一种小型化等倍成像透镜阵列，具有被排列成１列的多个棒状透镜（２２）。规定棒状透镜的排列间距Ｄ应满足（２ｍ＋１）.Ｄ≤２．１ｍｍ或２．５ｍｍ。规定棒状透镜的孔径角θ应满足αＤ／６×｛ｎ.ｃｏｓ＃＋［－１］（－α／２／ｍ）＋（４ｍ＃＋［２］／α＃＋［２］－１）＃＋［１／２］｝≤θ≤αＤ／２×（４ｍ＃＋［２］／α＃＋［２］－１）＃＋［１／２］。通过以这种方式限定排列间距Ｄ以及孔径角θ，可获得总宽（Ｗｔ）与有效读取宽度（Ｗｉ）之差小于等于２．１ｍｍ或２．５ｍｍ的透镜阵列。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等倍成像透镜阵列，具体地说，涉及一种移动电话等移动电子设备的图像读取装置中使用的等倍成像透镜阵列有。接触式图像传感器，由照射原稿的LED阵列光源、使原稿反射光线成像的透镜阵列、配置在成像点上的光敏元件等组成。如附图说明图1所示，普通接触式图像传感器中的等倍成像透镜阵列11将原稿上的图像在光敏元件上成等倍正像。例如，透镜阵列11是包含有其共轭长度TC约为10mm、排列成2列的多个棒状透镜12。但是，如果想将包含有这种现有的透镜阵列11的接触式图像传感器，用于移动电话以及个人计算机等移动电子设备上，则存在着需增大设备尺寸的问题。这是基于以下的理由。(1)棒状透镜阵列(rod lens array)11的图像有效读取宽度Wi(参照图2)，比棒状透镜阵列11的总宽Wt(参照图1)窄5～6mm。因此，必须在设备内确保比原先读取所需的宽度更宽的空间。在此，图像有效读取宽度Wi为可获得稳定光量的宽度范围(排除了周期光量不均的范围)。此外，图1以及图2的Wl为有效透镜宽度。(2)由于约10mm的共轭长度TC较长，难以将具有棒状透镜阵列11的接触式图像传感器，安装在具有现行厚度的移动电子设备内。本专利技术的目的在于提供小型化的透镜阵列。在本专利技术的第1实施例，将提供一种具有以透镜排列间距D进行排列、并至少被排列成1列的多个棒状透镜的等倍成像透镜阵列。各棒状透镜具有孔径角θ。对于透镜排列间距D，规定其应满足以下关系式(1)。(2m+1)·D≤2.1mm……(1)其中m为多个棒状透镜的重叠度。对于棒状透镜的孔径角θ，规定其应满足以下关系式(2)αD/6×{n·cos-1(-α/2/m)+(4m2/α2-1)1/2}≤θ≤αD/2×(4m2/α2-1)1/2……(2)在此，n为各棒状透镜光轴上的折射率，d为各棒状透镜的有效直径，α为透镜阵列的充填因子。在多个棒状透镜被排列成奇数列时，重叠度m被设定为1.53～3.00；在多个棒状透镜被排列成偶数列时，重叠度m被设定为1.10～3.00。本专利技术提供一种读取装置，包括照射原稿的照明光源；使原稿反射光线成像的上述第一实施例的等倍成像透镜阵列；配置在透镜阵列成像点的光电转换元件。按照本专利技术的第二实施例，提供一种等倍成像透镜阵列，包括以透镜排列间距D进行排列的、具有至少被排列成1列的多个棒状透镜。各棒状透镜具有孔径角θ。对于透镜排列间距D，规定其应满足以下关系式(1)。(2m+1)·D≤2.5mm ……(1)其中m为多个棒状透镜的重叠度。对于棒状透镜的孔径角θ，规定其应满足以下关系式(2)αD/6×{n·cos-1(-α/2/m)+(4m2/α2-1)1/2}≤θ≤αD/2×(4m2/α2-1)1/2……(2)在此，n为各棒状透镜光轴上的折射率，d为各棒状透镜的有效直径，α为透镜阵列的充填因子。在多个棒状透镜被排列成奇数列时，重叠度m被设定为1.53～3.00；在多个棒状透镜被排列成偶数列时，重叠度m被设定为1.10～3.00。本专利技术提供一种读取装置，包括照射原稿的照明光源；使原稿反射光线成像的上述第二实施例的等倍成像透镜阵列；配置在透镜阵列成像点的光电转换元件。如图3所示，棒状透镜阵列21，由各光轴相互平行且排列成1列的多个棒状透镜22、以及为固定多个棒状透镜22而配置在其两侧的侧板23、24组成。即侧板23、24，在棒状透镜阵列21的厚度方向，被配置在棒状透镜22的两侧，使棒状透镜阵列21呈长方体形状。各棒状透镜22，均为正像等倍成像的圆柱状透镜，而且是具有沿径向折射率分布的折射率分布型棒状透镜。多个棒状透镜22被排列成1列，其相邻棒状透镜生成的图像均以相同重叠度m相互重叠。多个棒状透镜22，由树脂体25粘接成为一体。树脂体25由黑色的硅树脂或环氧树脂制成，以去除反射光斑(flarelight)。树脂体25与多个棒状透镜22成为一体，以便填埋各棒状透镜22与侧板23、24之间的空隙，同时还覆盖全部棒状透镜22的四围。此外，在阵列的厚度方向，侧板23、24粘接在树脂体25的两侧面。侧板23、24，分别由具有与棒状透镜22的热膨胀系数基本相同特性的材料制成。当棒状透镜22采用玻璃镜片时，侧板23、24最好分别采用以玻璃布为基材的环氧(epoxy)树脂黑色层压板(FRP)。为了能在移动电子设备内安装具有棒状透镜阵列21的接触式图像传感器(图像读取装置)，棒状透镜阵列21应满足以下条件(1)和条件(2)。条件(1)总宽(最大总宽值)Wt与图像有效读取宽度Wi之差(Wt-Wi)小于等于2.5mm。条件(2)共轭长度TC(参照图1)小于等于6mm。另外，工作距离L(参照图1)大于等于1mm。具体地说，第1实施例的棒状透镜阵列21，为了满足条件(1)，依照下列公式(4)规定了重叠度m以及透镜配置间距D；为了满足条件(2)，依照下述公式(11)规定了透镜阵列21的孔径角θ。此外，根据满足了下列公式(4)的透镜配置间距D，可决定总宽Wt；为了得出该总宽值Wt，可沿透镜排列方向将侧板23、24的两端切断(图3箭头标注处)。棒状透镜阵列21的图像有效读取宽度Wi，依照以下公式(1)求得。Wi＝Wl-2·(X0-D/2)＝Wl-(2m-1)·D ……公式(1)在此，Wl为棒状透镜阵列21的有效透镜宽度(参照图1、图3)，X0为视场半径(参照图1)，D为透镜排列间距(pitch)(参照图1、图2、图3)，m为重叠度。在通过切断来形成具有规定总宽Wt的棒状透镜阵列21，并且图3中斜线所示两端的两个棒状透镜由于切断损伤而无法发挥功能时，有效透镜宽度Wl与总宽Wt之间的差为最大。此时，以下公式(2)成立。Wt＝Wl+2D ……公式(2) 根据上述公式(1)、公式(2)，可获得以下公式(3)。Wi＝Wt-(2m+1)·D ……公式(3)能预测的切断精度约为±0.2mm。考虑到该切断精度以及上述条件(1)(Wt-Wi≤2.5mm)，可获得以下公式(4)。Wt-Wi＝(2m+1)·D≤2.5-2×0.2＝2.1(mm)∴(2m+1)·D≤2.1 ……公式(4)在此，在多个棒状透镜22被排列成1列(奇数列)的第1实施例，考虑到周期光量不均与亮度之间的平衡，重叠度m的值被设定在约为1.53～3.00的范围内。重叠度m＝1.53时，透镜排列间距D设定为D≤0.517mm；重叠度m＝3.00时，透镜排列间距D设定为D≤0.3mm。接下来，规定应满足与共轭长度TC有关的条件(2)(共轭长度TC≤6mm)的第1实施例的棒状透镜阵列21的孔径角θ的范围。应予说明的是，以下各公式使用的光学参数是n为棒状透镜22的光轴上折射率，√A为折射率分布常数，P为1周期长度，θ为孔径角，r为有效半径，d为有效直径。另外，Z为棒状透镜阵列21的透镜长度，L为工作距离，TC为共轭长度，D为透镜排列间距(透镜元件排列周期)，α(α＝d/D)为棒状透镜阵列21的充填因子。孔径角θ、工作距离L以及重叠度m，分别采用以下公式(5)、公式(6)、公式(7)表示。θ＝n×√A×r ……公式(5)L＝-1/n√A×tan(Zπ/P)……公式(6)m＝-α/2/cos(Zπ/P) ……公式(7)从上述公式(6)、公式(7)，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等倍成像的透镜阵列（２１、２１Ａ），其特征在于：包括以透镜排列间距Ｄ进行排列、并至少被排列成１列的多个棒状透镜（２２），各棒状透镜（２２）应具有孔径角θ，透镜排列间距Ｄ，应满足以下关系式（１）（２ｍ＋１）.Ｄ≤２．１ｍｍ ……（１） 其中ｍ为多个棒状透镜的重叠度，棒状透镜的孔径角θ，应满足以下关系式（２）αＤ／６×｛ｎ.ｃｏｓ↑［－１］（－α／２／ｍ）＋（４ｍ↑［２］／α↑［２］－１）↑［１／２］｝≤θ≤αＤ／２×（４ｍ↑［２］／α↑［２］－１）↑［１／２］ ……（２）在此，ｎ为各棒状透镜光轴上的折射率，ｄ为各棒状透镜的有效直径，α为透镜阵列的充填因子，在多个棒状透镜被排列成奇数列时，重叠度ｍ被设定为１．５３－３．００；在多个棒状透镜被排列成偶数列时，重叠度ｍ被设定为１．１０－３．００。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小木秀也，
申请(专利权)人：日本板硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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