレンズアレイアッセンブリ
１の作用を、図５および図６を参照して説明する。

【００３５】図５に表れているように、このレンズアレ
イアッセンブリ１においては、始点Ｓから出発した光
は、第１のレンズアレイ１０のレンズ部１１を通過した
後、第２のレンズアレイ２０のレンズ部２１を通過す
る。すなわち、始点Ｓから出発した光は、屈折面である
４つのレンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを順次
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、光入射面１１ａでの屈折によって
光出射面１１ｂや光入射面２１ａの付近で一次焦点を形
成する。光出射面１１ｂと光入射面２１ａとは、互いに
対向する凸曲面であるから、光出射面１１ｂから出射し
て光入射面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次焦点からの光が光出射面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Ｈ₁ 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Ｈ₂ の位置に
形成されるのである。

【００３６】レンズアレイアッセンブリ１による結像作
用を、複数のレンズ部１１，２１の列方向と交差する方
向において見ると、図６に表れているように、始点Ｓの
物体ｂから出発した光は、レンズ部の列方向と交差する
方向に並ぶ３つずつのレンズ部１１，２１を通過してか
ら、結像点Ｒに集束し、この結像点Ｒに物体ｂの像が重
なり合って結ばれる。したがって、レンズ部１１，２１
を１列に設けただけの場合よりも、結像点Ｒの画像を明
るくすることが可能となる。なお、このように３つずつ
のレンズ部１１，２１を用いて結像を行わせる場合に
は、それら３つずつのレンズ部１１，２１のレンズ面
（屈折面）が全て同一形状であると、物体ｂから出発し
た光を所定の結像点Ｒに正確に集束させることが難しい
場合がある。とくに、レンズ部１１，２１の列数を４
列、５列、あるいはそれ以上の列数に増加させた場合に
は、その傾向が著しくなる。したがって、本願発明で
は、たとえば第１列Ｎ₁ および第３列Ｎ₃ のレンズ部１
１，２１のレンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂの
少なくともいずれか１つの形状を、第２列Ｎ₂ のそれと
は相違するものとして、３列のレンズ部を通過した光が
所定の結像点により正確に集束するようにしてもかまわ
ない。

【００３７】図５において、レンズアレイアッセンブリ
１の共役長は、始点Ｓから光入射面１１ａまでの距離Ｈ
₁ と、光出射面２１ｂから結像点Ｒまでの距離Ｈ₂ と、
光入射面１１ａから光出射面２１ｂまでの距離Ｈ₃ とを
合計した値である。一般には、この共役長が長いほど焦
点深度が深くなる。焦点深度を深くするには、レンズ面
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、物体（ａ→ｂ→ｃ）が始
点Ｓから光の進行方向にずれていても、結像点Ｒにおけ
る正立等倍像のピンボケが少なくなる。また、始点Ｓか
らレンズ部１１の光入射面１１ａに入射する光の角度
（画角）が小さくなるので、それだけ各レンズについて
の収差が小さくなり、解像度が高まる。このレンズアレ
イアッセンブリ１においては、両レンズ部１１，２１の
レンズ面の曲率を樹脂成形金型を変更するだけで自由に
設定し、上記した共役長、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。また、図６から理解される
ように、レンズ部の列方向と交差する方向に並ぶ３つの
レンズ部１１どうしの間隔（凹部１４の幅）ｓ３を小さ
して、これらのレンズ部１１どうしを接近させるほど、
始点Ｓから３つのレンズ部１１に入射する光線束の角度
θが小さくなり、焦点深度を深めることが可能となる。
これに対し、凹部１４は上記したとおりレーザ加工によ
り形成され、上記間隔ｓ３が非常に小さくされているた
めに（ただし、図面では、理解の容易のために比較的大
きく描いている）、複数のレンズ部１１，２１を複数列
に並べたことに起因して焦点深度が浅くなることを極力
防止することができる。

【００３８】図５に表れているように、このレンズアレ
イアッセンブリ１においては、始点Ｓから第１のレンズ
アレイ１０に向けて進行した光がレンズ部１１の光入射
面１１ａ以外の領域からレンズ部１１内に入り込むこと
は、凹部１４の遮光材１５によって防止される。さら
に、レンズ部１１の光出射面１１ｂ以外の領域から光が
漏れ出ることも、遮光材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
防止されるとともに、レンズ部１１以外の領域を通過し
た光が結像点Ｒに進行することが防止される。なお、本
実施形態においては、第１のレンズアレイ１０のみに上
記したような各レンズ部１１を光学的に分離する手段が
設けられており、第２のレンズアレイ２０にはこのよう
な光学的な分離手段が設けられていないが、このような
構成であっても第２のレンズアレイ２０の複数のレンズ
部２１どうし間においてクロストークが生じないように
して、画像劣化を充分に防止できる。

【００３９】また、本実施形態においては、第２のレン
ズアレイ２０のレンズ部２１の光入出射面２１ａ，２１
ｂを大径化し、かつ光出射面２１ｂを光入射面２１ａよ
りも大径化しているので、光入射面２１ｂから入射した
光を無駄にすることなく光出射面２１ｂから出射させら
れることとあいまって、第２のレンズアレイ２０に第１
のレンズアレイ１０のような各レンズを光学的に分離す
る手段を設けないことが、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、上記のレ
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。

【００４０】さらに、上記したレンズアレイアッセンブ
リ１においては、図５に表れる凹部１４の深さｓ１が、
図６に表れる凹部１４の深さｓ２よりも深くされている
ことにより、各レンズ部１１，２１による結像が可能な
幅は、レンズ部の列方向の幅よりもそれに交差する方向
の幅の方が大きくなっている。このため、図５に表れて
いるレンズ部の列方向においては、数多くのレンズ部１
１，２１を通過した光が結像点Ｒにおいて結像しないよ
うにして、結像点Ｒにおいてピンボケのない結像を行わ
せることが可能となる。一方、図６に表れているレンズ
部の列方向と交差する方向においては、３つずつ並んだ
レンズ部１１，２１に多くの光が入射できるようにし
て、結像点Ｒにおける像を明るいものにできる。したが
って、このようなことによっても、正立等倍像のピンぼ
けの防止と明るさの確保とが達成される。

【００４１】図７は、本願発明に係るレンズアレイアッ
センブリの第２の実施形態の中央縦断面図である。図８
は、図７に示すレンズアレイアッセンブリに用いられて
いる第２のレンズアレイを示す斜視図である。なお、図
７以降の図においては、先の第１の実施形態と同一また
は類似の要素には、同一符号を付している。

【００４２】本実施形態におけるレンズアレイアッセン
ブリ１Ａは、第１のレンズアレイ１０に設けられている
凹部１４の深さｓ４が各所均一とされている。第２のレ
ンズアレイ２０については、そのホルダ部２２の光入射
側の面２０ａに遮光材１８が設けられている。この遮光
材１８は、たとえば遮光材１４，１６と同様な黒色また
はそれに近い暗色系の色彩の塗膜である。ただし、遮光
材１８は、図８のクロスハッチングで示す部分に限定し
て設けられており、レンズ部２１の列方向において互い
に隣り合うレンズ部２１どうしの間の領域のみに設けら
れている。

【００４３】このような構成のレンズアレイアッセンブ
リ１Ａにおいては、レンズ部１１を通過してレンズ部２
１に向けて進行する光のうち、レンズ部の列方向におい
て隣り合うレンズ部２１どうしの間に到達した光は、遮
光材１８によって第２のレンズアレイ２０内に入り込ま
ないようにすることができる。一方、レンズ部の列方向
と交差する方向において隣り合うレンズ部２１どうしの
間には、遮光材１８が設けられていないから、その部分
に到達した光はそのまま第２のレンズアレイ２０内に入
り込ませることができる。したがって、このような構成
によっても、各レンズ部１１，２１による結像可能な幅
は、レンズ部の列方向の幅よりもそれに交差する方向の
幅の方が大きくなる。その結果、上記した第１の実施形
態のレンズアレイアッセンブリ１と同様に、レンズ部の
列方向においては結像点においてピンボケのない像を結
像させることが可能となる一方、レンズ部の列方向と交
差する方向においては３つずつ並んだレンズ部１１，２
１に多くの光が入射できるようにして結像点における像
を明るいものにすることができる。

【００４４】図９は、本願発明に係るレンズアレイアッ
センブリの第３の実施形態の中央縦断面図である。図１
０は、作用説明図である。

【００４５】本実施形態おけるレンズアレイアッセンブ
リ１Ｂにおいては、第２のレンズアレイ２０の構成は、
第１の実施形態のものと同様である。これに対し、第１
のレンズアレイ１０は、その凹部１４が光出射面側から
第１のレンズアレイ１０の厚み方向に没入する有底状に
設けられている。凹部１４の内壁面１４ａと底面１４ｂ
とは、暗色系の塗膜からなる遮光材１５によって覆われ
ている。また、第１のレンズアレイ１０の光入射面側の
レンズ部１１を囲む領域には、暗色系の塗膜からなる遮
光材１７が形成されている。その余の構成は、図１〜図
６に示した第１の実施形態と同様である。

【００４６】図１０に示すように、この第３の実施形態
においても、第１の実施形態と同様に、始点Ｓに配置し
た物体（ａ→ｂ→ｃ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’→
ｃ’）を結像点Ｒに形成することができる。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１１ａ以外の領域からレンズ部１
１内に入射することが遮光材１７によって防止される。
また、１つのレンズ部１１に入射した光が隣のレンズ部
１１に混入することが遮光材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
が漏れ出ることも遮光材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。なお、この実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、各レンズ部間を光学的に分離するための手
段が第１のレンズアレイのみに設けられているが、これ
によって光のクロストークを十分に防止できることが確
認されている。また、光入射面１１ａから光出射面２１
ｂ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、より明るい正立等倍像を得ることができる。

【００４７】図１１は、本願発明に係る光学装置として
の密着型イメージセンサの一例を示す断面図である。

【００４８】同図に示されたイメージセンサ３０は、断
面略矩形状を有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を備えており、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。透明カバー３３の表面が、
原稿載置面３３ａである。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、図１１の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あり、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ている。

【００４９】このイメージセンサ３０においては、イメ
ージセンサチップ３６から透明カバー３３に到るように
上下方向に延びた光軸Ｃ１が設定されており、この光軸
Ｃ１の中間部に、上述したレンズアレイアッセンブリ１
が配置されている。このレンズアレイアッセンブリ１の
位置決め保持は、ケース３１とは別体に形成されたホル
ダ（図示略）内にレンズアレイアッセンブリ１を収容さ
せてからこのホルダをケース３１内に組み付けたり、あ
るいはレンズアレイアッセンブリ１を単体でケース３１
内の適当な凹部内に組み込むことによって行うことがで
きる。透明カバー３３の表面における光軸Ｃ１と交差す
るラインが読み取りラインＬａである。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Ｃ１上の距離Ｈａが、いわゆる共役長となる。
レンズアレイアッセンブリ１の一側方に位置するケース
３１の中間壁３９は、上端が途中で途切れている。した
がって、ＬＥＤ３７が配置された空間４０は、その上部
において、光軸Ｃ１を含むレンズアレイアッセンブリ１
の上方空間とつながっている。また、実施形態では、Ｌ
ＥＤ３７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を湾曲させることによ
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３１
ａ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。原稿Ｄは、透明カバー３３の表面におけ
る読み取りラインＬａに接触するようにして、プラテン
ローラＰによってバックアップされながら所定方向（副
走査方向）に送られる。

【００５０】以上の構成において、ＬＥＤ３７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Ｄ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上に正立等倍の像として結像させられる。
イメージセンサチップ３６は、その画情報を読み取る。
具体的には、イメージセンサチップ３６は、複数の受光
部の受光量に対応した出力レベルの画像信号を出力す
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。

【００５１】もちろん、本願発明の範囲は、上述した実
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レイを積層
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。たとえば、各レンズ部が凸レンズとされた２つの
レンズアレイの間に、各レンズ部が凹レンズとされた１
つのレンズアレイを挟み込めば、色収差を無くしまたは
少なくすることができるいわゆる色消しタイプのレンズ
アレイアッセンブリを構成することができる。したがっ
て、本願発明に係るレンズアレイは、凸レンズとしての
レンズ部を有するものに限らず、凹レンズとしてのレン
ズ部を有するものとして構成することもできる。また、
レンズアレイの各レンズ部は、必ずしも光の入射または
出射がなされる２つのレンズ面の双方が球面状または非
球面状の屈折面とされた両凸レンズまたは両凹レンズと
されている必要もなく、たとえば一方が屈折面とされて
いるとともに、その他方が平面状の非屈折面とされた、
片凸レンズまたは片凹レンズとして形成することも可能
である。

【００５２】さらに、本願発明に係るレンズアレイは、
レンズアレイアッセンブリを構成するための構成部品と
して用いられるのに加え、それ単独で使用することも可
能である。たとえば、第１の実施形態に係るレンズアレ
イアッセンブリ１の第１のレンズアレイ１０を単独で用
いれば、各レンズ部１１によって所望の物体像を倒立像
として結像させることが可能であり、倒立像を得る用途
に好適に使用することが可能である。

【００５３】さらに、実施形態のレンズアレイは、レン
ズを３列に並べているが、本願発明はこれに限定され
ず、要は複数列であればよく、その具体的な列数は問わ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの第
１の実施形態の中央縦断面図である。

【図２】（ａ）は、図１の要部平面図であり、（ｂ）
は、その拡大説明図である。

【図３】図２（ａ）のIII-III 線断面図である。

【図４】図１に示すレンズアレイアッセンブリの分解斜
視図である。

【図５】作用説明図である。

【図６】作用説明図である。

【図７】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの第
２の実施形態の中央縦断面図である。

【図８】図７に示すレンズアレイアッセンブリに用いら
れている第２のレンズアレイを示す斜視図である。

【図９】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの第
３の実施形態の中央縦断面図である。

【図１０】作用説明図である。

【図１１】本願発明に係る光学装置としての密着型イメ
ージセンサの一例を示す断面図である。

【図１２】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図であ
る。

【図１３】図１２に示すレンズアレイの要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ 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 光入射面（屈折面） １１ｂ 光出射面（屈折面） １２ ホルダ部 １３ 連結手段 １４ 凹部 １５ 遮光材 １６ 遮光材 １７ 遮光材 ２０ 第２のレンズアレイ ２１ レンズ部 ２１ａ 光入射面（屈折面） ２１ｂ 光出射面（屈折面） 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 ３３ａ 原稿載置面 ３５ 基板 ３６ イメージセンサチップ（受光素子） ３７ ＬＥＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA08 LA01 LA21 NA18 PA02 PA17 PB02 QA02 QA07 QA14 QA21 QA34 QA41 RA26 UA01 5C072 AA01 BA02 CA06 DA03 DA15 DA21 DA25 EA07 HA02 9A001 BB04 HH23 JJ49 JJ50 KK16 KK35 KK36 KK37 LL02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凸状または凹状の屈折面を有する複数の
   レンズ部と、これら複数のレンズ部どうしを繋ぐホルダ
   部とが、合成樹脂により一体成形されているレンズアレ
   イを複数備えているとともに、 これら複数のレンズアレイは、それらの各レンズ部の光
   軸が合うように積層されており、かつ、 上記各レンズアレイの複数のレンズ部は、同一方向に延
   びる複数の列に並べられていることを特徴とする、レン
   ズアレイアッセンブリ。
2. 【請求項２】 上記複数のレンズアレイは、正立等倍像
   が得られように構成されている、請求項１に記載のレン
   ズアレイアッセンブリ。
3. 【請求項３】 上記複数のレンズアレイのうち、少なく
   とも光入射側となる１以上のレンズアレイには、上記複
   数の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または２に記載のレンズアレイアッ
   センブリ。
4. 【請求項４】 上記複数のレンズ部どうしを光学的に分
   離させる手段は、上記各レンズ部どうしの各間に設けら
   れた凹部を含み、かつこの凹部を規定する内壁面は、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に記載のレンズアレイアッセンブリ。
5. 【請求項５】 上記複数のレンズ部どうしを光学的に分
   離させる手段は，上記ホルダ部の光入射側の面および／
   または光出射側の面における上記各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、請求項４に記載のレンズアレイアッセンブ
   リ。
6. 【請求項６】 上記凹部は、エキシマレーザまたはパル
   スＣＯ₂ レーザなどを用いたレーザ加工によって形成さ
   れたものである、請求項４または５に記載のレンズアレ
   イアッセンブリ。
7. 【請求項７】 上記複数のレンズアレイの各レンズ部に
   よる結像可能な幅は、上記レンズ部の列方向の幅よりも
   それに交差する方向の幅の方が大きくされている、請求
   項１ないし６のいずれかに記載のレンズアレイアッセン
   ブリ。
8. 【請求項８】 上記複数のレンズアレイのうち、少なく
   とも光入射側となる１以上のレンズアレイには、上記各
   レンズ部どうしの各間に設けられた凹部と、この凹部を
   規定する内壁面を覆う黒色またはそれに近い暗色系の遮
   光材とが設けられており、かつ、 上記凹部のうち、上記レンズ部の列方向において互いに
   隣り合うレンズ部どうしの中間部分の深さは、上記列方
   向と交差する方向において互いに隣り合うレンズ部どう
   しの中間部分の深さよりも深くされている、請求項７に
   記載のレンズアレイアッセンブリ。
9. 【請求項９】 上記複数のレンズアレイには、上記レン
   ズ部の列方向において互いに隣り合うレンズ部どうしを
   光学的に分離する第１の手段と、上記列方向と交差する
   方向において互いに隣り合うレンズ部どうしを光学的に
   分離させる第２の手段とが設けられており、かつ、 上記第１の手段は、上記複数のレンズアレイの積層方向
   を向く各ホルダ部の複数の面に対して、上記第２の手段
   よりも数多くの面に設けられている、請求項７に記載の
   レンズアレイアッセンブリ。
10. 【請求項１０】 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９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、かつ上記原稿載置面
    に載置された原稿の画像を上記受光素子上に結像させる
    ように構成されていることを特徴とする、光学装置。
11. 【請求項１１】 凸状または凹状の屈折面を有する複数
    のレンズ部と、これら複数のレンズ部どうしを繋ぐホル
    ダ部とを有しているレンズアレイであって、上記複数の
    レンズ部と上記ホルダ部とは、合成樹脂により一体成形
    されており、かつ、 上記複数のレンズ部は，同一方向に延びる複数の列に並
    べられていることを特徴とするレンズアレイ。