JP2017107120A - Lens array optical system - Google Patents

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Hisashi Miyajima
悠 宮島
丈慶 齋賀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens array optical system capable of blocking a ghost luminous flux in a sub-arrangement direction.SOLUTION: A lens array optical system 102 is a lens array optical system 102 including a first lens array G1 and a second lens array G2 which are configured by arranging a plurality of lens arrays including a plurality of lenses arranged in a main arrangement direction, in the sub-arrangement direction and a light blocking member which is arranged between the first lens array G1 and the second lens array G2. The lens array optical system 102 forms the erect image of an object in a main arrangement cross section and forms the inverted image of the object in a sub-arrangement cross section. The light blocking member includes an intermediate plate 1083 which is arranged between the adjacent lens arrays of the first lens array G1 in the sub-arrangement direction. The intermediate plate includes a scattering surface 1083b parallel with the main arrangement cross section.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、レンズアレイ光学系に関し、特に、画像形成装置や画像読取装置への使用に好適なレンズアレイ光学系に関する。   The present invention relates to a lens array optical system, and more particularly to a lens array optical system suitable for use in an image forming apparatus or an image reading apparatus.

近年、複数の小径レンズが配列されて構成されたレンズアレイを備えたレンズアレイ光学系を用いた露光装置や読取装置が利用されている。
レンズアレイ光学系は、構成部品を小さくすることができ、且つ部品数も少なくすることができるため、小型化や低コスト化に有利である。
In recent years, an exposure apparatus and a reading apparatus using a lens array optical system including a lens array configured by arranging a plurality of small-diameter lenses have been used.
The lens array optical system can reduce the number of components and the number of components, which is advantageous for downsizing and cost reduction.

特許文献1は、主配列方向に配列された複数のレンズによって形成されるレンズ列が副配列方向については千鳥配列にされている第1のレンズアレイ及び第2のレンズアレイを備え、副配列断面内において物体の倒立像を形成するレンズアレイ光学系を開示している。また、特許文献1に開示されているレンズアレイ光学系では、千鳥配列に倣うように主配列方向について配列された遮光開口を備えた遮光部材を設けることで、不要なゴースト光束を遮光している。   Patent Document 1 includes a first lens array and a second lens array in which a lens array formed by a plurality of lenses arranged in the main arrangement direction is arranged in a staggered arrangement in the sub arrangement direction. A lens array optical system for forming an inverted image of an object is disclosed. In the lens array optical system disclosed in Patent Document 1, an unnecessary ghost light beam is shielded by providing a light shielding member having a light shielding aperture arranged in the main arrangement direction so as to follow a staggered arrangement. .

特許文献1では、複数の発光点を有する点光源がレンズアレイ光学系の光軸上に存在する場合を考えている。そのため、特許文献1の遮光部材は、光源から射出され、第1のレンズアレイの所定のレンズ列を通過した後、第2のレンズアレイの該所定のレンズ列と副配列方向において同じ位置に配列されたレンズ列に入射するゴースト光束のみを遮光することを目的としている。   In Patent Document 1, a case is considered where a point light source having a plurality of light emitting points exists on the optical axis of a lens array optical system. Therefore, the light shielding member of Patent Document 1 is emitted from the light source, passes through the predetermined lens array of the first lens array, and then is arranged at the same position in the sub-array direction as the predetermined lens array of the second lens array. The object is to shield only the ghost beam incident on the lens array.

特開2012−247565号公報JP 2012-247565 A

しかしながら、露光装置や読取装置において、組立誤差等によって、光源がレンズアレイ光学系の光軸から副配列方向にズレて配置された場合、以下のようなゴースト光束が発生してしまい、良好な画像が得られなくなってしまう。すなわち、光源から射出され、第1のレンズアレイの所定のレンズ列を通過した後、第2のレンズアレイの該所定のレンズ列と副配列方向において異なる位置に配列されたレンズ列に入射するゴースト光束(副配列方向ゴースト光束)が発生する。特許文献1では、副配列方向ゴースト光束を遮光することに関しては何ら開示されていない。
そこで、本発明では、そのような副配列方向ゴースト光束を遮光することができるレンズアレイ光学系を提供することを目的とする。
However, if the light source is arranged in the sub-array direction from the optical axis of the lens array optical system due to an assembly error or the like in the exposure device or the reading device, the following ghost light beam is generated and a good image is obtained. Can no longer be obtained. That is, a ghost that is emitted from a light source, passes through a predetermined lens array of the first lens array, and then enters a lens array that is arranged at a position different from the predetermined lens array of the second lens array in the sub-array direction. A light beam (sub-array direction ghost light beam) is generated. Patent Document 1 does not disclose anything about shielding the sub-array direction ghost beam.
Therefore, an object of the present invention is to provide a lens array optical system capable of shielding such a sub-array direction ghost beam.

本発明の一側面に係るレンズアレイ光学系は、第1の方向に配列された複数のレンズを含むレンズ列が、第1の方向と光軸方向とに垂直な第2の方向に複数配列されて構成される第1のレンズアレイと、第1の方向に配列された複数のレンズを含むレンズ列が、第2の方向に複数配列されて構成される第2のレンズアレイと、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとの間に配置される遮光部材と、を備えるレンズアレイ光学系であって、レンズアレイ光学系は、第2の方向に垂直な第1の断面内において物体の正立像を形成し、かつ第1の方向に垂直な第2の断面内において物体の倒立像を形成しており、遮光部材は、第2の方向において、第1のレンズアレイの隣り合うレンズ列同士の間に配置される中板を有しており、中板は、第1の断面に平行な散乱面を含むことを特徴とする。   In the lens array optical system according to one aspect of the present invention, a plurality of lens arrays including a plurality of lenses arranged in a first direction are arranged in a second direction perpendicular to the first direction and the optical axis direction. A first lens array configured in such a manner that a lens array including a plurality of lenses arranged in a first direction is arranged in a second direction; A lens array optical system comprising: a light shielding member disposed between the lens array and the second lens array, wherein the lens array optical system is configured such that an object in the first cross section perpendicular to the second direction An upright image is formed and an inverted image of the object is formed in the second cross section perpendicular to the first direction, and the light shielding member is arranged in the second direction in the adjacent lens array of the first lens array. Having an intermediate plate disposed between them, the intermediate plate being the first Characterized in that it comprises a parallel scattering plane cross section.

本発明によれば、副配列方向ゴースト光束を遮光することができるレンズアレイ光学系を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lens array optical system capable of shielding a sub-array direction ghost beam.

第一実施形態に係る光学装置及びレンズアレイ光学系の断面図、断面投影図及び斜視図。1 is a cross-sectional view, a cross-sectional projection view, and a perspective view of an optical device and a lens array optical system according to a first embodiment. 第一実施形態に係る遮光部材の斜視図。The perspective view of the light-shielding member which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るレンズアレイ光学系の一部の主配列断面図及び副配列断面図。The main array sectional view and subarray sectional view of a part of the lens array optical system concerning a first embodiment. 第一実施形態に係る光学装置における副配列断面での光路を説明した図。The figure explaining the optical path in the subarray cross section in the optical apparatus which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る光学装置における主配列断面での光路を説明した図。The figure explaining the optical path in the main array section in the optical device concerning a first embodiment. 第一実施形態に係る光学装置における副配列断面での光路を説明した図。The figure explaining the optical path in the subarray cross section in the optical apparatus which concerns on 1st embodiment. シボ散乱面の散乱効果を示す模式図。The schematic diagram which shows the scattering effect of a wrinkle scattering surface. 感光部における所望の結像光束に対する副配列方向ゴースト光束の光量比を示した図。The figure which showed the light quantity ratio of the sub-array direction ghost light beam with respect to the desired image formation light beam in a photosensitive part. 第一実施形態に係る光学装置における副配列断面での光路を説明した図。The figure explaining the optical path in the subarray cross section in the optical apparatus which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るレンズアレイ光学系が搭載された画像形成装置の副走査断面図。FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the image forming apparatus on which the lens array optical system according to the first embodiment is mounted. 第一実施形態に係るレンズアレイ光学系が搭載された画像読取装置の模式的断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an image reading apparatus equipped with a lens array optical system according to a first embodiment.

以下に、本発明の実施形態に係るレンズアレイ光学系について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。   A lens array optical system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings shown below may be drawn at a scale different from the actual scale so that the present invention can be easily understood.

[第一実施形態]
図1(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、第一実施形態に係る光学装置100のXY断面投影図、XZ断面図及びYZ断面図を示している。
また、図1(d)は、第一実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102の斜視図を示している。
[First embodiment]
FIGS. 1A, 1B, and 1C respectively show an XY sectional projection view, an XZ sectional view, and a YZ sectional view of the optical device 100 according to the first embodiment.
FIG. 1D is a perspective view of the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the first embodiment.

光学装置100は、光源101、レンズアレイ光学系102及び感光部103を備えている。レンズアレイ光学系102は、第1のレンズアレイ107、遮光部材108及び第2のレンズアレイ109から構成されている。   The optical device 100 includes a light source 101, a lens array optical system 102, and a photosensitive unit 103. The lens array optical system 102 includes a first lens array 107, a light shielding member 108, and a second lens array 109.

光源101は、複数の発光点が、第1のレンズアレイ107を構成する複数のレンズが主として配列されるY方向(以下、主配列方向と称する。)に沿って等間隔に配列されて構成されている。本実施形態では、光源101の各発光点としてLEDを用いている。   The light source 101 includes a plurality of light emitting points arranged at equal intervals along a Y direction (hereinafter, referred to as a main array direction) in which a plurality of lenses constituting the first lens array 107 are mainly arranged. ing. In this embodiment, an LED is used as each light emitting point of the light source 101.

第1及び第2のレンズアレイ107及び109は、主配列方向(第1の方向)に複数のレンズが配列されて構成されている(レンズ列が形成される)。また第1及び第2のレンズアレイ107及び109は、X方向(以下、光軸方向と称する。)及び主配列方向(Y方向)に垂直なZ方向(以下、副配列方向と称する。)についてはレンズが二列の千鳥配列になるように、構成されている。
ここで、第1及び第2のレンズアレイ107及び109において、副配列方向(第2の方向)について光軸から正の側にあるレンズ列を上段列、負の側にあるレンズ列を下段列と定義する。
なお、第1及び第2のレンズアレイ107及び109の主配列方向における配列ピッチpは、上下段レンズ列共に、0.76mmとなっている。
千鳥配列とは、上下段レンズ列において、一方を他方に対して、配列ピッチpの1/2だけ主配列方向にずらす配列のことを意味している。
図1(c)において、図中の黒丸及び黒三角はそれぞれ、上段列の各レンズの光軸、及び下段列の各レンズの光軸をしている。
ここで、上段列のレンズの光軸と下段列のレンズの光軸との間の最短距離ΔYは、主配列方向において下段列のあるレンズの光軸を基準とした時の、該レンズに最も近傍した上段列のレンズの光軸までの距離である。
すなわち、上段レンズ列及び下段レンズ列を互いに主配列方向にΔYだけずらすことにより、夫々の光軸同士を主配列方向にΔYだけ離間させて、上下段レンズ列を千鳥状に配置している。
本実施形態では、最短距離ΔYを、第1及び第2のレンズアレイ107及び109の主配列方向における配列ピッチpの半分としているため、ΔY=p/2(=0.38mm)となる。
本実施形態のように、第1及び第2のレンズアレイ107及び109をそれぞれ千鳥配置にすることで、レンズの主配列方向で見た結像性能の周期が、配列ピッチpの半分となるため、結像光量ムラが目立ちにくくなる。
The first and second lens arrays 107 and 109 are configured by arranging a plurality of lenses in the main arrangement direction (first direction) (a lens array is formed). The first and second lens arrays 107 and 109 are in the X direction (hereinafter referred to as the optical axis direction) and the Z direction (hereinafter referred to as the sub-array direction) perpendicular to the main array direction (Y direction). Is configured so that the lenses are arranged in a two-row staggered arrangement.
Here, in the first and second lens arrays 107 and 109, in the sub-array direction (second direction), the lens row on the positive side from the optical axis is the upper row, and the lens row on the negative side is the lower row. It is defined as
The arrangement pitch p in the main arrangement direction of the first and second lens arrays 107 and 109 is 0.76 mm for both the upper and lower lens rows.
The staggered arrangement means an arrangement in which one of the upper and lower lens arrays is shifted from the other in the main arrangement direction by ½ of the arrangement pitch p.
In FIG. 1C, black circles and black triangles in the figure respectively indicate the optical axis of each lens in the upper row and the optical axis of each lens in the lower row.
Here, the shortest distance ΔY between the optical axis of the lens in the upper row and the optical axis of the lens in the lower row is the most in the lens when the optical axis of the lens in the lower row is used as a reference in the main arrangement direction. This is the distance to the optical axis of the adjacent upper row lens.
That is, the upper and lower lens arrays are arranged in a staggered manner by shifting the upper lens array and the lower lens array from each other by ΔY in the main array direction, thereby separating the respective optical axes by ΔY in the main array direction.
In the present embodiment, since the shortest distance ΔY is half the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the first and second lens arrays 107 and 109, ΔY = p / 2 (= 0.38 mm).
Since the first and second lens arrays 107 and 109 are arranged in a staggered manner as in this embodiment, the period of the imaging performance viewed in the main array direction of the lenses is half of the array pitch p. As a result, the unevenness in the amount of imaged light is less noticeable.

レンズアレイ光学系102は、主配列断面内において正立等倍結像し、副配列断面内においては倒立結像するようになっている。   The lens array optical system 102 forms an erecting equal-magnification image in the main array section and an inverted image in the sub-array section.

感光部103は、例えば画像形成装置においては、感光体ドラムが用いられる。   For example, in the image forming apparatus, the photosensitive unit 103 is a photosensitive drum.

光源101の各発光点の間隔は数十μmであり、少なくとも数百μmはある第1及び第2のレンズアレイ107及び109の主配列方向における配列ピッチpに比べて十分小さいため、発光点は、ほぼ連続的に配置されていると考えることができる。
従って、レンズアレイ光学系102は主配列断面内において正立等倍結像するため、図1(d)に示されているように、光源101における一つの発光点から出射した光束は、主配列方向に並んだ複数のレンズを経由しても感光部103上の一点に集光される。例えば、図1(a)では、発光点P1から出射した光束はP1’に集光し、発光点P2から出射した光束はP2’に集光する。この特性により、光源の発光に対応した露光が可能となる。
The interval between the light emitting points of the light source 101 is several tens of μm, and at least several hundreds of μm is sufficiently smaller than the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the first and second lens arrays 107 and 109. It can be considered that they are arranged almost continuously.
Therefore, since the lens array optical system 102 forms an erecting equal-magnification image within the main array section, as shown in FIG. 1D, the light beam emitted from one light emitting point in the light source 101 is the main array. Even through a plurality of lenses arranged in the direction, the light is condensed at one point on the photosensitive portion 103. For example, in FIG. 1A, the light beam emitted from the light emission point P1 is collected on P1 ′, and the light beam emitted from the light emission point P2 is collected on P2 ′. This characteristic enables exposure corresponding to light emission of the light source.

図2は、本実施形態に係る光学装置100の遮光部材108の斜視図を示している。   FIG. 2 is a perspective view of the light shielding member 108 of the optical device 100 according to the present embodiment.

遮光部材108は、上段レンズ列の隣接するレンズの光軸の間に配置されている複数の第1の遮光壁1081と下段レンズ列の隣接するレンズの光軸の間に配置されている複数の第2の遮光壁1082を有している。
また、複数の第1の遮光壁1081及び複数の第2の遮光壁1082はそれぞれ、主配列方向に延在した中板1083に結合されている。中板1083は、副配列方向において、第1のレンズアレイ107の隣り合うレンズ列同士の間に配置されている。
The light shielding member 108 is disposed between the optical axes of the adjacent lenses in the upper lens row and the optical axes of the adjacent lenses in the lower lens row. A second light shielding wall 1082 is provided.
The plurality of first light shielding walls 1081 and the plurality of second light shielding walls 1082 are respectively coupled to an intermediate plate 1083 extending in the main array direction. The middle plate 1083 is disposed between adjacent lens rows of the first lens array 107 in the sub-array direction.

第1のレンズアレイ107は、上段列において複数の第1のレンズ(以下、G1と称する場合がある)1071a、1071b、…、下段列において複数の第1のレンズ(以下、G1と称する場合がある)1072a、1072b、…、が配列されるように構成されている。同様に、第2のレンズアレイ109は、上段列において複数の第2のレンズ(以下、G2と称する場合がある)1091a、1091b、…、下段列において複数の第2のレンズ(以下、G2と称する場合がある)1092a、1092b、…、が配列されるように構成されている。第1のレンズアレイ107と第2のレンズアレイ109それぞれを構成する個々のレンズは、対を構成し、対を構成するレンズの光軸は互いに一致するように構成されている。   The first lens array 107 includes a plurality of first lenses (hereinafter referred to as G1) 1071a, 1071b,... In the upper row, and a plurality of first lenses (hereinafter referred to as G1) in the lower row. 1072a, 1072b,... Are arranged. Similarly, the second lens array 109 includes a plurality of second lenses (hereinafter also referred to as G2) 1091a, 1091b,... In the upper row, and a plurality of second lenses (hereinafter referred to as G2) in the lower row. 1092a, 1092b,... May be arranged. The individual lenses constituting each of the first lens array 107 and the second lens array 109 constitute a pair, and the optical axes of the lenses constituting the pair are configured to coincide with each other.

図3(a)は、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102の一部1021aの主配列断面(第1の断面)及び副配列断面(第2の断面)での模式的断面図を示している。
図3(b)は、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102の一部1022aの主配列断面、及び副配列断面での模式的断面図を示している。
FIG. 3A is a schematic cross section of the main array section (first section) and the sub array section (second section) of a part 1021a of the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment. The figure is shown.
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the main array section and the sub-array section of a part 1022a of the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment.

レンズアレイ光学系の一部1021aは、互いに整合するように配置された、第1のレンズ1071a、遮光部材108の一部、及び第2のレンズ1091aを含んでいる。また、レンズアレイ光学系の一部1022aは、互いに整合するように配置された、第1のレンズ1072a、遮光部材108の一部、及び第2のレンズ1092aを含んでいる。第1のレンズ及び第2のレンズの光軸に垂直な断面は矩形形状となっている。   A part 1021a of the lens array optical system includes a first lens 1071a, a part of the light shielding member 108, and a second lens 1091a which are arranged so as to be aligned with each other. The part 1022a of the lens array optical system includes a first lens 1072a, a part of the light shielding member 108, and a second lens 1092a, which are arranged so as to be aligned with each other. The cross sections perpendicular to the optical axes of the first lens and the second lens are rectangular.

主配列断面内において、光源101における一つの発光点から出射した光束は、G1を通過した後、中間結像面105において一旦結像する。その後、G2を通過して、感光部103に正立等倍結像する(物体の正立等倍像(正立像)を形成する)。
なお、物体面(ここでは、光源101)から中間結像面105までを第1光学系と称し、中間結像面105から像面(ここでは、感光部103)までを第2光学系と称する。
第1のレンズアレイは、主配列断面内において物体の中間像を形成し、第2のレンズアレイは、主配列断面内において物体の中間像を再結像する。
副配列断面内において、光源101から出射した光束は、G1を通過した後、中間結像面105において結像することなく、G2を通過して、感光部103に倒立結像する(物体の倒立像を形成する)。
図3を見てわかるように、副配列断面に対しては倒立結像系としたことにより、結像性能を保ったまま副配列方向について光の取込み角度を大きくすることができ、結像光量と結像性能の両立を達成することができる。
なお、第1光学系の主配列方向についての結像倍率を、中間結像倍率βとする。なお、本実施形態に係る光学装置100の第1光学系の中間結像倍率βは、−0.45としている。
Within the cross section of the main array, the light beam emitted from one light emitting point of the light source 101 forms an image once on the intermediate image plane 105 after passing through G1. Thereafter, the light passes through G2 and forms an erecting equal-magnification image on the photosensitive portion 103 (forms an erecting equal-magnification image (erecting image) of the object).
The object plane (here, the light source 101) to the intermediate image plane 105 is referred to as a first optical system, and the area from the intermediate image plane 105 to the image plane (here, the photosensitive portion 103) is referred to as a second optical system. .
The first lens array forms an intermediate image of the object in the main array section, and the second lens array re-images the intermediate image of the object in the main array section.
In the sub-array section, the light beam emitted from the light source 101 passes through G1, and then passes through G2 without being imaged on the intermediate imaging surface 105, and forms an inverted image on the photosensitive portion 103 (inverted object). Form an image).
As can be seen from FIG. 3, by adopting an inverted imaging system for the sub-array section, it is possible to increase the light capture angle in the sub-array direction while maintaining the imaging performance. And imaging performance can be achieved.
Note that the imaging magnification in the main array direction of the first optical system is an intermediate imaging magnification β. Note that the intermediate imaging magnification β of the first optical system of the optical apparatus 100 according to the present embodiment is set to −0.45.

本実施形態に係るレンズアレイ光学系の光学設計値は、以下の表1のようになっている。   The optical design values of the lens array optical system according to the present embodiment are as shown in Table 1 below.

Figure 2017107120
Figure 2017107120

ここで、各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をX軸とする。また、主配列方向をY軸、副配列方向をZ軸とする。また、表1において、「E−x」は、「×10-x」を意味している。 Here, the intersection of each lens surface and the optical axis is the origin, and the optical axis direction is the X axis. In addition, the main arrangement direction is a Y axis and the sub arrangement direction is a Z axis. In Table 1, “E-x” means “× 10 −x ”.

また、G1R1面及びG1R2面とはそれぞれ、G1の光源101側の面及び遮光部材108側の面を指し、G2R1面及びG2R2面とはそれぞれ、G2の遮光部材108側の面及び感光部103側の面を指している。
G1R1面、G1R2面、G2R1面及びG2R2面はそれぞれ、主配列断面内と副配列断面内とで互いに異なるパワーを有するアナモフィック面で構成され、その非球面形状は以下の非球面式(1)で表わされる。
The G1R1 surface and the G1R2 surface respectively refer to the surface on the light source 101 side and the surface on the light shielding member 108 side of G1, and the G2R1 surface and the G2R2 surface respectively refer to the surface on the G2 light shielding member 108 side and the photosensitive portion 103 side. Points to the side.
The G1R1, G1R2, G2R1 and G2R2 surfaces are each composed of an anamorphic surface having different powers in the main array cross section and the sub array cross section, and the aspheric shape thereof is represented by the following aspheric formula (1). Represented.

Figure 2017107120
Figure 2017107120

ここで、X、Y及びZはそれぞれ、光軸方向、主配列方向及び副配列方向の座標、Ci,j(i,j=0,1,2…)は非球面係数である。 Here, X, Y, and Z are the coordinates in the optical axis direction, the main array direction, and the sub array direction, respectively, and C i, j (i, j = 0, 1, 2,...) Are aspheric coefficients.

複数の発光点が主配列方向に配列された光源が副配列方向に複数配置される場合、又は光源に配置誤差等が発生した場合には、光源がレンズアレイ光学系の光軸上から副配列方向にズレた位置に配置される場合がある。   When a plurality of light sources with a plurality of light emitting points arranged in the main arrangement direction are arranged in the sub arrangement direction, or when an arrangement error or the like occurs in the light source, the light sources are arranged in the sub array from the optical axis of the lens array optical system. There is a case where it is arranged at a position shifted in the direction.

例えば、+Z方向に光源がズレて配置された場合を考える。   For example, consider the case where the light sources are arranged in the + Z direction.

図4(a)及び(b)はそれぞれ、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸上に配置された場合及び光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向に+Zだけズレて配置された場合における、副配列断面での光路を説明した図を示している。
ここで、G1及びG2は、理想レンズであるとして矢印で示し、レンズアレイ光学系102の光軸は鎖線で示している。
4A and 4B show a case where the light source 101 is arranged on the optical axis of the lens array optical system 102 and a case where the light source 101 is shifted from the optical axis of the lens array optical system 102 by + Z in the sub-array direction. The figure explaining the optical path in a subarray section in the case of arrangement is shown.
Here, G1 and G2 are indicated by arrows as being ideal lenses, and the optical axis of the lens array optical system 102 is indicated by a chain line.

図4(a)に示されているように、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸上に配置されている場合には、全光束が、G1とG2の間を光軸に平行に進行し、感光部103上で所望の結像をする結像光束Kとなる。
一方で、図4(b)に示されているように、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向に+Zだけズレて配置されている場合には、光束が、G1とG2の間を副配列方向について光軸に対して所定の角度を有して進行する。そのため、上段列のG1の光束のうち光軸近傍を通過した光束は、G1とG2の間の進行中に光軸を越えて、下段列のG2へ入射する。しかしながら、本実施形態では各レンズアレイは千鳥配列であり、上段列のG1の光軸と下段列のG2の光軸とは、主配列方向において一致しない。そのため、上段列のG1の光束のうち光軸近傍を通過した光束は、感光部103上で所望の結像をする結像光束Kとはならず、ゴースト光束Gとなる。
なお、図4において、結像光束K及びゴースト光束Gをそれぞれ、細実線及び太実線で示している。
以下、このようなゴースト光束Gを副配列方向ゴースト光束Gと呼ぶ。
As shown in FIG. 4A, when the light source 101 is disposed on the optical axis of the lens array optical system 102, the total luminous flux travels between G1 and G2 parallel to the optical axis. As a result, the image forming light beam K forms a desired image on the photosensitive portion 103.
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), when the light source 101 is arranged to be shifted by + Z from the optical axis of the lens array optical system 102 in the sub-array direction, the luminous fluxes are G1 and G2. It advances at a predetermined angle with respect to the optical axis in the sub array direction. Therefore, the light beam that has passed through the vicinity of the optical axis among the G1 light beams in the upper row is incident on G2 in the lower row across the optical axis while traveling between G1 and G2. However, in the present embodiment, the lens arrays are in a staggered arrangement, and the optical axis of the upper row G1 and the optical axis of the lower row G2 do not coincide with each other in the main arrangement direction. Therefore, the light beam that has passed near the optical axis among the G1 light beams in the upper row is not the imaging light beam K that forms a desired image on the photosensitive portion 103, but becomes the ghost light beam G.
In FIG. 4, the imaging light beam K and the ghost light beam G are indicated by a thin solid line and a thick solid line, respectively.
Hereinafter, such a ghost beam G is referred to as a sub-array direction ghost beam G.

図4に示されるように、副配列方向ゴースト光束Gは、副配列方向においては、所望の結像光束Kとほぼ同じ集光パワーを受けるため、感光部103上の所望の結像光束Kと非常に近い位置に集光される。   As shown in FIG. 4, the ghost beam G in the sub-array direction receives substantially the same condensing power as the desired image beam K in the sub-array direction. It is condensed at a very close position.

図5(a)及び(b)はそれぞれ、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向にズレて配置された場合における、主配列断面での結像光束K及び副配列方向ゴースト光束Gそれぞれの光路を説明した図を示している。   FIGS. 5A and 5B respectively show the imaging light flux K and the sub-array direction ghost in the main array section when the light source 101 is displaced from the optical axis of the lens array optical system 102 in the sub-array direction. The figure explaining the optical path of each light beam G is shown.

図5(a)に示されているように、結像光束Kは、上段列のG1を通過した場合は上段列のG2を通過し、下段列のG1を通過した場合は下段列のG2を通過する。そのため、G1とG2の光軸は主配列方向について略一致しているため、図5(b)に示されているように、主配列方向についても、感光部103上で所望の結像が達成される。
一方で、図5(b)に示されているように、副配列方向ゴースト光束Gにおいては、上で説明したように、上段列のG1の光束のうち光軸近傍を通過した光束は、G1とG2の間の進行中に光軸を越えて、下段列のG2へ入射する。このとき、上段列のG1の光軸と下段列のG2の光軸とは、主配列方向について一致しないため、感光部103上で所望の結像が達成されない。その結果、これらの光束、すなわち副配列方向ゴースト光束Gは不要光となるため、画質悪化の要因となる。
As shown in FIG. 5A, the imaging light beam K passes through the upper row G2 when passing through the upper row G1, and passes through the lower row G2 when passing through the lower row G1. pass. For this reason, since the optical axes of G1 and G2 substantially coincide with each other in the main arrangement direction, desired image formation is achieved on the photosensitive portion 103 in the main arrangement direction as shown in FIG. 5B. Is done.
On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the sub-array direction ghost light beam G, as described above, the light beam that has passed near the optical axis in the G1 light beam in the upper row is G1. In the course of traveling between G2 and G2, it passes the optical axis and enters G2 in the lower row. At this time, the optical axis of G1 in the upper row and the optical axis of G2 in the lower row do not coincide with each other in the main arrangement direction, so that desired image formation is not achieved on the photosensitive portion 103. As a result, these light beams, that is, the sub-array direction ghost light beam G becomes unnecessary light, which causes image quality deterioration.

本実施形態のような副配列方向について複数のレンズ列を有する倒立結像系において、この副配列方向ゴースト光束Gを低減することが重要となる。なお、特許文献1に開示されている装置では、点光源が光軸上に存在するレンズアレイ光学系を前提としているため、副配列方向ゴースト光束という課題自体が発生しない。   In an inverted imaging system having a plurality of lens rows in the sub-array direction as in this embodiment, it is important to reduce the ghost beam G in the sub-array direction. Note that the apparatus disclosed in Patent Document 1 is premised on a lens array optical system in which a point light source exists on the optical axis, so that the problem of a ghost beam in the sub-array direction does not occur.

そこで、本実施形態に係るレンズアレイ光学系102では、遮光部材108に中板1083を設けている。
これにより、G1とG2の間の進行中に光軸を越える副配列方向ゴースト光束Gを遮光又は散乱することができ、感光部103における副配列方向ゴースト光束Gの影響を軽減することができる。
Therefore, in the lens array optical system 102 according to the present embodiment, an intermediate plate 1083 is provided on the light shielding member 108.
Thereby, the sub-array direction ghost light beam G exceeding the optical axis can be shielded or scattered during the travel between G1 and G2, and the influence of the sub-array direction ghost light beam G in the photosensitive portion 103 can be reduced.

図6(a)及び(b)はそれぞれ、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向に+Zだけズレて配置された場合における、副配列断面での光路を説明した図を示している。   FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating optical paths in the sub-array cross section when the light source 101 is disposed by + Z deviation from the optical axis of the lens array optical system 102 in the sub-array direction. ing.

図6に示されているように、遮光部材108の中板1083は、遮光端面1083a及び遮光底面1083bを有している。
遮光端面1083aは、副配列方向ゴースト光束Gを相対して受けて、入射角度が小さい光線として、遮光又は散乱する。
遮光底面1083bは、遮光端面1083aで遮光できなかった副配列方向ゴースト光束Gを略平行に受けて、入射角度が大きい光線として、遮光又は散乱する。
As shown in FIG. 6, the middle plate 1083 of the light shielding member 108 has a light shielding end face 1083a and a light shielding bottom face 1083b.
The light shielding end face 1083a receives the ghost beam G in the sub-array direction relative to it, and shields or scatters it as a light beam having a small incident angle.
The light-shielding bottom surface 1083b receives the ghost beam G in the sub-array direction that could not be shielded by the light-shielding end surface 1083a substantially in parallel, and shields or scatters it as a light beam having a large incident angle.

図6(a)に示されている場合では、遮光端面1083a及び遮光底面1083bの遮光(吸光)性能又は散乱性能が十分であるため、副配列方向ゴースト光束Gは、遮光端面1083a及び遮光底面1083bによって遮光されている。
一方で、図6(b)に示されているように、仮に遮光端面1083a及び遮光底面1083bの遮光(吸光)性能又は散乱性能が十分ではない場合、遮光端面1083a及び遮光底面1083bによる副配列方向ゴースト光束Gの反射光が生じる可能性がある。遮光端面1083aによる副配列方向ゴースト光束Gの反射光は、感光部103に向かわないため問題とならないが、遮光底面1083bによる副配列方向ゴースト光束Gの反射光は、感光部103に向かうため、問題となる。
In the case shown in FIG. 6A, since the light shielding (absorption) performance or scattering performance of the light shielding end face 1083a and the light shielding bottom face 1083b is sufficient, the sub-array direction ghost light beam G is converted into the light shielding end face 1083a and the light shielding bottom face 1083b. Is shielded from light.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, if the light shielding (absorbing) performance or scattering performance of the light shielding end face 1083a and the light shielding bottom face 1083b is not sufficient, the sub-array direction by the light shielding end face 1083a and the light shielding bottom face 1083b. There is a possibility that reflected light of the ghost beam G is generated. The reflected light of the sub-array direction ghost light beam G by the light shielding end surface 1083a does not go to the photosensitive portion 103, so there is no problem. However, the reflected light of the sub-array direction ghost light beam G by the light shielding bottom surface 1083b goes to the photosensitive portion 103. It becomes.

また、実際には、ズレ量Zは小さいため、遮光底面1083bによる副配列方向ゴースト光束Gの反射光は、感光部103上の所望の結像光束Kと非常に近い位置に到達する。
さらに、遮光部材108の作製に実際に用いられる遮光材料の観点で考えると、遮光底面1083bへの副配列方向ゴースト光束Gの入射角度は大きいため、遮光底面1083bによる吸光によって副配列方向ゴースト光束Gの反射光の発生を抑えることは困難である。
In practice, since the deviation amount Z is small, the reflected light of the ghost beam G in the sub-array direction from the light-shielding bottom surface 1083 b reaches a position very close to the desired imaging beam K on the photosensitive portion 103.
Further, from the viewpoint of the light shielding material actually used for manufacturing the light shielding member 108, the incident angle of the ghost light beam G in the sub-array direction on the light shielding bottom surface 1083b is large. It is difficult to suppress the generation of reflected light.

そこで、本実施形態では、遮光部材108の中板1083の遮光底面1083bを、シボ加工によりシボ(シワ模様)を設けたシボ散乱面とすることで、遮光性能又は散乱性能を向上させている。すなわち、本実施形態では、遮光部材108の中板1083の遮光底面1083bは、主配列断面に平行な散乱面である。なお、ここで、遮光底面1083bは、主配列断面に平行であることに限らず、略平行であっても構わない。
これにより、副配列方向ゴースト光束Gのうち遮光底面1083bが吸光しきれない反射光が生じた場合でも、反射光が感光部103に向かう際に分散させることで、副配列方向ゴースト光束Gによる結像性能の悪化を防ぐことができる。
Therefore, in the present embodiment, the light shielding performance or scattering performance is improved by making the light shielding bottom surface 1083b of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 a wrinkle scattering surface provided with wrinkles (wrinkle pattern) by wrinkle processing. That is, in the present embodiment, the light shielding bottom surface 1083b of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is a scattering surface parallel to the main array section. Here, the light shielding bottom surface 1083b is not limited to being parallel to the main array section, and may be substantially parallel.
As a result, even in the case where the reflected light that cannot be absorbed by the light-shielding bottom surface 1083b is generated in the sub-array direction ghost light beam G, the reflected light is dispersed as it travels toward the photosensitive portion 103, whereby the sub-array direction ghost light beam G Deterioration of image performance can be prevented.

図7は、シボ散乱面の散乱効果を示す模式図である。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the scattering effect of the grain scattering surface.

一般に、シボ散乱面に入射する光束の入射角度をθin、シボ散乱面によって散乱される光束の散乱角度をαとすると、散乱角度αの方向に散乱される光束の強度分布は、近似的に、
I∝(cos(│α−θin│))N (ここで、−θin≦α≦90°) ・・・(2)
と表すことができる。
また、シボ散乱面のシボの平均深さにより、このNの値が変化し、それにより散乱効果が変化する。一般に、シボの平均深さが深いほど、Nは小さくなり、散乱効果は大きくなる。
In general, when the incident angle of the light beam incident on the grain scattering surface is θ in and the scattering angle of the light beam scattered by the grain scattering surface is α, the intensity distribution of the light beam scattered in the direction of the scattering angle α is approximately ,
I∝ (cos (| α−θ in |)) N (where −θ in ≦ α ≦ 90 °) (2)
It can be expressed as.
In addition, the value of N changes depending on the average depth of the texture on the textured scattering surface, thereby varying the scattering effect. In general, the deeper the average depth of the grain, the smaller N and the greater the scattering effect.

ここで、具体的な値を用いて、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102による効果について説明する。   Here, the effect of the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment will be described using specific values.

まず、配置誤差によって、レンズアレイ光学系102の光軸に対して、光源が副配列方向に+0.1mmだけ変位した場合を考える。
この場合、副配列方向ゴースト光束Gは、図6(b)に示されるような光路をとる。
First, consider a case where the light source is displaced by +0.1 mm in the sub-array direction with respect to the optical axis of the lens array optical system 102 due to an arrangement error.
In this case, the ghost beam G in the sub-array direction takes an optical path as shown in FIG.

図8は、式(2)に基づいてシミュレーションによって得られた、感光部103における所望の結像光束Kに対する副配列方向ゴースト光束Gの光量比を示している。
ここで、所望の結像光束Kの光量を1(100%)としており、副配列方向ゴースト光束Gは、遮光底面1083bがシボ加工されていない平面、N=1000000、N=10000及びN=100それぞれのシボ散乱面の場合を示している。
また、結像光束K及び副配列方向ゴースト光束Gの光量は、感光部103における光量を副配列方向の位置毎に、主配列方向に積算したLSF(Line Spread Function)で示している。
さらに、実際には、入射角度θinに応じてNの値は変化するが、本実施形態で考慮している副配列方向ゴースト光束Gの入射角度θinの範囲は狭いため、Nが一定であるとしてシミュレーションを行っても問題はない。
FIG. 8 shows the light amount ratio of the ghost beam G in the sub-array direction to the desired imaged beam K in the photosensitive unit 103, which is obtained by simulation based on the formula (2).
Here, the amount of light of the desired imaging light beam K is set to 1 (100%), and the sub-array direction ghost light beam G is a plane on which the shading bottom surface 1083b is not textured, N = 1000000, N = 10000, and N = 100. The case of each wrinkle scattering surface is shown.
The light amounts of the imaging light beam K and the sub-array direction ghost light beam G are indicated by LSF (Line Spread Function) obtained by integrating the light amount in the photosensitive portion 103 in the main array direction for each position in the sub-array direction.
Furthermore, in practice, because the value of N varies according to the incident angle theta in, the range of incident angle theta in the sub-array direction ghost light beam G that are considered in this embodiment is narrower, with N constant There is no problem even if simulation is performed.

図8に示されているように、本実施形態では副配列断面について倒立等倍系(副配列方向の倍率が−1倍)であり、光源が副配列方向(Z方向)に+0.1mmだけ変位しているため、結像光束Kは、感光部103のZ=−0.1mmの位置に到達する。
一方で、本実施形態ではG1及びG2が対称なレンズ光学系であるため、副配列方向ゴースト光束Gは、シボ加工されていない平面である遮光底面1083bで正反射されると、感光部103のZ=+0.1mmの位置に到達する。
そして、そのときの感光部103における結像光束Kに対する副配列方向ゴースト光束Gのピーク光量比は約2.55%となり、画質の悪化につながっている。
一方で、遮光底面1083bをシボ散乱面にすると、ピーク光量比は、N=1000000の場合で約0.55%、N=10000の場合で約0.18%、N=100の場合で約0.05%となり、画質の悪化を低減できることがわかる。
なお、本実施形態では、遮光底面1083bのシボの平均深さを12μmとしているため、N=100の近似散乱分布と略等しくなる。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the sub-array section is an inverted unit magnification system (magnification in the sub-array direction is −1), and the light source is +0.1 mm in the sub-array direction (Z direction). Since it is displaced, the imaging light beam K reaches the position of Z = −0.1 mm of the photosensitive portion 103.
On the other hand, in the present embodiment, G1 and G2 are symmetrical lens optical systems. Therefore, when the sub-array direction ghost light beam G is regularly reflected by the light-shielding bottom surface 1083b that is a non-textured plane, The position reaches Z = + 0.1 mm.
At that time, the peak light amount ratio of the ghost beam G in the sub-array direction to the imaging beam K in the photosensitive unit 103 is about 2.55%, which leads to deterioration in image quality.
On the other hand, when the light-shielding bottom surface 1083b is a grained scattering surface, the peak light quantity ratio is about 0.55% when N = 1000000, about 0.18% when N = 10000, and about 0 when N = 100. It can be seen that the deterioration of image quality can be reduced.
In the present embodiment, since the average depth of the grain on the light shielding bottom surface 1083b is 12 μm, it is substantially equal to the approximate scattering distribution of N = 100.

以上のことから、良好な結像光量と結像性能の両立、及びそれらのムラの低減を達成した本実施形態に係るレンズアレイ光学系において、光源が副配列方向について光軸からズレて配置された場合でも、ゴースト光の影響を低減する効果を得ることができる。   From the above, in the lens array optical system according to the present embodiment, which achieves both good imaging light quantity and imaging performance, and reduction of the unevenness thereof, the light source is arranged shifted from the optical axis in the sub-array direction. Even in such a case, the effect of reducing the influence of ghost light can be obtained.

次に、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102の更なる効果について説明する。   Next, further effects of the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment will be described.

図9(a)及び(b)はそれぞれ、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向に+Zだけズレて配置された場合における、副配列断面での光路を説明した図を示している。   FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating optical paths in the sub-array cross section when the light source 101 is disposed by + Z in the sub-array direction from the optical axis of the lens array optical system 102. FIG. ing.

もし仮に、配置誤差が生じずに、光源101がレンズアレイ光学系102の光軸から副配列方向にズレなかった場合には、遮光部材108の中板1083は、所望の結像光束Kをケってしまうことになり、結像光量の低下を招いてしまう。
そのため、所望の結像光束Kの結像光量の観点から考えると、遮光部材108の中板1083の副配列方向の厚さDは、薄い方が好ましい。
本実施形態によれば、遮光部材108の中板1083の遮光底面1083bによって、副配列方向ゴースト光束Gを十分に遮光することができるため、原理的には、厚さDは無限小に小さくしても構わない。
If an arrangement error does not occur and the light source 101 is not displaced from the optical axis of the lens array optical system 102 in the sub-array direction, the intermediate plate 1083 of the light shielding member 108 may cause a desired imaging light beam K to be absorbed. As a result, the amount of imaged light is reduced.
Therefore, from the viewpoint of the amount of imaged light of the desired imaged light flux K, it is preferable that the thickness D in the sub-array direction of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is thinner.
According to the present embodiment, since the ghost beam G in the sub-array direction can be sufficiently shielded by the light shielding bottom surface 1083b of the middle plate 1083 of the light shielding member 108, in principle, the thickness D is reduced to infinity. It doesn't matter.

ここで、逆に、副配列方向ゴースト光束Gを、遮光部材108の中板1083の遮光端面1083aのみによって、遮光する場合を考える。
すなわち、図9(b)に示されるように、遮光部材108の中板1083の光軸方向の幅が無限小に小さい場合を考える。
この場合における、結像光束K及び副配列方向ゴースト光束Gの光路が図9(b)に示されている。
Here, conversely, a case is considered in which the sub-array direction ghost light beam G is shielded only by the light shielding end face 1083a of the middle plate 1083 of the light shielding member 108.
That is, as shown in FIG. 9B, a case is considered where the width in the optical axis direction of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is small infinitely small.
The optical paths of the imaging light beam K and the sub-array direction ghost light beam G in this case are shown in FIG.

明るさのために複数のライン配置光源を使用する場合や組立容易性を考慮すると、光源101の副配列方向についての光軸からのシフト(ズレ)許容量は、大きい方が好ましい。
しかしながら、光源101が副配列方向について光軸からシフトして配置されたことによって、光源101から出射した光束は、G1及びG2に角度を有して入射する。
ここで、G1とG2の間に配置されている遮光部材108に入射する光束が副配列方向について光軸に対してなす角度をθとすると、収差が取れにくくなり結像性能が悪化してしまう観点から、角度θが許容される範囲は、通常、θ≦10°となる。
When a plurality of line-arranged light sources are used for brightness and ease of assembly is taken into consideration, it is preferable that the allowable amount of shift (shift) from the optical axis in the sub-array direction of the light sources 101 is larger.
However, since the light source 101 is arranged shifted from the optical axis in the sub-array direction, the light beam emitted from the light source 101 enters G1 and G2 with an angle.
Here, if the angle formed by the light beam incident on the light shielding member 108 disposed between G1 and G2 with respect to the optical axis with respect to the sub-array direction is θ, aberrations are difficult to remove and imaging performance deteriorates. From the viewpoint, the range in which the angle θ is allowed is normally θ ≦ 10 °.

従って、副配列方向ゴースト光束Gを遮光端面1083aのみによって遮光する場合に必要となる、遮光部材108の中板1083の副配列方向の最小厚さDedgeは、G1とG2の面間隔をΔとすると、Dedge=Δtan10°=0.18Δとなる。 Therefore, the minimum thickness D edge in the sub-array direction of the middle plate 1083 of the light shielding member 108, which is necessary when the ghost beam G in the sub-array direction is shielded only by the light shielding end surface 1083a, is the surface distance between G1 and G2 is Δ. Then, D edge = Δtan 10 ° = 0.18Δ.

従って、本実施形態では、遮光部材108の中板1083は、遮光端面1083aに加えて、遮光底面1083bも有しているため、遮光部材108の中板1083の副配列方向の厚さDは、大きくてもDedgeだけあれば十分であることがわかる。 Therefore, in the present embodiment, the middle plate 1083 of the light shielding member 108 has a light shielding bottom surface 1083b in addition to the light shielding end surface 1083a. Therefore, the thickness D in the sub-array direction of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is It can be seen that even a large D edge is sufficient.

従って、以下の式(3)
D≦Dedge=0.18Δ ・・・(3)
なる条件を満たすことによって、結像光量の観点から、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102は、本発明の効果を得ることができると言える。
Therefore, the following equation (3)
D ≦ D edge = 0.18Δ (3)
By satisfying the following conditions, it can be said that the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment can obtain the effects of the present invention from the viewpoint of the amount of imaged light.

なお、本実施形態では、D=0.2mm及びΔ=2.162mmであり、これらの値を式(3)に代入すると、D=0.2mm<0.18×2.162mm=0.389mmとなる。従って、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102は、式(3)を満たしており、本発明の効果を得ることができる。   In this embodiment, D = 0.2 mm and Δ = 2.162 mm, and when these values are substituted into Equation (3), D = 0.2 mm <0.18 × 2.162 mm = 0.389 mm It becomes. Therefore, the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment satisfies the formula (3), and the effects of the present invention can be obtained.

次に、レンズアレイ光学系102の副配列方向の有効径をRsとすると、遮光部材108の中板1083による、光軸上にある発光点の結像光量の低下量は、近似的に、D/Rsと表わすことができる。なお、ここでの有効径とは、レンズ面のうち、結像に寄与する有効光束が通過する有効面の径のことである。
本実施形態では、副配列方向ゴースト光束Gを遮光するために、遮光部材108において中板1083を設けているが、これにより、光軸上にある発光点の結像光量も不足してしまい、画像の悪化が生じる。
従って、副配列方向ゴースト光束Gを遮光することと結像光量が低下することとのバランスを考慮して、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102を最適に設計することが重要である。
一般には、結像光量の低下が10%を超えると、レンズアレイ光学系の性能として好ましくないということができる。
従って、本実施形態では、以下の式(4)
D/Rs≦0.1 ・・・(4)
なる条件を満たすことが好ましい。
もし式(4)を満たしていないとすると、結像光量の低下が大きく、レンズアレイ光学系がバランス良く設計されていないこととなり、本発明の効果を得ることができない。
Next, assuming that the effective diameter in the sub-array direction of the lens array optical system 102 is Rs, the amount of decrease in the imaging light amount at the light emitting point on the optical axis by the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is approximately D / Rs. Here, the effective diameter is a diameter of an effective surface through which an effective light beam contributing to image formation passes among the lens surfaces.
In the present embodiment, the intermediate plate 1083 is provided in the light shielding member 108 in order to shield the sub-array direction ghost light beam G. However, due to this, the imaging light amount at the light emitting point on the optical axis is insufficient. Image deterioration occurs.
Therefore, it is important to optimally design the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment in consideration of the balance between shielding the ghost beam G in the sub-array direction and reducing the amount of imaged light. It is.
In general, it can be said that if the reduction in the amount of imaged light exceeds 10%, it is not preferable as the performance of the lens array optical system.
Therefore, in this embodiment, the following formula (4)
D / Rs ≦ 0.1 (4)
It is preferable to satisfy the following condition.
If the expression (4) is not satisfied, the amount of imaged light is greatly reduced, and the lens array optical system is not designed with good balance, and the effects of the present invention cannot be obtained.

なお、本実施形態では、D=0.2mm及びRs=2.44mmであり、これらの値を式(4)に代入すると、D/Rs=0.2mm/2.44mm=0.082<0.10となる。
従って、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102は、副配列方向ゴースト光束Gを遮光することと結像光量が低下することとのバランスが十分考慮されて設計されていると言える。
In this embodiment, D = 0.2 mm and Rs = 2.44 mm. If these values are substituted into the equation (4), D / Rs = 0.2 mm / 2.44 mm = 0.082 <0. .10.
Therefore, it can be said that the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment is designed with a sufficient consideration of the balance between shielding the ghost beam G in the sub-array direction and reducing the imaging light amount. .

次に、従来技術における結像光量低下量と本実施形態における結像光量低下量とを比較する。   Next, the imaging light amount reduction amount in the prior art is compared with the imaging light amount reduction amount in the present embodiment.

具体的には、従来技術における結像光量低下量に対して、本実施形態における結像光量低下量が5%以上削減できれば、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102を用いる効果が得られると言える。
従来技術では、副配列方向ゴースト光束を遮光部材の中板の遮光端面のみによって遮光していたとみなすことができるので、所望の結像光束の結像光量低下量は、近似的に、Dedge/Rs=0.18Δ/Rsと表すことができる。
一方で、本実施形態では、副配列方向ゴースト光束を遮光部材の中板の遮光端面に加えて遮光底面によっても遮光しているため、所望の結像光束の結像光量低下量は、近似的に、D/Rsと表すことができる。
従って、以下の式(5)
0.18Δ/Rs−D/Rs=(0.18Δ−D)/Rs≧0.05 ・・・(5)
なる条件を満たせば、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102を用いる効果が得られると言える。
Specifically, the effect of using the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment if the imaged light amount decrease amount in the present embodiment can be reduced by 5% or more with respect to the image formation light amount decrease amount in the prior art. It can be said that
In the prior art, it can be considered that the ghost light beam in the sub-array direction is shielded only by the light shielding end face of the middle plate of the light shielding member, so that the amount of reduction in the amount of imaging light of the desired imaging light beam is approximately D edge / Rs = 0.18Δ / Rs.
On the other hand, in the present embodiment, the ghost light beam in the sub-array direction is shielded by the light shielding bottom surface in addition to the light shielding end surface of the middle plate of the light shielding member. And D / Rs.
Therefore, the following equation (5)
0.18Δ / Rs−D / Rs = (0.18Δ−D) /Rs≧0.05 (5)
If this condition is satisfied, it can be said that the effect of using the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment can be obtained.

なお、本実施形態では、Δ=2.162mm、D=0.2mm及びRs=2.44mmであり、これらの値を式(5)に代入すると、(0.18×2.162−0.2)/2.44=0.078≧0.05となる。
従って、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102を用いる効果が得られていると言える。
In the present embodiment, Δ = 2.162 mm, D = 0.2 mm, and Rs = 2.44 mm. When these values are substituted into the equation (5), (0.18 × 2.162-0. 2) /2.44=0.078≧0.05.
Therefore, it can be said that the effect of using the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment is obtained.

本実施形態では、遮光部材108の中板1083の遮光底面1083bをシボ散乱面としており、そのシボの平均深さは12μmにしている。
そのため、上で示したとおり、シボ散乱面である遮光底面1083bによって散乱される光束の強度分布は、N=100の式(2)で表される。従って、感光部における結像光束に対する副配列方向ゴースト光束のピーク光量比は約0.05%となり、画質の悪化をほぼ無視することができる。
一般的には、シボの平均深さは8μm以上30μm以下であれば、シボ散乱面によって散乱される光束の強度分布は、N=100の式(2)で表すことができる。
そのため、遮光部材108の中板1083の遮光底面1083bを、そのようなシボ平均深さを有するシボ散乱面とすれば、本実施形態における使用に適していると言える。
もし、シボの平均深さが8μm未満となると、散乱効果が小さくなり(すなわち、Nが大きくなり)、一方で、シボの平均深さが30μmより大きくなると、遮光部材108の成形時における離型が困難になる。
In the present embodiment, the light shielding bottom surface 1083b of the middle plate 1083 of the light shielding member 108 is a textured scattering surface, and the average depth of the textured surface is 12 μm.
Therefore, as shown above, the intensity distribution of the light beam scattered by the light-shielding bottom surface 1083b, which is a grain scattering surface, is expressed by Equation (2) where N = 100. Therefore, the peak light amount ratio of the ghost light beam in the sub-array direction to the imaging light beam in the photosensitive portion is about 0.05%, and the deterioration of the image quality can be almost ignored.
In general, if the average depth of the grain is 8 μm or more and 30 μm or less, the intensity distribution of the light beam scattered by the grain scattering surface can be expressed by the equation (2) where N = 100.
Therefore, if the light-shielding bottom surface 1083b of the middle plate 1083 of the light-shielding member 108 is a textured scattering surface having such a textured average depth, it can be said that it is suitable for use in this embodiment.
If the average depth of the wrinkles is less than 8 μm, the scattering effect is reduced (that is, N becomes larger). On the other hand, if the average depth of the wrinkles is larger than 30 μm, the mold release at the time of molding the light shielding member 108 is performed. Becomes difficult.

上述したように、本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102を構成する各レンズのレンズ面の開口形状は矩形となっている。第1光学系及び第2光学系の軸上物体高光束の開口面を矩形とすることで、各レンズ面をできるだけ隙間無く配置することができ、光利用効率を向上させることができる。なお、ここでの矩形形状とは、矩形を構成する各辺のうちの少なくとも1辺を曲線にしたものや、各頂点をなくして略円形状又は略楕円形状にしたようなもの等の、略矩形形状を含んでいる。   As described above, the aperture shape of the lens surface of each lens constituting the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to this embodiment is rectangular. By making the aperture surfaces of the on-axis object high light fluxes of the first optical system and the second optical system rectangular, the lens surfaces can be arranged with no gap as much as possible, and the light utilization efficiency can be improved. In addition, the rectangular shape here is an approximate shape such as a shape in which at least one of the sides constituting the rectangle is curved, a shape in which each vertex is eliminated and a substantially circular shape or a substantially elliptical shape, etc. Includes a rectangular shape.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109において、副配列方向について2つのレンズ列が配置されているが、これに限らず、3つ以上のレンズ列を配置しても構わない。すなわち、本実施形態では、レンズ列が2つ以上の複数配列されていてもよい。   In the present embodiment, in the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102, two lens rows are arranged in the sub-array direction, but not limited to this, three or more lens rows are arranged. May be arranged. That is, in this embodiment, two or more lens rows may be arranged.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列を構成するレンズの形状と下段レンズ列を構成するレンズの形状とは、互いに同じである。しかしながら、これに限らず、第1のレンズアレイ107及び/又は第2のレンズアレイ109の上段レンズ列を構成するレンズの形状と下段レンズ列を構成するレンズの形状とが、互いに異なっていても構わない。   In the present embodiment, the shape of the lens constituting the upper lens row of the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102 and the shape of the lens constituting the lower lens row are the same. However, the present invention is not limited to this, and the shape of the lens constituting the upper lens row of the first lens array 107 and / or the second lens array 109 may be different from the shape of the lens constituting the lower lens row. I do not care.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102を構成する各レンズの光軸は、副配列方向において、第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列と下段レンズ列の接続部上にある。しかしながら、これに限らず、レンズアレイ光学系102を構成する各レンズの光軸は、副配列方向において、第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列と下段レンズ列の接続部以外の位置にあっても構わない。   In the present embodiment, the optical axis of each lens constituting the lens array optical system 102 is on the connection between the upper lens row and the lower lens row of the first and second lens arrays 107 and 109 in the sub-array direction. . However, the present invention is not limited to this, and the optical axis of each lens constituting the lens array optical system 102 is other than the connecting portion between the upper and lower lens arrays of the first and second lens arrays 107 and 109 in the sub-array direction. You may be in the position.

本実施形態に係る光学装置100の第1光学系の中間結像倍率βは−0.45としているが、正立等倍結像が達成できる範囲であれば、中間結像倍率βはこの値に限られない。   The intermediate imaging magnification β of the first optical system of the optical device 100 according to the present embodiment is set to −0.45. However, the intermediate imaging magnification β is equal to this value as long as erecting equal magnification imaging can be achieved. Not limited to.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列を構成するレンズと下段レンズ列を構成するレンズは、同一のレンズを光軸方向及び主配列方向に平行な主配列断面で切断して得られたものとなっている。しかしながら、これに限らず、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列及び下段レンズ列を構成するレンズは、光軸と平行な面であれば、主配列断面以外の断面で切断されて得られたものであっても構わない。   In the present embodiment, the lenses constituting the upper lens row and the lower lens row of the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102 are the same lens in the optical axis direction and main array. It is obtained by cutting a main array section parallel to the direction. However, the present invention is not limited to this, and if the lenses constituting the upper and lower lens arrays of the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102 are surfaces parallel to the optical axis, the main array It may be obtained by cutting a cross section other than the cross section.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109の各レンズのレンズ面形状が、光軸を中心として対称な形状になっているが、これに限らず、非対称な形状であっても構わない。   In the present embodiment, the lens surface shapes of the lenses of the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102 are symmetric with respect to the optical axis. It may be an asymmetric shape.

本実施形態では、第1及び第2のレンズアレイ107及び109の少なくとも一方について、副配列方向において隣り合う2つのレンズの光軸同士の主配列方向における離間量を0としたとき、該2つのレンズのレンズ面は、(1)式で表すことができる。   In the present embodiment, for at least one of the first and second lens arrays 107 and 109, when the distance in the main array direction between the optical axes of two adjacent lenses in the sub array direction is zero, the two The lens surface of the lens can be expressed by equation (1).

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1のレンズアレイ107を構成するレンズのレンズ面形状と第2のレンズアレイ109を構成するレンズのレンズ面形状とは、互いに対称である。しかしながら、これに限らず、第1のレンズアレイ107を構成するレンズのレンズ面形状と第2のレンズアレイ109を構成するレンズのレンズ面形状とは、互いに対称でなくても構わない。   In the present embodiment, the lens surface shape of the lenses constituting the first lens array 107 of the lens array optical system 102 and the lens surface shape of the lenses constituting the second lens array 109 are symmetrical to each other. However, the present invention is not limited to this, and the lens surface shape of the lenses constituting the first lens array 107 and the lens surface shape of the lenses constituting the second lens array 109 may not be symmetrical to each other.

本実施形態では、レンズアレイ光学系102の第1及び第2のレンズアレイ107及び109の上段レンズ列の主配列方向における配列ピッチpは、下段レンズ列の主配列方向における配列ピッチpと同じである。しかしながら、これに限らず、第1のレンズアレイ107及び/又は第2のレンズアレイ109の上段レンズ列の主配列方向における配列ピッチpは、下段レンズ列の主配列方向における配列ピッチpと異なっていても構わない。   In the present embodiment, the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the upper lens rows of the first and second lens arrays 107 and 109 of the lens array optical system 102 is the same as the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the lower lens rows. is there. However, the arrangement pitch p is not limited to this, and the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the upper lens row of the first lens array 107 and / or the second lens array 109 is different from the arrangement pitch p in the main arrangement direction of the lower lens row. It doesn't matter.

本実施形態では、レンズアレイ107及び109の上段レンズ列のレンズの副配列方向有効範囲及び下段レンズ列のレンズの副配列方向有効範囲について、副配列方向のいずれの位置における主配列方向に平行な軸上においても、いずれかしか入っていない。しかしながら、これに限らず、双方が、副配列方向のいずれかの位置における主配列方向に平行な軸上に入っていても構わない。   In the present embodiment, the sub-array direction effective range of the lenses in the upper lens row of the lens arrays 107 and 109 and the sub-array direction effective range of the lenses in the lower lens row are parallel to the main array direction at any position in the sub-array direction. There is only one on the axis. However, the present invention is not limited to this, and both may be on an axis parallel to the main arrangement direction at any position in the sub arrangement direction.

本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102は、副配列断面内において倒立等倍結像をするように設計されているが、これに限らず、非等倍倒立結像をするように設計されていても構わない。   The lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment is designed to perform inverted equal magnification imaging within the sub-array cross section, but is not limited thereto, and performs non-equal magnification inverted imaging. It may be designed to.

本実施形態に係る光学装置100のレンズアレイ光学系102によれば、結像光量ムラ及び結像性能ムラを低減しつつ、光源が副配列方向について光軸上からズレている場合であっても、ゴースト光の影響を軽減することができる。   According to the lens array optical system 102 of the optical device 100 according to the present embodiment, even when the light source is deviated from the optical axis in the sub-array direction while reducing the unevenness of the imaging light quantity and the imaging performance. The effect of ghost light can be reduced.

[モノクロ画像形成装置]
図10(a)は、第一実施形態に係るレンズアレイ光学系が搭載されたモノクロ画像形成装置5の要部副走査断面図である。
[Monochrome image forming apparatus]
FIG. 10A is a cross-sectional view of the main part of the monochrome image forming apparatus 5 on which the lens array optical system according to the first embodiment is mounted.

画像形成装置5には、パーソナルコンピュータ等の外部機器15からコードデータDcが入力される。入力されたコードデータDcは、プリンタコントローラ10によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。変換された画像データDiは、光源及び第一実施形態に係るレンズアレイ光学系を備えた露光ユニット1に入力される。そして、露光ユニット1は、画像データDiに応じて変調された露光光4を射出し、射出された露光光4によって感光ドラム2の感光面が露光される。   Code data Dc is input to the image forming apparatus 5 from an external device 15 such as a personal computer. The input code data Dc is converted into image data (dot data) Di by the printer controller 10. The converted image data Di is input to the exposure unit 1 including the light source and the lens array optical system according to the first embodiment. The exposure unit 1 emits exposure light 4 modulated according to the image data Di, and the exposed surface of the photosensitive drum 2 is exposed by the emitted exposure light 4.

静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム2は、モータ13によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム2の感光面が露光光4に対して、副走査方向に移動する。感光ドラム2の上方には、感光ドラム2の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ3が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ3によって帯電された感光ドラム2の表面に、露光ユニット1によって露光光4が照射されるようになっている。   The photosensitive drum 2 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 13. With this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 2 moves in the sub-scanning direction with respect to the exposure light 4. Above the photosensitive drum 2, a charging roller 3 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 2 is provided so as to contact the surface. The exposure unit 4 irradiates the surface of the photosensitive drum 2 charged by the charging roller 3 with exposure light 4.

上で述べたように、露光光4は画像データDiに基づいて変調されており、露光光4を照射することによって感光ドラム2の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、露光光4の照射位置よりもさらに感光ドラム2の回転方向の下流側で感光ドラム2に当接するように配設された現像器6によってトナー像として現像される。   As described above, the exposure light 4 is modulated based on the image data Di, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 2 by irradiating the exposure light 4. The formed electrostatic latent image is developed as a toner image by a developing device 6 disposed so as to contact the photosensitive drum 2 further downstream of the exposure light 4 irradiation position in the rotational direction of the photosensitive drum 2. .

現像器6によって現像されたトナー像は、感光ドラム2の下方で、感光ドラム2に対向するように配設された転写ローラ(転写器)7によって被転写材たる用紙11上に転写される。用紙11は感光ドラム2の前方(図10(a)において右側)の用紙カセット8内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット8端部には給紙ローラ9が配設されており、給紙ローラ9は用紙カセット8内の用紙11を搬送路16へ送り込む。   The toner image developed by the developing unit 6 is transferred onto a sheet 11 as a transfer material by a transfer roller (transfer unit) 7 disposed below the photosensitive drum 2 so as to face the photosensitive drum 2. The paper 11 is stored in the paper cassette 8 in front of the photosensitive drum 2 (on the right side in FIG. 10A), but can be fed manually. A paper feed roller 9 is disposed at the end of the paper cassette 8, and the paper feed roller 9 sends the paper 11 in the paper cassette 8 to the transport path 16.

以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙11は、さらに感光ドラム2後方(図10(a)において左側)の定着器12へと搬送される。定着器12は、内部に定着ヒータ(不図示)を有する定着ローラ12aとこの定着ローラ12aに圧接するように配設された加圧ローラ12bとで構成されている。転写部7から搬送されてきた用紙11は、定着ローラ12aと加圧ローラ12bの圧接部にて加圧しながら加熱されることにより、用紙11上の未定着トナー像が定着される。さらに定着器12の後方には排紙ローラ14が配設されており、排紙ローラ14は定着された用紙11を画像形成装置5の外に排出せしめる。   As described above, the sheet 11 on which the unfixed toner image is transferred is further conveyed to the fixing unit 12 behind the photosensitive drum 2 (left side in FIG. 10A). The fixing device 12 includes a fixing roller 12a having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller 12b disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 12a. The sheet 11 conveyed from the transfer unit 7 is heated while being pressed by the pressure contact portion between the fixing roller 12a and the pressure roller 12b, whereby the unfixed toner image on the sheet 11 is fixed. Further, a paper discharge roller 14 is disposed behind the fixing device 12, and the paper discharge roller 14 discharges the fixed paper 11 out of the image forming apparatus 5.

図10(a)においては図示していないが、プリンタコントローラ10は、上で説明したデータの変換だけでなく、モータ13を始めとした画像形成装置5内の各部の制御も行う。   Although not shown in FIG. 10A, the printer controller 10 performs not only the data conversion described above but also controls each part in the image forming apparatus 5 including the motor 13.

[カラー画像形成装置]
図10(b)は、第一実施形態に係るレンズアレイ光学系が搭載された33の要部副走査断面図である。
[Color image forming apparatus]
FIG. 10B is a sub-scan sectional view of a main part of 33 on which the lens array optical system according to the first embodiment is mounted.

画像形成装置33は、4個の露光装置を各々並行して並べて、像担持体である各感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
画像形成装置33は、光源及び第一実施形態に係るレンズアレイ光学系を各々が備えた露光装置17、18、19、20、像担持体としての感光ドラム21、22、23、24及び現像器25、26、27、28を備えている。また、画像形成装置33は、搬送ベルト34、プリンタコントローラ36及び定着器37を備えている。
The image forming apparatus 33 is a tandem type color image forming apparatus in which four exposure apparatuses are arranged in parallel, and image information is recorded on each photosensitive drum surface as an image carrier.
The image forming apparatus 33 includes exposure devices 17, 18, 19, and 20, photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 as image carriers, and a developing device, each of which includes a light source and the lens array optical system according to the first embodiment. 25, 26, 27, 28. Further, the image forming apparatus 33 includes a conveyance belt 34, a printer controller 36, and a fixing device 37.

画像形成装置33には、パーソナルコンピュータ等の外部機器35からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力される。入力された色信号は、画像形成装置33内のプリンタコントローラ36によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、K(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。変換された各画像データはそれぞれ、露光装置17、18、19、20に入力される。そして、露光装置17、18、19、20からはそれぞれ、各画像データに応じて変調された露光光29、30、31、32が射出され、これらの露光光によって感光ドラム21、22、23、24の感光面が露光される。   The image forming apparatus 33 receives R (red), G (green), and B (blue) color signals from an external device 35 such as a personal computer. The input color signal is converted into C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and K (black) image data (dot data) by a printer controller 36 in the image forming apparatus 33. The converted image data is input to the exposure devices 17, 18, 19, and 20, respectively. The exposure devices 17, 18, 19, and 20 emit exposure lights 29, 30, 31, and 32 that are modulated according to each image data, and the photosensitive drums 21, 22, 23, 24 photosensitive surfaces are exposed.

感光ドラム21、22、23、24の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ(不図示)が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム21、22、23、24の表面に、露光装置17、18、19、20によって露光光29、30、31、32が照射されるようになっている。   A charging roller (not shown) for uniformly charging the surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 is provided so as to contact the surface. The exposure devices 17, 18, 19, and 20 are irradiated with exposure light 29, 30, 31, and 32 on the surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 charged by the charging roller.

上で述べたように、露光光29、30、31、32は各色の画像データに基づいて変調されており、露光光29、30、31、32を照射することによって感光ドラム21、22、23、24の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光ドラム21、22、23、24に当接するように配設された現像器25、26、27、28によってトナー像として現像される。   As described above, the exposure lights 29, 30, 31, and 32 are modulated based on the image data of each color, and the photosensitive drums 21, 22, and 23 are irradiated by irradiating the exposure lights 29, 30, 31, and 32. , 24 are formed on the surface. The formed electrostatic latent image is developed as a toner image by developing units 25, 26, 27, 28 arranged so as to abut on the photosensitive drums 21, 22, 23, 24.

現像器25乃至28によって現像されたトナー像は、感光ドラム2に対向するように配設された不図示の転写ローラ(転写器)によって、搬送ベルト34上を搬送される被転写材たる不図示の用紙上に多重転写され、用紙上に1枚のフルカラー画像が形成される。   The toner images developed by the developing devices 25 to 28 are not shown as transfer materials conveyed on the conveyor belt 34 by a transfer roller (transfer device) (not shown) disposed so as to face the photosensitive drum 2. Multiple transfer onto a sheet of paper, forming a full color image on the sheet.

以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム21、22、23、24後方(図10(b)において左側)の定着器37へと搬送される。定着器37は、内部に定着ヒータ(不図示)を有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。転写部から搬送されてきた用紙は、定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱されることにより、用紙上の未定着トナー像が定着される。さらに定着ローラの後方には不図示の排紙ローラが配設されており、排紙ローラは定着された用紙を画像形成装置33の外に排出せしめる。   As described above, the sheet on which the unfixed toner image is transferred is further conveyed to the fixing unit 37 behind the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 (left side in FIG. 10B). The fixing device 37 includes a fixing roller having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller arranged so as to be in pressure contact with the fixing roller. The sheet conveyed from the transfer unit is heated while being pressed at the pressing portion between the fixing roller and the pressure roller, whereby the unfixed toner image on the sheet is fixed. Further, a paper discharge roller (not shown) is disposed behind the fixing roller, and the paper discharge roller discharges the fixed paper to the outside of the image forming apparatus 33.

カラー画像形成装置33は、露光装置17、18、19、20を4個並べ、各々がC、M、Y、Kの各色に対応し、各々並行して感光ドラム21、22、23、24の感光面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
外部機器35としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置33とで、カラーデジタル複写機が構成される。
The color image forming apparatus 33 includes four exposure devices 17, 18, 19, and 20 that correspond to the colors C, M, Y, and K, respectively, and in parallel with the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24, respectively. An image signal (image information) is recorded on the photosensitive surface, and a color image is printed at high speed.
As the external device 35, for example, a color image reading apparatus including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 33 constitute a color digital copying machine.

[画像読取装置]
図11は、第一実施形態に係るレンズアレイ光学系が搭載された画像読取装置50の模式的断面図である。
画像読取装置50は、透過部材から成る原稿台43の上面に配置された原稿40を、読取ユニット41により読み取る構成である。原稿台43はフレーム42により支持されており、原稿台43の上面は原稿40の原稿面と一致している。
[Image reading device]
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an image reading apparatus 50 equipped with the lens array optical system according to the first embodiment.
The image reading device 50 has a configuration in which a reading unit 41 reads a document 40 arranged on the upper surface of a document table 43 made of a transmissive member. The document table 43 is supported by a frame 42, and the upper surface of the document table 43 coincides with the document surface of the document 40.

ここで、読取ユニット41は、原稿台43を介して原稿40を照明する照明部と、第一実施形態に係るレンズアレイ光学系と、レンズアレイ光学系により集光された原稿40からの反射光を受光する受光部と、を有している。
読取ユニット41は、不図示の駆動部により副走査方向に移動可能な構成であるため、原稿40とレンズアレイ光学系との相対位置を副走査方向に変更することができる。この構成により、読取ユニット41は、原稿40の原稿面を副走査方向に順次読み取ることができ、原稿40の原稿面の全域の画像データを取得することができる。
Here, the reading unit 41 includes an illumination unit that illuminates the document 40 via the document table 43, the lens array optical system according to the first embodiment, and the reflected light from the document 40 collected by the lens array optical system. A light receiving portion for receiving light.
Since the reading unit 41 is configured to be movable in the sub-scanning direction by a driving unit (not shown), the relative position between the document 40 and the lens array optical system can be changed in the sub-scanning direction. With this configuration, the reading unit 41 can sequentially read the document surface of the document 40 in the sub-scanning direction, and can acquire image data of the entire document surface of the document 40.

この時、原稿台43の上面、すなわち原稿40の原稿面は、レンズアレイ光学系の物体面に配置されており、受光部の受光面(センサ面)は、レンズアレイ光学系の像面に配置されている。受光部としては、例えばCCDセンサやCMOSセンサ等により構成されるラインセンサを用いることができる。   At this time, the upper surface of the document table 43, that is, the document surface of the document 40 is disposed on the object surface of the lens array optical system, and the light receiving surface (sensor surface) of the light receiving unit is disposed on the image surface of the lens array optical system. Has been. As the light receiving unit, for example, a line sensor constituted by a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like can be used.

なお、画像読取装置50は、照明部により照明された原稿40からの透過光を受光部によって受光する構成としてもよい。また、照明部としては、光源を含むものに限らず、外部からの光を原稿40に導光するような構成を採用しても良い。   Note that the image reading apparatus 50 may be configured to receive the transmitted light from the document 40 illuminated by the illumination unit by the light receiving unit. Further, the illumination unit is not limited to the one including the light source, and a configuration in which light from the outside is guided to the document 40 may be adopted.

102 レンズアレイ光学系
107 第1のレンズアレイ
108 遮光部材
109 第2のレンズアレイ
1083 中板
1083b 遮光底面(散乱面)
102 lens array optical system 107 first lens array 108 light shielding member 109 second lens array 1083 middle plate 1083b light shielding bottom surface (scattering surface)

Claims (14)

第1の方向に配列された複数のレンズを含むレンズ列が、前記第1の方向と光軸方向とに垂直な第2の方向に複数配列されて構成される第1のレンズアレイと、
前記第1の方向に配列された複数のレンズを含むレンズ列が、前記第2の方向に複数配列されて構成される第2のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に配置される遮光部材と、
を備えるレンズアレイ光学系であって、
前記レンズアレイ光学系は、前記第2の方向に垂直な第1の断面内において物体の正立像を形成し、かつ前記第1の方向に垂直な第2の断面内において前記物体の倒立像を形成しており、
前記遮光部材は、前記第2の方向において、前記第1のレンズアレイの隣り合うレンズ列同士の間に配置される中板を有しており、
前記中板は、前記第1の断面に平行な散乱面を含むことを特徴とする、レンズアレイ光学系。
A first lens array configured by arranging a plurality of lens arrays including a plurality of lenses arranged in a first direction in a second direction perpendicular to the first direction and the optical axis direction;
A second lens array configured by arranging a plurality of lens rows including a plurality of lenses arranged in the first direction in the second direction;
A light shielding member disposed between the first lens array and the second lens array;
A lens array optical system comprising:
The lens array optical system forms an erect image of an object in a first cross section perpendicular to the second direction, and forms an inverted image of the object in a second cross section perpendicular to the first direction. Formed,
The light shielding member has an intermediate plate disposed between adjacent lens rows of the first lens array in the second direction,
The lens array optical system, wherein the intermediate plate includes a scattering surface parallel to the first cross section.
前記レンズアレイ光学系は、前記第1の断面内において前記物体の正立等倍像を形成することを特徴とする、請求項1に記載のレンズアレイ光学系。   The lens array optical system according to claim 1, wherein the lens array optical system forms an erecting equal-magnification image of the object in the first cross section. 前記散乱面には、シボが設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載のレンズアレイ光学系。   The lens array optical system according to claim 1, wherein the scattering surface is provided with a texture. 前記散乱面の前記シボの平均深さは、8μm以上30μm以下であることを特徴とする、請求項3に記載のレンズアレイ光学系。   The lens array optical system according to claim 3, wherein an average depth of the texture on the scattering surface is 8 μm or more and 30 μm or less. 前記中板の前記第2の方向における長さをD、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの前記光軸方向における距離をΔ、とするとき、
D≦0.18Δ
なる条件を満たすことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。
When the length of the intermediate plate in the second direction is D, and the distance in the optical axis direction between the first lens array and the second lens array is Δ,
D ≦ 0.18Δ
The lens array optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記中板の前記第2の方向における長さをD、前記レンズアレイ光学系の前記第2の方向における有効径をRs、とするとき、
D/Rs≦0.1
なる条件を満たすことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。
When the length of the intermediate plate in the second direction is D, and the effective diameter of the lens array optical system in the second direction is Rs,
D / Rs ≦ 0.1
The lens array optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記中板の前記第2の方向における長さをD、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの前記光軸方向における距離をΔ、前記レンズアレイ光学系の前記第2の方向における有効径をRs、とするとき、
(0.18Δ−D)/Rs≧0.05
なる条件を満たすことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。
The length of the intermediate plate in the second direction is D, the distance in the optical axis direction between the first lens array and the second lens array is Δ, and the second direction of the lens array optical system. When the effective diameter at is Rs,
(0.18Δ-D) /Rs≧0.05
The lens array optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the following condition is satisfied.
前記第1のレンズアレイ及び前記第2のレンズアレイの前記複数のレンズ列は、前記第2の方向については千鳥配列されていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。   The plurality of lens rows of the first lens array and the second lens array are staggered in the second direction, according to any one of claims 1 to 7. The lens array optical system described. 前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとは、中間像が形成される中間結像面に対して対称な形状であることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。   9. The first lens array and the second lens array have a symmetrical shape with respect to an intermediate image plane on which an intermediate image is formed. The lens array optical system according to 1. 前記第1及び第2のレンズアレイの少なくとも一方について、前記第2の方向において隣り合う2つのレンズの光軸同士の前記第1の方向における離間量を0としたとき、前記2つのレンズのレンズ面は、
Figure 2017107120
なる式(ただし、X、Y及びZはそれぞれ、光軸方向、前記第1の方向及び前記第2の方向の座標、Ci,jは非球面係数)で表されることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。
For at least one of the first and second lens arrays, when the distance between the optical axes of two lenses adjacent in the second direction in the first direction is 0, the lenses of the two lenses The surface is
Figure 2017107120
(Where X, Y, and Z are optical axis directions, the coordinates of the first direction and the second direction, and C i, j is an aspheric coefficient), respectively, The lens array optical system according to any one of claims 1 to 9.
前記複数のレンズは、開口形状が矩形であるレンズ面を含むことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。   11. The lens array optical system according to claim 1, wherein each of the plurality of lenses includes a lens surface having a rectangular aperture shape. 11. 前記複数のレンズは、前記第1の断面内と前記第2の断面内とで互いに異なるパワーを有するアナモフィック面を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のレンズアレイ光学系。   The lens according to claim 1, wherein the plurality of lenses include anamorphic surfaces having different powers in the first cross section and in the second cross section. Array optical system. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載のレンズアレイ光学系と、該レンズアレイ光学系により形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。   13. The lens array optical system according to claim 1, a developing device that develops an electrostatic latent image formed by the lens array optical system as a toner image, and the developed toner image. An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers to a transfer material; and a fixing device that fixes the transferred toner image to the transfer material. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載のレンズアレイ光学系と、該レンズアレイ光学系により集光された原稿からの光束を受光する受光部と、を備えることを特徴とする画像読取装置。   An image reading apparatus comprising: the lens array optical system according to any one of claims 1 to 12; and a light receiving unit that receives a light beam from a document condensed by the lens array optical system. .
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