JPS5885401A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPS5885401A JPS5885401A JP57187325A JP18732582A JPS5885401A JP S5885401 A JPS5885401 A JP S5885401A JP 57187325 A JP57187325 A JP 57187325A JP 18732582 A JP18732582 A JP 18732582A JP S5885401 A JPS5885401 A JP S5885401A
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- Japan
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- fibers
- fiber
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- light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
- G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Optical Systems Of Projection Type Copiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、グラジェント・インデックス形光ファイバ
、より詳細にはそのような光ファイバを束にして構成し
た、物体面にある物体の像を像面へ１以外の倍率で伝達
することができるレンズ配列すなわちレンズアレイに関
するものである。
、より詳細にはそのような光ファイバを束にして構成し
た、物体面にある物体の像を像面へ１以外の倍率で伝達
することができるレンズ配列すなわちレンズアレイに関
するものである。
グラジェント・インデックス形光ファイバを束にして構
成した像伝送装置は当該分野では知られている。米国特
許第３，６５８，４０７号は、その断面においてその中
心部から外向きに放物線状に変化する屈折率分布をもつ
ガラスまたは合成樹脂で作った光伝導ファイバーを開示
している。各ファイバは集束レンズとして作用し、一端
の近くに置れた物体の像の一部を伝達する。千鳥足状に
２列にしたファイバ組立体が物体像を伝送し、結像させ
る。そのファイバ・レンズは日本で登録され、日本板硝
子０株）が所有する商標〃５ＥＬＦＯＣ／／が付されて
市販されている。
成した像伝送装置は当該分野では知られている。米国特
許第３，６５８，４０７号は、その断面においてその中
心部から外向きに放物線状に変化する屈折率分布をもつ
ガラスまたは合成樹脂で作った光伝導ファイバーを開示
している。各ファイバは集束レンズとして作用し、一端
の近くに置れた物体の像の一部を伝達する。千鳥足状に
２列にしたファイバ組立体が物体像を伝送し、結像させ
る。そのファイバ・レンズは日本で登録され、日本板硝
子０株）が所有する商標〃５ＥＬＦＯＣ／／が付されて
市販されている。
当該分野においては、屈折率が変化するガラスまたはプ
ラスチック・ファイバを製造する技術は多数知られてい
る。これらの技術は、アプライドオシティクス（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ） 第１９巻、第７号、１
９８０年４月１日号、第１０３３〜１０３８頁に記載さ
れているダンカン、ティ、ムーア（Ｄｕｎｃａｎ、丁、
Ｍｏｏｒｅ）の寄稿論文〃（グラジェントインデックス
光学：Ａ版Ｇｒａｄｉｅｎｔ ＩｎｄｅｘＯｐｔｉｃｓ
： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ） ／’に役立つように要約
されている。
ラスチック・ファイバを製造する技術は多数知られてい
る。これらの技術は、アプライドオシティクス（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ） 第１９巻、第７号、１
９８０年４月１日号、第１０３３〜１０３８頁に記載さ
れているダンカン、ティ、ムーア（Ｄｕｎｃａｎ、丁、
Ｍｏｏｒｅ）の寄稿論文〃（グラジェントインデックス
光学：Ａ版Ｇｒａｄｉｅｎｔ ＩｎｄｅｘＯｐｔｉｃｓ
： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ） ／’に役立つように要約
されている。
グラジェント・インデックス形レンズアレイは、多くの
技術分野において用途が見つかっており、たとえば米国
特許第３，９２２，０６２号に開示されているように、
印刷式光学回路の製作に用いる場合や、米国特許第３，
９４７，１０６号および第３，９７７．７７７号に開示
されているように、複写機の通常光学装置の代替物とし
て用いる場、などがある。
技術分野において用途が見つかっており、たとえば米国
特許第３，９２２，０６２号に開示されているように、
印刷式光学回路の製作に用いる場合や、米国特許第３，
９４７，１０６号および第３，９７７．７７７号に開示
されているように、複写機の通常光学装置の代替物とし
て用いる場、などがある。
上述のレンズアレイは、物体面から像面へ１＝１の倍率
で像を伝達する等倍率のレンズアレイとして説明するこ
とができる。係属米国特許出願第ｉ５１，９９４号（１
９８０年５月２１日出願）には、縮小捷たは拡大した像
を伝達するグラジェント・インデックス形レンズアレイ
が記載されており、その特定の倍率Ｖまアレイを構成す
るファイバーの幾何学的形状と方向によって定寸る。像
形成面で一様ｆＸ露光レベルを生じる従来の等倍率レン
ズアレイと異なり、縮小用レンズアレイは、アレイの中
心において最小で、プレイの両端へすなわち外方へ向う
につれて増える露光レベルを生じる。像の露光レベルは
すべての点で一様であることが望捷しいから、装置の幾
何学的形状に何らかの補償を加えなければならない。縮
小用レンズアレイのもう一つの特徴は、アレイの両端へ
向うにつれて像の画質が落ちることである。もし、露光
と像の画質の両方を同時に補償することができれば、も
つとも望ましいことである。こｈは、この発明に従って
、装置の幾何学的形状、％にファイバの開口をアレイの
方向に選択的に変えることによる効果を分析し、レンズ
アレイに適正な修正を施すことによって達成された。
で像を伝達する等倍率のレンズアレイとして説明するこ
とができる。係属米国特許出願第ｉ５１，９９４号（１
９８０年５月２１日出願）には、縮小捷たは拡大した像
を伝達するグラジェント・インデックス形レンズアレイ
が記載されており、その特定の倍率Ｖまアレイを構成す
るファイバーの幾何学的形状と方向によって定寸る。像
形成面で一様ｆＸ露光レベルを生じる従来の等倍率レン
ズアレイと異なり、縮小用レンズアレイは、アレイの中
心において最小で、プレイの両端へすなわち外方へ向う
につれて増える露光レベルを生じる。像の露光レベルは
すべての点で一様であることが望捷しいから、装置の幾
何学的形状に何らかの補償を加えなければならない。縮
小用レンズアレイのもう一つの特徴は、アレイの両端へ
向うにつれて像の画質が落ちることである。もし、露光
と像の画質の両方を同時に補償することができれば、も
つとも望ましいことである。こｈは、この発明に従って
、装置の幾何学的形状、％にファイバの開口をアレイの
方向に選択的に変えることによる効果を分析し、レンズ
アレイに適正な修正を施すことによって達成された。
発明を要約して述べると、この発明は物体面にある物体
の像を像面へ１以外の倍率で伝送する光学装置を目指し
ており、この光学装置は複数のグラジェント・インデッ
クス形光ファイバを横に束にして構成したレンズアレイ
から成っており、アレイの中央のファイバは物体面およ
び像面に対しはソ垂直な軸線をもつように配置され、こ
れに隣接するファイバはそれらの軸線が前記のはゾ垂直
な方向から次第に太きくずれるようにアレイの両端へ向
って扇状に次第に大きくイ頃斜して配置されており、レ
ンズアレイは、さらにアレイの中央区域においては最大
限に光を透過させるが、配列の方向に延びているファイ
バについては透過する光を次第に少なくするマスク手段
を備えている。
の像を像面へ１以外の倍率で伝送する光学装置を目指し
ており、この光学装置は複数のグラジェント・インデッ
クス形光ファイバを横に束にして構成したレンズアレイ
から成っており、アレイの中央のファイバは物体面およ
び像面に対しはソ垂直な軸線をもつように配置され、こ
れに隣接するファイバはそれらの軸線が前記のはゾ垂直
な方向から次第に太きくずれるようにアレイの両端へ向
って扇状に次第に大きくイ頃斜して配置されており、レ
ンズアレイは、さらにアレイの中央区域においては最大
限に光を透過させるが、配列の方向に延びているファイ
バについては透過する光を次第に少なくするマスク手段
を備えている。
次に、第１図について説明する。第１図は、係属米国特
許出願第１５１，９９４号に記載されている原理に従っ
て構成した縮小用グラジェント・インデックス形レンズ
アレイの正面図であり、前記出願の内容は参考のため本
明細１゛に記載しである。
許出願第１５１，９９４号に記載されている原理に従っ
て構成した縮小用グラジェント・インデックス形レンズ
アレイの正面図であり、前記出願の内容は参考のため本
明細１゛に記載しである。
物体２２（それは物体面に置かれた１皇稿のこともある
）は、図面内に向かう方向にレンズアレイ２０を通過す
る。レンズアレイ（Ｘ方向）に対シ平行な原稿の連続す
る狭い帯を強く照明するため照明手段（図示せず）が設
置されている。レンズアレイ２０は、後で詳しく説明す
る方法で並べられた一列の光ファイバ３０から成ってい
る。動作中、原稿２２は、固有の倍率と、原稿と同じ方
向に移動している像面３２（それは感光ソートのことも
ある）の速度に対し適正な速度で、照明された区域を通
過する。原稿から反射した光はレンズアレイ２０により
、縮小された像としてシート３２の上に伝達される。縮
小された像は、前記係属出願に詳細に記載されているよ
うに、各々の個々のファイバからの隣接し重複する複数
の縮小された像として形成される。
）は、図面内に向かう方向にレンズアレイ２０を通過す
る。レンズアレイ（Ｘ方向）に対シ平行な原稿の連続す
る狭い帯を強く照明するため照明手段（図示せず）が設
置されている。レンズアレイ２０は、後で詳しく説明す
る方法で並べられた一列の光ファイバ３０から成ってい
る。動作中、原稿２２は、固有の倍率と、原稿と同じ方
向に移動している像面３２（それは感光ソートのことも
ある）の速度に対し適正な速度で、照明された区域を通
過する。原稿から反射した光はレンズアレイ２０により
、縮小された像としてシート３２の上に伝達される。縮
小された像は、前記係属出願に詳細に記載されているよ
うに、各々の個々のファイバからの隣接し重複する複数
の縮小された像として形成される。
わかり易くするため、原稿２２はＡ≠ザイズ（幅＝ ２
１０１Ｕｉｌ ） Ｋ、縮小するＡ６サイズ（幅＝２９
７酵４）であり、すなわち、レンズアレイ２０は倍率０
．７０７のレンズであると仮定する。レンズアレイ２０
は複数の独立したグラジェント・インデックス形ファイ
バ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ。
１０１Ｕｉｌ ） Ｋ、縮小するＡ６サイズ（幅＝２９
７酵４）であり、すなわち、レンズアレイ２０は倍率０
．７０７のレンズであると仮定する。レンズアレイ２０
は複数の独立したグラジェント・インデックス形ファイ
バ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ。
３０ｅ１・・・から構成されており、それらは同じ半径
（たとえば、０．５１Ｌ＋ａ）、同じ軸方向屈折率、お
よび同じ屈折率傾度をもつが、長さ、ファイバの軸線の
方向、物体面と像面に対するそれらの端面の方向、およ
びそれらの軸線に対するそれらの端面の方向はそれぞれ
異なっている。図示のように、アレイの中央（Ｘｏ＝０
）にあるファイバ３０ａは鉛１打方向にある、すなわち
、その軸線４０は物体面と像面に対し垂直である。隣接
するファイバすなわち３０ｂ、３０ｃの軸線は垂直の状
態かられずかにずれており、そのずれはアレイの両端に
あるファイバまで続いている。中間ファイバのずれの値
は一定値にしてもよいが、他の値をとることも可能であ
る。ファイバ間のすき寸は当該分野で知られているよう
に、光を吸収するために黒色のシリコン樹脂で充てんす
ることができる。
（たとえば、０．５１Ｌ＋ａ）、同じ軸方向屈折率、お
よび同じ屈折率傾度をもつが、長さ、ファイバの軸線の
方向、物体面と像面に対するそれらの端面の方向、およ
びそれらの軸線に対するそれらの端面の方向はそれぞれ
異なっている。図示のように、アレイの中央（Ｘｏ＝０
）にあるファイバ３０ａは鉛１打方向にある、すなわち
、その軸線４０は物体面と像面に対し垂直である。隣接
するファイバすなわち３０ｂ、３０ｃの軸線は垂直の状
態かられずかにずれており、そのずれはアレイの両端に
あるファイバまで続いている。中間ファイバのずれの値
は一定値にしてもよいが、他の値をとることも可能であ
る。ファイバ間のすき寸は当該分野で知られているよう
に、光を吸収するために黒色のシリコン樹脂で充てんす
ることができる。
最端ファイバ３０ｄの幾何学的軸線をたどる原稿からの
光線（すなわち、ファイバ３０ｄに対する中実軸光線）
は、原稿点Ｘ。−１４８，５■＋を縮小された感光体の
点ｘ、 ＝”ｏＸｏ ＝ １０５．０朋に結像する。こ
こで、ｍｏ は所望する倍率（０，７０７）である。
光線（すなわち、ファイバ３０ｄに対する中実軸光線）
は、原稿点Ｘ。−１４８，５■＋を縮小された感光体の
点ｘ、 ＝”ｏＸｏ ＝ １０５．０朋に結像する。こ
こで、ｍｏ は所望する倍率（０，７０７）である。
関係Ｘ ＋ ” ｍｏＸｏはアレイの各ファイバを通過
する中実軸線について維持され、物体距離ｔ。と像距離
１．は各ファイバの中実軸線の近くで正しい倍率が得ら
れるように決められる。
する中実軸線について維持され、物体距離ｔ。と像距離
１．は各ファイバの中実軸線の近くで正しい倍率が得ら
れるように決められる。
レンズ組立体は全体として物体面に垂直に鉛直面内に置
かれるが、レンズは複数の軸線をもつ複数のファイバで
構成され、各軸線は物体面に垂直な線に対し異なる角度
をなしている。
かれるが、レンズは複数の軸線をもつ複数のファイバで
構成され、各軸線は物体面に垂直な線に対し異なる角度
をなしている。
この配置方向によって、各ファイバを通る光路の全共役
長は中央ファイバのある当初の値から最端ファイバのあ
るより高い値壕で次第に変化している。この共役長の変
化に適応させるため、ファイバの長さは中央から外側へ
次第に短かくなっている。これを研摩することにより、
二つの平滑な凸面４２．４３が形成される。
長は中央ファイバのある当初の値から最端ファイバのあ
るより高い値壕で次第に変化している。この共役長の変
化に適応させるため、ファイバの長さは中央から外側へ
次第に短かくなっている。これを研摩することにより、
二つの平滑な凸面４２．４３が形成される。
レンズアレイ２０の放射測定分析は、像露光レベルがア
レイの中央から端へ向けて増えることを示している。下
表は中央（ファイバ３０ａ）と端（ファイバ３０ｄ、ｔ
たは３００）にある関係レンズと放射測定パラメータを
１とめたものである。
レイの中央から端へ向けて増えることを示している。下
表は中央（ファイバ３０ａ）と端（ファイバ３０ｄ、ｔ
たは３００）にある関係レンズと放射測定パラメータを
１とめたものである。
ｘＫｙ
ｈ／Ｎ （ｒｔｕｎ） （ｍ＋））
ｂ Ｅ／Ｎ（ｖ） 中火１１Ｘ１０−４１゜７３１．７３０．９９７６．’
９Ｘ１−０−３（ファイバ３０ａ） 端 ７Ｘ１０−４２．７０ ２．１０ １．０４
８．０Ｘ１０ ’（ファイバ３０ｄ） 端／中央 ０．６４ １．６ １．２ １．０４
１．１６最初の列は原稿の放射輝度Ｎで正規化して
得た個々のファイバに対するピーク放射輝度ｈ／Ｎを列
挙している。傾斜した最端ファイバに対するピーク放射
輝度は中央ファイバパに対する値の６４係であることが
わかる。アレイの中央における露光量と比べると、要因
子のみがプレイの両端における像露光量を減少させる。
ｂ Ｅ／Ｎ（ｖ） 中火１１Ｘ１０−４１゜７３１．７３０．９９７６．’
９Ｘ１−０−３（ファイバ３０ａ） 端 ７Ｘ１０−４２．７０ ２．１０ １．０４
８．０Ｘ１０ ’（ファイバ３０ｄ） 端／中央 ０．６４ １．６ １．２ １．０４
１．１６最初の列は原稿の放射輝度Ｎで正規化して
得た個々のファイバに対するピーク放射輝度ｈ／Ｎを列
挙している。傾斜した最端ファイバに対するピーク放射
輝度は中央ファイバパに対する値の６４係であることが
わかる。アレイの中央における露光量と比べると、要因
子のみがプレイの両端における像露光量を減少させる。
しかしながら、中央ファイバ３０ａによって生じた放射
輝度プロフィルは半径１．７３ ’ｔＥＩｎの円形であ
るが、これに対し、最端ファイバによって生じた同プロ
フィルは半長１ 軸Ｋｘ−２゜７ ｒｔｕｎ （アレイの配列方向）、半
短軸に、＝２．１ ｍｍの楕円形である。この結果、最
端ファイバによって生じた放射輝度プロフィルの大きさ
は中央の放射輝度プロフィルの大きさよりもがなり大き
い。このため、アレイの中央に比べ、両端でより大きな
露光量になる。最後から二番目の列（プロフィルスペー
シング・ファイバｉＭ径）ｂは、個々のファイバの放射
輝度プロフィルがアレイの両端における（ｂ−１，０４
）よりもアレイの中央において（ｂ＝ｏ、９９７）一層
密集していることを示す。最後の列は原稿の放射輝度Ｎ
と処理速度Ｖで正規化した像露光量を挙けている。
輝度プロフィルは半径１．７３ ’ｔＥＩｎの円形であ
るが、これに対し、最端ファイバによって生じた同プロ
フィルは半長１ 軸Ｋｘ−２゜７ ｒｔｕｎ （アレイの配列方向）、半
短軸に、＝２．１ ｍｍの楕円形である。この結果、最
端ファイバによって生じた放射輝度プロフィルの大きさ
は中央の放射輝度プロフィルの大きさよりもがなり大き
い。このため、アレイの中央に比べ、両端でより大きな
露光量になる。最後から二番目の列（プロフィルスペー
シング・ファイバｉＭ径）ｂは、個々のファイバの放射
輝度プロフィルがアレイの両端における（ｂ−１，０４
）よりもアレイの中央において（ｂ＝ｏ、９９７）一層
密集していることを示す。最後の列は原稿の放射輝度Ｎ
と処理速度Ｖで正規化した像露光量を挙けている。
これらの因子をすべて組合せた場合、アレイの両端にお
ける露光量は中央における値より１６係たけ大きい。
ける露光量は中央における値より１６係たけ大きい。
アレイの両端へ向うにつれて露光量が増大することのほ
か、像の画質もアレイの両端において悪くなる。これは
、第２図のように、物点Ｘ。の２次元像放射輝度プロフ
ィルｃ点スプレッドファンクション）で表わされる。こ
のプロフィルはＸ方２ 向（アレイの配列に沿って）およびＹ方向（アレイの配
列に直角に）にプロットさη、でいる。各プロフィルは
これに寄与する５本のファイバによって生じた点スプレ
ッドの合成図である。合成プロフィルはアレイに平行な
長径をもつ楕円に近い形ヲシている。点スプレッド・フ
ァンクションのフＩＪ工変換により、アレイに垂直な物
体の線については、約２゜５サイクル／ Ｌｎで４０Ｃ
Ｉ）に等しい像面ＭＴＦ（変調伝達関数）が得られるが
、アレイに平行な物体の線については、約５ザイクル／
ｌで４０ｔＩ）変調が得られる。比較のため、中央のフ
ァイバ（たとえば、３０ ａ −３０ｃ ）は４０係変
調で約１０ザイクル／靜１の分解能をもつ。
か、像の画質もアレイの両端において悪くなる。これは
、第２図のように、物点Ｘ。の２次元像放射輝度プロフ
ィルｃ点スプレッドファンクション）で表わされる。こ
のプロフィルはＸ方２ 向（アレイの配列に沿って）およびＹ方向（アレイの配
列に直角に）にプロットさη、でいる。各プロフィルは
これに寄与する５本のファイバによって生じた点スプレ
ッドの合成図である。合成プロフィルはアレイに平行な
長径をもつ楕円に近い形ヲシている。点スプレッド・フ
ァンクションのフＩＪ工変換により、アレイに垂直な物
体の線については、約２゜５サイクル／ Ｌｎで４０Ｃ
Ｉ）に等しい像面ＭＴＦ（変調伝達関数）が得られるが
、アレイに平行な物体の線については、約５ザイクル／
ｌで４０ｔＩ）変調が得られる。比較のため、中央のフ
ァイバ（たとえば、３０ ａ −３０ｃ ）は４０係変
調で約１０ザイクル／靜１の分解能をもつ。
この発明の特徴の一つによれば、点スプレッドの大きさ
ははソアレイのファイバの半径に比例して変化すること
が判った。捷だ、像露光量はファイバの半径の３乗に比
例することも判った。この結果、ファイバの実半径また
は有効半径をアレイの中央から両端へ向って次第に減少
させる方法は像の画質と露光量の一様性とを、同時に改
善するものであることが認められた。
ははソアレイのファイバの半径に比例して変化すること
が判った。捷だ、像露光量はファイバの半径の３乗に比
例することも判った。この結果、ファイバの実半径また
は有効半径をアレイの中央から両端へ向って次第に減少
させる方法は像の画質と露光量の一様性とを、同時に改
善するものであることが認められた。
第６図はアレイの配列の方向に望捷しい有効ファイバ半
径の減少か得られるようにしたレンズ配列２０に対する
第一の修正例を示す。第６図には、レンズアレイ２０の
右半分の平面図が示されている。この図を参照すると、
マスク４０がアレイ面４２の上にかぶせられていて、こ
のマスク４０は、透明スリット４０ａと不透明スリット
４． Ｏｂから成ッている。透明スリットの幅はアレイ
の端（ファイバ３０ｄ）で最小であり、次第に増して、
もつとも中央ではファイバ３０ａが完全に現われている
。このマスクは各ファイバの端面におけるファイバの開
口を縮小させるので、〃開口絞り〃と呼ばれることがあ
る。したがって、マスク４０はファイバ端面の半径をア
レイの配列の方向にＲｘ＝ｔＲ（ここで、ｆ≦１）に縮
小するものと理解することができる。配列の中央に近づ
くと、透明スリット幅４０ ａ （２ｆＲ）は連続的に
増し、ファイバ３０ａにおいてず−１になる。アレイの
配列方向の点スジレット（Ｗｘ）はＲｘに比例するが、
露光量は（Ｒｘ２Ｒ） によって決まる。露光量を等
しくするには、アレイの両端で１．１６ｆ −１，０
０、すなわちｆ＝０．９３であることが必要である。−
またこのマスクはアレイの配列方向の点スプレッドをＷ
×′二ｆＷｘ ＝ （０、９３）（ｏ。４）＝ ０ 、
３７ ｒｎｓｎに減少させる。この結果、アレイの配列
方向の分解能は４０係変調で２゜７サイクル／ ｍｎに
改善される。したがって、もとの２．５サイクル／ ’
ｍＡを上捷わる改善がイ！／Ｉ−＋、ｌ”Ｌる一方、マ
スクを使用することによって望捷しい露光の一様性が同
時に達成される。もし分角イ能についてこれ以上の改善
が要求される場合に辷ｔ１アレイの両端近くのマスクの
透明幅４０ａをさらに縮小すハ、ば、縮小したスプレッ
ドＷｘ’と増大したＭＴＦを得ることができる。たとえ
ば、もしＷｘ′を０．ろ０７ＩＪｎに縮小すれば、３．
４ｔｌイクル／ ＶＲｊｆｌで４０係のＭＴＦが得られ
、非常に改善さ、れる。この場合、アレイの両端におけ
る露光量は中央における価の約６５％に減少する。図中
、マスクはアレイ２０の上面４２にかぶせらね、でいる
が、同様に下面５ ４３に取り付けても同じ結果を得ることができる。
径の減少か得られるようにしたレンズ配列２０に対する
第一の修正例を示す。第６図には、レンズアレイ２０の
右半分の平面図が示されている。この図を参照すると、
マスク４０がアレイ面４２の上にかぶせられていて、こ
のマスク４０は、透明スリット４０ａと不透明スリット
４． Ｏｂから成ッている。透明スリットの幅はアレイ
の端（ファイバ３０ｄ）で最小であり、次第に増して、
もつとも中央ではファイバ３０ａが完全に現われている
。このマスクは各ファイバの端面におけるファイバの開
口を縮小させるので、〃開口絞り〃と呼ばれることがあ
る。したがって、マスク４０はファイバ端面の半径をア
レイの配列の方向にＲｘ＝ｔＲ（ここで、ｆ≦１）に縮
小するものと理解することができる。配列の中央に近づ
くと、透明スリット幅４０ ａ （２ｆＲ）は連続的に
増し、ファイバ３０ａにおいてず−１になる。アレイの
配列方向の点スジレット（Ｗｘ）はＲｘに比例するが、
露光量は（Ｒｘ２Ｒ） によって決まる。露光量を等
しくするには、アレイの両端で１．１６ｆ −１，０
０、すなわちｆ＝０．９３であることが必要である。−
またこのマスクはアレイの配列方向の点スプレッドをＷ
×′二ｆＷｘ ＝ （０、９３）（ｏ。４）＝ ０ 、
３７ ｒｎｓｎに減少させる。この結果、アレイの配列
方向の分解能は４０係変調で２゜７サイクル／ ｍｎに
改善される。したがって、もとの２．５サイクル／ ’
ｍＡを上捷わる改善がイ！／Ｉ−＋、ｌ”Ｌる一方、マ
スクを使用することによって望捷しい露光の一様性が同
時に達成される。もし分角イ能についてこれ以上の改善
が要求される場合に辷ｔ１アレイの両端近くのマスクの
透明幅４０ａをさらに縮小すハ、ば、縮小したスプレッ
ドＷｘ’と増大したＭＴＦを得ることができる。たとえ
ば、もしＷｘ′を０．ろ０７ＩＪｎに縮小すれば、３．
４ｔｌイクル／ ＶＲｊｆｌで４０係のＭＴＦが得られ
、非常に改善さ、れる。この場合、アレイの両端におけ
る露光量は中央における価の約６５％に減少する。図中
、マスクはアレイ２０の上面４２にかぶせらね、でいる
が、同様に下面５ ４３に取り付けても同じ結果を得ることができる。
次に、ファイバの長手方向に沿ったある点で有効ファイ
バ半径を縮小するマスキング方法が示しである第４図に
ついて説、明する。図は、ファイバの表面に形成さハ１
、中心に向っである距離延びている不透明区域５０．５
（１’ｉもつ１本のファイバ３０ｄを示す。区域５０．
５０′は、組立て前にエツチング処理またはイオン拡散
処理をして形成することができる。二つの不透明な区域
の間にできた制限通路を正確に規定量の光が通過するこ
トカテキるように、エツチング捷たは拡散は制御して行
なわれる。この種のマスクは個々のファイバの視野を縮
小するので、〃視野絞り〃と呼ばれることがある。視野
絞りも点スプレッドを減らすことによってＭＴＦを増大
させる。
バ半径を縮小するマスキング方法が示しである第４図に
ついて説、明する。図は、ファイバの表面に形成さハ１
、中心に向っである距離延びている不透明区域５０．５
（１’ｉもつ１本のファイバ３０ｄを示す。区域５０．
５０′は、組立て前にエツチング処理またはイオン拡散
処理をして形成することができる。二つの不透明な区域
の間にできた制限通路を正確に規定量の光が通過するこ
トカテキるように、エツチング捷たは拡散は制御して行
なわれる。この種のマスクは個々のファイバの視野を縮
小するので、〃視野絞り〃と呼ばれることがある。視野
絞りも点スプレッドを減らすことによってＭＴＦを増大
させる。
寸だ、二つのマスキング方法を絹合わすことにより、像
の欠陥（収差）を少なくし、像をさらに改善することも
できる。開口絞りは開口半径の関数である収差、たとえ
ば球面収差やコマ収差を減らす上でもつとも有効である
。視野絞りは視野高６ さの関数である収差、たとえば非点収差、像面のわん曲
、ディストーション、および色収差を減らす。したがっ
て、第５図のように、最°適の光学系は、不透明区域５
０．５０′で形成された視野絞りと、マスク４０によっ
て形成された開口絞りの両方をもつものになろう。この
場合、組合せた絞りによりファイバの有効半径は小さく
々る。
の欠陥（収差）を少なくし、像をさらに改善することも
できる。開口絞りは開口半径の関数である収差、たとえ
ば球面収差やコマ収差を減らす上でもつとも有効である
。視野絞りは視野高６ さの関数である収差、たとえば非点収差、像面のわん曲
、ディストーション、および色収差を減らす。したがっ
て、第５図のように、最°適の光学系は、不透明区域５
０．５０′で形成された視野絞りと、マスク４０によっ
て形成された開口絞りの両方をもつものになろう。この
場合、組合せた絞りによりファイバの有効半径は小さく
々る。
この発明の原理に矛盾しない別の方法を使って、望まし
い点スプレッドの縮小と、増大したＭＴＦを得ることが
できる。たとえば、アレイの両端近くのファイバを通過
する光をフィルタにかけて選択的に露光量を減少させ、
かつ像の画質を改善させるために、適当な周波数帯幅と
透過特性をもつ特別なフィルタを作ることができる。発
明の精神とその範囲に入るすべての変更および修正は、
特許請求の範囲に包含されるものと考える。
い点スプレッドの縮小と、増大したＭＴＦを得ることが
できる。たとえば、アレイの両端近くのファイバを通過
する光をフィルタにかけて選択的に露光量を減少させ、
かつ像の画質を改善させるために、適当な周波数帯幅と
透過特性をもつ特別なフィルタを作ることができる。発
明の精神とその範囲に入るすべての変更および修正は、
特許請求の範囲に包含されるものと考える。
第１図は像形成装置の縮小用グラジェント・インデック
ス形レンズアレイの正面図、 第２図は第１図のアレイの端の近くに置かれた明るい物
点の２次元像放射輝度のプロフィル、第３図はファイバ
の面においてファイバの半径を減少させるため選択的に
被覆された多数のファイバ、 第４図は縮小された光透過断面をもつ１本の光ファイバ
、および 第５図Ｑまファイバ面マスクと縮小された光透過断面と
を組合わせた光ファイバである。図中、主要な部分の参
照番号は下記の通りである。 ２０ ・・・レンズ配列、２２・・・原稿、３０ ａ
、３０ｂ、３０ｃ・・・グラジェント・インテックス形
ファイバー、３２・・・像面、４０・・・軸線、４Ｑａ
・・・透明スリット、４０ｂ・・・不透明スリット、４
１・・・黒色シリコン樹脂が充てんされるすき捷、４２
．４３・・・平滑な凸面、５０．５２′・・・不透明区
域、５２・・・制限された光透過通路 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ １’ ！ｆｊ７ ｒｌｌｌ ＩＦ
Ｎｆ１１ｇオｔ、、 ！：＋１□１２外 １−１
昭和ｊ）’Ｈ年 特許願 第１１（’ｔ ：（７！）■
２、発明の名称 尤 学 ン２ 置、（、補止を
す・６石 事件との関係 Ｉｌｌ １１ｎ人 名称 セロノクス −１−ボ１．・−゛）１ゝ／
４、代理人 ！ｉ、１１１ｉ ｉＥ命令の１１付 自 弁。 １、発明の名称をｒＦ７５．＋と１旧［４−６゜２、特
許請求の範囲を別Ｎ１（１の涌”） Ｍｌ’ ｉｌ−す
る。 ニド４ 明イＩｌｌ ７’）中筒４自第：＜ ｑ 、−
ｂこ″ファイバ゛、゛とあるを１フー／（ハを自する光
学装し１′、１とｉ！ｌ’ ＋ｌ−ずと１．。 １、 明細゛円筒４ ｊ”４’、 ｒ（４Ｉｔ行Ｚ５、
“′像伝送装：１９゛とあ４）・６−１光学装置ずｌＩ
：わ−Ｉ）閣伝送装り′１＾訂ｌＩ・する。 Ｚ特許請求の範囲 ｆｌ、） 物体面Ｇこあイ、物１本の像を１８＋而−
２１以外の４ｊＱイ・１で（ム達する光′″４−４−情
置” 、衿い了、彷数のクーノシ。 ント・インう−・ノクス形光ファ・イハをトリ１に中Ｇ
ご（，７−と構成１−２人・し・ソズアトイから成−１
了お句、＋ｉｉｒ記プレイの中央のファイバは物体面お
よび開面Ｑ１′対ｔ２了む：Ｌ Ｖ １ｉｉｌｌ’１］
、１′軸線をｔ）つ、４．： ’＋ ｆ、ご配置さね、
隣接すく）ファイバ（，１４−れりの軸線が前記は＼油
面な）２向がら次第（、こ）、八くずれイ１．Ｉ一つｌ
、ご前記）・レイの両端・・、向−２で扇状に次第Ｇ、
′汰八くへ斜１゜了配置ン＼れ了お〃）、さ〔）？、’
７ Ｉｉｉ！、、＋！ ）′ｌ・イの中９４区域Ｃ，
″才、いて（：１辰犬１も）丼′光を透Ｊ１＾鴇＼廿イ
〕か ＋ｉｉ＋記アトイノノ向（、： Ｇ正び了いイ〕
ファ、イハ
ス形レンズアレイの正面図、 第２図は第１図のアレイの端の近くに置かれた明るい物
点の２次元像放射輝度のプロフィル、第３図はファイバ
の面においてファイバの半径を減少させるため選択的に
被覆された多数のファイバ、 第４図は縮小された光透過断面をもつ１本の光ファイバ
、および 第５図Ｑまファイバ面マスクと縮小された光透過断面と
を組合わせた光ファイバである。図中、主要な部分の参
照番号は下記の通りである。 ２０ ・・・レンズ配列、２２・・・原稿、３０ ａ
、３０ｂ、３０ｃ・・・グラジェント・インテックス形
ファイバー、３２・・・像面、４０・・・軸線、４Ｑａ
・・・透明スリット、４０ｂ・・・不透明スリット、４
１・・・黒色シリコン樹脂が充てんされるすき捷、４２
．４３・・・平滑な凸面、５０．５２′・・・不透明区
域、５２・・・制限された光透過通路 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ １’ ！ｆｊ７ ｒｌｌｌ ＩＦ
Ｎｆ１１ｇオｔ、、 ！：＋１□１２外 １−１
昭和ｊ）’Ｈ年 特許願 第１１（’ｔ ：（７！）■
２、発明の名称 尤 学 ン２ 置、（、補止を
す・６石 事件との関係 Ｉｌｌ １１ｎ人 名称 セロノクス −１−ボ１．・−゛）１ゝ／
４、代理人 ！ｉ、１１１ｉ ｉＥ命令の１１付 自 弁。 １、発明の名称をｒＦ７５．＋と１旧［４−６゜２、特
許請求の範囲を別Ｎ１（１の涌”） Ｍｌ’ ｉｌ−す
る。 ニド４ 明イＩｌｌ ７’）中筒４自第：＜ ｑ 、−
ｂこ″ファイバ゛、゛とあるを１フー／（ハを自する光
学装し１′、１とｉ！ｌ’ ＋ｌ−ずと１．。 １、 明細゛円筒４ ｊ”４’、 ｒ（４Ｉｔ行Ｚ５、
“′像伝送装：１９゛とあ４）・６−１光学装置ずｌＩ
：わ−Ｉ）閣伝送装り′１＾訂ｌＩ・する。 Ｚ特許請求の範囲 ｆｌ、） 物体面Ｇこあイ、物１本の像を１８＋而−
２１以外の４ｊＱイ・１で（ム達する光′″４−４−情
置” 、衿い了、彷数のクーノシ。 ント・インう−・ノクス形光ファ・イハをトリ１に中Ｇ
ご（，７−と構成１−２人・し・ソズアトイから成−１
了お句、＋ｉｉｒ記プレイの中央のファイバは物体面お
よび開面Ｑ１′対ｔ２了む：Ｌ Ｖ １ｉｉｌｌ’１］
、１′軸線をｔ）つ、４．： ’＋ ｆ、ご配置さね、
隣接すく）ファイバ（，１４−れりの軸線が前記は＼油
面な）２向がら次第（、こ）、八くずれイ１．Ｉ一つｌ
、ご前記）・レイの両端・・、向−２で扇状に次第Ｇ、
′汰八くへ斜１゜了配置ン＼れ了お〃）、さ〔）？、’
７ Ｉｉｉ！、、＋！ ）′ｌ・イの中９４区域Ｃ，
″才、いて（：１辰犬１も）丼′光を透Ｊ１＾鴇＼廿イ
〕か ＋ｉｉ＋記アトイノノ向（、： Ｇ正び了いイ〕
ファ、イハ
【、こ・′）い了（、Ｉｉ力過する光を次第
Ｌニア ’ｌ） ｉｒ くするーどスフ１段を備え７１
いろことを♂（寺Ｐ（Ｉすイｔ、）ｌ’；学装％ ｂ（
２）前記マスク１段ば光透１ノ旧’ｌ Ｒｌｉ Ｓｉ？
遮光（１１部分とを＋ｔ４’、 （、ざｆ）つ半片であ
り、＋ｉｉｉ記帯片εｊ前記アレイの端面Ｇこイ」着さ
れ−どいろ、、Ｊを特徴Ｊする特許請求の範囲第＋ ＋
ｒｒ記載の光学８！２置。 につ） 前ルー１マスク十段（４１個々のファイバ内
に形成さ）・＋、 ノ：−代数のり・１回する不】力明
１ス域から成−）了：ｉン／１名−り・１の不彷明区域
はその間に光透過ｉ１１’ｌ ｂ’３を形成１．了いイ
〕こと４−特徴２する−１１「詐Ｈ？？求の範囲第＋
ｒｒｉ記載の光学装置。 （４）前記マスクｆ段心：１、Ｗ； ＪＡ過４１１部分
ｃ” ｉｉ！いＹ、 １１１部う）を交＋−１’、 ｌ
ｌ”も°つ帯片と、個々のファイバ内に形成ごれ人−代
数のス・（向するイ・Ｊ力明１ス域り、 ｏｔ ４．Ｉ
１合奄１から成っでおり、＋ｊｉｒ記化片む” Ｍ’ｌ
ｉ４＋、！ア１）・ｆの醋１曲（、こイ」着きれ了お
り、！１！ｌ ｆ＋己各一対のイ・Ｊち明ｌ×１−・い
９１その間の光透過１１旧俗を形成１．ていイｌ ｙ′
、 、！： ４特徴１トする’ｔ！ｒ Ｎ’目Ｕ求の範
囲第＋ ｒｒｉ記載の児学焚Ｉ−一”。
Ｌニア ’ｌ） ｉｒ くするーどスフ１段を備え７１
いろことを♂（寺Ｐ（Ｉすイｔ、）ｌ’；学装％ ｂ（
２）前記マスク１段ば光透１ノ旧’ｌ Ｒｌｉ Ｓｉ？
遮光（１１部分とを＋ｔ４’、 （、ざｆ）つ半片であ
り、＋ｉｉｉ記帯片εｊ前記アレイの端面Ｇこイ」着さ
れ−どいろ、、Ｊを特徴Ｊする特許請求の範囲第＋ ＋
ｒｒ記載の光学８！２置。 につ） 前ルー１マスク十段（４１個々のファイバ内
に形成さ）・＋、 ノ：−代数のり・１回する不】力明
１ス域から成−）了：ｉン／１名−り・１の不彷明区域
はその間に光透過ｉ１１’ｌ ｂ’３を形成１．了いイ
〕こと４−特徴２する−１１「詐Ｈ？？求の範囲第＋
ｒｒｉ記載の光学装置。 （４）前記マスクｆ段心：１、Ｗ； ＪＡ過４１１部分
ｃ” ｉｉ！いＹ、 １１１部う）を交＋−１’、 ｌ
ｌ”も°つ帯片と、個々のファイバ内に形成ごれ人−代
数のス・（向するイ・Ｊ力明１ス域り、 ｏｔ ４．Ｉ
１合奄１から成っでおり、＋ｊｉｒ記化片む” Ｍ’ｌ
ｉ４＋、！ア１）・ｆの醋１曲（、こイ」着きれ了お
り、！１！ｌ ｆ＋己各一対のイ・Ｊち明ｌ×１−・い
９１その間の光透過１１旧俗を形成１．ていイｌ ｙ′
、 、！： ４特徴１トする’ｔ！ｒ Ｎ’目Ｕ求の範
囲第＋ ｒｒｉ記載の児学焚Ｉ−一”。
Claims (5)
- （１）物体面にある物体の像を像面へ１以外の倍率で伝
達する光学装置において、複数のグラジェント・インデ
ックス形光ファイ／Ｊを横に束にして構成シたレンズア
レイから成っており、前記アレイの中央のファイバは物
体面および像面に対してはソ垂直な軸線をもつように配
置され、隣接するファイバはそれらの軸線が前記はソ垂
直な方向から次第に大きくずれるように前記アレイの両
端へ向って扇状に次第に犬きく傾斜して配置されており
、さらに、前記アレイの中央区域においては最大限に光
を透過させるが、前記アレイ方向に延びているファイノ
マニついては透過する光を次第に少なくするマスク手段
を備えていることを特徴とする、光学装置。 - （２） 前記マスク手段は光透過性部分と遮光性部分
とを交互にもつ帯片であり、前記帯片は前記アレイの端
面に付着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光学装置。 - （３） 前記マスク手段は個々のファイバ内に形成さ
れた複数の対向する不透明区域から成っており、各一対
の不透明区域はその間に光透過通路を形成していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学装置。 - （４） 前記マスク手段は、光透過性部分と遮光性部
分を交互にもつ帯片と、個々のファイバ内に形成された
複数の対向する不透明区域との組合せから成っており、
前記帯片は前記プレイの端面に付着されており、前記各
一対の不透明区域はその間に光透過通路を形成している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学装置
。 - （５） 物体面にある物体の像を像面へ１以外の倍率
で、かつ一様な露光量で伝達することができるグラジェ
ント・インデックス形レンズアレイを製作する、次のス
テップから成る方法。 （ａ） 所望する倍率を選定すること、（ｂ） 当
初の長さをもつ複数のグラジェント・インデックス形光
ファイバを少なくとも１列の束にし、Ｍｉ前記列状ファ
イバの中央ファイバを前記物体面および像面に対し垂直
な軸線をもつように配置し、中央ファイバに隣接するフ
ァイバをそれらの軸線が中央ファイバの軸線に対して前
記列の端へ向って外方へ次第に太きくずれるような向き
に配置すること、（ｃｌ 各ファイバについて、レン
ズから物体面捷での距□離（ｔｏ）とレンズから像面寸
での距離（ｔｌ）を適正に決定すること、 （ｄ） 必要な距離ｔ。、ｔ、を得るため、各々の個
々のファイバの長さを縮小すること、および（ｅ）
前記アレイの配列方向に前記ファイバの有効開口を次第
に縮小させることにより前記アレイの中央区域において
は最大限に光を透過させるが、前記アレイの配列方向に
延びているファイバーについては次第に少ない光を透過
させるようになっているマスク手段を、前記プレイの全
幅にわたって挿置すること。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US317694 | 1981-11-02 | ||
| US06/317,694 US4435039A (en) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Method and apparatus for improving image quality of a reduction/enlargement gradient index lens array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5885401A true JPS5885401A (ja) | 1983-05-21 |
| JPS6054655B2 JPS6054655B2 (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=23234852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57187325A Expired JPS6054655B2 (ja) | 1981-11-02 | 1982-10-25 | 光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4435039A (ja) |
| JP (1) | JPS6054655B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225113A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-11-09 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 像伝達のための光学装置 |
| US5355707A (en) * | 1991-08-14 | 1994-10-18 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Rolling mill and method for operating rolling mill |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320573Y2 (ja) * | 1986-02-06 | 1991-05-02 | ||
| WO1991005275A1 (en) * | 1989-09-29 | 1991-04-18 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Refractive index distribution type plastic optical transfer member and its production method |
| US5175786A (en) * | 1989-09-29 | 1992-12-29 | Mitsubishi Rayon Company Ltd. | Distributed refractive index type optical transmission plastic article and method of manufacturing the same |
| GB9221813D0 (en) * | 1992-10-16 | 1992-12-02 | Univ Montfort | Imaging arrangements |
| US5351151A (en) * | 1993-02-01 | 1994-09-27 | Levy George S | Optical filter using microlens arrays |
| JPH11136439A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-21 | Canon Inc | イメージセンサ及び、それを用いた情報処理装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US151994A (en) | 1874-06-16 | Improvement in tilting chairs | ||
| GB1275094A (en) | 1968-08-22 | 1972-05-24 | Nippon Selfoc Co Ltd | Optical device for transmitting an image |
| US3922062A (en) | 1969-12-29 | 1975-11-25 | Nippon Electric Co | Integrally formed optical circuit with gradient refractive index |
| JPS5068583U (ja) | 1973-10-22 | 1975-06-18 | ||
| JPS5744350Y2 (ja) | 1973-11-07 | 1982-09-30 | ||
| US4258978A (en) | 1978-12-05 | 1981-03-31 | American Optical Corporation | Image reversing array utilizing gradient refractive index elements |
| US4331380A (en) | 1980-05-21 | 1982-05-25 | Xerox Corporation | Gradient index lens array having reduction properties |
-
1981
- 1981-11-02 US US06/317,694 patent/US4435039A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-10-25 JP JP57187325A patent/JPS6054655B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225113A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-11-09 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 像伝達のための光学装置 |
| US5355707A (en) * | 1991-08-14 | 1994-10-18 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Rolling mill and method for operating rolling mill |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054655B2 (ja) | 1985-11-30 |
| US4435039A (en) | 1984-03-06 |
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