JPH0731357B2

JPH0731357B2 - 多重倍率短焦点距離光学装置

Info

Publication number: JPH0731357B2
Application number: JP62051815A
Authority: JP
Inventors: ボールロセロバート; エドワードデイブラーメルビン
Original assignee: ゼロツクスコ−ポレ−シヨン
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: US4678311A; JPS62229239A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は短焦点距離作像装置に関するものである。より
詳細にいえば、本発明は複数個の行のレンズを備え、そ
しておのおののレンズの行が異なる倍率値を有する、短
焦点距離作像装置に関するものである。

［従来の技術］小形で机上形の静電写真書類複写装置がますます使われ
るようになつてきたが、その理由の少なくとも一部分
は、比較的短い共役長、例えば、100mm以下の光学的作
像装置が利用可能になつたからである。その１つの例
は、米国特許第3,584,950号および米国特許第3,584,952
号に開示されている。ストリツプ・レンズを作像装置に
使用することである。これらの特許に開示されているよ
うに、複数個の屈折性小レンズを備えたレンズ・ストリ
ツプ素子を備え、このような素子の３個が共通の軸をも
つように整合して３個の小レンズ組立体を構成し、その
全共役長は約64mmである。このように設計されたレンズ
を用いることにより、小レンズを精密に整合させて、感
光面上に1:1直立像をうることは困難であることがわか
つている。また、このストリツプ・レンズ設計では、相
互間での漏洩が起きないように、レンズの間に光学的バ
ツフルを付加することが必要である。

短焦点距離作像装置の第２の例は米国特許第3,947,106
号および米国特許第3,977,777号に開示されている。こ
れらの特許に開示されているように、複数個の屈折率分
布光フアイバが束ねられて、線状投影レンズがつくられ
る。この屈折率分布レンズ・アレイはSELFOCレンズ（日
本国で登録された商標である。所有者はNippon sheet G
lass（日本板ガラス）株式会社）として知られており、
この屈折率分布レンズ・アレイは、従来のレンズ・鏡を
用いた光学装置に置き替つて、市販されている多くの書
類複写装置に使用されている。

短焦点距離作像装置の第３の例は、1985年３月６日発行
の欧州特許公報第0133788号と、米国特許第4,488,864号
とに開示されている。この装置のレンズ・アレイは感光
性のソフト・ガラスを備えており、このソフト・ガラス
が、穴あきマスクを通して、平行紫外光線で対向した表
面が露光される。その後、熱処理が行なわれて、ガラス
の表面上に小さな球面形の厚レンズが作られる。これら
のレンズは１つの行に配列されてレンズ・アレイを構成
し、このレンズ・アレイが作像装置の機能を行なう前記特許による先行技術は、レンズ・アレイの種々の実
施例を開示している。これらの実施例では、レンズが書
類と像平面との間の光軸上に配置された時、書類の１倍
倍率の直立像を投影することができる。米国特許第4,33
1,380号に従つて屈折率分布レンズ・アレイを適切に設
計することにより、１倍以外の倍率比で像を投影できる
ことがわかつている。米国特許第4,331,380号はさら
に、従来の1:1屈折率分布レンズ・アレイを縮小・拡大
屈折率分布レンズ・アレイと組み合わせてレンズ組立体
を構成することにより、そしてこのレンズ組立体を光路
内のどこに配置するかによつて、１倍倍率またはある縮
小倍率またはある拡大倍率のいずれかでもつて書類を複
写できる、書類作像装置の実施例を開示している。さら
に、米国特許第4,692,015号に開示されている形式の厚
レンズ・アレイによつて、ある倍率特性をもつた厚レン
ズ形レンズ・アレイを構成できることが知られている。
前記米国特許第4,692,015号に開示された内容はそっく
りそのまま参考として本発明に取り入れられている。

［発明の目的と要約］これらの先行技術によるレンズ・アレイは、米国特許第
4,331,380号に開示されているアレイを除き、１つの倍
率でだけ動作するという点で限定されたものである。通
常の構造体の中に複数個のレンズ・アレイを備え、これ
らのレンズ・アレイのおのおのが異なる倍率を有してい
る、短焦点距離レンズ組立体が使用可能であれば大変好
ましい。したがつて、本発明の目的は物体面上にある書
類の像を光路に沿つて感光像面上に投影するための短焦
点距離レンズ組立体を備えた、静電写真複写装置の光学
装置をうることである。前記レンズ組立体は複数個のリ
ニア・レンズ・アレイで構成され、そしてそのおのおの
のレンズ・アレイは特定の倍率値をもち、またおのおの
のレンズ・アレイは前記レンズ組立体の一体化した一部
分として作られる。静電複写機の前記光学装置は、書類
を部分的に照明しそして反射された像をレンズ・アレイ
の中の選定されたレンズ・アレイに向けて進めるための
装置を有し、それによつて書類の照明された部分が、感
光像面上に、この選定されたレンズ・アレイの倍率値で
もつて投影される。第１実施例では、レンズ・アレイは
平面ガラス体の中に一体化して作成される。第２実施例
では、レンズ・アレイは全体的に円柱形で、一部分が不
透明である、ガラス体の中に作成される。

［実施例］第1A図から第1C図は多重倍率を有する単一体短焦点距離
レンズ組立体10を示した図である。このレンズ組立体は
単一体平面形ガラス体12を有し、そしてこのガラス体の
中に複数個の小レンズ14がガラス体12の厚さ方向にわた
つて存在し、そしてこれらの複数個の小レンズはガラス
体12の幅方向にいくつかの行に整合して配列される。こ
れらの小レンズの行のうちのいくつかの代表的な行だけ
が図面に示されているが、ガラス体の表面全体がこのよ
うな小レンズの行で覆われている。第１行に沿つて整合
して配置されている小レンズ14は、第１レンズ・アレイ
14′を構成する。レンズ・アレイ14′は１倍倍率アレイ
として作られており、好ましい実施例では、前述米国特
許第4,692,015号公報に開示されているマスク法と加熱
法とを用いて作成される。行16′は複数個の小レンズ16
で構成され、行18′は複数個の小レンズ18で構成され、
そして行20′は複数個の小レンズ20で構成される。これ
らの小レンズの光軸は、最も外側の行20の場合に最もは
つきり示されているように、相互に傾いている。好まし
い実施例では、これらの行のおのおのは、特定の倍率値
をもつように、米国特許第4,692,015号に開示されてい
る原理に従つて作成される。１つの例をあげれば、行16
は0.8倍の縮小倍率値をもち、行18は0.7倍の縮小倍率値
をもち、そして行20は0.5倍の縮小倍率値をもつ。この
レンズ組立体が反転されると、おのおののレンズ・アレ
イは逆数の拡大倍率値をもつ。例えば、レンズ18は、反
転された時、1.414倍の拡大倍率値をもつ。

レンズ・アレイ行は適当なマスク開口部を通して光を進
めるから、おのおのの行はすぐ近くに配置され、したが
つて、ガラス体12は複数個の行を有することができる。
おのおのの行は１つの倍率を有し、この倍率はＷ方向に
は一定であるが、ｌ（長さ）方向には変化する。第1A図
から第1C図に示した多重レンズ・アレイを、第２図に示
された書類走査光学装置の作像装置に使用することがで
きる。

第２図に示されているように、書類22がプラテン24の上
に配置される。このプラテン24は、走査動作中、可逆駆
動電動機26のような適当な駆動装置によつて、水平面内
で移動することができる。走査動作中のプラテンの移動
方向は矢印で示されている。エンドレス光受容器ベルト
27の一部分は１つの平面内にあり、そしてこの平面はプ
ラテン24の平面に平行である。ベルト27は、電動機28の
ような適当な駆動装置によつて、矢印の方向（時計方
向）に駆動される。レンズ組立体10はプラテン24とベル
ト27との間に配置されており、そして可逆駆動電動機30
によつて水平方向に移動することができる。細長いラン
プ・反射器組立体32によつて、プラテン24の底に沿つ
て、細くて縦方向に長い照明された帯がつくられる。シ
ヤツタ組立体34,36が所定の位置に取り付けられてい
て、それにより、書類から反射された増分像だけが入つ
てきて取り出され、そして選定されたレンズ・アレイ行
または光路37に沿つて出ていく。実際には、放射効率を
改良するために、もし隣接する行の倍率が十分に近接し
ていて像全体の品質が大幅に劣化することがないなら
ば、複数個の行で結像を行つてもよい。

動作のさいには、書類22がプラテン24の上に置かれ、そ
してオペレータが制御盤38のところで倍率を選定する。
制御盤で生じたこの倍率信号は制御回路40に送られる。
いま1:1の再生倍率が要求されているとすると、それに
対応する信号が回路40で生じ、そしてこの信号が電動機
30に送られる。それに応じて電動機30が動作してレンズ
組立体10を水平方向に移動させ、行14（1:1倍率行）を
光路37内の作像位置に配置する。それから、プラテン24
が電動機26によつて回路40の制御の下で右方向に移動
し、書類のつぎつぎの部分が照明装置組立体32によつて
照明された細い帯状部分を通過する。光が書類で反射さ
れ、そしてシヤツタ組立体34を通つて、レンズ・アレイ
行14の入口表面に入射する。このレンズ・アレイは反射
光の像を１倍の倍率でベルト27の感光面上に投影する。
倍率が１倍の場合、ベルト27はプラテン24と同じ速さで
移動する。プラテン24の１走査行程が終わつた時点で、
書類の全体を照明された帯状部分が通過しており、そし
て書類の完全な潜像がベルトの表面上につくられる。そ
の後でこの潜像が現像され、そして当業者には周知の静
電写真法によつて、この像が出力記録媒体に転写され
る。

制御盤38はレンズ・アレイ組立体の上に各レンズ・アレ
イの倍率値に対応したスイツチ（図示されていない）を
有している。１倍以外の倍率で書類を再生する必要があ
る場合には、オペレータは制御盤38でスイツチの切り替
えを行なう。このスイツチの切り替えが行なわれると１
つの信号が発生し、そしてこの信号が制御回路40に送ら
れる。すると、制御回路40は電動機30に信号を送つてレ
ンズ組立体を所定の位置へ駆動する。すなわち、選定さ
れた倍率値をもつたレンズ・アレイが光路内にくるよう
に駆動される。制御回路40はまた電動機26に信号を送つ
て（減速のスピードを増すかまたは拡大のスピードを減
少させることにより）プラテン24の走査速度を変える。
全体の共役条件を維持するために、レンズ組立体の垂直
方向の位置を少し変えることが必要な場合がある。この
ために、制御回路40はレンズ組立体の垂直位置決め・反
転装置42に信号を送つて、レンズを垂直方向の新しい位
置に移動させたり、そしてまた逆数の倍率が選定された
時、レンズ組立体を回転させることができる。

第1A図から第1C図に示されたレンズ組立体は１行のレン
ズ・アレイで構成され、おのおのの行のレンズ・アレイ
は固有の倍率を有している。第２図に示された装置の像
の品質は、レンズ・アレイを２行以上のレンズ・アレイ
で構成することによつて、改善することができる。互い
に近接した行をグループに分け、各行を同じ倍率をもち
かつ共役関係にあるように設計することにより、好まし
い実施例がえられる。この実施例が第3A図から第3C図に
示されている。第3A図から第3C図に示されているよう
に、レンズ組立体50は複数行の小レンズで構成される。
２行のレンズが組み合わされて群を構成し、複数個のず
れた２行レンズ・アレイがつくられる。したがつて、１
倍倍率レンズ・アレイ52は２つの同等の行54および56で
構成され、0.7倍倍率レンズ・アレイ60は２つの行62お
よび64で構成され、そして0.5倍倍率レンズ・アレイ70
は２つの行72および74で構成される。図面に示されてい
るように、これらの行のおのおのはそれらの軸の間にわ
ずかの傾斜角を有していることが必要であり、それによ
り像が重なつてその解像度が改善され、したがつて、像
の品質が向上する。もしレンズ組立体50が第２図の作像
装置に使用される場合には、付加された行の小レンズも
動作に取り入れるために、シヤツタの幅が調整され（広
げられ）る。

第４図は、レンズ組立体10の平面形実施例を湾曲した形
に変更した、別の実施例を示した図である。この変更実
施例では、ガラス体は可撓性を有するプラスチツク材料
で置き替えられて作成され、その形は湾曲した形につく
られる。この実施例では、プラスチツク体76は成形でつ
くられる。小レンズ64は、加熱された透明プラスチツク
を鋳型の中に入れることによつて、一体成形工程で行76
をつくることで作成される。この組立体の中央部分の行
は、物体24と像平面27とに対して、既に垂直に配向して
いる。もし行の対がアレイの端部付近に選定されるなら
ば、この組立体は移動と回転が同時に行なわれて、端部
の行対72,74の軸が物体と像平面との間で全体的に垂直
の方向を向くようにされる。拡大行の中央素子は像平面
に対し垂直でなければならない。この実施例では、第２
図の実施例が本来もつているアレイ端の行対に対する軸
外光線入射効果（キーストーニング効果）がない。

本発明のこの他の実施例を説明する。第5A図および第5B
図は全体的に円柱形の多重倍率レンズ・アレイ組立体80
を示した図である。第5A図は端面図であり、そして第5B
図は側面図である。この組立体は全体的に円柱形ガラス
体または円柱形プラスチツク体82で作成され、そしてこ
のガラス体またはプラスチツク体82は、光学的に透明な
２つの四分体84および86と、２つの不透明な四分体89お
よび90とに分割される。透明四分体84および86は、（四
分体84内の）５個の行92,94,96,98,100と（四分体86内
の）５個の行102,104,106,108,110で構成された、複数
個の球面（または非球面）作像素子91を有する。おのお
のの行はこの円柱体の全長にわたつて取り付けられてお
り、かつ、反対側の四分体内のおのおのの行と整合して
いて厚レンズ・アレイを構成し、この円柱体のコア付近
に反転像をつくる。この円柱体によつて作像が行なわれ
るとき、行対のおのおのは、１つの行の中の小レンズの
間隔と、レンズの曲率と、レンズ対間の距離と、円柱体
の方向とによつて定まる倍率で動作するように設計され
る。行対92,102は最小の縮小倍率（0.5）をもち、そし
て反転した時最大の拡大倍率をもつ。行92を構成する小
レンズの間の間隔は最大であり、そして行102の小レン
ズの間の間隔は最小である。素子の間隔は、行94から行
100へ進むにつれて減少し、そして行104から行110に進
むにつれて増加する。行対100,110は１倍倍率行であ
り、行対94,104、行対96,106および行対98,108は、行対
92,102の倍率と行対100,110の倍率との中間の縮小倍率
・拡大倍率をもつ。１つの行内の素子の間での信号漏洩
を防止するために、四分体84,86にわたつてバツフル板1
12が設けられる。これらの板はその中心点において円柱
体の長さ方向に垂直であるが、100行と110行のまわりに
旋回している。

第5A図および第5B図にはいくつかの代表的なバツフル素
子と小レンズ素子だけが示されているが、透明四分体の
表面全体が小レンズ91で覆われていることを断つてお
く。小レンズと小レンズの間の領域は不透明に作られて
いて、それにより迷光がレンズの中に入ることが防止さ
れる。おのおのの小レンズ対に対し適切な厚さをうるた
めには、ガラス体82は図面に示されているような完全な
円でなくともよいことがわかるであろう。

レンズ組立体80は、レンズ組立体10と同様に、書類作像
装置に用いることができる。第６図は、平面レンズ組立
体10を備えた第２図の基本作像装置を、円柱形レンズ組
立体80で置き替えた実施例の図面である。この実施例で
は、電動機30からの信号が回転運動に変えられて組立体
80に伝えられる。図面では、組立体80が回転して、0.5
倍縮小倍率行対92,102が光路内に整合している状態が示
されている。シヤツタ34の代りに、黒色のフオーム・ラ
バー部品のような視野マスク120が、この組立体の表面
と軽く接触している。このマスクは固定されていて、オ
ペレータが制御盤で倍率値を変更すると、円柱体が回転
して、選定された行対が所定の位置に配置される。おの
おのの行対は同じ全共役長で動作するように設計されて
おり、それにより、倍率を変える時、この組立体は像を
急速にかつ離散的に拡大・縮小することができる。

実施例多重倍率レンズ組立体の設計例全共役長 29.5mm １倍率素子長「Ｔ」 11.17mm １倍率素子曲率「Ｃ」 0.75mm^-1 素子半径「Ｒ」 0.76mm １倍率物体・像距離「ｔ」 9.15mm 最大１倍率視野高「Ｋ」1.87mm １倍率間隔パラメータ「ｂ」 1.1 １倍率放射測定スピード 0.032mm^-1 １倍率焦点深度40％ 0.7mm MTF24cy/mm 24cy/mmでの１倍率MTF 40％可能倍率数 21C1倍縮小 10拡大屈折率「ｎ」 1.5 １倍率放射照度変調〜５％本発明は例示された好ましい実施例について前記におい
て詳細に説明されたが、本発明に前記以外の変更、修
正、付加をさらに行なうことは、当業者にとつて、本発
明の範囲内で可能であることは明らかである。例えば、
平面レンズ組立体は、前記においてマスク工程と加熱工
程とによつて作成された厚レンズであると説明したけれ
ども、この組立体を、複数個の屈折率分布小レンズを複
数行のレンズ・アレイに配置して作成することもでき
る。さらに別の例として、第２図および第６図の実施例
は光学走査装置を備えているけれども、本発明を印刷装
置において実施することもできる。この場合には、発光
ダイオード（LED）のようなイメージ・バーが用いられ
て、変調された光出力が作られる。この変調された光出
力は、本発明のレンズ組立体の入口面へ伝送される書類
情報を表している。リニア・アレイと共に用いられるイ
メージ・バーと、光受容器のところに像をつくる実施例
は、米国特許第4,424,524号に開示されている。この開
示の内容は参考として本発明に取り入れられている。

これらの種々の変更はすべて本発明の特許請求の範囲に
包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本発明による平面形短焦点距離レンズ組立体の
端面図、第1B図は第1A図の組立体の端面横断面図、第1C
図は第1A図の組立体の平面部分図、第２図は書類走査装
置内の投影レンズとして使用された第１図のレンズを示
した図、第3A図はおのおののレンズが２つのずれた行で
構成される平面形レンズ組立体の第２実施例の端面図、
第3B図は第3A図の組立体の側面横断面図、第3C図は第3A
図の平面部分図、第４図は第3A図から第3C図に示した実
施例とは異なりレンズ組立体が平面形でなく湾曲形であ
る他の実施例を示した図、第5A図は円形の短焦点距離レ
ンズ組立体の端面図、第5B図は第5A図の組立体の側面
図、第６図は書類走査装置において投影レンズとして使
用された第５図のレンズ組立体を示した図である。［符号の説明］ 10,50……レンズ組立体 14′,16′,18′,20′,52,60,70,……レンズ・アレイ 14,16,18,20,54,56,62,64,72,74,92,94,96,98,100,102,
104,106,108,110……小レンズ 32……ランプ反射器組立体 34,36……シヤツタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】書類の像を感光像平面の上に光路に沿って
投影するための短焦点距離レンズ組立体を備えた静電写
真複写機の光学装置であって、前記短焦点距離レンズ組
立体が、複数のリニア・レンズ・アレイを一体的に備え
た光透過性平板単体部材を有し、かつ前記リニア・レン
ズ・アレイの各々は像を投影するためにそれぞれ特定の
倍率値を有し、かつ前記リニア・レンズ・アレイの各々
が前記短焦点距離レンズ組立体の一体化した一部分とし
て形成され、かつ、前記書類の像が選択された前記リニ
ア・レンズ・アレイの倍率値で感光像平面上に投影され
るように書類情報を有する照明された視野を作りかつ前
記視野を前記リニア・レンズ・アレイの内の選択された
リニア・レンズ・アレイの入口面に向ける装置を有す
る、前記短焦点距離レンズ組立体を備えた前記静電写真
複写機の光学装置。