JPH1178115A - 光学装置 - Google Patents
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- JPH1178115A JPH1178115A JP24808897A JP24808897A JPH1178115A JP H1178115 A JPH1178115 A JP H1178115A JP 24808897 A JP24808897 A JP 24808897A JP 24808897 A JP24808897 A JP 24808897A JP H1178115 A JPH1178115 A JP H1178115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子アレイと結像光学系とを組み合わせ
た構成の光学装置に関して、発光素子から放射される放
射光を効率よく結像光学系に入射させて、光の利用効率
を高める。 【解決手段】 発光素子アレイ５上に集積化形成されて
個々の発光素子４の放射角を狭化させる反射ミラー７を
含む狭化光学系６を備えることで、放射角が広いために
無駄にしていた光Ｌ4 でも狭化光学系６によって有効に
結像光学系１に入射させることができ、光の利用効率が
高まる。
た構成の光学装置に関して、発光素子から放射される放
射光を効率よく結像光学系に入射させて、光の利用効率
を高める。 【解決手段】 発光素子アレイ５上に集積化形成されて
個々の発光素子４の放射角を狭化させる反射ミラー７を
含む狭化光学系６を備えることで、放射角が広いために
無駄にしていた光Ｌ4 でも狭化光学系６によって有効に
結像光学系１に入射させることができ、光の利用効率が
高まる。
Description
【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、デジタル複写機、ファクシミリ等の光書込みユニ
ットやスキャナ等の光読取りユニットに用いられるＬＥ
Ｄアレイ、ＥＬアレイ等の微小光源アレイを光源とする
光学装置に関する。
ンタ、デジタル複写機、ファクシミリ等の光書込みユニ
ットやスキャナ等の光読取りユニットに用いられるＬＥ
Ｄアレイ、ＥＬアレイ等の微小光源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、多数のＬＥＤを配列させ
たＬＥＤアレイを用いた電子写真式光プリンタ（ＬＥＤ
プリンタ）がある。この方式のプリンタは、ＬＥＤアレ
イを書込み光源とする固体走査型であるため半導体レー
ザを用いたラスタスキニング方式の書込み光学系による
場合に比して機器を小型化しやすく、かつ、ＬＥＤアレ
イの各ＬＥＤが並列的に書込みを行なうために高速出力
化も比較的容易に図れる等の利点を有する。
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、多数のＬＥＤを配列させ
たＬＥＤアレイを用いた電子写真式光プリンタ（ＬＥＤ
プリンタ）がある。この方式のプリンタは、ＬＥＤアレ
イを書込み光源とする固体走査型であるため半導体レー
ザを用いたラスタスキニング方式の書込み光学系による
場合に比して機器を小型化しやすく、かつ、ＬＥＤアレ
イの各ＬＥＤが並列的に書込みを行なうために高速出力
化も比較的容易に図れる等の利点を有する。
【０００３】ここに、ＬＥＤアレイを光源に用いる場
合、各ＬＥＤの放射光を受光面（感光面）に対して高分
解能かつ高効率で伝達させる必要がある。また、機器を
よりコンパクト化させるためには、光源（ＬＥＤアレ
イ）と感光面との間の距離を減少させることが必要で、
このためには、共役長の短い結像光学系が必要となる。
このような結像光学系としては、複数のロッドレンズを
束ねたロッドレンズアレイが知られており、現実に各種
ＬＥＤプリンタに搭載されている。
合、各ＬＥＤの放射光を受光面（感光面）に対して高分
解能かつ高効率で伝達させる必要がある。また、機器を
よりコンパクト化させるためには、光源（ＬＥＤアレ
イ）と感光面との間の距離を減少させることが必要で、
このためには、共役長の短い結像光学系が必要となる。
このような結像光学系としては、複数のロッドレンズを
束ねたロッドレンズアレイが知られており、現実に各種
ＬＥＤプリンタに搭載されている。
【０００４】図５は、ロッドレンズアレイを用いた光学
装置の一例として、特開平７−１０８７０９号公報中に
開示された構造例を示す。この構造によれば、ＬＥＤア
レイ１０１中の複数のＬＥＤ１０２から出射された光が
ロッドレンズアレイ１０３中の対応する１つのロッドレ
ンズ１０４の集光作用により感光面１０５に投影され、
これによって、感光面１０５に微小な点像が結像され
る。即ち、ロッドレンズアレイ１０３が結像光学系１０
６を構成している。
装置の一例として、特開平７−１０８７０９号公報中に
開示された構造例を示す。この構造によれば、ＬＥＤア
レイ１０１中の複数のＬＥＤ１０２から出射された光が
ロッドレンズアレイ１０３中の対応する１つのロッドレ
ンズ１０４の集光作用により感光面１０５に投影され、
これによって、感光面１０５に微小な点像が結像され
る。即ち、ロッドレンズアレイ１０３が結像光学系１０
６を構成している。
【０００５】また、同じＬＥＤアレイを用いた書込みユ
ニットなる光学装置として、密着型構造のものが提案さ
れている。図６は、密着型構造の光学装置の一例とし
て、特開平８−１９９８号公報中に開示された構造例を
示す。この構造によれば、ＬＥＤアレイチップ（ＬＥＤ
アレイ）１１１中のＬＥＤ１１２から出射された光は、
ＬＥＤアレイチップ１１１上に配設させた導光路１１３
を経て外部に取り出され、保護層を兼ねる遮光性材料の
基板１１４に密着させた感光面（図示せず）に照射され
る。
ニットなる光学装置として、密着型構造のものが提案さ
れている。図６は、密着型構造の光学装置の一例とし
て、特開平８−１９９８号公報中に開示された構造例を
示す。この構造によれば、ＬＥＤアレイチップ（ＬＥＤ
アレイ）１１１中のＬＥＤ１１２から出射された光は、
ＬＥＤアレイチップ１１１上に配設させた導光路１１３
を経て外部に取り出され、保護層を兼ねる遮光性材料の
基板１１４に密着させた感光面（図示せず）に照射され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図５に示したようなロ
ッドレンズアレイ方式の場合、ロッドレンズ１０４は開
口角が大きく明るい光学系を構成しているため、ＬＥＤ
１０２からの光を比較的効率よく感光面１０５に伝達さ
せることができる。しかし、ＬＥＤアレイ１０１におけ
るＬＥＤ１０２の放射角は元々広いために、ＬＥＤ１０
２からロッドレンズ１０４へ至る間にＬＥＤ１０２から
放射された放射光の大半がロッドレンズ１０４へは入射
せず、放射光の利用効率が悪いものである。従って、感
光面１０５で所定の光量を必要とする場合、ＬＥＤ１０
２の駆動電流を上げる必要があり、その分、ＬＥＤ１０
２が発熱し易くなってしまう問題も生ずる。
ッドレンズアレイ方式の場合、ロッドレンズ１０４は開
口角が大きく明るい光学系を構成しているため、ＬＥＤ
１０２からの光を比較的効率よく感光面１０５に伝達さ
せることができる。しかし、ＬＥＤアレイ１０１におけ
るＬＥＤ１０２の放射角は元々広いために、ＬＥＤ１０
２からロッドレンズ１０４へ至る間にＬＥＤ１０２から
放射された放射光の大半がロッドレンズ１０４へは入射
せず、放射光の利用効率が悪いものである。従って、感
光面１０５で所定の光量を必要とする場合、ＬＥＤ１０
２の駆動電流を上げる必要があり、その分、ＬＥＤ１０
２が発熱し易くなってしまう問題も生ずる。
【０００７】図６に示したような密着型構造の場合、Ｌ
ＥＤ１１２の光をパイプ状の導光路１１３で限定するの
で、外部に取り出される光量が少なくなりがちな暗い光
学系構成である上に、光路が集光機能を持たないため、
感光面を光学系（基板１１４）に密着させないと感光面
上の光像がたちまちぼけて、分解能が低下してしまう、
という致命的な欠点がある。
ＥＤ１１２の光をパイプ状の導光路１１３で限定するの
で、外部に取り出される光量が少なくなりがちな暗い光
学系構成である上に、光路が集光機能を持たないため、
感光面を光学系（基板１１４）に密着させないと感光面
上の光像がたちまちぼけて、分解能が低下してしまう、
という致命的な欠点がある。
【０００８】そこで、本発明は、発光素子アレイと結像
光学系とを組み合わせた構成の光学装置に関して、発光
素子アレイの発光素子から放射される放射光を効率よく
結像光学系に入射させて、光の利用効率を高め得る光学
装置を提供することを目的とする。
光学系とを組み合わせた構成の光学装置に関して、発光
素子アレイの発光素子から放射される放射光を効率よく
結像光学系に入射させて、光の利用効率を高め得る光学
装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数の発光素子を備えた発光素子アレイからの出射光を
結像光学系を介して受光面に結像させる光学装置におい
て、前記発光素子アレイ上に集積化形成されて個々の発
光素子の放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系
を備える。従って、一般にＬＥＤアレイに代表されるこ
の種の発光素子アレイでは、光源（発光素子）の大きさ
と光学系の大きさとが同程度であり、光源を点光源と見
做せないため、通常の結像光学系のみで効率よく結像さ
せるのが難しい上に、元々、ＬＥＤに代表されるこの種
の発光素子からの放射光は完全拡散に近く、その放射角
は半値全幅で１２０°とかなり広いが、個々の発光素子
の放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系が発光
素子アレイ上に集積化形成されているので、放射角が広
いために無駄にしていた光でも狭化光学系によって有効
に結像光学系に入射させることができ、光の利用効率が
高まる。この場合、発光素子としてＬＥＤを用いたＬＥ
Ｄアレイが発光素子アレイの典型例となるが、この他、
例えば、発光素子としてＥＬ（端面発光素子）を用いた
ＥＬアレイによる発光素子アレイの場合も該当する。
複数の発光素子を備えた発光素子アレイからの出射光を
結像光学系を介して受光面に結像させる光学装置におい
て、前記発光素子アレイ上に集積化形成されて個々の発
光素子の放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系
を備える。従って、一般にＬＥＤアレイに代表されるこ
の種の発光素子アレイでは、光源（発光素子）の大きさ
と光学系の大きさとが同程度であり、光源を点光源と見
做せないため、通常の結像光学系のみで効率よく結像さ
せるのが難しい上に、元々、ＬＥＤに代表されるこの種
の発光素子からの放射光は完全拡散に近く、その放射角
は半値全幅で１２０°とかなり広いが、個々の発光素子
の放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系が発光
素子アレイ上に集積化形成されているので、放射角が広
いために無駄にしていた光でも狭化光学系によって有効
に結像光学系に入射させることができ、光の利用効率が
高まる。この場合、発光素子としてＬＥＤを用いたＬＥ
Ｄアレイが発光素子アレイの典型例となるが、この他、
例えば、発光素子としてＥＬ（端面発光素子）を用いた
ＥＬアレイによる発光素子アレイの場合も該当する。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側周囲を
取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光学系に
入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて反射さ
せる反射ミラーよりなる。従って、狭化光学系中の反射
構造が反射ミラーよりなり、この反射ミラーが発光素子
から直接結像光学系に入射する光は遮らず、そのままで
は結像光学系に入射しない方向の光を反射させて結像光
学系に入射させるので、簡単な構造の下に、結像光学系
への光入射効率を高め、全体として光の利用効率を高め
ることができる。
学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側周囲を
取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光学系に
入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて反射さ
せる反射ミラーよりなる。従って、狭化光学系中の反射
構造が反射ミラーよりなり、この反射ミラーが発光素子
から直接結像光学系に入射する光は遮らず、そのままで
は結像光学系に入射しない方向の光を反射させて結像光
学系に入射させるので、簡単な構造の下に、結像光学系
への光入射効率を高め、全体として光の利用効率を高め
ることができる。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の光
学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側周囲を
取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光学系に
入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて反射さ
せる反射ミラーと、各反射ミラーよりも出射側に位置し
て前記結像光学系に入射させる光を集光する集光レンズ
とよりなる。従って、請求項２記載の発明に加えて、集
光レンズをも備えているので、反射ミラーだけでは十分
に放射角を絞り切れない場合でも、集光レンズの集光機
能を併用することで放射角を狭めて、結像光学系への入
射効率を高めることができる。
学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側周囲を
取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光学系に
入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて反射さ
せる反射ミラーと、各反射ミラーよりも出射側に位置し
て前記結像光学系に入射させる光を集光する集光レンズ
とよりなる。従って、請求項２記載の発明に加えて、集
光レンズをも備えているので、反射ミラーだけでは十分
に放射角を絞り切れない場合でも、集光レンズの集光機
能を併用することで放射角を狭めて、結像光学系への入
射効率を高めることができる。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の光学装置の反射ミラーが、個々の発光素子毎に射出
側が径大となる円錐台形状に形成されている。従って、
狭化光学系の反射構造となる反射ミラーの機能を単純で
製造容易な形状で確実に確保できる。もっとも、反射ミ
ラーの形状としては、この他、例えば球面の一部をリン
グ状に切り取った形状のもの等であってもよく、具体的
な形状、寸法は、最終的には、発光素子の大きさ、結像
光学系の入射視野角、製造性などを考慮して設定され
る。
載の光学装置の反射ミラーが、個々の発光素子毎に射出
側が径大となる円錐台形状に形成されている。従って、
狭化光学系の反射構造となる反射ミラーの機能を単純で
製造容易な形状で確実に確保できる。もっとも、反射ミ
ラーの形状としては、この他、例えば球面の一部をリン
グ状に切り取った形状のもの等であってもよく、具体的
な形状、寸法は、最終的には、発光素子の大きさ、結像
光学系の入射視野角、製造性などを考慮して設定され
る。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項３記載の光
学装置の集光レンズが、非球面レンズである。従って、
結像させるわけではなく、放射角を狭めるという目的が
非球面レンズにより確実に果たされる。この場合の非球
面レンズとしては、双曲面レンズなどの他、フレネルレ
ンズ、屈折率分布レンズ等が該当する。
学装置の集光レンズが、非球面レンズである。従って、
結像させるわけではなく、放射角を狭めるという目的が
非球面レンズにより確実に果たされる。この場合の非球
面レンズとしては、双曲面レンズなどの他、フレネルレ
ンズ、屈折率分布レンズ等が該当する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態は、例え
ば、ロッドレンズアレイ等による結像光学系１（図５の
結像光学系１０６が相当する）を使用する光書込用の光
学装置を想定したもので、図２に示すように、ＬＥＤア
レイヘッド２から出射された光を結像光学系１により受
光面となる感光面３に結像させる構成を基本とする。
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態は、例え
ば、ロッドレンズアレイ等による結像光学系１（図５の
結像光学系１０６が相当する）を使用する光書込用の光
学装置を想定したもので、図２に示すように、ＬＥＤア
レイヘッド２から出射された光を結像光学系１により受
光面となる感光面３に結像させる構成を基本とする。
【００１５】本実施の形態のＬＥＤアレイヘッド２は、
図１（ｆ）に示すように、発光素子としての複数のＬＥ
Ｄ４が１列に配列されたＬＥＤアレイ（発光素子アレ
イ）５をベースとして形成されたもので、このＬＥＤア
レイ５上には狭化光学系６を構成する反射ミラー７が各
ＬＥＤ４毎に個別に形成されている。
図１（ｆ）に示すように、発光素子としての複数のＬＥ
Ｄ４が１列に配列されたＬＥＤアレイ（発光素子アレ
イ）５をベースとして形成されたもので、このＬＥＤア
レイ５上には狭化光学系６を構成する反射ミラー７が各
ＬＥＤ４毎に個別に形成されている。
【００１６】ここで、このような狭化光学系６はＬＥＤ
アレイ５上に集積化形成されるものであり、その製造方
法を図１の工程順に示す縦断側面図を参照して説明す
る。まず、図１（ａ）に示すような幅１０μｍのＬＥＤ
４が１列に配列されたＬＥＤアレイ５の基板８に、ミラ
ー構造を形成するためのポリイミド９を２５μｍ厚で塗
布する（図１（ｂ））。次いで、このポリイミド９をＬ
ＥＤ４の位置に対応させてエッチングでミラー構造１０
となる円錐台形状の開口部を形成する（図１（ｃ））。
この際、円錐台形状のミラー構造１０のＬＥＤ側（底面
側）直径は１０μｍ、射出側直径は２６μｍで径大とな
るように設定した。この上、全面にミラー反射面を形成
するアルミニウム反射膜１１を成膜し（図１（ｄ））、
ＬＥＤ４上面のアルミニウム反射膜１１のみを除去する
ことで、円錐台形状の反射ミラー７が形成される（図１
（ｅ））。即ち、反射ミラー７はＬＥＤ４の放射側周囲
を取り囲む形状に形成される。最後に、アルミニウム保
護膜と反射防止膜とを兼ねたＳｉＯ2 膜１２を全面的に
成膜することにより、ＬＥＤアレイヘッド２が完成す
る。
アレイ５上に集積化形成されるものであり、その製造方
法を図１の工程順に示す縦断側面図を参照して説明す
る。まず、図１（ａ）に示すような幅１０μｍのＬＥＤ
４が１列に配列されたＬＥＤアレイ５の基板８に、ミラ
ー構造を形成するためのポリイミド９を２５μｍ厚で塗
布する（図１（ｂ））。次いで、このポリイミド９をＬ
ＥＤ４の位置に対応させてエッチングでミラー構造１０
となる円錐台形状の開口部を形成する（図１（ｃ））。
この際、円錐台形状のミラー構造１０のＬＥＤ側（底面
側）直径は１０μｍ、射出側直径は２６μｍで径大とな
るように設定した。この上、全面にミラー反射面を形成
するアルミニウム反射膜１１を成膜し（図１（ｄ））、
ＬＥＤ４上面のアルミニウム反射膜１１のみを除去する
ことで、円錐台形状の反射ミラー７が形成される（図１
（ｅ））。即ち、反射ミラー７はＬＥＤ４の放射側周囲
を取り囲む形状に形成される。最後に、アルミニウム保
護膜と反射防止膜とを兼ねたＳｉＯ2 膜１２を全面的に
成膜することにより、ＬＥＤアレイヘッド２が完成す
る。
【００１７】このようなＬＥＤアレイヘッド２を用いた
場合、図２に示すように、ＬＥＤ４から放射された光の
一部は直接光Ｌ3 としてそのまま結像光学系１に入射さ
れ、他の一部は周りに位置する反射ミラー７で反射され
て間接光Ｌ4 として結像光学系１に入射することにな
る。結像光学系１の視野内に入射した光は、結像光学系
１の集光作用を受けて感光面３に結像される。
場合、図２に示すように、ＬＥＤ４から放射された光の
一部は直接光Ｌ3 としてそのまま結像光学系１に入射さ
れ、他の一部は周りに位置する反射ミラー７で反射され
て間接光Ｌ4 として結像光学系１に入射することにな
る。結像光学系１の視野内に入射した光は、結像光学系
１の集光作用を受けて感光面３に結像される。
【００１８】ここで、具体的に、結像光学系１の位置が
ＬＥＤアレイヘッド２から１ｍｍ離れている場合、そこ
での照度分布の半値幅は５５０μｍであり、これは３１
°の半値全幅に相当する。ちなみに、本実施の形態構造
において、反射ミラー７が無いとした場合の半値全幅が
６５°であった点を考えると、ＬＥＤ４の放射角が実質
的に半分に狭化されたことが判る。そして、照度の最大
値は、反射ミラー７が無い場合と比較すると約５倍も向
上したものである。結像光学系１の入射角としては一般
的に２０°程度のものが用いられている点を考慮する
と、本実施の形態のように反射ミラー７を付加した構造
によれば、ＬＥＤアレイ５から結像光学系１ヘの光の結
合効率が格段に向上することが判る。よって、感光面３
の光量として従来と同じ光量を必要とする場合には、光
の利用効率が高いため、従来に比してＬＥＤ駆動電流を
下げることができ、この結果、ＬＥＤ４の発熱を抑制し
得ることになる。また、従来と同じＬＥＤ駆動電流とし
た場合には、書き込みタイミング（点灯時間）を短くで
きるため、感光面３への書き込み速度を向上させること
ができるので、高速プリンタ化を図ることもできる。
ＬＥＤアレイヘッド２から１ｍｍ離れている場合、そこ
での照度分布の半値幅は５５０μｍであり、これは３１
°の半値全幅に相当する。ちなみに、本実施の形態構造
において、反射ミラー７が無いとした場合の半値全幅が
６５°であった点を考えると、ＬＥＤ４の放射角が実質
的に半分に狭化されたことが判る。そして、照度の最大
値は、反射ミラー７が無い場合と比較すると約５倍も向
上したものである。結像光学系１の入射角としては一般
的に２０°程度のものが用いられている点を考慮する
と、本実施の形態のように反射ミラー７を付加した構造
によれば、ＬＥＤアレイ５から結像光学系１ヘの光の結
合効率が格段に向上することが判る。よって、感光面３
の光量として従来と同じ光量を必要とする場合には、光
の利用効率が高いため、従来に比してＬＥＤ駆動電流を
下げることができ、この結果、ＬＥＤ４の発熱を抑制し
得ることになる。また、従来と同じＬＥＤ駆動電流とし
た場合には、書き込みタイミング（点灯時間）を短くで
きるため、感光面３への書き込み速度を向上させること
ができるので、高速プリンタ化を図ることもできる。
【００１９】また、本実施の形態によれば、円錐台形状
の反射ミラー７により反射構造を含む狭化光学系６を構
成しているので、薄膜技術を用いて簡単かつ低コストに
て集積化形成することができる。
の反射ミラー７により反射構造を含む狭化光学系６を構
成しているので、薄膜技術を用いて簡単かつ低コストに
て集積化形成することができる。
【００２０】本発明の第二の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。前記実施の形態で示した部分と同
一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本実
施の形態では、ＬＥＤ４毎の狭化光学系２１が反射ミラ
ー７と集光レンズ２２とにより形成されている。この集
光レンズ２２も反射ミラー７と同様にＬＥＤアレイ５上
に集積化形成されている。
に基づいて説明する。前記実施の形態で示した部分と同
一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本実
施の形態では、ＬＥＤ４毎の狭化光学系２１が反射ミラ
ー７と集光レンズ２２とにより形成されている。この集
光レンズ２２も反射ミラー７と同様にＬＥＤアレイ５上
に集積化形成されている。
【００２１】そこで、本実施の形態のＬＥＤアレイヘッ
ド２３の製造方法を工程順に示す図３の縦断側面図を参
照して説明する。まず、図１（ａ）〜（ｅ）に示した工
程に従い、反射ミラー７を有するＬＥＤアレイヘッド構
造を作製する（図３（ａ））。この際、ＬＥＤ４の直径
は１０μｍ、反射ミラー７における円錐台形状のＬＥＤ
４側の直径は１０μｍ、射出側の直径は３６μｍとし
た。即ち、本実施の形態では集光レンズ２２を形成する
ため、第一の実施の形態の反射ミラー７とは寸法が異な
っている。次に、全面的に透明樹脂２４を膜厚７５μｍ
程度に塗布する（図３（ｂ））。この透明樹脂２４の屈
折率は１．４２である。この後、ドライエッチング法を
用いて透明樹脂２４のＬＥＤ４に対応する部分に集光レ
ンズ２２を形成する（図３（ｃ））。この集光レンズ２
２の形状は双曲面形状をなす非球面レンズとされ、レン
ズ直径は４０μｍ、頂点の曲率半径は２５μｍ、円錐係
数は−１．２９３４である。最後に、Ｃｒ遮光膜２５を
集光レンズ２２以外の部分に形成する（図３（ｄ））こ
とにより、ＬＥＤアレイヘッド２３が完成する。
ド２３の製造方法を工程順に示す図３の縦断側面図を参
照して説明する。まず、図１（ａ）〜（ｅ）に示した工
程に従い、反射ミラー７を有するＬＥＤアレイヘッド構
造を作製する（図３（ａ））。この際、ＬＥＤ４の直径
は１０μｍ、反射ミラー７における円錐台形状のＬＥＤ
４側の直径は１０μｍ、射出側の直径は３６μｍとし
た。即ち、本実施の形態では集光レンズ２２を形成する
ため、第一の実施の形態の反射ミラー７とは寸法が異な
っている。次に、全面的に透明樹脂２４を膜厚７５μｍ
程度に塗布する（図３（ｂ））。この透明樹脂２４の屈
折率は１．４２である。この後、ドライエッチング法を
用いて透明樹脂２４のＬＥＤ４に対応する部分に集光レ
ンズ２２を形成する（図３（ｃ））。この集光レンズ２
２の形状は双曲面形状をなす非球面レンズとされ、レン
ズ直径は４０μｍ、頂点の曲率半径は２５μｍ、円錐係
数は−１．２９３４である。最後に、Ｃｒ遮光膜２５を
集光レンズ２２以外の部分に形成する（図３（ｄ））こ
とにより、ＬＥＤアレイヘッド２３が完成する。
【００２２】このようなＬＥＤアレイヘッド２３を用い
た場合、図４に示すように、ＬＥＤ４から放射された光
の一部は直接光Ｌ3 としてそのまま結像光学系１に入射
され、他の一部は周りに位置する反射ミラー７で反射さ
れて間接光Ｌ4 として結像光学系１に入射することにな
る。結像光学系１の視野内に入射した光は、結像光学系
１の集光作用を受けて感光面３に結像される。この際、
反射ミラー７だけではＬＥＤ４の放射角を十分に絞り切
れない場合もあるが、本実施の形態では、出射側に集光
レンズ２２を備えているので、絞り切れない光が結像光
学系１に入射するように集光レンズ２２によって放射角
を狭めることができる。
た場合、図４に示すように、ＬＥＤ４から放射された光
の一部は直接光Ｌ3 としてそのまま結像光学系１に入射
され、他の一部は周りに位置する反射ミラー７で反射さ
れて間接光Ｌ4 として結像光学系１に入射することにな
る。結像光学系１の視野内に入射した光は、結像光学系
１の集光作用を受けて感光面３に結像される。この際、
反射ミラー７だけではＬＥＤ４の放射角を十分に絞り切
れない場合もあるが、本実施の形態では、出射側に集光
レンズ２２を備えているので、絞り切れない光が結像光
学系１に入射するように集光レンズ２２によって放射角
を狭めることができる。
【００２３】例えば、結像光学系１の位置がＬＥＤアレ
イヘッド２から１ｍｍ離れている場合、そこでの照度分
布の半値幅は１５０μｍであり、これは９°の半値全幅
に相当する。よって、第一の実施の形態に比較して集光
レンズ２２を集積化させて組み込む手間は増えるもの
の、ＬＥＤ４の放射角を狭化させる性能は格段に向上す
るのが判る。照度の最大値は、反射ミラー７及び集光レ
ンズ２２が無い場合と比較すると、約１０倍も向上した
ものである。
イヘッド２から１ｍｍ離れている場合、そこでの照度分
布の半値幅は１５０μｍであり、これは９°の半値全幅
に相当する。よって、第一の実施の形態に比較して集光
レンズ２２を集積化させて組み込む手間は増えるもの
の、ＬＥＤ４の放射角を狭化させる性能は格段に向上す
るのが判る。照度の最大値は、反射ミラー７及び集光レ
ンズ２２が無い場合と比較すると、約１０倍も向上した
ものである。
【００２４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数の発
光素子を備えた発光素子アレイからの出射光を結像光学
系を介して受光面に結像させる光学装置において、前記
発光素子アレイ上に集積化形成されて個々の発光素子の
放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系を備えた
ので、放射角が広いために無駄にしていた光でも狭化光
学系によって有効に結像光学系に入射させることがで
き、光の利用効率を高めることができる。
光素子を備えた発光素子アレイからの出射光を結像光学
系を介して受光面に結像させる光学装置において、前記
発光素子アレイ上に集積化形成されて個々の発光素子の
放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系を備えた
ので、放射角が広いために無駄にしていた光でも狭化光
学系によって有効に結像光学系に入射させることがで
き、光の利用効率を高めることができる。
【００２５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の光学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側
周囲を取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光
学系に入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて
反射させる反射ミラーよりなるので、簡単な構造の下
に、結像光学系への光入射効率を高め、全体として光の
利用効率を高めることができる。
載の光学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側
周囲を取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光
学系に入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて
反射させる反射ミラーよりなるので、簡単な構造の下
に、結像光学系への光入射効率を高め、全体として光の
利用効率を高めることができる。
【００２６】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の光学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側
周囲を取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光
学系に入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて
反射させる反射ミラーと、各反射ミラーよりも出射側に
位置して前記結像光学系に入射させる光を集光する集光
レンズとよりなり、請求項２記載の発明に加えて、集光
レンズをも備えているので、反射ミラーだけでは十分に
放射角を絞り切れない場合でも、集光レンズの集光機能
を併用することで放射角を狭めて、結像光学系への入射
効率を一層高めることができる。
載の光学装置の狭化光学系が、個々の発光素子の放射側
周囲を取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光
学系に入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて
反射させる反射ミラーと、各反射ミラーよりも出射側に
位置して前記結像光学系に入射させる光を集光する集光
レンズとよりなり、請求項２記載の発明に加えて、集光
レンズをも備えているので、反射ミラーだけでは十分に
放射角を絞り切れない場合でも、集光レンズの集光機能
を併用することで放射角を狭めて、結像光学系への入射
効率を一層高めることができる。
【００２７】請求項４記載の発明によれば、請求項２又
は３記載の光学装置の反射ミラーが、個々の発光素子毎
に射出側が径大となる円錐台形状に形成されているの
で、狭化光学系の反射構造となる反射ミラーの機能を単
純で製造容易な形状で確実に確保することができる。
は３記載の光学装置の反射ミラーが、個々の発光素子毎
に射出側が径大となる円錐台形状に形成されているの
で、狭化光学系の反射構造となる反射ミラーの機能を単
純で製造容易な形状で確実に確保することができる。
【００２８】請求項５記載の発明によれば、請求項３記
載の光学装置の集光レンズが、非球面レンズであるの
で、放射角を狭めるという目的が非球面レンズにより確
実に果たされる。
載の光学装置の集光レンズが、非球面レンズであるの
で、放射角を狭めるという目的が非球面レンズにより確
実に果たされる。
【図１】本発明の第一の実施の形態のＬＥＤアレイヘッ
ドを製造工程順に示す縦断側面図である。
ドを製造工程順に示す縦断側面図である。
【図２】光学装置全体を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態のＬＥＤアレイヘッ
ドを製造工程順に示す縦断側面図である。
ドを製造工程順に示す縦断側面図である。
【図４】光学装置全体を示す概略構成図である。
【図５】ロッドレンズアレイ方式の従来例を示す縦断側
面図である。
面図である。
【図６】密着型の光学装置の従来例を示す透視斜視図で
ある。
ある。
１ 結像光学系 ３ 受光面 ４ 発光素子 ５ 発光素子アレイ ６ 狭化光学系 ７ 反射ミラー ２１ 狭化光学系 ２２ 集光レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/036
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の発光素子を備えた発光素子アレイ
からの出射光を結像光学系を介して受光面に結像させる
光学装置において、 前記発光素子アレイ上に集積化形成されて個々の発光素
子の放射角を狭化させる反射構造を含む狭化光学系を備
えることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 狭化光学系は、個々の発光素子の周囲を
取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光学系に
入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて反射さ
せる反射ミラーよりなることを特徴とする請求項１記載
の光学装置。 - 【請求項３】 狭化光学系は、個々の発光素子の放射側
周囲を取り囲んでその発光素子からの放射光中で結像光
学系に入射しない方向の光を前記結像光学系側に向けて
反射させる反射ミラーと、各反射ミラーよりも出射側に
位置して前記結像光学系に入射させる光を集光する集光
レンズとよりなることを特徴とする請求項１記載の光学
装置。 - 【請求項４】 反射ミラーは、個々の発光素子毎に射出
側が径大となる円錐台形状に形成されていることを特徴
とする請求項２又は３記載の光学装置。 - 【請求項５】 集光レンズは、非球面レンズであること
を特徴とする請求項３記載の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24808897A JPH1178115A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 光学装置 |
| US09/151,968 US6577332B2 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Optical apparatus and method of manufacturing optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24808897A JPH1178115A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1178115A true JPH1178115A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=17173037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24808897A Pending JPH1178115A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1178115A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005109172A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
| JP2007076083A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Seiko Epson Corp | ラインヘッドモジュール、露光装置、及び画像形成装置 |
| JP2008246930A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Fuji Xerox Co Ltd | 露光装置および画像形成装置 |
| JP2008284795A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置および露光装置 |
| JP2021056273A (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | 日亜化学工業株式会社 | ロッドレンズアレイ、それを用いた照明光学系および装置 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP24808897A patent/JPH1178115A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005109172A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
| JP2007076083A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Seiko Epson Corp | ラインヘッドモジュール、露光装置、及び画像形成装置 |
| JP2008246930A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Fuji Xerox Co Ltd | 露光装置および画像形成装置 |
| JP2008284795A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置および露光装置 |
| JP2021056273A (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | 日亜化学工業株式会社 | ロッドレンズアレイ、それを用いた照明光学系および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040107 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040305 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040922 |