JP4125910B2 - Lens array unit and optical apparatus having the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、画像読み取り装置などの光学装置、および光学装置に組み込まれることによって所望の物体像を結像させる用途に好適なレンズアレイユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリ装置やスキャナ装置に組み込まれる画像読み取り装置としては、レンズアレイを利用して、原稿画像の正立等倍像を画像読み取り用の複数の受光素子上において結像させることにより、原稿画像の読み取りを行なうようにしたものがある。このような用途に用いられる従来の伝統的なレンズアレイの一例としては、正立等倍像を結像可能な複数のロッドレンズを合成樹脂製のホルダに保持させたものがある。ところが、このような構造のレンズアレイにおいては、複数のロッドレンズの製造が煩雑であるのに加え、これら複数のロッドレンズを合成樹脂製のホルダに組み込む作業も煩雑であり、その製造コストが高価となっていた。
【0003】
そこで、本願発明者らは、レンズアレイユニットの一例として、特開2001−352429号公報に所載のものを先に提案している。同公報に所載のレンズアレイユニットは、本願の図11に示すように、第1および第2のレンズアレイ8A,8Bと、遮光マスク9とを有している。第1および第2のレンズアレイ8A,8Bは、複数の凸レンズ81A,81Bとこれらを保持するホルダ部80A,80Bとが透明な合成樹脂により一体成形されたものであり、これらは厚み方向に積層されている。遮光マスク9は、第1のレンズアレイ8Aの正面に配されており、各凸レンズ81Aの正面に位置する複数の貫通孔90を有している。
【0004】
上記構成のレンズアレイユニットによれば、始点Sの物体(a→b→c)から進行してきた光が第1および第2のレンズアレイ8A,8Bのそれぞれの凸レンズ81A,81Bを通過することにより、結像点Rには上記物体の正立等倍像(a'→b'→c')を結像させることが可能である。このような作用は、凸レンズ81Aによって上記物体の縮小倒立像を始点Sと結像点Rとの中間点において結像させてから、この縮小倒立像を凸レンズ81Bによって拡大させつつ反転させることにより得られる。第1および第2のレンズアレイ8A,8Bは、凸レンズ81A,81Bとホルダ部80A,80Bとが合成樹脂により一体成形されたものであるため、それらの製作は金型を用いて容易に行なうことができ、ユニット全体の製造コストを安価にすることが可能である。一方、遮光マスク9は、第1のレンズアレイ8Aのホルダ部80Aに光が入射することを阻止し、ホルダ部80Aを透過した光が結像点Rに到達するといった不具合を防止する役割を果たすとともに、凸レンズ81A,81Bの軸Cに対して大きな傾斜角度で進行する光がこれらの凸レンズ81A,81B内に進行することも防止する。したがって、正立等倍像(a'→b'→c')を鮮明にすることもできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、上記した構造のレンズアレイユニットを製作し、試験および実際の使用に供したところ、たとえば一般のファクシミリ装置などに組み込んで使用するには充分な光学性能が得られることは確認できたものの、実際に得られる結像画像を、シミュレーションにより求めた理論値による結果と比較すると、その鮮明度が劣ることが判明した。本願発明者らは、その原因究明に努めた結果、光の回折が原因であることを突き止めた。すなわち、遮光マスク9の貫通孔90内に光が進行する場合、この光のうち、貫通孔90の開口周縁の近傍を通過する光は回折し、その進行方向に変化を生じる。このような回折光がその後第1および第2のレンズアレイ8A,8Bの各レンズを通過して結像点Rまで到達する結果、結像画像の鮮明度が低下していたのである。レンズアレイは、その用途如何では、光学性能をより高めなければならない場合があり、従来においては、そのような要請に応えるべく改善を行なう余地があった。
【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、光の回折の影響を少なくし、結像画像の鮮明度を従来よりも高めることができる光学性能の優れたレンズアレイユニットを提供することをその課題としている。
【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】
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ユニットは、複数のレンズが列状に並び、かつ光入射用の複数の第1のレンズ面および光出射用の複数の第2のレンズ面を有する少なくとも1つのレンズアレイと、上記各レンズの軸長方向に貫通した複数の貫通孔を有しており、かつこれら複数の貫通孔が上記各第1のレンズ面の正面に位置するようにして上記レンズアレイの正面を覆う第1の遮光マスクと、を備えている、レンズアレイユニットであって、上記各レンズの軸長方向に貫通した複数の貫通孔を有しており、かつこれら複数の貫通孔が上記各第2のレンズ面の背後に位置するように上記レンズアレイの背後に配された第2の遮光マスクをさらに備えているとともに、上記第1の遮光マスクは、上記第2の遮光マスクよりも上記各レンズの軸長方向の厚みが小さくされていることを特徴としている。
【0010】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第1および第2の遮光マスクは、少なくとも上記各貫通孔の内壁面が黒色またはそれに近い暗色とされたものである。
【0011】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズアレイは、上記各レンズと上記各レンズを保持する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。
【0012】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズアレイの各レンズは、物体から光を受けたときにこの物体の正立等倍像を結像可能に上記第1および第2のレンズ面のそれぞれが凸状曲面とされたものである。
【0013】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズアレイとしては、各レンズの軸が合わされるようにして積層された第1および第2のレンズアレイがあり、かつこれら第1および第2のレンズアレイは、物体からの光がこれら第1および第2のレンズアレイのそれぞれのレンズを透過することによって上記物体の正立等倍像を結像可能に構成されている。
【0014】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第1および第2のレンズ面は、上記第1および第2の遮光マスクのそれぞれの貫通孔の一端開口部よりも大径の凸状曲面とされ、かつそれら貫通孔内に一部進入している。
【0015】
本願発明の第2の側面によって提供される光学装置は、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ユニットを具備していることを特徴としている。
【0016】
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。
【0017】
【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。
【0018】
図1〜図3は、本願発明に係るレンズアレイユニットの一例を示している。本実施形態のレンズアレイユニットU1は、レンズアレイ1と、第1および第2の遮光マスク2A,2Bとを具備して構成されている。
【0019】
レンズアレイ1は、一定方向に延びた略ブロック状であり、このレンズアレイ1の長手方向に2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に繋がってこれらを保持するホルダ部10とを有している。各凸レンズ11とホルダ部10とは、透光性を有する合成樹脂により一体成形されている。その具体的な材質は、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)である。
【0020】
凸レンズ11は、レンズアレイ1の厚み方向に間隔を隔てた凸状曲面としての第1および第2のレンズ面11a,11bを有する両凸レンズである。レンズアレイ1は、図11に示した従来技術とは異なり、このレンズアレイ1のみによって物体の正立等倍像を結像可能に構成されている。凸レンズ11の構成を模式的に示すと、図4に示すような構成となっている。同図において、第1のレンズ面11aは、この第1のレンズ面11aの正面の始点Sに存在する物体(a→b)から光を受けると、この光を集束させることにより、上記物体の倒立縮小像(a"→b")を凸レンズ11の内部に結像させる凸状曲面である。第2のレンズ面11bは、第1のレンズ面11aを透過してきた光を受けると、上記倒立縮小像(a"→b")を反転させるとともに拡大する凸状曲面である。このことにより、第2のレンズ面11bの背後の結像点Rには、上記物体(a→b)の正立等倍像(a'→b')が結像可能となっている。
【0021】
複数の凸レンズ11は、千鳥状に配列されている。第1および第2のレンズ面11a,11bのサイズはとくに限定されないが、第2のレンズ面11bの直径D2を第1のレンズ面11aの直径D1よりも大きくした構成とすることができる。
【0022】
第1および第2の遮光マスク2A,2Bは、ともに遮光性を有するたとえば黒色の合成樹脂製である。これらは、一定方向に延びた略プレート状あるいは略ブロック状であり、レンズアレイ1の複数の凸レンズ11の配列に対応した複数の貫通孔20A,20Bを有している。これらの貫通孔20A,20Bの内壁面も黒色である。第1および第2の遮光マスク2A,2Bは、ともに金型を用いた樹脂成形により製造することが可能であり、その樹脂成形時に貫通孔20A,20Bを形成することもできる。ただし、それら貫通孔20A,20Bを機械加工などによって形成してもかまわない。
【0023】
第1の遮光マスク2Aは、レンズアレイ1の正面(図面では上方)に重ね合わされるようにしてレンズアレイ1に組み付けられている。この組み付けは、たとえば第1の遮光マスク2Aの長手方向両端の一対の凹部23aにレンズアレイ1の長手方向両端の一対の凸部13aが嵌合することによりなされている。これらの嵌合により、各貫通孔20Aが各第1のレンズ面11aの正面において開口するように位置決めされている。第1のレンズ面11aの直径D1は、貫通孔20Aの下部開口径Daよりも大きく、かつこの第1のレンズ面11aの一部分は貫通孔20Aの下部開口部内に進入している。
【0024】
第2の遮光マスク2Bは、レンズアレイ1の背後に重ね合わされるようにしてレンズアレイ1に組み付けられている。この組み付けも、たとえば第1の遮光マスク2Aと同様に、第2の遮光マスク2Bの長手方向両端の一対の凹部23bにレンズアレイ1の長手方向両端の一対の凸部13bが嵌合することによりなされており、各貫通孔20Bは、各第2のレンズ面11bの背後において開口するように位置決めされている。第2のレンズ面11bの直径D2は、貫通孔20Bの上部開口径Dbよりも大きく、かつこの第2のレンズ面11bの一部分は貫通孔20Bの上部開口部内に進入している。
【0025】
第1の遮光マスク2Aの厚みtaは、たとえば1mm程度であり、比較的薄くされている。これに対し、第2の遮光マスク2Bの厚みtbは、たとえば3mm程度であり、第1の遮光マスク2Aよりも大きな厚みとされている。
【0026】
次に、レンズアレイユニットU1の作用について説明する。
【0027】
レンズアレイユニットU1は、たとえば図5に示すような光学系を構成する。この光学系においては、第1の遮光マスク2Aの正面の始点Sから出発した光が、第1の遮光マスク2Aの各貫通孔20Aを通過すると、この光はその後各凸レンズ11および第2の遮光マスク2Bの各貫通孔20Bを通過してから、それらの背後の結像点Rに達する。各凸レンズ11の作用については、図4を参照して説明したとおりである。したがって、図5に示す始点Sの物体(a→b→c)の正立等倍像(a'→b'→ c')を結像点Rに結ばせることができる。レンズアレイ1のホルダ部10の正面は、第1の遮光マスク2Aによって覆われているために、始点Sから進行してきた光がホルダ部10を透過して結像点Rに達することはない。
【0028】
第1の遮光マスク2Aの各貫通孔20A内に光が進行する場合、従来技術の場合と同様に、各貫通孔20Aの開口部近傍を通過する光は回折(図5では回折光を示していない)する。ところが、このレンズアレイユニットU1においては、次のようなことにより、結像点Rにおける結像に上記回折が及ぼす影響を少なくすることができる。
【0029】
まず、第1の遮光マスク2Aは、その厚みが小さくされているために、この第1の遮光マスク2Aの表面(上面)から結像点Rまでの距離がその分だけ短くなる。より具体的に説明すると、図7(a)に示すように第1の遮光マスク2Aの厚みtaが小さい場合と、同図(b)に示すように厚みta'が大きい場合とを比較すると、第1の遮光マスク2Aの表面から結像点Rまでの距離L1,L2は、L1<L2となり、第1の遮光マスク2Aの厚みが小さい方が上記距離は短くなる。各貫通孔20Aの上部開口部において光が所定角度θだけ回折し、かつこの回折光がその後直進すると仮定すると、この回折光はその進行距離が長くなるほど、同図の細線で示す本来の光路からのずれ量が大きくなっていく。したがって、同図(a),(b)のそれぞれの結像点Rにおける回折光のずれ量s1,s2は、s1<s2となり、第1の遮光マスク2Aの厚みが小さい方が、厚みが大きい場合よりも、結像点Rにおける光のずれ量が小さくなる。このレンズアレイユニットU1においては、第1の遮光マスク2Aの厚みが小さくされているために、上記した原理により、上記のような回折光が結像点Rにおいて結像画像を不鮮明にする度合いを小さくすることができるのである。第1の遮光マスク2Aの厚みを小さくすることができるのは、第2の遮光マスク2Bが設けられているからであり、この点については後述する。
【0030】
図5において、第2の遮光マスク2Bは、第1の遮光マスク2Aよりも厚みが大きくされており、各貫通孔20Bの深さが深くなっている。このため、第2のレンズ面11bから出射した光のうち、凸レンズ11の軸Cに対して比較的大きな傾斜角度で進行する光は、各貫通孔20Bの内壁面に到達する。この内壁面は黒色であるために、この内壁面に到達した光は吸収されてしまい、結像点Rには進行しないこととなる。このようにして第2の遮光マスク2Bによって遮断される光には、第1の遮光マスク2Aの各貫通孔20Aに進入するときに大きな角度で回折した光も含まれる。したがって、このことによっても、結像画像が回折光の影響を受け難くなり、結像画像を鮮明にすることができる。
【0031】
結像画像を鮮明にするには、既述したように凸レンズ11の軸Cに対して比較的大きな傾斜角度で進行する光が結像点Rになるべく到達しないようにすることが望まれる。ここで、本実施形態とは異なり、第2の遮光マスク2Bを用いることなく第1の遮光マスク2Aのみを使用した場合には、この第1の遮光マスク2Aの厚みを大きくせざるを得ない。これに対し、本実施形態においては、傾斜角度が大きい光の遮断を第2の遮光マスク2Bによって行なわせることができるために、第1の遮光マスク2Aについてはその厚みを小さくすることが可能となり、図7(a),(b)を参照して説明したような効果を好適に得ることができるのである。
【0032】
光の回折は、光が各貫通孔20Aの上部開口部を通過する場合に限らず、各貫通孔20Aの下部開口部を通過する場合、および各貫通孔20Bの上部ならびに下部の開口部を通過する場合にも生じ得る。しかし、これらの光の回折のうち、結像画像に最も大きな影響を与えるのは、光を最初に受け、かつ結像点Rから最も離れている各貫通孔20Aの上部開口部において生じる回折である。上記したように、本実施形態においてはその部分で発生した光の回折が結像画像に及ぼす影響を少なくすることができるために、結像画像の鮮明度が有効に高められるのである。
【0033】
次いで、レンズアレイユニットU1の幅方向における光学的な作用を考察すると、図6において、始点SのP点からの光は、レンズアレイ1の幅方向に並ぶ2つの凸レンズ11のそれぞれを通過してから結像点Rの同一個所に到達し、像P'を結ばせる。このように、2つの凸レンズ11を通過する光を利用して同一の像を結ばせるようにすれば、1つの凸レンズのみを用いる場合と比較して、結像点に到達する光量が多い分だけ、明るい像が得られることとなる。複数の凸レンズ11は、千鳥配列されているために、レンズアレイ1の幅方向におけるレンズのピッチを小さくし、上記のようなことを適切に達成することができる。また、各凸レンズ11は、第1のレンズ面11aよりも第2のレンズ面11bの方が大径とされているために、第1のレンズ面11aに入射した光の多くを第2のレンズ面11bから有効に出射させることができる。したがって、このようなことによっても結像点Rの像を明るくすることが可能となる。
【0034】
図1に示したとおり、第1および第2の遮光マスク20A,20Bは、レンズアレイ1に対して一対ずつの凸部13a,13bと一対ずつの凹部23a,23bとの嵌合により組み付けられているために、レンズアレイ1に対して容易に位置ずれしない。第1および第2のレンズ面11a,11bの一部は、第1および第2の遮光マスク2A,2Bの貫通孔20A,20Bに嵌入しているために、上記位置ずれはより確実に防止される。また、貫通孔20A,20Bの一端開口部よりも各第1および第2のレンズ面11a,11bの方が大径であるために、仮に、貫通孔20A,20Bと第1および第2のレンズ面11a,11bとに心ずれが生じたとしても、そのずれ量がそれらの半径差以内であれば、貫通孔20A,20Bを第1および第2のレンズ面11a,11bの正面または背後に適切に配置させておくこともできる。たとえば、貫通孔20Aと第1のレンズ面11aとが同一径であると、それらの中心が僅かにずれただけで貫通孔20Aの一部が第1のレンズ面11aの正面から外れてしまうが、本実施形態においてはそのようなことも回避することができる。
【0035】
図8は、本願発明に係る光学装置の一例を示している。
【0036】
同図に示す光学装置Aは、透明板70と、この透明板70が上部に装着された合成樹脂製のケース71と、このケース71の底面部に組み付けられた基板72とを有している。この基板72の表面上には、主走査方向(紙面と直交する方向)に間隔を隔てて列状に並べられた複数の点状の光源73と、これら複数の光源73と同方向に並べられた複数の受光素子74とが実装されている。各光源73は、たとえば発光ダイオードを用いて構成されている。各受光素子74は、光電変換機能を有するものであり、光を受けると、その受光量に対応した出力レベルの信号(画像信号)を出力する。
【0037】
透明板70と各受光素子74との間には、上述のレンズアレイユニットU1が配置されている。レンズアレイユニットU1はケース71に設けられた凹溝75に嵌入されていることにより、複数の凸レンズ11の列が上記主走査方向に延びるようにして組み込まれている。透明板70の表面部のうち、レンズアレイユニットU1に対向する部分がライン状の画像読み取り領域Laとなっている。この画像読み取り領域Laには、各光源73から光を照射可能である。
【0038】
この光学装置Aにおいては、透明板70の表面上に導かれた原稿Gに各光源73からの光を照射させると、その反射光はレンズアレイユニットU1に向けて進行する。すると、上述したレンズアレイユニットU1の作用により、複数の受光素子74上には画像読み取り領域Laにおける原稿Gの1ライン分の画像が正立等倍で結像する。このため、複数の受光素子74からは、原稿Gの画像に対応する1ライン分の画像信号が出力される。このような読み取り処理は、原稿Gがたとえばプラテンローラ77によって副走査方向に搬送される過程において複数回にわたって繰り返し実行される。
【0039】
この光学装置Aにおいては、レンズアレイユニットU1が原稿画像を複数の受光素子74上に鮮明に結像させるために、質の高い読み取り画像が得られることとなる。また、レンズアレイユニットU1を構成する各部材は、金型を用いた樹脂成形により製造することができ、そのコストを廉価にすることができるために、光学装置Aの全体の製造コストも廉価となる。
【0040】
図9および図10は、本願発明の他の実施形態を示している。これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【0041】
図9に示すレンズアレイユニットU2は、従来技術と同様に、第1および第2のレンズアレイ1A,1Bを備えた構成とされている。第1のレンズアレイ1Aの各凸レンズ14Aは、レンズ面14a,14a'を有しており、第2のレンズアレイ1Bの各凸レンズ14Bは、レンズ面14b,14b'を有している。レンズ面14a', 14b'どうしは向かい合っている。本実施形態においては、レンズ面14a,14bが、本願発明でいう第1および第2のレンズ面に相当している。本実施形態のように、第1および第2のレンズアレイ1A,1Bを用いて物体の正立等倍像を結像させる場合、計4つのレンズ面14a,14a',14b,14b'による光の屈折作用を利用することができるために、レンズアレイユニットU1と比較すると、各レンズ面の曲率を緩やかにすることができる。これは、各レンズ面に歪みが存在する場合のピンぼけを少なくするのに好適となる。これに対し、レンズアレイユニットU1によれば、レンズアレイユニットU2よりも部品点数を少なくすることができ、コストの低減化をより徹底して図り、また全体の厚みを小さくし、狭いスペースへの取り付け使用に適するものとなる。
【0042】
図10に示すレンズアレイユニットU3のレンズアレイ1Cは、略矩形のプレート状であり、かつ複数の凸レンズ11がマトリクス状に配列された面状のレンズアレイとして構成されている。第1および第2の遮光マスク2C,2Dも、レンズアレイ1Cに対応した略矩形のプレート状であり、複数の貫通孔20C,20Dがマトリクス状に配列された構成を有している。このようなレンズアレイユニットU3によれば、一定の面積を有する面状領域の画像を正立等倍に結像させることができる。したがって、たとえば液晶表示器やその他のディスプレイ機器の画面に表示された画像を所定の位置に正立等倍で結像させる用途に好適となる。
【0043】
これらの実施形態から理解されるように、本願発明に係るレンズアレイユニットにおいては、複数のレンズの具体的な配列はとくに限定されるものではない。複数のレンズを1列のみ設けた構成とすることもできる。また、レンズアレイユニットは、正立等倍像を結像させるものに限らない。光学装置によっては、たとえばレンズアレイを利用して物体の倒立縮小像を結像させたい場合もあり、本願発明においてはそのような用途に用いるレンズアレイユニットとして構成することもできる。レンズアレイの各レンズは両凸レンズに限定されず、片凸レンズ、あるいは凹レンズとすることもできる。
【0044】
本願発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【0045】
たとえば、本願発明でいう第1および第2の遮光マスクは、黒色の合成樹脂製でなくてもよく、黒色に近い暗色、あるいはそれらとは異なる色彩に構成することもできる。ただし、少なくとも各貫通孔の内壁面については、光の無用な反射を防止する観点から、黒色またはそれに近い暗色にすることが好ましい。遮光マスクは、樹脂成形工程によって製造される必要もなく、その具体的な製造方法も問わない。第1の遮光マスクを薄く形成する手段として、たとえばレンズアレイのレンズ面を除く部分に黒色の塗装を施し、この塗装膜を第1の遮光マスクとすることもできる。
【0046】
本願発明に係るレンズアレイユニットは、第1および第2の遮光マスクがレンズアレイに直接取り付けられている必要もない。第1および第2の遮光マスクは、レンズアレイとは異なる部材に取り付けられていることにより、レンズアレイを覆う構成とされていてもかまわない。
【0047】
本願発明に係る光学装置は、各種の画像を読み取るための画像読み取り装置に限定されない。本願発明は、たとえば光源から発せられた光を集光することにより所定の箇所に露光処理を施すといった構成を備えた光学装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るレンズアレイユニットの一例を示す断面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1に示すレンズアレイユニットの分解斜視図である。
【図4】凸レンズの作用を示す説明図である。
【図5】図1に示すレンズアレイユニットの作用説明図である。
【図6】図1に示すレンズアレイユニットの作用説明図である。
【図7】(a),(b)は、本願発明の作用を理解するための説明図である。
【図8】本願発明に係る光学装置の一例を示す断面図である。
【図9】本願発明に係るレンズアレイユニットの他の例を示す断面図である。
【図10】本願発明に係るレンズアレイユニットの他の例を示す分解斜視図である。
【図11】従来技術の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
U1〜U3 レンズアレイユニット
A 光学装置
1,1C レンズアレイ
1A 第1のレンズアレイ
1B 第2のレンズアレイ
2A,2C 第1の遮光マスク
2B,2D 第2の遮光マスク
10 ホルダ部
11 凸レンズ
11a 第1のレンズ面
11b 第2のレンズ面
14A,14B 凸レンズ
20A,20B 貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical device such as an image reading device, and a lens array unit suitable for use in forming a desired object image by being incorporated in the optical device.
[0002]
[Prior art]
As an image reading apparatus incorporated in a facsimile apparatus or a scanner apparatus, a document image is read by forming an erecting equal-magnification image of an original image on a plurality of light receiving elements for image reading using a lens array. There is something that has been made to do. As an example of a conventional traditional lens array used for such an application, there is one in which a plurality of rod lenses capable of forming an erecting equal-magnification image are held by a synthetic resin holder. However, in the lens array having such a structure, the manufacturing of the plurality of rod lenses is complicated, and the operation of incorporating the plurality of rod lenses into the synthetic resin holder is also complicated, and the manufacturing cost is expensive. It was.
[0003]
Therefore, the inventors of the present application have previously proposed a lens array unit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-352429. The lens array unit described in the publication has first and
[0004]
According to the lens array unit having the above configuration, the light traveling from the object (a → b → c) at the starting point S passes through the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present application manufactured the lens array unit having the structure described above, and provided it for testing and actual use. For example, it was confirmed that sufficient optical performance was obtained for use in a general facsimile machine. Although it was possible, it was found that when the formed image actually obtained was compared with the theoretical value obtained by simulation, the sharpness was inferior. The inventors of the present application have sought to investigate the cause, and as a result, have found that light diffraction is the cause. That is, when light travels in the through
[0006]
The invention of the present application has been conceived under such circumstances, and has a superior optical performance capable of reducing the influence of light diffraction and improving the sharpness of an image formed as compared with the prior art. The problem is to provide an array unit.
[0007]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
[0008]
The lens array unit provided by the first aspect of the present invention includes a plurality of lenses arranged in a line, a plurality of first lens surfaces for light incidence, and a plurality of second lens surfaces for light emission. At least one lens array having a plurality of through holes penetrating in the axial length direction of each of the lenses, and the plurality of through holes being positioned in front of the first lens surfaces. A first light-shielding mask that covers the front surface of the lens array, the lens array unit having a plurality of through-holes penetrating in the axial direction of the lenses, and the plurality of the plurality of through-holes. The apparatus further includes a second light shielding mask disposed behind the lens array so that a through hole is located behind each second lens surface, and the first light shielding mask includes the second light shielding mask. From shading mask It is characterized in that the axial length direction of the thickness of each lens is small.
[0010]
In a preferred embodiment of the present invention, the first and second light shielding masks are such that at least the inner wall surface of each through hole is black or a dark color close thereto.
[0011]
In a preferred embodiment of the present invention, the lens array is formed by integrally forming the lenses and a holder portion for holding the lenses with a synthetic resin having translucency.
[0012]
In a preferred embodiment of the present invention, each of the lenses of the lens array is capable of forming an erecting equal-magnification image of the object when receiving light from the object. Is a convex curved surface.
[0013]
In a preferred embodiment of the present invention, the lens array includes a first lens array and a second lens array stacked such that the axes of the lenses are aligned, and the first and second lens arrays. Is configured such that an erecting equal-magnification image of the object can be formed by transmitting light from the object through the respective lenses of the first and second lens arrays.
[0014]
In a preferred embodiment of the present invention, the first and second lens surfaces are convex curved surfaces having a larger diameter than one end opening of each through hole of the first and second light shielding masks, And it has partially entered these through holes.
[0015]
The optical device provided by the second aspect of the present invention includes the lens array unit provided by the first aspect of the present invention.
[0016]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the invention.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0018]
1 to 3 show an example of a lens array unit according to the present invention. The lens array unit U1 of this embodiment includes a
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The plurality of
[0022]
The first and second
[0023]
The first
[0024]
The second
[0025]
The thickness ta of the first
[0026]
Next, the operation of the lens array unit U1 will be described.
[0027]
The lens array unit U1 constitutes an optical system as shown in FIG. 5, for example. In this optical system, when light starting from the starting point S in front of the first
[0028]
When light travels in each through-
[0029]
First, since the thickness of the first light-shielding
[0030]
In FIG. 5, the thickness of the second
[0031]
In order to make the formed image clear, it is desired that the light traveling at a relatively large inclination angle with respect to the axis C of the
[0032]
The diffraction of light is not limited to the case where light passes through the upper opening of each through
[0033]
Next, considering the optical action in the width direction of the lens array unit U1, in FIG. 6, the light from the point P of the starting point S passes through each of the two
[0034]
As shown in FIG. 1, the first and second
[0035]
FIG. 8 shows an example of an optical device according to the present invention.
[0036]
The optical device A shown in FIG. 1 includes a
[0037]
Between the
[0038]
In the optical apparatus A, when the original G guided onto the surface of the
[0039]
In this optical apparatus A, since the lens array unit U1 forms a clear image of the original image on the plurality of light receiving
[0040]
9 and 10 show another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.
[0041]
The lens array unit U2 shown in FIG. 9 is configured to include the first and
[0042]
The lens array 1C of the lens array unit U3 shown in FIG. 10 has a substantially rectangular plate shape, and is configured as a planar lens array in which a plurality of
[0043]
As understood from these embodiments, the specific arrangement of the plurality of lenses is not particularly limited in the lens array unit according to the present invention. It can also be set as the structure which provided the several lens only in 1 row. Further, the lens array unit is not limited to one that forms an erecting equal-magnification image. Depending on the optical device, for example, it may be desired to form an inverted reduced image of an object using a lens array. In the present invention, it may be configured as a lens array unit used for such an application. Each lens of the lens array is not limited to a biconvex lens, and may be a single convex lens or a concave lens.
[0044]
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and the specific configuration of each part can be varied in design in various ways.
[0045]
For example, the first and second light shielding masks referred to in the present invention do not have to be made of black synthetic resin, and can be configured to have a dark color close to black or a color different from them. However, at least the inner wall surface of each through hole is preferably black or a dark color close to it from the viewpoint of preventing unnecessary reflection of light. The light-shielding mask does not need to be manufactured by a resin molding process, and its specific manufacturing method does not matter. As a means for forming the first light-shielding mask thinly, for example, a portion of the lens array excluding the lens surface may be painted black, and this coating film may be used as the first light-shielding mask.
[0046]
The lens array unit according to the present invention does not require the first and second light shielding masks to be directly attached to the lens array. The first and second light shielding masks may be configured to cover the lens array by being attached to a member different from the lens array.
[0047]
The optical device according to the present invention is not limited to an image reading device for reading various images. The present invention can also be applied to an optical device having a configuration in which, for example, light emitted from a light source is condensed to perform exposure processing at a predetermined location.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a lens array unit according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is an exploded perspective view of the lens array unit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of a convex lens.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the lens array unit shown in FIG. 1;
6 is an operation explanatory diagram of the lens array unit shown in FIG. 1. FIG.
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams for understanding the operation of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of an optical device according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of a lens array unit according to the present invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing another example of a lens array unit according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
U1 to U3 Lens array unit A
Claims (7)
上記各レンズの軸長方向に貫通した複数の貫通孔を有しており、かつこれら複数の貫通孔が上記各第1のレンズ面の正面に位置するようにして上記レンズアレイの正面を覆う第1の遮光マスクと、
を備えている、レンズアレイユニットであって、
上記各レンズの軸長方向に貫通した複数の貫通孔を有しており、かつこれら複数の貫通孔が上記各第2のレンズ面の背後に位置するように上記レンズアレイの背後に配された第2の遮光マスクをさらに備えているとともに、
上記第1の遮光マスクは、上記第2の遮光マスクよりも上記各レンズの軸長方向の厚みが小さくされていることを特徴とする、レンズアレイユニット。A plurality of lenses arranged in a line, and at least one lens array having a plurality of first lens surfaces for light incidence and a plurality of second lens surfaces for light emission;
A plurality of through holes penetrating in the axial length direction of the respective lenses, and the plurality of through holes covering the front of the lens array so as to be positioned in front of the first lens surfaces; 1 shading mask;
A lens array unit comprising:
Each lens has a plurality of through holes penetrating in the axial length direction, and the plurality of through holes are arranged behind the lens array so as to be located behind the second lens surfaces. A second shading mask , and
The lens array unit according to claim 1, wherein the first light-shielding mask has a smaller axial thickness of each lens than the second light-shielding mask .
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