(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子が整列配置され、間隙に樹脂が充填されて一体化されたロッドレンズアレイにおいて、
前記の２枚の側板はガラスファイバ強化プラスチックスからなり、それらのレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、レンズ素子配列方向のファイバ束配列ピッチがレンズ素子径±５％以内にあるガラスクロスを用いたことを特徴とするロッドレンズアレイ。
【請求項２】
２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子が整列配置され、間隙に樹脂が充填されて一体化されたロッドレンズアレイにおいて、
前記の２枚の側板はガラスファイバ強化プラスチックスからなり、それらのレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、表面凹凸の周期性が緩和される綾織り又は朱子織りのガラスクロスを用いたことを特徴とするロッドレンズアレイ。
【請求項３】
２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子が整列配置され、間隙に樹脂が充填されて一体化されたロッドレンズアレイにおいて、
前記の２枚の側板はガラスファイバ強化プラスチックスからなり、それらのレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、ガラスファイバ配列に方向性のないガラスペーパを用いたことを特徴とするロッドレンズアレイ。
【請求項４】
ガラスファイバ強化プラスチックスからなる２枚の側板は、それらのレンズ素子に対向する表面が研削又は研磨されて平滑化されている請求項１乃至３のいずれかに記載のロッドレンズアレイ。
【請求項５】
２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子が整列配置され、間隙に樹脂が充填されて一体化されたロッドレンズアレイにおいて、
前記の２枚の側板はガラスファイバ強化プラスチックスからなり、それらのレンズ素子に対向する最表面のガラスクロスのファイバ束に対して、レンズ素子が非平行に配列されていることを特徴とするロッドレンズアレイ。
【請求項６】
レンズ素子として、その直径が０．１〜１．５mmのものを使用する請求項１乃至５のいずれかに記載のロッドレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子を整列配置し、間隙に樹脂を充填して一体化したロッドレンズアレイに関するものである。更に詳しく述べると本発明は、側板のレンズ素子対向面の性状を工夫することにより解像力変動の低減を図ったロッドレンズアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロッドレンズアレイは、間隔をおいて平行に配置した２枚の側板の間に、半径方向に屈折率分布をもつロッド状のレンズ素子を多数平行に整列配置し、間隙に黒色シリコーン樹脂を含浸充填して結合一体化した短冊状の構造をなす光集束性のレンズ部品である。このロッドレンズアレイは、隣り合ったレンズ素子の作る像の重ね合わせとして全体で１個の連続した正立等倍実像を結ぶように設計される。光路長が短く反転ミラーが不要であるため装置を小型化できる特徴があり、そのためファクシミリやプリンタなどの走査用光学系に多用されている。
【０００３】
ここで前記側板としては、
▲１▼樹脂含浸後の熱処理時にレンズ素子配列が乱れないように、熱膨張係数をレンズ素材のそれに近いものにする必要があること、
▲２▼レンズ素子と同時に研削加工しなければならないため、研削性をレンズ素材に近いものにする必要があること、
▲３▼レンズ素材がガラスであることから、板ガラスを用いることが考えられるが、板ガラスは割れ易く、取り扱い難いこと、
等の理由で、ガラスファイバ強化プラスチックス（以下、「ＧＦＲＰ」と略記する）が用いられ、なかでもガラスクロス基材エポキシ樹脂積層板が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器の小型化、高性能化、高機能化が進む中で、走査用光学系に用いられているロッドレンズアレイも小型化が求められ、使用するレンズ素子もますます細径化しつつあり、またロッドレンズアレイに対する要求性能も高まっている。
【０００５】
そのような小型化、高性能化、高機能化が進展する中で、最近、ロッドレンズアレイの長手方向に解像力の周期的な変動が現れ、それに対応して、読み取り系／書き込み系で使用されてハーフ・トーンを扱う時に、周期的な濃度むらを生じる現象が発生した。この傾向は、光軸方向に位置ずれ（片側デフォーカス）が生じると極めて顕著になる。
【０００６】
光軸方向の位置ずれは、主としてロッドレンズアレイの機器への組み込み誤差に基因するもので、この位置ずれ許容量が小さく厳しければ、それだけロッドレンズアレイの機器に対する組込作業性が低下することになり、性能のばらつきも大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、長手方向の解像力変動が小さく、光軸方向に多少の位置ずれが生じても、ハーフ・トーンを扱う時でも、周期的な濃度むらが生じ難いロッドレンズアレイを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような周期的な濃度むらが生じる原因について種々検討を重ねた結果、レンズ素子径と側板（ＧＦＲＰ）表面の凹凸周期（ガラスクロスのファイバ束配列ピッチ）とのビートで（最小公倍数毎に）、レンズ素子の周期的な配列乱れ（平行からのずれ）が生じているためであることが判明した。２種類のＧＦＲＰ表面の凹凸を触針式表面粗さ計で測定した結果の例を図４の（ａ）と（ｂ）に示す。確かにＧＦＲＰ表面にはファイバ束配列に対応した周期的な微小な凹凸が存在していることが分かる。図では、直交方向にファイバ束のある部分が凸、無い部分が凹である。（ａ）での凹凸周期をＰa で、（ｂ）での凹凸周期をＰb で表す。本発明は、かかる周期的な濃度むらが生じる原因の究明に基づきなされたものである。
【０００９】
本発明は、ガラスファイバ強化プラスチックスからなる２枚の側板の間に多数のロッド状のレンズ素子が整列配置され、間隙に樹脂が充填されて一体化されたロッドレンズアレイである。本発明では、２枚の側板（ＧＦＲＰ）のレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材が、次のいずれかを満たすようにする。
(1) レンズ素子配列方向のファイバ束配列ピッチがレンズ素子径±５％以内にあるガラスクロス。
(2) 表面凹凸の周期性が緩和される綾織り（２本飛び）又は朱子織り（３本飛び以上）のガラスクロス。
(3) ガラスファイバ配列に方向性のないガラスペーパ。
【００１０】
また本発明としては、前記２枚の側板として、それらのレンズ素子に対向する表面を研削又は研磨して平滑化する構成がある。更に本発明としては、前記２枚の側板のレンズ素子に対向する最表面のガラスクロスのファイバ束に対して、レンズ素子を非平行に（斜めに）配列する構成もある。これら本発明において、レンズ素子としては、その直径が０．１〜１．５mm程度のものが好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るロッドレンズアレイの一実施例を示す説明図である。典型的には、従来同様、スペーサ１０を介して間隔をおいて平行に配置した２枚の側板１２の間に、ロッド状のレンズ素子１４を多数平行に整列配置し、それらの間隙に黒色シリコーン樹脂１６を含浸させ充填して結合一体化した短冊状の構造である。その他、エポキシ樹脂シート等を熱圧着して結合一体化したタイプもある。
【００１２】
ここで各レンズ素子１４は、ガラスロッドのイオン交換拡散により半径方向に放物線状の屈折率分布が形成されたものであり、その直径は０．１〜１．５mm程度である。２枚の側板１２はガラスファイバ強化プラスチックス（ＧＦＲＰ）、より具体的にはガラスクロス基材エポキシ樹脂積層板からなる。本発明では、側板１２のレンズ素子１４に対向する最表面のガラスファイバ基材１２ａとして、レンズ素子配列方向のファイバ束配列ピッチがレンズ素子径±５％以内にあるガラスクロスを用いる。例えばレンズ径０．９１mmのレンズ素子の場合には、レンズ素子配列方向のファイバ束配列ピッチが０．８６５〜０．９５５mmのガラスクロスを用いるということになる。ガラスクロスは、図２の（ａ）に示すような平織り（たて糸とよこ糸とを１本おきに交叉させる普通の織り方）のものでよい。
【００１３】
この場合も、レンズ素子径と側板（ＧＦＲＰ）表面の凹凸周期（ガラスクロスのファイバ束配列ピッチ）とのビートで（最小公倍数毎に）、レンズ素子の周期的な配列乱れは生じるが、レンズ素子径と凹凸周期がほぼ等しいために、合成周期が長くなり、実質的に濃度むらが目立たなくなる。
【００１４】
本発明の他の実施の形態としては、レンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、綾織り又は朱子織りのガラスクロスを用いる構成がある。綾織りは２本飛びの織り方であり、朱子織りは３本飛び以上の織り方である。朱子織りの一例を図２の（ｂ）に示す。これらの織り方のガラスクロスは、表面凹凸の周期性が緩和されて平滑度が上がるため、その結果としてレンズ素子配列に周期的な変動が起こり難くなる。
【００１５】
本発明の更に他の実施の形態としては、レンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、ガラスペーパを用いる構成がある。ガラスペーパは、ガラス短繊維を水中で薄く平らに絡み合わせたものである。これに樹脂を含浸させた後、プレス積層してＧＦＲＰとする点は前記ガラスクロスの場合と同様である。このような構造上、本質的に周期構造はない。従って、レンズ素子配列に周期的な変動は起こらない。
【００１６】
本発明の他の実施の形態としては、それらのレンズ素子に対向する表面を研削又は研磨する構成がある。研削又は研磨により、表面の微細な凹凸は平滑化されるから、レンズ素子配列に周期的な変動は起こらなくなる。
【００１７】
本発明の他の実施の形態としては、それらのレンズ素子に対向する最表面のガラスクロスのファイバ束に対して、レンズ素子を非平行に配列する構成がある。例えば、ガラスクロスのファイバ束に対して１０度以上傾斜させて切り出したＧＦＲＰを側板として用いる。このようにガラスクロスのファイバ束に対してレンズ素子が傾いて配列されていると、ファイバ束配列周期の影響を低減することができ、結果として濃度むらを低減できる。
【００１８】
【実施例】
側板に種々のＧＦＲＰ積層板を用いて組み立てたたロッドレンズアレイに対して、図３に示すような光学評価系によって長手方向のＭＴＦ変化を調べた。ここでＭＴＦはModulation Transfer Functionの略であり、解像力の評価尺度の一つである。光学評価系について簡単に述べると、ハロゲンランプ２０からの光が、フィルタ２２、拡散板２４、矩形波テストチャート２６を通過することで矩形波格子パターンを形成し、ロッドレンズアレイ２８で結像してＣＣＤイメージセンサ３０で受光し電気信号に変換する構成である。ロッドレンズアレイ２８を白抜き矢印方向に移動することにより、その全長にわたって検査する。その出力波形をデータ処理装置３２に送り、極大値ｉmax と極小値ｉmin を求め、次式によりＭＴＦを算出する。
ＭＴＦ（％）＝〔（ｉmax −ｉmin ）／（ｉmax ＋ｉmin ）〕×１００
【００１９】
図５は、比較例のＭＴＦ変動を示す説明図である。この比較例のロッドレンズアレイは、レンズ径０．９１mmのレンズ素子を配列し、ＧＦＲＰ側板のレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材としてファイバ束配列ピッチ０．７７mmのガラスクロスを用いたものである。ＣＣＤイメージセンサが正規の位置（ベスト・フォーカス位置；ΔＬ＝０）及びΔＬ＝±５０μｍの位置での全幅ＭＴＦプロファイル（左列の図）及びその周波数解析結果（右列の図）を示している。この例では、特に±５０μｍデフォーカスした時に、５mm強に強い周期性が現れていることが分かる。
【００２０】
図６〜図８は、本発明の実施例のＭＴＦ変動を示す説明図であり、ロッドレンズアレイは、いずれも同じレンズ径０．９１mmのレンズ素子を配列している。
【００２１】
実施例Ａは、ＧＦＲＰ側板のレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材としてファイバ束配列ピッチ０．８８mmのガラスクロス（平織り）を用いたものである。そのＭＴＦ変動（ΔＬ＝０及びΔＬ＝±５０μｍの位置での全幅ＭＴＦプロファイル及びその周波数解析結果）を図６に示す。
【００２２】
この実施例Ａの構成では、想定される合成周期（レンズ径＋ガラスクロス表面凹凸周期）が２０mm以上と長くなるため、レンズ素子配列乱れの変化率／解像力変動の変化率が小さくなり、実使用時の濃度むらが目立たなくなる。また、周期が長いこと自体、目に付き難い効果がある。
【００２３】
実施例Ｂは、ＧＦＲＰ側板のレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として朱子織りのガラスクロスを用いたものである。そのＭＴＦ変動（ΔＬ＝０及びΔＬ＝±５０μｍの位置での全幅ＭＴＦプロファイル及びその周波数解析結果）を図７に示す。
【００２４】
実施例Ｃは、ＧＦＲＰ側板のレンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材としてガラスペーパを用いたものである。そのＭＴＦ変動（ΔＬ＝０及びΔＬ＝±５０μｍの位置での全幅ＭＴＦプロファイル及びその周波数解析結果）を図８に示す。
【００２５】
これら実施例Ｂ〜Ｃのいずれの構成でも、比較例の図５に見られる±５０μｍデフォーカス時の５〜６mmの強い周期性が生じていない。これは、ＧＦＲＰ側板の表面凹凸の周期性の影響が低減されるため、レンズ素子配列に周期的な変動が起こらないことによるものと考えられる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上記のように、ＧＦＲＰ側板のレンズ素子対向面の性状を工夫し、レンズ素子に対向する最表面のガラスファイバ基材として、レンズ素子配列方向のファイバ束配列ピッチがレンズ素子径±５％以内にあるガラスクロス、表面凹凸の周期性が緩和される綾織り又は朱子織りのガラスクロス、ガラスファイバ配列に方向性のないガラスペーパを用いたり、表面が研削又は研磨されて平滑化されているＧＦＲＰを用いたり、あるいはレンズ素子に対向する最表面のガラスクロスのファイバ束に対してレンズ素子を非平行に配列するように構成することにより、ロッドレンズアレイの長手方向の解像力変動を小さく、光軸方向に多少の位置ずれが生じても、ハーフ・トーンを扱う時でも周期的な濃度むらを生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロッドレンズアレイの一例を示す説明図。
【図２】ガラスクロスの平織りと朱子織りの説明図。
【図３】ＭＴＦ測定系の説明図。
【図４】ＧＦＲＰ表面の凹凸周期の説明図。
【図５】比較例のＭＴＦ変動を示す説明図。
【図６】実施例ＡのＭＴＦ変動を示す説明図。
【図７】実施例ＢのＭＴＦ変動を示す説明図。
【図８】実施例ＣのＭＴＦ変動を示す説明図。
【符号の説明】
１０  スペーサ
１２  側板
１２ａ  ガラスファイバ基材
１４  レンズ素子
１６  黒色シリコーン樹脂
【図１】
0003961732.tif 000002
【図２】
0003961732.tif 000003
【図３】
0003961732.tif 000004
【図４】
0003961732.tif 000005
【図５】
0003961732.tif 000006
【図６】
0003961732.tif 000007
【図７】
0003961732.tif 000008
【図８】
0003961732.tif 000009