JP2005037448A - ライン像結像光学系およびライン像書込み装置およびライン像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて細い直線状の物体の正立等倍像を解像度良く結像させ得る新規なライン像結像光学系を実現する。
【解決手段】直線状の物体１０の長さをｎ領域に分け、奇数番目の領域の正立等倍像を結像させるｐ個の奇数領域用結像系１１〜４１と、偶数番目の領域の正立等倍像を結像させるｑ個の偶数領域用結像系１２〜４２と、各結像系の結像光路を屈曲させる光路屈曲手段５０とを有し、奇数領域・偶数領域用結像系はテレセントリックな結像系で、結像させる線状の領域像が互いに平行となり、各結像系の光軸が物体側において直線状の物体上に位置するように配設され、光路屈曲手段５０は奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる線状の領域像が交互に直線上で連結しあい、像面において上記直線を含む法線面に対して、奇数領域用結像系の光軸のなす角と、偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なるように各結像光路を屈曲させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ライン像結像光学系およびライン像書込み装置およびライン像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
独立して点滅可能な多数の微小発光源を直線状に１列に配列してなる発光源アレイに「個々の微小光源の点滅により表示される直線状の発光点配列」を物体とし、その正立等倍像を結像光学系により感光性の媒体上に結像させてライン像書込みを行う装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、読取るべき画像を有する原稿の直線状領域の画像を、結像光学系により、ラインセンサの受光部上に正立等倍像として結像させて読取りを行うライン像読取装置も知られている。
【０００４】
これらの書込み装置や読取装置では、結像の対象となる物体が「細幅のスリット状」であるため、結像光学系としては「共役長の短い正立等倍系の結像素子をアレイ配列したもの」が多く用いられ、代表的なものとしては特許文献１に記載された「ロッドレンズアレイ」を挙げることができる。
【０００５】
ロッドレンズアレイは、正立等倍像を結像するロッドレンズを俵積み状２列に配列して一体化したものであり、微小なロッドレンズの個々が結像する正立等倍像の合成像として、上記「細幅スリット状の物体の像」が形成される。この場合、結像される「細幅スリット状の物体」の幅は通常数ｍｍ程度であり、結像系が等倍結像系であるので、像の幅も数ｍｍ程度である。
【０００６】
「細幅スリット状の物体」の幅が非常に小さく「直線状」になった場合、例えば、ＬＥＤアレイにより表示される「明点配列」を物体とし、その正立等倍像を上記ロッドレンズアレイで結像させる場合、直線状の物体としての「明点配列」は一般に、俵積みされたロッドレンズの「２列配列の中間部」に位置され、物体が、各ロッドレンズの光軸からずれた位置に位置するため、像の解像度を高めることが難しい。
【０００７】
直線状の物体としての明点配列を、２列のロッドレンズ配列の「一方の列の光軸上」に配置すれば、解像度はある程度向上するが、像の長手方向に明るさの周期的な変化が発生してしまう。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１０７６６１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、幅が極めて細い「直線状の物体」の正立等倍像を解像度良く結像させ得る新規なライン像結像光学系、及びこれを用いるライン像書込み装置・ライン像読取装置の実現を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明のライン像結像光学系は「直線状の物体の正立等倍像を結像させる結像光学系」であって、奇数領域用結像系と、偶数領域用結像系と、光路屈曲手段とを有する（請求項１）。
【００１１】
ライン像結像光学系に結像されるべき物体は「直線状の物体」であるが、この直線状の物体の「結像されるべき長さ」をＬとすると、この長さ：Ｌを持つ物体長はｎ（≧２）個の領域に分けられる。
【００１２】
「奇数領域用結像系」は、これらの分けられた領域に片側から順次番号をふるとき、ｎ領域における「奇数番目の領域」の正立等倍像を結像させるもので、ｐ（≧１）個用いられる。
「偶数領域用結像系」は、上記ｎ領域における「偶数番目の領域」の正立等倍像を結像させるもので、ｑ（＝ｎ−ｐ≧１）個用いられる。
一般に、ｐ＝ｑ±１である。
【００１３】
「光路屈曲手段」は、各奇数領域用結像系の結像光路および各偶数領域用結像系の結像光路を屈曲させる手段である。
奇数領域用結像系と偶数領域用結像系とは共に「テレセントリックな結像系」で、結像させる「線状の領域像」が互いに平行となるように、かつ、これら結像系の光軸が物体側において「直線状の物体上に位置する」よう配設される。
【００１４】
光路屈曲手段は「奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる線状の領域像が交互に直線上で連結しあい、且つ、像面において「上記直線を含む法線面（上記像面上の直線において像面に立てた法線を連ねた平面）」に対して、奇数領域用結像系の光軸のなす角と、偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なるよう」に、各結像光路を屈曲させる。
【００１５】
「像面において、法線面に対して、奇数領域用結像系の光軸のなす角と、偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なる」とは、これらの「角」が「絶対値に於いて異なる場合」もあるし、「絶対値に於いては同一であるが、法線面に関して互いに逆側にある（法線面を基準として測る「角の符号」が互いに逆である。）場合」もある。
【００１６】
直線状の物体の長さ：Ｌの領域はｎ（＝ｐ＋ｑ）個の領域に分けられるが、勿論、この分割は物理的なものではなく、ｐ個の奇数領域用結像系の個々、およびｑ個の偶数領域用結像系の個々が「結像を分担する領域」に分けることを意味する。任意の奇数領域用結像系が「結像を分担する領域」と、これに隣接する偶数領域用結像系が「結像を分担する領域」とは、互いに重なり合っていてもよいが、好ましくは絞り等の使用により、像面上では「像の重なりが無い」ようにするのが好ましい。
【００１７】
請求項１記載のライン像結像光学系において、個々の奇数領域用結像系を「２個のレンズによる倒立等倍結像系を１対組み合わせて構成」し、個々の偶数領域用結像系を「２個のレンズによる倒立等倍結像系を１対組み合わせて構成」することができる（請求項２）。倒立等倍結像系を構成する２個のレンズには、通常のレンズを用い得るほか、「屈折率分布レンズ」や「回折光学レンズ」、「ホログラムレンズ」等を用いることができる。
【００１８】
請求項２記載のライン像結像光学系において「光路屈曲手段」をプリズムとすることができる（請求項３）。この場合において、光路屈曲手段としてのプリズムを「奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および、偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間」に配置することができ（請求項４）、あるいは、光路屈曲手段としてのプリズムを「直線状の物体の近傍および像面の近傍」に設けることもできる（請求項５）。
【００１９】
請求項２記載のライン像結像光学系においてはまた光路屈曲部材を「直線状の物体の近傍および像面の近傍に設けられるプリズムと、奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および、偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間に配置されるミラーとで構成」することができる（請求項６）。
【００２０】
上記請求項３または４または５記載のライン像結像光学系において、光路屈曲手段のプリズムを「直線状の物体の長さ方向に一体」とすることができる（請求項７）。また、上記請求項６記載のライン像結像光学系において、光路屈曲手段のプリズム及びミラーをそれぞれ「直線状の物体の長さ方向に一体」とすることができる（請求項８）。
【００２１】
上記請求項２〜８の任意の１に記載のライン像結像光学系においては、個々の奇数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの「２個のレンズのうちの１個以上」をｐ個の奇数領域用結像系において相互に一体化して「奇数領域用レンズアレイ」とし、個々の偶数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの「２個のレンズのうちの１個以上」をｑ個の偶数領域用結像系において相互に一体化して「偶数領域用レンズアレイ」とすることができ（請求項９）、この場合において「奇数領域用レンズアレイの少なくとも１つを、偶数領域用レンズアレイの１つと一体化」することができる（請求項１０）。
【００２２】
即ち、ｐ個の奇数領域用結像系は２以上の奇数領域用レンズアレイを含むことができ、ｑ個の偶数領域用結像系も２以上の偶数領域用レンズアレイを含むことができる。
【００２３】
請求項１〜１０の任意の１に記載のライン像結像光学系は、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系の各光路上に「１以上の絞り」を配することが好ましい（請求項１１）。
【００２４】
若干補足すると、上記の如く、直線状の物体は（奇数領域用結像系、偶数領域用結像系の個々により結像を分担される）ｎ個の領域に分割される。分割された各領域をＬ１、Ｌ２、Ｌ３、・・、Ｌｎとするとき、これら領域：Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）の長さは互いに異なってもよい。あるいはまた、全ての奇数領域の長さ：Ｌｉ（ｉ＝奇数）が互いに等しく、全ての偶数領域の長さ：Ｌｊ（ｊ＝偶数）が互いに等しく、且つ、Ｌｉ≠Ｌｊであってもよい。しかし一般には「全ての領域：Ｌ１〜Ｌｎの長さが互いに実質的に等しい」ことが好ましい。
【００２５】
奇数領域用結像系、偶数領域用結像系の各々は、その物体側において、光軸が直線状の物体上にあるから、各奇数領域用結像系・各偶数領域用結像系の結像は光軸光線を有効に利用して行われ、従って、これら結像系が結像する正立等倍像は良好な解像度を有する。
【００２６】
一方、各奇数領域用結像系・各偶数領域用結像系の光軸は、像側においては、「像面に立てた法線面」に対して傾いている。従って、光軸に直交する面は、像面に対して傾いている。然しながら、結像される像は「直線状」であり、その幅は極く小さいから、光軸が像面に対して傾いても「直線状の像の解像度」を十分に高く確保することができる。直線状の物体の幅は「直線状の像の解像度」の面からすれば細いほど良いが、１００μｍ程度より小さければ、十分な解像度を確保できる。
【００２７】
この発明のライン像書込み装置は「独立して点滅可能な多数の微小発光源を直線状に１列に配列してなる発光源アレイの、個々の微小光源の点滅により表示される直線状の発光点配列を物体とし、その正立等倍像をライン像結像光学系により感光性の媒体上に結像させてライン像書込みを行う装置」であって、ライン像結像光学系として、請求項１〜１１の任意の１に記載のライン像結像光学系を用いたことを特徴とする（請求項１２）。
【００２８】
「発光源アレイ」としては、例えば「ＬＥＤアレイ」を用いることができるが、これに限らず、「多数の微小光源（ＬＥＤやＬＤ）からの光を導光する導波路の射出端面をアレイ配列させたもの」とすることもできる。この場合の導波路は固定的に形成したものであっても良いし、光ファイバ等のフレキシブルなものであっても良い。
【００２９】
請求項１２記載のライン像書込み装置は、発光源アレイとして上記「多数の微小光源（ＬＥＤやＬＤ）からの光を導光する導波路の射出端面をアレイ配列させたもの」を用いる場合、導波路の射出端面を、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分けし、各グループの「射出端面の法線の向き」を、奇数領域用結像系の光軸および偶数領域用結像系の光軸に応じて互いに異ならせた構成とすることができる（請求項１３）。
【００３０】
請求項１２記載のライン像書込み装置はまた、発光源アレイを、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分けし、各グループからの光を該グループに対応する奇数領域用結像系若しくは偶数領域用結像系の光軸に応じて偏向させるプリズム群を有することができる（請求項１４）。この場合における発光源アレイは「多数の微小光源（ＬＥＤやＬＤ）からの光を導光する導波路の射出端面をアレイ配列させたもの」であることもできるし、ＬＥＤやＬＤをアレイ配列させたもの自体であることもできる。プリズム群は、前者の場合には、導波路端面部に近接若しくは密着させて設けられ、後者の場合には、ＬＥＤやＬＤのアレイの発光面配列に近接若しくは一体化して設けられる。プリズム群をなすプリズムは互いに一体化されたものでも良いし別体であっても良い。
【００３１】
この発明のライン像読取装置は「読取るべき画像を有する原稿の直線状領域の画像を、ライン像結像光学系により、ラインセンサの受光部上に正立等倍像として結像させて読取りを行うライン像読取装置」であって、ライン像結像光学系として請求項１〜１１の任意の１に記載のライン像結像光学系を用いることを特徴とする（請求項１５）。
「ラインセンサ」は例えば１次元のＣＣＤ等を用いることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図１は、ライン像書込み装置の実施の１形態を説明するための図である。図１（ａ）において、符号１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２は「レンズアレイ」を示し、符号５０は「プリズム」を示す。符号１０は「発光源アレイ」、符号６０は「感光性の媒体」をそれぞれ示している。
【００３３】
発光源アレイ１０は「図示されない多数の微小光源（ＬＥＤやＬＤ）からの光を導光する導波路の射出端面を、図１（ａ）の図面に直交する方向へ、１列にアレイ配列させたもの」である。各射出端面の大きさは、例えば「４０μｍ×４０μｍ」程度の微小な大きさで、配列ピッチも４０μｍ程度と極微であるので、結像関係における物体としてみた場合、実質的に「直線状の物体」であり、結像の対象となるのは各射出端面の点滅による「明点配列」である。なお、発光源の配列長をＬとする。
【００３４】
図１（ｂ）は、上記微小な発光源Ｈｇの配列状態を説明図的に示している。図中、例えば「黒○」が発光している発光源であり、このような発光している発光源の配列が上記「明点配列」である。
【００３５】
感光性の媒体６０は「光導電性の感光体」であってドラム状に形成され、ライン像書込み時には定方向へ等速回転させられる。
【００３６】
図１（ｃ）に示すように、レンズアレイ１１は多数（ｐ個）のレンズ１１１、１１２、１１３・・を１方向（図１（ａ）における図面に直交する方向）へ密接して配列して一体化したものである。同じく、レンズアレイ１２は多数（ｑ個）のレンズ１２１、１２２、１２３・・を１方向（図１（ａ）における図面に直交する方向）へ密接して配列して一体化したものである。
【００３７】
レンズアレイ１１におけるレンズ１１１等の配列と、レンズアレイ１２におけるレンズ１２１等の配列とは「レンズ径の１／２」だけ配列方向へずれており、レンズアレイ１１、１２におけるレンズ１１１、１２１等の配列は「千鳥配列」となっている。レンズアレイ１１におけるレンズ１１１等の配列、レンズアレイ１２における１２１等の配列において、レンズ１１１等の配列、レンズ１２１等の配列は必ずしも密接した配列である必要はなく、隣接するレンズが互いに離れていても良い。このような場合には、レンズアレイ１１におけるレンズ１１１等の配列と、レンズアレイ１２におけるレンズ１２１等の配列とは「千鳥配列」となるために「レンズ配列ピッチの１／２」だけ配列方向へずらされる。他のレンズアレイ２１と２２、３１と３２、４１と４２の関係においても同様である。
【００３８】
レンズアレイ１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２を構成する各レンズは互いに同一ものであり、レンズアレイ２１、３１、４１はレンズアレイ１１と同一、レンズアレイ２２、３２、４２はレンズアレイ１２と同一である。
【００３９】
奇数領域用結像系と偶数領域用結像系において、互いに対応するレンズアレイ２１と２２、３１と３２、４１と４２とは、図１（ｃ）に示すレンズアレイ１１、２１と同様にレンズ配列が千鳥配列である。
【００４０】
レンズアレイ１１、２１、３１、４１の個々は「奇数領域用レンズアレイ」である。また、レンズアレイ１２、２２、３２、４２の個々は「偶数領域用レンズアレイ」である。
【００４１】
発光源アレイの長さ：Ｌがｎ分割（説明中の例ではｎ等分割）され、そのうちに奇数領域がｐ個、偶数領域がｑ個あり、レンズアレイ１１、２１、３１、４１により構成されるのは「ｐ個の奇数領域用結像系」であり、レンズアレイ１２、２２、３２、４２により構成されるのは「ｑ個の偶数領域用結像系」である。
【００４２】
プリズム５０は、図１（ａ）に示す如き断面形状を持ち、図面に直交する方向に長い光学素子であって、上記Ｐ個の奇数領域用結像系とｑ個の偶数領域用結像系とに共通化されている。
【００４３】
プリズム５０は、説明中の実施の形態において「光路屈曲手段」をなし、同形状の２つのプリズム５１、５２を一体化したものである。勿論、プリズム５０自体を当初から単一体として形成しても良い。
【００４４】
プリズム５０を図の如く用いることにより、Ｐ個の奇数領域用結像系における結像光路、ｑ個の偶数領域用結像系における結像光路は、図の如くに屈曲され、その結像位置は、感光性の媒体６０上の（図面に直交する）同一直線上に位置するようになる。
【００４５】
即ち、「光路屈曲手段」としてのプリズム５０は、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる線状の領域像が「交互に直線上で連結し」あい、且つ、像面において上記直線を含む法線面に対して、奇数領域用結像系の光軸のなす角と、偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なる（説明中の実施の形態では、上記「角」の絶対値は等しいが、法線面を基準として図る「角の符号」が異なる）ように光路屈曲を行う。
【００４６】
感光性の媒体６０を定方向へ等速的に回転させ、（均一帯電された感光面）に対して、発光源アレイに順次に表示される明点配列の正立等倍像を結像させることにより、ライン像を順次に書き込んで２次元的な画像に対応する静電潜像を形成することができる。
【００４７】
図２は、レンズアレイ１１におけるレンズ１１１、１１２、１１３、１１４、・・の配列、レンズアレイ１２におけるレンズ１２１、１２２、１２３、１２４、・・の配列と、発光源アレイ１０の発光源Ｈｇの配列との対応関係の１例を示す図である。
【００４８】
直線状の物体を構成する発光源アレイの発光源Ｈｇの配列は、その配列方向に発光エリア１１Ａ、２１Ａ、１２Ａ、２２Ａ、１３Ａ、２３Ａ、１４Ａ・・・・に分割されている。これら発光エリアの個々は同数個（この例において４個の発光源（射出端面））により構成されている。
即ち、結像光学上「直線状の物体」である発光源アレイは、その結像されるべき長さ：Ｌが、ｎ（≧２）個の領域に分けられている。
【００４９】
発光エリア１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ・・・は、レンズアレイ１１を構成するレンズ１１１、１１２、１１３、１１４・・に対応する領域であり、上記ｎ個の領域に分けられた各領域のうちで「奇数番目の領域」を構成する。同様に、発光エリア２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、・・・は、レンズアレイ１２を構成するレンズ１２１、１２２、１２３・・に対応する領域であり、上記ｎ個の領域に分けられた各領域のうちで「偶数番目の領域」を構成する。
【００５０】
図３は、図１（ａ）の光学配置における結像状態を模式的に示す図である。この図は「発光源アレイにおける発光エリア１２Ａが、レンズ１１２、２１２、３１２、４１２により構成される（１つの）奇数領域用結像系」により結像される状況を示している。レンズ２１２、３１２、４１２はそれぞれ、レンズアレイ２２、３２、４２を構成するレンズのひとつであり、レンズ１１２とともに、奇数領域（発光エリア１２Ａ）用結像系を構成する。
【００５１】
レンズ１１２とレンズ２１２とは「テレセントリックで倒立等倍像を結像させる倒立等倍結像系」を構成する。また、レンズ３１２と４１２も「テレセントリックで倒立等倍像を結像させる倒立等倍結像系」を構成している。
【００５２】
「レンズ１１２とレンズ２１２とによる倒立等倍結像系（以下「物体側倒立等倍結像系」という。）」は発光源アレイの発光エリア１２Ａを物体として配置され、発光エリア１２Ａの倒立等倍像Ｉｍ１を結像する。「レンズ３１２とレンズ４１２とによる倒立等倍結像系（以下「像側倒立等倍結像系」という。）」は、レンズ１２１、２１２による物体側倒立等倍結像系により結像された倒立等倍像Ｉｍ１を物体として配置されている。
【００５３】
レンズ１１２、２１２、３１２、４１２により構成される「受光エリア１２Ａに対応する奇数領域用結像系」の有効結像領域は、発光エリア１２Ａよりも若干長く設定され、隣接する偶数領域である発光エリア２１Ａ、２２Ａに属する発光源をも結像領域に含んでいる。
【００５４】
図３の上下方向は「発光源アレイＨｇの配列方向」を上下方向として描いている。発光源エリア１２Ａとその両側部分にある発光源からでた光は、レンズ１１２に入射し、発光源アレイ配列方向においてはレンズ１１２と２１２の間において集束し、レンズ２１２を透過すると倒立等倍像Ｉｍ１を結像する。倒立等倍像Ｉｍ１はレンズ３１２に対する物点となり、結像光束は発光源アレイ配列方向においてはレンズ３１２と４１２の間において集束し、レンズ４１２を透過すると正立等倍像Ｉｍ２を結像する。
【００５５】
発光源エリア１２Ａに隣接する発光源エリア２１Ａ、２２Ａは「奇数領域」であるから、これらに属する発光源の正立等倍像は「偶数領域用結像系」により結像される。このとき、発光エリア１２Ａの正立等倍像を結像させる奇数領域用結像系の有効結像領域が発光エリア２１Ａ、２２Ａにも入り込んでおり、発光エリア２１Ａ、２２Ａの正立等倍像を結像させる偶数領域用結像系の有効結像領域も発光エリア１２Ａに入り込んでいる。
【００５６】
このため、これら奇数領域用結像系と偶数領域用結像系とにより発光エリア１２Ａ、２１Ａ、２２Ａの正立等倍像を感光性の媒体上に結像させた場合、奇数領域の像と、これに隣接する偶数領域の像とは、奇数領域用結像系による像と偶数領域用結像系による像が「エリアの継ぎ目」の部分で重なり合うことになる。このような像の重なり合いは、場合によっては「合成的な正立等倍像における解像度」を低下させる原因となり得るが、このような場合、図３に示すように、倒立等倍像Ｉｍ１の結像位置（図１（ａ）の光学配置では、この部分にプリズム５０がある。）に絞りＳ０をおいて、レンズ１１２、２１２、３１２、４１２により、発光エリア１２Ａのみに含まれる発光源の像が結像されるようにし、他の奇数領域用結像系、偶数領域用結像系においても同様にすれば、発光源アレイの正立等倍像において「重複して結像される発光源」がないようにでき「像の重なりによる解像度の低下」を有効に防止することができる。
【００５７】
なお、絞りＳ０は具体的にはプリズム５０のプリズム面に「金属薄膜等による遮光膜」として形成すればよい。
【００５８】
同様に、奇数・偶数領域用結像系におけるレンズ外周部を通る光の収差に起因する解像度低下を有効に軽減させるためには、図３に示す絞りＳ１、Ｓ２の「一方若しくは双方」を図示の位置に配することが有効である。
【００５９】
即ち、図１〜３に即して実施の形態を説明したライン像書込み装置におけるライン像結像光学系は、直線状の物体１０の正立等倍像を結像させる結像光学系であって、直線状の物体の結像されるべき長さ：Ｌをｎ（≧２）個の領域に分けたｎ領域における奇数番目の領域の正立等倍像を結像させるｐ（≧１）個の奇数領域用結像系と、ｎ領域における偶数番目の領域の正立等倍像を結像させるｑ（＝ｎ−ｐ≧１）個の偶数領域用結像系と、各奇数領域用結像系の結像光路および各偶数領域用結像系の結像光路を屈曲させる光路屈曲手段５０とを有し、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系とは共にテレセントリックな結像系で、結像させる線状の領域像が互いに平行となるように、かつ、これら結像系の光軸が物体側において、直線状の物体上に位置するように配設され、光路屈曲手段５０は、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる線状の領域像が交互に直線上で連結しあい、且つ、像面において上記直線を含む法線面に対して、奇数領域用結像系の光軸のなす角と、偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なるように、各結像光路を屈曲させるライン像結像光学系（請求項１）である。
【００６０】
また、個々の奇数領域用結像系が、２個のレンズによる倒立等倍結像系を１対組み合わせてなり、個々の偶数領域用結像系が、２個のレンズによる倒立等倍結像系（レンズ１２１と２２１、レンズ３２１と４２１）を１対組み合わせてなる（請求項２）。
【００６１】
光路屈曲手段５０がプリズムであり（請求項３）、奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間に配置される（請求項４）。
【００６２】
光路屈曲手段のプリズム５０は「直線状の物体の長さ方向に一体」であり（請求項７）、個々の奇数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの２個のレンズのうち１個以上が、ｐ個の奇数領域用結像系において相互に一体化されて奇数領域用レンズアレイ１１、２１、３１、４１をなし、個々の偶数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの２個のレンズのうち１個以上が、ｑ個の偶数領域用結像系において相互に一体化されて偶数領域用レンズアレイ１２、２２、３２、４２をなす（請求項９）。
【００６３】
また、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系の各光路上に１以上の絞りＳ０、Ｓ１、Ｓ２が配されている（請求項１１）。
【００６４】
上に説明した実施の形態は「ライン像書込み装置」としては、独立して点滅可能な多数の微小発光源を直線状に１列に配列してなる発光源アレイ１０に、個々の微小光源の点滅により表示される直線状の発光点配列を物体とし、その正立等倍像をライン像結像光学系により感光性の媒体６０上に結像させてライン像書込みを行う装置であって、ライン像結像光学系として請求項１、２、３、４、７、９、１１の任意の１に記載のライン像結像光学系を用いたもの（請求項１２）である。
【００６５】
図７は、発光源アレイの実施の１形態を説明図的に示す図である。図７（ａ）に示されているのは発光源アレイの一部であるが、この発光源アレイは、図示されない多数の微小光源（例えばＬＥＤやＬＤ等）からの光を導光する導波路Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ・・の射出端面をアレイ配列させたものであり、導波路Ｄｉの射出端面を「奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分け」し、各グループの「射出端面の法線の向き」を、奇数領域用結像系の光軸および偶数領域用結像系の光軸に応じて互いに異ならせたものである（請求項１３）。
【００６６】
一般に、導波路から射出する光の強度は「射出端面の法線方向において最大」である。図１〜図３に即して説明した実施の形態の場合、発光源アレイ１０における各導波路の射出端面はその法線が同一方向を向いており、レンズアレイ１１、１２の各レンズの光軸が上記法線に対して傾いているので、発光源アレイの各射出端面から放射される光を奇数領域用結像系・偶数領域用結像系により像面へ「最大効率で伝送」することができない。
【００６７】
このような場合、発光源アレイとして図７に示す如きものを用い、導波路Ｄｉ、Ｄｉ＋１の射出端面の法線方向（図７（ｂ）に示す矢印で示す光射出方向）を奇数領域用結像系・偶数領域用結像系の物体側光軸方向に合わせることにより像面に「明るいライン像」を結像させることができる。
【００６８】
図８は、請求項１４記載の発明における特徴部分を説明するための図である。
【００６９】
図８（ｂ）において、符号１０は、上に説明した実施の形態における発光源アレイ１０の１例を説明図的に示している。発光源アレイ１０は、多数の微小光源１０Ａ（ＬＥＤやＬＤ）が基板１０Ｃ上に、互いに密接して図面に直交する方向へ配列され、同じ基板１０Ｃ上に導波路１０Ｂが、上記微小光源の個々と１：１に対応して図面に直交する方向へアレイ配列されている。
【００７０】
各微小光源１０Ａから放射された光は、対応する導波路１０Ｃ内を導波され、図の右側の端面（図面に直交する方向へ１列等間隔で密接してアレイ配列されている。）から射出する。
【００７１】
図７の例と同様、発光源アレイ１０の光導波路１０Ｂの射出端面は、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分けされている。
図８（ａ）は、プリズム群１００の一部を示している。プリズム群１００は棒状一体型であり、プリズム面・・１００ｉ−１、１００ｉ、１００ｉ＋１、・・を棒状体の長手方向へ配列して形成されている。これらプリズム面は「交互に面の傾きが異なって」いる。
【００７２】
各プリズム面は、奇数領域用結像系または偶数領域用結像系の何れかと対応している。例えば、図２等に示したように、各奇数番目の領域・各偶数番目の領域が、４個の発光源で構成されているとすれば、各プリズム面１００ｉは、４個の発光源（図８の例では、光導波路１０Ｂの射出端面の連続する４個）に対応している。
【００７３】
図８（ｂ）に示すように、プリズム群１００を発光源アレイ１０の光射出側に近接して設けることにより、各プリズム面に入射する光を、図示の光束Ｌ１、Ｌ２のように、互いに角をなす方向へ分離させることができ、各プリズム面が奇数番目若しくは偶数番目の領域に対応しているので、プリズム面１００ｉの傾き角の設定により、上記各グループからの光を、該グループに対応する奇数領域用結像系若しくは偶数領域用結像系の光軸に応じて偏向させることができ、図７の例と同様に「像面に明るいライン像を結像させる」ことができる。
【００７４】
図４は上に説明した実施の形態の変形例を説明するための図であり、煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図１におけると同一の符号を付した。
【００７５】
この実施の形態においては、図４（ａ）に示すように、レンズアレイ１１Ａと１２Ａ、レンズアレイ２１Ａと２２Ａ、レンズアレイ３１Ａと３２Ａ、レンズアレイ４１Ａと４２Ａが「それぞれ一体化」されている。図４（ｂ）は、レンズアレイ１１Ａとレンズアレイ１２Ａが一体化された状態を部分平面図的に示すものであるが、奇数領域用結像系の一部をなすレンズ１１１、１１２、１１３・・・と偶数領域用結像系の一部をなすレンズ１２１、１２２、１２３・・とは、互いに「千鳥配列」に組み合わせられている。プリズム５０は図１の実施の形態におけるものと同じものである。
【００７６】
このように奇数領域用結像系と偶数領域用結像系で互いに対を成すもの同士を一体化することにより、ライン像結像光学系の組み付けが簡易化される。また、図１の実施の形態の場合に比して、レンズアレイ１１Ａ、１２Ａにおける各レンズ同士が「千鳥状に密接して配列」されるので、これらレンズアレイ間の「光軸の開き角」が小さくなり、図１の実施の形態で用いたような発光源アレイを用いても、かなり明るい像を結像できる。
【００７７】
即ち、図４に示した実施の形態では、個々の奇数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上が、奇数領域用結像系において相互に一体化されて奇数領域用レンズアレイ（レンズアレイ１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ）をなし、個々の偶数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上が、偶数領域用結像系において相互に一体化されて偶数領域用レンズアレイ（レンズアレイ１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａ）をなしている（請求項９）。
【００７８】
図５に示す実施の形態では、光路屈曲手段としてのプリズム５３、５４が、直線状の物体である発光源アレイ１０の近傍および像面である感光性の媒体６０の近傍に設けられている（請求項５）。
【００７９】
図５のような光学配置では、奇数領域用結像系・偶数領域用結像系において、互いに対を成すレンズアレイ１１Ｂと１２Ｂ、２１Ｂと２２Ｂ、３１Ｂと３２Ｂ、４１Ｂと４２Ｂとをそれぞれ、光軸直交方向（図の上下方向）に近接させて千鳥配列にして一体化できるので、各レンズアレイ対を同一のものとして構成することもでき、レンズアレイ対の製造・組み付けが容易となりライン像結像光学系を低コストで実現できる。勿論、図５の実施の形態において、プリズム５３、５４は、図面に直交する方向へ長い「一体構成のもの」である（請求項７）。
【００８０】
図６に示す実施の形態では、図１の実施の形態において光路屈曲手段として示したプリズム５０に代えて「直線状の物体である発光源アレイ１０の近傍に配置されたプリズム５５、５６および像面（感光性の媒体６０）の近傍に設けられるプリズム５７、５８と、奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および、偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間に配置されるミラーＭ１、Ｍ２とで構成される光路屈曲手段」が用いられている（請求項６）。
【００８１】
図６の実施の形態では、プリズム５５、５６を用いることにより、発光源アレイ１０から放射される光のうち、射出端面の法線に対して傾き角の小さい光束を結像に使用できるので、明るい像を結像可能である。
【００８２】
光路屈曲手段のプリズム５５、５６、５７、５８及びミラーＭ１、Ｍ２はそれぞれ、直線状の物体である発光源アレイ１０の長さ方向（図６の図面に直交する方向）に一体である（請求項８）。
【００８３】
個々の奇数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上は相互に一体化されて奇数領域用レンズアレイ１１、２１、３１、４１をなし、個々の偶数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上が相互に一体化されて偶数領域用レンズアレイ１２、２２、３２、４２をなす（請求項９）。
【００８４】
また、図５において符号Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、図６において符号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２は「奇数領域用結像系と偶数領域用結像系の各光路上に配された絞り」である（請求項１１）。絞りはまた、ミラーＭ１、Ｍ２の位置にも設けることができる。
【００８５】
勿論、図４〜図６の実施の各形態においても、光源側を、図７や図８に示す如くに構成してよいことは言うまでもない。
図４〜図６に示した実施の形態は「ライン像書込み装置」としては勿論、請求項１２記載のライン像書込み装置の実施の形態である。
【００８６】
上に説明した実施の各形態において、発光源ライン１０の位置に「読取るべき画像を有する原稿の直線状領域」を位置させて、これをスリット状に照明し、感光性の媒体６０における結像位置にラインセンサの受光部を位置させ、上記原稿を所定方向へ搬送すれば、原稿画像の読取りを行う「ライン像読取装置（請求項１５）」を実施できることは容易に理解されよう。
【００８７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なライン像結像光学系およびライン像書込み装置およびライン像読取装置を実現できる。
この発明のライン像結像光学系は、上記の如く「直線状の物体の像」を高い解像度をもって結像させることができる。従って、このライン像結像装置を用いるライン像書込み装置やライン像読取装置は、高解像での書込みや読取りが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１におけるレンズアレイ１１におけるレンズ配列、レンズアレイ１２におけるレンズ配列と、発光源アレイ１０の発光源Ｈｇの配列との対応関係の１例を示す図である。
【図３】図１（ａ）の光学配置における結像状態を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態の別例を説明するための図である。
【図５】実施の形態の他の例を説明するための図である。
【図６】実施の形態の更に他の例を説明するための図である。
【図７】発光源アレイの実施の１形態を説明図的に示す図である。
【図８】請求項１４記載の発明の実施の１形態における特徴部分を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 発光源アレイ
１１ レンズアレイ
１２ レンズアレイ
６０ 感光性の媒体

Claims (15)

1. 直線状の物体の正立等倍像を結像させる結像光学系であって、
   直線状の物体の結像されるべき長さ：Ｌをｎ（≧２）個の領域に分けたｎ領域における奇数番目の領域の正立等倍像を結像させるｐ（≧１）個の奇数領域用結像系と、上記ｎ領域における偶数番目の領域の正立等倍像を結像させるｑ（＝ｎ−ｐ≧１）個の偶数領域用結像系と、上記各奇数領域用結像系の結像光路および上記各偶数領域用結像系の結像光路を屈曲させる光路屈曲手段とを有し、
   上記奇数領域用結像系と偶数領域用結像系とは共にテレセントリックな結像系で、結像させる線状の領域像が互いに平行となるように、かつ、これら結像系の光軸が物体側において、直線状の物体上に位置するように配設され、
   上記光路屈曲手段は、上記奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる線状の領域像が交互に直線上で連結しあい、且つ、像面において上記直線を含む法線面に対して、上記奇数領域用結像系の光軸のなす角と、上記偶数領域用結像系の光軸のなす角とが互いに異なるように、上記各結像光路を屈曲させることを特徴とするライン像結像光学系。
2. 請求項１記載のライン像結像光学系において、
   個々の奇数領域用結像系が、２個のレンズによる倒立等倍結像系を１対組み合わせてなり、
   個々の偶数領域用結像系が、２個のレンズによる倒立等倍結像系を１対組み合わせてなることを特徴とするライン像結像光学系。
3. 請求項２記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲手段がプリズムであることを特徴とするライン像結像光学系。
4. 請求項３記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲手段としてのプリズムが、奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および、偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間に配置されることを特徴とするライン像結像光学系。
5. 請求項３記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲手段としてのプリズムが、直線状の物体の近傍および像面の近傍に設けられることを特徴とするライン像結像光学系。
6. 請求項２記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲部材が、直線状の物体の近傍および像面の近傍に設けられるプリズムと、奇数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間、および、偶数領域用結像系の１対の倒立等倍結像系の間に配置されるミラーとで構成されることを特徴とするライン像結像光学系。
7. 請求項３または４または５記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲手段のプリズムが、直線状の物体の長さ方向に一体であることを特徴とするライン像結像光学系。
8. 請求項６記載のライン像結像光学系において、
   光路屈曲手段のプリズム及びミラーがそれぞれ、直線状の物体の長さ方向に一体であることを特徴とするライン像結像光学系。
9. 請求項２〜８の任意の１に記載のライン像結像光学系において、
   個々の奇数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上が、ｐ個の奇数領域用結像系において相互に一体化されて奇数領域用レンズアレイをなし、
   個々の偶数領域用結像系を構成する１対の倒立等倍結像系それぞれの、２個のレンズのうち１個以上が、ｑ個の偶数領域用結像系において相互に一体化されて偶数領域用レンズアレイをなすことを特徴とするライン像結像光学系。
10. 請求項９記載のライン像結像光学系において、
    奇数領域用レンズアレイの少なくとも１つが、偶数領域用レンズアレイの１つと一体化されていることを特徴とするライン像結像光学系。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載のライン像結像光学系において、
    奇数領域用結像系と偶数領域用結像系の各光路上に１以上の絞りを配したことを特徴とするライン像結像光学系。
12. 独立して点滅可能な多数の微小発光源を直線状に１列に配列してなる発光源アレイの個々の微小光源の点滅により表示される直線状の発光点配列を物体とし、その正立等倍像をライン像結像光学系により感光性の媒体上に結像させてライン像書込みを行う装置であって、
    ライン像結像光学系として、請求項１〜１１の任意の１に記載のライン像結像光学系を用いたことを特徴とするライン像書込み装置。
13. 請求項１２記載のライン像書込み装置において、
    発光源アレイが、多数の微小光源からの光を導光する導波路の射出端面をアレイ配列させたものであり、
    導波路の射出端面を、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分けし、各グループの射出端面の法線の向きを、奇数領域用結像系の光軸および偶数領域用結像系の光軸に応じて互いに異ならせたことを特徴とするライン像書込み装置。
14. 請求項１２記載のライン像書込み装置において、
    発光源アレイを、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系に応じてグループ分けし、各グループからの光を該グループに対応する奇数領域用結像系若しくは偶数領域用結像系の光軸に応じて偏向させるプリズム群を有することを特徴とするライン像書込み装置。
15. 読取るべき画像を有する原稿の直線状領域の画像を、ライン像結像光学系により、ラインセンサの受光部上に正立等倍像として結像させて読取りを行うライン像読取装置であって、
    ライン像結像光学系として請求項１〜１１の任意の１に記載のライン像結像光学系を用いることを特徴とするライン像読取装置。

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