JP4323121B2

JP4323121B2 - プラスチックロッドレンズ、レンズアレイ、並びにイメージセンサ

Info

Publication number: JP4323121B2
Application number: JP2001342512A
Authority: JP
Inventors: 吉弘魚津; 憲史廣田; 敬佐伯
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003139912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナ、複写機等に搭載されるイメージセンサ等に好適に用いられるレンズアレイ用のロッドレンズ、該ロッドレンズを複数本配列してなるレンズアレイ、並びに、該レンズアレイを備えたイメージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小レンズの一つとして、両端面を鏡面研磨した円柱状のプラスチックロッドレンズが知られている。プラスチックロッドレンズは、単体で用いられる他、複数のレンズを配列し一体化させたレンズアレイの形態で用いられ、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等に搭載されるイメージセンサ用の部品や、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤプリンタの書き込みデバイス等として広く利用されている。また、プラスチックロッドレンズは、製造コストが安価である等の理由から、今後益々用途が拡大していくものと思われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ファクシミリ、シートフィード型のスキャナ等と異なり、ハンドスキャナ、フラットベット型スキャナ等では、原稿面が固定されていないため、原稿が浮いて、レンズアレイの原稿面からの距離が多少変化したとしても鮮明な画像の読み取りを可能とするために、焦点深度の深いロッドレンズを用いてイメージセンサを構成する必要がある。そのため、かかる用途においては、ロッドレンズの焦点深度を深くするために、開口角の小さいロッドレンズが用いられているが、開口角を小さくする程、共役長が長くなるため、光学系の小型化を図ることが難しくなる。なお、光学系の小型化を図るために、レンズ径を小さくして共役長を短くしたガラスロッドレンズが市販されているが、かかるロッドレンズでは、焦点深度が浅いことに加えて、機械的強度が不十分であるため、クラック等が入りやすく、取り扱い性にも問題がある。
また、近年、ハンドスキャナやフラットベット型スキャナ等の小型のスキャナにおいても、画像のカラー化が進められており、色収差が小さく、にじみの少ないカラー画像を伝送することが可能な、カラー特性に優れたロッドレンズが必要になっている。
【０００４】
特開２０００−３５５１９号公報には、断面の半径を０．２ｍｍと以上と、比較的大きく確保しながら、中心軸から０．６ｒ以上外側の範囲に、伝送光の少なくとも一部を吸収する光吸収剤を含有する５０μｍ以上の厚みの光吸収層を設けることにより、光吸収剤の吸収波長領域の光についての有効径を小さくし、これによって、共役長を比較的短くすると共に、焦点深度を深くしたロッドレンズが開示されている。
しかしながら、特開２０００−３５５１９号公報に開示されたロッドレンズでは、半径ｒが０．２〜０．４５ｍｍ、屈折率分布定数ｇが０．３５〜０．５ｍｍ^-1、及びｇ・ｒが０．１０〜０．１６であるため、５２５ｎｍの波長の光についてのＭＴＦが最大になるように、６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン、ロッドレンズ、及び受光センサを順次配置させた後、格子パターンのみを移動させたときに、ＭＴＦが４０％以上となる格子パターンの移動範囲の幅として規定される焦点深度が１ｍｍ以下であり、複写機等に使用する場合に焦点深度が十分に深いロッドレンズとはならない場合があった。また、アッベ数分散の大きい材料でロッドレンズを構成した場合は、ＲＧＢの各波長における共役長の差が大きくなり、用途によってはカラー特性が十分ではない場合があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたロッドレンズ及びレンズアレイ、該レンズアレイを備えたイメージセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下のプラスチックロッドレンズ、レンズアレイ、イメージセンサを発明するに到った。なお、以下、単に、「ロッドレンズ」、若しくは「レンズ」と略記することがあるが、ガラスロッドレンズと明記している以外は、すべてプラスチックロッドレンズを意味しているものとする。
【０００７】
本発明のプラスチックロッドレンズは、断面視円形状で、かつ、中心軸から外周面に向かって屈折率が連続的に減少するプラスチックロッドレンズにおいて、断面の半径ｒが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ未満であり、少なくとも中心軸から０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率分布が下記式（１）で規定される２次曲線で近似され、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが、０．２ｍｍ^-1≦ｇ≦０．３２５ｍｍ^-1、及び０．０４≦ｇ・ｒ＜０．０６５を満たしていると共に、少なくとも中心軸から０．８ｒ以内の範囲に、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を含有し、中心軸から０．８ｒ以内の範囲における、最大アッベ数と最小アッベ数との差が０．５以下であることを特徴とする。
ｎ（Ｌ）＝ｎ₀｛１−（ｇ²／２）Ｌ²｝・・・（１）（但し、式（１）中、ｎ₀はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｇはロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における屈折率をそれぞれ表す。）
また、本発明のロッドレンズにおいて、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を構成する脂環式基としては、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニル基が特に好適である。
【０００８】
本発明者は、以上の構成を採用することにより、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたロッドレンズを提供することができることを見出した。
具体的には、本発明によれば、ロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についてのＭＴＦが最大になるように、６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン、本発明のロッドレンズ、及び受光センサを順次配置させた後、格子パターンのみを移動させたときに、ＭＴＦが４０％以上となる格子パターンの移動範囲の幅として規定される焦点深度が３ｍｍ以上の、焦点深度の深いロッドレンズを提供することができることを見出した。
また、本発明によれば、５２５ｎｍの波長の光についての共役長が２５ｍｍ以下の、共役長の短いロッドレンズを提供することができることを見出した。また、６３０ｎｍの波長の光についての共役長と、４７０ｎｍの波長の光についての共役長との差が１．８ｍｍ以下であり、色収差が小さく、カラー特性に優れたロッドレンズを提供することができることを見出した。
【０００９】
また、本発明のロッドレンズが、中心軸から０．６ｒ以上外側の範囲に、ロッドレンズの伝送光のうち少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有する光吸収層を有することが好ましく、かかる構成とすることにより、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際の、フレア光やクロストーク光の発生を抑制することができ、レンズアレイの解像度を向上することができる。
【００１０】
また、本発明のレンズアレイは、本発明のロッドレンズ複数本を、各ロッドレンズの中心軸方向が互いに略平行方向となるように、ロッドレンズの中心軸方向に対して垂直方向に向けて配列したロッドレンズ列を少なくとも１段具備してなることを特徴とする。
この本発明のレンズアレイは、本発明のロッドレンズを用いて構成されたものであるので、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたものとなる。
【００１１】
また、本発明のレンズアレイを備えることにより、スキャナ等に搭載した場合に、装置全体の小型化を図ることができると共に、原稿が浮いて、レンズアレイと原稿面との距離が多少変化したとしても、鮮明な画像を読み取ることができるイメージセンサを提供することができる。また、鮮明なカラー画像を読み取ることが可能なカラーイメージセンサを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
［プラスチックロッドレンズの構造］
本発明のプラスチックロッドレンズは、断面視円形状で、かつ、中心軸から外周面に向かって屈折率が連続的に減少すると共に、少なくとも中心軸から０．３ｒ〜０．７ｒ（但し、ｒは断面の半径）の範囲における屈折率分布が下記式（１）で規定される２次曲線で近似されるレンズである。
ｎ（Ｌ）＝ｎ₀｛１−（ｇ²／２）Ｌ²｝・・・（１）
（但し、式（１）中、ｎ₀はロッドレンズの中心軸における屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸の距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｇはロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における屈折率をそれぞれ表す。）
なお、本明細書において、ロッドレンズの「断面」は、中心軸に対して垂直方向に切断した時の断面を意味しているものとする。
【００１３】
本発明のロッドレンズの中心軸の屈折率ｎ₀は、１．４〜１．６であることが好ましい。中心軸の屈折率ｎ₀がこの範囲にあると、本発明のロッドレンズに用いることができる材料の選択肢が広くなるため、良好な屈折率分布を有し、透明性に優れたロッドレンズを簡易に得ることができ、好適である。
【００１４】
また、本発明のロッドレンズにおいて、断面の半径ｒは０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ未満である。このように、本発明では、半径ｒを０．２ｍｍ未満としているので、共役長を短くすることができ、本発明のロッドレンズを用いてイメージセンサ等の光学系を構成した場合に、光学系の小型化を図ることができる。また、本発明によれば、共役長を短くすることができる結果、波長の異なる伝送光についての共役長の差を小さくすることができるので、色収差を小さくすることができ、にじみの少ないカラー画像を伝送することが可能な、カラー特性に優れたロッドレンズを提供することができる。また、このように、本発明のロッドレンズでは、半径ｒを小さく設定しているが、プラスチック製であるため、ガラスロッドレンズと異なり、十分な機械的強度を有し、クラック等が発生する恐れはない。
【００１５】
なお、半径ｒが０．２ｍｍ以上の場合には、ロッドレンズの屈折率分布定数ｇが小さくなり、共役長が大きくなるので、本発明のロッドレンズを用いてイメージセンサ等の光学系を構成した場合に、光学系の小型化を図ることが難しくなる。また、波長の異なる伝送光についての共役長の差が大きくなるため、カラー特性が低下する恐れもある。
また、半径ｒを小さくする程、共役長を短くすることができるが、半径ｒが０．０５ｍｍ未満になると、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを製造する際の加工性や取り扱い性が低下すると共に、本発明のロッドレンズを用いて構成したレンズアレイにより、イメージセンサ等の光学系を構成する際に、光源や受光センサとの光軸がずれやすくなり、光学特性が低下する恐れもある。
【００１６】
また、本発明のロッドレンズにおいて、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが、０．２ｍｍ^-1≦ｇ≦１．０ｍｍ^-1を満たしていることが好ましい。
５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが１．０ｍｍ^-1を超えた場合には、ロッドレンズの１周期長が短くなるため、レンズ長が短くなりすぎ、本発明のロッドレンズの取り扱い性が低下すると共に、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを製造する際の加工性や取り扱い性が低下する恐れがある。
また、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが０．２ｍｍ^-1未満の場合には、ロッドレンズの１周期長が長くなるため、共役長が大きくなりすぎ、本発明のロッドレンズを用いてイメージセンサ等の光学系を構成した場合に、光学系の小型化を図ることが困難になる。
これに対して、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇを０．２〜１．０ｍｍ^-1とすることにより、ロッドレンズの取り扱い性を低下させることなく、光学系の小型化を図ることができ、好適である。
【００１７】
また、本発明のロッドレンズにおいて、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇと半径ｒの積（ｇ・ｒ）が、０．０４≦ｇ・ｒ＜０．１を満たしていることが好ましい。このようにｇ・ｒを規定することにより、十分な出射光量を確保しながら、共役長が短いと共に、焦点深度が非常に深いロッドレンズを簡易に提供することができる。なお、ｇ・ｒを小さくする程、焦点深度の深いロッドレンズを得やすくなるが、ｇ・ｒが０．０４未満になると、開口角が著しく小さくなり、取り込める光量が著しく低下するため、好ましくない。また、ｇ・ｒを大きくする程、開口角を大きくすることができるので、共役長が短く、出射光量の大きいロッドレンズを得やすくなるが、ｇ・ｒが０．１を超えた場合には、焦点深度を十分に深くすることが難しくなる。
【００１８】
さらに、本発明のロッドレンズにおいて、中心軸から０．８ｒ以内の範囲における、最大アッベ数と最小アッベ数との差が０．５以下であることが好ましい。かかる構成とすることにより、レンズの色収差を一層小さくすることができ、にじみの少ないカラー画像を伝送することが可能となる。
【００１９】
なお、上述したような所望の屈折率分布定数ｇを有すると共に、このようなアッベ数差を有するロッドレンズは、少なくともロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲を構成する重合体として、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を用いることにより、簡易に得ることができる。なお、これらの重合体は、脂環式基含有（メタ）アクリレート、あるいはメチルメタクリレートの単独重合体であっても良いし、所望の透明性、屈折率分布定数ｇ、アッベ数差を得ることができる範囲内であれば、他の単量体単位を有する共重合体であっても良い。
また、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を構成する脂環式基としては、アダマンチル基、イソボルニル基が好ましく、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニル基が特に好ましい。
【００２０】
ここで、脂環式基含有（メタ）アクリレートの単独重合体のアッベ数は５３〜５５程度、メチルメタクリレートの単独重合体のアッベ数は５５である。したがって、例えば、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲を構成する重合体として、アッベ数５３の脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体とメチルメタクリレート単位を有する重合体とを主として用い、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位の含有率の変化を２５質量％以下とすることにより、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における、最大アッベ数と最小アッベ数と差を０．５以下にすることができる。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲において、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体の合計含有量を１００質量％とした時、これら重合体中に占める、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位とメチルメタクリレート単位の合計含有量は９０〜１００質量％であることが好ましい。
【００２１】
なお、中心軸から０．８ｒ以上外側の範囲についても、ロッドレンズを構成する重合体として、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を用いても良いが、ロッドレンズの中心軸と外周部との屈折率差を大きくし、ロッドレンズの外周部の屈折率分布をより理想の分布に近づけるために、ロッドレンズの外周部側には、透明性が高いと共に、屈折率が十分に低いフッ素化アルキルメタクリレート単位を有する重合体を用いることが好ましい。ここで、フッ素化アルキルメタクリレート単位を有する重合体としては、オクタフルオロペンチルメタクリレート単位を有する重合体等を例示することができる。
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、半径ｒを０．２ｍｍ未満と小さく設定すると共に、ｇ・ｒを０．０４以上０．１未満に規定しているので、共役長の短いロッドレンズを提供することができる。また、共役長を短くすることができる結果、波長の異なる伝送光についての共役長の差を小さくすることができることに加えて、少なくともロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲において、ロッドレンズを構成する重合体として、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を用いる構成としているので、少なくともロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数と最小アッベ数との差を０．５以下と小さくすることができ、カラー特性に優れたロッドレンズを提供することができる。
具体的には、本発明によれば、５２５ｎｍの波長の光（緑色光）についての共役長が２５ｍｍ以下の、共役長の短いロッドレンズを提供することができる。また、６３０ｎｍの波長の光（赤色光）についての共役長と、４７０ｎｍの波長の光（青色光）についての共役長との差が１．８ｍｍ以下であり、カラー特性に優れたロッドレンズを提供することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、ｇ・ｒを０．０４以上０．１未満に規定しているので、焦点深度の非常に深いロッドレンズを提供することができる。
具体的には、本発明によれば、ロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についてのＭＴＦが最大になるように、６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン、本発明のロッドレンズ、及び受光センサを順次配置させた後、格子パターンのみを移動させたときに、ＭＴＦが４０％以上となる格子パターンの移動範囲の幅として規定される焦点深度が３ｍｍ以上の、焦点深度の深いロッドレンズを提供することができる。
なお、本明細書において、「６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン」とは、透明ラインと遮光（黒）ラインとの組（ラインペア：Ｌｐ）を１ｍｍの幅の中に６組設けてある格子パターンのことをいう。
また、「ＭＴＦ」とは、格子パターンを、ロッドレンズにより受光センサに結像させて読み取ったときの、測定光量の最大値（ｉ_MAX）と最小値（ｉ_MIN）とから、下記式により算出される値のことをいう。
ＭＴＦ［％］＝（（ｉ_MAX−ｉ_MIN）／（ｉ_MAX＋ｉ_MIN））×１００
【００２４】
さらに、本発明のロッドレンズの中心軸から０．６ｒ以上外側の範囲に、ロッドレンズの伝送光のうち少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有する光吸収層を形成することが好ましい。
ロッドレンズの外周部には、屈折率分布の不整な部分が形成されやすいため、かかる構成とすることにより、屈折率分布の不整な部分に入射した光の少なくとも一部を光吸収層により吸収させることができるので、フレア光の発生を抑制することができる。また、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際に、隣接するロッドレンズ間をクロストークするクロストーク光についても、光吸収層により吸収させることができる。したがって、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際に、フレア光とクロストーク光の双方の発生を抑制することができ、レンズアレイの解像度を向上することができるので、好適である。なお、光吸収層を中心軸から０．６ｒ未満の範囲に形成する場合には、出射光量が著しく低下するため、好ましくない。
なお、このように、本発明のロッドレンズでは、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際に、フレア光やクロストーク光の発生を抑制するために、外周部に光吸収層を設けているが、特開２０００−３５５１９号公報では、有効径を小さくするために、光吸収層を設けているため、５０μｍ以上の厚みが必要であるのに対し、本発明では、有効径を小さくしなくても、上述のように、短い共役長と深い焦点深度とを実現することができるので、光吸収層の厚みは５０μｍ未満であっても良い。
【００２５】
ここで、光吸収層に含有させる光吸収剤としては、ロッドレンズが用いられる光学系で使用される波長の光を吸収し得る種々の染料や顔料、色素を使用することができる。
具体的には、イメージセンサ等においては、可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）、近赤外光（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度）を出射する光源が広く用いられているため、可視光、近赤外光のうち、特定波長域の光のみを吸収する光吸収剤、若しくは、可視光、近赤外光のうち、全波長域の光を吸収する光吸収剤を用いれば良い。なお、１種類の光吸収剤のみを単独で用いても良いし、吸収する波長が異なる光吸収剤を２種以上組み合わせて用いても良い。
カラーイメージセンサ用のレンズアレイ用として用いられるロッドレンズでは、例えば、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ吸収する光吸収剤を組み合わせて用いることにより、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際に、赤色光、緑色光、青色光のすべての光に対して、フレア光、クロストーク光の発生を抑制することができ、好適である。また、可視光、近赤外光のうち、全波長域の光を吸収する光吸収剤としては、複数種の光吸収剤を混合して黒色としたものや、カーボンブラック、グラファイトカーボン等の黒色の光吸収剤を例示することができる。
【００２６】
また、光吸収層内において、光吸収剤はできるだけ均一に分布していることが好ましい。すなわち、光吸収剤は、光吸収層中に均一に分散されているか、若しくは光吸収層を構成する高分子に均一に結合されていることが好ましい。このように、光吸収剤を均一に分布させることにより、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際に、フレア光、クロストーク光が局所的に発生することを防止することができる。
また、光吸収層中の光吸収剤の濃度は、０．００１〜１０質量％であることが好ましく、０．０１〜１質量％であることがより好ましい。光吸収剤の濃度をこの範囲とすることにより、出射光量を十分に確保しつつ、本発明のロッドレンズを用いてレンズアレイを構成した際の、フレア光、クロストーク光の発生を抑制することができ、好適である。
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、断面の半径ｒ、屈折率分布定数ｇ、屈折率分布定数ｇと半径ｒの積（ｇ・ｒ）を所定の範囲内に規定すると共に、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を用いてロッドレンズを構成することにより、十分な出射光量を確保しながら、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたロッドレンズを提供することができる。
【００２８】
［ロッドレンズの製造方法］
次に、本発明のロッドレンズの製造方法の一例について、説明する。
はじめに、硬化後の屈折率ｎがｎ₁＞ｎ₂＞・・・・＞ｎ_N（但し、Ｎ≧３）となるＮ個の層形成用溶液（第１層形成用溶液〜第Ｎ層形成用溶液）を調製し、これらＮ個の層形成用溶液を用い、硬化後に中心軸から外周面に向かって順次屈折率が低くなるような配置で、同心円状に押し出し、第１層から第Ｎ層が同心円状に積層形成された、未硬化の糸状体を紡糸する。
次に、紡糸後の糸状体に、糸状体の屈折率分布が中心軸から外周面に向かって連続的に変化するように、隣接する層中の物質を相互拡散させる相互拡散処理を施した後、硬化処理を施す。なお、相互拡散処理は、窒素等の不活性ガス雰囲気中で、未硬化の糸状体を所定温度で所定時間保持し、隣接する層中の物質を濃度差により拡散させることにより、行うことができる。また、相互拡散処理と硬化処理とを同時に施すことも可能である。
次に、硬化処理後に得られる糸状体に対して、必要に応じて加熱延伸、緩和処理を行った後、得られた糸状体を所定長さずつに切断することにより、本発明のロッドレンズを製造することができる。なお、相互拡散処理、硬化処理、加熱延伸処理、緩和処理については、連続的に行っても良いし、バッチ式で行っても良い。
【００２９】
以上、本発明のロッドレンズの製造方法の概略について説明した。さらに、上記の製造方法について詳述する。
糸状体を紡糸する際に、積層する層の数Ｎは４〜６とすることが好ましい。層の数Ｎが４未満では、得られるロッドレンズの屈折率分布を理想的な分布に近づけることが難しくなり、層の数Ｎが６を超えた場合には、糸状体の紡糸が難しくなるため、好ましくない。
【００３０】
また、糸状体を紡糸する際に調製する各層形成用溶液の粘度を、１０²〜１０⁷Ｐａ・ｓとすることが好ましい。層形成用溶液の粘度が１０²Ｐａ・ｓ未満では、紡糸時に糸切れが生じやすくなり、紡糸が困難になる恐れがある。また、層形成用溶液の粘度が１０⁷Ｐａ・ｓを超えた場合には、紡糸時の操作性が悪化し、各層の同心円性が損なわれると共に、均一な径を有する糸状体を得ることが困難になる恐れがある。
【００３１】
ここで、各層形成用溶液の主成分である硬化性材料としては、ラジカル重合性ビニル単量体等を例示することができる。
ラジカル重合性ビニル単量体としては、メチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）、スチレン（ｎ＝１．５９）、クロルスチレン（ｎ＝１．６１）、酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、２，２，３，４，４−ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート等のフッ素化アルキル（メタ）アクリレート（ｎ＝１．３７〜１．４４）、ｎ＝１．４３〜１．６２の（メタ）アクリレート類、例えば、エチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、脂環式（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキレングリコール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等を例示することができる。また、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ（メタ）アクリレート等も用いることができる。
【００３２】
本発明において、中心軸から０．８ｒ以内の範囲を構成する層については、上述の単量体の中で、少なくとも脂環式基含有（メタ）アクリレート及びメチルメタクリレートを用いることが好ましい。上述したように、脂環式基含有（メタ）アクリレート、メチルメタクリレートを用いて、中心軸から０．８ｒ以内の範囲を構成する層を形成することにより、所望のアッベ数差を有する、カラー特性に優れたロッドレンズを提供することができる。ここで、脂環式基含有（メタ）アクリレートを構成する脂環式基としては、上述したように、アダマンチル基、イソボルニル基が好ましく、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニル基が特に好ましい。
また、上述したように、ロッドレンズの中心軸と外周部との屈折率差を大きくし、ロッドレンズの外周部の屈折率分布をより理想の分布に近づけるために、中心軸から０．８ｒ以上外側の範囲を構成する層については、上述の単量体の中で、少なくともフッ素化アルキルメタクリレートを用いることが好ましい。
【００３３】
また、層形成用溶液の粘度調整や、中心軸から外周面へ向かって連続的に屈折率を変化させること等を目的として、層形成用溶液には、硬化性材料の他に、硬化性材料に可溶な重合体（可溶性重合体）を含有させることが好ましい。
ここで、中心軸から外周面へ向かって連続的に屈折率を変化させること等を目的として配合する重合体としては、前述のラジカル重合性ビニル単量体から生成される重合体と相溶性が良いものが用いることが好ましく、ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）、ポリメチルメタクリレート系共重合体（ｎ＝１．４７〜１．５０）、ポリ４ーメチルペンテンー１（ｎ＝１．４６）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ｎ＝１．４６〜１．５０）、ポリカーボネート（ｎ＝１．５０〜１．５７）、ポリフッ化ビニリデン（ｎ＝１．４２）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（ｎ＝１．４２〜１．４６）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロペン共重合体（ｎ＝１．４０〜１．４６）、フッ化アルキル（メタ）アクリレート系重合体等が好適である。これらの中でも特に、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れ、それ自体の屈折率も高いので、好適である。
また、糸状体を構成する各層に、略同一の屈折率を有する重合体を含有させることが好ましく、かかる構成とした場合には、中心軸から外周面に向かって連続的に屈折率が変化するロッドレンズを簡易に得ることができるので好ましい。
【００３４】
また、未硬化の糸状体を硬化するため、各層形成用溶液には、熱硬化触媒あるいは光硬化触媒を添加しておくことが好ましい。
ここで、熱硬化触媒としては、パーオキサイド系、アゾ系等の触媒を例示することができる。また、光硬化触媒としては、ベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、４’−イソプロピル−２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、２，２−ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミン等を例示することができる。
【００３５】
また、未硬化の糸状体の硬化処理は、用いる重合触媒の種類に応じて、適宜行うことができる。すなわち、重合触媒として熱硬化触媒を用いる場合には、未硬化の糸状体を、所定温度で、所定時間加熱することにより、硬化させることができる。また、重合触媒として光硬化触媒を用いる場合には、未硬化の糸状体に対して、紫外線等の光を照射することにより、硬化させることができる。なお、このときに用いて好適な光源としては、１５０〜６００ｎｍの波長の光を発生する炭素アーク灯、高圧水銀灯、中圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、レーザー光等が挙げられる。また、重合触媒として熱硬化触媒と光硬化触媒の双方を用いる場合には、これらの処理を組み合わせて行えば良い。
【００３６】
硬化処理後の糸状体の加熱延伸処理は、公知の方法により行うことができる。例えば、硬化処理後の糸状体を第１のニップローラーにより所定の速度で加熱炉内に供給し、加熱炉を通過した糸状体を第２のニップローラーにより、第１のニップローラーよりも速い速度で引き取ることにより、加熱延伸処理を施すことができる。
この工程において、糸状体の加熱温度は、ロッドレンズの材質等に応じて設定されるが、Ｔｇ−２０℃以上（但し、Ｔｇはロッドレンズのガラス転移温度）とすることが好ましい。また、延伸倍率は、未硬化の糸状体の径と、所望のロッドレンズ径とにより決定され、第１及び第２のニップローラーの周速度比により調節することができる。
【００３７】
加熱延伸処理後の糸状体の緩和処理は、公知の方法により行うことができる。例えば、延伸処理後の糸状体を第３のニップローラーにより所定の速度で加熱炉内に供給し、加熱炉を通過した糸状体を第４のニップローラーにより、第３のニップローラーよりも遅い速度で引き取ることにより、緩和処理を施すことができる。
この工程において、糸状体の加熱温度は、ロッドレンズの材質等に応じて設定されるが、Ｔｇ以上とすることが好ましい。また、緩和率（緩和処理後の長さ／緩和処理前の長さ）は、延伸処理後の糸状体の径と、所望のロッドレンズ径とにより決定され、第３及び第４のニップローラーの周速度比により調節することができるが、緩和率が９９／１００〜４／５程度となるように、緩和処理を施すことが好ましい。このように、緩和処理を施すことにより、製造後のロッドレンズの熱による収縮を抑制することができ、好適である。なお、緩和率が小さすぎると、ロッドレンズ径が不均一になる恐れがあるため好ましくない。
【００３８】
以上説明した製造方法によれば、本発明のロッドレンズを簡易に製造することができ、好適である。
【００３９】
［レンズアレイの構造］
本発明のレンズアレイは、上記の本発明のロッドレンズ複数本を、各ロッドレンズの中心軸方向が互いに略平行方向となるように、ロッドレンズの中心軸方向に対して垂直方向に向けて配列したロッドレンズ列を少なくとも１段具備して構成されたものである。
【００４０】
本発明のレンズアレイにおいて、隣接するロッドレンズを離間配置しても良いが、密接配置することが好ましい。また、ロッドレンズ列を２段以上具備する場合には、ロッドレンズを俵積み状に配列することが好ましい。かかる構成を採用することにより、より多くのロッドレンズを配列させることができるので、ロッドレンズを透過する光量を大きくすることができ、好適である。なお、隣接するロッドレンズを離間配置する場合には、隣接するロッドレンズの中心軸間距離が均等になるように、ロッドレンズを配置することが好ましい。
【００４１】
なお、例えば、一対の基板間に、１段若しくは２段以上のロッドレンズ列を挟持させ、隣接するロッドレンズ間、及び基板と基板に隣接するロッドレンズ間の隙間に接着剤を充填するなどして、複数のロッドレンズを固定することができる。ここで、隣接するロッドレンズ間、及び基板と基板に隣接するロッドレンズ間の隙間に充填する接着剤としては、本発明のレンズアレイからロッドレンズ内を透過した光のみを出射させるために、カーボンブラック、染料等の遮光剤を含有する接着剤を用いることが好適である。
【００４２】
かかる構造の本発明のレンズアレイは、公知の方法により製造することができる。例えば、一定の長さに切断したロッドレンズを一対の基板間に配列した後、隣接するロッドレンズ間、及び基板と基板に隣接するロッドレンズ間の隙間に、未硬化の接着剤を注入し、硬化させる。次いで、必要に応じて、所望の長さに切断した後、ダイヤモンド刃等を用いて各ロッドレンズの両端面を鏡面研磨することにより、本発明のレンズアレイを製造することができる。
【００４３】
本発明のレンズアレイは、本発明のロッドレンズを用いて構成されたものであるので、共役長が短く、本発明のレンズアレイを搭載する複写機等の光学系の小型化を図ることができるものとなる。また、焦点深度が深いため、原稿が浮いて、原稿面からの距離が多少変化したとしても、優れた解像力を発揮するため、複写機のフラットベッド側のイメージセンサ等として有用である。また、色収差が小さく、カラー特性に優れるため、本発明のレンズアレイを搭載することにより、高解像度のカラーイメージセンサを提供することができる。
【００４４】
［イメージセンサの構造］
次に、本発明のイメージセンサについて説明する。
本発明のイメージセンサは、読み取り原稿の原稿面を照明するための照明装置と、光を受光し電気信号に変換する光電変換素子（受光センサ）と、読み取り原稿からの反射光を光電変換素子に結像する上記の本発明のレンズアレイとを具備して概略構成され、必要に応じて、原稿を安定に固定するためのカバーガラス等が備えられたものである。
【００４５】
読み取り原稿を照明するための照明装置は、白熱電球、冷陰極管、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源と、光源から出射された光を導光する導光体とを具備して構成される。また、必要に応じて、光源から出射された光のうち、特定波長の光を除去するために、導光体と読み取り原稿との間、あるいは読み取り原稿と本発明のレンズアレイとの間等の特定波長の光を除去するために適当な位置に、フィルタ素子を具備して構成される。
また、例示した光源の中でも特に、特定の波長域の光のみを出射する（出射される光の波長分布の狭い）ＬＥＤが好適である。また、波長（色）の異なる光を出射する複数種類のＬＥＤを用いることにより、カラー画像の読み取りが可能なカラーイメージセンサを提供することができる。
例えば、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を発光する３種類のＬＥＤを用いることにより、カラーイメージセンサを得ることができるが、色再現性を良くするためには、赤色光、緑色光、青色光を発光する３種類のＬＥＤとして、各々、発光波長のピークが、６００〜６６０ｎｍ、５１０〜５６０ｎｍ、４５０〜４８０ｎｍのＬＥＤを用いることが好ましい。
【００４６】
また、光源から出射された光を導光する導光体としては、例えば、アクリル樹脂等の透明樹脂からなる導光板が好適である。このように、導光体として導光板を用いる場合には、光源を導光板の少なくとも一側方に配置し、導光板の光出射面側に原稿面が位置するように、読み取り原稿を配置すれば良い。すなわち、導光板の側方に配置された光源から出射された光は、導光板と空気との界面で全反射を繰り返して、導光板中を伝搬した後、導光板の一方の面（光出射面）から出射されるので、導光板の光出射面側に原稿面を配置することにより、原稿面に対して光を照射することができる。
【００４７】
以下、光源として、赤色光、緑色光、青色光を発光する３種類のＬＥＤを用いたカラーイメージセンサを例として、本発明のイメージセンサの画像読み取りの機構について簡単に説明する。
赤、緑、青を発光する３種類のＬＥＤを時間順次に点灯し、各ＬＥＤから発光された各色光を、照明装置から原稿面に対して斜め方向に照射する。そして、原稿面により反射され、各色の色情報を持った光を、本発明のレンズアレイにより光電変換素子上に結像する。光電変換素子は、各色の色情報を持った光を電気信号に変換する素子であるので、光電変換素子により電気信号に変換された画像情報を、コンピュータ等を備えたシステム部に伝送し、システム部において、各色の電気信号を処理することにより、カラー画像を再現することができる。以上のようにして、カラー画像の読み取りを行うことができる。
【００４８】
本発明のイメージセンサは、本発明のレンズアレイを備えたものであるので、光学系の小型化を図ることができ、ハンドスキャナ等のスキャナや複写機等に搭載した場合に、装置全体の小型化を図ることができるものとなる。また、原稿が浮いて、レンズアレイと原稿面との距離が多少変化したとしても、強く鮮明な画像を読み取ることができるものとなる。また、本発明のイメージセンサはカラー特性にも優れているため、鮮明なカラー画像の読み取りが可能であり、高解像度のカラースキャナ等にも好適に用いることができる。
【００４９】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。なお、各実施例、比較例において、屈折率分布の測定は、カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用い、公知の方法に基づいて行った。また、以下の実施例、比較例において、ポリメチルメタクリレートとしては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）中で、２５℃にて測定した相対粘度が０．４のものを用いた。
【００５０】
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート２４質量部、メチルメタクリレート２８質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第１層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート２１質量部、メチルメタクリレート３１質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第２層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート１８質量部、メチルメタクリレート３４質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第３層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート１５質量部、メチルメタクリレート３７質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第４層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート５０質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート１２質量部、メチルメタクリレート３８質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第５層形成用溶液を得た。
なお、レンズアレイを構成した際に、フレア光やクロストーク光を抑制するために、加熱混練前の第４層及び第５層形成用溶液に、溶液全体に対して、染料ＢｌｕｅＡＣＲ（日本化薬（株）製）０．１２質量％、染料ＭＳＹｅｌｌｏｗＨＤ−１８０（三井東圧染料（株）製）０．１０質量％、染料ＭＳＭａｇｅｎｔａＨＭ−１４５０（三井東圧染料（株）製）０．０８質量％を添加した。
【００５１】
次に、中心軸側が第１層形成用溶液、外周面側が第５層形成用溶液となるように、得られた５種類の層形成用溶液を、同心円状５層複合ノズルを用いて押し出し、第１層〜第５層が同心円状に積層された構造の未硬化の糸状体を紡糸した。なお、複合紡糸ノズルの加熱温度は５０℃とし、第１層〜第５層の半径方向の厚さの比が４０／２８／１２／１１／９となるように、紡糸を行った。
次に、長さ３０ｃｍの相互拡散処理部内を通過させ、得られた糸状体に相互拡散処理を施した。なお、相互拡散処理部における窒素流量は７２Ｌ／ｍｉｎとした。次いで、長さ１２０ｃｍ、４０Ｗのケミカルランプ１８本を円状に等間隔に配置した第１の光照射部の中心を通過させ、さらに、２ｋＷ高圧水銀灯３本を円状に等間隔に配置した第２の光照射部の中心を通過させ、糸状体に光を照射することにより、各層を硬化した。なお、これらの相互拡散処理と硬化処理とは、複合紡糸ノズルから押し出された糸状体を、ニップローラーにより１５０ｃｍ／ｍｉｎの速度で引き取りながら、連続的に行った。また、硬化処理後に得られた糸状体の径は０．３ｍｍであった。
得られた糸状体を１３５℃で４．４倍に延伸した後、１５５℃で緩和率が１０／１１になるように緩和処理を施し、本発明のロッドレンズを作製した。
【００５２】
得られたロッドレンズの断面の半径ｒは０．１５ｍｍ、中心軸の屈折率は１．４９８であった。また、中心軸から０．２ｒ〜０．８ｒの範囲における屈折率分布を上記式（１）で近似することができ、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇは０．３２５ｍｍ^-1、ｇ・ｒは０．０４９であった。また、得られたロッドレンズには、外周面から中心軸に向けて、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約３０μｍの厚さで形成されていた。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数は５４．７、最小アッベ数は５４．５、最大アッベ数と最小アッベ数との差は０．２であり、得られたロッドレンズは、最大アッベ数と最小アッベ数との差が小さく、色収差が小さいものであった。
【００５３】
また、得られたロッドレンズを、両端面が鏡面となるように、ダイヤモンド刃を用いて切削し、レンズ長を１２．０ｍｍとした。このロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についての共役長は２２．２ｍｍと短く、良好であった。また、このロッドレンズの６３０ｎｍの波長の光についての共役長は２３．１ｍｍ、４７０ｎｍの波長の光についての共役長は２１．８ｍｍであり、６３０ｎｍの波長の光と４７０ｎｍの波長の光についての共役長の差は１．３ｍｍと小さく、良好であった。また、ＭＴＦが最大になるように、６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン、ロッドレンズ、受光センサを順次配置させた後、格子パターンのみを移動させたときに、ＭＴＦが４０％以上となる格子パターンの移動範囲の幅として規定される焦点深度は３．４ｍｍであり、焦点深度も深く、良好であった。
【００５４】
（実施例２）
実施例１で得られた鏡面切削前のロッドレンズ７５６本を、２枚のフェノール樹脂製基板（厚さ０．５ｍｍ）の間に１列に密接配列した後、隣接するロッドレンズ間、及び基板と基板に隣接するロッドレンズ間の隙間に、接着剤（カーボンブラック（２質量％）を添加したエピフォーム（ソマール社製））を充填し、硬化させた。次いで、両端面を切断した後、ダイヤモンド刃を用いて鏡面研磨し、レンズ長が１２．０ｍｍのＡ４サイズ（幅２２７ｍｍ）の本発明のレンズアレイを作製した。
得られたのレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの波長の光についての共役長は、それぞれ２１．８ｍｍ、２２．２ｍｍ、２３．１ｍｍであり、共役長が短いと共に、波長の異なる伝送光についての共役長の差が小さく、良好なレンズアレイが得られた。
また、このレンズアレイと、発光波長のピークが４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの３種類のＬＥＤと、受光センサとを備えたシートフィード型のカラースキャナを作製した。このカラースキャナを用いてカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。
【００５５】
（実施例３）
実施例２と同様にして作製された本発明のレンズアレイと、発光波長のピークが４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの３種類のＬＥＤと、受光センサとを備えたカラーハンドスキャナを作製した。このカラーハンドスキャナを用いて雑誌のカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。また、原稿が少し浮いた部分においても、画像を鮮明に読み取ることができた。
【００５６】
（参考例１）
硬化処理後の糸状体を、１４０℃で２７．５倍に延伸した後、１５５℃で緩和率が１０／１１になるように緩和処理を施した以外は、実施例１と同様にして、本発明のロッドレンズを作製した。
得られたロッドレンズの断面の半径ｒは０．０６ｍｍ、中心軸の屈折率は１．４９８であった。また、中心軸から０．２ｒ〜０．８ｒの範囲における屈折率分布を上記式（１）で近似することができ、屈折率分布定数ｇは０．８１２ｍｍ^-1、ｇ・ｒは０．０４９であった。また、得られたロッドレンズには、外周面から中心軸に向けて、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約１２μｍの厚さで形成されていた。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数は５４．７、最小アッベ数は５４．５、最大アッベ数と最小アッベ数との差は０．２であり、得られたロッドレンズは、最大アッベ数と最小アッベ数との差が小さく、色収差の小さいものであった。
【００５７】
また、得られたロッドレンズを、実施例１と同様に鏡面切削し、レンズ長を４．８ｍｍとした。このロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についての共役長は８．９ｍｍと短く、良好であった。また、このロッドレンズの６３０ｎｍの波長の光についての共役長は９．１ｍｍ、４７０ｎｍの波長の光についていの共役長は８．８ｍｍであり、６３０ｎｍの波長の光と４７０ｎｍの波長の光についての共役長の差は０．３ｍｍと小さく、良好であった。また、実施例１と同様にして求めた焦点深度は３．４ｍｍであり、焦点深度も深く、良好であった。
【００５８】
（参考例２）
参考例１で得られた鏡面切削前のロッドレンズ約１９００本を用い、レンズ長を４．８ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして、Ａ４サイズの本発明のレンズアレイを作製した。
得られたレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの波長の光についての共役長は、それぞれ８．８ｍｍ、８．９ｍｍ、９．１ｍｍであり、共役長が短いと共に、波長の異なる伝送光についての共役長の差が小さく、良好なレンズアレイが得られた。
また、このレンズアレイを用い、実施例２と同様にして、シートフィード型の小型のカラースキャナを作製した。このカラースキャナを用いてカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。
【００５９】
（参考例３）
参考例２と同様にして作製された本発明のレンズアレイを用い、実施例３と同様にして、小型のカラーハンドスキャナを作製した。このカラーハンドスキャナを用いて雑誌のカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。また、原稿が少し浮いた部分についても、画像を鮮明に読み取ることができた。
【００６０】
（実施例４）
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート２８質量部、メチルメタクリレート２４質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第１層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート２４質量部、メチルメタクリレート２８質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第２層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８．４質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート２０質量部、メチルメタクリレート３１．６質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第３層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４９質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート１６質量部、メチルメタクリレート３５質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第４層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート５０質量部、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカニルメタクリレート１２質量部、メチルメタクリレート３８質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第５層形成用溶液を得た。
なお、実施例１と同様に、レンズアレイを構成した際に、フレア光やクロストーク光の発生を抑制するために、加熱混練前の第４層及び第５層形成用溶液に、染料を添加した。
【００６１】
次に、実施例１と同様に、得られた５種類の層形成用溶液を同心円状５層複合防止ノズルから同時に押し出し、未硬化の糸状体を紡糸した。なお、第１層〜第５層の半径方向の厚さの比が、４２／２４／１８／７／９となるように、紡糸を行った。
次いで、糸状体の引き取り速度を１００ｃｍ／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にして、相互拡散処理と硬化処理とを施した。硬化処理後に得られた糸状体の径は０．３ｍｍであった。
次に、得られた糸状体を１３５℃で３．０６倍に延伸した後、１５５℃で緩和率が１０／１１になるように緩和処理を施し、本発明のロッドレンズを作製した。
【００６２】
得られたロッドレンズの断面の半径ｒは０．１８ｍｍ、中心軸の屈折率は１．４９９であった。また、中心軸から０．２ｒ〜０．８ｒの範囲における屈折率分布を上記式（１）で近似することができ、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇは０．３１８ｍｍ^-1、ｇ・ｒは０．０５７であった。また、得られたロッドレンズには、外周面から中心軸に向けて、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約２９μｍの厚さで形成されていた。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数は５４．７、最小アッベ数は５４．４、最大アッベ数と最小アッベ数との差は０．３であり、得られたロッドレンズは、最大アッベ数と最小アッベ数との差が小さく、色収差の小さいものであった。
【００６３】
また、得られたロッドレンズを実施例１と同様に鏡面切削し、レンズ長を１２．０ｍｍとした。このロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についての共役長は２４．０ｍｍと短く、良好であった。また、このロッドレンズの６３０ｎｍの波長の光についての共役長は２５．１ｍｍ、４７０ｎｍの波長の光についての共役長は２３．５ｍｍであり、６３０ｎｍの波長の光と４７０ｎｍの波長の光についての共役長の差は１．６ｍｍと小さく、良好であった。また、実施例１と同様にして求めた焦点深度は３．１ｍｍであり、焦点深度も深く、良好であった。
【００６４】
（実施例５）
実施例４で得られた鏡面切削前のロッドレンズ６３０本を用い、レンズ長を１２．０ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして、Ａ４サイズの本発明のレンズアレイを作製した。
得られたレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの波長の光についての共役長は、それぞれ２３．６ｍｍ、２４．０ｍｍ、２５．１ｍｍであり、共役長が短いと共に、波長の異なる伝送光についての共役長の差が小さく、良好なレンズアレイが得られた。
また、このレンズアレイを用い、実施例１と同様にして、シートフィード型のカラースキャナを作製した。このカラースキャナを用いてカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。
【００６５】
（実施例６）
実施例５と同様にして作製された本発明のレンズアレイを用い、実施例３と同様にして、カラーハンドスキャナを作製した。このカラーハンドスキャナを用いて雑誌のカラー画像の読み取りを行ったところ、色収差によるにじみが抑えられた鮮明なカラー画像が得られた。また、原稿が少し浮いた部分についても、画像を鮮明に読み取ることができた。
【００６６】
（比較例１）
ポリメチルメタクリレート５２質量部、ベンジルメタクリレート３５質量部、メチルメタクリレート１３質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第１層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４８質量部、ベンジルメタクリレート１０質量部、メチルメタクリレート３５質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート７質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第２層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４７質量部、メチルメタクリレート３０質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート２３質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第３層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４０質量部、メチルメタクリレート１８質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート４２質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第４層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート３７質量部、メチルメタクリレート４質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート５９質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第５層形成用溶液を得た。
なお、実施例１と同様に、レンズアレイを構成した際に、フレア光やクロストーク光の発生を抑制するために、加熱混練前の第４層及び第５層形成用溶液に、染料を添加した。
このように、比較例１では、実施例１、４、７と異なり、脂環式基含有メタクリレートを用いずに、各層形成用溶液を得た。
【００６７】
次に、実施例１と同様に、得られた５種類の層形成用溶液を同心円状５層複合防止ノズルから同時に押し出し、未硬化の糸状体を紡糸した。なお、第１層〜第５層の半径方向の厚さの比が、３５／３８／２０／６／１となるように、紡糸を行った。
次に、得られた糸状体に対して、実施例１と同様に、相互拡散処理と硬化処理とを施した。硬化処理後に得られた糸状体の径は０．２４ｍｍであった。次に、１２５℃で２．２倍に延伸した後、１４０℃で緩和率が１０／１１になるように緩和処理を施し、ロッドレンズを作製した。
【００６８】
得られたロッドレンズの断面の半径ｒは０．１７ｍｍ、中心軸の屈折率は１．５１３であった。また、中心軸から０．２ｒ〜０．８ｒの範囲における屈折率分布を上記式（１）で近似することができたが、５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇは１．５１ｍｍ^-1、ｇ・ｒは０．２６であり、ｇ及びｇ・ｒはいずれも実施例１、４、７に比較して大きいものであった。また、得られたロッドレンズには、外周面から中心軸に向けて、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約１２μｍの厚さで形成されていた。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数は５７、最小アッベ数は５０、最大アッベ数と最小アッベ数との差は７であり、得られたロッドレンズは、実施例１、４、７に比較して最大アッベ数と最小アッベ数との差が大きく、色収差の大きいものであった。
【００６９】
また、得られたロッドレンズを実施例１と同様に鏡面切削し、レンズ長を２．４ｍｍとした。このロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についての共役長は５．９ｍｍと短く、良好であった。また、このロッドレンズの６３０ｎｍの波長の光についての共役長は６．４ｍｍ、４７０ｎｍの波長の光についての共役長は５．５ｍｍであり、６３０ｎｍの波長の光と４７０ｎｍの波長の光についての共役長の差は０．９ｍｍと小さく、良好であった。しかしながら、実施例１と同様にして求めた焦点深度は０．２５ｍｍと、実施例１、４、７に比較して浅かった。
【００７０】
（比較例２）
比較例１で得られた鏡面切削前のロッドレンズ６６７本を用い、実施例２と同様にして、レンズ長が２．４ｍｍのＡ４サイズのレンズアレイを作製した。
得られたレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍについての共役長は、それぞれ５．５ｍｍ、５．９ｍｍ、６．４ｍｍであった。
このレンズアレイを用い、実施例２と同様にして、シートフィード型の小型のカラースキャナを作製した。このカラースキャナを用いてカラー画像の読み取りを行ったところ、得られたカラー画像には色収差によるにじみが見られた。
【００７１】
（比較例３）
比較例２と同様にして作製されたレンズアレイを用い、実施例３と同様にして、カラーハンドスキャナを作製した。このカラーハンドスキャナを用いて雑誌のカラー画像の読み取りを行ったところ、得られたカラー画像には色収差によるにじみが見られた。また、原稿が少し浮いた部分については、ほとんど画像を鮮明に読み取ることができなかった。
【００７２】
（比較例４）
ポリメチルメタクリレート４７質量部、トリシクロ［５・２・１・０^2,6］デカニルメタクリレート３０質量部、メチルメタクリレート２３質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部及びハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第１層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート５０質量部、トリシクロ［５・２・１・０^2,6］デカニルメタクリレート１０質量部、メチルメタクリレート４０質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部及びハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第２層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート５０質量部、メチルメタクリレート４０質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート１０質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第３層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート５０質量部、メチルメタクリレート４０質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート１０質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第４層形成用溶液を得た。
ポリメチルメタクリレート４２質量部、メチルメタクリレート１８質量部、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート４０質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２５質量部、ハイドロキノン０．１質量部を、７０℃で加熱混練して第５層形成用溶液を得た。
なお、実施例１と同様に、レンズアレイを構成した際に、フレア光やクロストーク光の発生を抑制するために、加熱混練前の第４層及び第５層形成用溶液に、染料を添加した。
得られた５種類の層形成用溶液を用い、第１層〜第５層の半径方向の厚さの比が、１８／５０／２６／５／１となるように、紡糸を行った以外は、実施例１と同様にして、ロッドレンズを得た。
【００７３】
得られたロッドレンズの断面の半径ｒは０．２９ｍｍと、実施例１、４、７に比較して大きく、中心軸の屈折率は１．４９７であった。また、中心軸から０．２ｒ〜０．８ｒの範囲における屈折率分布を上記式（１）で近似することができたが、屈折率分布定数ｇは０．４８ｍｍ^-1、ｇ・ｒは０．１４であり、ｇ・ｒは実施例１、４、７に比較して大きいものであった。また、得られたロッドレンズには、外周面から中心軸に向けて、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約１７μｍの厚さで形成されていた。
また、ロッドレンズの中心軸から０．８ｒ以内の範囲における最大アッベ数は５６．１、最小アッベ数は５４．６、最大アッベ数と最小アッベ数との差は１．５であり、得られたロッドレンズは、実施例１、４、７に比較して最大アッベ数と最小アッベ数との差が大きく、色収差の大きいものであった。
【００７４】
また、得られたレンズを実施例１と同様に鏡面切削し、レンズ長を７．６ｍｍとした。このロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についての共役長は１７．６ｍｍと短く、良好であった。また、６３０ｎｍの波長の光についての共役長は１８．２ｍｍ、４７０ｎｍの波長の光についての共役長は１７．２ｍｍであり、６３０ｎｍの波長の光と４７０ｎｍの波長の光についての共役長の差は１．０ｍｍと小さく、良好であった。しかしながら、実施例１と同様にして求めた焦点深度は０．８ｍｍと、実施例１、４、７に比較して浅かった。
【００７５】
（比較例５）
比較例４で得られた鏡面切削前のロッドレンズ３９１本を用い、実施例２と同様にして、レンズ長が７．６ｍｍのＡ４サイズのレンズアレイを作製した。
得られたレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの波長の光についての共役長は、それぞれ１７．２ｍｍ、１７．６ｍｍ、１８．２ｍｍであった。
このレンズアレイを用い、実施例２と同様にして、シートフィード型の小型のカラースキャナを作製した。このカラースキャナを用いてカラー画像の読み取りを行ったところ、得られたカラー画像には色収差によるにじみが見られた。
【００７６】
以上の実施例１〜６、比較例１〜５および参考例１〜３の結果から、断面の半径ｒ、屈折率分布定数ｇ、屈折率分布定数ｇと半径ｒの積（ｇ・ｒ）を規定すると共に、脂環式基含有メタクリレート及びメチルメタクリレートを用いてロッドレンズを作製することにより、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたロッドレンズ及びレンズアレイを提供することができることが判明した。また、かかる特性を有するレンズアレイを用いることにより、原稿が浮いて、レンズアレイと原稿面との距離が多少変化したとしても、画像を鮮明に読み取ることが可能な、小型のカラーイメージセンサを提供することができることが判明した。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、共役長が短いと共に、焦点深度が深く、かつカラー特性に優れたプラスチックロッドレンズ及びレンズアレイを提供することができる。また、本発明のレンズアレイを用いることにより、原稿が多少浮いて、レンズアレイと原稿面との距離が多少変化したとしても、画像を鮮明に読み取ることが可能な、スキャナ、複写機等に適した小型のイメージセンサを提供することができる。また、本発明のレンズアレイを用いることにより、鮮明なカラー画像を読み取ることが可能なカラーイメージセンサを提供することができる。

Claims

断面視円形状で、かつ、中心軸から外周面に向かって屈折率が連続的に減少するプラスチックロッドレンズにおいて、
断面の半径ｒが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ未満であり、
少なくとも中心軸から０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率分布が下記式（１）で規定される２次曲線で近似され、
５２５ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが、０．２ｍｍ^-1≦ｇ≦０．３２５ｍｍ^-1、及び０．０４≦ｇ・ｒ＜０．０６５を満たしていると共に、
少なくとも中心軸から０．８ｒ以内の範囲に、脂環式基含有（メタ）アクリレート単位を有する重合体、及びメチルメタクリレート単位を有する重合体を含有し、
中心軸から０．８ｒ以内の範囲における、最大アッベ数と最小アッベ数との差が０．５以下であり、
前記ロッドレンズの５２５ｎｍの波長の光についてのＭＴＦが最大になるように、６Ｌｐ／ｍｍの格子パターン、前記ロッドレンズ、及び受光センサを順次配置させた後、前記格子パターンのみを移動させたときに、ＭＴＦが４０％以上となる格子パターンの移動範囲の幅として規定される焦点深度が３ｍｍ以上であることを特徴とするプラスチックロッドレンズ。
ｎ（Ｌ）＝ｎ₀｛１−（ｇ²／２）Ｌ²｝・・・（１）
（但し、式（１）中、ｎ₀はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｇはロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における屈折率をそれぞれ表す。）
５２５ｎｍの波長の光についての共役長が２５ｍｍ以下であると共に、６３０ｎｍの波長の光についての共役長と、４７０ｎｍの波長の光についての共役長との差が１．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックロッドレンズ。
中心軸から０．６ｒ以上外側の範囲に、前記ロッドレンズの伝送光のうち少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有する光吸収層を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックロッドレンズ。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のロッドレンズ複数本を、各ロッドレンズの中心軸方向が互いに略平行方向となるように、前記ロッドレンズの中心軸方向に対して垂直方向に向けて配列したロッドレンズ列を少なくとも１段具備してなることを特徴とするレンズアレイ。
請求項４に記載のレンズアレイを備えたことを特徴とするイメージセンサ。