(57)【要約】【課題】  ロッドレンズの光学特性を維持できる無鉛ガラス製ロッドレンズアレイおよびそれを用いた密着型イメージセンサを提供する。【課題手段】  複数のロッドレンズ１１が互いに並行になるように配置されてなるロッドレンズ配列体を備えた無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０であって、ロッドレンズ配列体の少なくとも一方の端面をシリコン酸化膜ＳｉＯ２の保護膜１２によって覆い、外気とロッドレンズ１１の表面が直接触れることが無いようにする。これにより、ロッドレンズ１１のガラス内の金属イオンが表面に溶出することをなくす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロッドレンズが互いに並行になるように配置されてなるロッドレンズ配列体を備えた無鉛ガラス製ロッドレンズアレイであって、
前記ロッドレンズ配列体の少なくとも一方の端面が金属酸化物の保護膜によって覆われていることを特徴とする無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ。
【請求項２】
前記金属酸化物がシリコン酸化物ＳｉＯ２であることを特徴とする無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイが受光素子アレイに対向して組み込まれていることを特徴とする密着型イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無鉛ガラス製ロッドレンズアレイおよびそれを用いた密着型イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ装置、光学的文字読取装置、各種のスキャナー、プリンタ等には、いろんな形状をなした密着型イメージセンサが組み込まれている。この密着型イメージセンサの構成要素の一つとしてロッドレンズアレイがある。このロッドレンズアレイは、ガラスや樹脂で構成されたファイバーレンズが一直線上に並列配列されたロッドレンズ配列体である。
【０００３】
ところで、例えばガラス製ロッドレンズアレイでは、長時間使用しているとロッドレンズ上の表面に大気中の水分が付着し、それによってロッドレンズ内部の金属イオンが表面に溶出することがある。すると、その金属イオンと空気中の炭酸ガスとが化学反応を起こし、ロッドレンズのガラス表面にアルカリ金属やアルカリ土類金属の炭素塩が析出される。この炭素塩の析出物は、ロッドレンズの光学特性を著しく悪化される問題があることが知られている。この光学特性の劣化は、地球環境や人体に影響のない無鉛ガラス製ロッドレンズアレイが、有鉛ガラス製ロッドレンズアレイに比べて著しく大きいことが分かってきた。
【０００４】
一方、プラスチック製ロッドレンズアレイにおける光学特性を解決するものとして、そのプラスチック製ロッドレンズの端面にフッ素系樹脂からなる透明な層を形成して、温度や湿度等の周辺環境の影響による光学特性の低下を防ぐ発明がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−５４２５１号公報（６−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のようなプラスチック製ロッドレンズアレイのロッドレンズ端面にフッ素系樹脂からなる透明層を形成したものでは、樹脂であるがゆえに必ず光の透過率が低下する欠点がある。また、フッ素系樹脂は極めて摩擦係数が低く、ディップ法等の塗布方法では、ロッドレンズ端面に接着剤によって接着することが非常に困難となる問題ある。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、無鉛ガラス製ロッドレンズを使用する場合に、そのロッドレンズの光学特性を維持できる無鉛ガラス製ロッドレンズアレイおよびそれを用いた密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイは、複数のロッドレンズが互いに並行になるように配置されてなるロッドレンズ配列体を備えた無鉛ガラス製ロッドレンズアレイであって、前記ロッドレンズ配列体の少なくとも一方の端面が金属酸化物の保護膜によって覆われていることを特徴とする。また、前記金属酸化物がシリコン酸化物ＳｉＯ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの少なくとも一方の端面をシリコン酸化物ＳｉＯ２の保護膜によってコーティングすることによって、ロッドレンズ表面に炭素塩が析出されるのが防止でき、これにより長時間使用してもロッドレンズの光学特定の劣化を防止することができる。したがって、人体に無害でかつ光学特性に劣化のない無鉛ガラス製ロッドレンズアレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明に係る無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの実施形態について説明する。図１は、ロッドレンズアレイの構成を示した斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
図１および図２において、外側が樹脂等で構成された無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０内には、多数のロッドレンズ１１が縦向きに一直線状に並列配置されている。そして、本発明では無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の表面に蒸着法によって薄い透明な金属酸化物の保護膜１２がコーティングされている。
【００１２】
この保護膜１２は、無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の上下（入光側と出光側）のロッドレンズ１１面を覆うようにコーティングされることが望ましいが、少なくとも入光側又は出光側のいずれか一方のレンズ面（好ましくは、入光側のレンズ面）を覆うようにコーティングされる。
【００１３】
そして、保護膜１２として蒸着する物質としては、シリコン酸化膜ＳｉＯ２、チタン酸化膜ＴｉＯ２、タンタルオキサイド膜Ｔａ２Ｏ５、マグネシューム酸化膜ＭｇＯ等がある。特に、シリコン酸化膜ＳｉＯ２が低屈折率の材料であるため、ガラス保護膜として厚みによる光路長の伸びを考慮すると最適であり、十分な効果を得ることができる。なお、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の屈折率は１．４７、チタン酸化膜ＴｉＯ２の屈折率は２．４５、ソーダガラスの屈折率は１．５２である。このように、チタン酸化膜ＴｉＯ２やＮｂ等他の金属でも同様な保護膜効果を得ることができるが、コスト及び屈折率からシリコン酸化膜ＳｉＯ２が保護膜として最適であることが分かる。
【００１４】
また、保護膜１２の厚さは、数１μｍ〜数十μｍが適切であり、その形状は一層構造でも多層構造でも良い。
【００１５】
次に、上述した実施形態の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の効果について説明する。
【００１６】
まず、光透過率について考察すると、本発明のように保護膜１２として金属酸化物を用いることで、分光透過率を悪化させることなく、成膜することが可能となる。通常、ガラス単体ではガラスの界面反射により片面５％程度の透過率低下が発生するが、金属酸化物成膜により界面反射を抑えることができ、分光透過率を改善することができる。更に、成膜厚さをさらに厚くコントロールすることで、反射防止膜として透過率を改善することができる。例えば、薄い単層蒸着膜で成膜した場合、図３に示すような透過率の改善効果が得られる。即ち、本発明のようにロッドレンズ１１の保護膜１２として金属酸化物を成膜した場合、波長の大きさに関係なく透過率を維持することができる。
【００１７】
次に、接着性について考察すると、本発明では蒸着による金属酸化物を成膜することは、基本的に金属を付着させることであるので、接着性は何ら問題になることがない。したがって、従来のフッ素系樹脂に比べるとロッドレンズ１１への接着性が極めて良好であると言える。
【００１８】
次に、厚さについて考察すると、蒸着による金属酸化物成膜は非常に薄く、かつ均一に成膜できるため、塗布むらによる分光透過率のむらや、厚みによる光学特性の変化は無視することができる。また、フィルムでは薄くとも２５μｍ以上のもので、焦点距離等光学設計で光路長の伸びを考慮する必要があるが、数μｍオーダでの膜では不要と言える。なお、一般に光路長の伸びａ（ｍｍ）は、次式で求めることができる。
【００１９】
ａ＝（１−１／ｎ）×ｄ
なお、ｎは屈折率、ｄは厚み（ｍｍ）である。
【００２０】
次に、無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの光学特性の劣化について、測定データを用いて説明する。
【００２１】
（測定環境の条件）
（１）供試品：カバーガラス付密着型イメージセンサ
センサ：解像度６００ｄｐｉ、モノクロＣＣＤセンサ
レンズ：日本板硝子製  無鉛ＳＬＡ１２Ｄ（２列配列品）、共役長１８．２ｍｍ
光  源：黄緑色キセノンランプ
（２）試験条件
試験環境：温度６０℃、湿度９０％ＲＨの環境で無動作放置。
測定環境：試験後、供試品を取り出し、常温・常湿環境で測定。
（３）測定条件
測定時間：電源投入後３０秒以内
白基準  ：白色原稿  反射率８３％〜９０％
黒基準  ：光源ＯＦＦ
解像力  ：６Ｌｐ／ｍｍ白黒パターン原稿（反射率：白８３〜９０％、黒５％以下）
（４）解像力計算方法
６Ｌｐ／ｍｍ白黒パターン原稿読み取り時の最大値／最小値より次の計算式で算出。
計算式＝（MTFWHITE−MTFBLACK）÷（WHITE−BLACK）×１００（％）
MTFWHITEおよびMTFBLACKは、６Ｌｐ／ｍｍの白黒パターン原稿で測定。
WHITEは、各画素の光源ＯＮ時の白色原稿で測定。
BLACKは、各画素の光源ＯＦＦ時の白色原稿で測定。
【００２２】
図４は、その測定結果を示す。図４の実線は、保護膜１１によってコーティングされた無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の測定値を示しており、１０００時間の経過後も解像力が殆んど変わらないことが分かる。これに対して、点線は保護膜がない無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの測定値であり、１０００時間経過後の解像力は、初期に比べて１５％以上悪化していることが分かる。なお、上記測定結果には、ガラス付センサによって測定したものであるから、そのガラスの曇りによる劣化が含まれていることを考慮すると、本発明の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０では光学特性の劣化が殆んどないと判断できる。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、保護膜１２がコーティングされた無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０は、外気とロッドレンズ１１の表面が直接触れることが無いため、ロッドレンズ１１のガラス内の金属イオンが表面に溶出することがなくなる。よって、ロッドレンズ１１の表面に炭酸塩などの析出物が発生することがなく、長時間使用してもロッドレンズ１１の光学特性の劣化を防止でき、耐久性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、実施形態に係る無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の製造方法につて説明する。
【００２５】
図５は、本発明による無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０の製造工程を示すフローチャートである。即ち、本発明では、基材（レンズ）洗浄・清掃し（ステップＳ１０）、次に基材を治具へセットし（ステップＳ１１）、次に治具を蒸着槽へ設置し（ステップＳ１２）、次に蒸着し（ステップＳ１３）、次に治具を蒸着槽から取り出し（ステップＳ１４）、最後に治具から基材取り外す（ステップＳ１５）。
【００２６】
一般に真空蒸着では、基材を蒸着槽に投入後、基材に熱を与えて例えば３００℃以上に熱しながら、真空状態にして蒸着物質を昇華させて基材へ付着させる。しかしながら、無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０においては、複合素材でできているため、高温環境ではアウトガスの発生が多く、その影響で膜強度が上がらないという問題がある。そこで、本発明の製造工程のステップＳ１３の蒸着処理では、基材温度を上昇させること無く、常温にてイオンガンにより蒸着物質を加速させ、基材へ付着させるという「イオン・アシステッド・ディポジション法（ＩＡＤ)」を採用することにより、蒸着物質の充填密度を向上させることができ、それにより膜強度を飛躍的に向上させることに成功した。
【実施例３】
【００２７】
次に、上述した無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０を用いた密着型イメージセンサの構成について図６を参照して説明する。密着型イメージセンサ５０は、ＬＥＤ等の発光素子５１と、上述した無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０と、受光基板５２上に搭載されたＣＣＤ等の受光素子アレイ５３によって構成されている。そして、発光素子５１から読み取り原稿に照射された光の反射光を無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ１０を介して受光素子アレイ５３が受信して画像処理を行うものである。
【００２８】
なお、密着型イメージセンサ５０の上述した構成要素以外のものを付加することや、各構成要素の形状や大きさ、取り付け位置等は、取り付け対象製品に応じて設計可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの実施形態の構造を示す図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施形態の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの光学特性の測定結果を示す図。
【図４】実施形態の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの保護膜有無による耐久性比較を示す図。
【図５】本発明に係る無鉛ガラス製ロッドレンズアレイの製造工程を示す図。
【図６】本発明の無鉛ガラス製ロッドレンズアレイを密着型イメージセンサに組み込んだ図。
【符号の説明】
【００３０】
１０‥無鉛ガラス製ロッドレンズアレイ
１１‥ロッドレンズ
１２‥保護膜（シリコン酸化膜ＳｉＯ２等）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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