JP3306793B2 - 結像素子 - Google Patents
結像素子Info
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- JP3306793B2 JP3306793B2 JP31797592A JP31797592A JP3306793B2 JP 3306793 B2 JP3306793 B2 JP 3306793B2 JP 31797592 A JP31797592 A JP 31797592A JP 31797592 A JP31797592 A JP 31797592A JP 3306793 B2 JP3306793 B2 JP 3306793B2
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- prism
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや複写
器、光プリンタ等の画像伝送体として有用に用い得る結
像素子に関する。
器、光プリンタ等の画像伝送体として有用に用い得る結
像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファクシミリや複写器、光プリンタ等に
は、被写体の画像をライン状の情報として読取り、ＣＣ
Ｄセンサや感光ドラム上に正立等倍像を結像させるため
の素子として屈折率分布型円柱状レンズの配列体が用い
られている。
は、被写体の画像をライン状の情報として読取り、ＣＣ
Ｄセンサや感光ドラム上に正立等倍像を結像させるため
の素子として屈折率分布型円柱状レンズの配列体が用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】屈折率分布型円柱状レ
ンズは、通常、シリカガラスロッドを線引きし、この線
状体を溶融塩中に浸漬し、イオン交換法にて、線状体の
外周部の屈折率を低下させ、線状体の中心から外周に向
って、二次曲線型の屈折率分布を生起させる方法によっ
て作られており、ガラス線状体のイオン交換に長時間を
要するとともに、線状体の径のわずかな差により、その
イオン交換条件を変えねばならず、イオン交換ロッド毎
に共役長の異なる屈折率分布型棒状レンズが生産される
ため、この棒状レンズを用いて結合素子アレイを作る際
には、その取扱いに多大な留意を払う必要がある。
ンズは、通常、シリカガラスロッドを線引きし、この線
状体を溶融塩中に浸漬し、イオン交換法にて、線状体の
外周部の屈折率を低下させ、線状体の中心から外周に向
って、二次曲線型の屈折率分布を生起させる方法によっ
て作られており、ガラス線状体のイオン交換に長時間を
要するとともに、線状体の径のわずかな差により、その
イオン交換条件を変えねばならず、イオン交換ロッド毎
に共役長の異なる屈折率分布型棒状レンズが生産される
ため、この棒状レンズを用いて結合素子アレイを作る際
には、その取扱いに多大な留意を払う必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、より
製作が容易な結像素子を開発することを目的として検討
した結果、本発明を完成したものであり、その要旨とす
るところは、透明な角柱体であり、その屈折率分布を有
する方向を角柱体の厚み方向とし、この角柱体の厚み方
向の屈折率が、その中心面から外側面に向って［数５］
で示される二次曲線にほぼ近似され、光軸方向の長さＷ
が［数６］で規定する長さを有する角柱体の光入・出射
端面に、焦点距離の等しい凸レンズをそれぞれ設けた結
像素子よりなる第１の発明と、第１の発明で用いる角柱
体２本を直列に、各角柱体の屈折率分布方向が互いに垂
直となるように配列した角柱体組立体の光入・出射端面
に、焦点距離の等しい凸レンズを配設したことを特徴と
する正立等倍像を結像する結像素子よりなる第２の発明
にて構成される。
製作が容易な結像素子を開発することを目的として検討
した結果、本発明を完成したものであり、その要旨とす
るところは、透明な角柱体であり、その屈折率分布を有
する方向を角柱体の厚み方向とし、この角柱体の厚み方
向の屈折率が、その中心面から外側面に向って［数５］
で示される二次曲線にほぼ近似され、光軸方向の長さＷ
が［数６］で規定する長さを有する角柱体の光入・出射
端面に、焦点距離の等しい凸レンズをそれぞれ設けた結
像素子よりなる第１の発明と、第１の発明で用いる角柱
体２本を直列に、各角柱体の屈折率分布方向が互いに垂
直となるように配列した角柱体組立体の光入・出射端面
に、焦点距離の等しい凸レンズを配設したことを特徴と
する正立等倍像を結像する結像素子よりなる第２の発明
にて構成される。
【数５】 ｎ＝ｎ０（１−ｇ２ｒ２／２） （式中、ｎ,ｎ０,ｇ,ｒは［数１］と同じ。）
【数６】 Ｗ＝π／ｇ （式中、Ｗ,π,ｇは［数２］と同じ。）
【０００５】本発明を実施するに際して用いる屈折率分
布型角柱体は、未硬化状態でそれぞれ屈折率の異なる樹
脂と単量体とよりなる複数の樹脂組成物より適宜な厚さ
のシート状物を作り、これらシート状物を奇数枚貼り合
わせるに際し、その屈折率が中心面から外側面へ向って
小さくなるように貼り合わせた状態で各層間の単量体の
相互拡散を行わしめた状態で、このシート状物内の単量
体を重合させ、光軸方向の長さＷが［数６］なる条件を
備え、幅方向での屈折率分布が［数５］なる条件に合致
した図３に示すごときシート状物となし、適宜な厚さと
長さに切断することによって作ることができ、屈折率分
布型円柱状レンズと同様に屈折率分布をもつ媒体中をｚ
軸方向に進行する光は周期２π／ｇでｘ軸方向に蛇行す
る光路をとり、この周期の１／２が［数６］に合致す
る。
布型角柱体は、未硬化状態でそれぞれ屈折率の異なる樹
脂と単量体とよりなる複数の樹脂組成物より適宜な厚さ
のシート状物を作り、これらシート状物を奇数枚貼り合
わせるに際し、その屈折率が中心面から外側面へ向って
小さくなるように貼り合わせた状態で各層間の単量体の
相互拡散を行わしめた状態で、このシート状物内の単量
体を重合させ、光軸方向の長さＷが［数６］なる条件を
備え、幅方向での屈折率分布が［数５］なる条件に合致
した図３に示すごときシート状物となし、適宜な厚さと
長さに切断することによって作ることができ、屈折率分
布型円柱状レンズと同様に屈折率分布をもつ媒体中をｚ
軸方向に進行する光は周期２π／ｇでｘ軸方向に蛇行す
る光路をとり、この周期の１／２が［数６］に合致す
る。
【０００６】例えば、ポリメチルメタクリレートとメチ
ルメタクリレートよりなる組成物をシート化してシート
状物(A) とし、ポリメチルメタクリレートとトリフルオ
ロエチルメタクリレートよりなる組成物をシート化して
シート状物(B) となし、シート状物(A) の両側にシート
状物(B) を貼り合わせて３層状のシート状物とし、これ
ら層中のメチルメタクリレートとトリフルオロエチルメ
タクリレートとを相互拡散せしめた状態で、シート状物
中のメチルメタクリレートとトリフルオロエチルメタク
リレートを光重合することによって、図３に示すごと
き、目的とする屈折率分布型シート状物を作ることがで
きる。かくして得られた本発明で使用する角柱体は、屈
折率分布を備えた方向では光線は周期が２π／ｇで蛇行
するものとなっており、屈折率分布面に垂直な面では光
は直進する作用を示す。
ルメタクリレートよりなる組成物をシート化してシート
状物(A) とし、ポリメチルメタクリレートとトリフルオ
ロエチルメタクリレートよりなる組成物をシート化して
シート状物(B) となし、シート状物(A) の両側にシート
状物(B) を貼り合わせて３層状のシート状物とし、これ
ら層中のメチルメタクリレートとトリフルオロエチルメ
タクリレートとを相互拡散せしめた状態で、シート状物
中のメチルメタクリレートとトリフルオロエチルメタク
リレートを光重合することによって、図３に示すごと
き、目的とする屈折率分布型シート状物を作ることがで
きる。かくして得られた本発明で使用する角柱体は、屈
折率分布を備えた方向では光線は周期が２π／ｇで蛇行
するものとなっており、屈折率分布面に垂直な面では光
は直進する作用を示す。
【０００７】以下、図面により本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【０００８】図１は本発明の第１の発明の結像素子の一
例を示す斜視図であり、同図中３は屈折率分布型角柱体
であり、１、２はこの角柱体３の光入・出射端面に設け
た焦点距離の等しい凸レンズであり、４は物体であり、
５はこの結像素子にて結像された倒立等倍像の結像であ
る。
例を示す斜視図であり、同図中３は屈折率分布型角柱体
であり、１、２はこの角柱体３の光入・出射端面に設け
た焦点距離の等しい凸レンズであり、４は物体であり、
５はこの結像素子にて結像された倒立等倍像の結像であ
る。
【０００９】すなわち、この結像素子は屈折率分布方向
の結像は正立等倍像であり、屈折率分布面に垂直な方向
では、この角柱体の光入・出射面に設けた２枚の凸レン
ズの作用のみによって倒立等倍像が結像される。このよ
うにこの結像素子は屈折率分布面方向に正立等倍像を結
像できるものであるため、この結像素子を図４に示すご
とく、その屈折率分布方向に複数個結合することによっ
て、そのライン方向に連続した像を結像するライン結像
素子として利用することができる。
の結像は正立等倍像であり、屈折率分布面に垂直な方向
では、この角柱体の光入・出射面に設けた２枚の凸レン
ズの作用のみによって倒立等倍像が結像される。このよ
うにこの結像素子は屈折率分布面方向に正立等倍像を結
像できるものであるため、この結像素子を図４に示すご
とく、その屈折率分布方向に複数個結合することによっ
て、そのライン方向に連続した像を結像するライン結像
素子として利用することができる。
【００１０】次に第１の発明の結像素子の結像機構を図
２により説明する。図２(a) はこの結像素子のｙｚ面の
結像機構を説明する図であり、この結像機構は、角柱体
の光入・出射面に設けた焦点距離の等しい凸レンズの結
像作用によってのみ結像が起る。すなわち、凸レンズの
焦点距離の位置にある物体上の点＋y1は、２枚の凸レン
ズの作用によって他方の凸レンズの焦点距離上の結像面
の−y1の位置に、物体上の中心点０は、凸レンズの作用
によって結像面の中心点０に結像するため、ｙｚ面での
この結像素子の結像は倒立等倍像となる。
２により説明する。図２(a) はこの結像素子のｙｚ面の
結像機構を説明する図であり、この結像機構は、角柱体
の光入・出射面に設けた焦点距離の等しい凸レンズの結
像作用によってのみ結像が起る。すなわち、凸レンズの
焦点距離の位置にある物体上の点＋y1は、２枚の凸レン
ズの作用によって他方の凸レンズの焦点距離上の結像面
の−y1の位置に、物体上の中心点０は、凸レンズの作用
によって結像面の中心点０に結像するため、ｙｚ面での
この結像素子の結像は倒立等倍像となる。
【００１１】図２(b) は第１の発明の結像素子のｘｚ面
の結像作用を示す図である。物体面上の点＋x1よりの光
は凸レンズ１に入り、まず凸レンズの作用によって光軸
（ｚ軸）と角度−tan-1(x1/f) ……ｆは凸レンズ１、２
の焦点距離……をなす平行光に変換されて、角柱体の光
入射端より角柱体中に入る。次いで、この光は角柱体の
屈折面での作用によって光軸とのなす角度tan(x1/f) な
る角度で角柱体の光出射端から放射され、凸レンズ２の
作用によって結像上の点x1の位置に結像する。物体上の
中点０より発した光はやはり同様の光路を通り、結像上
の中点０に結像する。すなわち、この結像素子のｘｚ面
では正立等倍像を結像する。
の結像作用を示す図である。物体面上の点＋x1よりの光
は凸レンズ１に入り、まず凸レンズの作用によって光軸
（ｚ軸）と角度−tan-1(x1/f) ……ｆは凸レンズ１、２
の焦点距離……をなす平行光に変換されて、角柱体の光
入射端より角柱体中に入る。次いで、この光は角柱体の
屈折面での作用によって光軸とのなす角度tan(x1/f) な
る角度で角柱体の光出射端から放射され、凸レンズ２の
作用によって結像上の点x1の位置に結像する。物体上の
中点０より発した光はやはり同様の光路を通り、結像上
の中点０に結像する。すなわち、この結像素子のｘｚ面
では正立等倍像を結像する。
【００１２】すなわち、この型の結像素子の作用は、
(1) 凸レンズ１による位置−角度変換作用、(2) 角柱体
による角度位置変換、(3) 凸レンズ２による角度−位置
変換作用によって正立等倍像が得られる。
(1) 凸レンズ１による位置−角度変換作用、(2) 角柱体
による角度位置変換、(3) 凸レンズ２による角度−位置
変換作用によって正立等倍像が得られる。
【００１３】図５は第２の本発明の結像素子の一例を示
す斜視図である。この結像素子は、一方向のみに屈折率
分布を有する角柱体3a、3bを、その屈折率分布面が互い
に垂直となるように直列に結合して角柱体直列結合体と
なし、この直列結合体の光入・出射面に焦点距離ｆの凸
レンズをそれぞれ設けた構造を有している。
す斜視図である。この結像素子は、一方向のみに屈折率
分布を有する角柱体3a、3bを、その屈折率分布面が互い
に垂直となるように直列に結合して角柱体直列結合体と
なし、この直列結合体の光入・出射面に焦点距離ｆの凸
レンズをそれぞれ設けた構造を有している。
【００１４】図６は第２の本発明の結像素子の結像作用
を示す図である。図６(a) はそのｙｚ面の結像作用を示
す図であり、物体面上の点＋y1より発した光は凸レンズ
１の作用によって光軸（ｚ軸）に対し、−tan(y1/f) な
る平行光線となり、角柱体3a中を直進し、角柱体3bに同
じ角度で入り、角柱体の屈折率分布面の屈折作用によっ
て角柱体3bの光出射面からtan(y1/f) なる角度で出射
し、凸レンズ２の作用によって結像上の点y1上に正立等
倍像として結像する。同様に物体上の中点０より発した
光は凸レンズ１、角柱体3a、角柱体3bおよび凸レンズ２
の作用によって、結像上の中点０に正立等倍像として結
像する。
を示す図である。図６(a) はそのｙｚ面の結像作用を示
す図であり、物体面上の点＋y1より発した光は凸レンズ
１の作用によって光軸（ｚ軸）に対し、−tan(y1/f) な
る平行光線となり、角柱体3a中を直進し、角柱体3bに同
じ角度で入り、角柱体の屈折率分布面の屈折作用によっ
て角柱体3bの光出射面からtan(y1/f) なる角度で出射
し、凸レンズ２の作用によって結像上の点y1上に正立等
倍像として結像する。同様に物体上の中点０より発した
光は凸レンズ１、角柱体3a、角柱体3bおよび凸レンズ２
の作用によって、結像上の中点０に正立等倍像として結
像する。
【００１５】図６(b) は、この結像素子のｘｚ面での結
像作用を示す図である。物体上の点＋x1より発した光
は、凸レンズ１の作用によって−tan(x1/f) なる平行光
線に分解され、角柱体3aの屈折率分布面の屈折作用によ
って、角柱体3aの光出射面よりtan(x1/f) なる角度で出
射するとともに、角柱体3b中を同じ方向の平行光線とし
て通過し、角柱体3bの光出射面より出るとともに、凸レ
ンズ２の作用によって結像上の点x1に正立等倍像として
結像する。物体上の中点０は凸レンズ１、角柱体3a、3b
および凸レンズ２の作用によって結像上の点０に正立等
倍像として結像する。すなわち、第２の型の結像素子は
正立等倍像を結像しうるものである。
像作用を示す図である。物体上の点＋x1より発した光
は、凸レンズ１の作用によって−tan(x1/f) なる平行光
線に分解され、角柱体3aの屈折率分布面の屈折作用によ
って、角柱体3aの光出射面よりtan(x1/f) なる角度で出
射するとともに、角柱体3b中を同じ方向の平行光線とし
て通過し、角柱体3bの光出射面より出るとともに、凸レ
ンズ２の作用によって結像上の点x1に正立等倍像として
結像する。物体上の中点０は凸レンズ１、角柱体3a、3b
および凸レンズ２の作用によって結像上の点０に正立等
倍像として結像する。すなわち、第２の型の結像素子は
正立等倍像を結像しうるものである。
【００１６】図７は、第２の型の本発明の結像素子を屈
折率分布面方向に複数個結合したライン結像素子の一例
を示す図であり、図８は図７に示したライン結像素子を
積層した面結像素子の一例を示す斜視図である。これら
の結像素子は結像部にＣＣＤセンサや光センサ等のセン
サを配設することによってイメージセンサとして利用す
ることができ、ファクシミリ、液晶プリンタ、ＬＥＤプ
リンタなどの結像素子として有用に利用することができ
る。
折率分布面方向に複数個結合したライン結像素子の一例
を示す図であり、図８は図７に示したライン結像素子を
積層した面結像素子の一例を示す斜視図である。これら
の結像素子は結像部にＣＣＤセンサや光センサ等のセン
サを配設することによってイメージセンサとして利用す
ることができ、ファクシミリ、液晶プリンタ、ＬＥＤプ
リンタなどの結像素子として有用に利用することができ
る。
【００１７】
【図１】第１の型の本発明の結像素子の一例を示す斜視
図。
図。
【図２】第１の型の結像素子の結像作用を示す平面図。
【図３】本発明の結像素子を構成する角柱体を作る原体
の斜視図。
の斜視図。
【図４】第１の型の結像素子複数個を二方向に結合した
ライン結像素子の斜視図。
ライン結像素子の斜視図。
【図５】第２の型の本発明の結像素子の一例を示す斜視
図。
図。
【図６】第２の型の結像素子の結像作用を示す平面図。
【図７】第２の結像素子複数個を一方向に結合したライ
ン結像素子の斜視図。
ン結像素子の斜視図。
【図８】第２の結像素子複数個を立体的に結合した面結
像素子の斜視図。
像素子の斜視図。
１，２ ………… 凸レンズ ３，3a，3b …… 角柱体 ４ ……………… 物体 ５ ……………… 結像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 G02B 27/18
Claims (2)
- 【請求項１】 透明な角柱体であり、その屈折率分布を
有する方向を角柱体の厚み方向とし、この角柱体の厚み
方向の屈折率分布が、その中心面から外側面に向って
［数１］で示される二次曲線にほぼ近似され、光軸方向
の長さＷが、［数２］で規定される長さにほぼ等しい長
さを有する角柱体の光入・出射面に、焦点距離の等しい
凸レンズをそれぞれ設けたことを特徴とする結像素子。 【数１】 ｎ＝ｎ０（１−ｇ２ｒ２／２） （式中、ｎは透明角柱体の屈折率分布を有する方向での
中心面から距離ｒ離れた位置の屈折率、ｎ０は中心面の
屈折率、ｇは屈折率分布定数、ｒは中心面からの距離を
示す。） 【数２】 Ｗ＝π／ｇ （式中、Ｗは透明角柱体の屈折率分布を有する方向での
長さ、πは定数、ｇは屈折率分布定数を示す。） - 【請求項２】 透明な角柱体であり、その屈折率分布を
有する方向を角柱体の厚み方向とし、この角柱体の厚み
方向の屈折率分布が、その中心面から外側面に向って
［数３］で示される二次曲線にほぼ近似され、その光軸
方向の長さＷが［数４］で規定される厚さを有する角柱
体２本を、屈折率分布方向が互いに直交するように直列
配列して角柱体の直列結合体とし、この角柱体の直列結
合体の光入・出射面に、焦点距離の等しい凸レンズをそ
れぞれ設けたことを特徴とする結像素子。 【数３】 ｎ＝ｎ０（１−ｇ２ｒ２／２） （式中、ｎ,ｎ０,ｇ,ｒは［数１］と同じ。） 【数４】 Ｗ＝π／ｇ （式中、Ｗ,π,ｇは［数２］と同じ。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31797592A JP3306793B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 結像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31797592A JP3306793B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 結像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148516A JPH06148516A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3306793B2 true JP3306793B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=18094085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31797592A Expired - Fee Related JP3306793B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 結像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306793B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-04 JP JP31797592A patent/JP3306793B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06148516A (ja) | 1994-05-27 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |