JP2003161810A5 - - Google Patents

Description

【００２０】
図１に示すように上ガラス基板２２、下ガラス基板２３の導電膜を円形の穴形パターン状に除去し、円形穴２４ｂを有する円形穴形パターン電極２４を形成する。円形穴形パターン電極２４は必ずしも透明電極でなくとも良い。前記の上下のパターン電極２４に配向膜２５を塗布しラビング処理を行って上下の配向がアンチパラレルのホモジニアス配向となるようにする。封止材２７により上下配向膜間が封止された中に紫外線硬化型液晶（ＵＶキュアラブル液晶）２８が注入されて、紫外線硬化型の液晶マイクロレンズ１０が形成される。この紫外線硬化型液晶２８は紫外線照射により重合硬化してプラスチックとなる液晶ポリマーであり、例えば、重合性液晶組成物であって、液晶性骨格を部分構造として有する単官能アクリレートまたは単官能メタクリレートを含有し、かつ、室温においてエナンチオトロピックなネマチック液晶相を示すものである。

【００３２】
図４にこの紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０の結像作用を示す。図４に示すように、このマイクロレンズ１０から作動距離Ｌ１にある画像Ｑに対し、結像距離Ｌ２において、その倒立画像Ｑ′を生じさせる。作動距離Ｌ１を変化させた場合の結像距離Ｌ２の変化を図５に示す。これによれば、作動距離が所定値以上であれば、作動距離Ｌ１の増加に伴い結像距離Ｌ２が減少するという性質がある。一方、画像Ｑに対する倒立画像Ｑ′の寸法比すなわち、結像倍率ｍは略 ｍ＝Ｌ１／Ｌ２ となることが測定の結果認められた。よって、作動距離Ｌ１を適切に選択すれば、ある範囲では所望の結像倍率ｍを得ることができる。なお、結像倍率ｍが ｍ＝１のときのＬ１（またはＬ２）の値は一般に紫外線硬化型液晶マイクロレンズの寸法及び重合時の印加電圧により変化するので、実際に、密着イメージセンサーに使用する際には、Ｌ１（またはＬ２）を適宜調整することができる。

【００３７】
以下に本発明の第２実施形態として、紫外線硬化型液晶マイクロレンズを２個複合した密着型イメージセンサー用の複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズにつき図面を用いて説明する。図８は複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０の構成を示す断面図である。図８に示すように複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０はすでに説明した紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０が中間ガラス３１を介して接合されて形成される。図９はこの複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０の結像動作の原理を示す図である。図９（ａ）に示すように、作動距離Ｌ１にある画像Ｑに対し左側の紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０によりその倒立結像Ｑ’を結像させ、更に倒立結像Ｑ’に対し右側の紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０よりそれを更に倒立させた正立結像Ｑ″を結像距離Ｌ２において生じさせる。また、この場合の画像Ｑに対する正立結像Ｑ″の寸法比すなわち最終的な結像倍率Ｍは略Ｍ＝Ｌ２／Ｌ１となることが測定の結果認められている。そこでＬ１を適切に設定するとともに、左右のマイクロレンズ１０間の距離を定める中間ガラス３１の厚みを適切に設定することにより図９（ｂ）に示すように Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ０として、結像倍率Ｍを１とし、画像Ｑに対しその等倍正立の結像Ｑ″を得ることができる。この場合、作動距離Ｌ０は中間ガラス３１の厚みを選択することにより変えることができ、これにより、共役長であるＴＣ長（画像面から結像面までの距離）も変わるが、マイクロレンズ１０の焦点距離を制御することによっても変えることができる。焦点距離を小さくすればＴＣ長（共役長）も小さくなる傾向がある。（焦点距離はマイクロレンズ１０の紫外線硬化型液晶２８の重合の際の印加電圧を適切に選択することにより変えることができる。）

【００３８】
複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０（図８）に関しては、中間ガラス３１と各マイクロレンズ１０の下ガラス基板２３を一体化することにより、構造を簡単にし、電極パターン２４の円形穴２４ｂの重ね合わせ精度を上げることができる。又、図示は省略するが、スペース上の必要等に応じ紫外線硬化型液晶２８の重合硬化後に各マイクロレンズ１０の上ガラス基板２２およびこれに付随する電極パターン２４等の膜を剥離し、構造を更に簡単にすることもできる。

【００３９】
以下に前記の複合型の紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０を用いた密着イメージセンサーにつき説明する。図１０（ａ）はこの密着型イメージセンサー５０の断面図である。図１０（ａ）において、密着型イメージセンサー５０は従来のロッドレンズアレイ又は液晶マイクロレンズの代わりに上記の複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０を使用したものであり、光変換を行なう画素が複数個配置されたセンサーＩＣ５１とその保護膜５２と、これらが実装された基板５３とからなる受光素子アレイ５４と、原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ５５と、原稿５９の像をセンサーＩＣ５１に結像する複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０と原稿５９を搭載する透明板５７と、これらの部材を支持するフレーム５８とによって構成されている。

【００４０】
図１０（ｂ）は上記の密着型イメージセンサー５０において複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０の結像動作を拡大して示す図である。同図においてガラス基板その他は便宜上、図示を省略してある。図１０（ｂ）に示すように、複合型紫外線硬化型液晶マイクロレンズ３０は円形穴形パターン電極２４の円形穴２４ｂを径とする複数の紫外線硬化型液晶のマイクロレンズから構成される。個々のマイクロレンズはロッドレンズと同様に原稿５９面においてそのレンズ径よりもかなり大きい径の読み込み領域を有し、隣り合うマイクロレンズ同士で、読み込み領域は重なり合う部分を有し、複数のマイクロレンズについて、読み込み領域は重なり合いながら連続している。個別のマイクロレンズはその読み込み領域にある画像に対し、その等倍正立の結像を受光素子アレイ５４の面上に結像させる。このとき、結像領域も重なり合いながら連続し、原稿５９の画像を広範囲にわたり、隙間のない正立等倍画像としてセンサーＩＣ５１の受光面に重ね合わせて結象することができる。以後は図６に示した密着イメージセンサー２０と同様の原理により、原稿のイメージ（濃淡情報）を電気信号に変換する。

【００４２】
以下に本発明の第３実施形態に係る紫外線硬化型液晶マイクロレンズにつき、図面を用いて説明する。図１１は本第３実施形態に係る紫外線硬化型液晶マイクロレンズ６０の構成を示す図である。図１１において、６８はネマチック液晶の中に５％以下の紫外線硬化型液晶性ポリマーが混入された液晶性複合材料よりなる液晶層である。その他の構成は図１に示した紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０と同様である。液晶層６８は例えば、ネマチック液晶であるＺＬ１−２４７１（メルク社製）にすでに説明したような紫外線硬化型液晶材料を混入した液晶性複合材料よりなる。円形穴形パターン電極２４に電圧を印加すると、紫外線硬化型液晶材料の重合硬化前においては、両者の液晶分子は通常のネマチック相と同様に印加された電界によって配向される。この様子を図１２（ａ）に示す。このような電圧印加の状態で、紫外線照射により紫外線硬化型液晶材料のみが重合硬化され、この重合硬化した紫外線硬化型液晶のポリマーネットワークによってネマチック液晶の配向状態が保持され、電圧を取り去った後も、図１２（ｂ）に示すように、ネマチック液晶の不均一な配向状態が保持され、液晶層６８は図１の紫外線硬化型液晶マイクロレンズ１０同様と類似の凸レンズ特性を示す。次に、このような重合硬化の後においても電極に所定値以上の電圧を印加すると、図１２（ｃ）に示すように液晶層６８におけるネマチック液晶の配向状態を変化させ、紫外線硬化型液晶マイクロレンズ６０のレンズ特性を調整することができる。

Claims (1)

1. 原稿を載置する透明板と、該透明板上の原稿面を照射する光源と、該光源による前記原稿面の反射光を結像する液晶マイクロレンズと前記結像された反射光を電気信号に変換する受光素子を備えた密着イメージセンサーの液晶マイクロレンズにおいて、前記液晶マイクロレンズの液晶層をネマチック液晶等液晶材料とこれに添加する紫外線硬化型液晶性ポリマーにより形成し、前記液晶層に電界を加えた状態で、紫外線照射等により重合硬化し、液晶層にレンズ特性をあたえる屈折率の空間分布特性（又は分子配向の空間分布特性）を前記電界印加時の特性に固定もしくは半固定化し、電圧除去後においても、上記のレンズ特性を維持し、且つ電圧印加によりレンズ特性を可変できることを特徴とする密着イメージセンサー用紫外線硬化型液晶マイクロレンズ。