JPS617817A - 屈折率分布型光学素子を用いた結像光学系 - Google Patents

屈折率分布型光学素子を用いた結像光学系

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JPS617817A
JPS617817A JP59129669A JP12966984A JPS617817A JP S617817 A JPS617817 A JP S617817A JP 59129669 A JP59129669 A JP 59129669A JP 12966984 A JP12966984 A JP 12966984A JP S617817 A JPS617817 A JP S617817A
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JP
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optical element
optical system
refractive index
degree
optical
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JP59129669A
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English (en)
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Michitaka Seya
瀬谷 通隆
Michihiro Tokuhara
徳原 満弘
Hiroaki Tsuchiya
土屋 廣明
Haruhisa Honda
本田 晴久
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/24Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0087Simple or compound lenses with index gradient
    • 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
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    • G03B27/522Projection optics
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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、屈折率分布型光学素子を用いた結像光学系に
関するものであり、特に複写装置、ファクシミリ等の事
務機光学系に好適な結像光学系に関するものである。
従来より複写装置、ファクシミリ等の事務機光学系に於
いて祉、結像光学系として単一の球面レンズ系に代えて
、セルフォック(商品名)の如き正立等倍の複眼光学系
を用いることによシ、装置のコンパクト化を計っている
。斯様な、屈折率分布型、いわゆるラジアルインデック
ス分布型の光学素子をアレー状に配する場合、像面上で
の光量むらを除去する為に、例えば実公昭59−923
0号に示される如く、屈折率分布型光学素子アレーを2
列、千鳥状に近接並設することが行なわれている。
然しなかも、複数列のアレーを用いることは、光学素子
の数が多くなる為に高価になり、更に祉配列上の精度も
非常に高いものが必要とされ製造上も困難である。
そこで、従来より、屈折率分布型の光学素子を   ゛
複数個、−列に並べて、正立等倍の結像光学系を作成す
ることが望まれており、例えば「光学」VOL 10.
4.111頁、1981年4月刊行には、斯様な結像光
学系を用いた場合の、光量むら等の研究報告が成されて
いる。しかしながら、この研究報告を含め従来開示され
ている一列状に屈折率分布型光学素子を配した構成の結
像光学系は、研究の域を過ぎず、実用化へは程遠いもの
であった。
例えば1斯様な結像光学系は実用化に際しては、光量む
らの外にも、−列で形成すると、光量が不足すると言っ
た様な問題点もあるからである0本発明の目的は、光量
むらを除去し、且つ、像面上で充分な光量が得られる様
な、屈折率分布型の光学素子を提供することにある。
本発明の更なる目的祉、収差の発生が少な(、且つ製造
の容易な結像光学系を提供することにある0 本発明に係る結像光学系に於いては、結像光学系を形成
する光学素子である屈折率分布型の光学素子の開口角を
9以上、及び受光面上での像の重なり度MをM −2,
75+ 0.52とすることにより、上記目的を達成せ
んとするものである。ここで像の重なり度Mは、前記光
学素子の有口径をD1視野半径をXoとするとM−XO
/Dで表わされるものである。又、Xは0以上の整数値
である。
以下、図面を用いて本発明について詳述する。
第1図は、屈折率分布型の光学菓子を説明する図である
。第1図に於いて1は屈折率分布型の光学素子で、該素
子は光軸OOlを中心にして、光軸と垂直な方向に屈折
率分布を有しているo2は物体面、3は結像面で、前記
光学素子1に関して光学的に共役な位置に設けられ、且
つ等倍の結像関係に配されている。2は光学素子1の光
軸方向の長さ、Dは同じ(有効径、loは光学素子1と
物体面2或いは光学素子1と結像面6との間隔である0
光線4は、光学素子1によって結像面6上に結像される
物体面からの最大画角θの入射光線を示しており、この
光線が結像面6と交わる光軸からの高さ、即ち視野半径
をXoで示している。前記角度θを光学素子の開口角と
呼ぶ。
第2図は前記光学素子1が一列に並べられた時の、結像
面上での光量分布の様子を示す図である。
第2図に示す如く、各光学素子1からの光束は、結像面
上で重畳されて結像されるが、この重なり度Mは、 M−XO/D で表わされる。又、各光束が多数重なり合わされて結像
することにより光量むらを生じるものであるが、最も明
るい部分の光量を1max、最も暗い部分の光量を1t
ninとすると、光量むらΔlは、として表わされる0 この屈折率分布型の光学素子を一列に配した時の光量む
らΔ1 と像の重なり度Mの関係は知られてオフ、その
関係を第6図に示す0第3図は、縦軸に光量むらΔ工、
横軸に重なり度Mを取ったものであり、第3図より明ら
かな様に、重なり度MをM−2,75+ 0.5gの近
傍に選択することにより、光量むらを充分小さく押さえ
ることが出来る。但しXは0以上の整数である0然しな
から、好ましくはM−2,75、3,25の近傍が望ま
しい。これはMがこれ以上大きな値を取っても、光量む
らΔIがそれ程小さくならないこと、更にはMが太き、
(なると言うこと社、前記入射角θの値が大きくなり、
従って同じ長さz1同じ有効径りの光学素子で結像させ
る為に杜、入射光束を急激に曲げる必要があシ、従って
収差が発生しやすくなる。更には、光学素子に急勾配の
屈折率分布を施とさなければならな(、製造上も困難で
あるからである。更に、Mか大きくなれば、解像力も多
少劣化する為に1M−2,75、3,25近傍の値が望
ましいのである〇尚、重なり度Mと解像力との関係を第
4図に示す。
第4図社波長580nm、開ロ角11の場合のM、T、
Fの値を表わすもので、縦軸にM、T、F 、横軸に重
なり度Mを示す。第4図から明らかな様に、M、T、F
は重なり度Mが増すに従って、徐々に低下することが分
る。
次に開口角θについて述べる。通常、この種の結像光学
系を事務機、特に複写機に使用するに際しては、一般レ
ンズ系で言うF値社5程度社最低必要である。屈折率分
布型光学素子である、この種の光伝送素子の明るさを、
上述のF値と等価的に表わす次式により、開口角0の条
件が求まる〇に−cos  (2M ) この式よシ上記重なり度Mに於いて、開口角θは少なく
とも9以上である必要がある0重なり度MをM−2,7
5、F−4,5として計算すると開口角θt110.2
、M−3,25、F−4,5としテ計算すルト開口角θ
111.1となる。又、開口角θが大きすぎると、被写
体深度が浅くなり、僅かなずれでも像面上の像がぼけて
しまう。
従って、上述した重なり度Mを考慮して開口角θの値は
、望ましくは9°≦0≦16°の間に設定するのが良い
本発明では、上述した如く、重なり度Mと、開口角を適
切な値忙設定することにより1屈折率分布型の光学素子
が一列に配された結像光学系であっても〜良好なる結像
特性を得ているものであるが、この重なり度Mを一定値
に保っ為にけ、次式で表わされる関係式より、 M −xO/D −−45ec(僅Z )光学素子の屈
折率分布定数大の変動(ばらつき)を素子の長さ2で調
整することにより、Mを一定の値に保つことが出来る。
この重なり度Mの値を一定に保つ為に素子の長さ2を利
用することにより、複写装置の分野で社、従来の調整法
とは異なる調整を要する。即ち1屈折率分布型のレンズ
アレーを用いた従来の複写装置で祉、原稿面と感光体と
を光学的に共役な関係に保つ為の調整法として祉之既に
設定された原稿面と感光体との距離を変化させる仁とな
く1光学素子の長さ2を変化させて調整するものであっ
た。従って、斯様な調整法で祉、重なり度Mを一定に保
つことは不可能である。本願では、光学素子の長さ2は
上述した如を機械的に調整することKより行なう。斯様
な調整により、解像度の低下が問題となること社ない◇
第5図は本発明に係る結像光学系を複写装置に適用した
一例を示す概略斜視図である。第5図に於いて、11祉
複写されるべき原稿、12祉複写原稿を載置した原稿台
で矢印A1の方向に移動する。
13は照明手段で、棒状光源と反射笠より形成されてお
り、原稿面をスリット状に照明する。14祉前記正立等
倍の結像光学系、15は感光ドラムである。結像光学系
14社照明手段16でスリット状に照明された原稿11
の正立等倍像を感光ドラム15面上に形成する0感光ド
2ム15の回転と原稿台12の移動は同期して行なわれ
、感光ドラム15面上に原稿11の像が形成される。感
光ドラム面上に形成された像は、周知のプロセス(不図
示)により顕画化されるO 以上、本発明に係る結像光学系に於いては、−列にだけ
配置された屈折率分布型の光学素子によな装置を得るこ
とが出来るものである0
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の結像光学系に使用する屈折率分布型
の光学素子を説明する図、第2図は一列配列の屈折率分
布型光学素子により形成した複眼結像光学系で得られる
像の照度むらを示す図、第度むらΔ1の関係を示す図、
第4図社−列配列の屈折率分布型光学素子によ多形成し
た複眼結像光学系に於ける1重なり度MとM、T、Fの
関係を示す図、第5図は本発明に係る結像光学系を使用
した複写装置の一実施例を示す概略斜視図0 1・・・屈折率分布型光学素子、2・す・物体面、3中
・・結像面、11・・・原稿、12・・・原稿台、13
・・・照明手段、14・・・結像光学系、15・・・・
・感光ドラム、D・・・光学素子の有口径、2・・・・
・光学素子の長さ、θ・―・開口角、XO・・・視野半
径、M−・・重なり度、Δ■・拳・光量むら。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)屈折率分布型光学素子を一列のアレイ状に並べ、
    物体の正立等倍の像を受光面上に形成する結像光学系に
    於いて、前記光学素子の開口角θが9°以上であり、且
    つ各光学素子の有口径をD、同じく視野半径をX_0と
    して受光面上での像の重なり度MをX_0_/_Dと定
    義すると、前記重なり度Mは、M=2.75+0.5x
    (但しxは0以上の整数)の近傍に存することを特徴と
    する結像光学系。
JP59129669A 1984-06-22 1984-06-22 屈折率分布型光学素子を用いた結像光学系 Pending JPS617817A (ja)

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DE19853522289 DE3522289A1 (de) 1984-06-22 1985-06-21 Gradientenlinsenelemente verwendendes optisches abbildungssystem
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GB2162655B (en) 1988-07-13
GB2162655A (en) 1986-02-05
US4719488A (en) 1988-01-12
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