JPH0789129A - Optical system using microlens - Google Patents

Optical system using microlens

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JPH0789129A
JPH0789129A JP19660093A JP19660093A JPH0789129A JP H0789129 A JPH0789129 A JP H0789129A JP 19660093 A JP19660093 A JP 19660093A JP 19660093 A JP19660093 A JP 19660093A JP H0789129 A JPH0789129 A JP H0789129A
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JP
Japan
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light
microlens
optical system
light emitting
incident
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Withdrawn
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JP19660093A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Kitagawa
清一郎 北川
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NIPPON HIKYUMEN LENS KK
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NIPPON HIKYUMEN LENS KK
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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the positional shift of the condensing points on a photosensitive drum and to enhance resolving power by parallelly arranging a microlens array in the vicinity of the photosensitive drum so that the arranging direction of microlenses is made to coincide with a luminous flux arranging direction and refracting incident luminous flux in the optical axis direction of the microlenses. CONSTITUTION:Linearly continued condensing points are formed on an image forming surface by many luminous fluxes radially incident on the image forming surface from light sources 4, 7 through condensing lenses 1,8. In this optical system, a microlens array 10 wherein many microlenses 9 are linearly and continuously formed is parallelly arranged in the vicinity of the image forming surface so that the arranging direction of the microlenses 9 is allowed to coincide with the arranging direction of luminous fluxes 2 and the respective luminous fluxes 2 incident through the condensing lenses 1,8 are refracted in the optical axis direction of the microlenses 9. As a result, the positional shift of the condensing points on the photosensitive drum can be prevented and resolving power can be enhanced and a dimensional common difference is taken wide to achieve mass production.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロレンズアレ
イを用いた光学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system using a microlens array.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザープリンタ、LEDプリンタ、液
晶プリンタ等に組み込まれる感光用光学系は、結像面
に、直線状に連続した集光点を形成する。例えば、図1
1及び図12に示すように、集光レンズ1,8によっ
て、多数の光束2を感光ドラム3に放射状に入射し、こ
の集光点の連なりによって1走査線分の感光を行う。こ
の感光を、感光ドラム3の1ピッチの回転毎に行い、1
シート分の感光が終わると、感光ドラム上に形成された
潜像にトナーを吸着させ、さらに、このトナーを用紙に
転移させ、熱によって溶解定着し印字を行なう。
2. Description of the Related Art A photosensitive optical system incorporated in a laser printer, an LED printer, a liquid crystal printer or the like forms a linearly continuous condensing point on an image forming plane. For example, in FIG.
As shown in FIG. 1 and FIG. 12, a large number of light fluxes 2 are radially incident on the photosensitive drum 3 by the condenser lenses 1 and 8, and one scanning line is exposed by the concatenation of the condensing points. This exposure is performed for each rotation of the photosensitive drum 3 by one pitch, and
When the exposure of the sheet is completed, the toner is adsorbed to the latent image formed on the photosensitive drum, the toner is further transferred to the paper, and the toner is melted and fixed by heat to perform printing.

【0003】図11は、レーザープリンタの感光用光学
系を示すもので、レーザーダイオード等のレーザー光源
4から出射したレーザー光2は、コリメータレンズ5で
数mmφ程度の平行光に絞られ、ポリゴンミラー等の光偏
向器6に入射する。光偏光器6は、回転によってレーザ
ー光を、放射状に偏向し、この偏向したレーザー光は、
集光レンズ1によってリニアリティ補正されながら感光
ドラム3に集光・結像する。
FIG. 11 shows a photo-sensing optical system of a laser printer. A laser light 2 emitted from a laser light source 4 such as a laser diode is focused by a collimator lens 5 into parallel light of a few mmφ, and a polygon mirror. And enters the optical deflector 6. The light deflector 6 radially deflects the laser light by rotation, and the deflected laser light is
The linearity is corrected by the condenser lens 1, and the light is condensed and imaged on the photosensitive drum 3.

【0004】図12は、LEDプリンタ又は液晶プリン
タの感光用光学系を示すものである。LEDプリンタの
場合、光源としてLEDアレイ7を用い、各LEDアレ
イ毎に、集光レンズ8を設ける。LEDアレイ7は、複
数のLED素子(発光ダイオード)を、基板上に、微小
ピッチで直線状に配列・形成したもので、走査方向(感
光ドラム3の軸方向)にLED素子の並び方向を一致さ
せ、所定の間隔をあけて直線状に配置される。集光レン
ズ8は、各LEDアレイ7の倒立変倍実像を、感光ドラ
ム上に連結状態で結像する。各結像は倒立するので、印
字データを、各LEDアレイ7の部分毎に区分し、反転
してLEDアレイ7を発光させる。これによって、結像
面上の倒立変倍実像を正常な向きとしている。
FIG. 12 shows a photosensitive optical system of an LED printer or a liquid crystal printer. In the case of an LED printer, an LED array 7 is used as a light source, and a condenser lens 8 is provided for each LED array. The LED array 7 is formed by arranging and forming a plurality of LED elements (light emitting diodes) on a substrate in a straight line at a fine pitch, and aligns the LED elements in the scanning direction (axial direction of the photosensitive drum 3). Then, they are linearly arranged with a predetermined interval. The condenser lens 8 forms an inverted variable magnification real image of each LED array 7 on the photosensitive drum in a connected state. Since each image formation is inverted, the print data is divided for each part of each LED array 7 and inverted to cause the LED array 7 to emit light. As a result, the inverted variable-magnification real image on the image plane is oriented normally.

【0005】液晶プリンタは、直線状に液晶セルを形成
した液晶板を光源の前に配置してアレイ状光源を形成
し、これを上記LEDアレイ7に代えて配置するもの
で、他の部分はLEDプリンタと同様である。
In the liquid crystal printer, a liquid crystal plate in which liquid crystal cells are linearly formed is arranged in front of a light source to form an arrayed light source, which is arranged in place of the LED array 7, and the other parts are arranged. It is similar to the LED printer.

【0006】図11に示す、レーザープリンタの光学系
が、ビーム状に絞ったレーザー光を光偏光器6で反射に
より放射しているのに対し、図12に示すLEDプリン
タ又は液晶プリンタの光学系は、アレイ状光源7の倒立
変倍実像を、集光レンズ8によって、感光ドラム3上に
結像している点で異なる。しかし、いずれのプリンタに
おいても光束2の感光ドラム3への入射形状は、集光レ
ンズ1,8で収束されながら放射状に一本づつ独立して
入射する点で共通する。
While the optical system of the laser printer shown in FIG. 11 radiates the laser light focused into a beam by reflection at the optical deflector 6, the optical system of the LED printer or liquid crystal printer shown in FIG. Is different in that an inverted variable magnification real image of the array light source 7 is formed on the photosensitive drum 3 by the condenser lens 8. However, in any of the printers, the incident shape of the light flux 2 on the photosensitive drum 3 is common in that the light fluxes are individually converged by the condenser lenses 1 and 8 and are individually incident radially.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記感光用光学系が組
付けられるプリンタにおいて、感光ドラム3上に形成さ
れる集光点のピッチは、例えば400DPIのプリンタ
では、63.5μmと微小である。したがって、感光ド
ラム3上に結像される集光点の位置精度及び解像度を必
要な値に保つため、各部品及び組付け寸法の許容公差
は、非常に小さい値が要求される。
In the printer to which the above-mentioned photosensitive optical system is assembled, the pitch of the condensing points formed on the photosensitive drum 3 is as small as 63.5 μm in a 400 DPI printer. Therefore, in order to maintain the positional accuracy and resolution of the condensing point imaged on the photosensitive drum 3 at required values, a very small tolerance is required for each component and assembly dimension.

【0008】上記許容公差の関係で、特に問題となるの
は、感光ドラム3の結像面と、光学系の作る集光点の位
置が、光軸方向にずれることである。この位置ずれは、
集光レンズ1,8の周囲温度変化に対する伸縮、あるい
は光学系を感光ドラム3を備えたプリンタ筐体に組付け
る際の取付け寸法のバラツキ等によって生じるが、量産
する場合は取付け寸法のバラツキによる影響が最も大き
い。
A particular problem with the above-mentioned allowable tolerance is that the image forming surface of the photosensitive drum 3 and the position of the focal point formed by the optical system are displaced in the optical axis direction. This displacement is
This occurs due to expansion and contraction of the condenser lenses 1 and 8 with respect to ambient temperature changes, or variations in mounting dimensions when assembling the optical system to the printer housing equipped with the photosensitive drum 3. However, in mass production, variations in mounting dimensions have an effect. Is the largest.

【0009】このように光軸方向の位置ずれが生じた場
合に、集光点が走査方向(光軸と直交する方向)にず
れ、解像度が低下する様子を、具体的に説明する。
When the position shift occurs in the optical axis direction as described above, the manner in which the focal point shifts in the scanning direction (the direction orthogonal to the optical axis) and the resolution deteriorates will be specifically described.

【0010】図13は、図11のレーザープリンタの光
学系における、感光ドラム3の結像面部分を拡大して示
すもので、レーザー光源4、集光レンズ1、感光ドラム
3が設計通りの寸法・配置を保っている場合は、実線で
示すように、各光束2は各々独立した状態で感光ドラム
上の正規位置に集光される。ところが、2点鎖線で示す
ように、感光ドラム3が集光レンズから離れると、各集
光点が、収束度最大の位置からずれ、解像度が低下する
とともに、入射角の相違する各光束の形成する集光点の
配列ピッチが不揃いになってリニアリティが損なわれ
る。この集光点の走査方向のずれ、及び解像度の低下
は、法線方向に対する入射角が大きい周辺光束によるも
の程大きい。
FIG. 13 is an enlarged view of the image forming surface portion of the photosensitive drum 3 in the optical system of the laser printer of FIG. 11, in which the laser light source 4, the condenser lens 1 and the photosensitive drum 3 are as designed. When the arrangement is maintained, as shown by the solid line, the respective light fluxes 2 are individually focused on the regular position on the photosensitive drum. However, as indicated by the chain double-dashed line, when the photosensitive drum 3 moves away from the condensing lens, each condensing point deviates from the position where the degree of convergence is maximum, the resolution is degraded, and the formation of each luminous flux having a different incident angle is formed. The arrangement pitch of the condensing points becomes uneven and the linearity is impaired. The deviation of the condensing point in the scanning direction and the deterioration of the resolution are greater due to the peripheral luminous flux having a large incident angle with respect to the normal direction.

【0011】上記集光点の走査方向のずれと解像度の低
下は、図12に示すLED(液晶)プリンタの光学系の
光学系においても同様に発生する。但し、図12に示す
LED(液晶)プリンタの光学系では、光源として、直
線状に配列したLEDアレイ7(液晶式発光器)を用
い、各LEDアレイ(液晶発光器)毎に設けた集光レン
ズ8で各LEDアレイ(液晶発光器)の等率変倍実像
を、隣接するもの同士が連なるように、感光ドラム上に
結像させているので、上記集光点の走査方向の位置ずれ
は、図14に示すように、等率変倍実像の端部同士の重
なり(a)、又は端部同士の開き(b)としても現れる。
The deviation of the condensing point in the scanning direction and the deterioration of the resolution similarly occur in the optical system of the optical system of the LED (liquid crystal) printer shown in FIG. However, in the optical system of the LED (liquid crystal) printer shown in FIG. 12, a linearly arranged LED array 7 (liquid crystal type light emitter) is used as a light source, and a light collecting unit provided for each LED array (liquid crystal light emitter). The lens 8 forms a constant-magnification variable-magnification image of each LED array (liquid crystal light-emitting device) on the photosensitive drum so that adjacent ones are continuous, so that there is no positional deviation in the scanning direction of the condensing point. As shown in FIG. 14, it also appears as an overlap (a) between the ends of the constant-magnification real image or an opening (b) between the ends.

【0012】以上に、ビーム状に絞られた入射光束の集
光点の位置ずれ及び解像度低下について述べたが、上記
従来の光学系は、いずれも集光レンズ1,8の焦点距離
が長く、これに対応した光路長を確保する必要から光学
系のコンパクト化が困難となるという問題もある。
As described above, the positional deviation of the condensing point of the incident light beam focused in the form of a beam and the deterioration of the resolution have been described. However, in the above conventional optical systems, the focal lengths of the condensing lenses 1 and 8 are long, There is also a problem that it is difficult to make the optical system compact because it is necessary to secure an optical path length corresponding to this.

【0013】そこで、この発明は、感光ドラム3と集光
点の光軸方向の位置ずれに対する,集光点の走査方向の
位置ずれと解像度の低下を小さくできる光学系を提供し
て、部品精度及び組付け寸法に対する公差条件を緩和す
る構造を提供するとともに、コンパクト化が可能な光学
系を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides an optical system capable of reducing the positional deviation of the condensing point in the scanning direction and the deterioration of the resolution with respect to the positional deviation of the photosensitive drum 3 and the condensing point in the optical axis direction, thereby improving the component accuracy. It is also an object of the present invention to provide a structure that relaxes the tolerance condition for the assembly size and to provide an optical system that can be made compact.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロレン
ズアレイの光収束作用を利用している。請求項1〜5の
発明は、第1の目的であるビーム状に絞られた入射光束
の集光点の位置ずれ及び解像度低下の問題を解決してい
る。これら請求項1〜5の発明は、具体的には、レーザ
ープリンタ、LEDプリンタ、液晶プリンタ等の感光用
光学系として用いられる。請求項6〜8の発明は、第2
の目的である光学系のコンパクト化を可能にするもの
で、感光用光学系、フォトカプラ、原稿読み取り装置等
に利用される。
The present invention utilizes the light converging action of a microlens array. The inventions of claims 1 to 5 solve the first object of the problem of the positional deviation of the condensing point of the incident light beam focused into a beam and the deterioration of the resolution. Specifically, the inventions of claims 1 to 5 are used as a photosensitive optical system for a laser printer, an LED printer, a liquid crystal printer, or the like. The inventions of claims 6 to 8 are the second
The purpose of this is to make the optical system compact, and it is used in photo-sensing optical systems, photo couplers, document reading devices, and the like.

【0015】請求項1は、第1の目的の達成手段の基本
構成である。これは、図1に示すように、集光レンズ
1,8を通して光源4,7から結像面に、放射状に入射
する複数の光束2によって、結像面上に直線状に連なる
集光点を形成する光学系において、複数のマイクロレン
ズ9を直線状に連続形成したマイクロレンズアレイ10
を、マイクロレンズ9の並び方向を光束の並び方向と一
致させて、結像面の近傍に平行配置し、集光レンズを通
して入射する各光束を、光束毎に各マイクロレンズ9の
光軸方向に屈折させる機能を持つもので、各マイクロレ
ンズ9は、パワーが−〜0〜+までのいずれのタイプで
も良い。
A first aspect of the present invention is a basic configuration of means for achieving the first object. This is because, as shown in FIG. 1, a plurality of light fluxes 2 radially incident from the light sources 4 and 7 through the condenser lenses 1 and 8 on the image forming surface form a condensing point linearly connected on the image forming surface. In the optical system to be formed, a microlens array 10 in which a plurality of microlenses 9 are linearly formed continuously
By arranging the microlenses 9 in parallel in the vicinity of the image plane with the direction of arrangement of the microlenses 9 aligned with the direction of arrangement of the light fluxes, and directing each light flux incident through the condenser lens in the direction of the optical axis of each microlens 9 It has a function of refracting, and each microlens 9 may have any type of power from − to 0 to +.

【0016】請求項2の構成は、請求項1の構成に、解
像度を向上できる条件を付加したものである。すなわ
ち、図4に示すように、マイクロレンズアレイ10の各
レンズ9を+パワーの凸レンズとし、マイクロレンズア
レイ10のレンズピッチを、マイクロレンズアレイ10
に入射する光束2のピッチと一致させ、各光束2と各マ
イクロレンズ9が1対1に対応するようにマイクロレン
ズアレイ10を走査方向に位置決めし、これによって、
各入射光束を光軸方向に屈折すると同時に、結像面に収
束する。
According to a second aspect of the present invention, the condition of improving the resolution is added to the first aspect. That is, as shown in FIG. 4, each lens 9 of the microlens array 10 is a convex lens of + power, and the lens pitch of the microlens array 10 is set to the microlens array 10.
The microlens array 10 is positioned in the scanning direction so as to match the pitch of the light beam 2 incident on the light beam 2 with each microlens 9 in a one-to-one correspondence.
Each incident light beam is refracted in the optical axis direction and, at the same time, converges on the image plane.

【0017】請求項3の構成は、擬似的に解像度を向上
するため、請求項1に記載の構成において、図6に示す
ようにマイクロレンズアレイ10のレンズピッチをマイ
クロレンズアレイ10の入射面における入射光束のピッ
チより小さくしたものである。
Since the structure of claim 3 improves the resolution in a pseudo manner, in the structure of claim 1, the lens pitch of the microlens array 10 is set to the incident surface of the microlens array 10 as shown in FIG. It is smaller than the pitch of the incident light beam.

【0018】請求項4の構成は、請求項2の構成におけ
るマイクロレンズ9の収束作用を色収差の解消に利用す
るため、図7に示すように、光源としてRGB3色の発
光素子の組を直線状に並べたものを使用し、このRGB
3色の発光素子の組が作る1ドット分の光束を、1つの
マイクロレンズ9に対応させたものである。
In the structure of claim 4, since the converging action of the microlens 9 in the structure of claim 2 is utilized for eliminating the chromatic aberration, as shown in FIG. 7, a set of light emitting elements of RGB three colors is linearly formed as a light source. Use the ones lined up in
The light flux for one dot formed by the set of light emitting elements of three colors corresponds to one microlens 9.

【0019】請求項5の構成は、請求項1〜4に記載の
光学系を、アレイ状光源を複数個並べて使用されるLE
Dプリンタ、又は液晶プリンタに実施した場合の構成
で、各等率変倍実像の端部同士の重なり及び離隔をなく
すために使用される。すなわち、光源として多数の発光
素子を直線状に形成したアレイ状光源7の複数個を、所
定間隔をあけて直線状に配列したものを用い、集光レン
ズ8を各アレイ状光源毎に設け、各集光レンズによっ
て、結像面上に、各アレイ状光源の倒立変倍実像を、連
結した状態で直線状に連なるように構成する。
According to a fifth aspect of the present invention, an LE is used in which the optical system according to the first to fourth aspects is used by arranging a plurality of arrayed light sources.
It is used in a D printer or a liquid crystal printer, and is used to eliminate the overlap and separation of the end portions of each variable-magnification real image. That is, as the light source, a plurality of array light sources 7 in which a large number of light emitting elements are linearly formed are arranged linearly at predetermined intervals, and a condenser lens 8 is provided for each array light source. Each condensing lens is configured so that the inverted variable-magnification real images of the array-shaped light sources are linearly connected in a connected state on the image forming plane.

【0020】請求項6の構成は、プリンタ用の感光用光
学系をコンパクト化して提供するもので、図8に示すよ
うに、複数のLED等の発光素子11を所定ピッチで直
線状に配列した光源12を、感光体である結像面に対向
させて平行配置し、この光源と結像面の間に、複数のマ
イクロレンズ9を上記光源の発光素子11と同一ピッチ
で直線状に連結形成したマイクロレンズアレイ10を、
各マイクロレンズ9の光軸を対応する発光素子11の光
軸と一致させて平行配置し、マイクロレンズ9で収束し
た各発光素子11の光によって、結像面上に直線状に連
なる集光点を形成する。
According to a sixth aspect of the present invention, a photosensitive optical system for a printer is provided in a compact form. As shown in FIG. 8, a plurality of light emitting elements 11 such as LEDs are linearly arranged at a predetermined pitch. A light source 12 is arranged in parallel so as to face an image forming surface which is a photoconductor, and a plurality of microlenses 9 are linearly connected between the light source and the image forming surface at the same pitch as the light emitting element 11 of the light source. The microlens array 10
The optical axis of each microlens 9 is aligned in parallel with the optical axis of the corresponding light emitting element 11, and by the light of each light emitting element 11 converged by the microlens 9, a condensing point linearly connected on the imaging plane. To form.

【0021】請求項7の構成は、図9に示すように、複
数の投受光素子対を持つフォトカプラを提供するもの
で、複数の発光素子11を配列した光源12と、複数の
マイクロレンズ9を上記発光素子11と同一配列で連結
形成したマイクロレンズアレイ12と、複数の受光素子
13を上記発光素子と同一配列で並べた受光器14を、
対応位置にある発光素子11、マイクロレンズ9及び受
光素子13の光軸を一致させて平行配置し、発光素子1
1の光をマイクロレンズ9で収束して受光素子13に入
射することにより、光軸が一致する受光素子11、マイ
クロレンズ9及び受光素子13毎に独立した投受光系を
形成している。
As shown in FIG. 9, the structure of claim 7 provides a photocoupler having a plurality of light emitting and receiving element pairs, wherein a light source 12 having a plurality of light emitting elements 11 arranged therein and a plurality of microlenses 9 are provided. A microlens array 12 in which the light emitting elements 11 are connected and formed in the same arrangement, and a light receiver 14 in which a plurality of light receiving elements 13 are arranged in the same arrangement as the light emitting elements,
The light-emitting element 11, the microlens 9 and the light-receiving element 13 at the corresponding positions are arranged in parallel so that the optical axes thereof coincide with each other.
By converging the light of No. 1 by the microlens 9 and incident on the light receiving element 13, an independent light emitting / receiving system is formed for each of the light receiving element 11, the microlens 9 and the light receiving element 13 whose optical axes match.

【0022】請求項8の構成は、図10に示すように、
コンパクト化された原稿読み取り装置を提供するもの
で、複数の受光素子13を所定ピッチで直線状に配列し
た受光器14を、読み取り対象とする物体面に対向させ
て平行配置し、この受光器13と物体面の間に、複数の
マイクロレンズ9を上記受光器14の受光素子13と同
一ピッチで直線状に連結形成したマイクロレンズアレイ
10を、各マイクロレンズ9の光軸を対応する受光素子
13の光軸と一致させて平行配置し、各受光素子毎に、
その光軸を延長した位置の物体面から出る光をマイクロ
レンズ9によって集光・入射させている。
The structure of claim 8 is as shown in FIG.
A compact original reading apparatus is provided, in which a plurality of light receiving elements 13 arranged linearly at a predetermined pitch are arranged in parallel so as to face an object surface to be read, and the light receiving elements 13 are arranged in parallel. And the object plane, a microlens array 10 in which a plurality of microlenses 9 are linearly connected at the same pitch as the light-receiving elements 13 of the light-receiving device 14 is formed, and a light-receiving element 13 corresponding to the optical axis of each microlens 9 is formed. Are arranged in parallel with each other to match the optical axis of
Light emitted from the object surface at a position where the optical axis is extended is condensed and made incident by the microlens 9.

【0023】[0023]

【作用】請求項1に記載した発明は、マイクロレンズア
レイ10の各マイクロレンズ9が、入射した光束2を、
夫々の光軸方向に屈折させる。各マイクロレンズ9は均
等なピッチで並んでいるので、傾斜して入射して来る光
束に対し、感光ドラム3が光軸方向に位置ずれしている
ことによる集光点の走査方向への位置ずれを矯正する。
According to the first aspect of the present invention, each microlens 9 of the microlens array 10 makes the incident light beam 2
Refract in the respective optical axis directions. Since the microlenses 9 are arranged at an equal pitch, the position of the condensing point in the scanning direction is displaced due to the displacement of the photosensitive drum 3 in the optical axis direction with respect to the incident light beam that is inclined. To correct.

【0024】請求項2の発明は、凸レンズを使用したマ
イクロレンズ9の1つ1つが、入射光束の一本づつに対
応し、これを独立状態で収束する。したがって、集光点
を小さくして、解像力を向上できる。この収束作用は、
1本の光束を光軸方向に寄せるものであり、集光点の走
査方向の位置ズレを矯正する作用を、請求項1のものよ
り高くできる。
According to the second aspect of the invention, each of the microlenses 9 using a convex lens corresponds to one incident light beam and converges in an independent state. Therefore, the converging point can be reduced to improve the resolution. This convergence action is
Since one light beam is moved in the optical axis direction, the action of correcting the positional deviation of the condensing point in the scanning direction can be made higher than that of the first aspect.

【0025】請求項3の発明において、1ドットの情報
を持つ1本の光束を複数のマイクロレンズ9に入射させ
ると、各マイクロレンズ9が、夫々複数の集光点を形成
して、擬似的に解像度を向上することになる。例えば4
00DPIで設計された光学系において、マイクロレン
ズ9のピッチを1/2とすると、入射光束に対して2倍
の集光点が形成され、擬似的に800DPIとなる。
According to the third aspect of the invention, when one light beam having one dot of information is incident on the plurality of microlenses 9, each microlens 9 forms a plurality of condensing points, and the pseudolenses are formed in a pseudo manner. Will improve the resolution. Eg 4
In an optical system designed with 00 DPI, if the pitch of the microlenses 9 is ½, a converging point twice as large as the incident light beam is formed, which is a pseudo 800 DPI.

【0026】請求項4の発明は、請求項2の発明のマイ
クロレンズ9の収束作用を利用して、色収差を改善す
る。すなわち、印字の1ドット毎にRGB3色の発光素
子の光を入射するカラープリンタでは、各色の波長の相
違によって、集光レンズにおいて各色の集光点の位置が
ずれる。これを、マイクロレンズ9によって、1点に収
束させ色ずれを防止する。
The invention of claim 4 improves the chromatic aberration by utilizing the converging action of the microlens 9 of the invention of claim 2. That is, in a color printer in which light of light emitting elements of three colors RGB is input for each dot of printing, the position of the condensing point of each color is shifted in the condensing lens due to the difference in wavelength of each color. This is converged to one point by the microlens 9 to prevent color shift.

【0027】請求項5の発明は、請求項1〜4に記載し
た発明を、アレイ状光源7を使用するLEDプリンタ又
は液晶プリンタに実施したもので、請求項1〜4の各作
用を、基本作用として当然に持つ。請求項5の発明の特
徴は、マイクロレンズアレイ10による集光点の走査方
向への位置ずれ矯正作用が、アレイ状光源7と集光レン
ズ8のペアによる各倒立変倍実像の重なり防止する作用
としても発揮されることである。
According to a fifth aspect of the present invention, the invention described in the first to fourth aspects is applied to an LED printer or a liquid crystal printer using the array light source 7, and each operation of the first to fourth aspects is basically Naturally as an action. The feature of the invention of claim 5 is that the function of correcting the positional deviation of the condensing points in the scanning direction by the microlens array 10 prevents the overlapping of the inverted variable magnification real images by the pair of the arrayed light source 7 and the condensing lens 8. Is also demonstrated.

【0028】請求項6〜8の発明は、請求項1〜5の発
明が集光レンズ1,8とマイクロレンズアレイ10を併
用しているのに対し、マイクロレンズアレイ10のみで
光学系を構成し、光路長を極めて短くすることにより、
コンパクト化を可能にしている。
In the sixth to eighth aspects of the present invention, while the condensing lenses 1 and 8 and the microlens array 10 are used in combination with the first to fifth aspects of the invention, the optical system is composed of only the microlens array 10. However, by making the optical path length extremely short,
Enables compactness.

【0029】請求項6の発明は、図8に示すように、マ
イクロレンズ9によって発光素子11の光を結像面に直
接収束する。発光素子11とマイクロレンズ9は1対1
に対応しており、1つの発光素子11は、結像面に1つ
の集光点を形成する。発光素子11とマイクロレンズ9
のペアは、結像面と平行に直線状の配列をとるので、集
光点は直線状に連なり、これによってプリンタ用の感光
用光学系における1走査線分の感光を行う。複数のマイ
クロレンズ9を一体形成したマイクロレンズアレイを用
いるので、高い組立精度が容易に得られる。
According to the sixth aspect of the invention, as shown in FIG. 8, the light of the light emitting element 11 is directly converged on the image plane by the microlens 9. The light emitting element 11 and the microlens 9 have a one-to-one relationship
In this case, one light emitting element 11 forms one condensing point on the image plane. Light emitting element 11 and microlens 9
Since the pair is arranged linearly in parallel with the image forming plane, the condensing points are linearly connected, whereby one scanning line of light is sensed in the photosensing optical system for the printer. Since a microlens array in which a plurality of microlenses 9 are integrally formed is used, high assembly accuracy can be easily obtained.

【0030】請求項7の発明は、図9に示すように発光
素子11とマイクロレンズ9の関係において、請求項6
と同様の構造であり、結像面を感光体とする代りに、マ
イクロレンズと光軸を一致させた複数の受光素子13か
らなる受光器14を配置した点で請求項6の発明と異な
る。この発明は、一部品で複数の投受光素子対を持つフ
ォトカプラを提供するもので、マイクロレンズ9の光収
束作用によって、対向配置した複数の投光素子11と複
数の受光素子13を、隣接するもの同士が干渉しないよ
うに光結合している。
The invention of claim 7 relates to the relationship between the light emitting element 11 and the microlens 9 as shown in FIG.
The present invention differs from the invention of claim 6 in that it has the same structure as the above, and instead of using an image-forming surface as a photoconductor, a light-receiving device 14 including a plurality of light-receiving elements 13 whose optical axes coincide with each other is arranged. The present invention provides a photocoupler having a plurality of light emitting / receiving element pairs as a single component. The light converging action of the microlens 9 allows a plurality of light emitting elements 11 and a plurality of light receiving elements 13 arranged to face each other to be adjacent to each other. They are optically coupled so that they do not interfere with each other.

【0031】請求項8の発明は、図10に示すように直
線状に配列した受光素子13に、原稿面の対向点の像
を、マイクロレンズアレイ10によって直接結像させる
構造で、原稿読み取り装置をコンパクト化構造で提供す
る。
The invention of claim 8 has a structure in which an image of an opposite point on the document surface is directly formed by the microlens array 10 on the light receiving elements 13 linearly arranged as shown in FIG. Is provided in a compact structure.

【0032】[0032]

【実施例】図1〜図7は、結像面に放射状に入射する複
数の光束によって、結像面上に直線状に連なる集光点を
形成する光学系において、集光点の走査方向の位置ずれ
と解像度の低下を小さくできる構造例を示すもので、以
下各例について順に説明する。
1 to 7 show an optical system in which a plurality of light beams radially incident on an image forming surface form a light collecting point linearly continuous on the image forming surface in a scanning direction of the light collecting point. An example of the structure that can reduce the positional deviation and the deterioration of the resolution is shown, and each example will be described below in order.

【0033】図1は、基本構成を示す図で、集光レンズ
1,8から入射した光束が、マイクロレンズアレイ10
を通して、感光ドラム3に結像する状態を示す。
FIG. 1 is a diagram showing the basic structure in which the light fluxes incident from the condenser lenses 1 and 8 are microlens array 10.
Through, the state of forming an image on the photosensitive drum 3 is shown.

【0034】マイクロレンズアレイ10は、樹脂成形等
によって、マイクロレンズ9を1直線状に連続形成した
もので、例えば感光ドラム3に対面配置されるカバーガ
ラスに一体的に作り込まれる。マイクロレンズ9の種類
は特定されない。例えば、図1に示す平凸レンズの他、
図2に示すようなメニスカスレンズ(a)、両凸レンズ
(b)、が使用でき、レンズパワーについても−〜0〜+
までの全てが含まれる。このマイクロレンズ9の平面形
状は、一般的には、図2(c)に示すような円形となる
が、レンズ径Rを変化させないで接近させ、重なりあう
部分を高い方に揃えると、図2(d)に示すような小判形
となる。このマイクロレンズ9の配列ピッチPは、基本
的には、マイクロレンズアレイ10に入射する光束のピ
ッチと1対1に対応させる。例えば、プリンタの解像度
を400DPIにするとき、マイクロレンズ9のピッチ
は63.5μmとなる。
The microlens array 10 is formed by continuously forming the microlenses 9 in a straight line by resin molding or the like, and is integrally formed on a cover glass facing the photosensitive drum 3, for example. The type of microlens 9 is not specified. For example, in addition to the plano-convex lens shown in FIG.
Meniscus lens (a) as shown in FIG. 2, biconvex lens
(b), can be used, and the lens power is --0 to +
All up to are included. The planar shape of the microlens 9 is generally circular as shown in FIG. 2 (c), but if the microlenses 9 are brought close to each other without changing the lens diameter R and the overlapping portions are aligned to the higher side, It becomes an oval shape as shown in (d). The arrangement pitch P of the microlenses 9 basically corresponds to the pitch of the light flux incident on the microlens array 10 in a one-to-one correspondence. For example, when the resolution of the printer is 400 DPI, the pitch of the microlenses 9 is 63.5 μm.

【0035】レーザープリンタ用の集光レンズ1及びL
ED(液晶)プリンタ用の集光レンズ8は、組み合わせ
レンズで構成することも可能であるが、これらを非球面
レンズを用いた単レンズとし、樹脂成形によって製作す
ると、収差等の光学性能を確保しながら、コストの低減
を図ることができる。
Condensing lens 1 and L for laser printer
The condensing lens 8 for an ED (liquid crystal) printer can be composed of a combination lens, but if these are made into a single lens using an aspherical lens and manufactured by resin molding, optical performance such as aberration is secured. However, the cost can be reduced.

【0036】図1に示す基本構成は、マイクロレンズア
レイ10を組み込むことによって、集光点の走査方向ず
れの矯正ができるという基本的効果(請求項1に対応)
を持つが、マイクロレンズアレイ10の選定並びにその
配置と、光源の種類との組み合わせを変えることによっ
て、他の効果(請求項2〜5に対応)も得られる。
The basic configuration shown in FIG. 1 has the basic effect that the deviation of the focal point in the scanning direction can be corrected by incorporating the microlens array 10 (corresponding to claim 1).
However, other effects (corresponding to claims 2 to 5) can be obtained by changing the combination of the selection and arrangement of the microlens array 10 and the type of light source.

【0037】集光点の走査方向ずれの矯正効果を、図3
について説明する。図3は、図9に示すアレイ状光源と
してLEDアレイ(液晶式発光器)を用いたLED(液
晶)プリンタにおける、隣接する倒立変倍実像の端部の
結像の様子を拡大して示すもので、この光学系は、プリ
ンタ筐体に組み込む際の位置ずれによって、感光ドラム
3が光学系から離れる方向に位置ずれしている。
FIG. 3 shows the effect of correcting the deviation of the focal point in the scanning direction.
Will be described. FIG. 3 is an enlarged view showing a state of image formation at an end portion of adjacent inverted variable magnification real images in an LED (liquid crystal) printer using an LED array (liquid crystal type light emitter) as the array light source shown in FIG. Then, this optical system is displaced in the direction in which the photosensitive drum 3 is separated from the optical system due to the displacement when incorporated in the printer housing.

【0038】倒立変倍実像の隣接する端部の集光点を形
成する2本の光束A,Bは、隣接する2つの集光レンズ
で夫々収束されながら、光軸に対し傾きをもって入射す
る。マイクロレンズアレイ10がないとすると、2点鎖
線で示すように、その集光点は重なり合う。しかし、マ
イクロレンズアレイ10があると入射光束A,Bは、そ
の光軸方向に屈折して傾きが小さくなるので、実線で示
すように2つの集光点の走査方向への位置ずれは矯正さ
れて離れ、独立した点として結像する。
The two light beams A and B forming the condensing points at the adjacent ends of the inverted variable-magnification real image are incident with an inclination with respect to the optical axis while being converged by the two adjoining condensing lenses. If the microlens array 10 is not provided, as shown by the chain double-dashed line, the condensing points overlap. However, when the microlens array 10 is provided, the incident light beams A and B are refracted in the optical axis direction and the inclination is reduced. Therefore, as shown by the solid line, the positional deviation of the two converging points in the scanning direction is corrected. Separate and image as independent points.

【0039】この位置ずれの矯正効果を、さらに説明す
る。入射光束Aが2つの集光点の重なり量を増加させる
ように、さらにずれ入射光束Cとして入射した場合を考
える。この場合、マイクロレンズアレイ10に入射する
前のずれ量はαであっても、結像面のずれ量はβと小さ
くなる。
The effect of correcting the positional deviation will be further described. Consider a case where the incident light flux A is further incident as the shifted incident light flux C so as to increase the overlapping amount of the two condensing points. In this case, even if the shift amount before entering the microlens array 10 is α, the shift amount of the image plane is as small as β.

【0040】マイクロレンズアレイ10を組み入れたこ
とによる集光点の位置ずれ矯正効果は、LED(液晶)
プリンタの他に、レーザープリンタにおいても、同様に
発揮される。この矯正効果は、傾いて入射して来る光束
を、マイクロレンズ9が光軸方向に屈折させ、各光束が
マイクロレンズ9から感光ドラム3に進行する際のずれ
を抑制することによって行われる。したがって、複数の
光束が連なってマイクロレンズアレイ10に入射すると
きには、各光束の連らなりに、出来る限りリニアリティ
が保たれていることが好ましい。この発明の主たる解決
課題となったのは、光学系をプリンタ筐体に組み込む際
の組立寸法のバラツキであるので、光学系にマイクロレ
ンズアレイ10を一体的に組み込むことにより、マイク
ロレンズアレイ10に入射する光束のリニアリティを保
ち、組付け寸法のバラ付きが、マイクロレンズ9と感光
ドラム間の距離Lのバラツキとして表われるようにする
のが実際的な製作方法となる。この距離Lの変化に対し
て、マイクロレンズアレイ10の位置ずれ防止効果が高
いからである。なお、この集光点の位置ずれ矯正作用に
限って言えば、光軸方向への屈折作用がある限り、マイ
クロレンズ9のレンズパワーは+〜0〜−のいずれでも
よい。
The effect of correcting the positional deviation of the focal point by incorporating the microlens array 10 is LED (liquid crystal).
In addition to the printer, it can be similarly applied to a laser printer. This correction effect is achieved by refracting the light beams that are obliquely incident in the optical axis direction by the microlenses 9 and suppressing the deviation when each light beam travels from the microlenses 9 to the photosensitive drum 3. Therefore, when a plurality of light fluxes are successively incident on the microlens array 10, it is preferable that the light fluxes be linearly maintained as linearly as possible. The main problem to be solved by the present invention is the variation in the assembling dimensions when the optical system is incorporated into the printer housing. Therefore, by incorporating the microlens array 10 into the optical system, the microlens array 10 is integrated. A practical manufacturing method is to maintain the linearity of the incident light flux so that the variation in the assembling dimension appears as the variation in the distance L between the microlens 9 and the photosensitive drum. This is because the effect of preventing the displacement of the microlens array 10 is high with respect to this change in the distance L. As far as the function of correcting the positional deviation of the condensing point is concerned, the lens power of the microlens 9 may be any of + to 0 to-, as long as it has a refracting function in the optical axis direction.

【0041】次に、請求項2の内容である位置ずれ矯正
と同時に、解像度を向上するための構成を説明する。上
述した図3の光学系は、1本の光束を2つのマイクロレ
ンズで、半分づつ受けているので、1本の光束に対する
集光点は各レンズによって収束される光束の合成となっ
て2つのピークを持ち、マイクロレンズ9にレンズパワ
ーが+の凸レンズを使用しているにもかかわらず、光束
の収束作用は明瞭には表われない。
Next, a configuration for improving the resolution at the same time as the correction of the positional deviation which is the content of claim 2 will be described. The above-described optical system of FIG. 3 receives one light flux by the two microlenses half by half, so that the focal point for one light flux is a combination of the light fluxes converged by each lens. Even though a convex lens having a peak and a lens power of + is used as the microlens 9, the converging action of the light flux is not clearly shown.

【0042】そこで、図4又は図5に示すように、マイ
クロレンズ9にレンズパワーが+の凸レンズを使用する
と同時に、1本の入射光束が1個のマイクロレンズ9に
のみ入射するように、マイクロレンズアレイ10に入射
する光束のピッチと、マイクロレンズ9の形成ピッチを
一致させ、かつマイクロレンズアレイ10の走査方向の
位置決めを行って光学系の組立てを行なう。
Therefore, as shown in FIG. 4 or 5, a convex lens having a lens power of + is used as the microlens 9, and at the same time, one incident light beam is incident on only one microlens 9. The optical system is assembled by matching the pitch of the light beams incident on the lens array 10 with the formation pitch of the microlenses 9 and positioning the microlens array 10 in the scanning direction.

【0043】図4は通常の場合、図5は拡散光束を入射
させた場合である。このようにすれば、マイクロレンズ
9の収束作用は明瞭に表われ、解像度を向上できる。こ
の解像度向上は、集光点を小さくし、いわゆるボケをな
くすことを意味する。さらに、このように光束の収束を
行なうと、入射光束の光軸方向への屈折力が強くなるの
で、図3で説明した集光点の位置ずれ抑制作用は、さら
に高くなる。
FIG. 4 shows a normal case, and FIG. 5 shows a case where a diffused light flux is incident. In this way, the converging action of the microlens 9 is clearly shown, and the resolution can be improved. This improvement in resolution means reducing the focal point and eliminating so-called blurring. Further, when the light flux is converged in this way, the refracting power of the incident light flux in the optical axis direction becomes stronger, so that the effect of suppressing the positional deviation of the focal point described with reference to FIG. 3 is further enhanced.

【0044】この収束作用は、例えば両凸レンズを示す
図2(b)に示すように、マイクロレンズ9のレンズパワ
ーが+に増加するほど大きくなる。但し、プリンタによ
って、必要とされる集光点の大きさが自ずと定まるの
で、レンズパワーは適当な収束度が得られるように決定
される。
This converging action becomes greater as the lens power of the microlens 9 increases to +, for example, as shown in FIG. 2B showing a biconvex lens. However, since the size of the required condensing point is naturally determined by the printer, the lens power is determined so as to obtain an appropriate degree of convergence.

【0045】次に、請求項3の内容である擬似的に解像
度を向上するための構成を説明する。これは、図6に示
すように、マイクロレンズ9のピッチを、マイクロレン
ズアレイ10に入射する光束2のピッチよりも小さくす
るものである。図6は、200DPIで設計されている
光学系において、マイクロレンズ9のピッチを、マイク
ロレンズアレイ10への入射光束のピッチの1/2とし
た場合を示す。この場合、1本の入射光束に対して、2
つのマイクロレンズ9が個別に集光点を作るので、擬似
的に解像度は400DPIとなる。
Next, a structure for improving the resolution in a pseudo manner, which is the content of claim 3, will be described. This is to make the pitch of the microlenses 9 smaller than the pitch of the light beams 2 incident on the microlens array 10, as shown in FIG. FIG. 6 shows a case where the pitch of the microlenses 9 is set to ½ of the pitch of the light flux incident on the microlens array 10 in the optical system designed at 200 DPI. In this case, for one incident light flux, 2
Since the two microlenses 9 individually form a condensing point, the pseudo resolution is 400 DPI.

【0046】各ピッチの比は整数に限定されないが、1
ドットの情報を持つ1本の光束で、一定の整数倍の集光
点を作るには、各ピッチの比を整数とすると同時に、入
射光束2に対するマイクロレンズアレイ10の走査方向
の位置決めをする必要がある。
The ratio of each pitch is not limited to an integer, but is 1
In order to form a light-converging point of a fixed integer multiple with one light beam having dot information, it is necessary to set the ratio of each pitch to an integer and at the same time position the microlens array 10 in the scanning direction with respect to the incident light beam 2. There is.

【0047】次に、請求項4の内容である色収差の補正
効果を得るための構成を説明する。これは、図7に示す
ように、請求項2の発明の構成、すなわち、マイクロレ
ンズ9に凸レンズを使用すると同時に、マイクロレンズ
アレイ10に入射する1ドット分の光束のピッチと、マ
イクロレンズ9の形成ピッチを一致させた構成におい
て、1ドットを形成するRGB3色の光束が、1つのの
マイクロレンズ9にのみ入射するように、マイクロレン
ズアレイ10の走査方向の位置決めを行ったものであ
る。これは、液晶プリンタ又はLEDプリンタにおいて
実施される構造であり、アレイ状光源(液晶式発光器、
LEDアレイ)には、感光ドラム上の1ドットの集光点
に対応する発光領域に、RGB3色に対応する3つの発
光点を形成する。
Next, a structure for obtaining the effect of correcting chromatic aberration, which is the content of claim 4, will be described. As shown in FIG. 7, this is the structure of the invention of claim 2, that is, a convex lens is used for the microlens 9, and at the same time, the pitch of the light flux for one dot incident on the microlens array 10 and the microlens 9 In the configuration in which the formation pitches are matched, the microlens array 10 is positioned in the scanning direction so that the RGB three-color light flux forming one dot enters only one microlens 9. This is a structure implemented in a liquid crystal printer or an LED printer, and an array light source (liquid crystal type light emitter,
In the LED array), three light emitting points corresponding to RGB three colors are formed in a light emitting area corresponding to a one-dot condensing point on the photosensitive drum.

【0048】この構造によれば、3つの発光点から発射
された3色の光束は、集光レンズ8において色収差を起
こし、異なる方向からマイクロレンズ9に入射するが、
マイクロレンズ9の収束作用によって、相互に重なり、
1ドットとなって感光ドラムに結像する。これによっ
て、色ずれが防止される。
According to this structure, the light fluxes of the three colors emitted from the three light emitting points cause chromatic aberration in the condenser lens 8 and enter the microlens 9 from different directions.
Due to the converging action of the microlenses 9, they overlap each other,
One dot forms an image on the photosensitive drum. This prevents color misregistration.

【0049】次に、請求項5の特徴である倒立変倍実像
の重なり及び離隔を防止するための構成を説明する。こ
の作用は、図3で説明したように、複数のアレイ状光源
7を並べて使用するLEDプリンタ又は液晶プリンタ
に、マイクロレンズアレイ10を組み込んだとき、マイ
クロレンズアレイ10を設けないとき重なりあっていた
2つの集光点が、マイクロレンズアレイ10を組み込む
と離れて結像させる作用であり、マイクロレンズアレイ
10の集光点の走査方向ずれを矯正する作用の延長とし
て得られる。したがって、請求項5の構成は、請求項1
〜4の構成を、LEDプリンタ又は液晶プリンタにおい
て実施したとき、請求項1〜4の各作用とともに得られ
るものである。
Next, a structure for preventing overlapping and separation of inverted magnified real images, which is the feature of claim 5, will be described. As described with reference to FIG. 3, this action overlaps when the microlens array 10 is incorporated into an LED printer or a liquid crystal printer that uses a plurality of arrayed light sources 7 side by side and the microlens array 10 is not provided. When the microlens array 10 is incorporated, the two condensing points are functions of forming an image apart from each other, and are obtained as an extension of the function of correcting the deviation of the condensing points of the microlens array 10 in the scanning direction. Therefore, the configuration of claim 5 is the same as that of claim 1.
When the configurations of 4 to 4 are carried out in the LED printer or the liquid crystal printer, they are obtained with the respective actions of claims 1 to 4.

【0050】この作用は重なりをなくす方向にのみ働
く。したがって、光学系の寸法公差を重なりが起きる方
向には大きくし、開きが生じる方向に小さくすることに
よって、結果的に図13(a)(b)に示す重なり及び開きを
防止することになる。
This action works only in the direction of eliminating the overlap. Therefore, by increasing the dimensional tolerance of the optical system in the direction in which the overlapping occurs and decreasing it in the direction in which the opening occurs, the overlapping and the opening shown in FIGS. 13A and 13B are consequently prevented.

【0051】図8〜図10は、マイクロレンズアレイ1
0を用いて、光学系のコンパクト化を可能にするもの
で、感光用光学系としての実施例を図8に、フォトカプ
ラとしての実施例を図9に、原稿読み取り装置としての
実施例を図10に示して、以下説明する。
8 to 10 show the microlens array 1
0 is used to make the optical system compact, and FIG. 8 shows an embodiment as a photosensitive optical system, FIG. 9 shows an embodiment as a photocoupler, and FIG. 10 and will be described below.

【0052】図8は、複数の発光素子11を直線状に配
列した光源12を、マイクロレンズアレイ12を挟ん
で、感光体である感光ドラム3に対向配置したプリンタ
用の感光用光学系を示す。光源12は、発光素子11を
所定ピッチで直線状に必要な長さ(例えばB4,A4用
紙サイズ)で配列可能なものであればよく、LEDをこ
のピッチで並べたもの、あるいは液晶式発光器等が使用
できる。マイクロレンズアレイ10は、+のレンズパワ
ーを持つマイクロレンズ9(図2(a)(b)(c)(d)に例示し
た種類の全てを含む)を樹脂成形等によって、直線状に
連結形成したもので、例えば感光ドラム3に対面配置さ
れるカバーガラスに一体的に作り込まれる。組立時に各
マイクロレンズ9の光軸が発光素子11の光軸と一致す
るように位置決め固定される。
FIG. 8 shows a photosensitive optical system for a printer in which a light source 12 in which a plurality of light emitting elements 11 are linearly arranged is arranged to face a photosensitive drum 3 which is a photosensitive body with a microlens array 12 interposed therebetween. . The light source 12 may be any one capable of arranging the light emitting elements 11 linearly at a predetermined pitch and having a required length (for example, B4 or A4 paper size), and LEDs arranged at this pitch, or a liquid crystal light emitter. Etc. can be used. The microlens array 10 is formed by linearly connecting microlenses 9 (including all of the types illustrated in FIGS. 2 (a) (b) (c) (d)) having a positive lens power by resin molding or the like. For example, it is integrally formed on a cover glass facing the photosensitive drum 3. During assembly, the microlenses 9 are positioned and fixed so that the optical axes of the microlenses 9 coincide with the optical axes of the light emitting elements 11.

【0053】例えば、プリンタの解像度を200DPI
(0.125mmピッチ)とし、発光素子11とマイクロ
レンズ9のピッチを、これに合わせると、光源12と感
光体3の間の距離をTCを1〜5mmとすることができ、
極めてコンパクトな光学系となる。
For example, if the resolution of the printer is 200 DPI
(0.125 mm pitch) and the pitch of the light emitting element 11 and the microlens 9 is adjusted to this, the distance between the light source 12 and the photoconductor 3 can be T C of 1 to 5 mm.
It becomes an extremely compact optical system.

【0054】さらに、この光学系で発光素子をRGB3
原色の発光素子とすれば、図7で説明した色ずれ防止効
果を持ったカラープリンタが提供できる。
Further, in this optical system, the light emitting element is set to RGB3.
If a primary color light emitting element is used, the color printer having the color shift prevention effect described with reference to FIG. 7 can be provided.

【0055】図9は、複数の発光素子11と複数の受光
素子13を、マイクロレンズアレイ10を挟んで対向さ
せた構造で、複数の投受光素子対を持つフォトカプラと
して利用される。
FIG. 9 shows a structure in which a plurality of light emitting elements 11 and a plurality of light receiving elements 13 are opposed to each other with the microlens array 10 interposed therebetween, and is used as a photocoupler having a plurality of light emitting and receiving element pairs.

【0056】この構造において、発光素子11、受光素
子13及びマイクロレンズ9は同一配列とし、対応位置
にあるもの同士で光軸を一致させ、夫々独立した投受光
系を形成する。この配列は、隣接する投受光系で光干渉
が起らない程度のピッチが確保されていればよく、直線
状配列に限られない。発光素子11はLED等の制御可
能な発光体であればよく、受光素子13はフォトダイオ
ード等の任意の光電変換素子が使用できる。マイクロレ
ンズアレイ10は、マイクロレンズ9を、上記配列とす
る他は、図8と同様に製作される。
In this structure, the light emitting element 11, the light receiving element 13 and the microlens 9 are arranged in the same array, and the optical axes of the elements at corresponding positions are made coincident with each other to form independent light emitting and receiving systems. This array is not limited to a linear array as long as a pitch is ensured so that optical interference does not occur between adjacent light emitting / receiving systems. The light emitting element 11 may be a controllable light emitting body such as an LED, and the light receiving element 13 may be an arbitrary photoelectric conversion element such as a photodiode. The microlens array 10 is manufactured in the same manner as in FIG. 8 except that the microlenses 9 are arranged as described above.

【0057】この光学系の特徴は、マイクロレンズ9の
光収束作用により、隣接する光学系同士で光干渉を起こ
させずに、多数の投受光素子対を並列配置できること
で、これによって、電気的に絶縁された複数回線の光コ
ネクタを省スペース構造で提供できる。
The feature of this optical system is that a large number of pairs of light emitting / receiving elements can be arranged in parallel without causing optical interference between adjacent optical systems due to the light converging action of the microlenses 9. It is possible to provide an optical connector with a plurality of lines insulated in a space-saving structure.

【0058】図10は、複数の受光素子13を直線状に
配列した受光器14を、マイクロレンズアレイ10を挟
んで、原稿読み取り面に対向配置した原稿読み取り装置
用の光学系を示す。
FIG. 10 shows an optical system for a document reading device in which a light receiver 14 in which a plurality of light receiving elements 13 are linearly arranged is arranged to face the document reading surface with the microlens array 10 interposed therebetween.

【0059】この光学系を、図8の構造と比較すると、
発光素子11に代えて受光素子(フォトダイオード等の
光電変換素子)13が配置され、感光体が原稿面(カバ
ーガラスを介して対向する紙面等)に変わっているが、
マイクロレンズアレイ及び各部分の寸法関係は図8で説
明したものと同様であり、例えば、原稿読み取りの解像
度を200DPI(0.125mmピッチ)とした場合、
図8の光学系と同様に、受光器14と原稿面の間の距離
Cを1〜5mmとすることができ、極めてコンパクトな
原稿読み取り装置が提供できる。なお、この光学系で
も、受光器14を色認識可能なものとすれば、カラーイ
メージスキャナとすることができる。
Comparing this optical system with the structure of FIG.
A light receiving element (photoelectric conversion element such as a photodiode) 13 is arranged in place of the light emitting element 11, and the photoconductor is changed to the original surface (the paper surface facing through the cover glass or the like).
The dimensional relationship between the microlens array and each part is the same as that described in FIG. 8. For example, when the document reading resolution is 200 DPI (0.125 mm pitch),
Similar to the optical system in FIG. 8, the distance T C between the light receiver 14 and the document surface can be set to 1 to 5 mm, and an extremely compact document reading device can be provided. Even in this optical system, if the light receiver 14 is capable of color recognition, it can be used as a color image scanner.

【0060】[0060]

【発明の効果】この発明によれば、感光ドラムを持つプ
リンタに用いる光学系にマイクロレンズアレイ10を組
み込むことにより、感光ドラム上の集光点の位置ずれ防
止、解像力の向上等の効果を得ることができ、寸法公差
を大きくとって量産化を図ることができる。
According to the present invention, by incorporating the microlens array 10 into an optical system used in a printer having a photosensitive drum, it is possible to obtain the effects of preventing positional deviation of the focal point on the photosensitive drum and improving the resolution. Therefore, it is possible to achieve mass production with a large dimensional tolerance.

【0061】さらに、マイクロレンズアレイ10のみで
光学系を構成することにより、極めてコンパクト化され
た感光用光学系並びに原稿読み取り装置、及び高密度実
装のフォトカプラを提供できる。
Further, by constructing the optical system with only the microlens array 10, it is possible to provide an extremely compact photosensitive optical system, a document reading device, and a high-density mounted photocoupler.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明のマイクロレンズアレイ10を用い
た光学系の基本構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical system using a microlens array 10 of the present invention.

【図2】 図1の光学系において用いられるマイクロレ
ンズアレイ10の形状例を示す図で、(a)(b)は断面図、
(c)(d)は平面図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the shape of a microlens array 10 used in the optical system of FIG. 1, where (a) and (b) are sectional views,
(c) and (d) are plan views.

【図3】 図1の光学系を、LED(液晶)プリンタと
して構成した場合の光束の屈折状態を示す図で、集光点
の位置ずれ矯正作用、並びに倒立変倍実像の重なり防止
作用を説明している。
FIG. 3 is a diagram showing a refraction state of a light beam when the optical system of FIG. 1 is configured as an LED (liquid crystal) printer, and a function of correcting a positional deviation of a condensing point and an effect of preventing an inverted magnification real image from overlapping. is doing.

【図4】 マイクロレンズ9の解像度向上作用を説明す
る光束の収束状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a converged state of a light beam for explaining the resolution improving action of the microlens 9.

【図5】 拡散光束に対するマイクロレンズ9の収束作
用を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a converging action of a microlens 9 on a diffused light flux.

【図6】 擬似的に解像度を向上するマイクロレンズア
レイの形状例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of a microlens array that improves resolution in a pseudo manner.

【図7】 マイクロレンズアレイ10の色ずれ防止効果
を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a color misregistration prevention effect of the microlens array 10.

【図8】 光学系をマイクロレンズアレイ10のみによ
って構成して、コンパクト化した感光用光学系の構造を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the structure of a compact optical system for photosensitization in which the optical system is composed of only the microlens array 10.

【図9】 マイクロレンズアレイ10によって、高密度
実装化を可能にしたフォトカプラの構造を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a photocoupler that enables high-density mounting by the microlens array 10.

【図10】 光学系をマイクロレンズアレイ10のみに
よって構成して、コンパクト化した原稿読み取り装置を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a compact document reading device in which the optical system is configured only by the microlens array 10.

【図11】 レーザープリンタの光学系を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an optical system of a laser printer.

【図12】 LED(液晶)プリンタの光学系を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing an optical system of an LED (liquid crystal) printer.

【図13】 レーザープリンタにおける寸法誤差によっ
て、集光点が位置ずれし、解像度が低下する状態を示す
図である。
FIG. 13 is a diagram showing a state in which the condensing point is displaced due to a dimensional error in the laser printer, and the resolution is reduced.

【図14】 図12に示すLED(液晶)プリンタにお
いて、光学系の寸法誤差によって、感光ドラム上の倒立
変倍実像が重なり(a)、又は離れる(b)様子を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a manner in which the inverted variable-magnification real images on the photosensitive drum overlap (a) or separate (b) due to a dimensional error of an optical system in the LED (liquid crystal) printer shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,8 集光レンズ 2 光束 3 感光ドラム 4 レーザー光源 6 光偏光器 7 アレイ状光源(LEDアレイ、液晶式発光器) 9 マイクロレンズ 10 マイクロレンズアレイ 11 発光素子(LED) 12 光源 13 受光素子 14 受光器 1,8 Condensing lens 2 Luminous flux 3 Photosensitive drum 4 Laser light source 6 Optical polarizer 7 Array light source (LED array, liquid crystal light emitter) 9 Microlens 10 Microlens array 11 Light emitting element (LED) 12 Light source 13 Light receiving element 14 Receiver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 3/00 A 8106−2K 27/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G02B 3/00 A 8106-2K 27/00

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集光レンズを通して光源から結像面に、
放射状に入射する複数の光束によって、結像面上に直線
状に連なる集光点を形成する光学系において、 複数のマイクロレンズを直線状に連続形成したマイクロ
レンズアレイを、マイクロレンズの並び方向を光束の並
び方向と一致させて、結像面の近傍に平行配置し、上記
集光レンズを通して入射する各光束を、光束毎に各マイ
クロレンズの光軸方向に屈折させることを特徴とするマ
イクロレンズを用いた光学系。
1. A light source to an image plane through a condenser lens,
In an optical system that forms a linear condensing point on the image plane by a plurality of radially incident light beams, a microlens array in which a plurality of microlenses are continuously formed in a straight line is used. A microlens characterized by being arranged in parallel in the vicinity of an image plane in line with the direction of arrangement of the light fluxes and refracting each light flux incident through the condenser lens in the optical axis direction of each microlens for each light flux. Optical system using.
【請求項2】 マイクロレンズアレイの各レンズを凸レ
ンズとし、マイクロレンズアレイのレンズピッチを、マ
イクロレンズアレイに入射する光束のピッチと一致さ
せ、各光束と各マイクロレンズが1対1に対応するよう
にマイクロレンズアレイを走査方向に位置決めし、各入
射光束を光軸方向に屈折すると同時に、結像面に収束す
ることを特徴とする請求項1記載のマイクロレンズを用
いた光学系。
2. Each lens of the microlens array is a convex lens, and the lens pitch of the microlens array is made to match the pitch of the light beams incident on the microlens array so that each light beam and each microlens have a one-to-one correspondence. An optical system using a microlens according to claim 1, wherein the microlens array is positioned in the scanning direction, and each incident light beam is refracted in the optical axis direction and at the same time converges on the image plane.
【請求項3】 マイクロレンズアレイのレンズピッチを
マイクロレンズアレイの入射面における入射光束のピッ
チより小さくしたことを特徴とする請求項1に記載のマ
イクロレンズを用いた光学系。
3. The optical system using a microlens according to claim 1, wherein the lens pitch of the microlens array is smaller than the pitch of the incident light beam on the incident surface of the microlens array.
【請求項4】 光源として、RGB3色の発光素子の組
を直線状に並べたものを使用し、このRGB3色の発光
素子の組が作る1ドット分の光束を、1つのマイクロレ
ンズに対応させたことを特徴とする請求項2に記載のマ
イクロレンズを用いた光学系。
4. A light source in which a group of light emitting elements of three colors RGB is arranged in a line is used, and a light flux for one dot formed by the group of light emitting elements of three colors RGB is associated with one microlens. An optical system using the microlens according to claim 2.
【請求項5】 光源として、多数の発光素子を直線状に
形成したアレイ状光源の複数個を、所定間隔をあけて直
線状に配列したものを用い、集光レンズを各アレイ状光
源毎に設け、各集光レンズによって、結像面上に、各ア
レイ状光源の倒立変倍実像を、連結した状態で直線状に
連なるように形成することを特徴とする請求項1〜4に
記載のマイクロレンズを用いた光学系。
5. A light source is a plurality of arrayed light sources in which a large number of light emitting elements are linearly arranged and arranged in a straight line at predetermined intervals, and a condenser lens is provided for each arrayed light source. The inverted variable-magnification real image of each array light source is formed so as to be linearly connected in a connected state on the image forming surface by each condensing lens. Optical system using microlenses.
【請求項6】 複数の発光素子を所定ピッチで直線状に
配列した光源を、感光体である結像面に対向させて平行
配置し、この光源と結像面の間に、複数のマイクロレン
ズを上記光源の発光素子と同一ピッチで直線状に連結形
成したマイクロレンズアレイを、各マイクロレンズの光
軸を対応する発光素子の光軸と一致させて平行配置し、
マイクロレンズで収束した各発光素子の光によって、結
像面上に直線状に連なる集光点を形成したことを特徴と
するマイクロレンズを用いた光学系。
6. A light source, in which a plurality of light emitting elements are linearly arranged at a predetermined pitch, is arranged in parallel so as to face an image forming surface which is a photoconductor, and a plurality of microlenses are provided between the light source and the image forming surface. A microlens array linearly connected at the same pitch as the light emitting element of the light source, and arranged in parallel with the optical axis of each microlens aligned with the optical axis of the corresponding light emitting element,
An optical system using a microlens, characterized in that light converging points which are linearly connected are formed on the image forming plane by the light of each light emitting element converged by the microlens.
【請求項7】 複数の発光素子を配列した光源と、複数
のマイクロレンズを上記発光素子と同一配列で連結形成
したマイクロレンズアレイと、複数の受光素子を上記発
光素子と同一配列で並べた受光器を、対応位置にある発
光素子、マイクロレンズ及び受光素子の光軸を一致させ
て平行配置し、発光素子の光をマイクロレンズで収束し
て受光素子に入射することにより、光軸が一致する発光
素子、マイクロレンズアレイ及び受光素子毎に独立した
投受光系を形成したことを特徴とするマイクロレンズを
用いた光学系。
7. A light source in which a plurality of light emitting elements are arranged, a microlens array in which a plurality of microlenses are connected and formed in the same arrangement as the light emitting element, and a plurality of light receiving elements are arranged in the same arrangement as the light emitting element to receive light. The optical axes of the light emitting element, the microlens, and the light receiving element at the corresponding positions are aligned in parallel so that the light of the light emitting element is converged by the microlens and is incident on the light receiving element. An optical system using a microlens, characterized in that a light emitting element, a microlens array, and an independent light emitting / receiving system are formed for each light receiving element.
【請求項8】 複数の受光素子を所定ピッチで直線状に
配列した受光器を、読み取り対象とする物体面に対向さ
せて平行配置し、この受光器と物体面の間に、複数のマ
イクロレンズを上記受光器の発光素子と同一ピッチで直
線状に連結形成したマイクロレンズアレイを、各マイク
ロレンズの光軸を対応する受光素子の光軸と一致させて
平行配置し、各受光素子毎に、その光軸を延長した位置
の物体面から出る光をマイクロレンズによって集光・入
射させたことを特徴とするマイクロレンズを用いた光学
系。
8. A light receiver in which a plurality of light receiving elements are linearly arranged at a predetermined pitch is arranged in parallel so as to face an object surface to be read, and a plurality of microlenses are provided between the light receiver and the object surface. , A microlens array linearly formed at the same pitch as the light-emitting element of the above-mentioned light receiver, arranged in parallel with the optical axis of each microlens aligned with the optical axis of the corresponding light-receiving element, for each light-receiving element, An optical system using a microlens, characterized in that light emitted from the object surface at a position where the optical axis is extended is condensed and made incident by the microlens.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08313811A (en) * 1995-05-17 1996-11-29 Asahi Optical Co Ltd Optical system of multibeam recording device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08313811A (en) * 1995-05-17 1996-11-29 Asahi Optical Co Ltd Optical system of multibeam recording device

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