JPS599230Y2 - スキヤン用光学系 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、文字や図形で表わされた原稿を、感光紙面に
複写する複写機等のスキャン光学装置に関するものであ
る。

従来、この種の装置に用いられる光学系としては、口径
の大きな単一の球面レンズが使用されていたのであるが
、このような従来構造のものでは、結像すべき物体面（
原稿）から結像面（感光紙）までの距離が長くなり （
５００ ｍｍ程度）、特別なミラーを受設けなければ、
全体が大型化する欠点があった。

また、光学的伝送の光量が著しく減衰したり、あるいは
収差が生じる等の理由によってレスポンスが低下し、そ
の結果、巾の広い伝送が不可能となり、かつ伝送速度も
著しく制限される等の欠点があった。

そこで本考案は高速で巾広の伝送を可能ならしめ且つ全
体をコンパクトに形威し得るようにすると共に明暗ムラ
の少ない結像を得られるようせんとするものである。

本考案実施の態様を例示図に基づいて詳述すれば、１は
複写機で、その上面に載置された原稿２に沿って、この
原稿面と光入射面との間に間隔をおいた複合列光学系３
と光源４，４とが一体的に図面の矢印に示すように左右
に移動可能に、即ちスキャン（走査）可能に構威され、
上記光学系３の光出射面（下方）から間隔をおいて位置
された感光紙５上に、スキャンにより順次結像すべく構
威されている。

前記複合列光学系３は、第４図に示すように、倍率１の
正立実像を作る口径の小なる集束性光伝送体６・・・・
・・を、その光軸を互いに平行にし、かつ列状に多数個
近接並設して構威されたもので、この列が前記原稿２を
その巾方向に横切るように配置され、その列の長さが原
稿２の巾に略等しくなるように構威されている。

又、集オ性光伝送体６・・・・・・は二列で且つ千鳥状
に近接並沼してあり、これによりスキャン方向前後に位
置１る集束性光伝送体６・・・・・・の光軸を、スキャ
ン方譚からみて互に光軸方向と直交する横巾方向にず（
せてある。

前記各伝送体６・・・・・・は、それらの相対位置関伺
が乱れないように固定されているものであり、）吸収性
の樹脂体７によって互いに固着されて板主に形威されて
いる。

また、前記伝送体６・・・・・・とじては、その中心力
らの距離の点の屈折率ｎがｎ＝Ｎ（１−ａｒ２） （た
六し、Ｎ：中心における屈折率、ａ：正の常数）マ表わ
されるガラス、その他の透明棒状体からなりレンズ作用
を有するものである。

尚、参考のたｄに記せば、長さＺの集束性光伝送体６・
・・・・・の焦７Ｃ距離ｆは、 で表わされ、また主平面距離、即ち伝送体６・・・・・
・端面と主平面との間の距離ｈは で表わされる。

この関係を示したのが第２図であり、図中Ｆ１は第１焦
点、Ｆ２は第２焦点、Ｈ１は第ｌ主点、Ｈ２は第２主点
、Ｐ１は第１主平面、Ｐ２は第２主平面を示す。

第３図は集束性光伝送体６・・・・・・で倍率１の正立
実像を結像する様子を示したもので、図中１は、倍率１
の像を結ぶ伝送体６・・・・・・端面から物体面、ある
いは結像面までの距離を示すものである。

倍率１の正立実像を得るためには、このｌと主平面距離
ｈとの絶対値が等しくなければならず、１＝−ｈて゛夫
わさハるへ即も ただし、ｌは正の値をとらなければならないがら、そし
て図示のように集束性光伝送体６・・・・・・を２列に
、かつ千鳥状に近接並設して複合列光学系３を構或する
ことにより、明暗ムラによる縞の発生が防止される。

即ち、各集束性光伝送体６・・・・・・においそは、中
心部の明るさが周辺部に比して強いので、１列に近接並
設するだけでは、スキャンして列状に連続した像を結像
した場合、その列方向に明暗が生じ、感光紙面上に縞模
様が発生する。

このような場合、第４図に示すように配設すれば、１列
目の集束性光伝送体６・・・・・・によって生じた明る
い部分と２列目の暗い部分とが、また１ダ１泪の暗い部
分と２列目の明るい部分とが完全に重なり合うこととな
るのである。

しかしながら、隣接レンズ間の画像オーバーラップを行
なったとしても、レンズの条件によっては実用的なスキ
ャン光学系に適用し得ないという問題がある。

集束性光伝送体レンズの長さＺが短かくなるに従い、光
量ムラは小さくなるもののあまり短かいとレンズ間での
像のオーバーラップ面積の割合が大きくなってレンズの
光軸の傾き角バラッキ等に起因してＭＴＦ（解像力）が
低下する問題を生じるが、レンズ長Ｚの下限値を 呉某以上に設定すれば充分な解像度が得られるＪａ ただし、前述の定数ａの値があまり小さいときはレンズ
長Ｚを前記の範囲内にとっても隣接レンズ間での画像オ
ーバーラップの面積割合が充分でなくなり、レンズ中心
部と周辺部との間で光量ムラを生じ、またａの値があま
り大きいとレンズ間での像のオーバーラップ面積の割合
が大きくなって前述したようにレンズ光軸の傾き角バラ
ツキ等に起因して解像力が低下する。

これに対しＺを上記範囲内とするとともに、ａの値を０
．０１ ｍｍ−２ないし０ ． ０３ ｍｍ−２の範囲
内に選ぶことにより、光量ムラが非常に小さく且つ解像
力の高い優れた画質を得ることができることが実験の結
果から判明した。

１つの例をあげれば１ ｍｍ， ａ＝０．０１２ ｍｍ
−２１．５π Ｚ ＝ ，ｒ ＝ ３０ ｍｍの値を持つ集束性光伝送
体６・・・・・・を便用し、これら各伝送体６・・・・
・・を複数列に並設するがごとくである。

そして、直径１ｍｍの集束性光伝体６・・・・・・を使
用する場合には、１列が２００個〜３００個の伝送体６
・・・・・・で構威され、列の長さは２００ ｍｍ〜３
００ ｍｍとなるのである。

ただし、一般には、この１列が１０個〜１０００個の集
束性光伝送体６・・・・・・で構威される。

通常の球面レンズ三枚組のレンズアレイを使用した公知
の複写機用レンズにあってには、球面レンズの光量分布
は光軸を横切る方向でＥｏＣＯＳ４θであり、θが小さ
いと１個のレンズ内では光量変化が相対的に小さいため
レンズ間での像のオーバーラップの度合が小さくてもオ
ーバーラップ部分とオーバーラップしていない部分とで
光量ムラが非常に大きくなり、これを避けるためにレン
ズ絞りの介在が不可欠である。

このような絞りは多数のレンズを配列したレンズアレイ
につあっては個々のレンズ光軸に中心を合せて正確に絞
りを設けることは極めて難しい。

これに対して集束性光伝送体を用いた本考案のレンズア
レイでは光量分布は楕円分布であって球面レンズのコサ
イン四乗分布に比べて中心と周辺での光量差が相対的に
大きいため、単にレンズ長を短かくして像間のオーバー
ラップ度を大きくするだけで絞りを用いることなく光量
ラムを小さくすることができる。

また光伝送体を光吸収性の樹脂体により互いに固着させ
ているため、光伝送体中を蛇行しつつ進行する光線の一
部が伝送体外周面から洩れ出ても上記光吸収性樹脂体で
吸収されるので、隣接する光伝送体中の伝送画像に悪影
響を及ぼすことがない。

さらに上記吸収層は樹脂体であるため、吸収層として低
融点着色ガラスを使用した場合に比べてはるかに低温で
接合を行なうことができ、したがって伝送体同任の接合
時の高温加熱に伴なう伝送体の異常変形あるいは屈折率
分布を形成しているイオンの移動に伴なう分布の乱れと
いった問題を回避することができる。

また樹脂体は常温で極めて粘性の低いものも容易に得ら
れ、したがって伝送体間に光吸収樹脂層を介在させても
前述の低融点着色ガラスを使用した場合に比べて層を非
常に薄くすることができるので、積層した光伝送体間の
相互の光軸のずれ（隣接伝送体間での画像のオーバーラ
ップ部分において像のずれを生じ解像力に悪影響を及ぼ
す）をほとんど生じることがなく、高解像力のものが容
易に得られる。

直径が１．１ｍｍψで前記定数ａの値が０．０１６６ｍ
ｍ −２である集束性伝送体を用いてレンズ長Ｚが本願
範囲内である１．５π／ヤ２ａのレンズと、Ｚが本願範
囲外である１．１π／５のレンズとをそれぞれ多数製作
し、これら２種のレンズ群をそれぞれ２列の千鳥状に積
層配列するとともにレンズ間を黒色樹脂層を介して一体
に接合して板状に成形することにより２種のレンズアレ
イを製作し、これらレンズアレイを通して解像度テスト
パターンをそれぞれ写真フイルム上に結像させ、両者の
解像力の比較を行なった。

レンズの入射端面とテストパターンとの距離および、レ
ンズの出射端面と写真フイルムとの距離は前述の１＝一
１ご７− ｔａｎ（５．の式がら算出した１に設定した
。

すなわち、Ｚ＝１．５π／ｆ５のレンズアレイに対して
はテストパターンから写真フイルムまでの距離Ｚ＋２１
を３２．８ｍｍに設定し、Ｚ＝１．１ｒＺθＴのレンズ
アレイに対して供は上記距離を６２．９ｍｍに設定した
。

上記実験の結果、Ｚ＝１．５π／ｆτの本願範囲内のレ
ンズでは解像度が８．０ライン／ｍｍであったのに対し
Ｚ＝．１π／ｊτのレンズでは２．０ライン／ｍｍであ
った。

以上実施例に示したように、本考案によるスキャン用光
学系は、倍率１の正立実像を作る口径の小なる集束性光
伝送帯６・・・・・・を、その光軸を互いに平行にし、
列状に多数個近接並設して複合列光学系３を構成し、こ
の複合列光学系３によって、その列方向に連続した像を
結像可能に構成するものであるから、口径の小なる集束
性光伝送帯６・・・・・・の使用によって、物体面から
結像面までの距離を短かくし得て（５０ｍｍ以下）、全
体をコンパクトに構成し得るとともに、光量の減衰や収
差等をなくして、高速でのスキャンを可能ならしめるに
至ったのである。

また小径の集束性光伝送体６・・・・・・を、多数個近
接並設するものであるから、巾の広い伝送が可能となり
、冒頭に記載の従来欠点を除去するに至ったのである。

尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に番号を記すが、該記入により本考案は添附図
面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係るスキャン用光学系の実施の態様を例
示し、第１図は複写機の一部切欠き正面図。 第２図、第３図は作用を示す説明図、第４図は本考案の
実施例を示す要部の正面図である。 ３・・・複合列光学系、６・・・集束性光伝送体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 物体面と結像面との間に、複合列光学系をその光入射面
   と前記物体面との間および光出射面と前記結像面との間
   に空間をおいて配置し、前記光学系は、断面において中
   心からｒの距離の点の屈折率ｎが ｎ＝Ｎ （ ｌ−ａｒ２） （ただし、Ｎは中心における屈折率，ａは正の常数を示
   す）で表わされ、ａの値が０．０１ ｍｍ−２ないし０
   ．０３ｍｍ−２の範囲内であるそれぞれ等しい屈折率分
   布と、０．３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内のそれぞれ等しい直
   径と、 の範囲内から選ばれたそれぞれ等しい長さＺとを有する
   、口径が小で且つレンズ作用により倍率１の正立実像を
   作る光伝送体６・・・・・・を、その光軸を互に平行に
   した状態で複数列状に多数個近接並設し、各光伝送体６
   を光吸収性の樹脂体により互いに固着させて板状に形威
   し、スキャン方向前後に位置する光伝送体６・・・・・
   ・の光軸を、スキャン方向からみて互に光軸方向と直交
   する横幅方向にずらせることを特徴とする集束性光伝送
   体を備えたスキャン光学装置。