CN1229652C - 成像光学装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能将像面弯曲大的部分的像除去、使分辨率提高的成像光学装置。使其光轴互相平行地将折射率沿半径方向分布的圆柱状的多个棒形透镜(1)排列成一列构成等倍成像的棒形透镜阵列(2)，使用该棒形透镜阵列(2)，将原稿面(3)和像面(4)配置在该棒形透镜阵列(2)的两侧，制作成像光学装置。在各棒形透镜(1)的两个端面上，设置覆盖着各棒形透镜(1)的Y轴方向，即棒形透镜阵列(2)的纵向的两端部分的矩形孔径光阑(5)。

Description

成像光学装置
技术领域
本发明涉及传真装置或复印机等的图像传输部分用的成像光学装置。
背景技术
在传真装置或复印机等的图像传输部分广泛地使用着成像光学装置等，该成像光学装置备有折射率沿半径方向分布的多个棒形透镜排列成阵列状的棒形透镜阵列、或者备有在表面和背面有所希望的曲率的微小凸透镜呈规则排列的均匀透镜阵列。
作为棒形透镜阵列，多半使用各透镜的外径为0.6～1.1mm、分辨率对空间频率为4～6线对/mm(约200dpi～300dpi)的MTF(Modulation Transfer Function)达60％以上的棒形透镜阵列。
棒形透镜的折射率分布例如用下面的[式2]表示。
[式2]
n(r)2＝n0 2·{1-(g·r)2+h4·(g·r)4
            +h6·(g·r)6}
在上面的[式2]中，r是从棒形透镜的光轴测得的径向距离，n(r)是从棒形透镜的光轴测得的径向距离为r的位置的折射率，n0是棒形透镜光轴上的折射率(中心折射率)，g、h4、h6是折射率分布系数。
棒形透镜的亮度主要由孔径角决定，孔径角θ(°)用下面的[式3]表示。
[式3]
θ＝(n0·g·r0)/(π/180)
孔径角θ越大，获得的像越明亮，能缩短扫描所需要的时间。现在市场上出售的棒形透镜的孔径角θ的最大值为23°。
在等倍成像用的棒形透镜的情况下，使分辨率劣化的像差主要是球面像差和像面弯曲。通过使折射率分布最佳化，能修正光轴上的球面像差。可是，由于棒形透镜基本上只用凸透镜构成，所以佩兹法尔(ペッツファ-ル)和变大，不能修正像面弯曲。而且，在棒形透镜阵列中，由于多个透镜的像重叠，所以如果有像面弯曲，则焦点不对的像重合，分辨率显著恶化。另外，由于像面弯曲大致与孔径角θ的二次方成正比，所以孔径角θ越大的透镜(即越亮的透镜)像面弯曲的影响越大。
最近，伴随打印机和扫描器的图像质量的提高，要求上述棒形透镜阵列具有12线对/mm(约600dpi)以上的分辨率，为了提高分辨率，要求将像面弯曲抑制到极小。
作为减少像面弯曲、提高分辨率的方法有两种。第一种方法是使用孔径角θ小的棒形透镜。例如，在外径为0.6mm的棒形透镜的情况下，孔径角θ如果在10°以下，则像面弯曲的影响将小到几乎能被忽视的程度。可是，如果减小孔径角θ，像会变暗，产生扫描时间长的问题。
减少像面弯曲、提高分辨率的第二种方法是减小棒形透镜的直径的方法。由于由像面弯曲引起的焦点的偏移量与棒形透镜的直径成正比地减小，所以即使使用孔径角θ大的明亮的棒形透镜，也能提高分辨率。可是，如果减小棒形透镜的直径，由于棒形透镜和像面的距离(WD)也变小，所以产生设置照明系统和传感装置用的空间变小的问题。另外，组装棒形透镜阵列时要求的精度也变得严格了，成为成本提高的原因。
作为棒形透镜以外的等倍成像用的光学元件，已知有将凸透镜和反射镜组合而成的顶部透镜阵列(ル-フレンズァレィ)、或者将有规则地排列了微小凸透镜的两个透镜阵列片重合在由折射率均匀的材料构成的透明基片的表面和背面的均匀透镜阵列等。可是，这样的光学系统基本上也只由凸透镜构成，所以如上所述，佩兹法尔和增大，与折射率分布棒形透镜阵列一样，存在由像面弯曲引起的分辨率下降的问题。
另外，在使用均匀透镜阵列获得等倍正像的情况下，为了防止杂散光从沿着一个光轴排列的透镜面上相邻的透镜进入而产生的传输图象的劣化，将相邻的透镜之间隔离开。在此情况下，例如特开昭55-90908号公报等中所述，采用这样的方法：使沿光轴排列的透镜呈棒形，利用不同的材料将棒形透镜隔离开。
可是，使用棒形透镜的匀质正像等倍透镜阵列的结构复杂，另外，由于装配产生的性能离散、工序的复杂性，不可避免地提高成本。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中的上述课题而完成的，其目的在于提供一种能将像面弯曲大的部分除去、使分辨率提高的成像光学装置。另外，本发明的目的还在于提供一种使用能容易地使透镜阵列成形的匀质材料，使杂散光不能进入相邻的透镜的正像等倍的成像光学装置。
为了达到上述目的，本发明的一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列；以及配置在上述透镜阵列两侧的原稿面及像面，在上述透镜阵列的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；其特征在于：光学透镜系统是折射率沿半径方向分布的棒形透镜；棒形透镜在透镜阵列的纵向的两端部分沿上述棒形透镜的光轴被切去；设棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0，上述棒形透镜在透镜阵列纵向的两端部分沿上述棒形透镜的光轴被切去后的上述棒形透镜在上述透镜阵列的纵向的长度为2ry时，ry/r0在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。如果采用该成像光学装置的结构，则由于在透镜阵列的纵向遮断与上述各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线，使孔径角变小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为透镜阵列用的情况下的分辨率。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，在与透镜阵列的纵向正交的方向，最好不遮断入射到各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，光学透镜系统最好是折射率沿半径方向分布的棒形透镜。另外，在使用棒形透镜的情况下，棒形透镜在透镜阵列的纵向的两端部分最好沿上述棒形透镜的光轴被切去。如果采用该优选例，由于在透镜阵列的纵向，按与上述各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上的角度入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线被遮断，使孔径角变小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为透镜阵列用的情况下的分辨率。在此情况下，设棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0，上述棒形透镜在透镜阵列的纵向的两端部分沿上述棒形透镜的光轴被切去后的上述棒形透镜在上述透镜阵列的纵向的长度为2ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。这是因为在ry/r0小于0.1的情况下，各棒形透镜的宽度变窄，使在棒形透镜纵向所需的棒形透镜的数量变得过多，另外，如果ry/r0超过0.8，则像面弯曲的残留量变大，分辨率下降。另外，在使用棒形透镜的情况下，在棒形透镜的光轴方向大致中央部分设有相对的一对切口，上述一对切口的相对面的法线最好朝向透镜阵列的纵向。如果采用该优选例，则由于组装透镜阵列时，树脂等不透明物质被填充在各棒形透镜的切口中，所以在透镜阵列的纵向，上述各光学透镜系统的像面弯曲大的部分的与成像有关的光线被遮断，孔径角变小。其结果，像面弯曲大的部分的像被除去，提高了作为透镜阵列用时的分辨率。在此情况下，棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0，一对切口的相对面之间的距离为2ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。
另外，在作为等倍成像光学系统使用折射率分布棒形透镜的情况下，从棒形透镜的光轴测得的径向距离为r、上述棒形透镜的光轴上的折射率为n0、折射率分布系数为g、h4、h6时，上述棒形透镜的折射率分布最好用下面的[式4]表示。
[式4]
n(r)2＝n0 2·{1-(g·r)2+h4·(g·r)4
            +h6·(g·r)6}
另外，在此情况下，由θ＝n0·g·r0/(π/180)式定义的棒形透镜的孔径角θ最好在4°≤θ≤40°的范围内。另外，在此情况下，棒形透镜的光轴上的折射率n0最好在1.4≤n0≤1.9的范围内。另外，在此情况下，设棒形透镜的长度为Z0、上述棒形透镜的周期长度为P＝2π/g时，Z0/P最好在0.5≤Z0/P≤1.0的范围内。如果采用该优选例，能成正像。另外，除了棒形透镜的透镜阵列纵向两端部分沿棒形透镜光轴被切去的情况以外，设棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0、相邻的上述棒形透镜的光轴之间的距离为2R时，r0/R最好在0.5≤r0/R≤1.0的范围内。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，遮断光线的装置最好是至少设置在透镜阵列和原稿面之间、上述透镜阵列和像面之间这两个空间之一的孔径光阑。如果采用该优选例，则由于在透镜阵列的纵向，与上述各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线被遮断，使孔径角变小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为透镜阵列用的情况下的分辨率。另外，在此情况下，孔径光阑的形状最好大致呈矩形。另外，在此情况下，孔径光阑的形状最好大致呈椭圆形。另外，在此情况下，最好离开光学透镜系统的端面设置孔径光阑。如果采用该优选例，则既能增大透镜的有效面积，又能遮断像面弯曲大的光线。另外，在此情况下，孔径光阑沿各透镜光轴方向的厚度最好在r0～5r0的范围内。另外，在此情况下，孔径光阑最好设置成多极。如果采用该优选例，则由于能获得与孔径光阑具有较厚的厚度时相同的效果，同时能使各级的孔径光阑的厚度薄，所以能加工更精密的开口。另外，在此情况下，最好通过在透明的平板表面上印刷图形、并加工成黑色来形成孔径光阑。如果采用该优选例，则即使在使用开孔的薄板的情况下，也能以低成本制作尺寸的精密度更高的图形。另外在此情况下，光学透镜系统最好是折射率沿半径方向分布的棒形透镜，设上述棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0、由孔径光阑限制的上述棒形透镜沿透镜阵列的纵向的有效半径为ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.9的范围内。另外，在此情况下，从棒形透镜的光轴测得的径向距离为r、上述棒形透镜的光轴上的折射率为n0、折射率分布系数为g、h4、h6时，上述棒形透镜的折射率分布最好用下面的[式5]表示。
[式5]
n(r)2＝n0 2·{1-(g·r)2+h4·(g·r)4
            +h6·(g·r)6}
另外在此情况下，棒形透镜的孔径角θ最好在4°≤θ≤40°的范围内。另外在此情况下，棒形透镜的光轴上的折射率n0最好在1.4≤n0≤1.9的范围内。另外在此情况下，设棒形透镜的长度为Z0、上述棒形透镜的周期长度为P＝2π/g时，Z0/P最好在0.5≤Z0/P≤1.0的范围内。另外，除了棒形透镜的透镜阵列纵向两端部分沿棒形透镜光轴被切去的情况以外，设棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0、相邻的上述棒形透镜的光轴之间的距离为2R时，r0/R最好在0.5≤r0/R≤1.0的范围内。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，透镜阵列最好在表面和背面有所希望的曲率，在总体上是将起凸透镜作用的微小透镜有规则地排列的两个匀质透镜阵列片重叠起来构成的匀质等倍正像透镜阵列。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，遮断光线的装置最好是至少设置在透镜阵列和原稿面之间、上述透镜阵列和像面之间这两个空间之一的遮光片。如果采用该优选例，则由于在透镜阵列的纵向，与上述各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线被遮断，使孔径角变小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为透镜阵列用的情况下的分辨率。另外，在此情况下，遮光片最好沿透镜阵列的纵向有周期性的结构。因为如果结构不规则，会造成光量不均匀。另外在此情况下，遮光片最好呈平板状，且沿透镜阵列的纵向以一定的间隔配置多个上述遮光片，另外，最好在相邻的遮光片之间填满透明介质。如果采用该优选例，不仅能使遮光片的厚度极薄，而且能防止遮光片弯曲和间隔变动。另外，最好离开光学透镜系统的端面设置遮光片。如果采用该优选例，则能缓和在遮光片的间隔中引起的光量不匀。遮光片沿透镜阵列纵向的厚度最好在上述遮光片的间距的1/5以下的范围内。另外，遮光片的间距最好小于光学透镜系统的间距。如果采用该优选例，则能防止像的亮度周期性地不均匀。另外在此情况下，透镜阵列最好在表面和背面有所希望的曲率，在总体上是将起凸透镜作用的微小透镜有规则地排列的两个匀质透镜阵列片重叠起来构成的匀质等倍正像透镜阵列，最好用注射模塑成形法制作。如果采用该优选例，则通过排除入射到匀质等倍正像透镜阵列的、或从匀质等倍正像透镜阵列射出的比孔径角大的角度的光线，能防止杂散光。其结果，由于提高了反差，所以能传输高品位的图象。另外，由于将遮光片设置在通过整体成形制作的匀质等倍正像透镜阵列中，能获得与使其光轴互相平行地配置多个圆柱状的棒形透镜制作的匀质等倍正像透镜阵列同等以上的性能，所以能极大地抑制制造成本。
另外，在上述本发明的成像光学装置的结构中，最好在透镜阵列的纵向及与纵向正交的方向，设置遮断与各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线的装置。另外，在此情况下，遮断光线的装置最好是至少设置在透镜阵列和原稿面之间、上述透镜阵列和像面之间这两个空间之一的遮光片，上述遮光片最好在与原稿面及像面平行的方向有二维周期性的结构。另外，最好在相邻的遮光片之间填满透明介质。另外，最好离开光学透镜系统的端面设置遮光片。另外，遮光片的形状最好呈蜂窝状。因为蜂窝状受方向限制的角度差小，所以能使遮光片的厚度薄，而且是容易制作的形状。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜的斜视图。
图2是表示第一实施例的成像光学装置的结构的斜视图(图中省略了孔径光阑)。
图3是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的结构的配置图。
图4是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图5是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图6是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图7是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图8是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图9是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图10是表示本发明的第一实施例的成像光学装置中使用的孔径光阑的尺寸的说明图。
图11是本发明的第一实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜的折射率分布曲线。
图12是表示由本发明的第一实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜产生的成像状态的模式图。
图13是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的尺寸的说明图。
图14是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图15是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图16是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图17是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图18是表示本发明的第一实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图19是表示本发明的第二实施例的成像光学装置的另一结构的配置图。
图20是表示本发明的第二实施例的成像光学装置中使用的遮光片的制造方法的斜视图。
图21是表示本发明的第二实施例的成像光学装置中使用的遮光片的另一制造方法的斜视图。
图22是表示本发明的第二实施例的成像光学装置的尺寸的说明图。
图23是表示本发明的第二实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图24是表示本发明的第三实施例的成像光学装置的结构的配置图。
图25是表示本发明的第三实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图26是表示本发明的第三实施例的成像光学装置的空间频率和MTF值的关系的曲线图。
图27是表示本发明的第四实施例的成像光学装置的结构的配置图。
图28是表示本发明的第四实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜的斜视图。
图29是表示本发明的第一～第三实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜阵列的另一结构的斜视图。
图30是表示本发明的第四实施例的成像光学装置中使用的棒形透镜阵列的另一结构的斜视图。
图31是表示本发明的第五实施例的成像光学装置的结构的配置图。
图32是表示本发明的第五实施例的成像光学装置中使用的透镜阵列的光学系统的模式图。
图33(A)是表示本发明的第五实施例的成像光学装置中使用的入射光线角度限制片的另一结构的平面图，(B)是其斜视图。
具体实施方式
以下，用实施例更具体地说明本发明。
(第一实施例)
在本实施例中，如图1、图2所示，使用使其光轴1a互相平行地将多个折射率沿半径方向分布的圆柱状的棒形透镜1排列成一列的等倍成像的棒形透镜阵列2，将原稿面3和像面4配置在该棒形透镜阵列2的两侧，制作了成像光学装置。
另外，如图3(B)所示，在各棒形透镜1的两个端面上，设置着覆盖着各棒形透镜1的Y轴方向(棒形透镜阵列2的纵向)的两端部分的矩形孔径光阑5。
可是，如图3(A)所示，在各棒形透镜1上不设置孔径光阑5时，沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)产生大的像面弯曲。而且，在棒形透镜阵列2所成的像中，重叠着多个棒形透镜1所成的像，所以如果有这样的像面弯曲，变成焦点不对的像相重合，分辨率显著恶化。
可是，如图3(B)所示，在各棒形透镜1的两个端面上设置孔径光阑5时，在Y方向上与各棒形透镜1的光轴1a构成一定角度以上入射到各棒形透镜1的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线被遮断，使孔径角θ变小(在不设置孔径光阑5的情况下，设孔径角为θA，而在设置了孔径光阑5的情况下设孔径角为θB时，θB≤θA)，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为棒形透镜阵列2用的情况下的分辨率。在此情况下，X轴方向(与棒形透镜阵列2的纵向正交的方向)的孔径和像面弯曲虽然与不设置孔径光阑5的图3(A)的情况一样没有变化，但由于扫描装置等利用的像被限定在Y轴方向的线状部分，所以能忽视X轴方向的像面弯曲的影响。另外，虽然通过设置孔径光阑5，棒形透镜1的透镜面的面积在Y轴方向上减少了一些，但由于X轴方向上的情况没有变化，所以在总体上能将亮度的减少抑制得很小。
另外，在本实施例中，作为孔径光阑5虽然举例说明了呈矩形的孔径光阑，但孔径光阑5的形状不一定限定为矩形。例如，如图4所示，即使在将沿X轴方向具有长轴的椭圆形的孔径光阑6设置在各棒形透镜1上的情况下，也能获得与本实施例相同的效果。
另外，在本实施例中，孔径光阑5虽然被设置在各棒形透镜1的两个端面上，但不一定限定于该结构，如图5所示，将孔径光阑5只设置在各棒形透镜1的一个端面上，能简化结构。另外，为了既增大透镜的有效面积，又遮断像面弯曲大的光线，也可以单独地使用以下结构：离开各棒形透镜1的端面设置孔径光阑5的结构(图6)、将孔径光阑5的厚度加厚的结构(图7)、呈多级地设置孔径光阑5的结构，或者将这些结构组合起来使用。
如果加厚孔径光阑5或6，则在光轴方向的两端有孔径光阑的效果。为了充分发挥该效果，最好具有棒形透镜1的有效透镜部分的半径、即具有起透镜作用的部分的半径r0以上的厚度。但如果厚度超过5r0，则由于像变得太暗，所以不好。
另外，在离开各棒形透镜1的端面设置孔径光阑5的情况下，孔径光阑5和各棒形透镜1的端面的距离最好在r0以上6r0以下的范围内。
作为孔径光阑5或6的材料，可以举出不锈钢、铝、黄铜等金属、或不透明的塑料等。另外，为了减少不需要的杂散光，最好使孔径光阑5或6的表面呈黑色无光状态。
另外，如图9所示，通过利用黑墨或涂料等形成印刷图形8，而将透明的平板(例如玻璃片)7的一面或两面的一部分加工成黑色，能作为孔径光阑9使用。如果这样利用印刷图形8形成孔径光阑9，则比使用开口的薄板时，能低成本地制作尺寸精度高的图形。
在上述的任何一种情况下，如图10所示，设棒形透镜1的有效透镜部分的半径、即起透镜作用的部分的半径为r0、由孔径光阑5(或6、9)限制的各棒形透镜1沿Y轴方向(棒状透镜阵列2的纵向)的有效半径为ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.9的范围内。因为在ry/r0小于0.1的情况下，透镜的亮度急剧减少，另外，如果ry/r0超过0.9，则像面弯曲的残留量变大，分辨率下降。如图11所示，棒形透镜1的折射率n沿半径方向分布，该折射率分布可用下面的[式6]表示。
[式6]
n(r)2＝n0 2·{1-(g·r)2+h4·(g·r)4
            +h6·(g·r)6}
在上面的[式6]中，，r是从棒形透镜1的光轴1a测得的径向距离，n(r)是从棒形透镜1的光轴1a测得的径向距离为r的位置的折射率，n0是棒形透镜1的光轴1a上的折射率(中心折射率)，g、h4、h6是折射率分布系数。
如图12所示，为了成正像，设棒形透镜1的长度为Z0、棒形透镜1的周期长度为P(＝2π/g)时，Z0/P需要在0.5＜Z0/P＜1.0的范围内。
在近轴焦点的情况下，棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和原稿面3的间隔、以及棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和像面4的间隔L0(参照图2)可用下面的[式7]表示。
[式7]
L0＝-{1/(n0·g)}·tan(Z0π/P)
可是，如果考虑棒形透镜阵列2整体的球面像差和像面弯曲的平衡，则棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和原稿面3的间隔、以及棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和像面4之间的间隔值有时与L0相差一些才能使分辨率达到最佳值。
棒形透镜1的有效透镜部分的半径、即起透镜作用的部分的半径r0最好在0.05mm≤r0≤0.60mm的范围内。
由于由棒形透镜1的各像差引起的像的模糊量与透镜整体的大小成比例地增大，所以r0小的透镜容易实现高分辨率。可是，r0小于0.05mm的棒形透镜1的制造及组装困难，另外，在各棒形透镜1的有效透镜部分的半径r0超过0.60mm的棒形透镜阵列2的情况下，像差量太大。
棒形透镜1的光轴1a上的折射率(中心折射率)n0可能实现的值由棒形透镜的材料(玻璃或合成树脂)决定，在1.4≤n0≤1.9的范围内。
棒形透镜1的亮度由无因次数g·r0决定、或由表示透镜能取入光的范围的孔径角决定。这里，孔径角θ(°)用下面的[式8]表示。
[式8]
θ＝(n0·g·r0)/(π/180)
利用离子交换法等制作的棒形透镜1的孔径角θ在4°≤θ≤40°的范围内。其中本发明特别有效的范围是8°≤θ≤30°。在孔径角θ小于8°的情况下，像面弯曲的影响本来就小，所以由孔径光阑提高分辨率的效果也小。另外，如果孔径角θ超过30°，棒形透镜1的制作困难，同时像面弯曲的影响过大，所以即使设置孔径光阑，分辨率也不足。
相邻的棒形透镜1的光轴之间的距离2R虽然与2r0(棒形透镜1的有效透镜部分的直径)一致，但最好能使像的光量为最大。可是，棒形透镜1的周边部分由于折射率分布与设计值相差较大，所以多半情况下不能作为透镜使用，另外，为了防止透镜侧面的全反射产生的杂散光，有时设置光吸收层。另外，根据制造棒形透镜阵列2时的情况，有时将棒形透镜1互相离开一定距离配置。考虑了以上情况后，最好将r0/R设定在满足0.5≤r0/R≤1.0的范围内。
本发明者按照以下规格设计了如上构成的棒形透镜阵列2，采用美国Sinclair Optics公司制的光学设计软件“Oslo Six”，计算了设置呈矩形的孔径光阑5时的分辨率(MTF)值。
光的波长λ                            570nm
透镜直径2r0                          0.563mm
中心折射率n0                         1.639
折射率分布常数g                       0.8637mm-1
折射率分布常数h4                     0.54
孔径角θ                                                               22.4°
棒形透镜的周期长P                     7.28mm
棒形透镜的长度Z0                     4.30mm
Z0/P                                 0.591
相邻的棒形透镜光轴间距离2R            0.563mm
r0/R                                 1.0
L0                                   2.40mm
使用具有图13所示厚度的矩形孔径光阑作为孔径光阑5，将孔径光阑5只设置在棒形透镜1的原稿面3一侧(物体侧)的端面上。关于改变了孔径光阑5的宽度2ry(ry：由孔径光阑5限制的棒形透镜1沿Y轴方向(棒形透镜阵列2的纵向)的有效半径)和厚度t的情况，计算了棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和原稿面(物体面)3的间隔、棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和像面4的间隔L、图13中的A’点(位于像面上特定的棒形透镜光轴上的点)处的像的亮度、图13中的B’点(位于像面上特定的棒形透镜光轴和相邻的棒形透镜光轴中间的点)处的像的亮度、以及图13中的A’点的MTF值。将其结果示于下面的(表1)及图14～图17中。另外，将不设置孔径光阑时的计算结果作为比较例，示于下面的(表1)及图18中。
【表1】
  光阑宽度2ry   光阑厚度t   L     像的亮度   MTF值(A’)
  A′   B′
  比较例1   无光阑   -   2.36mm   100   112   图18
  设计例1   0.50mm   1.2mm   2.39mm   49   68   图14
  设计例2   0.40mm   1.0mm   2.38mm   45   55   图15
  设计例3   0.30mm   0.5mm   2.32mm   54   52   图16
  设计例4   0.30mm   1.0mm   2.37mm   25   35   图17
像的亮度是作成光点曲线图时根据到达像面4的光线的条数求得的，是与不设置孔径光阑的比较例1(A’点处的像的亮度为100)的相对值。另外，棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和原稿面(物体面)3的间隔、以及棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和像面4的间隔L设为NTF值达到最高时的值，不限于与上述L0一致。
由上述(表1)及图14～图18可知，通过设置孔径光阑5能极大地提高MTF值。另外，在设计例1～3中，确保像的亮度为不设置孔径光阑的比较例1时的亮度的一半左右。另一方面，在设计例4中像的亮度低，而其MTF值却非常好。
另外，分别在8线对/mm图形、12线对/mm图形及16线对/mm图形的情况下，测量了在上述规格的棒形透镜阵列2上设置了实际的孔径光阑5时的分辨率(MTF值)。另外，还测量了在像面4的Y轴方向的中心线上的像的亮度的平均值。作为孔径光阑5，使用图13所示的由黑色无光涂料形成的有一定厚度的矩形孔径光阑，该孔径光阑5只设置在棒形透镜1的原稿面3一侧(物体侧)的端面上。另外，孔径光阑5的宽度2ry为0.3mm，孔径光阑5的厚度t为0.5mm。为了测定MTF值，使用设置在焦点位置的线状CCD(元件间隔：7微米)，测定了测定范围约为3.5mm(测定512点)的MTF平均值和亮度的平均值。另外，为了进行比较，还测定了在同样的棒形透镜阵列上不设置孔径光阑时的MTF值和像的亮度。将测定结果示于下面的(表2)中。
【表2】
  MTF(％)   无矩形光阑   有矩形光阑
  8-1p/mm   66.86％   78.57％
  12-1p/mm   38.83％   67.61％
  16-1p/mm   30.70％   54.20％
  亮度   100   44.6
从上述(表2)可知，通过设置孔径光阑5，像的亮度减少一半，但能大幅度提高MTF值。
(第二实施例)
图19是表示本发明的第二实施例的成像光学装置的结构的配置图。
在本实施例中，与上述第一实施例一样，也用使其光轴1a互相平行地将折射率沿半径方向分布的圆柱状的多个棒形透镜1排列成一列的等倍成像的棒形透镜阵列2进行说明(参照图1、图2)。
如图19所示，将平板状的遮光片10沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)周期性地配置在棒形透镜阵列2的原稿面3一侧和像面4一侧。在此情况下，各遮光片10的法线朝向Y轴方向。通过将这样的遮光片10设置在棒形透镜阵列2的原稿面3一侧和像面4一侧，在棒形透镜阵列2的Y轴方向遮断与各棒形透镜1的光轴1a构成一定角度θmax以上入射到各棒形透镜1的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为棒形透镜阵列2用的情况下的分辨率。在此情况下，X轴方向(与棒形透镜阵列2的纵向正交的方向)的孔径和像面弯曲虽然与不设置遮光片10的情况一样没有变化，但由于扫描装置等利用的像被限定在Y轴方向的线状部分，所以能忽视X轴方向的像面弯曲的影响。
另外，在上述结构中，虽然遮光片10被设置在棒形透镜阵列2和原稿面3之间、以及棒形透镜阵列2和像面4之间这两个空间，但不一定限定于该结构，也可以将遮光片10设置在棒形透镜阵列2和原稿面3之间、棒形透镜阵列2和像面4之间这两个空间中的至少一个空间，能使结构简化。
为了减少光量的损失，最好使遮光片10的厚度尽可能地薄，例如，最好在遮光片10的间隔长度的1/5以下的范围内。
虽然遮光片10的间隔不需要与棒形透镜1的间隔一致，但为了防止像的亮度周期性地不均匀，最好使遮光片10的间隔比棒形透镜1的间隔小。在后面所述的设计例5中，棒形透镜1的间隔为0.563mm，而遮光片10的间隔被设定为0.2mm。
以遮光片10的间隔长度(设为P5)为基准，最好使遮光片10沿透镜光轴方向的长度在上述基准的1～10倍的范围内。如果遮光片10沿透镜光轴方向的长度小于1P5，则几乎没有切除像面弯曲大的部分的像的效果。另外，如果遮光片10沿透镜光轴方向的长度超过10P5，则像的光量显著下降。另外，为了防止像面光量不均匀，最好使遮光片10与棒形透镜阵列2之间的距离相距1P5以上。但如果增大该距离，则遮光片10与像面4或与原稿面3的间隔变窄，设置照明装置等的空间有可能不够，所以最好确保遮光片10与像面4或与原稿面3的间隔也在1P5以上。
本实施例的遮光片10例如能用以下的方法制作。如图20所示，第一种方法是将表面为黑色的例如由金属、塑料构成的薄片11通过一定厚度的垫圈12重合并粘接起来后，按照规定的厚度切断的方法。如图21所示，第二种方法是将多张表面经过黑色消光处理的由玻璃构成的透明片13重合并粘接起来后，按照规定的厚度切断、对两面进行抛光加工的方法。另外，在此情况下，需要考虑玻璃的折射率、修正各部分的尺寸。例如，在将空气层的厚度为T的部分置换成折射率为n的玻璃的情况下，需要将玻璃层的厚度修正为n·T。
使用与上述第一实施例中的上述设计例1～4相同的棒形透镜阵列2，如图22所示配置了遮光片10。即，遮光片10只设置在棒形透镜1的原稿面3一侧(物体侧)，而且，离开棒形透镜1设置。另外，在图22中，Z0是棒形透镜1的长度，L是棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和原稿面(物体面)3的间隔、以及棒形透镜阵列2的端面(透镜面)和像面4的间隔，p是遮光片10的间隔，D1是从棒形透镜1的端面(透镜面)到遮光片10的原稿面3一侧(物体侧)端部的距离，D2是遮光片10沿棒形透镜光轴方向的长度。
将本实施例的设计例示于下面的(表3)中。
【表3】
  D1   D2   间距P   遮光片厚度   L   像的亮度   MTF值(A′)
  A′   B′
  设计例5   1.5mm   1.1mm   0.2mm   0.02mm   2.37mm   22   29   23
关于上述设计例，计算了图22中的A’点(位于像面上特定的棒形透镜光轴上的点)处的像的亮度、图22中的B’点(位于像面上特定的棒形透镜光轴和相邻的棒形透镜光轴中间的点)处的像的亮度、以及图22中的A’点的MTF值。将其结果示于上述(表3)及图23中。
另外，像的亮度是作成光点曲线图时根据到达像面4的光线的数求得的，是与没有遮光片10的情况(A’点处的像的亮度为100)的相对值。
从上述(表3)及图23可知，通过设置遮光片10，像的亮度下降，而MTF值极大地提高(参照上述第一实施例的(表1)中的比较例1及图18)。
(第三实施例)
图24是表示本发明的第三实施例的成像光学装置的结构的配置图。
在本实施例中，也用使其光轴1a互相平行地将折射率沿半径方向分布的多个棒形透镜1排列成一列等倍成像的棒形透镜阵列2进行说明(参照图1、图2)。但在本实施例中，各棒形透镜1的形状与上述第一实施例不同。即，如图24所示，棒形透镜阵列2沿纵向(Y轴方向)的两端部分被沿棒形透镜1的光轴1a对称地被切去，各棒形透镜1沿Y轴方向的长度变短。然后，通过将各棒形透镜1被切去的面之间粘接起来，构成所谓的一列棒形透镜阵列2。另外，为了防止由光的透过或全反射产生的杂散光，对粘接面进行印刷面加工或涂刷黑色无光涂料等。
这样，通过沿棒形透镜1的光轴1a切去各棒形透镜1沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)的两端部分，与上述第一实施例一样，能沿Y轴方向遮断与各棒形透镜1的光轴1a构成一定以上的角度入射到各棒形透镜1的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线，孔径角度小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为棒形透镜阵列2用的情况下的分辨率。另外，通过这样切去棒形透镜1的一部分，使得棒形透镜1的透镜阵列纵向的密度变大，所以像的亮度下降小。另外，由于不使用孔径光阑等其他构件，也能获得与上述第一实施例相同的效果，所以成像光学装置的组装容易。另外，在此情况下，X轴方向(与棒形透镜阵列2的纵向正交的方向)的孔径和像面弯曲虽然与沿棒形透镜1的光轴1a不切去各棒形透镜1沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)的两端部分的情况一样没有变化，但由于扫描装置等利用的像被限定在Y轴方向的线状部分，所以能忽视X轴方向的像面弯曲的影响。
设棒形透镜1原来的半径(起透镜作用的部分的半径)为r0，沿棒形透镜1的光轴1a切去各棒形透镜1沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)的两端部分后的棒形透镜1沿Y轴方向的长度为2ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。这是因为在ry/r0小于0.1的情况下，各棒形透镜的宽度变窄，沿棒形透镜阵列2的纵向所需要的棒形透镜1的个数太多，另外，如果ry/r0超过0.8，则像面弯曲的残留量变大，分辨率下降。
将本实施例的设计例示于下面的(表4)中。表4所示以外的棒形透镜等的规格与上述第一实施例中的设计例1～4相同。
【表4】
  透镜宽度2ry   ry/r0   L   像的亮度   MTF值(B’)
  A’  B’
 设计例6   0.4mm   0.710   2.32mm   88  97   25
 设计例7   0.3mm   0.533   2.34mm   68  76   26
与上述第二实施例一样，计算了与图22中的A’点对应的点的像的亮度、与图22中的B’点对应的点的像的亮度、与图22中的B’点对应的点的MTF值。将其结果示于上述(表4)及图25、图26中。另外，像的亮度是作成光点曲线图时根据到达像面4的光线的数求得的，是与沿棒形透镜1的光轴1a不切去各棒形透镜1沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)的两端部分的情况(A’点处的像的亮度为100)的相对值。
从上述(表4)及图25、图26可知，通过沿棒形透镜1的光轴1a切去各棒形透镜1沿棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)的两端部分，既能维持像的较大的亮度，又能大幅度提高MTF值。
(第四实施例)
图27是表示本发明的第四实施例的成像光学装置的结构的配置图，图28是表示该成像光学装置中使用的棒形透镜的斜视图。
在本实施例中，也用使其光轴1a互相平行地将折射率沿半径方向分布的多个棒形透镜1排列成一列的等倍成像的棒形透镜阵列2进行说明(参照图1、图2)。但在本实施例中，各棒形透镜1的形状与上述第一实施例不同。即，如图27、图28所示，在各棒形透镜1上、在其光轴方向大致中央部分设有相对的一对切口14。在此情况下，当组装棒形透镜阵列2时，各棒形透镜1的一对切口14的相对面被设定成朝向棒形透镜阵列2的纵向(Y轴方向)。另外，当组装棒形透镜阵列2时，由于将树脂等填充到各棒形透镜1的切口14中，所以与上述第一实施例一样，能沿Y轴方向遮断与各棒形透镜1的光轴1a构成一定以上的角度入射到各棒形透镜1的透镜面上的与像面弯曲大的部分的成像有关的光线，孔径角变小。其结果，像面弯曲大的部分的像被除去，能提高作为棒形透镜阵列2用的情况下的分辨率。
切口14的深度最好与上述第三实施例的棒形透镜1的切去的高度相同。即，设棒形透镜1原来的半径(起透镜作用的部分的半径)为r0，一对切口14的相对面之间的距离为2ry时，ry/r0最好在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。
另外，在上述第一～第四实施例中，虽然以使其光轴1a互相平行地将折射率沿半径方向分布的多个棒形透镜1排列成一列的等倍成像的棒形透镜阵列2为例进行了说明，但不一定限定于这样构成的棒形透镜阵列。例如，如图29、图30所示，即使在使其光轴1a互相平行地将折射率沿半径方向分布的多个棒形透镜1排列成两列以上的等倍成像的棒形透镜阵列15的情况下，通过采用与上述第一～第三实施例同样的结构，也能获得同样的效果。
另外，在上述第一～第三实施例中，虽然以使用棒形透镜1的棒形透镜阵列2为例进行了说明，但本发明未必只适用于棒形透镜阵列2，也能全面地适用于使其光轴互相平行地将多个光学透镜系统排列成一列或多列的透镜阵列。例如，也能将本发明应用于将在表面和背面有所希望的曲率的微小的凸透镜规则地排列而成的两个匀质透镜阵列片重叠起来构成的匀质等倍正像透镜阵列。
(第五实施例)
图31是表示本发明的第五实施例的成像光学装置的结构的配置图，图32是表示该成像光学装置中使用的透镜阵列的光学系统的模式图。
如图31、图32所示，将用注射模塑成形法整体成形的在表面和背面有所希望的曲率的微小的凸透镜规则地排列而成的两个匀质透镜阵列片16以重合的状态配置，从而构成匀质等倍正像透镜阵列17。另外，原稿面3和像面4配置在匀质等倍正像透镜阵列17的两侧。
在此情况下，如图32所示，由在匀质透镜阵列片16之间相对的透镜面的中心成的倒立像的高度、以及匀质透镜阵列片16的厚度决定的入射角θ成为匀质等倍正像透镜阵列17的孔径角。这意味着角度在θ以下的光线到达像面4，角度比θ大的光线作为杂散光移到相邻的透镜上。
为了防止该杂散光，在图31所示的本实施例中，在匀质等倍正像透镜阵列17的原稿面3一侧的工作距离内(匀质等倍正像透镜阵列17和原稿面3之间的空间内)，沿匀质等倍正像透镜阵列17的纵向、以一定的间隔配置着平板状的多个光线角度限制片(遮光片)18。在此情况下，各光线角度限制片18的法线朝向匀质等倍正像透镜阵列17的纵向。因此，角度比孔径角θ大的光线在入射到匀质等倍正像透镜阵列17上之前被排除，所以能防止杂散光。其结果，提高了像面4上的图像的反差，所以能传输高品位的图像。另外，通过将这样的光线角度限制片18设置在匀质等倍正像透镜阵列17的原稿面3一侧的、或像面4一侧的工作距离内，也具有遮断与像面弯曲大的部分的成像有关的光线的效果，所以能提高作为匀质等倍正像透镜阵列17用的情况下的分辨率。
光线角度限制片18的各光学透镜系统沿光轴方向的长度、以及相邻的光线角度限制片18的间隔由孔径角θ决定，另外，由光线角度限制片18的厚度决定透射光量。将入射光线角度和光线角度限制片18沿光轴方向的长度、相邻的光线角度限制片18的间隔、以及光线角度限制片18的厚度的关系示于下面的(表5)～(表7)中。
入射光线角度120°
【表5】
  片长(mm)   间隔(mm)   片厚(mm)(数值孔径96％)
  70％   75％   80％
  0.51.01.52.0   0.1060.2130.3190.425   0.0200.0420.0620.082   0.0160.0330.0490.066   0.0130.0250.0380.050
入射光线角度150°
【表6】
  片长(mm)   间隔(mm)   片厚(mm)(数值孔径96％)
  70％   75％   80％
  0.51.01.52.0   0.1340.2680.4020.536   0.0260.0520.0780.105   0.0210.0410.0620.083   0.0160.0320.0470.063
入射光线角度20°
【表5】
  片长(mm)   间隔(mm)   片厚(mm)(数值孔径96％)
  70％   75％   80％
  0.51.01.52.0   0.1820.3640.5460.782   0.0360.0710.1070.142   0.0280.0560.0840.113   0.0210.0430.0640.086
光线角度限制片18的材料不特别限定于金属、树脂等，但最好是能尽可能地吸收光线的材料，反射率最好在10％以下。作为光线角度限制片18，能使用例如由不锈钢、磷青铜、铍钢等制成的片。
如上所述，如果采用本实施例，只将光线角度限制片18设置在通过注射模塑成形等整体成形制作的匀质等倍正像透镜阵列17上，就能获得与使其光轴互相平行地将多个圆柱状的棒形透镜排列起来制作的匀质等倍正像透镜阵列同等以上的性能，所以能大幅度地抑制成本。
另外，在本实施例中，虽然将光线角度限制片18只设置在匀质等倍正像透镜阵列17的原稿面3一侧的工作距离内，但未必限定于该结构，即使将光线角度限制片18设置在像面4一侧的工作距离内，也能使形成像所必要的光线通过，同时切断角度大的杂散光，所以能获得同样的效果。另外，即使在将光线角度限制片18设置在匀质等倍正像透镜阵列17的原稿面3一侧的工作距离内、以及像面4一侧的工作距离内这样两个位置的情况下，也能获得同样的效果。另外，最好将光线角度限制片18靠近工作距离中心设置在匀质等倍正像透镜阵列17一侧，因为这样能减少像面4上的光量不均匀。
另外，微小的凸透镜16a呈二维地配置在匀质透镜阵列片16上时的光线角度限制片18的形状必须是对任何方向都能限制光线的角度的形状。作为能减小由方向引起的限制角度的差别、降低片的厚度、且容易制作的形状，有例如图33所示的蜂窝状。即使在此情况下，光线角度限制片18的光轴方向的长度、以及相邻的光线角度限制片18的间隔也由孔径角θ决定，另外，通过的光量由光线角度限制片18的厚度决定。
如上所述，如果采用本发明，则由于在透镜阵列的纵向遮断与上述各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线，使孔径角变小，所以能将像面弯曲大的部分的像除去，能提高作为透镜阵列用的情况下的分辨率。另外，由于只将遮光片设置在通过注射模塑成形等整体成形制作的匀质等倍正像透镜阵列上，就能获得与使其光轴互相平行地将多个圆柱状的棒形透镜排列起来制作的匀质等倍正像透镜阵列同等以上的性能，所以能大幅度地抑制制造成本。

Claims (25)

1.一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列(2)；以及配置在上述透镜阵列(2)两侧的原稿面(3)及像面(4)，在上述透镜阵列(2)的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴(1a)构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；
其特征在于：
光学透镜系统是折射率沿半径方向分布的棒形透镜(1)；
棒形透镜(1)在透镜阵列的纵向的两端部分沿上述棒形透镜的光轴被切去；
设棒形透镜(1)的起透镜作用的部分的半径为r0，上述棒形透镜(1)在透镜阵列(2)纵向的两端部分沿上述棒形透镜的光轴被切去后的上述棒形透镜在上述透镜阵列的纵向的长度为2ry时，ry/r0在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。
2.一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列(2)；以及配置在上述透镜阵列(2)两侧的原稿面(3)及像面(4)，在上述透镜阵列(2)的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴(1a)构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；
其特征在于，
光学透镜系统是折射率沿半径方向分布的棒形透镜(1)；
在棒形透镜(1)的光轴方向大致中央部分设有相对的一对切口，上述一对切口的相对面的法线朝向透镜阵列的纵向；
设棒形透镜(1)的起透镜作用的部分的半径为r0，一对切口的相对面之间的距离为2ry时，ry/r0在0.1≤ry/r0≤0.8的范围内。
3.一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列(2)；以及配置在上述透镜阵列(2)两侧的原稿面(3)及像面(4)，在上述透镜阵列(2)的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴(1a)构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；
其特征在于：
遮断光线的装置是至少设置在透镜阵列(2)和原稿面(3)之间、上述透镜阵列(2)和像面(4)之间这两个空间之一的孔径光阑(5)；
光学透镜系统是折射率沿半径方向分布的棒形透镜(1)，设上述棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0、由孔径光阑限制的上述棒形透镜沿透镜阵列的纵向的有效半径为ry时，ry/r0在0.1≤ry/r0≤0.9的范围内。
4.根据权利要求3所述的成像光学装置，其特征在于：孔径光阑(5)的形状大致呈矩形。
5.根据权利要求3所述的成像光学装置，
其特征在于：
孔径光阑(5)的形状大致呈椭圆形。
6.根据权利要求3所述的成像光学装置，
其特征在于：
离开光学透镜系统的端面设置孔径光阑。
7.根据权利要求3所述的成像光学装置，
其特征在于：
设棒形透镜(1)的起透镜作用的部分的半径为r0时，孔径光阑沿各透镜光轴方向的厚度在r0～5r0的范围内。
8.根据权利要求3所述的成像光学装置，
其特征在于：
孔径光阑(5)被设置成多级。
9.根据权利要求3所述的成像光学装置，
其特征在于：
通过在透明的平板表面上印刷图形、并加工成黑色来形成孔径光阑(5)。
10.一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列(2)；以及配置在上述透镜阵列(2)两侧的原稿面(3)及像面(4)，在上述透镜阵列(2)的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴(1a)构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；
其特征在于：
遮断光线的装置是至少设置在透镜阵列(2)和原稿面(3)之间、上述透镜阵列(2)和像面(4)之间这两个空间之一的孔径光阑(5)；
透镜阵列在总体上是将起凸透镜作用的微小透镜有规则地排列的两个匀质透镜阵列片重叠起来构成的匀质等倍正像透镜阵列。
11.一种成像光学装置，它备有将光学透镜系统使其光轴互相平行地排列成一列或多列的透镜阵列(2)；以及配置在上述透镜阵列(2)两侧的原稿面(3)及像面(4)，在上述透镜阵列(2)的至少纵向设有遮断光线的装置，用来遮断与光学透镜系统的光轴(1a)构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线；
其特征在于：
遮断光线的装置是至少设置在透镜阵列(2)和原稿面(3)之间、上述透镜阵列(2)和像面(4)之间这两个空间之一的遮光片(10)。
12.根据权利要求11所述的成像光学装置，其特征在于：遮光片(10)沿透镜阵列(2)的纵向有周期性的结构；
遮光片呈平板状，且沿透镜阵列的纵向以一定的间隔配置多个上述遮光片。
13.根据权利要求12所述的成像光学装置，其特征在于：在相邻的遮光片(10)之间填满透明介质。
14.根据权利要求12所述的成像光学装置，其特征在于：离开光学透镜系统的端面设置遮光片(10)。
15.根据权利要求12所述的成像光学装置，其特征在于：遮光片沿透镜阵列纵向的厚度在上述遮光片的间距长度的1/5以下的范围内。
16.根据权利要求12所述的成像光学装置，其特征在于：遮光片的间距小于光学透镜系统的间距。
17.根据权利要求12～16中的任意一项所述的成像光学装置，其特征在于：透镜阵列在总体上是将起凸透镜作用的微小透镜有规则地排列的两个匀质透镜阵列片重叠起来构成的匀质等倍正像透镜阵列，用注射模塑成形法制作。
18.根据权利要求11所述的成像光学装置，
其特征在于：在透镜阵列的纵向及与纵向正交的方向，设置遮断与各光学透镜系统的光轴构成一定角度以上入射到上述各光学透镜系统的透镜面上、或从上述透镜面射出的光线的装置；
遮断光线的装置是至少设置在透镜阵列和原稿面之间、上述透镜阵列和像面之间这两个空间之一的遮光片，上述遮光片在与原稿面及像面平行的方向有二维周期性的结构；
遮光片的形状呈蜂窝状。
19.根据权利要求18所述的成像光学装置，其特征在于：在相邻的遮光片之间填满透明介质。
20.根据权利要求18所述的成像光学装置，其特征在于：离开光学透镜系统的端面设置遮光片。
21.根据权利要求1所述的成像光学装置，其特征在于：从棒形透镜的光轴测得的径向距离为r、上述棒形透镜的光轴上的折射率为n0、折射率分布系数为g、h4、h6时，上述棒形透镜的折射率分布用下面的[式1]表示。
[式1]
n(r)2＝n0 2·{1-(g·r)2+h4·(g·r)4
            +h6·(g·r)6}
22.根据权利要求21所述的成像光学装置，其特征在于：由θ＝n0·g·r0/(π/180)式定义的棒形透镜的孔径角θ在4°≤θ≤40°的范围内。
23.根据权利要求21所述的成像光学装置，其特征在于：棒形透镜的光轴上的折射率n0在1.4≤n0≤1.9的范围内。
24.根据权利要求21所述的成像光学装置，其特征在于：设棒形透镜的起透镜作用的部分的半径为r0、相邻的上述棒形透镜的光轴之间的距离为2R时，r0/R在0.5≤r0/R≤1.0的范围内。
25.根据权利要求21所述的成像光学装置，其特征在于：设棒形透镜的长度为Z0、上述棒形透镜的周期长度为P＝2π/g时，Z0/P在0.5≤Z0/P≤1.0的范围内。
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