JPS6163820A - 結像光学装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、ファクシミリや複写機の書画読取装置など
に用いられる結像光学装置に関する。

従来例の構成とその問題点 最近、等倍結像型の光電変換手段として、密着イメージ
センサと称されるタイプのリニアイメージセンサが開発
され、ファクシミリの読取部などで実用化されている。

その読取部の従来例の構成を第１図に示している。

第１図に示すように、原稿１．線状光源２．ロッドレン
ズアレイ３．リニアイメージセンサ４が配置され、ロッ
ドレンズアレイ３によって、原稿等 １の矢印Ｘで示す線状部分の正ｆｌｔｒ像がイメージセ
ンサ４の開口列４１に結像される。この矢印Ｘ方向が主
走査方向で、これと直交する副走査方向！に原稿１が送
給される。

ロッドレンズアレイ３は、３１．３２で例示している多
数のロッドレンズを規則的に精度よく配列したもので、
同じ正立等倍像を得るための単一レンズを用いた結像光
学系に比べ、光学系を大幅に小型化することができる。

この大幅な小型化が可能であるという点が、ロッドレン
ズアレイ３による結像光学装置の大きな特徴である。し
かし、ロッドレンズアレイ３は単一レンズを用いた結像
光学系に比べて非常に高価であるとい・う欠点をもロッ
ドレンズアレ膏と同程度に小型で、かつ安価な結像光学
装置を実現するために、先に、第２図に示す構成が提案
されている。これは、アクリルなどの合成樹脂で一体成
形された集合レンズ１３００．３０１を用いたものであ
る。集合レンズ板３００．３ｎ１には多数の微小球面レ
ンズ３３゜３４が一直線上に配列されている。微小球面
レンズ３３と３４の光軸が揃っていて、この組み合わせ
で、原稿の線状部分Ｘがイメージセンサ開口部４１に正
立等倍結像される＝ ところが第２図の構成では、微小球面レンズ群を形成す
るための金型を高精度に加工するのが容易でないことや
、結像に寄与する光の利用効率を高めることが容易でな
い、といった新たな問題を生じてしまう。

発明の目的 この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的は、加工上の容易さ、経済性ならびに結
像に寄与する光量の有効利用の点とバランスのとれた小
型の結像光学装置を提供することにある。

発明の構成 この発明は、球面レンズの結像作用が直交２軸方向に独
立に存在すること、リニアイメージセンサを用いた光電
変換系などへの適用においては実質的に線状部分の結像
性能を満たせばよいこと、円柱面の型成形は球面成形に
比べて容易であることに着□眼した構成になっている。

つまり、この発明の結像光学装置は、平行な多数の円柱
面レンズがその円柱軸と直交方向Ｘに配列形成されてな
る円柱面集合レンズ系を複数系含み、各レンズ系におけ
る上記円柱面レンでの光軸を揃えて各レンズ系を平行に
組み合わせたＸ方向結像レンズ系と、このＸ方向結像レ
ンズ系の光路中に組み合わされ、円柱軸がＸ方向の円柱
面レンズ系からなるＹ方向結像レンズ系とで構成され、
Ｘ方向には王立等倍像が結像可能で、これと直交するＹ
方向には倒立結像を利用する。

実施例の説明 第３図は本発明の第１実施例の概略構成を示している。

この実施例では、２枚の円柱面集合レンズ板６と６でＸ
方向結像レンズ系が構成され、２枚の円柱面レンズＳＯ
Ｏと６００でＹ方向結像レンズ系が構成されている。

円柱面集合レンズ板６はアクリルなどの合成樹脂の一体
成形品で、幅ｄｘの多数の同形状の円柱面レンズ（符号
５１．５２で例示している）が平行に並べられ、その円
柱軸と直交方向Ｘに長く形成されている。円柱面列と反
対側の面は平面になっているもう一方の円柱面集合レン
ズ板６もまったく同じ構成である。

２枚の円柱面集合レンズ板５と６は互の平面どうしを向
い合わせ、所定間隔をおいて平行に配設されていて両レ
ンズ板６．６の各円柱面レンズの光軸（６１と６１の光
軸、６２を６１の光軸といった組み合わせ）が揃ってい
る。

円柱面レンズＳＯＯも合成樹脂の一体成形品でその円柱
軸方向に長く（レンズ板５．６と同じ長さ）、幅ｄｙは
前記ｄｘより大きく、片面は平面になっている。もう一
方の円柱面レンズ６００もまったく同じ構成である。

円柱面レンズ６ｏｏはその平面側を円柱面集合レンズ板
６の平面側に合わせて平行に配設され、同様に円柱面レ
ンズ６００は円柱面集合レンズ板・６に組み合わされて
いる。

原稿面上の主走査方向Ｘ上のある点１０から出た光は、
円柱面集合レンズ板５のある円柱面レンズ６１によって
集光された後、円柱面集合レンズ板６の円柱面レンズ６
１で再び集光され、Ｘ方向には正立等倍像として像点４
１０に対応する線像（前述のイメージセンサ開口部４１
の１点）°全形成する。このとき、他の円柱面レンズの
対（５２と６２）を経由して点１０の像点４１０が形成
されるのは、従来のロッドレンズアレイなどによる正立
等倍結像光学装置と同等であるが、Ｙ方向での倍率関係
は王立等倍である必要は全くなく、何倍像の利用が可能
であるので、構成上非常に有利である。異なる円柱面レ
ンズ対間での結像防止（６１と６２の組み合わせなど）
については、第２図の集合レンズ板による構成と同様に
遮光マスクなどの工夫を要するが、この点については後
述する。

Ｘ方向と直交する副走査方向の像形成については、線状
画像の形成であるので、単一円柱面レンズもしくは円柱
面レンズの組み合わせによって実現すればよい。第３図
の実施例では、２つの平凸の円柱面レンズ５００と６０
０によって、Ｘ方向結像点４１０に像が形成される。

以上の結像作用を主走査Ｘおよび副走査Ｙの各方向で整
理すると、それぞれ第４図のようになる。

第４図において、Ｈｘ、Ｈｘ’はＸ方向での円柱面レン
ズ５１．６１の前側および後側主平面を示す（ただし、
平板ガラスの効果を有する円柱面レンズ５００．６００
の屈折効果も考慮している）。

同様に、ＨＹ、Ｈ７’はＹ方向での円柱面レンズ５００
．６００の前側および後側主平面を示す（ただし、平板
ガラスの効果を有する円柱面レンズ５１．６１の屈折効
果も考慮している）。

図においては、円柱面レンズ６００（平板ガラス効果を
与えるレンズ５１の断面を含む）の前側焦点面に物点１
ｏがある場合を示している。この場合、レンズｓｏｏ’
ｌ透過してＹ方向には平行光束として出射し、線状の像
２ｏが形成される。直交する円柱面レンズ系相互の設計
パラメータの関連は、まずＸ方向結像レンズ系の設計を
主体に進め、次いで決定されたレンズ肉厚とレンズ素材
の屈折率をもとに、Ｙ方向結像レンズ系の円柱面レンズ
を設計すればよく、第４図のような設計例の場合、レン
ズ５００とｅｏｏの間の距離は倍率に無関係となる。

第６図は本発明の結像光学装置の第２実施例の構成とそ
の応用例を示している。この第２実施例では、第１実施
例における上記円柱面集合レンズ板６と上記円柱面レン
ズ５００とが複合レンズ５０５に一体化され、上記円柱
面集合レンズ板６と上記円柱面レンズ６００とが複合レ
ンズ６０６に一体化されている。図示した応用例では、
原稿１が線状光源２で照明され、その線状部分Ｘの像が
本発明の装置によりリニアイメージセンサ４の画素開口
列４１に等倍で結像される。光源２は、螢光灯あるいは
ＬＥＤアレイなどが用いられ、原稿１面に必要とされる
一様な照明を与える。

第６図（８Ｌ）は本発明の第３実施例を示している。

この例では、４枚の円柱面集合レンズ板８，８８゜９．
９９でＸ方向結像レンズ系が構成され、レンズ板８と９
の間に配置された１つの円柱面レンズ１０００（両面が
円柱面になっている。つまり第３図における円柱面レン
ズＳＯＯと６ｏＯが一体化されたものに相当する）でＹ
方向結像レンズ系が構成されている。なお、第６図（ｂ
）はム矢視図である。

４枚の円柱面集合レンズ板Ｒ，８８，９，９９を用いる
ことで、結像性能を劣化させずに、物像間距離（Ｔｏｔ
ａｌ　　Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ　　Ｌｅｎｇｔｈ）を短縮
することができる。また、集合レンズ板８゜８８．９．
９９の光軸の揃った４つの円柱面レンズを経由して光を
通し、隣接レンズ系との遮光機能を持たせるため、レン
ズ板９９の上方にマスク板７ｆｃ設けている。マスク板
７には、上記集合レンズ板における円柱面レンズの配列
ピッチと同じピッチで、多数の長方形の開ロア０が整然
と配列形成されている。

第７図は本発明の第４実施例を示している。この例では
、第３図における円柱面集合レンズ板５と６を一体化し
たものに相当する複合レンズ６６でＸ方向結像光学系が
構成され、これの両側にそれぞれ配置された円柱面レン
ズＳＯＯと６００でＹ方向結像光学系が構成されている
。

また、複合ンズ５６の両面に符号５２０．６２１　。

６３０．５３１で例示する遮光部が各円柱レンズと等ピ
ッチで形成されている。この遮光部５２０゜５２１．５
３０，５３１は、各レンズの開口数を制限するとともに
、読取点の違いによる像の光量揺ぎを均一化するための
設計パラメータとして用いている。例えば第７図におい
て、レンズ光軸上の物点１０からの光束はレンズ開口５
１０．５０１のみを通して結像され、光軸間の中央に位
置する物点１１からの光束は、両レンズ開口５１ｏ。

６１１をほぼ棒づつ通過して、像点７Ｌ１１を形成する
ように設計可能である。

以上では主としてイメージセンサを用いたファクシミリ
光学系への適用例について本′発明の構成。

作、用を述べたが、本発明の装置は、ゼログラフィの方
法を用いた複写機やプリンタへ適用してもその特徴が活
かされる。第８図１−ｊ１４Ｄ発光画素列を用いたプリ
ンタに本発明の結像光学装置を適用した場合の構成例を
示している。ここにおける結像光学装置は、第６図の実
施例における円柱面レンズ１０００と円柱面集合レンズ
８，９で構成されている。勿論、前述した各実施例のい
ずれを採用しても良い。

発光ダイオード列１ムは多数の発光ダイオード１１ム、
１１Ｂ、１１０．・・・を直線上に配列したもので、こ
れの点滅によってつくられる直線状の像が、本発明の結
像光学装置（８，１０００，９）によって、Ｓｅや８１
などの感光ドラム４０００面上に結像される。この像は
、コロナ放電器４０１、静電現象機４０２などを用いる
ゼログラフィ技術によって、普通紙４０３に転写される
、発明の効果 以上詳細に説明した。ように、この発明の結像光学装置
は、円柱面集合レンズ系とこれを直交する円柱面レンズ
系とで構成されるので、従来のロッドレンズアレイによ
るものと同様に小型化が可能であり、しかもその設計、
加工も容易となり、したがって開口数（Ｘ方向とＸ方向
で独立に設定できる）、解像性能の点で有利である。ま
たプラスチックレンズの成形金型の加工が容易になるこ
とから、経済性に優れた結像光学装置が実現される。

どくに上記Ｘ方向に長い長尺のイメージセンサに対応す
る結像装置を本発明により容易かつ安価に実現すること
ができる。

さらに、本発明のものでは上記Ｙ方向の結像作用が単一
光軸の円柱面レンズ系によって得られるため、この方向
の結像については、球面レンズ列あるいは集束型ロッド
レンズ列の場合のように各光軸毎に形成される多重像効
果で焦点深度が制限φＡるということがなく、深い深度
が得られるという別の効果も発生する。

【図面の簡単な説明】

ズを用いた光学装置の構成図、第３図は本発明の一実施
例による結像光学装置の構成図、第４図は同装置の結像
作用の説明図、第６図は本発明の第２実施例による結像
光学装置の構成図、第６図は本発明の第３の実施例によ
る結像光学装置の構成図、第７図は本発明の第４の実施
例による結像光学装置の構成図、！８図はプリンタに適
用した本発明の第６の実施例による結像光学装置の構成
図である。 ５．６，８，８８，９，９９．・・・・・・円柱面集合
レンズ板、６６・・・・・・円柱面集合レンズ板の複合
レンズ、５００，６００．１０００・・・・・・円柱面
レンズ、５０５．６０６・・・・・・円柱面集合レンズ
板と円柱面レンズの複合レンズ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 （ａ−） 第７図 ｏ　　１１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱面をＸ方向に複数連設して成る面を有する円
   柱面集合レンズと、少なくとも一面に単一円柱面を有す
   る単一円柱レンズとを具備し、複数の前記円柱面集合レ
   ンズと少なくとも一つの前記単一円柱面レンズとを光軸
   方向に重ねて配設し、且つ、前記単一円柱面レンズの円
   柱軸を前記Ｘ方向と一致させて配置した結像光学装置。
2. （２）円柱面をＸ方向に複数連設して成る面と、円柱軸
   が前記Ｘ方向と一致する単一円柱面とをレンズの表裏に
   一体成形した特許請求の範囲第１項記載の結像光学装置
   。