JPS58219542A - 光学像投影装置 - Google Patents

光学像投影装置

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JPS58219542A
JPS58219542A JP57102404A JP10240482A JPS58219542A JP S58219542 A JPS58219542 A JP S58219542A JP 57102404 A JP57102404 A JP 57102404A JP 10240482 A JP10240482 A JP 10240482A JP S58219542 A JPS58219542 A JP S58219542A
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JP
Japan
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image
optical axis
lens array
plane
optical
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JP57102404A
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English (en)
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Masaharu Nishikawa
正治 西川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B27/00Photographic printing apparatus
    • G03B27/32Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
    • G03B27/52Details
    • G03B27/522Projection optics
    • G03B27/525Projection optics for slit exposure
    • G03B27/526Projection optics for slit exposure in which the projection optics move
    • G03B27/527Projection optics for slit exposure in which the projection optics move as a whole in a translatory movement
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lenses (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は取束性光伝送体本アレイのように物体の等倍正
立旧像を像面に投影する結像素子を用いて物体面上の物
体像を、これと非平行な関係にある像面へ投影するため
の光学像投影装置に関するものである。
屈折率が中心から周辺部に向けて減少する棒状の光透過
部材で構成されているファイバ状の取束性光伝送体を多
数本配列して構成し、等倍の正立正像を投影する結像素
子は商品名セルフォックレンズアレイとして広く実用化
されている。以下このような結像素子をファイバレンズ
アレイと呼ぶことにする。
ファイバレンズアレイを使用する場合、一般には球面レ
ンズと同様に物体と像面とはレンズ光軸に対して直角と
なるように配置されている。第1図aはこのような配置
を採用した電子写真複写機の構成を示すものである。す
なわち、物体面を規定するガラス板より成る原稿台】上
に載置された原稿2を照明装置8により照明し、原稿2
の等倍正立正像をファイバレンズアレイ会により感光体
ドラムb上に投影するようにしている。ファイバレンズ
アレイ4の場合、原稿面(物体面)■と像面2との距1
IITOが通常80−と短かいために、その配置には変
更の余地が少なく、例えば原稿面Vが水平であるときに
は、ファイバレンズアレイ4は、感光体ドラム6の中心
0を通る垂直線に光軸が一致するように配置する必要が
あった。
第1図aに示すような配置は最良の光学性能が得られる
ものであるが、例えば感光体ドラム5の周辺に配置する
他の部材との関連にセいてファイバレンズアレイ4を別
の場所に移動する必要が生じた場合、これに対処するた
めの配置上の自由度が殆んどなかった。例えば第1図す
に示すようにファイバレンズアレイ4を感光体ドラムb
の中心0を通る垂線から角αだけずれたli、lJに沿
って配置する必要が生じた場合、前記の最適の結像条件
を満たすためには、原稿台1を水平に対して角αだけ傾
剰じて配置しなければならず、原稿台lを水平に配置し
たtまでは最適結像条件を満たすことはできない。
上述したような配置上の制約を解消する手段として、フ
ァイバレンズアレイの光学路中にミラー、プリズム等の
反射面を介挿して光路を偏向することが知られている。
例えば特開昭60−92740号公報には、第1図0に
示すようにファイバレンズアレイ4と感光体ドラム5と
の間に一枚のミラー6を挿入して光軸を直角に曲げたも
のが示されている。この方式の欠点はミラー6のために
像が反転してしまうことと、光路中に別の光学要素が付
加されるために汚れの影響を受は易くなることである。
特に乾式現像を採用する電子写真複写機ではトナーが飛
散し易いので、汚れの影響は無視できなくなる。また像
が反転する欠点を解決するタメには、第1図dに示すよ
うにファイバレンズアレイ4の前後にミラー6aおよび
6bを配置することも考えられる。しかし、この場合に
は汚れの影響を一層大きく受けるようになると共に原稿
面Vと像面2とが接近しすぎて照明装置f等の配置が困
難となるという新たな問題が生ずる。
さらに、上述した欠点を一挙に解決するために、可撓性
のファイバレンズアレイを用いることも考えられるが、
このようなファイバレンズアレイは製肯が非常に面倒メ
)す、きわめて高価となるので実際に使用することは困
難である。
本発明の目的は上述した欠点を除失し、ファイバレンズ
アレイのようす等倍の正立正像を投影する結像素子と、
物体面と、像面の配置関係の自由度を、解像性能の劣化
を最小限に抑えた状即で与えることができる光学像投影
装装置を提供しようとするものである。
本発明は、等倍の正立正像を投影する結像素子によって
、物体面上にある物体の像を、この物体面に対して非平
行状態にある便面に投影する光学像投影装置において、
前記結像素子の光軸が前記物体面および像面に対して交
わる角度が、光軸の同□−側においてほぼ等しくなるよ
うに結像素子、物体面および像面を配置したことを特徴
とするものである。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
先ず本発明を説明する前に第1図已に示した最適状部か
らファイバレンズアレイ令のみを原稿面Vに水平な方向
にシフトさせた場合に像の流れや解像性能の劣化がどの
程度化ずるのかを説明する。
第2図はこのようにファイバレンズアレイ4をシフトさ
せた場合の配置を示し、点線で示す位置が最適位置であ
る。第8図にセいて、!、およびりはファイバレンズア
レイ4によって投影される原稿面Vすなわち原稿台上で
の画tnsを示し、それぞれ光軸からの寸法として示し
である0同様に!□′および弓は像面2.すなわち感光
体ドラムb上に投影される像の画面幅を示している。像
面2け光軸が感光体ドラムもと交わる点において感光体
ドラム5と接する面である0さらにΔh、′およびΔh
iは画面幅の端部における像面、2の焦点面y(像側焦
点面)からの変位量を示している。第2図から容易に読
取れるように、!1′〉11でありliに関してはファ
イバレンズアレイ番のシフF量Xによっては!8と等し
くなる場合と異なる場合とがある。
いずれにしても1;>1.となるから、原稿を原稿面V
上で矢印A方向に一定速度で移動させると共に感光体ド
ラムbを矢印B方向に同一速度で移動させて走査を行な
う間原稿像がtl、+6の距離移動するのに対し、感光
体ドラム6の表面はz1+7゜しか移動していないから
画像が流れた状態で記録されることになる。角度αを像
面2が水平開に対、して傾斜している角度とすると、(
t1′+ ti )co帥−11+ l、であり、画像
の流れ景ΔlはΔ/ −(/i+ 1;> −(/□+
z、)−(1−00FAα)(11+弓)となる。今、
l!、+l;zratntnとし、許容される像の流れ
量Δlを0・1門とすると、α中11.5°となり、ま
た仮りに許容される流れ量Δlをその2倍の0.2mm
としてもα中16°となる程度であり、許容されるシフ
)@Xはきわめて小さい値に制限されてしまうことがわ
かる。換首すれば、角度αを大きくとってシフ(量Xを
大きくすると、像の流れ景Δlは許容し得ない程度に大
きくなってしまう。
さらに、第2図に示した配置では像側焦点面yに対する
実際の受像面2の画面幅端部における変位置ΔhIおよ
びJ h、Iによる解像度の劣化が生ずる。
@8図aは、第8図すに示すように原稿面Vは像側焦点
面上に配置し、受像面2を像側焦点面yからΔhだけず
らせた場合の解像度の劣化をMTF(Modulati
on Transfer Funotion)で測定し
た値の一例を示すグラフである。測定は画角6°、直径
1.1鰭のファイバレンズを2列積重ね、物体側焦点面
と像側焦点面との距lToが64w1llIとなるよう
に作成したファイバレンズアレイ4について行なッタモ
(7)T’する。61PA霞のチャートは焦点面yで約
70%のMTFを有しているが、この焦点面から066
關離れた位置ではその約%に低下してしまう。画面幅c
、+tシー5mmとすると、Δh1′キΔh鼠−+ (
l警+ /Q)sinαであるから、67P−mのチャ
ートのMTFが%となるときの角度αは2.5 sin
α−0,6から求められ、α中14°となる0上述した
ように第2図に示すようにファイノくレンズアレイ4を
単に横方向にシフトさせた場合の解像性能の劣化は著し
く、したがって解像性能を損なわない条件で許容される
ファイバレンズアレイ4のシフト量xはきわめて小さく
、僅かな配置上の自由度しか得られない0 同様に、第1図すに示すのと同様にファイノくレンズア
レイ4の光軸を感光体ドラム5の中心0を通る直線上に
おいて角度αだけシフトさせた場合には〜(ただし原稿
面は水平とする)、物体側焦点面と原稿面とのずれが問
題となるが、その関係は第2図に示した場合と光学的に
相似であり、許容される変位角αは第2図における像側
での分析を原稿像に適用することにより導き出すことが
でき、解像性能の劣化なしにファイバレンズアレイをシ
フトできる範囲□はきわめて小さく、設計の自由度は少
ない。
本発明は上述した問題点を解決し、投影画像の解像性能
の劣化や投影倍率の変化、像の流れを最少限にしながら
結像光学系の配置上の自由度を大幅に拡大することがで
きるような配置を与えるものである。第4図は本発明の
光学像投影−置の一実施例の構成を示すものであり、原
稿台11は水平に配置されており、原稿面(物体面)V
上の原稿1fAを照明装[121により照明する。原稿
からの反射光をファイバレンズアレイ1′4により感光
体ドラム16上に投影するのであるが、その投影点は感
光ドラム16の中心0を通る垂直線に対して角度αだけ
ずれた位置にある。ファイノ(レンズアレイ14の光軸
Pが感光体ドラム15と交わる点における接線を含む平
面2を説明の便宜上像面と着像す。本発明□においては
、これら原稿面V、像面2およびファイバレンズアレイ
14を、ファイバレンズアレイ14の光軸Pと原稿面V
および像面2と交わる角度が光軸の一方の側で互いに等
しくなるように配置する。すなわち、光軸Pの右側にお
ける角凌βとβ′とが等しくなるように配置する。この
ような関係は、例えば光軸Pと原稿面Vとが交わる点が
与えられれば光軸Pと像面2とが交わる点が決まり、こ
の逆に光軸Pと像面2とが交わる点が与えられれば光軸
Pと原稿面Vとが交わる点が決まることになるので、容
易に達成することができる。
次に上述したように配置した場合の画像の流れ、解像性
能についてさらに第6図を参照して詳細に説明する。第
51i8′において、第2図で定義した記号はそのti
用いるものとする。ただし Wは原稿側焦点面を表わす
。本発明においては原稿面Vおよび一面2は光軸P上・
で原稿側焦点面Wおよび像側焦点面yとそれぞれ交わる
ようになる。原稿面■と伸fizはファイバレンズアレ
イ14の光軸Pと等しい角度β−β′で交わって、かつ
ファイバレンズアレイは正立正像を投影するものである
から11〜l、嗜l−〜lイではあるが、t、、−l’
、雫l、胃!!となっている。すなわち11+1.−=
1;+1≦であるから、どの部分で考えても等倍像が形
成されることになる。したがって、原稿1zおよび感光
体ドラム15をそれぞれ矢印AおよびBで示す方向に同
一速度で移動走査する場合、走査によって像の流れを生
ずることはない。
次に原稿面VがW、稿側焦点面Wに対してjh1および
Δh、だけ離間しており、また像面2が像側焦点面yに
対してΔJおよびjh1だけ離間していることに基いて
生ずる解像度の劣化量について分析してみる。!5図か
ら理解されるようにΔh1−Δ八′。
Δへ、−Δhiであるから、ファイバレンズアレイ14
は常に原稿面Vと像面2の中間に位置している。第6図
aは原稿側焦点面wiPよび像側焦点面yに対し原稿面
Vおよび像面2がそれぞれjhだけずれた状態を示して
おり、第6図すはjhを横軸にMTFをたて軸にとって
61P/*寓のチャートの測定値を示している。ファイ
バレンズアレイ14の構成は第8図すで示したものと同
じものを用いている。第6図すからjh−0のときのM
TFは約6B%であるが、これが60%に低下するとき
のjhは1,5關である。さらにMTFが68%の局、
すなわち84%に低下する時のjhは約8.2四である
。第5図からΔh□′−Δh□−zlsin Tで、1
1中!。
となる。したがって1.+l、−5mとしたとき、MT
Fの値を60%まで許容すればjhは1.15m5であ
るから、i 、5− ’−singからα−74°とな
り、2 αがこれより小さい場合のMTFは68%により接近し
た値となる。このように第5図に示す本発明の構成によ
れば、像の流れはなく投影倍率は常に等倍であり、かつ
yi、@側及び像側焦点面Wおよびyと原稿面Vおよび
像面2とのずれに基(MTFの低下もきわめてわずかな
範囲内で大巾にファイバレンズアレイ14を変位させる
ことができる。
なお、上述した実施例においては、等倍正立正像を投影
する結像素子としてファイバレンズアレイを用いたが、
本発明はこれに限定さ°れるものではなく1球面レンズ
から成る等倍正立正像投影光学系、あるいはこれらの球
面レンズ系を複数集合配列してm成した投影光学系も全
く同様に用いることができることは勿論である。さらに
上述した実施例では本発明の光学像投影装置を電子写真
複写機に適用したが物体面と像面とが平行でない他の装
置にも同様に適用することができる。
上述したように本発明の光学像投影装置によれば、結像
素子の光軸を物体面および像面に対して等しい角度で交
わらせると云った簡単な構成によって、物体面と像面と
が非平行な状態となっていても、解像性能の劣化や偽の
流れを生ずることなく、光学像を投影することができる
ので、装置設計上の自由度を大幅に増加させることがで
きる。
さらに、ミラーやプリズム等の追加の光学要素を必要と
しないため、それらの汚れにょる悪影響を受けることが
なく、また結像素子と物体面および像面との間に空間的
な余裕を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a−dは従来の光学像投影装置の幾つかの例を示
す線図、 第2図は結像素子を単にシフトさせた場合の構成を示す
線図、 第8図aおよびbは同じくその場合の解像性能の劣化を
説明するための図、 第4図および第す図は本発明の光学像投影装置の一例の
構成を示す線図、 第6図aおよびbは同じくその場合の解像性能の劣化を
説明するための図である。 11・・・原稿台     18・・・原稿18・・・
照明装置      l 4・・・ファイバレンズアレ
イ15・・・感光体ドラム   P・・・光軸V・・・
物体面      2・・・像面W・・・物体側焦点面
    y・・・像側焦点面第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t 等倍の正立正像を投影する結像素子によって、物体
    面上にある物体の像を、この物体面に対して非平行状態
    にある像面に投影する光学像投影装置において、前記結
    像素子の光軸が前記物体面および像面に対して交わる角
    度が、光軸の同一側においては埋等しくなるように結像
    素子、物体面および像面を配置したことを特徴とする光
    学像投影装置。 区 前記結像素子を取京性光伝送体アレイを以ってW成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学
    像投影装置。
JP57102404A 1982-06-15 1982-06-15 光学像投影装置 Pending JPS58219542A (ja)

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US06/494,643 US4533228A (en) 1982-06-15 1983-05-16 Optical image projector for projecting an erect positive image of unity magnification and for minimizing degradation in resolution
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