JP5063399B2 - プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ及びプリンタ - Google Patents
プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ及びプリンタ Download PDFInfo
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Description
本発明は、光集束性棒状レンズ、光センサー等の光伝送路として利用できるプラスチックロッドレンズ及びロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ、及びプリンタに関する。
プラスチックロッドレンズは、円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少しているプラスチック製のレンズ素子であって、正立等倍像を結像するものである。通常、プラスチックロッドレンズの両端面は、正確に結像させるために、中心軸に垂直な平面になるように鏡面研磨されている。
また、プラスチックロッドレンズの２本以上を平行に並列させ、接着により一体化して、ロッドレンズアレイの形態にすることがある。ロッドレンズアレイは、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等におけるイメージセンサ用の部品として、また発光ダイオード（ＬＥＤ）プリンタの書き込みデバイス等として広く用いられている。
このようなプラスチックロッドレンズやそれを用いたレンズアレイは、低コストで、しかも光学系をコンパクトにできる等の理由から用途分野が拡大しつつある。
また、プラスチックロッドレンズの２本以上を平行に並列させ、接着により一体化して、ロッドレンズアレイの形態にすることがある。ロッドレンズアレイは、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等におけるイメージセンサ用の部品として、また発光ダイオード（ＬＥＤ）プリンタの書き込みデバイス等として広く用いられている。
このようなプラスチックロッドレンズやそれを用いたレンズアレイは、低コストで、しかも光学系をコンパクトにできる等の理由から用途分野が拡大しつつある。
また、近年、従来のプラスチックでは困難であったガラス製並みに色収差が小さく、カラー特性に優れたプラスチックロッドレンズが開発されている。例えば、特許文献１には、脂環及び／または複素環含有のメタクリレートと芳香環含有メタクリレート、フッ素化アルキルメタクリレート、メチルメタクリレートをレンズの原料に用いた場合に、中心部の屈折率とアッベ数が高く、外側になるにつれて屈折率とアッベ数が低くなり、色収差がほとんどないプラスチックロッドレンズが得られることが開示されている。
このような光学性能を有するプラスチックレンズでは、６００ドット／インチ（ｄｐｉ）以上の高解像度のカラースキャナ機能付きのプリンタ複合機への適用も期待できる。しかし、プラスチックロッドレンズはガラス製ロッドレンズに比べて材料の耐熱温度が低いため、長期間使用すると光学性能が低下しやすいという問題を有していた。
国際公開ＷＯ２００７／０１１０１３号公報
このような光学性能を有するプラスチックレンズでは、６００ドット／インチ（ｄｐｉ）以上の高解像度のカラースキャナ機能付きのプリンタ複合機への適用も期待できる。しかし、プラスチックロッドレンズはガラス製ロッドレンズに比べて材料の耐熱温度が低いため、長期間使用すると光学性能が低下しやすいという問題を有していた。
本発明の課題は、長期間使用しても光学性能の低下が小さく、カラー特性の良好なプラスチックロッドレンズ及びロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、これを用いたイメージセンサ、プリンタを提供することにある。
本発明者らは、プラスチックロッドレンズまたはレンズアレイは、長期間高温に曝されると屈折率分布が変化して光学性能の低下を引き起こすことを見出した。また、屈折率の分布を調整、具体的には外側の屈折率を低くすることにより、耐熱性が向上することを見出した。そして、その知見に基づき、以下のプラスチックロッドレンズ、レンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ、プリンタを発明した。
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
［１］ 半径Ｒの円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少する屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズであって、
中心軸に垂直な断面において、屈折率分布を下記式（１）で表される２次曲線分布に近似させた際に、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高く、中心部分の実測屈折率を１００、最外部分の実測屈折率を０とした際に、０Ｒ〜０．１５Ｒの範囲の実測屈折率が１００、０．２５Ｒ〜０．９０Ｒの範囲の実測屈折率が９０〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２５〜０の比率であり、
前記実測屈折率が１００である中心部分と、前記中心部分の半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が９０〜８０である第１部分と、前記第１周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が８０〜４０の第２部分と、前記第２周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が４０〜１である第３部分と、前記第３部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が０である外周部とを有し、前記中心部分と、前記第１部分と、前記第２部分と、前記第３部分と、前記外周部との半径方向の厚さの比が、５〜３０：１５〜５０：１５〜４０：２〜１０：０．５〜１０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）
（式中、ｎ０はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率（中心屈折率）、Ｌはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）、ｇはプラスチックロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における近似屈折率である。）
［２］ ［１］に記載のプラスチックロッドレンズの２本以上が平行に並列されているロッドレンズアレイであって、
温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後のモデレーション・トランスファー・ファンクション（ＭＴＦ）が、空間周波数１２ラインペア／ｍｍにおいて、波長４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各々で４０％以上であるロッドレンズアレイ。
［３］ ［１］に記載のプラスチックロッドレンズの多数本が２次元に平行に並列されているロッドレンズプレート。
［４］ ［２］に記載のロッドレンズアレイまたは［３］に記載のロッドレンズプレートを具備するイメージセンサ。
［５］ ［２］に記載のロッドレンズアレイまたは［３］に記載のロッドレンズプレートを具備するプリンタ。
［１］ 半径Ｒの円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少する屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズであって、
中心軸に垂直な断面において、屈折率分布を下記式（１）で表される２次曲線分布に近似させた際に、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高く、中心部分の実測屈折率を１００、最外部分の実測屈折率を０とした際に、０Ｒ〜０．１５Ｒの範囲の実測屈折率が１００、０．２５Ｒ〜０．９０Ｒの範囲の実測屈折率が９０〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２５〜０の比率であり、
前記実測屈折率が１００である中心部分と、前記中心部分の半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が９０〜８０である第１部分と、前記第１周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が８０〜４０の第２部分と、前記第２周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が４０〜１である第３部分と、前記第３部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が０である外周部とを有し、前記中心部分と、前記第１部分と、前記第２部分と、前記第３部分と、前記外周部との半径方向の厚さの比が、５〜３０：１５〜５０：１５〜４０：２〜１０：０．５〜１０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）
（式中、ｎ０はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率（中心屈折率）、Ｌはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）、ｇはプラスチックロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における近似屈折率である。）
［２］ ［１］に記載のプラスチックロッドレンズの２本以上が平行に並列されているロッドレンズアレイであって、
温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後のモデレーション・トランスファー・ファンクション（ＭＴＦ）が、空間周波数１２ラインペア／ｍｍにおいて、波長４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各々で４０％以上であるロッドレンズアレイ。
［３］ ［１］に記載のプラスチックロッドレンズの多数本が２次元に平行に並列されているロッドレンズプレート。
［４］ ［２］に記載のロッドレンズアレイまたは［３］に記載のロッドレンズプレートを具備するイメージセンサ。
［５］ ［２］に記載のロッドレンズアレイまたは［３］に記載のロッドレンズプレートを具備するプリンタ。
本発明のプラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレートは、光学性能低下が小さく、カラー特性に優れている。
また、本発明のイメージセンサ及びプリンタは、長期間使用しても光学性能が低下せず、高解像度を維持できる。
また、本発明のイメージセンサ及びプリンタは、長期間使用しても光学性能が低下せず、高解像度を維持できる。
（プラスチックロッドレンズ）
本発明のプラスチックロッドレンズは、半径Ｒの円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少する屈折率分布を有する。
また、本発明のプラスチックロッドレンズは、中心軸に垂直な断面において、屈折率分布を下記式（１）で表される２次曲線分布に近似させた際に、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高い。なお、本発明の詳細な説明においては、各層を構成する未硬化状物を硬化させ、その硬化物の屈折率を実測屈折率として表し、ロッドレンズの半径方向位置の屈折率を測定した測定値を、近似屈折率と表している。
ｎ（Ｌ）＝ｎ０｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
式（１）中、ｎ０はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率（中心屈折率）、Ｌはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）、ｇはプラスチックロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における近似屈折率である。
また、本発明のプラスチックロッドレンズの共役長は下記式（２）で近似される。この式によれば、共役長は屈折率分布定数ｇとレンズ長Ｚによって決まる。このため、使用する光学機器の共役長設計に合わせて屈折率分布定数ｇとレンズ長Ｚを任意に設定する。
Ｔｃ＝Ｚ＋２｛−（１／ｎ０／ｇ）ｔａｎ（Ｚ・ｇ／２）｝ （２）
式（２）中、Ｔｃはプラスチックロッドレンズの共役長、Ｚはプラスチックロッドレンズの長さである。
このような屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズでは、高温に曝されて半径方向の屈折率分布が変化しても光学性能の変化が小さい（すなわち、耐熱性が高い）。また、色収差が小さく、カラー特性に優れている。
本発明のプラスチックロッドレンズは、半径Ｒの円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少する屈折率分布を有する。
また、本発明のプラスチックロッドレンズは、中心軸に垂直な断面において、屈折率分布を下記式（１）で表される２次曲線分布に近似させた際に、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高い。なお、本発明の詳細な説明においては、各層を構成する未硬化状物を硬化させ、その硬化物の屈折率を実測屈折率として表し、ロッドレンズの半径方向位置の屈折率を測定した測定値を、近似屈折率と表している。
ｎ（Ｌ）＝ｎ０｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
式（１）中、ｎ０はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率（中心屈折率）、Ｌはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）、ｇはプラスチックロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における近似屈折率である。
また、本発明のプラスチックロッドレンズの共役長は下記式（２）で近似される。この式によれば、共役長は屈折率分布定数ｇとレンズ長Ｚによって決まる。このため、使用する光学機器の共役長設計に合わせて屈折率分布定数ｇとレンズ長Ｚを任意に設定する。
Ｔｃ＝Ｚ＋２｛−（１／ｎ０／ｇ）ｔａｎ（Ｚ・ｇ／２）｝ （２）
式（２）中、Ｔｃはプラスチックロッドレンズの共役長、Ｚはプラスチックロッドレンズの長さである。
このような屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズでは、高温に曝されて半径方向の屈折率分布が変化しても光学性能の変化が小さい（すなわち、耐熱性が高い）。また、色収差が小さく、カラー特性に優れている。
また、高温に曝された際の光学性能変化がより小さくなることから、０．９Ｒ〜Ｒの範囲における近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高いことが好ましい。
また、本発明のプラスチックロッドレンズにおいては、中心部分の屈折率を１００、最外部分の屈折率を０とした際に、０Ｒ〜０．１５Ｒの範囲の実測屈折率が１００、０．２５Ｒ〜０．９０Ｒの範囲の実測屈折率が９０〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２５〜０の比率であることが好ましい。このような比率の屈折率分布であれば、より耐熱性の高いプラスチックロッドレンズとすることができる。
さらには、０．２５Ｒ〜０．９Ｒの範囲の実測屈折率が８５〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２３〜０の比率であることがより好ましい。
さらには、０．２５Ｒ〜０．９Ｒの範囲の実測屈折率が８５〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２３〜０の比率であることがより好ましい。
本発明のプラスチックロッドレンズにおける中心屈折率ｎ０は、１．４≦ｎ０≦１．６、また中心屈折率ｎ０と最外部分の屈折率ｎ１の差は、ｎ０−ｎ１≧０．０１であることが好ましい。
本発明のプラスチックロッドレンズにおいて半径Ｒは０．０８ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることが好ましい。半径Ｒが０．４ｍｍ以下であると、共役長を短くすることができ、光学系をコンパクト化できる。また、共役長を短くすることにより、４７０ｎｍと６３０ｎｍにおける共役長の差が一段と小さくなるため、カラー特性がより向上する。
一方、ロッドレンズアレイまたはイメージセンサを作製する際に加工や取り扱いを容易にするためには半径Ｒが０．０８ｍｍ以上であることが好ましい。
本発明のプラスチックロッドレンズにおいて半径Ｒは０．０８ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることが好ましい。半径Ｒが０．４ｍｍ以下であると、共役長を短くすることができ、光学系をコンパクト化できる。また、共役長を短くすることにより、４７０ｎｍと６３０ｎｍにおける共役長の差が一段と小さくなるため、カラー特性がより向上する。
一方、ロッドレンズアレイまたはイメージセンサを作製する際に加工や取り扱いを容易にするためには半径Ｒが０．０８ｍｍ以上であることが好ましい。
また、本発明のプラスチックロッドレンズにおいて屈折率分布定数ｇは、５２５ｎｍの波長において、０．４ｍｍ−１≦ｇ≦２．０ｍｍ−１であることが好ましい。屈折率分布定数ｇが２．０ｍｍ−１以下にすることでプラスチックロッドレンズの１周期長を長くでき、ロッドレンズアレイを作製する際に加工や取り扱いが容易になる。
屈折率分布定数ｇが０．４ｍｍ−１以上であれば、プラスチックロッドレンズの１周期長が短くなるため、共役長Ｔｃが小さくなり光学系のコンパクト化が達成できる。
したがって、屈折率分布定数ｇを上記の値の範囲とすれば、光学系のコンパクト化とプラスチックロッドレンズの取り扱い性を両立できる。
屈折率分布定数ｇが０．４ｍｍ−１以上であれば、プラスチックロッドレンズの１周期長が短くなるため、共役長Ｔｃが小さくなり光学系のコンパクト化が達成できる。
したがって、屈折率分布定数ｇを上記の値の範囲とすれば、光学系のコンパクト化とプラスチックロッドレンズの取り扱い性を両立できる。
また、本発明のプラスチックロッドレンズは、屈折率分布定数ｇと半径Ｒの積（ｇ・Ｒ）が、０．１≦ｇ・Ｒ≦０．３を満たしていることが好ましい。屈折率分布定数ｇと半径Ｒの積が前記範囲であれば、焦点深度が深く、共役長が短く、出射光量の大きいプラスチックロッドレンズを得ることができる。
本発明のプラスチックロッドレンズは、中心軸に垂直な断面においてプラスチックロッドレンズ外周面から中心軸側の８０μｍ以内、かつ、中心軸から０．６Ｒ以上の範囲に光吸収剤を含有する光吸収剤含有層が形成されていることが好ましい。
光吸収剤が上記のようにプラスチックロッドレンズに含まれていれば、出射光量を大幅に低減することなく、プラスチックロッドレンズ外周部に形成された屈折率分布の不整部分に起因するフレア光やロッドレンズアレイとしたときのクロストークを防止することができる。その結果、レンズ性能を高めることができる。
なお、光吸収剤を０．６Ｒよりも中心軸側の領域に含有させたり、プラスチックロッドレンズ外周面から中心軸側の８０μｍを超える領域に光吸収剤を含有させたりすると、出射光量が低下する傾向にある。
光吸収剤が上記のようにプラスチックロッドレンズに含まれていれば、出射光量を大幅に低減することなく、プラスチックロッドレンズ外周部に形成された屈折率分布の不整部分に起因するフレア光やロッドレンズアレイとしたときのクロストークを防止することができる。その結果、レンズ性能を高めることができる。
なお、光吸収剤を０．６Ｒよりも中心軸側の領域に含有させたり、プラスチックロッドレンズ外周面から中心軸側の８０μｍを超える領域に光吸収剤を含有させたりすると、出射光量が低下する傾向にある。
光吸収剤は、可視光及び近赤外光の領域のうち少なくとも一部の波長域の光を吸収するものである。
光吸収剤としては、可視光及び近赤外光の領域のうち少なくとも一部の波長域の光を吸収し得る種々の染料や顔料、色素が使用できる。これらの光吸収剤は、特定波長域のみを吸収する光吸収剤であって、吸収する波長がそれぞれ異なる光吸収剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、プラスチックロッドレンズをカラースキャナに用いる場合には、ＲＧＢ各波長の光を吸収する染料を組み合わせて用いることができる。
また、光吸収剤としては、上記のように可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）及び近赤外（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度）のうち特定波長域のみを吸収するものを用いてもよいし、全波長域を吸収するものを用いてもよい。可視光領域の全ての光を吸収する層を形成する場合には、複数種の光吸収剤を混合して黒色としたものや、カーボンブラックやグラファイトカーボン等の黒色の光吸収剤を用いることができる。
光吸収剤としては、可視光及び近赤外光の領域のうち少なくとも一部の波長域の光を吸収し得る種々の染料や顔料、色素が使用できる。これらの光吸収剤は、特定波長域のみを吸収する光吸収剤であって、吸収する波長がそれぞれ異なる光吸収剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、プラスチックロッドレンズをカラースキャナに用いる場合には、ＲＧＢ各波長の光を吸収する染料を組み合わせて用いることができる。
また、光吸収剤としては、上記のように可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）及び近赤外（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度）のうち特定波長域のみを吸収するものを用いてもよいし、全波長域を吸収するものを用いてもよい。可視光領域の全ての光を吸収する層を形成する場合には、複数種の光吸収剤を混合して黒色としたものや、カーボンブラックやグラファイトカーボン等の黒色の光吸収剤を用いることができる。
また、光吸収剤は、光吸収剤含有層内にて均一に存在していることが好ましい。その際、光吸収剤含有層を構成する高分子中に光吸収剤分子が均一に分散あるいは結合されていることが好ましい。
また、光吸収剤の光吸収剤含有層における含有量は、０．００１〜１０質量％が好ましく、０．００１〜１質量％がより好ましい。
本発明のプラスチックロッドレンズを製造するための方法としては、例えば、付加反応法、共重合法、ゲル重合法、単量体揮発法、相互拡散法等のいずれの方法であってもよいが、精度及び生産性の点で相互拡散法が好ましい。
以下、相互拡散法について説明する。
以下、相互拡散法について説明する。
まず、硬化後の屈折率ｎ及びアッベ数νが、ｎ１＞ｎ２＞・・・・＞ｎＮ、かつν１＞ν２＞・・・・＞νＮ（Ｎ≧３）となるＮ個の未硬化状物を、複合紡糸ノズル等を用いて、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率及びアッベ数が順次低くなるような配置で同心円状に積層した未硬化状の積層体（以下、「糸状体」という。）に賦形する。
次いで、この糸状体の各層間の屈折率分布が好ましくは連続的になるように、隣接する層同士で物質を相互拡散させる相互拡散処理を施し、その後または同時に、糸状体を硬化処理して、プラスチックロッドレンズ原糸を得る（紡糸工程）。
ここで、相互拡散処理は、糸状体に窒素雰囲気下、１０〜６０℃、より好ましくは２０〜５０℃で数秒〜数分間の熱履歴を与える処理である。
次いで、上記紡糸工程により得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、必要に応じて、加熱延伸処理した後、緩和処理を施し、適宜、所定のサイズに切断することにより、本発明のプラスチックロッドレンズを得る。
次いで、この糸状体の各層間の屈折率分布が好ましくは連続的になるように、隣接する層同士で物質を相互拡散させる相互拡散処理を施し、その後または同時に、糸状体を硬化処理して、プラスチックロッドレンズ原糸を得る（紡糸工程）。
ここで、相互拡散処理は、糸状体に窒素雰囲気下、１０〜６０℃、より好ましくは２０〜５０℃で数秒〜数分間の熱履歴を与える処理である。
次いで、上記紡糸工程により得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、必要に応じて、加熱延伸処理した後、緩和処理を施し、適宜、所定のサイズに切断することにより、本発明のプラスチックロッドレンズを得る。
本発明のプラスチックロッドレンズの製造時に使用する未硬化状物は、中心に積層する前記未硬化状物の硬化後の屈折率ｎｃと、最外層に積層する前記未硬化状物の硬化後の屈折率ｎｐの差がｎｃ−ｎｐ≧０．０２以上になるように選択することが好ましい。このように未硬化物を選択すれば、相互拡散後に前記プラスチックロッドレンズの中心屈折率ｎ０と最外部分の屈折率ｎ１の差を、容易にｎ０−ｎ１≧０．０１とすることができる。
得られるプラスチックロッドレンズの屈折率分布を理想的な分布に近づけ、かつ耐熱性を高くするためには、用いる未硬化状物の個数Ｎを４以上、より好ましくは４〜６の範囲にすることが好ましい。
Ｎ＝５の場合には、各層の屈折率を、第１層を１００、第５層を０とした場合に、第１層から第５層の順に、１００／９０〜８０／８０〜４０／４０〜１／０で、各層の厚さの比を、第１層から第５層の順に、５〜３０／１５〜５０／１５〜４０／２〜１０／０．５〜１０にすることが好ましい。なお、本発明の好適な実施形態においては、便宜上第１層から第５層の屈折率を記載しているが、各層で相互拡散が行われるために、製造されたロッドレンズが厳密に積層状態となっているわけではない。即ち、プラスチックロッドレンズは、中心部分の実測屈折率を１００とした時に、中心部分の半径方向外側に位置し、実測屈折率が９０〜８０の第１部分と、第１部分と連続して半径方向外側に位置し、実測屈折率が８０〜４０の第２部分と、第２部分の半径方向外側に位置し、実測屈折率が４０〜１の第３部分と、第３部分に連続して半径方向外側に位置し、実測屈折率が０である外周部と、を有する、と換言することができる。
Ｎ＝５の場合には、各層の屈折率を、第１層を１００、第５層を０とした場合に、第１層から第５層の順に、１００／９０〜８０／８０〜４０／４０〜１／０で、各層の厚さの比を、第１層から第５層の順に、５〜３０／１５〜５０／１５〜４０／２〜１０／０．５〜１０にすることが好ましい。なお、本発明の好適な実施形態においては、便宜上第１層から第５層の屈折率を記載しているが、各層で相互拡散が行われるために、製造されたロッドレンズが厳密に積層状態となっているわけではない。即ち、プラスチックロッドレンズは、中心部分の実測屈折率を１００とした時に、中心部分の半径方向外側に位置し、実測屈折率が９０〜８０の第１部分と、第１部分と連続して半径方向外側に位置し、実測屈折率が８０〜４０の第２部分と、第２部分の半径方向外側に位置し、実測屈折率が４０〜１の第３部分と、第３部分に連続して半径方向外側に位置し、実測屈折率が０である外周部と、を有する、と換言することができる。
未硬化状物の５０℃における粘度は、１０２〜１０７Ｐａ・ｓであることが好ましい。粘度が１０２Ｐａ・ｓ未満であると、賦形に際に糸切れが生じやすくなり糸状体の形成が困難になることがある。また、１０７Ｐａ・ｓを超えると、賦形時の操作性が不良になり各層の同心円性が損なわれたり、太さ斑の大きな糸状体になったりすることがある。
未硬化状物としては、ラジカル重合性ビニル単量体、またはラジカル重合性ビニル単量体と該単量体に可溶な重合体（可溶性重合体）とからなる組成物などを用いることができる。中でも、未硬化状物から糸状体を形成する際の未硬化状物の粘度を容易に調整でき、また、糸状体の中心軸から外側に向かうにつれて連続的な屈折率分布を容易に形成できることから、ラジカル重合性ビニル単量体と可溶性重合体とからなる組成物であることが好ましい。
可溶性重合体としては、ポリメチルメタクリレート（屈折率：１．４９）、ポリメチルメタクリレート系共重合体（屈折率：１．４７〜１．５０）が好ましい。これらの中でも、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より好ましい。
可溶性重合体としては、ポリメチルメタクリレート（屈折率：１．４９）、ポリメチルメタクリレート系共重合体（屈折率：１．４７〜１．５０）が好ましい。これらの中でも、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より好ましい。
また、各層には同一の屈折率を有する可溶性重合体を含有させることが好ましい。各層に同一の屈折率を有する可溶性重合体を含有させれば、中心軸から外側に向かうにつれて連続的な屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズを容易に得ることができる。
未硬化状物から形成された糸状体を硬化するためには、重合開始剤を未硬化物中に０．０１〜２質量％添加しておくことが好ましい。重合開始剤としては熱硬化開始剤と光硬化開始剤があるが、いずれも使用可能である。
熱硬化開始剤としては、通常、パーオキサイド系又はアゾ系の開始剤が用いられる。
光硬化開始剤としては、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、トリエチルアミンなどが挙げられる。
熱硬化開始剤としては、通常、パーオキサイド系又はアゾ系の開始剤が用いられる。
光硬化開始剤としては、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、トリエチルアミンなどが挙げられる。
未硬化状物を硬化させる際には、熱硬化開始剤及び／又は光硬化開始剤を含有する糸状物を熱処理ないし光硬化処理を行う。未硬化状物が熱硬化開始剤と光硬化開始剤の両方を含有している場合は、熱処理と光硬化処理の両方を行うことができる。
熱硬化処理は、熱硬化開始剤を含有させた未硬化状物を、一定の温度に制御された加熱炉等の硬化処理部で所定時間熱処理することにより行うことができる。
光硬化処理は、光硬化開始剤を含有させた未硬化状物に周囲から紫外線を照射することにより行うことができる。光硬化処理に用いる光源としては、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。
熱硬化処理は、熱硬化開始剤を含有させた未硬化状物を、一定の温度に制御された加熱炉等の硬化処理部で所定時間熱処理することにより行うことができる。
光硬化処理は、光硬化開始剤を含有させた未硬化状物に周囲から紫外線を照射することにより行うことができる。光硬化処理に用いる光源としては、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。
糸状体を安定的に製造するには、硬化処理までの重合を防ぐために重合禁止剤を添加することが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のキノン化合物、フェノチアジン等のアミン系化合物、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル等のＮ−オキシル系化合物等が挙げられる。
上記紡糸工程は、例えば、図１に示すようなプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置を用いて行うことができる。
このプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置１０は、同心円状複合紡糸ノズル１１と、同心円状複合紡糸ノズル１１から吐出された糸状体Ａを収容する収容体１２と、収容体１２の同心円状複合紡糸ノズル１１側に接続された不活性ガス導入管１３と、収容体１２の出口１２ａ側に接続された不活性ガス排出管１４と、収容体１２の長手方向の中央の外側に設けられた第１光照射機１５と、収容体１２の不活性ガス排出管１４側の外側に設けられた第２光照射機１６と、収容体１２の下流側に配置された引取りローラ１７とを具備する。
収容体１２において、同心円状複合紡糸ノズル１１から第１光照射機１５の光が当る直前までの部分を相互拡散処理部１２ｂ、第１光照射機１５の光が当る部分を第１硬化処理部１２ｃ、第２光照射機１６の光が当る部分を第２硬化処理部１２ｄという。
このプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置１０は、同心円状複合紡糸ノズル１１と、同心円状複合紡糸ノズル１１から吐出された糸状体Ａを収容する収容体１２と、収容体１２の同心円状複合紡糸ノズル１１側に接続された不活性ガス導入管１３と、収容体１２の出口１２ａ側に接続された不活性ガス排出管１４と、収容体１２の長手方向の中央の外側に設けられた第１光照射機１５と、収容体１２の不活性ガス排出管１４側の外側に設けられた第２光照射機１６と、収容体１２の下流側に配置された引取りローラ１７とを具備する。
収容体１２において、同心円状複合紡糸ノズル１１から第１光照射機１５の光が当る直前までの部分を相互拡散処理部１２ｂ、第１光照射機１５の光が当る部分を第１硬化処理部１２ｃ、第２光照射機１６の光が当る部分を第２硬化処理部１２ｄという。
上記製造装置１０を用いたプラスチックロッドレンズ原糸の製造では、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に不活性ガス（例えば窒素ガス）を導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の不活性ガスを排出させる。
そのように不活性ガスを流動させた状態で、同心円状複合紡糸ノズル１１から未硬化の糸状体Ａを吐出し、その糸状体Ａを、収容体１２内を通過させる。このとき、糸状体Ａを構成する各層間で相互拡散処理部１２ｂにて相互拡散を起こさせ、第１硬化処理部１２ｃにて第１光照射機１５により糸状体Ａに光を照射し、第２硬化処理部１２ｄにて第２光照射機１６により糸状体Ａに光を照射して硬化する。
そして、引取りローラ１７により引き取ることにより、収容体１２からプラスチックロッド原糸Ｂを得る。
そのように不活性ガスを流動させた状態で、同心円状複合紡糸ノズル１１から未硬化の糸状体Ａを吐出し、その糸状体Ａを、収容体１２内を通過させる。このとき、糸状体Ａを構成する各層間で相互拡散処理部１２ｂにて相互拡散を起こさせ、第１硬化処理部１２ｃにて第１光照射機１５により糸状体Ａに光を照射し、第２硬化処理部１２ｄにて第２光照射機１６により糸状体Ａに光を照射して硬化する。
そして、引取りローラ１７により引き取ることにより、収容体１２からプラスチックロッド原糸Ｂを得る。
紡糸工程によって得られたプラスチックロッドレンズ原糸は、必要に応じて、そのまま連続的に加熱延伸処理に送ってもよいし、いったんボビン等に巻き取ってから加熱延伸処理に送ってもよいし、所望の長さに切断してもよい。
加熱延伸処理はバッチ方式で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。加熱延伸処理と緩和処理は連続的に行ってもよいし、非連続的に行ってもよい。
加熱延伸処理はバッチ方式で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。加熱延伸処理と緩和処理は連続的に行ってもよいし、非連続的に行ってもよい。
加熱延伸処理及び緩和処理は、例えば、図２に示すような延伸・緩和処理装置を用いて行うことができる。
この延伸・緩和処理装置２０は、第１ニップローラ２１、第２ニップローラ２２、第３ニップローラ２３、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２との間に配置された第１加熱炉２４、及び、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との間に配置された第２加熱炉２５を具備する。
この延伸・緩和処理装置２０は、第１ニップローラ２１、第２ニップローラ２２、第３ニップローラ２３、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２との間に配置された第１加熱炉２４、及び、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との間に配置された第２加熱炉２５を具備する。
加熱延伸処理は、例えば、上記延伸・緩和処理装置２０を用いて行うことができる。すなわち、硬化して得られたプラスチックロッドレンズ原糸Ｂを第１ニップローラ２１で第１加熱炉２４に供給し、第１加熱炉２４を通過したプラスチックロッドレンズ原糸Ｂを第２ニップローラ２２で第１ニップローラ２１よりも速い速度で引き取って延伸する方法等が挙げられる。
加熱延伸処理における第１加熱炉２４内の雰囲気の温度はプラスチックロッドレンズの材質等に応じて適宜設定されるが、プラスチックロッドレンズのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０℃以上にすることが好ましい。また、延伸倍率は、所望のプラスチックロッドレンズ径により適宜決定され、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２の周速度比により調節することができる。
加熱延伸処理における第１加熱炉２４内の雰囲気の温度はプラスチックロッドレンズの材質等に応じて適宜設定されるが、プラスチックロッドレンズのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０℃以上にすることが好ましい。また、延伸倍率は、所望のプラスチックロッドレンズ径により適宜決定され、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２の周速度比により調節することができる。
緩和処理は、例えば、上記延伸・緩和処理装置２０を用いて行うことができる。すなわち、延伸されたプラスチックロッドレンズ原糸Ｃを第２ニップローラ２２で第２加熱炉２５に供給し、第２加熱炉２５を通過したプラスチックロッドレンズ原糸Ｃを第３ニップローラ２３で第２ニップローラ２２よりも遅い速度で引き取って緩和する方法等が挙げられる。
緩和処理の第２加熱炉２５内の雰囲気の温度はプラスチックロッドレンズの材質等に応じて適宜設定されるが、プラスチックロッドレンズのＴｇ以上に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、所望のプラスチックロッドレンズ径により適宜決定されるが、９９／１００〜１／２程度になるようにすることが好ましい。このような緩和率で緩和処理を施せば、プラスチックロッドレンズの収縮を抑制することができる。なお、緩和率が小さすぎるとレンズ径の斑が大きくなるため好ましくない。緩和率は、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との周速度比で調節することができる。
緩和処理の第２加熱炉２５内の雰囲気の温度はプラスチックロッドレンズの材質等に応じて適宜設定されるが、プラスチックロッドレンズのＴｇ以上に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、所望のプラスチックロッドレンズ径により適宜決定されるが、９９／１００〜１／２程度になるようにすることが好ましい。このような緩和率で緩和処理を施せば、プラスチックロッドレンズの収縮を抑制することができる。なお、緩和率が小さすぎるとレンズ径の斑が大きくなるため好ましくない。緩和率は、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との周速度比で調節することができる。
最終的に得られるプラスチックロッドレンズにおいては、プラスチックロッドレンズを構成する重合体の質量平均分子量は１００００〜１０００００であることが好ましい。
（ロッドレンズアレイ）
次に、本発明のロッドレンズアレイについて説明する。
本発明のロッドレンズアレイは、上記プラスチックロッドレンズの２本以上が平行に並列されているものである。
ロッドレンズアレイの一例として、図３に示すように、２本以上のプラスチックロッドレンズ３１，３１・・・が、２枚の基板３２，３２間に平行に１列に並べられ、固定されたものが挙げられる。
プラスチックロッドレンズ３１を基板３２に固定する際には公知の接着剤３３が用いられる。接着剤３３には、カーボンブラック等の遮光剤が含まれてもよい。
隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１は互いに密着していてもよいし、一定の間隔を空けて配置していてもよい。一体の間隔を空ける場合には、プラスチックロッドレンズ３１，３１同士の間隔を一定にすることが好ましい。
次に、本発明のロッドレンズアレイについて説明する。
本発明のロッドレンズアレイは、上記プラスチックロッドレンズの２本以上が平行に並列されているものである。
ロッドレンズアレイの一例として、図３に示すように、２本以上のプラスチックロッドレンズ３１，３１・・・が、２枚の基板３２，３２間に平行に１列に並べられ、固定されたものが挙げられる。
プラスチックロッドレンズ３１を基板３２に固定する際には公知の接着剤３３が用いられる。接着剤３３には、カーボンブラック等の遮光剤が含まれてもよい。
隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１は互いに密着していてもよいし、一定の間隔を空けて配置していてもよい。一体の間隔を空ける場合には、プラスチックロッドレンズ３１，３１同士の間隔を一定にすることが好ましい。
ロッドレンズアレイは、ロッドレンズアレイの波長λｎｍの光に対する共役長をＴｃ（λ）とした際に、Ｔｃ（６３０）−Ｔｃ（４７０）≦０．３ｍｍ、及び、Ｔｃ（５２５）≦１２ｍｍを満たし、温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後のＭＴＦが、空間周波数１２ラインペア／ｍｍにおいて、波長４７０ｎｍ（Ｂ）、５２５ｎｍ（Ｇ）、６３０ｎｍ（Ｒ）の波長の各々で４０％以上であることが好ましい。このようなロッドレンズアレイであれば、鮮明に画像を取り込むことができる。
ここで、共役長Ｔｃ及びＭＴＦは、以下のように測定される。
すなわち、空間周波数１２ラインペア／ｍｍ（すなわち６００ｄｐｉ）を有する格子パターンを用い、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源からの光を、格子パターンを通して入射させる。次いで、結像面に設置したＣＣＤラインセンサにより格子画像を読み取り、その測定光量の最大値（ｉｍａｘ）と最小値（ｉｍｉｎ）を測定する。そして、下記式（２）によりＭＴＦ（モデレーション・トランスファー・ファンクション）を求める。
ＭＴＦ（％）＝｛（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／（ｉｍａｘ＋ｉｍｉｎ）｝×１００ （２）
その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイの出射端とＣＣＤラインセンサとの距離を等しくする。そして、格子パターンとＣＣＤラインセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動かしてＭＴＦを測定し、ＭＴＦが最良になるときの、格子パターンとＣＣＤラインセンサとの距離を共役長Ｔｃとする。
すなわち、空間周波数１２ラインペア／ｍｍ（すなわち６００ｄｐｉ）を有する格子パターンを用い、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源からの光を、格子パターンを通して入射させる。次いで、結像面に設置したＣＣＤラインセンサにより格子画像を読み取り、その測定光量の最大値（ｉｍａｘ）と最小値（ｉｍｉｎ）を測定する。そして、下記式（２）によりＭＴＦ（モデレーション・トランスファー・ファンクション）を求める。
ＭＴＦ（％）＝｛（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／（ｉｍａｘ＋ｉｍｉｎ）｝×１００ （２）
その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイの出射端とＣＣＤラインセンサとの距離を等しくする。そして、格子パターンとＣＣＤラインセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動かしてＭＴＦを測定し、ＭＴＦが最良になるときの、格子パターンとＣＣＤラインセンサとの距離を共役長Ｔｃとする。
本発明のロッドレンズアレイは公知の方法で製造される。例えば、まず、一定の長さに切断したプラスチックロッドレンズ３１，３１・・・を２枚の基板３２，３２間に、隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１同士が密着するように平行に配置して固定する。この状態でカーボンブラック等の遮光剤の入った接着剤３３をプラスチックロッドレンズ３１，３１の間、及び、プラスチックロッドレンズ３１と基板３２の間の隙間に注入して、硬化させる。
その後、必要に応じて、所望の長さに切断し、ダイヤモンド刃による切削等によってプラスチックロッドレンズ３１の端面の鏡面化処理を施して、ロッドレンズアレイ３０ａを得る。
その後、必要に応じて、所望の長さに切断し、ダイヤモンド刃による切削等によってプラスチックロッドレンズ３１の端面の鏡面化処理を施して、ロッドレンズアレイ３０ａを得る。
ロッドレンズアレイは図３に示すものに限定されず、例えば、プラスチックロッドレンズを２段以上に積み重ねて配置してもよい。その場合、プラスチックロッドレンズ同士の隙間が最小になるように最密に配置されていることが好ましい。
本発明のロッドレンズアレイは、上記プラスチックロッドレンズを用いたものであるから、耐熱性が高く、長期間高温に曝されても光学性能の低下が小さい。
また、本発明のロッドレンズアレイは、色収差が小さいため、異なる波長の光に対する共役長の差が小さく、カラー特性に優れ、高解像度のカラーイメージセンサを形成することができる。
また、本発明のロッドレンズアレイは、色収差が小さいため、異なる波長の光に対する共役長の差が小さく、カラー特性に優れ、高解像度のカラーイメージセンサを形成することができる。
（ロッドレンズプレート）
次に、本発明のロッドレンズプレートについて説明する。
本発明のロッドレンズプレートは、図４に示すように、上記プラスチックロッドレンズ３１，３１・・・の多数本が２次元に平行に並列され、固定されたものである。
プラスチックロッドレンズ３１，３１同士の固定では公知の接着剤３３が用いられる。接着剤３３は、カーボンブラック等の遮光剤が含まれてもよい。
隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１同士は互いに密着させて最密に配置してもよいし、一定の間隔を空けて配置してもよい。一定の間隔を空けて配置する場合には、隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１同士の間隔を一定にすることが好ましい。
次に、本発明のロッドレンズプレートについて説明する。
本発明のロッドレンズプレートは、図４に示すように、上記プラスチックロッドレンズ３１，３１・・・の多数本が２次元に平行に並列され、固定されたものである。
プラスチックロッドレンズ３１，３１同士の固定では公知の接着剤３３が用いられる。接着剤３３は、カーボンブラック等の遮光剤が含まれてもよい。
隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１同士は互いに密着させて最密に配置してもよいし、一定の間隔を空けて配置してもよい。一定の間隔を空けて配置する場合には、隣接するプラスチックロッドレンズ３１，３１同士の間隔を一定にすることが好ましい。
本発明のロッドレンズプレートは公知の方法で製造される。例えば、まず、一定の長さに切断した多数本のプラスチックロッドレンズ３１，３１・・・を、プラスチックロッドレンズ３１，３１同士が密着するように最密に配置する。
次いで、この状態でカーボンブラック等の遮光剤の入った接着剤３３をプラスチックロッドレンズ３１，３１の間の隙間に注入して、硬化させる。
その後、必要に応じて、所望の長さに切断し、ダイヤモンド刃による切削や光学研磨等によってプラスチックロッドレンズ３１の端面の鏡面化処理を施して、ロッドレンズプレート３０ｂを得る。
また、必要に応じて、ロッドレンズプレート端面での反射による光量の損失を小さくするために反射防止コーティングを施してもよい。
次いで、この状態でカーボンブラック等の遮光剤の入った接着剤３３をプラスチックロッドレンズ３１，３１の間の隙間に注入して、硬化させる。
その後、必要に応じて、所望の長さに切断し、ダイヤモンド刃による切削や光学研磨等によってプラスチックロッドレンズ３１の端面の鏡面化処理を施して、ロッドレンズプレート３０ｂを得る。
また、必要に応じて、ロッドレンズプレート端面での反射による光量の損失を小さくするために反射防止コーティングを施してもよい。
本発明のロッドレンズプレートは、プラスチックロッドレンズが２次元に並列されているため広い面積の情報を読み取るイメージセンサ等に用いることができる。
また、本発明のロッドレンズプレートは、上記プラスチックロッドレンズを用いたものであるから、耐熱性が高く、長期間高温に曝されても光学性能の低下が小さい。
さらに、本発明のロッドレンズプレートは色収差が小さいため、カラー特性に優れ、高解像度のカラーイメージセンサに用いることができる。
また、本発明のロッドレンズプレートは、上記プラスチックロッドレンズを用いたものであるから、耐熱性が高く、長期間高温に曝されても光学性能の低下が小さい。
さらに、本発明のロッドレンズプレートは色収差が小さいため、カラー特性に優れ、高解像度のカラーイメージセンサに用いることができる。
（イメージセンサ）
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、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備して構成されたものである。
本発明のイメージセンサの一例としては、光を受光し電気信号に変換する光電変換素子と、読み取り原稿を照明するための光源と、読み取り原稿からの反射光を前記光電変換素子に結像するロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートとを基本構成として具備し、必要に応じて、読み取り原稿を安定に固定するためのカバーガラスを具備するものが挙げられる。
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、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備して構成されたものである。
本発明のイメージセンサの一例としては、光を受光し電気信号に変換する光電変換素子と、読み取り原稿を照明するための光源と、読み取り原稿からの反射光を前記光電変換素子に結像するロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートとを基本構成として具備し、必要に応じて、読み取り原稿を安定に固定するためのカバーガラスを具備するものが挙げられる。
本発明のイメージセンサで用いる光源は、原稿面を照明するためのものであり、白熱電球、冷陰極管、ＬＥＤなどが用いられ、中でも、特定波長の光を利用しやすい点からＬＥＤが好ましく用いられる。これらの光源は、特定波長をカットする目的でフィルタ素子と組み合わせて用いてもよい。
本発明のイメージセンサにおいては、発光波長の異なる複数種のＬＥＤを用いてカラーイメージセンサとすることもできる。カラーイメージセンサとして用いる場合には、ＬＥＤの発光波長のピークは、色再現性を良くする目的から、それぞれ４５０〜４８０ｎｍ（青）、５１０〜５６０ｎｍ（緑）、６００〜６６０ｎｍ（赤）とすることが好ましい。
発光波長のピークが赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色である場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光源を具備する照明装置を用いることができる。照明装置においては、アクリル樹脂等の光透過性に優れた部材からなる導光体を具備し、この導光体の片側の端部に光源が配置されている。光源から発した光は導光体に入射し、入射した光は、導光体と空気との界面で全反射を繰り返し、導光体中を伝搬するようになっている。
発光波長のピークが赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色である場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光源を具備する照明装置を用いることができる。照明装置においては、アクリル樹脂等の光透過性に優れた部材からなる導光体を具備し、この導光体の片側の端部に光源が配置されている。光源から発した光は導光体に入射し、入射した光は、導光体と空気との界面で全反射を繰り返し、導光体中を伝搬するようになっている。
本発明のイメージセンサの動作について、カラーイメージセンサを例に挙げて説明する。カバーガラスへ押しつけられて支持された原稿に、照明装置により斜め方向からＲ、Ｇ、Ｂの３色の光を切り替えて順次照明する。原稿から反射したＲ、Ｇ、Ｂの３色の色情報を持った光は、ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートにより光電変換素子上へ結像される。光電変換素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色情報を持った光を電気信号に変換する。電気信号に変換された画像情報は、コンピュータ等を備えたシステム部へ伝送され、システム部において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の電気信号を処理してカラー画像が再現される。
本発明のイメージセンサは、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備しているため、長期間使用しても光学性能の低下が小さく、また、カラー特性に優れているため、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用いることができる。
（プリンタ）
次に、本発明のプリンタについて説明する。
本発明のプリンタは、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備して構成されたものである。具体例としては、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートと、ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートの一端側に配置され、光源であるＬＥＤをアレイ状に配列したＬＥＤチップと、ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートの一端側に配置された感光体または感光フィルム（写真印画紙）とを具備し、カラーの３原色の光源を用いて画像情報を感光体または感光フィルム上に書き込む方式のものが挙げられる。
また、プリンタの光源としては、ＬＥＤチップに限られるものではなく、液晶シャッター、ＥＬアレイ等の光源を使用することもできる。
本発明のプリンタの動作について、ＬＥＤプリンタを例に挙げて説明する。
帯電した感光ドラムに、ＬＥＤチップからなる光源の光をロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートにより結像し、静電潜像を形成する。ここにトナーを付着させ、用紙を感光ドラムに押し当てトナーを転写する。このトナーを熱と圧力により用紙上に固定してＬＥＤプリンタの出力とする。このとき、モノクロであれば黒色のトナーのみで１度この処理を行い、カラーであればＲＧＢのトナーで３度この処理を行う。
次に、本発明のプリンタについて説明する。
本発明のプリンタは、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備して構成されたものである。具体例としては、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートと、ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートの一端側に配置され、光源であるＬＥＤをアレイ状に配列したＬＥＤチップと、ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートの一端側に配置された感光体または感光フィルム（写真印画紙）とを具備し、カラーの３原色の光源を用いて画像情報を感光体または感光フィルム上に書き込む方式のものが挙げられる。
また、プリンタの光源としては、ＬＥＤチップに限られるものではなく、液晶シャッター、ＥＬアレイ等の光源を使用することもできる。
本発明のプリンタの動作について、ＬＥＤプリンタを例に挙げて説明する。
帯電した感光ドラムに、ＬＥＤチップからなる光源の光をロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートにより結像し、静電潜像を形成する。ここにトナーを付着させ、用紙を感光ドラムに押し当てトナーを転写する。このトナーを熱と圧力により用紙上に固定してＬＥＤプリンタの出力とする。このとき、モノクロであれば黒色のトナーのみで１度この処理を行い、カラーであればＲＧＢのトナーで３度この処理を行う。
本発明のプリンタは、上記ロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを具備しているため、長期間使用しても光学性能の低下が小さく、また、色収差が小さく、３原色で書き込む際の各色でのぼけ具合が小さいために、高解像度のカラープリンタ、写真印刷装置として用いることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
また、以下の例では、プラスチックロッドレンズまたはロッドレンズアレイについて、以下のように物性を測定した。
＜屈折率分布＞
カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて測定した。
＜共役長（Ｔｃ）及び解像度（ＭＴＦ）＞
空間周波数１２ラインペア／ｍｍ（すなわち６００ｄｐｉ）を有する格子パターンを用いて測定した。具体的には、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源からの光を、格子パターンを通して入射させ、結像面に設置したＣＣＤラインセンサにより格子画像を読み取り、その測定光量の最大値（ｉｍａｘ）と最小値（ｉｍｉｎ）を測定し、下記式（２）によりＭＴＦ（モデレーション・トランスファー・ファンクション）を求めた。
ＭＴＦ（％）＝｛（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／（ｉｍａｘ＋ｉｍｉｎ）｝×１００ （２）
その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイの出射端とＣＣＤラインセンサとの距離を等しくした。そして、格子パターンとＣＣＤラインセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動かしてＭＴＦを測定し、ＭＴＦが最良になるときの、格子パターンとＣＣＤラインセンサとの距離を共役長とした。
また、以下の例では、プラスチックロッドレンズまたはロッドレンズアレイについて、以下のように物性を測定した。
＜屈折率分布＞
カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用いて測定した。
＜共役長（Ｔｃ）及び解像度（ＭＴＦ）＞
空間周波数１２ラインペア／ｍｍ（すなわち６００ｄｐｉ）を有する格子パターンを用いて測定した。具体的には、光軸に垂直な両端面を研磨したロッドレンズアレイに光源からの光を、格子パターンを通して入射させ、結像面に設置したＣＣＤラインセンサにより格子画像を読み取り、その測定光量の最大値（ｉｍａｘ）と最小値（ｉｍｉｎ）を測定し、下記式（２）によりＭＴＦ（モデレーション・トランスファー・ファンクション）を求めた。
ＭＴＦ（％）＝｛（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／（ｉｍａｘ＋ｉｍｉｎ）｝×１００ （２）
その際、格子パターンとロッドレンズアレイの入射端との距離と、ロッドレンズアレイの出射端とＣＣＤラインセンサとの距離を等しくした。そして、格子パターンとＣＣＤラインセンサをロッドレンズアレイに対し対称的に動かしてＭＴＦを測定し、ＭＴＦが最良になるときの、格子パターンとＣＣＤラインセンサとの距離を共役長とした。
（実施例１）
以下の表１に示す成分を配合して、第１層〜第５層を形成する原液を調製した。
表１におけるＰＭＭＡはポリメチルメタクリレート、ＭＭＡはメチルメタクリレート、ＴＤＭＡはトリシクロ［５．２．１．０２，６］デカニル−８−メタクリレート、ＢｚＭＡはベンジルメタクリレート、８ＦＭは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のことである。
以下の表１に示す成分を配合して、第１層〜第５層を形成する原液を調製した。
表１におけるＰＭＭＡはポリメチルメタクリレート、ＭＭＡはメチルメタクリレート、ＴＤＭＡはトリシクロ［５．２．１．０２，６］デカニル−８−メタクリレート、ＢｚＭＡはベンジルメタクリレート、８ＦＭは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のことである。
なお、実施例１及び以下の実施例２、比較例１，２においては、ＰＭＭＡとして粘度［η］＝０．４０［Ｐ］（メチルエチルケトン中、２５℃にて測定）のものを使用した。また、各原液には光硬化開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを、重合禁止剤としてハイドロキノン（ＨＱ）を添加した。
また、クロストーク光やフレア光を抑制する目的で、加熱混練前の第４層及び第５層用の各原液中に、原液全体に対して、染料Ｂｌｕｅ ＡＣＲ（日本化薬（株）製）、染料ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０（三井化学（株）製）、染料ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ（三井化学（株）製）、染料ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０（日本化薬（株）製）を以下のように添加した。
第４層：Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ２８０ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ ３０ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ ６０ｐｐｍ
第５層：Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ６０００ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ １４００ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ １１０ｐｐｍ
また、クロストーク光やフレア光を抑制する目的で、加熱混練前の第４層及び第５層用の各原液中に、原液全体に対して、染料Ｂｌｕｅ ＡＣＲ（日本化薬（株）製）、染料ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０（三井化学（株）製）、染料ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ（三井化学（株）製）、染料ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０（日本化薬（株）製）を以下のように添加した。
第４層：Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ２８０ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ ３０ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ ６０ｐｐｍ
第５層：Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ６０００ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ １４００ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ １１０ｐｐｍ
次いで、各層の原液を７０℃で加熱混練した後、中心から外側に向かって硬化後の屈折率が順次低くなるように配置しながら同心円状５層複合紡糸ノズルから同時に押し出した。複合紡糸ノズルの温度は５０℃とした。各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２４／３１／３９．２／２．８／３とした。ここで、第１層は最も内側で、第５層は最も外側である。
次いで、得られた原液から、図１に示すプラスチックロッドレンズ原糸の製造装置１０を用いてプラスチックロッドレンズ原糸を製造した。
具体的には、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に窒素ガスを導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の不活性ガスを排出させた。
また、同心円状複合紡糸ノズル１１から押し出された糸状体Ａを、引取りローラ１７で引き取り（２００ｃｍ／分）ながら、長さ３０ｃｍの相互拡散処理部１２ｂを通し、各層間同士で相互拡散を生じさせた。
続いて、中心軸の周囲に長さ６０ｃｍ、２０Ｗのケミカルランプ１８本が上下２段に連続して等間隔に配設された第１硬化処理部１２ｃ（第１光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて硬化させた。更に、中心軸の周囲に２．０ＫＷ高圧水銀灯３本が等間隔に配設された第２硬化処理部（第２光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて、完全硬化させた。相互拡散処理部１２ｂにおける窒素流量は８０Ｌ／分とした。
これにより得られたプラスチックロッドレンズ原糸の半径は０．２９１ｍｍであった。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１４５℃の雰囲気下で４．６２倍に延伸し、１１９℃の雰囲気下で緩和率が６００／９２３になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
得られたプラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１０μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
具体的には、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に窒素ガスを導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の不活性ガスを排出させた。
また、同心円状複合紡糸ノズル１１から押し出された糸状体Ａを、引取りローラ１７で引き取り（２００ｃｍ／分）ながら、長さ３０ｃｍの相互拡散処理部１２ｂを通し、各層間同士で相互拡散を生じさせた。
続いて、中心軸の周囲に長さ６０ｃｍ、２０Ｗのケミカルランプ１８本が上下２段に連続して等間隔に配設された第１硬化処理部１２ｃ（第１光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて硬化させた。更に、中心軸の周囲に２．０ＫＷ高圧水銀灯３本が等間隔に配設された第２硬化処理部（第２光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて、完全硬化させた。相互拡散処理部１２ｂにおける窒素流量は８０Ｌ／分とした。
これにより得られたプラスチックロッドレンズ原糸の半径は０．２９１ｍｍであった。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１４５℃の雰囲気下で４．６２倍に延伸し、１１９℃の雰囲気下で緩和率が６００／９２３になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
得られたプラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１０μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
得られたプラスチックロッドレンズの半径Ｒは０．１６８ｍｍ、各層の実測の屈折率は表２に示す通りであった。また、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．８４ｍｍ−１であった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図６に示す。およそ０．９４Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９４Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率よりも高かった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図６に示す。およそ０．９４Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９４Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率よりも高かった。
得られたプラスチックロッドレンズの多数本を、隣接するもの同士を密着させながら、２枚のフェノール樹脂製基板の間に一列に平行に並列させた（０．３６ｍｍ間隔）。次いで、基板とプラスチックロッドレンズの間及びプラスチックロッドレンズ同士の間の隙間に接着剤（積水フーラー社製「エスダイン９６０７Ｋ」）を充填し、硬化させて、固定した。その後、プラスチックロッドレンズの中心軸に垂直な両端面をダイヤモンド刃で鏡面切削して、プラスチックロッドレンズ長が４．４ｍｍのロッドレンズアレイを得た。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１０．０ｍｍで、その際のＭＴＦは６７％であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、得られたロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％以上であり、高い解像度を維持していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は鮮明であった。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％以上であり、高い解像度を維持していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は鮮明であった。
（実施例２）
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２１／３４／３７／６／２とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１３５℃の雰囲気下で３．３８倍に延伸し、１１４℃の雰囲気下で緩和率が５４０／６７５になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
得られたプラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１４μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２１／３４／３７／６／２とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１３５℃の雰囲気下で３．３８倍に延伸し、１１４℃の雰囲気下で緩和率が５４０／６７５になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
得られたプラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１４μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
得られたプラスチックロッドレンズの半径Ｒは０．１７４ｍｍ、各層の実測の屈折率は表２に示す通りであった。また、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．８４ｍｍ−１であった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図７に示す。およそ０．９２Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９２Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率よりも高かった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図７に示す。およそ０．９２Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９２Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率よりも高かった。
得られたプラスチックロッドレンズを用い、プラスチックロッドレンズの間隔を０．３６ｍｍから０．３７ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして、プラスチックロッドレンズ長４．４ｍｍのロッドレンズアレイを得た。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１０．０ｍｍで、その際のＭＴＦは７２％であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％以上であり、高い解像度を維持していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は鮮明であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％以上であり、高い解像度を維持していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は鮮明であった。
（比較例１）
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２１／２５／３３／１９／２とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１３４℃の雰囲気下で３．５倍に延伸し、１１５℃の雰囲気下で緩和率が５００／７００になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
プラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約３９μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２１／２５／３３／１９／２とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１３４℃の雰囲気下で３．５倍に延伸し、１１５℃の雰囲気下で緩和率が５００／７００になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズを得た。
プラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約３９μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
得られたプラスチックロッドレンズの半径Ｒは０．１８５ｍｍ、各層の実測の屈折率は表２に示す通りであった。また、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．８４ｍｍ−１であった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図８に示す。およそ０．８９Ｒ〜０．９８Ｒの範囲の近似屈折率は、０．８９Ｒ〜０．９８Ｒの範囲の実測屈折率よりも低かった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図８に示す。およそ０．８９Ｒ〜０．９８Ｒの範囲の近似屈折率は、０．８９Ｒ〜０．９８Ｒの範囲の実測屈折率よりも低かった。
得られたプラスチックロッドレンズを用い、プラスチックロッドレンズの間隔を０．３６ｍｍから０．３９ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして、プラスチックロッドレンズ長４．４ｍｍのロッドレンズアレイを得た。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１０．０ｍｍで、その際のＭＴＦは６２％であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％未満であり、解像度が低下していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は不鮮明であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％未満であり、解像度が低下していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は不鮮明であった。
（比較例２）
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２３．５／３１．５／３９／３／３とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１４５℃の雰囲気下で４．６２倍に延伸し、１１９℃の雰囲気下で緩和率が６００／９２４になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズ４０を得た。
プラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１０μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
表１に示す組成で各層の原液を調製した。次いで、実施例１と同様にして、プラスチックロッド原糸（半径０．２９１ｍｍ）を製造した。ただし、各層の吐出比は、プラスチックロッドレンズの半径方向の各層の厚さ（第１層においては半径）の比に換算して、第１層／第２層／第３層／第４層／第５層＝２３．５／３１．５／３９／３／３とした。
次いで、得られたプラスチックロッドレンズ原糸を、１４５℃の雰囲気下で４．６２倍に延伸し、１１９℃の雰囲気下で緩和率が６００／９２４になるように緩和処理を施した。これにより、図５に示すような、内側から第１層４１と第２層４２と第３層４３と第４層４４と第５層４５とを有するプラスチックロッドレンズ４０を得た。
プラスチックロッドレンズには、外周面から中心部に向かって約１０μｍの厚さの、染料がほぼ均一に混在する層が形成されていた。
得られたプラスチックロッドレンズの半径Ｒは０．１６８ｍｍ、各層の実測の屈折率は表２に示す通りであった。また、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．８４ｍｍ−１であった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図９に示す。およそ０．９４Ｒ〜０．９７Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９４Ｒ〜０．９７Ｒの範囲の実測屈折率よりも低かった。
このプラスチックロッドレンズの屈折率分布を近似した２次曲線と、各層の屈折率を図９に示す。およそ０．９４Ｒ〜０．９７Ｒの範囲の近似屈折率は、０．９４Ｒ〜０．９７Ｒの範囲の実測屈折率よりも低かった。
得られたプラスチックロッドレンズを用い、実施例１と同様にして、プラスチックロッドレンズ長４．４ｍｍのロッドレンズアレイを得た。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１０．０ｍｍで、その際のＭＴＦは８０％であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％未満であり、解像度が低下していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は不鮮明であった。
このロッドレンズアレイの４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各波長におけるＴｃを測定した。その結果を表３に示す。また、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表４に示す。
また、このロッドレンズアレイを温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後に、Ｔｃ１０．０ｍｍにて各波長のＭＴＦを測定した。その結果を表５に示す。
湿熱処理後の各波長のＭＴＦは４０％未満であり、解像度が低下していた。また、前記湿熱処理後のロッドレンズアレイを組み込んだイメージスキャナで読み取った画像は不鮮明であった。
実施例１〜２のロッドレンズアレイでは、色収差△Ｔｃ（Ｔｃ（４７０）とＴｃ（６３０）の差）が０．１ｍｍと小さく、各波長におけるＭＴＦのばらつきは小さかった。また、実施例１〜２のロッドレンズアレイでは、湿熱試験後のＭＴＦが高く、耐熱性が高かった。
これに対し、比較例１〜２のロッドレンズアレイも色収差△Ｔｃは小さく、各波長のＭＴＦのばらつきは小さかったが、湿熱試験後のＭＴＦが低く、耐熱性が低かった。
これに対し、比較例１〜２のロッドレンズアレイも色収差△Ｔｃは小さく、各波長のＭＴＦのばらつきは小さかったが、湿熱試験後のＭＴＦが低く、耐熱性が低かった。
本発明のプラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレートは、光学性能の低下が小さく、カラー特性に優れている。このようなロッドレンズアレイまたはロッドレンズプレートを用いることで、長期間使用しても光学性能の低下が小さい高解像度のカラーイメージセンサや高解像度のカラープリンタを得ることができる。
１０ プラスチックロッドレンズ原糸の製造装置
１１ 同心円状複合紡糸ノズル
１２ 収容体
１３ 不活性ガス導入管
１４ 不活性ガス排出管
１５ 第１光照射機
１６ 第２光照射機
１７ 引取りローラ
２０ 延伸・緩和処理装置
２１ 第１ニップローラ
２２ 第２ニップローラ
２３ 第３ニップローラ
２４ 第１加熱炉
２５ 第２加熱炉
３０ａ ロッドレンズアレイ
３０ｂ ロッドレンズプレート
３１ プラスチックロッドレンズ
３２ 基板
３３ 接着剤
４０ プラスチックロッドレンズ
４１ 第１層
４２ 第２層
４３ 第３層
４４ 第４層
４５ 第５層
１１ 同心円状複合紡糸ノズル
１２ 収容体
１３ 不活性ガス導入管
１４ 不活性ガス排出管
１５ 第１光照射機
１６ 第２光照射機
１７ 引取りローラ
２０ 延伸・緩和処理装置
２１ 第１ニップローラ
２２ 第２ニップローラ
２３ 第３ニップローラ
２４ 第１加熱炉
２５ 第２加熱炉
３０ａ ロッドレンズアレイ
３０ｂ ロッドレンズプレート
３１ プラスチックロッドレンズ
３２ 基板
３３ 接着剤
４０ プラスチックロッドレンズ
４１ 第１層
４２ 第２層
４３ 第３層
４４ 第４層
４５ 第５層
Claims (5)
- 半径Ｒの円柱形状を有し、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率が減少する屈折率分布を有するプラスチックロッドレンズであって、
中心軸に垂直な断面において、屈折率分布を下記式（１）で表される２次曲線分布に近似させた際に、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の近似屈折率ｎ（Ｌ）が、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率ｎＮよりも高く、中心部分の実測屈折率を１００、最外部分の実測屈折率を０とした際に、０Ｒ〜０．１５Ｒの範囲の実測屈折率が１００、０．２５Ｒ〜０．９０Ｒの範囲の実測屈折率が９０〜５０、０．９５Ｒ〜Ｒの範囲の実測屈折率が２５〜０の比率であり、
前記実測屈折率が１００である中心部分と、前記中心部分の半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が９０〜８０である第１部分と、前記第１周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が８０〜４０の第２部分と、前記第２周辺部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が４０〜１である第３部分と、前記第３部分に連続して半径方向外側に位置し、前記実測屈折率が０である外周部とを有し、前記中心部分と、前記第１部分と、前記第２部分と、前記第３部分と、前記外周部との半径方向の厚さの比が、５〜３０：１５〜５０：１５〜４０：２〜１０：０．５〜１０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）
（式中、ｎ０はプラスチックロッドレンズの中心軸における屈折率（中心屈折率）、Ｌはプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）、ｇはプラスチックロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はプラスチックロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における近似屈折率である。） - 請求項１に記載のプラスチックロッドレンズの２本以上が平行に並列されているロッドレンズアレイであって、
温度６０℃、相対湿度９０％の環境下で１０００時間湿熱処理した後のモデレーション・トランスファー・ファンクション（ＭＴＦ）が、空間周波数１２ラインペア／ｍｍにおいて、波長４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍの各々で４０％以上であるロッドレンズアレイ。 - 請求項１に記載のプラスチックロッドレンズの多数本が２次元に平行に並列されているロッドレンズプレート。
- 請求項２に記載のロッドレンズアレイまたは請求項３に記載のロッドレンズプレートを具備するイメージセンサ。
- 請求項２に記載のロッドレンズアレイまたは請求項３に記載のロッドレンズプレートを具備するプリンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008030832A JP5063399B2 (ja) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ及びプリンタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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