透镜阵列以及透镜阵列制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种透镜阵列，包括设置有彼此分开的多个孔的板状光吸收材料、以及各孔中的聚合物所形成的透镜。
【专利说明】透镜阵列以及透镜阵列制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透镜阵列以及透镜阵列的制造方法。
【背景技术】
[0002]JP-A-2001-021703 (专利文献I)披露了一种直立成像透镜阵列(uprightimaging lens array),包括至少两个对置的树脂透镜板,其中，注射成型的微透镜以平面并且规则方式布置，以阻止杂光在相邻透镜之间传输。在专利文献I中，在直立成像透镜阵列(其中布置两个对置树脂透镜板以阻止杂光)的入射光面、出射光面、入射光侧的背面、以及出射光侧的背面上，设置杂光阻止孔径光阑，以及，杂光阻止孔径光阑具有与微透镜阵列相对应的规则方式布置的开口。
[0003]JP-A-2003-202411 (专利文献2)披露了一种可应用于图像传输装置(例如光学打印机或扫描仪)的直线扫描光学系统的树脂直立透镜阵列，其中，具有球面或非球面的微透镜以预定间距、规则方式布置于平面，以在通过注射成型制造的树脂透镜板上形成致密结构。在专利文献2中，微透镜布置成方形(菱形)致密结构，并且沿连接微透镜中心的线段之平分线，在各微透镜的边界部上进行槽或脊加工，在其上形成光吸收膜，并在槽或脊加工部中形成划分相邻透镜成像空间的隔壁，因此，可以有效去除杂光。
[0004]JP-A-64_088502(专利文献3)披露了一种Selfoc (注册商标)微透镜，其形成透镜阵列作为玻璃体，该玻璃体使玻璃纤维的折射率从中心向外周面放射状分布。制造Selfoc微透镜的方法需要先进技术，其中，玻璃纤维在规则方式排列之后进行粘结以形成透镜阵列，以及，其两个端面都要求以高精度进行处理。在专利文献3中，通过用透明并具有优良光学透明度的合成树脂注射成型，形成规则方式布置的微透镜，形成透镜(平面透镜)，以用100%的放大率连接直立实像，该平面透镜安装为与保持框对置。
[0005]专利文献I JP-A-2001-021703
[0006]专利文献2 JP-A-2003-202411
[0007]专利文献3 JP-A-64-088502
【发明内容】
[0008]本发明的目的是，提供一种阻止来自相邻透镜的杂光的透镜阵列、以及这种透镜阵列的制造方法。
[0009]根据本发明的第一方面，提供了一种透镜阵列，包括:
[0010]板状光吸收材料，其设置有彼此分开的多个孔；以及
[0011]透镜，由各孔中的聚合物形成。
[0012]根据本发明的第二方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0013]其中，板状光吸收材料具有经过阻液(liquid-repellent)处理的表面。
[0014]根据本发明的第三方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0015]其中，使板状光吸收材料中各孔的侧面经过阻液处理。
[0016]根据本发明的第四方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0017]其中，聚合物是可固化聚合物。
[0018]根据本发明的第五方面，提供了根据第二方面的透镜阵列，
[0019]其中，阻液处理是氟聚合物涂覆。
[0020]根据本发明的第六方面，提供了根据第三方面的透镜阵列，
[0021]其中，阻液处理是氟聚合物涂覆。
[0022]根据本发明的第七方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0023]其中，光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
[0024]根据本发明的第八方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0025]其中，聚合物是热塑性聚合物。
[0026]根据本发明的第九方面，提供了根据第一方面的透镜阵列，
[0027]其中，多个孔成交错排列。
[0028]根据本发明的第十方面，提供了一种透镜阵列制造方法，包括:
[0029]在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔；
[0030]将液态聚合物滴进各孔中；以及
[0031]使各孔中的液态聚合物固化。
[0032]根据本发明的第十一方面，提供了根据第十方面的透镜阵列制造方法，
[0033]其中，光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
[0034]根据本发明的第十二方面，提供了一种透镜阵列制造方法，包括:
[0035]在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔；
[0036]在板状光吸收材料上进行阻液处理；
[0037]通过将板状光吸收材料浸入液态树脂中，用液态聚合物填充各孔；以及
[0038]使各孔中的液态聚合物固化。
[0039]根据本发明的第十三方面，提供了根据第十二方面的透镜阵列制造方法，
[0040]其中，光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
[0041]根据本发明的第十四方面，提供了根据第十二方面的透镜阵列制造方法，
[0042]其中，阻液处理是氟聚合物涂覆。
[0043]根据本发明的第一、第四、第七、第八、以及第九方面，可以阻止来自相邻透镜的杂光。
[0044]根据本发明的第二以及第五方面，可以阻止液态聚合物向表面的润湿扩散。
[0045]根据本发明的第三以及第六方面，液态聚合物形成一种在侧面具有凸面形状的透镜，因此，由液体量可以调整透镜的长度。
[0046]根据本发明的第十以及第十一方面，能制造可以阻止来自相邻透镜的杂光的透镜阵列。
[0047]根据本发明的第十二、第十三、以及第十四方面，能制造出这样的透镜阵列，其可以阻止液态聚合物向表面润湿扩散，并且可以阻止来自相邻透镜的杂光。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]下面，基于附图，说明本发明的实施方式，其中:
[0049]图1A至图1C是示出透镜阵列制造方法的实施例的说明图；
[0050]图2是示出透镜阵列制造方法的实施例的流程图；
[0051]图3A和图3B是示出曲率控制实施例的说明图；
[0052]图4A和图4B是示出透镜阵列制造方法的实施例的说明图；以及
[0053]图5是示出透镜阵列制造方法的实施例的说明图。
【具体实施方式】
[0054]在说明实施方式之前，先说明形成其基础的技术。此说明便于理解实施方式。
[0055]已经提出了直立成像透镜阵列，其用于复印机、传真机、扫描仪、打印机、多功能机(具有扫描仪、打印机、复印机、传真机等之中至少两种功能的图像处理装置)等中。在该透镜阵列中，从相邻透镜入射的光成为噪声(杂光)而劣化图像质量。
[0056]作为阻止杂光的方法，提出了在透镜阵列的表面(光入射面以及光出射面)上设置孔径光阑的方法，以及，在设置于透镜阵列表面的槽部或脊部上设置光吸收膜的方法。
[0057]这种遮光部只遮蔽透镜的表面，因此，可能不足以阻止在透镜内部传播的光入射到相邻透镜上时出现的杂光。这是因为，在这种透镜阵列中，多个透镜成型为一体，因此，使从透镜之一入射的光从相邻透镜出射(杂光)。
[0058]下面，参照附图，说明适合于实现本发明实施方式的各种实施例。
[0059](第一实施方式)
[0060]图1A至图1C是示出透镜阵列制造方法一种实施例的说明图。在根据第一实施方式的透镜阵列中，以错开排列方式在板状光吸收材料中彼此分开地形成多个孔，以及，在这些孔内设置使液态聚合物固化的多个透镜。
[0061]如图1A的实施例中所示，这些孔(孔102、104、106、108等)以与透镜直径相配的方式成孔于板状光吸收材料(板100)中。这些孔的距离定义为透镜间距。例如，板100可以通过用模具冲压光吸收材料板制成，或者可以通过将光吸收材料所形成的纤维编织成网孔形状制成。光吸收材料可以是吸收光的任何材料，例如金属碳化物以及金属氧化物。此外，板100自身可以由光吸收材料形成，或者，可以将光吸收材料施加于其上。此外，板形状包括薄片状。此外，板可以使用纤维增强塑料(FRP)板，或者，散布有炭黑作为光吸收材料的聚合物基板。适宜地，板状光吸收材料具有约0.5毫米?约5毫米的厚度。在本实施方式中，使用了厚度约2毫米的黑色ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)基板(Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd.)。
[0062]此外，排列可以是如图1A的实施例中所示的交错排列、织造竹节图案排列(bamboo pattern arrangement)等。此外,孔可以具有圆形形状,如图1A的实施例中所示，或者，如果孔竖向穿透板100，孔可以具有如方形或正六边形的正多边形形状。特别地，出于图像形成的观点，如果孔不是圆形形状，适宜的是，孔具有对称正多边形的形状。适宜地，孔的直径为约50微米?约1，000微米。在本实施方式中，使用约300微米直径的孔。
[0063]接着，如图1B的实施例中所示，使用聚合物滴落装置140，将透镜材料的液态聚合物(聚合物142)滴进孔(孔102、104、106、108等)中。由液态聚合物的表面张力形成透镜状阵列(聚合物132、134、136等)。透镜具有凸面形状。这里，液态聚合物可以是通过紫外线(UV)辐射固化的聚合物、或热熔性聚合物。UV固化聚合物指对紫外线的光能量起反应、并从液态经化学变化成为固态的合成聚合物。可以使用丙烯酸类聚合物或环氧树脂聚合物作为UV固化聚合物。具体而言,丙烯酸类聚合物的示例包括由NORLAND Products Inc.生产的N0A61 (粘度:300cps (厘帕斯卡?秒))和N0A65 (粘度:1200cps)，以及，环氧树脂聚合物的示例包括由安智(AZ)电子材料制造有限公司生产的3553(粘度:1000cpS)。在本实施方式中，使用N0A61。
[0064]此外,通过钉扎效应(pinning effect)和液滴量,调整透镜的曲率。这里，对钉扎效应进行说明。图3A和图3B是说明图，示出曲率控制(由弯曲表面的边缘导致的钉扎效应)的实施例。如图3A的实施例中所示，液体在板状平面上的液体界面的接触角是Θ。如图3B的实施例中所示，在板状角(与平面形成的角度为角α)处存在液体的情况下，在由于弯曲表面边缘的钉扎效应使关系[接触角> θ + α ]得到满足之前，液体不会移动。所以，形成于板100上的各孔的开口起到用于实现钉扎效应的边缘部的作用，使得接触角是Θ与θ+α之间的任何角度，所以，使用液滴量可以进行曲率控制(例如，参见“J.F.0liver等Α? J- Colloids and interface Sci,59,568(1997)”)。
[0065]如图1C的实施例中所示，通过使用UV光源150的UV光辐射，对滴进板100的孔中的液态聚合物(聚合物132、134、136、138等)进行固化处理。换而言之，通过使液态聚合物固化，制造透镜阵列。由于放置有透镜阵列中各透镜的孔彼此分开，板100起到遮光板的作用，并且遮蔽来自相邻透镜的杂光。结果，可以遮蔽入射在相邻透镜上的光线，因此，避免了由杂光导致的图像质量劣化。
[0066]如上所述，在使用热熔性聚合物作为液态聚合物的情况下，不需要UV辐射，并且，通过冷却进行固化。
[0067]图2是示出透镜阵列制造方法实施例的流程图。
[0068]在步骤S202，以与板状光吸收材料的透镜的直径相配的方式形成孔(参见图1A)。
[0069]在步骤S204，将透镜材料的聚合物滴进孔中(参见图1B)。
[0070]在步骤S206，对聚合物进行固化处理(参见图1C)。
[0071](第二实施方式)
[0072]图4A、图4B、以及图5是示出透镜阵列制造方法实施例的说明图。
[0073]图4B示出图4A实施例中所示板100的区域400的横截面实施例。孔432、434和436由板100的隔壁100a、隔壁100b、隔壁100c、和隔壁10d构成。在板100的表面进行阻液处理(阻液面412a、412b、414a、414b、416a、416b、418a和418b，这里，表面包括板100的顶面和底面)。通过阻液处理，可以阻止滴进孔中的液滴(液态聚合物)向表面润湿扩散。此外，在各孔的侧面(阻液面422a、422b、424a、424b、426a、426b、428a和428b)进行阻液处理。如图5中所示，阻液处理导致聚合物532(其为液态)在孔432的侧面(阻液面422b和424a)具有竖向凸面形状(透镜形状)，因此，透镜的长度可以通过液体量进行调整。换而言之，能设计遮光效果。
[0074]此外，在表面和侧面之任一或二者上进行阻液处理。适宜的是，在表面或侧面上都进行阻液处理，或者，阻液处理可以是使用阻液材料(例如，氟聚合物)的板100。具体而言，用于阻液处理的氟聚合物的示例包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、以及六氟丙烯-四氟乙烯共聚物。在本实施方式中，使用聚四氟乙烯。
[0075]此外，在使用表面和侧面都进行了阻液处理的板100的情况下，在透镜阵列制造方法中，通过将板100浸溃在透镜材料液体(液态聚合物)中(浸溃处理)，可以用液态聚合物填充各孔，以及，通过使各孔中的液态聚合物固化，可以形成透镜。
[0076]透镜阵列包括:设置有彼此分开的多个孔的板状光吸收材料；以及，各孔中的聚合物所形成的透镜。
[0077]—种透镜阵列制造方法包括:在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔；将液态聚合物滴进各孔；以及，使各孔中的液态聚合物固化。
[0078]一种透镜阵列制造方法包括:在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔；对板状光吸收材料进行阻液处理；通过将板状光吸收材料浸入液态聚合物，用液态聚合物填充各孔；以及使各孔中的液态聚合物固化。
[0079]光吸收材料可以是金属碳化物或金属氧化物。阻液处理可以是氟聚合物涂覆处理。板状光吸收材料可以具有经过阻液处理的表面。聚合物可以是可固化聚合物。聚合物可以是热塑性聚合物。多个孔可以形成为交错排列。板状光吸收材料中各孔的侧面可以经过阻液处理。
[0080]上述实施方式是根据本发明的一些实施方式。本发明并不局限于此，而是可以进行多种修改而不偏离本发明的范围及要旨。
[0081]上文给出的本发明实施例是为了说明和描述的目的。这不表示将本发明穷举或者局限于所披露的确切形式。显然，本领域技术人员可以进行多种修改及变化。为了最好地说明本发明原理及其实际应用，选择并且描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够理解，本发明可采用多种实施方式及多种更改，并且适合于所设想的特定应用。(例如，孔的开口可以是圆形、矩形或多边形形状。)本发明的范围由所附权利要求及其等效置换所限定。
【权利要求】
1.一种透镜阵列，包括: 板状光吸收材料，其设置有彼此分开的多个孔；以及 透镜，由各所述孔中的聚合物形成。
2.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，所述板状光吸收材料具有经过阻液处理的表面。
3.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，使所述板状光吸收材料中各所述孔的侧面经过阻液处理。
4.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，所述聚合物是能够固化的聚合物。
5.根据权利要求2所述的透镜阵列， 其中，所述阻液处理是氟聚合物涂覆。
6.根据权利要求3所述的透镜阵列， 其中，所述阻液处理是氟聚合物涂覆。
7.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，所述光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
8.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，所述聚合物是热塑性聚合物。
9.根据权利要求1所述的透镜阵列， 其中，所述多个孔形成为交错排列。
10.一种透镜阵列制造方法，包括: 在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔； 将液态聚合物滴进各所述孔中；以及 使各所述孔中的液态聚合物固化。
11.根据权利要求10所述的透镜阵列制造方法， 其中，所述光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
12.—种透镜阵列制造方法，包括: 在板状光吸收材料中形成彼此分开的多个孔； 在所述板状光吸收材料上进行阻液处理； 通过将所述板状光吸收材料浸入液态聚合物中，用所述液态聚合物填充各所述孔；以及 使各所述孔中的液态聚合物固化。
13.根据权利要求12所述的透镜阵列制造方法， 其中，所述光吸收材料是金属碳化物或金属氧化物。
14.根据权利要求12所述的透镜阵列制造方法， 其中，所述阻液处理是氟聚合物涂覆。
【文档编号】G02B3/00GK104076415SQ201310468493
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】安田晋, 清水敬司 申请人:富士施乐株式会社