(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に長さを有する複数の凸レンズがそれらの光軸が平行かつ等間隔となるようにそれぞれ列状に並んだ第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを具備しているとともに、これら第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとは、それらの凸レンズどうし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、
上記第１のレンズアレイは光入射側とされるとともに、上記第２のレンズアレイは光出射側とされ、かつ上記第１のレンズアレイの各凸レンズは、上記第２のレンズアレイの各凸レンズよりも長い寸法と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】
上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのそれぞれの複数の凸レンズは、同一方向に延びた複数の列に並べられている、請求項１に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項３】
上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのそれぞれは、複数の凸レンズとこれら複数の凸レンズを繋ぐホルダ部とが、透光性を有する合成樹脂により一体成形されたものである、請求項１または２に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項４】
上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのうち、少なくとも光入射側とされる第１のレンズアレイには、上記複数の凸レンズ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３に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項５】
上記複数の凸レンズどうしを光学的に分離させる手段は、上記複数の凸レンズ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により覆われている、請求項４に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項６】
上記凹部は、上記ホルダ部の光入射側の面と光出射側の面との双方またはいずれか一方に設けられている、請求項５に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項７】
上記複数の凸レンズ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と光出射側の面との双方またはいずれか一方における上記各凸レンズ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５または６に記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項８】
上記第２のレンズアレイの各凸レンズの光出射がなされるレンズ面は、上記第１のレンズアレイの各凸レンズの光入射がなされるレンズ面よりも大径とされている、請求項１ないし７のいずれかに記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項９】
上記第１のレンズアレイと上記第２のレンズアレイとは、これらの一方に設けられた凸部と他方に設けられ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１ないし８のいずれかに記載のレンズアレイアッセンブリ。
【請求項１０】
透明板と、受光素子と、これら受光素子と透明板と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、かつ上記透明板に対向配置された原稿の正立等倍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。
【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、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原稿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アレイは、いわゆるセルフォックレンズアレイと呼ばれており、図１７および図１８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合成樹脂製のホルダ９０内に保持させたものである。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に対応した平面状となっているが、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１８によく表れているように、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。
【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、セルフォックレンズにその内部の各所の屈折率が異な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、特殊な製造技術や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に過ぎるという難点があった。このことは、正立等倍像を結像させる光学系を必要とするイメージリーダやファクシミリ装置などの装置や機器類のコストダウンの障害になる。
【０００４】
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、正立等倍像を得るための光学用部品として、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することができ、しかも光学的特性にも優れたものを提供することをその課題としている。
【０００５】
【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。
【０００６】
本願発明の第１の側面によれば、レンズアレイアッセンブリが提供される。このレンズアレイアッセンブリは、光軸方向に長さを有する複数の凸レンズがそれらの光軸が平行かつ等間隔となるようにそれぞれ列状に並んだ第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを具備しているとともに、これら第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとは、それらの凸レンズどうし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、上記第１のレンズアレイは光入射側とされるとともに、上記第２のレンズアレイは光出射側とされ、かつ上記第１のレンズアレイの各凸レンズは、上記第２のレンズアレイの各凸レンズよりも長い寸法とされていることに特徴づけられる。
【０００８】
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、第１のレンズアレイの各凸レンズによって物体の倒立縮小像をつくるとともに、その倒立縮小像を第２のレンズアレイの各凸レンズによってさらに反転させ、かつ拡大させる結果、セルフォックレンズを用いた場合と同様に、物体の正立等倍像をライン状領域に結像させることができる。本願発明においては、いわゆる凸レンズアレイとしての第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを組み合わせているために、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、個々のレンズアレイの製造、ひいてはレンズアレイアッセンブリ全体の製造をセルフォックレンズアレイの製造よりも容易なものにでき、製造コストの大幅な低減化が可能となる。
【０００９】
さらに、重要な効果として、本願発明においては、ライン状領域に結像される正立等倍像を明るくし、しかもその正立等倍像の明るさや鮮明度をそのライン状領域の長手方向において均一化することも容易に達成できるという利点が得られる。すなわち、本願発明において、長い寸法側の複数の凸レンズを備えた第１のレンズアレイを光の入射側とするとともに、短い寸法側の複数の凸レンズを備えた第２のレンズアレイを光の出射側にしているので、第２のレンズアレイの各凸レンズが短い分だけ、第１のレンズアレイの各凸レンズから第２のレンズアレイの各凸レンズ内に進行した光がその凸レンズの周面あるいはそれに相当する部分に到達する可能性を低くすることができ、第２のレンズアレイの各凸レンズの所定のレンズ面から結像領域に向けての出射光量を多くし、正立等倍像を明るくすることができるのである。また、光入射側となる第１のレンズアレイの各凸レンズを長くすると、第１のレンズアレイの各凸レンズの光入射用のレンズ面から物体の倒立縮小像が結ばれる結像点までの距離を長くとることができ、縮小倍率が小さい倒立縮小像を得ることが可能となる。このため、本願発明においては、第１のレンズアレイの各凸レンズによってつくられる縮小倍率が小さい倒立縮小像を、第２のレンズアレイの各凸レンズによって小さい拡大倍率で拡大および反転させることにより、正立等倍像を得る光学系とすることができる。したがって、本願発明とは異なり、縮小倍率が大きく、微小サイズの倒立縮小像をつくってからその倒立縮小像を大きな拡大倍率で拡大させることにより正立等倍像をつくるものと比較すると、最終的に得られる正立等倍像の明るさや鮮明度が、複数の凸レンズのそれぞれの形状やサイズのバラツキの影響を受け難いものにできる。
【００１０】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのそれぞれの複数の凸レンズは、同一方向に延びた複数の列に並べられている。
【００１１】
このような構成によれば、レンズの列方向と交差する方向にも複数の凸レンズが並ぶこととなり、上記方向に並ぶ複数の凸レンズを利用して正立等倍像を結像させることが可能となるために、凸レンズを１列にのみ設けた場合よりも正立等倍像を明るくすることができる。
【００１２】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのそれぞれは、複数の凸レンズとこれら複数の凸レンズを繋ぐホルダ部とが、透光性を有する合成樹脂により一体成形されたものである。
【００１３】
このような構成によれば、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイのそれぞれを、金型を用いた一般の樹脂成形作業により簡単に製造することができる。したがって、製造コストを一層安価にすることができる。また、各凸レンズの形状やサイズを変更することも比較的簡単に行えるために、物体から正立等倍像の結像点までの距離や、各凸レンズの焦点深度などを所望の値に設定することも容易となる。
【００１４】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記第１のレンズアレイおよび上記第２のレンズアレイのうち、少なくとも光入射側とされる第１のレンズアレイには、上記複数の凸レンズどうしを光学的に分離させる手段が設けられている。
【００１５】
このような構成によれば、ある１つの凸レンズに入射した光がその隣りの凸レンズに混入（クロストーク）しないようにすることができ、結像画像の画質劣化を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凸レンズ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質劣化を防止できることが確認されている。
【００１６】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記複数の凸レンズどうしを光学的に分離させる手段は、上記複数の凸レンズ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により覆われている。上記凹部は、上記ホルダ部の光入射側の面と光出射側の面との双方またはいずれか一方に設けられている。
【００１７】
このような構成によれば、各凸レンズの内部からその側方に漏れ出ようとする光や、各凸レンズの側方から各凸レンズの内部に向けて進行しようとする光が、凹部を規定する内壁面を覆っている遮光材によって吸収されることとなり、各凸レンズ間のクロストークがより確実に防止される。
【００１８】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記複数の凸レンズ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と光出射側の面との双方またはいずれか一方における上記各凸レンズ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。
【００１９】
このような構成によれば、上記したように各凸レンズ間に凹部を設けてレンズ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。
【００２０】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記第２のレンズアレイの各凸レンズの光出射がなされるレンズ面は、上記第１のレンズアレイの各凸レンズの光入射がなされるレンズ面よりも大径とされている。
【００２１】
このような構成によれば、第１のレンズアレイの各凸レンズに入射した光の全量または略全量を第２のレンズアレイの各凸レンズのレンズ面から無駄なく出射することが可能となる。したがって、結像画像をより明るくすることが可能となる。
【００２２】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記第１のレンズアレイと上記第２のレンズアレイとは、これらの一方に設けられた凸部と他方に設けられ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。
【００２３】
このような構成によれば、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを互いに積層させて組み付ける作業が容易となる。また、上記凸部と凹部とは、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの位置ずれ防止効果をも発揮するために、互いに対応する凸レンズどうしの光軸がずれないようにすることもできる。
【００２４】
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、透明板と、受光素子と、これら受光素子と透明板と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、かつ上記透明板に対向配置された原稿の正立等倍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に特徴づけられる。
【００２５】
本願発明の第２の側面によって提供される光学装置においては、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用いているために、画像を結像させるための光学部品のコストが著しく削減され、装置のコストダウンを図ることができる。また、ライン状領域に結像される画像を明るくするとともに、その画像の明るさや鮮明度をライン状領域の長手方向において均一化することもできるために、読み取り画像の質を高めることもできる。
【００２６】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は、本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの一例を示す断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図３は、図１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。
【００２９】
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Ａは、第１のレンズアレイ１と、第２のレンズアレイ２とが積層状態で組み合わされて構成されている。第１のレンズアレイ１は、一定間隔で１列に並んだ複数の凸レンズ１１と、これら複数の凸レンズ１１どうしを繋ぐホルダ部１０とを備えており、その全体の概略形状は凸レンズ１１の直径よりも大きな横幅の横断面矩形状をした長尺ブロック状を呈している。第１のレンズアレイ１の長手方向両端部の表面（上面）および裏面（下面）の互いに対向する箇所には、凸部１２と凹部１３とが設けられている。第２のレンズアレイ２の基本的な構成は、第１のレンズアレイ１と同様であり、一定間隔で１列に並んだ複数の凸レンズ２１と、これら複数の凸レンズ２１どうしを繋ぐホルダ部２０とを備えており、その全体の概略形状も第１のレンズアレイ１と同様となっている。第２のレンズアレイ２の長手方向両端部の表裏面の互いに対向する箇所には、凸部２２と凹部２３とが設けられている。
【００３０】
第１および第２のレンズアレイ１，２は、いずれも透明樹脂による成形物であり、複数の凸レンズ１１とホルダ部１０、および複数の凸レンズ２１とホルダ部２０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、透明度や機械強度にすぐれた、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。
【００３１】
第１のレンズアレイ１は、光の入射側に配置される一方、第２のレンズアレイ２は、光の出射側に配置される。複数の凸レンズ１１，２１のそれぞれは、光の入射または出射がなされるレンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂがいずれも凸状曲面とされているとともに、光軸Ｃの方向に一定の寸法（厚み）Ｓａ，Ｓｂを有するいわゆる厚レンズとしての両凸レンズとして形成されている。ただし、各凸レンズ１１，２１の長さＳａ，Ｓｂは相違しており、Ｓａ＞Ｓｂの関係となっている。レンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂは、球面または非球面のいずれであってもよい。レンズ面を球面にすれば、凸レンズの成形が容易となる。また、非球面にすれば、レンズの収差を少なくし、ピンボケの少ない結像が可能となる。各レンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂのそれぞれの直径は、たとえば０．６ｍｍ程度である。また、各凸レンズ１１，２１の列方向のピッチ間隔は、たとえば０．７５〜１ｍｍ程度である。第１および第２のレンズアレイ１，２は、凹部１３に凸部２２が嵌入するようにして互いに組み付けられており、各凸レンズ１１と各凸レンズ２１の光軸Ｃどうしが合わされている。また、同一の光軸Ｃ上に並ぶ凸レンズ１１，２１は、後述するように、正立等倍像を結像できるようになっている。
【００３２】
ホルダ部１０の表面および裏面には、複数の凸レンズ１１どうしを光学的に分離する手段として、複数の凹部１４が設けられている。これら複数の凹部１４は、図３および図４によく表れているように、互いに隣り合う凸レンズ１１どうしの間に位置し、かつ凸レンズ１１の列方向と交差する方向に延びた細幅有底の凹溝状である。ホルダ部２０の表面および裏面にも、各凹部１４と同様な構成の複数の凹部２４が設けられている。
【００３３】
図１および図３によく表れているように、各凹部１４，２４を規定する側壁面１４ａ，２４ａおよび底面１４ｂ，２４ｂは、黒色塗膜からなる遮光材１５，２５によって覆われている。また、第１および第２のレンズアレイ１，２は、それらの表裏両面のうち、レンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを除く領域、すなわちホルダ部１０，２０の表裏両面についても、遮光材１５，２５によって覆われている。なお、本願発明においては、遮光材１５，２５を黒色にするのに代えて、それに近い暗色系の色彩としてもかまわない。
【００３４】
上記した構成の第１および第２のレンズアレイ１，２は、たとえば次のような製造方法により簡単に製造することができる。
【００３５】
すなわち、まず第１のレンズアレイ１を製造するには、図５（ａ），（ｂ）に示すような構成のシート状またはプレート状の樹脂成形品１’を作製する。この樹脂成形品１’は、第１のレンズアレイ１の原型となるレンズアレイの中間品を複数並べた状態に透明樹脂を成形したものであり、複数の凸レンズ１１が複数列に並んで形成されている。複数の凸レンズ１１どうしの間の凹部１４、複数の凸部１２、および複数の凹部１３については、樹脂成形品１’の樹脂成形工程によって同時に成形することができ、このような構成を有する樹脂成形品１’は、金型を用いた一般の樹脂成形工程により得ることができる。
【００３６】
樹脂成形品１’の成形後には、樹脂成形品１’の外面のうち、レンズ面１１ａ，１１ｂ以外の領域を黒色の遮光材１５により覆ってから、図６に示すように、樹脂成形品１’を符号Ｎｂ−Ｎｂで示す線に沿って切断し、複数の個々の第１のレンズアレイ１として分割すればよい。このように、１つの樹脂成形品１’から第１のレンズアレイ１を複数個取りすれば、第１のレンズアレイ１の生産能率を高めることができる。また、複数の第１のレンズアレイ１を遮光材１５によって覆う作業についても、樹脂成形品１’の段階において一括して行えるために効率良く行えることとなる。レンズアレイアッセンブリＡの組み立ては、第１のレンズアレイ１の凹部１３に第２レンズアレイ２０の突起２２を嵌合させるだけのきわめて簡単な作業により行うことができる。
【００３７】
樹脂成形品１’の外面のレンズ面１１ａ，１１ｂ以外の箇所を遮光材１５によって覆うための手段としては、たとえば樹脂成形品１’の全体を黒色塗料液中に浸漬させてから、その塗料が乾燥硬化する以前にレンズ面１１ａ，１１ｂに付着している黒色塗料をフェルト状あるいはスポンジ状などの適当な部材を用いて拭い取る手段を用いることができる。図３および図４によく表れているように、各凸レンズ１１の外周面１１ｃ，１１ｄがその周辺部のホルダ部１０の表面または裏面から適当な寸法ｓ１だけ起立するように形成しておけば、各レンズ面１１ａ，１１ｂとホルダ部１０の表面または裏面とに段差が生じるために、各レンズ面１１ａ，１１ｂに付着した黒色塗料を拭い取る作業を容易に行うことができる。もちろん、上記の手段に代えて、各レンズ面１１ａ，１１ｂにマスキングを施してから、樹脂成形品１’の全体に黒色塗装を施し、その後各レンズ面１１ａ，１１ｂのマスクを除去するといった手段を用いることにより遮光材１５を設けることもできる。
【００３８】
第１のレンズアレイ１の他の製造方法としては、凹部１４を樹脂成形工程によって形成するのではなく、機械加工やレーザ加工を用いて形成する手段を採用することもできる。すなわち、第１のレンズアレイ１の原型となるレンズアレイ中間品としては、たとえば図７に示すような形態の樹脂成形品１”を作製し、その後エンドミル８１を用いて複数の凸レンズ１１どうしの間に凹部１４を形成するようにしてもかまわない。凹部１４をレーザ加工により形成する場合には、エキシマレーザやパルスＣＯ2 レーザなどのように、レーザ加工部分に高熱を発生させにくいレーザを用いることが好ましい。レンズ面１１ａ，１１ｂに高熱による歪みを生じさせないようにする必要があるからである。
【００３９】
第２のレンズアレイ２についても、第１のレンズアレイ１の製造方法と同様な方法により製造することができる。また、第１および第２のレンズアレイ１，２のそれぞれの中間品を樹脂成形するときに、これらを同一の金型を用いて成形することもできる。さらには、図５（ａ）に示した樹脂成形品１’を、第１および第２のレンズアレイ１，２のそれぞれの中間品となる部分が互いに繋がったものとして形成することもできる。このようにすれば、第１および第２のレンズアレイ１，２の樹脂成形工程の条件を同一にすることができ、各凸レンズ１１，２１どうしのピッチずれを少なくして、それらの光軸Ｃどうしを正確に合わせることが可能となる。
【００４０】
次に、上記構成のレンズアレイアッセンブリＡの作用について説明する。
【００４１】
図８に示すように、始点Ｓから出発した光は、第１のレンズアレイ１の各凸レンズ１１を通過した後に、第２のレンズアレイ２の各凸レンズ２１を通過してから結像点Ｒに達する。この場合、共通の光軸Ｃ上に並ぶ２つの凸レンズ１１，２１のレンズ面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを通過するときの光の屈折作用により、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、始点Ｓにある物体ａ→ｂの正立等倍像ａ’→ｂ’を結像点Ｒに形成させることができるのである。この現象を換言すると、レンズアレイアッセンブリＡを用いた光学系においては、レンズ面１１ａは、レンズ面１１ｂの近傍であって、かつレンズ面２１ａよりも手前の位置に、物体の倒立縮小像を形成する役割を果たし、その倒立縮小像は、その後段に位置するレンズ面２１ａ，２１ｂによって拡大され、かつ反転される結果、結像点Ｒには物体の正立等倍像が結ばれるのである。複数の凸レンズ１１，２１は、列状に並んでいるために、結像点Ｒのライン状の領域に物体の正立等倍像が形成されることとなる。
【００４２】
各凸レンズ１１，２１の長さＳａ，Ｓｂは、Ｓａ＞Ｓｂの関係にあるために、次に述べるように、各凸レンズ１１，２１の長さを等しくした場合にはみることができない作用も得られる。すなわち、図９（ａ）は、本願発明が適用されたレンズアレイアッセンブリの凸レンズ１１，２１の組み合わせ構造の作用を示す説明図であり、同図（ｂ），（ｃ）は本願発明との対比例の作用を示す説明図である。同図（ｂ）に示すように、２つの凸レンズ１１，２１のそれぞれの長さをともにＳａとし、光出射側の凸レンズ２１を比較的長い寸法にした場合には、凸レンズ１１を通過して凸レンズ２１内に進行した光として、凸レンズ２１の周面２１ｅに到達してしまい、レンズ面２１ｂに達しない光（符号Ｎｃで示す）が多く発生する。凸レンズ２１の周面に到達した光は、黒色塗膜からなる遮光材１５によって吸収される。これに対し、図９（ａ）に示す構造によれば、凸レンズ２１の寸法が図９（ｂ）のものよりも短くされており、凸レンズ１１から凸レンズ２１に入射した光がレンズ面２１ｂに到達し易くなっている。より具体的には、図９（ａ）に示す構造によれば、同図（ｂ）の符号Ｎｃで示した光に相当する光を、レンズ面２１ｂに到達させることができ、この光をレンズ面２１ｂの屈折作用によって結像点Ｒに導くことができるのである。したがって、レンズアレイアッセンブリＡにおいては、各レンズ面２１ｂからの出射光量を多くできることとなり、結像点Ｒの正立等倍像を明るくすることができる。
【００４３】
また、図９（ｃ）に示すように、２つの凸レンズ１１，２１のそれぞれの長さをともにＳｂとし、光入射側の凸レンズ１１を短い寸法にした場合には、レンズ面１１ａから寸法Ｓｂに略等しい距離だけ離れた箇所（符号Ｎｄで示す箇所）に物体ａ→ｂの倒立縮小像ａ”→ｂ”が結ばれる。レンズ面１１ａから倒立縮小像ａ”→ｂ”の結像点までの距離が短いと、その倒立縮小像の縮小倍率が大きくなり、その像は非常に小さくなる。したがって、その像を等倍に拡大するためには、レンズ面２１ａ，２１ｂによる像の拡大倍率を大きくしなければならないこととなる。これに対し、図９（ａ）に示す構成においては、物体ａ→ｂの倒立縮小像ａ”→ｂ”が結ばれる箇所（符号Ｎｅで示す）は、レンズ面１１ａから寸法Ｓａに略等しい距離だけ離れた箇所であり、図９（ｃ）に示した構成のものよりも、レンズ面１１ａから倒立縮小像の結像点Ｎｅまでの距離が長い。このため、その分だけ、倒立縮小像ａ”→ｂ”の縮小倍率は小さく、その像は大きくなる。また、倒立縮小像の縮小倍率が小さい分だけ、レンズ面２１ａ，２１ｂによる像の拡大倍率は小さくてすむ。このように、本願発明が適用された凸レンズ１１，２１の組み合わせ構造によれば、縮小倍率の小さい倒立縮小像を小さな拡大倍率で拡大させる光学系を構成することが可能であるため、縮小倍率が大きい倒立縮小像を大きな倍率で拡大させる光学系とは異なり、凸レンズ１１，２１の各レンズ面の形状や寸法に多少の誤差がある場合であっても、結像点Ｒに結像される画像の鮮明度に大きな変化が生じないようにすることができる。また、一組の凸レンズ１１，２１が光を受けてから像を結ぶことが可能な広さ（重なり度）についても、各レンズ面の形状や寸法の誤差の影響を大きく受けないようにすることができる。したがって、本実施形態のレンズアレイアッセンブリＡにおいては、複数組の凸レンズ１１，２１によってライン状の領域に結像される正立等倍像の明るさや鮮明度などがそのライン状の領域の長手方向の各所において大きくばらつかないようにすることもできるのである。
【００４４】
また、図８に示されているように、レンズアレイアッセンブリＡにおいては、始点Ｓから第１のレンズアレイ１に向けて進行した光が、レンズ面１１ａ以外の領域から各凸レンズ１１内に入り込むことは、遮光材１５によって適切に防止される。さらに、各凸レンズ１１内に入り込んだ光がその隣の凸レンズ１１や、第２のレンズアレイ２において隣の位置関係にある凸レンズ２１に向けて入り込むことも、凹部１４内に位置する遮光材１５によって適切に防止される。このように、凹部１４や遮光材１５の存在により、凸レンズ間の光のクロストークが効果的に防止されるとともに、凸レンズ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。また、第２のレンズアレイ２においても、凹部２４や遮光材２５が凸レンズ２１間のクロストークを防止する効果を発揮する。したがって、結像点Ｒにおける正立等倍像を鮮明なものにできる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、第１および第２のレンズアレイ１，２のそれぞれに凸レンズ間のクロストークを防止するための手段（凹部１４，２４や遮光材１５，２５）を設けているが、光出射側の第２のレンズアレイ２にはそのような手段を設けない場合であっても、凹部１４の深さを適当な深さにすることによって、各凸レンズ２１間にクロストークが生じないようにできることが確認されている。これは、第２のレンズアレイ２の各凸レンズ２１間においてクロストークを生じる虞れがある光については、凹部１４や遮光材１５によって未然に遮断することができるからである。したがって、本願発明においては、たとえば図１０に示すように、第２のレンズアレイ２としては、遮光材２５を有しない構成のものを用いることもできる。このような構成にすれば、第２のレンズアレイ２の製造工程において遮光材２５を形成するための塗装処理工程を省略することができるために、全体の製造コストをより安価にすることが可能となる。また、同図においては、第２のレンズアレイ２が凹部２４を備えた構成とされているが、凹部２４を有しない構成とし、その製造をさらに容易にすることもできる。
【００４６】
第１のレンズアレイ１の複数の凹部１４は、ホルダ部１０の表裏両面に形成されているために、複数の凹部１４の個々の深さを比較的浅くしても、充分なクロストーク防止効果が得られる。そして、このように各凹部１４の深さを浅くできるようにすれば、各凹部１４を樹脂成形工程によって形成する場合において、その成形に用いられる金型の各凹部１４に対応する凸部の突出寸法を小さくすることができることとなり、金型の製作が容易となる。また、各凹部１４を細幅に形成するのに有利となる。各凹部１４を細幅にできれば、それだけ凸レンズ１１の列方向のピッチを小さくして凸レンズ１１の密度を高めることが可能となるため、正立等倍像を明るくするのにより有利となる。また、金型のキャビティ内において大きな寸法の凸部が偏って存在しないようにすることもできるために、キャビティ内における樹脂の流れが円滑となり、樹脂成形不良の発生率を少なくすることも可能となる。
【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には透明板３３が、下面開口３４には基板３５が装着されている。透明板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から透明板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Ａが配置されている。このレンズアレイアッセンブリＡ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Ａ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Ａ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。透明板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。レンズアレイアッセンブリＡ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Ａの上方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３１ａ，３９ａ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、透明板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。ただし、このイメージセンサ３０が、いわゆるハンディスキャナとして、またはその部品として構成される場合には、当然ながらプラテンローラＰは用いられない。
【００５０】
以上の構成において、ＬＥＤ３７から発せられ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Ａ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る。レンズアレイアッセンブリＡは、細幅なブロック状の２つのレンズアレイ１，２を積層させた細長状のものであるから、スペース効率の面からしてもイメージセンサ３０の光学部品として好ましいものとなる。
【００５１】
図１２〜図１６は、本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの他の例を示す図である。なお、図１２以降の図においては、先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一符号を付している。
【００５２】
図１２に示すレンズアレイアッセンブリＡａは、第１のレンズアレイ１Ａの複数の凹部１４がホルダ部１０の光の入射側となる表面（上面）側のみに設けられた構成とされており、各レンズ面１１ｂどうしの間の平面部分１９は遮光材１５によって覆われている。これに対し、第２のレンズアレイ２Ａは、凹部２４や遮光材２５が一切設けられていない構成とされている。また、第２のレンズアレイ２Ａの各レンズ２１のレンズ面２１ａは、第１のレンズアレイ１Ａのレンズ面１１ｂと同等またはそれよりも大径とされているとともに、レンズ面２１ｂは、レンズ面２１ａよりも大径であって、それら複数のレンズ面２１ｂどうしは互いに繋がった形態となっている。もちろん、各凸レンズ１１の長さＳａは、各凸レンズ２１の長さＳｂよりも長くされている。
【００５３】
上記した構成のレンズアレイアッセンブリＡａにおいても、図１３に示すように、始点Ｓにある物体（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。凹部１４は、ホルダ部１０の光入射側の面のみに設けられているものの、この凹部１４を先の実施形態の第１のレンズアレイ１の凹部１４よりも深めに形成することによって、複数の凸レンズ１１，２１間における光のクロストークを適切に防止することができる。第２のレンズアレイ２Ａには、凹部や遮光材が設けられていないものの、既述したとおり、このような構成であっても、第２のレンズアレイ２Ａの各凸レンズ２１間にクロストークを生じないようにできる。また、上記構成のレンズアレイアッセンブリＡａにおいては、光が入射するレンズ面１１ａよりも光が最終的に出射するレンズ面２１ｂの方が大径であるために、各凸レンズ１１に入射した光を最終のレンズ面２１ｂから無駄なく結像点Ｒに出射させることができ、結像画像をより明るくすることが可能となる。
【００５４】
図１４に示すレンズアレイアッセンブリＡｂは、第１のレンズアレイ１Ｂの複数の凹部１４がホルダ部１０の光の出射側となる裏面のみに設けられた構成とされており、ホルダ部１０の光の入射側となる表面は遮光材１５によって覆われている。第２のレンズアレイ２Ｂは、先の図１２および図１３に示した第２のレンズアレイ２Ａと同様な構成である。
【００５５】
上記構成のレンズアレイアッセンブリＡｂにおいても、先に説明したレンズアレイアッセンブリＡａと同様に、各凹部１４の深さを適当な深さにすることによって、各凸レンズ１１，２１間の光のクロストークを防止することができる。このように、本願発明においては、凹部１４を、ホルダ部１０の光の入射側となる面および出射側となる面の双方に設けるだけではなく、それらのうちのいずれか一方のみに設けた場合であっても、各凸レンズ間における光のクロストークを適切に防止することができる。
【００５６】
図１５に示すレンズアレイアッセンブリＡｃにおいては、第１および第２のレンズアレイ１Ｃ，２Ｃの複数の凸レンズ１１，２１をそれぞれ２列に並べて設けている。また、第１のレンズアレイ１には、凸レンズ１１の列方向において隣り合う凸レンズ１１どうしの間を遮る凹部１４に加えて、図１６によく表れているように、凸レンズ１１の列どうしの間を遮る凹部１４Ａも設けられている。同様に、第２のレンズアレイ２にも、凸レンズ２１の列方向において隣り合う凸レンズ２１どうしの間を遮る凹部２４に加えて、凸レンズ２１の列どうしの間を遮る凹部２４Ａが設けられている。凹部１４Ａ，２４Ａを規定する壁面は、凹部１４，２４を規定する壁面と同様に、黒色塗膜からなる遮光材１５，２５によって覆われている。
【００５７】
上記構成のレンズアレイアッセンブリＡｃにおいては、図１６によく表れているように、凸レンズ１１，２１の列方向と交差する方向に並ぶ２組の凸レンズ１１，２１のそれぞれによって物体（ａ→ｂ→ｃ）についての同一の正立等倍像（ａ’→ｂ’→ｃ’）を結像点Ｒに重ねて結像させることができる。したがって、凸レンズ１１，２１をそれぞれ１列のみ設けた場合よりも正立等倍像をさらに明るくすることができる。このように、本願発明においては、第１および第２のレンズアレイの各凸レンズの列が、複数列にされていてもかまわない。凸レンズの列数を多くするほど正立等倍像をより明るくすることが可能であり、３列あるいはそれ以上の列数にしてもよい。また、凹部１４Ａ，２４Ａは、第１および第２のレンズアレイ１Ｃ，２Ｃの幅方向に隣り合う凸レンズ１１，２１間における光のクロストークを防止する役割を果たすため、やはり上記構成のレンズアレイアッセンブリＡｃにおいても、鮮明な正立等倍像を得ることができる。
【００５８】
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、凸レンズアレイとしての第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとのみを組み合わせた構成としているが、本願発明はこれに代えて、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間に、凹レンズアレイとしての第３のレンズアレイを挟み込むことにより、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として構成することもできる。また、本願発明に係るレンズアレイアッセンブリを構成する第１および第２のレンズアレイは、複数の凸レンズとホルダ部とが透光性を有する樹脂によって一体成形された構成とすることが製造コストを低減化する上で好ましいものの、これに限定されず、それとは異なる構成のレンズアレイを用いることもできる。
【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一例を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１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】（ａ）は、図１に示すレンズアレイアッセンブリを構成するレンズアレイの原型となる樹脂成形品の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図５（ａ），（ｂ）に示す樹脂成形品を複数のレンズアレイに分割する工程を示す平面図である。
【図７】レンズアレイの製造方法の他の例を示す断面図である。
【図８】図１ないし図４に示すレンズアレイアッセンブリの作用説明図である。
【図９】（ａ）は、本願発明が適用されたレンズアレイアッセンブリの作用説明図であり、（ｂ）および（ｃ）は、本願発明の対比例の作用説明図である。
【図１０】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの他の例を示す断面図である。
【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】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの他の例を示す断面図である。
【図１３】図１２に示すレンズアレイアッセンブリの作用説明図である。
【図１４】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの他の例を示す断面図である。
【図１５】本願発明に係るレンズアレイアッセンブリの他の例を示す分解斜視図である。
【図１６】図１５に示すレンズアレイアッセンブリの作用説明図である。
【図１７】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すレンズアレイの要部断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ〜Ａｃ  レンズアレイアッセンブリ
１，１Ａ〜１Ｃ  第１のレンズアレイ
２，２Ａ〜２Ｃ  第２のレンズアレイ
１０  ホルダ部
１１  凸レンズ
１１ａ，１１ｂ  レンズ面
１３  凹部
１４  凹部
１５  遮光材
２０  ホルダ部
２１  凸レンズ
２１ａ，２１ｂ  レンズ面
２２  凸部
３０  密着型イメージセンサ
３１  ケース
３３  透明板
３５  基板
３６  イメージセンサチップ（受光素子）
３７  ＬＥＤ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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