JP2005122041A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイを形成する複数のレンズ板を重ねて正立実像光学系を構成し、感光体等の表面を結像面とし、ライン状の光源像をその結像面に形成する結像光学系は、レンズ部以外を通る光線や、隣接するレンズ系に紛れ込む光線が迷光となって解像力を低下させる。各レンズ板の間に不透明な遮光板を挿入することも行われているが、レンズ板と遮光板の線膨張係数が異なると、温度変化によって両者がずれ、ＭＴＦの低下につながる。
【解決手段】第１、第２レンズ板１１、１２は倒立結像形を形成し、中間結像面１５に光源１の倒立像を形成する。中間結像面１５にはこの倒立像のみを通す開口部ＳＡを設けた遮光手段Ｓ０が配置されている。第３、第４レンズ板１３、１４は中間結像面１５に関し、第１、第２レンズ板の組と対称形に構成される。中間結像面１５の倒立像は像面３に再度倒立像として形成され、結果としてＭＴＦの高い、光源の等倍正立実像が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンターに用いられる静電写真式画像形成装置のライン状光源用結像光学系に関する。

図６はライン状に配列されている例えばＬＥＤのような微小な光源を、結像光学系を用いて感光体などへ結像させる様子を示す概念図である。同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は斜視図である。
同図において符号１はライン状光源、２は結像光学系、３は感光体等の受光面をそれぞれ示す。
ライン状光源１の発光点１ａから出た光束Ｌ０は、結像光学系２を経て結像面（単に像面と呼ぶこともある）に置かれた受光面に結像する。
結像光学系２としては、装置をコンパクト化するため、同図のように複数の光学素子を光軸を互いに平行にしてライン状に並べたいわゆるレンズアレイを用いることが多い。この場合、結像が反転像であると、隣接する光学素子同士の像が個別に反転しているため、相互につながった像にならず、光源ラインが正しく結像できない。そのため、ここに用いる結像光学系は正立実像系でなければならない。正立実像であれば、隣接した光学素子同士の像の向きが正しく接続され、結像倍率を等倍にすれば、光源ラインを正しく結像できる。

従来、このような光学系として屈折率分布型のロッドレンズアレイ（商品名セルフォック）が用いられていた。屈折率分布型のロッドは、端面に入射した光線が、ロッド内を正弦波を描いて進むため、自己収束性があり、正弦波の半波長以下の長さに設定すると倒立像が得られ、その２倍程度の長さに設定すると正立像が得られる特性がある。ロッドに対して光源と像面を対称に置き、ロッドの長さ方向の中央に倒立像が結像するようにロッドの長さを選ぶと、像面には光源の等倍の正立実像が得られる。
ロッドレンズは屈折率の分布曲線がほぼ２次曲線になるよう形成されているが、より高次の項の影響で収差が十分取りきれない。また、光を取り込める範囲を示すニューメリカルアパーチュア（ＮＡと称す）が小さいので、明るい像が得られにくい。これらの問題を有するため、この方式は高解像度用としては使用できなかった。

高解像度用を目的とした光学系の提案がある（例えば、特許文献１ 参照。）。この光学系は、同一構成の光学系を２列の千鳥足状に多数配列してライン状となしたもので、２列の中間にライン状光源を配置している。光学系を千鳥足状に配列するのは像面における光量分布をなるべく均一にするためである。個別の光学系は、例えば焦点距離がＦの同一形状の薄肉レンズの４枚構成で形成されている。各レンズは焦点距離と同じＦの間隔で配置され、光源と像面はそれぞれ端のレンズから２Ｆの距離に配置されている。この構成では４枚のレンズの丁度真ん中が中間結像面となり、光源が光軸上にない場合、光源の光軸からの距離（物体高）に対し中間結像面における像の光軸からの高さ（像高）は丁度２分の１になる。光学系は中間結像面に対し対称形に構成されているので、中間結像面にできた像は残りの光学系を経た後、像面において、物体高と同じ高さに、光源と同じ大きさの光源像を結ぶ。
多数の光学系はそれぞれの第１レンズを共通の１枚の板としてアレイ状に形成し、同様に第２、第３、第４レンズもそれぞれを板状に形成し、その４枚の板状レンズアレイを所定の間隔を隔てて重ねることで複数の光学系を構成している。
薄肉レンズ４枚の構成の代わりに、面間距離がＦだけ離れた厚肉レンズ２枚構成も、同等の結像効果があることが示されている。中間結像面に対する対称性を崩さなければ、厚肉レンズの両面のそれぞれの焦点距離が必ずしも等しくなくても、同等の効果を得る光学系が構成できることも示されている。

上記光学系では、解像度示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を高めるため、レンズ板間に遮光手段として、レンズ位置に対応して貫通穴が設けられた仕切り板をはさんでいる。しかし、レンズアレイはその長さに比べてレンズピッチが非常に小さいため、別体の仕切り板をはさんだ場合、両者をよほど高い精度で作らないと、ピッチのずれによって、場所によっては不所望の光束の蹴られが発生する。そうでない場合でも、両者の材質が異なる場合は、温度変化による線膨張率の違いによっても同様なことが起こる可能性がある。透明なレンズ板と遮光用の黒い仕切り板では、同じ線膨張率の材質を選ぶことは難しい。

特開２０００−２２１４４５号公報（第３頁、第４図）

高度な部品精度を必要とせず、温度変化にも対応できる遮光手段を提供する。

請求項１に記載の発明では、ライン状の光源と、像面を有し、前記光源からの光束を受けて、前記像面に前記ライン状の光源の等倍の正立実像を形成するための中間結像面を有する結像光学系であって、それぞれが複数の単体レンズからなるレンズアレイに形成された複数のレンズ板を相互に重ねて、対応する単体レンズの組が共軸のレンズ系を構成する結像光学系において、前記像面への結像に直接寄与する光束以外の光束を遮断する遮光手段を、前記複数のレンズ板の少なくとも１つの面に直接形成したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の複数の単体レンズは千鳥足状に配列された少なくとも２列のレンズ列からなることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の少なくとも１つが前記中間結像面に一致する平面部を有し、前記遮光手段は、前記ライン状光源の中間結像面における像高においてスリット状の開口部を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の結像光学系において、前記開口部の、前記ライン状の光源のライン方向に対応する長さは、光束が前記中間結像面に到る直前のレンズ面の、レンズ開口部の前記像高に対応する弦の長さにほぼ等しいことを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光手段は、前記複数のレンズ板の少なくとも１つのレンズ板の前記単体レンズ周囲の平面部に形成したことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の形状は、前記中間結像面に関し対称形であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板により形成される前記レンズ系の形状は、前記中間結像面に関し一方の側のレンズ系が他方の側のレンズ系の比例拡大もしくは比例縮小の関係になっていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさむいずれか一方のレンズ板の平面部に前記遮光手段を設けたことを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項６または７に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさんで対応するレンズ板のそれぞれ対応する面のいずれか一方にのみ前記遮光手段を設けたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、ライン状の光源と、像面を有し、前記光源からの光束を受けて、前記像面に前記ライン状の光源の等倍の正立実像を形成するための中間結像面を有する結像光学系であって、それぞれが複数の単体レンズからなるレンズアレイに形成された複数のレンズ板を相互に重ねて、対応する単体レンズの組が共軸のレンズ系を構成する結像光学系において、前記複数のレンズ板のいずれか二つの間の少なくとも１カ所に、該レンズ板の材質の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を有する材質からなる遮光補助板を介在させ、前記像面への結像に直接寄与する光束以外の光束を遮断する遮光手段を、前記遮光補助板の少なくとも１つの面に直接形成したことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の複数の単体レンズは千鳥足状に配列された少なくとも２列のレンズ列からなることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１０または１１に記載の結像光学系において、前記遮光補助板の材質は前記レンズ板と同じ材質であることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１０ないし１２のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光手段は前記中間結像面に一致させ、前記遮光手段は、前記ライン状光源の中間結像面における像高においてスリット状の開口部を有することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の結像光学系において、前記開口部の、前記ライン状の光源のライン方向に対応する長さは、光束が前記中間結像面に到る直前のレンズ面の、レンズ開口部の前記像高に対応する弦の長さにほぼ等しいことを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板と前記遮光補助板の形状は、前記中間結像面に関し対称形であることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板と前記遮光補助板の形状は、前記中間結像面に関し一方の側のレンズ系が他方の側のレンズ系の比例拡大もしくは比例縮小の関係になっていることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１５または１６に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさむいずれか一方の遮光補助板に前記遮光手段を設けたことを特徴とする。

請求項１８に記載の発明では、請求項１０ないし１７のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光補助板は前記複数のレンズ板相互の間隔を規制するスペーサの役割を兼ねることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の結像光学系において前記光源は半導体レーザ、ＬＥＤ、ＥＬ素子、光導波路、および光ファイバーのうちのいずれか１つであることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の結像光学系を用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項２０に記載の画像形成装置を用いた複写機を特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項２０に記載の画像形成装置を用いたプリンターを特徴とする。
請求項２３に記載の発明では、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の結像光学系を用いた画像読み取り装置を特徴とする。

本発明によれば、高解像度の画像形成装置に用いることのできる、温度変化にも安定なライン状光源用結像光学系が得られる。

ライン状光源と像面の間に配置する複数のレンズ板からなる等倍正立実像光学系であって、それぞれ複数の単体レンズを有する複数のレンズ板は、中間結像面に関して対称形で、その一部は中間結像面に一致する平面部を有し、該平面部にライン状光源の像が形成される位置にスリット状の開口部を有する遮光手段を設け、各レンズ板の単体レンズ周囲の平面部にも遮光手段を設ける。

図１は本発明の遮光手段の一実施形態を示す図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢視、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＳＡを通る光軸に平行な断面の概要図である。ただし、同図（ｂ）、（ｃ）において保持部４は省略した。いずれも、光線を明確にするため破断面のハッチングは省略した。
同図において符号１０は光学系、１１は第１レンズ板、１２は第２レンズ板、１３は第３レンズ板、１４は第４レンズ板、１５は中間結像面、Ｓ０は遮光手段をそれぞれ示す。遮光手段Ｓ０の厚みは誇張して示してある。
同図（ａ）において、点線はライン状光源の相対位置を示す。
第１ないし第４の各レンズ板は、細長い板状に形成され、それぞれは複数の同一形状の単体レンズが例えば２列の千鳥足状に配列されてレンズアレイを形成している。ライン状光源は２列のレンズ列の丁度中間に対応するように配置されている。

ここで千鳥足状と呼ぶ配列は、２列共配列ピッチは等しいが、一方の配列と他方の配列が配列の長手方向に関して半ピッチ分ずれている状態の配列を言う。同図（ａ）の例では互いに最短距離の位置にある任意の３個の単体レンズがほぼ正３角形の頂点に位置するような配列にしてある。光量の利用効率を上げるため、同様な配列方法でレンズ列を３列にすることもできる。その場合のライン状光源の位置は中央のレンズ列に対応させる。
各単体レンズは球面レンズ、非球面レンズを問わず、開口部が互いに同径であるとする。第１のレンズ板１１と第４のレンズ板１４は両凸レンズとして、第２のレンズ板と第３のレンズ板は平凸レンズとして構成されている。第１ないし第４の４枚のレンズ板を所定の関係で重ね合わせたとき、各単体レンズは各板相互で対応する位置関係に形成されており、対応する４個の単体レンズは共軸に構成され、１組のレンズ系をなす。１組のレンズ系内において、各単体レンズを、それぞれのレンズ板に対応させて、第１レンズないし第４レンズと呼ぶことにする。
同図に示された例では、第１レンズと第４レンズは、中間結像面１５に関し対称に構成され、第２レンズと第３レンズも同様対称に構成されている。

光源１の発光点１ａから出た光束の一部は、第１レンズ板１１の表面側の凸レンズ面に入射し、裏面側の凸レンズ面から出射し、第２のレンズ板の表面側の凸レンズ面に入射し、裏面側の平面部に結像する。この光路のうち主光線は第２のレンズ板に入射した後光軸に平行になるよう各レンズのパワーが配分されている。
中間結像面を透過した光束は第３レンズ板、第４レンズ板を経て像面３に到って結像する。中間結像面から像面３までの光路は、発光点１ａから中間結像面１５までの光路と、中間結像面１５に関してほぼ対称になっている。
同図（ｂ）に示すように、発光点１ａからの光束は第１レンズ板１１の複数のレンズ系に同時に入射しうる。同一点から異なるレンズ系に入射した光束は、像面３上において同一点に結像する。

任意のレンズ系にとって、ライン状の光源１の中間結像面１５における像は、第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１２によって定まる結像倍率に従った像高に、ライン状にできる。この像のライン方向は光源１のライン方向に平行であり、ラインの太さは光源１のラインの太さに結像倍率を掛けたものになる。そのレンズ系にとって、本来、このライン状の像以外には光が通らない筈であるが、第１レンズ板１１は、単体レンズ以外に平面部を有しており、光源１からこの平面部に入射した光は、レンズ系の所望の光学的作用とは全く異なる光学的作用を受けるので、いわゆる迷光となって中間結像面１５に達する。迷光は最終的には像面３に達し、結像光以外の光として場合によっては光源像に重畳してしまい、解像力を低下させる原因になったりする。そこで、極力迷光を遮断するために、中間結像面１５のライン状の像ができる位置以外を遮光手段Ｓ０によって遮光する。ライン方向に関しては、後述する理由により、同図（ｃ）に示すように、像高に対応するレンズ系の入射開口部の弦の長さとほぼ等しい範囲まで光が透過できるように開口させ、それ以外を遮光する。

図２は遮光手段の形状を示す図である。参考のため、位置関係が分かるように光源の対応位置を点線で、レンズ系の対応位置を破線で示した。
同図において符号ＳＡは開口部、Ｌは開口部のライン方向の長さを示す。
同図に示すように、開口部ＳＡは複数のスリット状に形成される。各レンズ系中心からライン状光源までの距離と、レンズ系中心から開口部中心までの距離の比が結像倍率となっている。
光源１の各発光点から出た光束の主光線は、第２レンズに入射したあとは、光軸に平行になっている。従って、本来はこの光線に対応する光源より外の像は仮に形成されたとしてもその光線は第３レンズを通過できないので、第２レンズの開口の、ライン像の像高に対応する弦の長さに等しい大きさの像が、実用できる像の大きさの限界となる。実用できる像の大きさの限界とは、通過する光量が０になる限界であるので、開口部がこの長さにほぼ等しければ、それより若干小さくても結像性能にはあまり関係しない。逆にそれより長くした場合、例えば隣接する開口部と連続させた場合は、不所望な迷光が入り込む可能性があるのであまり好ましくない。
本例では全ての単体レンズの径を等しくなるよう構成しているので、第２レンズの口径は、第１レンズのそれと等しい。
仮に像高が単体レンズの半径の３分の２に等しいとすると、遮光手段Ｓ０の開口部のライン方向の長さＬは単体レンズ直径の約０．７５倍になる。
レンズ系の倍率にもよるが、例えば、中間結像面１５における結像倍率が２分の１倍であったとし、像高が上記の通りであったとすると、単体レンズ口径の大きさの約１．５倍の長さまで光源の光束を取り込める。

遮光手段Ｓ０は薄い板状のもので構成しても良いが、レンズ系との線膨張係数の違いが問題になるので、本発明では、例えば印刷手法などによって、第２レンズ板もしくは第３レンズ板の平面部に直接形成する。フォトレジストを利用する方法もある。例えば、平面部に均一にフォトレジストを塗布し、光源と第１レンズ板と第２レンズ板を所定の位置関係に配置し、光源を発光させることでフォトレジストを所望の開口部の形に露光させ、露光部のレジストを除去した後、残ったフォトレジストを黒く染めるなどして遮光手段Ｓ０を形成しても良い。露光のとき迷光も同時にフォトレジストに当たるが、フォトレジストの感度の関係で、結像光のように、エネルギーが集中したところだけが後工程で除去できる。

図３は第２の実施形態を説明するための図である。
同図において符号Ｓ１ないしＳ６は遮光手段をそれぞれ示す。
各レンズ板の単体レンズ以外の平面部全てを遮光手段Ｓｎ（ｎは１ないし６）で遮光する。像面３に必要な光束はレンズ系を正しく通った光束だけであるから、平面部を通る光束は全て遮断して構わない。この実施例は第２のレンズ板と第３のレンズ板が一体の両凸レンズとして形成されている場合に適用できる。遮光手段の形成方法は、第１の実施例において示したのと同様である。
Ｓ１ないしＳ６は必ずしも全て備えなくとも良い。たとえばＳ１ないしＳ３のみを設けて、Ｓ４ないしＳ６を省略したり、その逆にしても良い。レンズ系は中間結像面１５に関して対称であるから、その片側のレンズ板の平面部だけを正しく遮光すれば、他方の側のレンズ板の平面部を通る光束が像面に到ることはない。
同様の理由で、例えば、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５のみを残して他の遮光手段を省略することもできる。要は、中間結像面１５に関して対称であるため、対応する遮光手段同士、すなわち、Ｓ１とＳ６、Ｓ２とＳ５、Ｓ３とＳ４の各組み合わせからそれぞれ１つ選べばよい。後述の非対称形のレンズ系であっても、中間結像面に関して一方のレンズ系の形状が他方のレンズ系の形状に対して比例関係にある場合は同様である。
第２のレンズ板と第３のレンズ板が別体で形成されている場合には、第２の実施例に第１の実施例の遮光手段Ｓ０も同時に採用すればより確かな遮光が期待できる。

図４は第３の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１６、１７は遮光補助板、Ｓ７、Ｓ８は遮光手段をそれぞれ示す。
遮光補助板１６、１７は第１ないし第４のレンズ板と同じ材質の透明部材で形成された板であり、所望の開口部を残して遮光手段が形成されている。遮光手段の形成方法は既述の通りである。開口部の形状は、遮光手段の配置位置によって変わるが、一般に、第１実施例の遮光手段Ｓ０の開口よりは幅、長さとも大きくなる。この構成は第２レンズ板と第３レンズ板が一体でも別体でも構わない。別体の場合は、第２レンズ板と第３レンズ板の接触面が平面の場合第１実施例で示した遮光手段Ｓ０を併用することができる。第２レンズと第３レンズが共に両凸の場合は、両者の間にも遮光補助板１６に類似の遮光補助板を挟んで中間結像面の位置にＳ０と同様な遮光手段を配置することができる。ここでは遮光補助板の材質をレンズ板と同じ材質としたが、温度変化によって両者の伸縮の差があまり大きく出なければよいので、実際には、両者の線膨張係数がほぼ等しければ、異なる材質でも構わない。

遮光補助板の厚さは図に示した厚さよりもさらに厚くして、レンズ部より外側で各レンズ板を支えるスペーサ兼保持部として用いても良い。光学系の光路内に透明板を挟むと光路長が変化するので、設計に当たっては遮光補助板の厚さも考慮しなければならない。
遮光補助板をもちいると当然部品点数も増えるので、使用個数は極力減らし、実施例２にＳ１ないしＳ６で示したような、単体レンズ周囲の平面部に遮光手段を設ける方法を併用するのが好ましい。
以上の各実施例に示したように、本発明に係わる遮光手段は、印刷その他の手法により、レンズ板もしくはそれと同じ材質の遮光補助板に直接密着形成されているので、温度変化があっても、遮光手段がずれることはなく、常に所望の遮光が達成できる。

図５は図１に示したレンズ構成および遮光手段を有する結像光学系のＭＴＦを、計算により算出したグラフである。
同図において、太線はレンズ系に最も近い光源の、単一レンズ系による像面でのＭＴＦを示す曲線、細線はレンズ系に最も遠い光源の、同様のＭＴＦを示す曲線である。符号Ｔはタンジェンシャル方向のＭＴＦ曲線（実線）、Ｒはラジアル方向のＭＴＦ曲線（１点鎖線）をそれぞれ示す。
計算に用いたレンズ系の仕様の概略を示すと、各面の単体レンズは球面で、その半径は２ｍｍ、第１面と第２面の面間距離は１．２ｍｍ、第２面と第３面の面間距離（空気間隔）は０．５ｍｍ、第３面と中間像面の距離は１．６ｍｍ、材質の屈折率を１．４９とした。
同図において光源波長は５６０ｎｍとし、空間周波数は１２００ｄｐｉにほぼ近い４９ｌｐ／ｍｍに対するＭＴＦとして計算した。
像面位置が正しく設定されている場合、すなわちデフォーカス量が０の場合、最低でもＭＴＦは約５８％ある。デフォーカス量の設計上の許容範囲である±０．１５ｍｍではプラス側の方が低くなって、最低は約２３％となった。

図１以下に示した光学系はすべて中間結像面に関して対称形であったが、これは作りやすさやコストダウンのために選んだ形であって、等倍の正立実像光学系としては上記のような対称形に限定されるものではない。要は、非対称形であっても、光源の中間結像面における結像倍率と、中間結像面の像の最終像面における結像倍率の積が１になればよい。例えば中間結像面における像が２分の１の縮小になっているのなら、そこから像面３に到る結像倍率が２倍になっていれば、最終の像の大きさは光源の大きさに等しくなる。そのような光学系は、例えば、中間結像面に関し、一方の側におけるレンズ系の構成に対して、他方の側におけるレンズ系の構成が、比例拡大ないし比例縮小の関係になっていれば可能である。さらに言えば、等倍の正立実像という条件さえ崩さなければ、レンズ系の構成枚数やレンズ面の枚数についても非対称性が許容できることは明らかである。ただし、光束の利用効率の面から見ると対称形の方が良い。非対称形は、何らかの事情で光源から光束入射面までの距離と、光束出射面から像面までの距離を異ならせたい場合などに用いる。例えば、光源を均一に発光させて、像面に読み取りたい原稿を置いて画像読み取り装置として用いる場合に、像面側に反射光を検出するセンサを置くためのスペースを確保する場合に使える。

非対称形光学系の場合にも本発明の遮光手段は、対称形光学系と同様に適用できる。ここでいう対称形、非対称形とは遮光手段を施す前の状態のことを言う。
なお、各レンズ板に形成する単体レンズの径を全て同一として説明してきたが、例えば、第１レンズ板の光束入射面側のレンズ径よりも、光束出射側のレンズ径を大きくすると光束の利用効率が上がる場合がある。このように、非対称形の場合も含めて、構成によっては各レンズ板間の単体レンズ径は必ずしも同一でなくて良いことになる。勿論、同一レンズ板の同一面内では同一径である必要がある。

本発明の遮光手段の一例を示す図である。（実施例１） 遮光手段の形状を示す図である。 第２の実施例を説明するための図である。（実施例２） 第３の実施例を説明するための図である。（実施例３） 図１に示したレンズ構成および遮光手段を有する結像光学系のＭＴＦを、計算により算出したグラフである。 ライン状に配列されている微小な光源を、結像光学系を用いて感光体などへ結像させる様子を示す概念図である。

符号の説明

１ 光源
２ 光学系
３ 像面
１０ 光学系
１１ 第１レンズ板
１２ 第２レンズ板
１３ 第３レンズ板
１４ 第４レンズ板
１５ 中間結像面
１６ 遮光補助板
１７ 遮光補助板

Claims (23)

1. ライン状の光源と、像面を有し、前記光源からの光束を受けて、前記像面に前記ライン状の光源の等倍の正立実像を形成するための中間結像面を有する結像光学系であって、それぞれが複数の単体レンズからなるレンズアレイに形成された複数のレンズ板を相互に重ねて、対応する単体レンズの組が共軸のレンズ系を構成する結像光学系において、前記像面への結像に直接寄与する光束以外の光束を遮断する遮光手段を、前記複数のレンズ板の少なくとも１つの面に直接形成したことを特徴とする結像光学系。
2. 請求項１に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の複数の単体レンズは千鳥足状に配列された少なくとも２列のレンズ列からなることを特徴とする結像光学系。
3. 請求項１または２に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の少なくとも１つが前記中間結像面に一致する平面部を有し、前記遮光手段は、前記ライン状光源の中間結像面における像高においてスリット状の開口部を有することを特徴とする結像光学系。
4. 請求項３に記載の結像光学系において、前記開口部の、前記ライン状の光源のライン方向に対応する長さは、光束が前記中間結像面に到る直前のレンズ面の、レンズ開口部の前記像高に対応する弦の長さにほぼ等しいことを特徴とする結像光学系。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光手段は、前記複数のレンズ板の少なくとも１つのレンズ板の前記単体レンズ周囲の平面部に形成したことを特徴とする結像光学系。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の形状は、前記中間結像面に関し対称形であることを特徴とする結像光学系。
7. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板により形成される前記レンズ系の形状は、前記中間結像面に関し一方の側のレンズ系が他方の側のレンズ系の比例拡大もしくは比例縮小の関係になっていることを特徴とする結像光学系。
8. 請求項６または７に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさむいずれか一方のレンズ板の平面部に前記遮光手段を設けたことを特徴とする結像光学系。
9. 請求項６または７に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさんで対応するレンズ板のそれぞれ対応する面のいずれか一方にのみ前記遮光手段を設けたことを特徴とする結像光学系。
10. ライン状の光源と、像面を有し、前記光源からの光束を受けて、前記像面に前記ライン状の光源の等倍の正立実像を形成するための中間結像面を有する結像光学系であって、それぞれが複数の単体レンズからなるレンズアレイに形成された複数のレンズ板を相互に重ねて、対応する単体レンズの組が共軸のレンズ系を構成する結像光学系において、前記複数のレンズ板のいずれか二つの間の少なくとも１カ所に、該レンズ板の材質の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を有する材質からなる遮光補助板を介在させ、前記像面への結像に直接寄与する光束以外の光束を遮断する遮光手段を、前記遮光補助板の少なくとも１つの面に直接形成したことを特徴とする結像光学系。
11. 請求項１０に記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板の複数の単体レンズは千鳥足状に配列された少なくとも２列のレンズ列からなることを特徴とする結像光学系。
12. 請求項１０または１１に記載の結像光学系において、前記遮光補助板の材質は前記レンズ板と同じ材質であることを特徴とする結像光学系。
13. 請求項１０ないし１２のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光手段は前記中間結像面に一致させ、前記遮光手段は、前記ライン状光源の中間結像面における像高においてスリット状の開口部を有することを特徴とする結像光学系。
14. 請求項１３に記載の結像光学系において、前記開口部の、前記ライン状の光源のライン方向に対応する長さは、光束が前記中間結像面に到る直前のレンズ面の、レンズ開口部の前記像高に対応する弦の長さにほぼ等しいことを特徴とする結像光学系。
15. 請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板と前記遮光補助板の形状は、前記中間結像面に関し対称形であることを特徴とする結像光学系。
16. 請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記複数のレンズ板と前記遮光補助板の形状は、前記中間結像面に関し一方の側のレンズ系が他方の側のレンズ系の比例拡大もしくは比例縮小の関係になっていることを特徴とする結像光学系。
17. 請求項１５または１６に記載の結像光学系において、前記中間結像面をはさむいずれか一方の遮光補助板に前記遮光手段を設けたことを特徴とする結像光学系。
18. 請求項１０ないし１７のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記遮光補助板は前記複数のレンズ板相互の間隔を規制するスペーサの役割を兼ねることを特徴とする結像光学系。
19. 請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の結像光学系において、前記光源は半導体レーザ、ＬＥＤ、ＥＬ素子、光導波路、および光ファイバーのうちのいずれか１つであることを特徴とする結像光学系。
20. 請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の結像光学系を用いたことを特徴とする画像形成装置。
21. 請求項２０に記載の画像形成装置を用いたことを特徴とする複写機。
22. 請求項２０に記載の画像形成装置を用いたことを特徴とするプリンター。
23. 請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の結像光学系を用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
    

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