JPH10181089A

JPH10181089A - 光学装置

Info

Publication number: JPH10181089A
Application number: JP34801696A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Osawa; 康宏大澤; Noboru Sawayama; 昇沢山; Kazuhiro Umeki; 和博梅木
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光量ムラ、ＭＴＦムラを減少させる。解像
度、光利用効率を向上させる。光学系の短焦点化による
小型化を図る。焦点深度を確保して光学系と受光面との
間のアライメントの許容度を高める。非密着型とする。【解決手段】発光素子アレイ２の各発光素子１を光学
的に遮蔽した導光路４を形成する導波構造体３と各導光
路４の出射端部に位置させたレンズ７とにより、発光素
子アレイ２からの出射光を受光面１１に導波する導波構
造を実現する。導波構造が各発光素子１に対して１対１
の関係となるために発光ムラ、ＭＴＦムラが生じにく
い。レンズ７による集光を行なうので、解像度及び光の
利用効率に優れる。レンズ７が小さいため、光学系が短
焦点化して全体が小型化し、焦点深度が確保されてレン
ズ７と受光面１１との間のアライメントの許容度が高ま
る。レンズ７と受光面１１とが密着しないため、レンズ
７の汚れや受光面１１の損傷等が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式光プリ
ンタ、複写機、ファクシミリ等の光書込ユニットやスキ
ャナ等の光読み取りユニットに用いられるＬＥＤアレイ
等のような微小アレイを光源とする光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年におけるオフィスユースやパーソナ
ルユースの情報機器の発展により、電子写真式光プリン
タやスキャナ等では、より高解像度でコンパクトかつ安
価な装置の需要が高まっている。このような要求を満た
す機器の例としては、例えば、ＬＥＤを用いた電子写真
式プリンタがある。この方式のプリンタは、ＬＥＤアレ
イを光源とするために半導体レーザを用いた書き込み光
学系よりも機器を小型化しやすく、また、各ＬＥＤアレ
イが並列に書き込みを行なうために高速出力化が比較的
容易である等の利点を有する。

【０００３】ここで、ＬＥＤ素子からの出射光を感光面
等の対象物に導く構造、つまり導波構造としては、ロッ
トレンズアレイを用いた構造が広く知られており、この
ような構造のものは実際に製品化もされている。図１２
は、ロッドレンズアレイを用いた導波構造の一例とし
て、特開平７−１０８７０９号公報に開示されている導
波構造を示す。この構造によれば、複数個のＬＥＤ素子
１０１から出力された光が１つのロッドレンズ１０２の
集光作用で感光面１０３に投影され、これによって感光
面１０３に微小な点像が結像される。この際、ロッドレ
ンズ１０２は開口角が大きな明るい光学系であるため、
ＬＥＤの出力光が効率良く感光面１０３に伝達される。

【０００４】次いで、ロッドレンズアレイ以外の導波構
造としては、密着型の光学系が提案されている。図１３
は、特開平８−１９９８号公報に開示されている導波構
造を示す。この構造によれば、ＬＥＤ素子２０１ａから
出力された光はＬＥＤアレイ２０１上に配置された導光
路２０２を経て外部に取り出され、図示しない感光面に
照射される。

【０００５】さらに、密着型の光学系の他の一例として
は、例えば、特開平７−２３７３１７号公報に開示され
ているものがある。つまり、図１４に示すように、ＬＥ
Ｄ素子３０１から出力された光をスリット状の透過窓３
０２を介して感光面３０３に照射するような構造であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ＬＥＤを光源
として用いる場合、微小光源であるＬＥＤの出力光を感
光面に高分解能で高効率に伝達する必要がある。また、
機器をより小型化するためには光源と感光面との間の距
離を減少させることが必要であり、そのためには共役長
が短い光学系が要求される。ところが、従来の導波構造
の光学系では、これらの要求を全て満たすことができな
い。

【０００７】例えば、図１２に例示するようなロッドレ
ンズアレイを用いる導波構造では、１つのロッドレンズ
１０２で複数のＬＥＤ素子１０１の出力光を結像させる
構造上、レンズピッチに対応した１ｍｍ程度の周期で光
量ムラやＭＴＦムラが発生してしまうという問題があ
る。また、ロッドレンズ１０２の共役長が数ｃｍ前後と
なるため、機器の小型化が困難であるという問題もあ
る。

【０００８】また、図１３に例示するような密着型の光
学系を用いる導波構造では、レンズピッチに依存する光
量ムラやＭＦＴムラが発生しない反面、外部に取り出す
ことができる光量が少なく、伝達効率が悪いという問題
がある。また、導光路２０２自体に集光作用がないため
に感光面に光学系を密着させないと感光面上の光像がた
ちまちぼやけ、分解能が低下するという問題もある。さ
らに、構造物を感光面に密着させると感光面上のゴミが
光学系を汚したり、逆に光学系が感光面を傷付けたりす
るという問題もある。

【０００９】そして、図１４に例示するようなスリット
を利用した密着型の導波構造では、透過窓３０２での集
光作用が期待できないためにＬＥＤ素子３０１と感光面
３０３とを数１０μｍ程度に近接させないと光が広がっ
て解像度が低下するという問題がある。また、図１３に
例示した密着型と異なり、透過窓３０２が各ＬＥＤ素子
３０１毎に分離されていないため、密着状態が維持され
なくなると光像のぼけが顕著になるという問題もある。
つまり、焦点深度が極端に浅い光学系であるといえる。
このため、密着状態が微妙に変わると感光面３０３に照
射された点像の大きさが変動しやすく、光学系と感光面
３０３との間の厳密なアライメント管理が要求される。

【００１０】本発明の目的は、光量ムラやＭＴＦムラが
少ない導波構造を備えた光学装置を得ることである。

【００１１】本発明の別の目的は、光学系を短焦点化し
て小型化を実現することができる導波構造を備えた光学
装置を得ることである。

【００１２】本発明のさらに別の目的は、構造物を受光
面に密着させる必要がない導波構造を備えた光学装置を
得ることである。

【００１３】本発明のさらに別の目的は、所定の焦点深
度を確保して光学系と受光面との間のアライメントの許
容度を高めることができる導波構造を備えた光学装置を
得ることである。

【００１４】本発明のさらに別の目的は、解像度を向上
させることができる導波構造を備えた光学装置を得るこ
とである。

【００１５】本発明のさらに別の目的は、光の利用効率
を向上させることができる導波構造を備えた光学装置を
得ることである。

【００１６】本発明のさらに別の目的は、簡単な構造で
製造が容易な導波構造を備えた光学装置を得ることであ
る。

【００１７】本発明は、上記複数の目的の一部又は全部
を同時に達成することができる光学装置を得ることを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発光素子アレイからの出射光を受光面に導波する導波構
造を有する光学装置において、発光素子アレイの各発光
素子を光学的に遮蔽した導光路を形成する導波構造体
と、各導光路の出射端部に位置させて導波構造体に設け
られたレンズとを備える。したがって、各発光素子から
出力された光は１対１の関係で対応する導光路を経由し
てレンズに導かれ、レンズによって集光されて受光面で
点像となる。この際、各発光素子と導光路及びレンズと
は１対１の関係で対応するため、発光ムラやＭＴＦムラ
が生じにくい。つまり、導光路の側面に入射された光は
そこで吸収されるため、受光面上の対応する位置以外の
部分に光が伝達されない。このため、受光面で背景光が
発生せず、発光ムラやＭＴＦムラの発生が防止される。
また、発光素子からの出力光がレンズによって集光され
るため、受光面では小さな点像が形成され、解像度及び
光の利用効率に優れる。この場合、レンズが小さいため
に光学系の短焦点化が容易であり、全体が小型化する。
そして、焦点深度も確保されるため、レンズと受光面と
の間のアライメントの許容度も高い。また、レンズと受
光面とは密着しないため、レンズの汚れや受光面の損傷
等が防止される。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、導波構造体を遮光性材料の基板により
形成し、導光路をその基板に形成された貫通孔に光透過
性材料を充填して形成し、レンズをその光透過性材料の
端部に設けられた凸レンズ形状部分により形成した。導
光路を形成する光透過性材料もレンズも空気ではないた
めにそれらの間の屈折率差が比較的小さく、光が導光路
からレンズ面へ入射する際に反射する成分が抑制され
る。この場合、導波構造体の遮光性材料と導光路の光透
過性材料との屈折率を略同一とすれば（請求項３）、導
光路と導波構造体との境界での光の反射が少なくなり、
導波構造体から導光路への反射が抑制されて遮光効率が
向上する。したがって、発光ムラやＭＴＦムラの発生が
より確実に防止される。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、導波構造体は遮光性材料の基板であ
り、導光路はその基板に形成された貫通孔であり、レン
ズはその貫通孔の端部に位置させて基板に固定された凸
レンズである。したがって、構造が簡単で製造が容易な
導波構造が得られる。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、導光路の出射端部におけるレンズの有
効部分以外を遮光した。したがって、導光路の出射部分
とレンズの入射面との間に距離があっても、光の漏れが
生じない。

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、導光路の内周面を部分的に遮光した。
これにより、導波構造体を容易に製作することができ、
導波構造体の材料に多様性を持たせることも可能とな
る。

【００２３】請求項７記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、導光路が入射側で狭く出射側で広く形
成されている。したがって、導光路に入射する光が有効
に利用されて光の利用効率が向上する。また、エッチン
グ等の手法で導波構造体に導光路を形成する場合、導光
路の製造が容易になる。

【００２４】請求項８記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、発光素子アレイ及び導光路が２列以上
の千鳥状に配列されている。これにより、見かけ上の導
光路の数が千鳥の配列数倍だけ多くなり、発光素子アレ
イのアレイピッチが狭く、これに見合った狭いピッチで
導光路を製作するのが難しい場合への対応が容易であ
る。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、発光素子の大きさは、像面側に期待さ
れる点像の大きさをレンズ系の拡大率で割った大きさ以
下である。光源の像は、レンズの拡大率分の倍数で像面
に集光される。また、発光素子は、その大きさが小さく
なると一般に光量が減少する。そこで、発光素子の大き
さを期待される点像の大きさとレンズ系の拡大率との関
係で規定することで、発光素子の大きさを必要最小限の
大きさとして光の利用効率を確保しながら像面に高解像
度の点像を形成することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
に基づいて説明する。図１は、製造工程を示す縦断側面
図である。本実施の形態は、請求項１，２，７，９に対
応する。

【００２７】まず、図１（ｅ）に示すように、発光素子
としての複数個のＬＥＤ素子１が一列に配列された発光
素子アレイとしてのＬＥＤアレイ２が設けられ、このＬ
ＥＤアレイ２の上には導波構造体３が固定されている。
導波構造体３は、各ＬＥＤ素子１に対応してこれらのＬ
ＥＤ素子１を個々に光学的に遮蔽する複数個の導光路４
を備える。この導光路４は、導波構造体３に形成された
貫通孔５に光透過性材料としての透明樹脂６が充填され
て形成されている。そして、導光路４の出射端部には凸
レンズ形状のレンズ７が形成されている。

【００２８】ここで、本実施の形態の光学装置の製造方
法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、遮光性
材料からなる基板としての１ｍｍ厚のアルミ板８にエッ
チングにより貫通孔５を形成して導波構造体３とする。
貫通孔５は、上部で直径７０μｍ、下部で４０μｍのテ
ーパ状に形成する。このような貫通孔５のピッチは、Ｌ
ＥＤ素子１の密度である３００ｄｐｉ相当の８５μｍで
ある。

【００２９】次いで、図１（ｂ）に示すように、屈折率
１．５の接着剤からなる透明樹脂６を貫通孔５に充填
し、透明樹脂６を上部側に１００μｍ程度の厚さで平ら
に溢れさせる。

【００３０】そして、図１（ｃ）に示すように、フォト
レジスト９を透明樹脂６の上にコーティングし、貫通孔
５の中央部分で低く周辺部分で高く透過率を設定した図
示しないフォトマスクを介して露光する。これにより、
各貫通孔５に対応する凸レンズ形状が形成される。

【００３１】その後、図１（ｄ）に示すように、等方的
なエッチングによりフォトレジストを透明樹脂６と共に
エッチングし、凸レンズ形状の周辺部が除去されるまで
エッチングを続ける。これにより、貫通孔５内には透明
樹脂６が充填されて導光路４が形成され、各導光路４の
出射端部には曲率半径約２００μｍのレンズ７が形成さ
れる。

【００３２】そこで、図１（ｅ）に示すように、導光路
４及びレンズ７が形成された導波構造体３を図示しない
ＬＥＤヘッドに搭載されているＬＥＤ基板１０に貼りあ
わせる。この時、ＬＥＤ基板１０上の各ＬＥＤ素子１に
各導光路４の入射側を位置合わせする。これにより、光
学装置が完成する。

【００３３】こうして完成した光学装置においては、各
ＬＥＤ素子１から出力された光Ｌ₁が１対１の関係で対
応する導光路４を経由してレンズ７に導かれ、レンズ７
によって集光されて受光面としての感光面１１で３００
ｄｐｉの密度の点像として結像する。一方、ＬＥＤ素子
１から斜めに出力された光Ｌ₂ は、遮光性材料（アル
ミ）からなる導波構造体３によって遮光され、隣接する
導光路４に迷光することがない。ここで、レンズ７から
感光面１１までの距離は１ｍｍ程度であり、レンズ７の
倍率は１程度である。像面で供給されている点像の半値
全幅は５０μｍ程度であるので、像面のぼけを考慮し、
ＬＥＤ素子１の大きさは５０（μｍ）／１．０以下の大
きさである３５μｍに設定されている。これにより、光
の利用効率を下げずに解像度を向上させることができ
る。

【００３４】ここで、各ＬＥＤ素子１と導光路４及びレ
ンズ７とは１対１の関係で対応するため、発光ムラやＭ
ＴＦムラが生じにくい。つまり、導光路４の側面に入射
された光Ｌ₂ はそこで吸収されるため、感光面１１上の
対応する位置以外の部分に光が伝達されない。このた
め、感光面１１で背景光が発生せず、発光ムラやＭＴＦ
ムラの発生が防止される。また、導光路４を形成する透
明樹脂６もレンズ７も空気ではないためにそれらの間の
屈折率差が比較的小さく、光が導光路４からレンズ７へ
入射する際に反射する成分が抑制され、この面からも発
光ムラやＭＴＦムラの発生が防止される。

【００３５】また、ＬＥＤ素子１からの出力光がレンズ
７によって集光されるため、感光面１１では小さな点像
が形成され、解像度及び光の利用効率に優れる。この場
合、導光路４は入射側よりも出射側が広いテーパ形状と
なっているため、導光路４に入射する光が有効に利用さ
れてこの面からも光の利用効率が向上する。

【００３６】また、レンズ７が小さいために光学系の短
焦点化が容易であり、光学装置全体が小型化する。そし
て、印刷技術によってレンズ７を形成するという構造
上、微小なレンズ７を現在の技術によって容易に製作す
ることができ、この面からも光学装置全体の小型化が図
られる。しかも、その製造も容易である。製造の容易化
は、導光路４が入射側よりも出射側が広いテーパ形状と
なっていることによっても達成される。つまり、このよ
うなテーパ形状であれば、エッチング等の手法で導光路
４を容易に形成することができる。

【００３７】その他、小さいレンズ７によって焦点深度
も確保されるため、レンズ７と感光面１１との間のアラ
イメントの許容度が高く、また、レンズ７と感光面１１
とが密着しないため、レンズ７の汚れや感光面１１の損
傷等が防止される。

【００３８】本発明の第二の実施の形態を図２に基づい
て説明する。図２はレンズ付き導波構造体の縦断側面図
である。本実施の形態は、請求項１，２，３，７，９に
対応する。なお、第一の実施の形態と同一部分は同一符
号で示し説明も省略する（以下の実施の形態において同
様）。

【００３９】本実施の形態では、屈折率が１．５の黒色
ガラス２１を遮光性材料からなる基板として用い、これ
にエッチングにより貫通孔５を形成して導波構造体３と
したものである。貫通孔５は、下部側の直径が２０μ
ｍ、上部側の直径が７０μｍのテーパ形状に形成されて
いる。レンズ７は、その有効径が貫通孔５よりも僅かに
大きく形成されている。なお、貫通孔５の下部側の直径
が２０μｍと小さいので、ＬＥＤ素子１はそれより大き
くても支障がないため、ＬＥＤ素子１の大きさは製作の
容易さから５０μｍとなっている。

【００４０】このような構造のものでは、黒色ガラス２
１と透明樹脂６との屈折率が１．５と同じであるため、
導波構造体３から導光路４への反射が抑制されて遮光効
率が向上する。したがって、発光ムラやＭＴＦムラの発
生がより確実に防止される。また、レンズ７の有効径が
貫通孔５よりも僅かに大きく形成されているので、レン
ズ７にはより効率良く光が入射され、光の利用効率が高
まる。

【００４１】本発明の第三の実施の形態を図３に基づい
て説明する。図３はレンズ付き導波構造体の縦断側面図
である。本実施の形態は、請求項１，４，５，６，７，
９に対応する。

【００４２】厚さ９００μｍのアルミ板８に３００ｄｐ
ｉに相当する８５μｍピッチでエッチングによりテーパ
形状の貫通孔５が形成されている。この貫通孔５が導光
路４となっている。貫通孔５のテーパ形状は、入射側で
直径４０μｍ、出射側で直径６５μｍである。このよう
な導波構造体３の上に、８５μｍピッチで曲率半径２０
０μｍのレンズ７が形成された１００μｍ厚のパイレッ
クス製の平凸レンズアレイ３１が貼り合わされている。
そして、レンズ７と導光路４の出射端部とが平凸レンズ
アレイ３１の厚みである１００μｍだけ離れているの
で、散乱等による迷光を防止するためにレンズ７の有効
部分以外の部分には金属薄膜の蒸着による遮光膜３２が
形成されている。なお、ＬＥＤ素子１の大きさは、像面
での点像の配置全幅５０μｍのレンズ７により拡大倍率
分の１以下である３５μｍに設定されている。

【００４３】本実施の形態の光学装置によれば、構造が
簡単で製造が容易な導波構造が得られる。また、導光路
４の出射端部におけるレンズ７の有効部分以外を遮光膜
３２で遮光したので、導光路４の出射部分とレンズ７の
入射面との間に距離（１００μｍ）があっても、光の漏
れが生じない。

【００４４】本発明の第四の実施の形態を図４に基づい
て説明する。図４はレンズ付き導波構造体の縦断側面図
である。本実施の形態は、請求項１，４，７，９に対応
する。また、本実施の形態の光学装置は、基本的には第
三の実施の形態の光学装置と同様である。異なる点は、
導波構造体３に形成された貫通孔６にレンズ７を嵌合さ
せて平凸レンズアレイ３１を導波構造体３に貼り合わせ
ている点である。このため、貫通孔６の出射側の直径と
レンズ７の直径とは共に等しく７０μｍとされている。

【００４５】このような光学装置によれば、貫通孔６に
レンズ７を嵌合させて平凸レンズアレイ３１を導波構造
体３に貼り合わせるため、その製造が容易である。

【００４６】本発明の第五の実施の形態を図５に基づい
て説明する。図５は全体の縦断側面図である。本実施の
形態は、請求項１，２，３，６，９に対応する。

【００４７】本実施の形態では、屈折率が１．５で厚さ
２５０μｍの黒色ガラス５１を遮光性材料からなる基板
として用い、これに３００ｄｐｉに相当する８５μｍピ
ッチで貫通孔５を形成する。貫通孔５の直径は７０μｍ
である。この場合、黒色ガラス５１は２５０μｍ厚であ
り、貫通孔５の直径は７０μｍであるため、テーパを形
成することなく貫通孔５が形成される。そして、第一の
実施の形態と同様の方法で曲率半径が１３０μｍのレン
ズ７を形成する。こうしてレンズ７が形成された黒色ガ
ラス５１を２５０μｍ厚のパイレックス製のベース５２
に貼り付け、導波構造体３を形成する。この場合、ベー
ス５２と貫通孔５に充填された透明樹脂６とによって導
光路４が形成される。そして、ベース５２とＬＥＤ基板
１０とを貼り合わせて光学装置を完成させる。

【００４８】このような光学装置では、ＬＥＤ素子１か
ら垂直に出力された光Ｌ₁ はベース５２と透明樹脂６と
により形成される導光路４を通ってレンズ７に入射さ
れ、レンズ７より出射される。ＬＥＤ素子１から斜めに
出力されて貫通孔５の側壁に至る光Ｌ₂ は、黒色ガラス
５１に吸収され、迷光とならない。そして、ＬＥＤ素子
１からより斜めに出力されて隣接する貫通孔５に至る光
Ｌ₃ も、必ず黒色ガラス５１に吸収され、迷光とならな
い。これは、黒色ガラス５１の厚みが導光路４の長さの
半分を占めているからである。

【００４９】本発明の第六の実施の形態を図６に基づい
て説明する。図６は全体の縦断側面図である。本実施の
形態は、請求項１，４，５，６，９に対応する。本実施
の形態の光学装置は第三の実施の形態の光学装置と基本
的に同一である。異なる点は、パイレックス製の平凸レ
ンズアレイ３１とアルミ板８とが共に２５０μｍ厚であ
り、アルミ板８に形成された貫通孔５はテーパ形状でな
い点である。したがって、導光路４は、貫通孔５と平凸
レンズアレイ３１とによって形成されている。なお、レ
ンズ７の曲率半径が１３０μｍであり、貫通孔５が直径
７０μｍに形成されている点も第三の実施の形態と異な
る。

【００５０】このような光学装置では、ＬＥＤ素子１か
ら出力された光Ｌ₁ は貫通孔５と平凸レンズアレイ３１
とにより形成される導光路４を通ってレンズ７に入射さ
れ、レンズ７より出射される。ＬＥＤ素子１から斜めに
出力された光Ｌ₂ は、遮光膜３２に遮られ、迷光となら
ない。そして、ＬＥＤ素子１からよりより斜めに出力さ
れる光Ｌ₃ は、必ずアルミ８に遮られて隣接するレンズ
７に至らず、迷光とならない。これは、アルミ板８の厚
みが導光路４の長さの半分を占めているからである。

【００５１】本発明の第七の実施の形態を図７に基づい
て説明する。図７は全体の縦断側面図である。本実施の
形態は、請求項１，４，５，６，９に対応する。本実施
の形態は、第六の実施の形態と基本的に同一である。異
なる点は、導波構造体３の一部がアルミ基板８に代えて
黒色ガラス７１とされている点、この黒色ガラス７１と
ＬＥＤ基板１０との間にパイレックスガラス７２が介在
されている点、そして各部の寸法関係として、パイレッ
クスガラス７２が１１０μｍ厚、黒色ガラス７１が１８
０μｍ厚、平凸レンズアレイ３１が１１０μｍ厚とされ
ている点である。

【００５２】このような光学装置では、ＬＥＤ素子１か
ら出力された光Ｌ₁ はパイレックスガラス７２と貫通孔
５と平凸レンズアレイ３１とにより形成される導光路４
を通ってレンズ７に入射され、レンズ７より出射され
る。ＬＥＤ素子１から斜めに出力された光Ｌ₂ は、黒色
ガラス７１又は遮光膜３２に遮られ、迷光とならない。
そして、遮光部材となる黒色ガラス７１は全体の厚みの
半分よりも薄いため、この黒色ガラス７１に対する貫通
孔５の製作が容易になる。

【００５３】本発明の第八の実施の形態を図８及び図９
に基づいて説明する。図８は全体の斜視図、図９はその
平面図である。本実施の形態は、請求項１，２，７，
８，９に対応する。

【００５４】本実施の形態は、ＬＥＤアレイ２及び導光
路４を２列の千鳥状に配列したものである。これによ
り、見かけ上の導光路４の数が千鳥の配列数倍、つまり
２倍だけ多くなり、ＬＥＤアレイ２のアレイピッチが狭
く、これに見合った狭いピッチで導光路４を製作するの
が難しい場合への対応が容易である。つまり、本実施の
形態によれば、１列のＬＥＤアレイ２のアレイピッチが
３００ｄｐｉだとすると６００ｄｐｉのアレイピッチと
することができ、この場合の導光路４も容易に製作する
ことができる。

【００５５】本発明の第九の実施の形態を図１０及び図
１１に基づいて説明する。図１０は全体の斜視図、図１
１はその平面図である。本実施の形態は、請求項１，
２，７，８，９に対応する。

【００５６】本実施の形態は、ＬＥＤアレイ２を２つで
１組としてこれを１つの導光路４に対応させ、２つ１組
のＬＥＤアレイ２と導光路４とを３列の千鳥状に配列し
たものである。これにより、見かけ上の導光路４の数が
千鳥の配列数倍、つまり３倍だけ多くなり、かつ、１つ
の導光路４には２つのＬＥＤアレイ２が対応しているた
め、ＬＥＤアレイ２の見かけ上のアレイピッチは６倍と
なっている。これにより、ＬＥＤアレイ２のアレイピッ
チが狭く、これに見合った狭いピッチで導光路４を製作
するのが難しい場合への対応が容易である。例えば、１
列のＬＥＤアレイ２のアレイピッチが２００ｄｐｉだと
すると１２００ｄｐｉのアレイピッチとすることがで
き、この場合の導光路４も容易に製作することができ
る。

【００５７】なお、前述した第一から第九までの各実施
の形態においてはＬＥＤアレイに対応する光学装置を説
明したが、実施に当たっては、他の種類の書き込み光学
装置としても良く、また、読み取り光学装置として構成
しても良い。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、発光素子アレイ
の各発光素子を光学的に遮蔽した導光路を形成する導波
構造体と、各導光路の出射端部に位置させて導波構造体
に設けられたレンズとによって導波構造を構成したの
で、各発光素子と導光路及びレンズとを１対１の関係で
対応させることができ、したがって、発光ムラやＭＴＦ
ムラを生じにくくすることができる。また、発光素子か
らの出力光がレンズによって集光されるため、受光面で
は小さな点像を形成することができ、したがって、解像
度及び光の利用効率を向上させることができる。この場
合、レンズが小さいために光学系の短焦点化が容易であ
り、したがって、全体を小型化することができる。ま
た、レンズを用いて光源の像を結像するために焦点深度
を確保することができ、したがって、レンズと受光面と
の間のアライメントの許容度を高めることができる。さ
らに、レンズと受光面とが密着しないため、レンズの汚
れや受光面の損傷等を防止することができる。

【００５９】請求項２記載の発明は、導波構造体を遮光
性材料の基板により形成し、導光路をその基板に形成さ
れた貫通孔に光透過性材料を充填して形成し、レンズを
その光透過性材料の端部に凸レンズ形状部分を設けて形
成したので、構造の簡単化と製造の容易化とを図ること
ができる。また、導光路を形成する光透過性材料もレン
ズも空気ではないために、それらの間の屈折率差を比較
的小さくすることが容易であり、これにより、光が導光
路からレンズ面へ入射する際に反射する成分を抑制する
ことができる。この場合、導波構造体の遮光性材料と導
光路の光透過性材料との屈折率を略同一とすれば（請求
項３）、導波構造体から導光路への反射を抑制して遮光
効率を向上させることができ、したがって、発光ムラや
ＭＴＦムラの発生をより確実に防止することができる。

【００６０】請求項４記載の発明は、導波構造体を遮光
性材料の基板により形成し、導光路をその基板に形成さ
れた貫通孔により形成し、レンズをその貫通孔の端部に
位置させて基板に固定された凸レンズにより形成したの
で、構造の簡単化と製造の容易化とを図ることができ
る。

【００６１】請求項５記載の発明は、導光路の出射端部
におけるレンズの有効部分以外を遮光したので、導光路
の出射部分とレンズの入射面との間に距離があっても光
の漏れを生じさせないようにすることができ、したがっ
て、ＭＴＦを改善することができる。

【００６２】請求項６記載の発明は、導光路の内周面を
部分的に遮光したので、導波構造体を容易に作成するこ
とができ、また、導波構造体の材料に多様性を持たせる
ことができる。

【００６３】請求項７記載の発明は、導光路を入射側で
狭く出射側で広く形成したので、導光路に入射する光を
有効に利用して光の利用効率を向上させることができ
る。また、エッチング等の手法で導波構造体に導光路を
形成する場合、導光路の製造の容易化を図ることができ
る。

【００６４】請求項８記載の発明は、発光素子アレイ及
び導光路を２列以上の千鳥状に配列したので、見かけ上
の導光路の数を千鳥の配列数倍だけ多くすることがで
き、したがって、アレイピッチが狭い発光素子アレイに
も容易に対応することができる。

【００６５】請求項９記載の発明は、発光素子の大きさ
を、像面側に期待される点像の大きさをレンズ系の拡大
率で割った大きさ以下と規定したので、光の利用効率を
下げずに解像度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態として、製造工程を
示す縦断側面図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図３】本発明の第三の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図４】本発明の第四の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図５】本発明の第五の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図６】本発明の第六の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図７】本発明の第七の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図８】本発明の第八の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図９】その平面図である。

【図１０】本発明の第九の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図１１】その平面図である。

【図１２】ロッドレンズアレイを用いた光学素子の従来
の一例を示す縦断側面図である。

【図１３】密着型の光学装置の従来の一例を示す透視斜
視図である。

【図１４】密着型の光学装置の従来の別の一例を示す側
面図である。

【符号の説明】

１発光素子２発光素子アレイ３導波構造体４導光路５貫通孔６光透過性材料７レンズ８，２１，５１，７１遮光性材料の基板１１受光面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅木和博岩手県花巻市大畑第10地割109 リコー光学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子アレイからの出射光を受光面に
導波する導波構造を有する光学装置において、前記発光素子アレイの各発光素子を光学的に遮蔽した導
光路を形成する導波構造体と、各前記導光路の出射端部に位置させて前記導波構造体に
設けられたレンズと、を備えることを特徴とする光学装
置。
【請求項２】導波構造体を遮光性材料の基板により形
成し、導光路をその基板に形成された貫通孔に光透過性
材料を充填して形成し、レンズをその光透過性材料の端
部に設けられた凸レンズ形状部分により形成したことを
特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】導波構造体の遮光性材料と導光路の光透
過性材料との屈折率は略同一であることを特徴とする請
求項２記載の光学装置。
【請求項４】導波構造体は遮光性材料の基板であり、
導光路はその基板に形成された貫通孔であり、レンズは
その貫通孔の端部に位置させて前記基板に固定された凸
レンズであることを特徴とする請求項１記載の光学装
置。
【請求項５】導光路の出射端部におけるレンズの有効
部分以外を遮光したことを特徴とする請求項１記載の光
学装置。
【請求項６】導光路の内周面を部分的に遮光したこと
を特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項７】導光路が入射側で狭く出射側で広く形成
されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項８】発光素子アレイ及び導光路が２列以上の
千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１記載
の光学装置。
【請求項９】発光素子の大きさは、像面側に期待され
る点像の大きさをレンズ系の拡大率で割った大きさ以下
であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。