JPS62297871A - 画像記録再生光学系 - 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】 発明の詳細な説明 （技術分野） 本発明は、ファクシミリの走査光学系など罠使用される
画像記録再生光学系に関する。

（従来技術） 従来、たとえばファクシミリの記録および再生ヘッドと
して、その小型化・高速化を実現するために、ラインセ
ンサおよびＬＥＤアレイなどと、等倍結像素子（セルフ
ォックおよびルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ　）
等）とを組合せた画像記録再生光９系が開発されている
。

しかしながら、上記従来の画像記録再生光学系は、その
結像素子がアレイ状に形成されているので、たとえばセ
ルフォックを使用した場合にはイオン交換、各ロッドの
配列および研磨等の工程が必要となり、またＲ　Ｍ　Ｌ
　Ａを使用した場合には、ルーフミラーアレイ（ＲＭＡ
）および光路分離ミラー（ＳＭ）を必要とするため、そ
の結像光学系が複雑化してコスト高になるほか、像を連
続的に重ね合わせて全体正立実像を得るよ５に構成され
ているため、その解像性、明るちおよびピッチムラなど
の問題が発生し易い欠点があった。

（目　　的） 本発明の目的は、解像性、明るさ、および光学配置の自
由度が高く、簡易で安価な画像記録再生光学系を提供す
ることにある。

（構　成） 本発明は、記録光学系を記録レンズアレイと記録遮光板
と受光素子列とで構成し、再生光学系を発光素子列と再
生遮光板と再生レンズアレイとで構成するとともに、該
記録光学系と該再生光学系との光学的ディメンジョンを
同一または相似になしたことを特徴とする。

以下、図示の一実施例によって本発明を説明する。

第１図において、画像記録再生光学系１は、記録光学系
１０と、再生光学系２０とで構成されている。

記録光学系１０は、微小レンズ群からなる記録レンズア
レイ１１と、この記録レンズアレイ１１を個別の単一レ
ンズ系に分割するための記録遮光板１２と、記録レンズ
アレイ１１および記録遮光板１２を通して結像される原
稿Ｏの画像の結像パターンを電気信号に変換するための
受光素子列１３とで構成されている。

一方、再生光学系２０は、該電気信号を光像に変換する
ための発光素子列２１と、記録レンズアレイ１１の個別
の単一レンズ系を介して得られた個別の結像パターンに
対応させて該光像な分割するための再生遮光板２２と、
この再生遮光板２２によって分割された個々の光像な被
結像媒体Ｐに結像させるための微小レンズ群からなる再
生レンズアレイ２３とで構成されている。

ここで、記録レンズアレイ１１および再生レンズアレイ
２３は、周知のプラスチック成形によυ容易に長尺一体
加工することができる。また記録遮光板１２および再生
Ｂ元板２２も、上記レンズアレイと同様に、透光性を有
するグラスチック素材によシ容易に成形することができ
る。さらに、受光素子列１３および発光素子列２１とし
ては、周知のラインセンサおよびＬＥＤアレイ等が使用
される。この受光素子列１３によって読み取られた原稿
０の画像の光情報パターンは、周知の伝送手段によって
発光素子列２１に電気信号として伝送され、この発光素
子列２１によって光信号に変換されて再生される。

また、この画像記録再生光学系１は、記録光学系１０と
再生光学系２０との光学的デイメンジヨンが同一または
相似をなすように設定されている。

ここで、記録光学系１０と再生光学系２０との光学的デ
ィメンジョンが同一または相似とは、原稿Ｏの像面から
記録レンズアレイ１１までの距離をａ。

記録レンズアレイ１１から受光素子列１３の受光面まで
の距離をす１発光素子列２１の発光面から再生レンズア
レイ２３までの距離なＣ２再生レンズアレイ２３から被
結像媒体Ｐの結像面までの距離なｄとしたとき、ａ＝ｄ
、ｂ＝ｃの関係が成立する場合　　　　Ｃ う。また、相似とは、記録光学系１０と、再生光学系２
０の、第１図における縦方向の縮小および拡大も含まれ
る。

次に、記録光学系１０と再生光学系２０との光学的デイ
メンジ田ンを同一とした場合の本発明の基本原理を示す
。

先ず、第２図に示すように、原稿Ｏの画像Ｏ′を、記録
レンズアレイ１１および記録遮光板１２を通して受光素
子列（以下ラインセンサとする）１３上に結像させる。

これによシ、ラインセンサ１３は、各の承−レンズ系ｉ
　＋　１　、　　ｉ　、　　ｉ　−１＊　　ｉ　−２に
よる倒立像と記録遮光板１２の隔壁による影のために、
原稿Ｏの画像パターンとはかけはなれた結像パターンＡ
を読み取る。

この結像パターンＡは、電気信号に変換されて、発光素
子列（以下ＬＥＤアレイとする）２１に伝送される。こ
れによｐ、ＬＥＤアレイ２１が結像パターンＡに基づく
電気信号によって発光される。このＬＥＤアレイ２１に
よって形成される光像は、結像パターンＡと全く同一の
光像パターンとなる。

したがって、この光像パターンを、記録光学系１゜と同
一の光学的ディメンジョンをなす、再生遮光板２２およ
び再生レンズアレイ２３により被結像媒体（以下感光体
とする）Ｐ上に結像させることによって、この感光体Ｐ
上に原稿Ｏの画像Ｏ′と同一の合成像Ｐ′を得ることが
できる。

すなわち、記録光学系１０の各の単一レンズ系ｉ＋１．
ｉ、ｉ−１＋　　ｉ−２に対応する再生光学系２０の各
の単一レンズＡ　ｎ　＋　ｌ　＋　ｎ　＊　ｎ　　１　
＋　　ｎ−２によって感光体Ｐ上に結像される各の光像
パターンは、たとえば第３図において符号Ｐ　＋　１　
、　ＰｏｔＰ−１，Ｐ−２で示す光像パターンとなる。

したがって、これらの各光像パターンＰ　＋　ｌ　、　
Ｐｏ、　Ｐ−１，Ｐ−２が感光体Ｐ上において合成され
ることによって、合成像Ｐ′が画像０′と同一となる。

ここで明らかなように、上記画像記録光学系は、記録光
学系１０と再生光学系２０との光学的ディメンジョンを
同一にすることにより、全体正立実像を必要とすること
なく分割倒立像のままで処理することができるので、そ
の構成が極めて簡易になる。

なお第３図に示す各光像パターンｐ＋１．ＰｏｔＰ−１
，Ｐ−２の白部はＬＥＤアレイ２１からの光を受ける部
分を、黒部は光を受けない部分を表わしておシ、上記光
像パターンの場合、２個の単一レンズ系からの光を受け
る白部と、１個の単一レンズ系からの光を受ける白部と
では、厳密には相互の光量が異なることになる。この点
は、たとえば電子写真プロセスを、１個の単一レンズ系
からの光でも十分な白色パターンが得られるように予め
調整しておけば全く問題ない。この白部の光量変化につ
いては後に詳述する。

ところで、ラインセンサ１３およびＬＥＤアレイ２１の
ビット間隔は、小さくなる程よシ鮮明な結像パターンお
よび光像パターンを得ることができる。しかしながら、
こうしたビット間隔の非常に小さなラインセンサ１３お
よびＬＥＤアレイ２１を、記録レンズアレイ１１および
再生レンズアレイ２３に対して、それぞれの光学的デイ
メンジ１ノが全く同一になるように、それぞれの配列方
向の位置精度を保つことは困難となり、上記両者の間に
位置ズレが生じる。この位置ズレがどの程度許容される
かを第４図および第５図によって説明する。

第４図および第５図は、第３因と同様に、各単一レンズ
系ｎ　＋　１　＋　　ｎ　＊　　ｎ　−１、ｎ　−２毎
の各光像パターンＰ＋１．　　Ｐｏ、　Ｐ　　１．　Ｐ
　　２と、これらの各光像パターンを合成した場合に得
られる合成像Ｐ′とを示している。

また、第４図はラインセンサ１３から伝送される結像パ
ターンＡ（第２図）に対する、ＬＥＤアレイ２１の発光
点の位置Ｘが再生遮光板２２（もしくは記録遮光板１２
）の隔壁の厚さｔ（第２図）の分だけ下方にズした場合
を、第５図は結像パターンＡに対するＬＥＤアレイ２１
の発光点の位置Ｘが隔壁の厚さｔの２倍の量だけ下方に
ズした場合を示している。

上記前者（第４図）の場合の最終的な合成像Ｐ′は、そ
の感光体Ｐに対する結像位置が上方にズしただけで、第
３図に示す合成像Ｐ′と全く同一となる。これに対し、
上記後者（第５図）の場合の最終的な合成像Ｐ′は、各
光像パターンＰ＋１．ＰＧ。

Ｐ−１，Ｐ−２の矢示部分のパターンが第２図の場合の
光像パターンと異なるため、画像Ｏ′と異なった合成像
となる。

このことから、ＬＥＤアレイ２１ののラインセンサ１３
に対する相対的な位置ズレは、上記隔の厚さｔ分だけ許
容きれることになる。

次忙本発明による画像記録再生光学系の光量分布につい
て説明する。

一般に、プレイ状の等倍結像素子は、−変調立像をつく
シ、この倒立像を再び正立像になおす（セルフォックお
よびストリップレンズなど）か、像を反転きせる（　Ｒ
Ｍ　Ｌ　Ａ　）かしているため、その光路長が長くなる
ばかりでなく、その単一レンズ系のレンズ口径が小さい
ためそれ自体が絞りの働きをするので、その入射側と出
射側とに少なくとも２つの絞りを有することになる。

このため、上記セルフォックやＲＭ　Ｌ　Ａなどの結像
素子では、光量のクラレが多くなり、レンズ元軸部に比
べて周辺部の光量低下が著しい。したかつて、上述のよ
うな結像素子を並べて王立等倍像な得るためには、単に
像の倍率調整を必要とするだけでなく、たとえば像の重
なり度の適正化、絞り板あるいはマスクなどによるムラ
の除去、およびアレイの複数列化など光量のピッチムラ
を除去するための工夫が必要となる。こうした点は、ア
レイの設計上の自由度を著しく損なうばかりでなく、実
際の加工、組立時にも多大な制約を加えることになる。

これに対し、１つのレンズで倒立像を得るだけの場合に
は、その光路長も短かくて済み、周辺光量の低下も極め
てゆるやかになる。したがって、本発明の画像記録再生
光学ｐｌのように、その記録光学系１０と、再生光学系
２０とが、ともに１つのレンズアレイしかもたない場合
には、その周辺部の光量低下を容易に３〜５％以内に押
えることができる。

このことから、上記レンズアレイを適当に重ね合わせる
ことによシ、光量のピッチムラを最終的に１〜２％以内
忙押えることも容易に実現できる。

第６図に、上記ストリップレンズの場合（ａ）　ト、本
発明による光学系のレンズアレイの場合（ｂ）トの光量
分布およびピッチムラの違いの一例を示す。

第６図から明らかなように、ストリップレンズの場合に
は、第６図（ａ）の斜線部分の光がケラレるため、その
周辺光量が低下する。したがって、このストリップレン
ズを第６図において上下方向に複数配列させただけでは
大きなピッチムラが発生し易い。これに対し、本発明に
よる光学系のレンズアレイのように、その単一レンズ系
で倒立像をつくる場合には、上記単一レンズ系における
光量分布が既忙フラットな分布をなしているので、この
単一レンズ系を複数配列した合成レンズ系のピッチムラ
をほとんどなくすことができる。

上述のように、合成レンズ系の光量分布がフラットであ
るということは、第３図乃至第５図における、各単一レ
ンズ系の光像パターンの白部を１゜黒部をＯとして取り
扱うことができる。

そこで、第３図を光量分布という視点から見直すと、第
７図のようＫなる。

第７図において、各単一レンズ系ｎ−１−１，ｎ。

ｎ−１，ｎ−２の各のレンズ（実際には１つの再生レン
ズアレイ２３）による光量分布は、上記各レンズによっ
て倒立へとなるので、中段に示すようになるが、再生遮
光板２２（第３図参照）によって、斜線部分の光がカッ
トされるので、それらの合成像の光量分布は上段のよう
になり、原稿０の画像Ｏ′のパターンと同一の像が得ら
れる。　しかし、第７図から明らかなように、上記合成
像の白部の光量分布は、均一になっていない。

そこで、上記白部の光量分布を均一にすることを考えて
みる。

第８図は、第２図におけるＬＥＤアレイ２１を全面発光
させた場合の光量分布を示している。ここで、ＬＥＤア
レイ２１の光量分布がフラットなのに対して、合成像の
光量分布にピッチムラが生じるのは、各単一レンズ系に
よる光量分布の単なる重なり度の違いＫよることがわか
る。したがって、上記各単一レンズ系の拡大倍率を変え
て、上記型なり度を適正に選択すれば、上記合成像の光
量分布を均一にすることができる。

なお、ここでいう重なり度（ｍとする）とは、各単一レ
ンズ系のピッチなり、視野半径をＤ（第１図参照）とし
た場合、ｍニーなる関係をいう。

この関係から、上記合成像の光量分布を均一にすること
のできる重なり度ｍの値は、ｍ＝０．５＋１＋１．５．
２．・・・・・・すなわちｍ＝０，５ｑ（ただしｑは正
の整数）の場合であることがわかる。そこで、重なり度
ｍ　＝　ｌとすると、上記合成像の光量分布は第９図（
ａ）に示すように均一になる。しかし、実際には記録遮
光板１２の隔壁の影によってラインセンサー３上に非受
光面が存在するため、ＬＥＤ　アレイ２１上にも非発光
点が表われることになる。

この非発光点が、ＬＥＤアレイ２１上の再生遮光板２２
の隔壁の影の部分に対応している場合、すなわちライン
センサー３とＬＥＤアレイ２１との相対的な位置関係に
ズレがない場合には全く問題ないが、前述したように上
記位置関係にズレが生じた場合には、上記非発光点が各
光像パターン内に位置するため、第９図（ｂ）に示すよ
うに、合成像の光量分布に周期的なムラが発生する。こ
のムラを取り除く方法としては、たとえば電気的にＬＥ
Ｄアレイ２１対するラインセンサ信号のスタート位置を
ずらしてもよいが、第１０図に示すように、各単一レン
ズ系の重なり度ｍを１よりも大きくしておき、しかるの
ちに不必要な発光ビットを電気的に発光させないように
してもよい。すなわち、上記各単一レンズ系の拡大倍率
を、重なり度ｍが１より、さらに２ｋｔ（ここでｔは上
記隔壁の厚さ、には拡大倍率）以上大きくなるように予
め設定しておけば、第１０図（ａ）に示すように、上記
非発光点がずれても、この非発光点の像は、重なり度ｍ
＝１の場合のそれよりも外側に位置することになる。し
たがって上記の設定条件下において、この重なり度ｍ＝
１の場合よシも外側に位置する像の発光点となる特定の
発光ビット（実際には像が拡大されているので発光させ
る必要がない）を電気的に発させないようにする・と、
上記非発光点の影響をなくすことができる。

ここで、上記特定の発光ビットを選別する方法としては
、たとえば第１０図（ｂ）に示すように、先ずＬＥＤア
レイ２１を全面発光させておき、この状態で合成像の光
量の高い部分に対応する発光と７トを探せばよい。この
方法は、記録光学系１０とは全く切離した状態で、再生
光学系２０における像の重なり度および光量分布の調整
ができるとともに、可成レンズアレイ２３や再生遮光板
２２の寸法誤差などに対する調整手段としても対応させ
ることができる。

また、上述のように、白レベルに対する結像面での光量
分布をフラットにすることによって、たとえば電子写真
プロセスの条件設定か容易になる他、たとえば第１１図
に示すように、白部と黒部だけでなく中間調の部分を含
んでいるような原稿Ｏの画像Ｏ′を合成像Ｐ′として再
現できるというメリットがある。

さらに、上記結像面での光量分布は、第２図において紙
面と直交する方向に対してもフラットにすることができ
るので、従来の等倍結像素子のように、上記の紙面と直
交する方向の光重ピーク位置を気にすることなく、各単
一レンズ系を比較的簡易に配置することができる。

また、上記単一レンズ系は、構成が極めて簡易であるの
で、その長尺化が容易となる。

すなわち、本発明の画像記録再生光学系における光学結
像素子は、レンズアレイのみであるので、長手方向の性
能の均一化が実現でき、それらを容易に繋ぐことができ
る。ここで各単一レンズ系を繋ぐ場合、その光量分布が
平面上のどの方向に対しφフラットになるので、たとえ
ば千鳥状に配列することも可能である（ただしこの場合
上記ラインセンサおよびＬＥＤアレイの配列も同様忙千
鳥状とする）。

このような画像記録再生光学系の長尺化が実現されるこ
とによって、たとえば図面などの大判画像に対応する大
型ファクシミリの提供も可能となる。

また、記録光学系１０と再生光学系２０は、その全ての
部品の光学的ディメンジョンを同一もしくは相似とする
ことによって、像の変倍が可能となり、たとえば周知の
電子黒板用のヘッドとして使用することもできる。

なお、上記画像記録再生光学系は、電子写真記録方式を
想定してその説明をしたが、静電記録方式もしくは感熱
記録方式などの場合には、ラインセンサ１３の読み取っ
た信号を電気的に処理するか、または、感光体Ｐの変わ
りに他のラインセンサを配置すればよい。

（効　　果） 上述のように、本発明の画像記録再生光学系は、解像性
、明るき、および光学配置の自由度が高く、簡易かつ安
価に構成できるほか、記録光学系および再生光学系の長
尺化や部品の共通化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す画像記録再生光学系
の概略図、第２図は上記実施例の基本原理を示す概略図
、第３図は上記実施例における再生光学系の結像過程を
示す概略図、第４図は他の上記結像過程を示す概略図、
第５図はさらに他の上記結像過程を示す概略図、第６図
は上記再生光学系の光量分布を説明するための概略図、
第７図は第３図の光量分布図、第８図乃至第１０図は上
記再生光学系においてフラットな光量分布を得るための
過程を示す光量分布図、第１１図は第３図の他の光量分
布図である。 １０・・・記録光学系、　　１１・・・記録レンズアレ
イ、　１２・・・記録遮光板、１３・・・受光素子列（
ラインセンサ）、２０・・・再生光学系、２１・・・発
光素子列（ＬＥＤアレイ）、２２・・・再生遮光板、２
３・・・再生レンズアレイ。 く１陶り　４　図 莞８図 ＬＥＤ７Ｌイ２１の土！８４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微小レンズ群からなる記録レンズアレイと、この記録レ
   ンズアレイを個別の単一レンズ系に分割するための記録
   遮光板と、該記録レンズアレイおよび記録遮光板を通し
   て結像される結像パターンを電気信号に変換するための
   受光素子列とによつて構成された記録光学系と、該電気
   信号を光像に変換するための発光素子列２１と、該記録
   レンズアレイの個別の単一レンズ系を介して得られた個
   別の結像パターンに対応させて該光像を分割するための
   再生遮光板と、この再生遮光板によつて分割された個々
   の光像を結像させるための微小レンズ群からなる再生レ
   ンズアレイとによつて構成された再生光学系とからなり
   、該記録光学系と該再生光学系との光学的デイメンジヨ
   ンを同一または相似になしたことを特徴とする画像記録
   再生光学系。