JPH03213817A - 結像素子 - 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 本発明は、複写機、及び、ファクシミリ、イメージスキ
ャナの原稿読取り部の結像光学系に用いられる結像素子
に関する。

従来の技術 従来の結像素子（ルーフミラーレンズアレイ）の−例を
第６図に基づいて説明する。物体面１がらの光は、光路
分離ミラー２の上側に形成された反射面２ａにより反射
され、レンズアレイ３中の一定の配列ピッチＰをもって
形成されたレンズ４を通過し、ルーフミラーアレイ５に
入射し、屋根型に形成された左右向い合う２枚のルーフ
ミラー６によりそれぞれ１回ずつ反射（合計２回反射）
された後、再び、レンズアレイ３を通過して、今度は、
光路分離ミラー２の下側に形成された反射面２ｂにより
反射されることによって、物体面１と共役な位置関係に
ある結像面（像面）７に結像され、これにより画像の読
取りが行われる。なお、レンズアレイ３とルーフミラー
アレイ５との間には迷光を遮断する絞り板８（第１０図
参照）が設けられており、レンズアレイ３とルーフミラ
ーアレイ５と絞り板８との配列ピッチＰは一致した状態
になっている。

この場合、レンズ４が矩形状をなしていると、その配列
方向（Ｙ方向）に対する光量分布は、第７図に示すよう
に、その先軸に対して対称な二等辺三角形状に近似され
る特性がある。すなわち、第８図（ａ　）（ｂ　）（ｃ
　）に示すように、ある１個のレンズ４の矩形開口部か
ら見た時、配列方向に対する単一レンズの光量分布Ｌｓ
の関係は、Ｙ＝Ｏの光軸付近での光量は大きなものとな
るが、Ｙ＝０．５、Ｙ＝１．Ｏと光軸からしだいに遠ざ
かるにつれてその光量も徐々に小さくなっていく。そこ
で、このような関係をさらに複数個のレンズ４を重ねた
状態で見ると、第１０図に示すように、単一の光量分布
Ｌｓが互いに重なり合った状態となり、その合成光量分
布Ｌｔは山なりの不均一な光量ムラが生じた状態となる
。

このような合成光量分布Ｌｔは、第６図に示すように、
重なり度ｍ（ｍ＝Ｘ／Ｄａ、ただし、Ｘ：レンズの視野
半径、Ｄａ：レンズの配列方向の幅）の値が整数倍に近
づいた時に始めてその光量のムラがなくなるという関係
がある。そこで、従来においては、前述したような合成
光量分布Ｌｔのムラをなくすために、第１１図に示すよ
うに、絞り板８のルーフミラーアレイ５に近い側の形状
をレンズアレイ３に近い側の形状よりも大きく形成し、
これにより、絞り板８のルーフミラーアレイ５に近い側
の開口部ａをレンズアレイ３に近い側の開口部すよりも
狭く形成することによって、合成光量分布Ｌｔの均一化
を図っている。

発明が解決しようとする課題 上述したような装置において、まず、第一の従来例につ
いて述べる。第５図（ａ）はルーフミラーアレイ５のル
ーフミラー６の配列ピッチに対応して周期的に現われる
結像性能（ＭＴＦ）のムラＡと、結像面７の光量分布の
ムラＢとの関係を示すものである。また、第５図（ｂ）
は蛍光体ドツトアレイと組合せる場合の蛍光体ドツトの
発光強度分布を示すものである。さらに、第５図（ｃ）
は結像素子（第６図参照）を用いて結像した場合におけ
る結像面７でのドツト強度分布を示すものである。また
、第５図（ｄ）は電子写真プロセスを用いて可視画像を
得た際のドツトの濃度分布を示すものである。

この第５図（ａ）を見てわかるように、ＭＴＦのムラＢ
の分布と、結像面７の光量分布のムラＡの分布とは、同
一位相をなしている。この場合、ＭＴＦの大小により各
ドツト毎のボケ量が異なるために各ドツト毎の強度に差
が生じる（同時にボケによりドツトサイズも若干具なる
）。また、結像素子の光量分布のムラＢが同一位相であ
るため、さらに増幅される形となり強度分布の差が大き
くなる（この様子を第５図（Ｃ）の結像面でのドツト強
度分布に示す）。

そして、今、このような強度分布をもった光ブリントヘ
ッドを第１２図に示すような電子写真プロセス、すなわ
ち、結像素子９を、感光体１０の周囲に現像部１１と転
写部１２とクリーニング部１３と除電部１４と帯電部１
５とが配設されたものと組合せて、可視画像を得ると、
第５図（ｄ）に示すように、配列方向に周期的な濃度差
をもってあられれることになる。従って、このように従
来の結像素子においては、結像面における光量分布の制
御については考慮がなされているが、結像性能のムラと
の関係についてまでは考慮がなされていないという問題
がある。

次に、前述した従来の装置における第二の問題点につい
て述べる。第１３図は、レンズアレイ３の配列ピッチＰ
に対応して周期的に変化するＭＴＦ特性特性光線、ＭＴ
Ｆ特性特性光ラとも呼ぶ）と像面７における光量分布特
性ｂ（破線、光学系の光量分布特性すのムラとも呼ぶ。

ただし、ここでは光学系のみの状態とする）との関係を
示したものであり、これらの位相は互いにＰ／２ずつず
れた形となって配設されている。この場合、各レンズ光
軸１６の位置では光量は大きく、レンズ光軸１６の中間
点の位置ではその光量は小さくなっており、一方、ＭＴ
Ｆ特性特性光量分布特性すとは逆の形状をした形となっ
ている。

このように、ＭＴＦ特性特性光相と光量分布特性すの位
相とをＰ／２ずつずらした理由としては、それら２種類
のムラをできるだけ低減させ、結像面における結像光量
のムラを補正するためである。

しかし、従来の結像素子に用いられる光源（ここでは、
蛍光体ドツトアレイ）では、第１３図に示すように、ア
レイ化された個々の光源１７のドツト面積はすべて等し
い。このため、結像面（実際の像面）に結像した際の光
量分布は、前述した破線で示す光量分布すと同一の状態
となる。また、ＭＴＦ特性により、結像面での結像ドツ
ト面積１８は場所により異なったものとなり、ＭＴＦ特
性特性光ラや光学系の光量分布特性すのムラを補正して
低減することができず、その結果、高品位な画像を得る
ことができないという問題を生じる。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明は、光路分離ミラーと、ルーフミラーを一定
の配列ピッチで多数個直線状に連続形成したルーフミラ
ーアレイと、このルーフミラーアレイと前記光路分離ミ
ラーとの間に位置し前記ルーフミラーの配列ピッチに対
応して形成されたレンズを有するレンズアレイと、この
レンズアレイと前記ルーフミラーアレイとの間に位置し
迷光を遮断する絞り板とよりなる結像素子において、レ
ンズアレイのレンズの配列ピッチに対応して周期的に形
成される結像性能のムラと結像面の結像光量のムラとが
異なる位相となるように設定した。

請求項２記載の発明は、ドツト７レイ状に配列された光
源を備え、レンズが一定の配列ビ１．チ。

をもって多数個配列されたレンズアレイと、このレンズ
アレイの前記配列ピッチＰに対応して屋根型反射面が多
数個配列されたルーフミラーアレイと、このルーフミラ
ーアレイと前記レンズアレイとの間に設けられた絞り板
と、光路分離ミラーとよりなり、前記レンズアレイの前
記配列ピッチＰに対応して周期的に変化する結像特性の
位相と像面の光量分布特性の位相とが互いにＰ／２ずら
して設けられた結像素子において、前記結像特性の値の
高い位置で前記光源のドツト面積を大きく設定し、前記
結像特性の値の低い位置で前記光源のドツト面積を小さ
く設定した。

作用 請求項１記載の発明により、結像性能のムラによる位相
と結像面の結像光量のムラの位相とが逆位相として重ね
合わされるような構成とすることによって、結像素子を
用いて結像したトッドの強度ムラを補正し平坦化するこ
とができる。

請求項２記載の発明により、結像特性すなわちＭＴＦ特
性のムラと、像面の光量分布特性すなわち光学系の光量
分布特性のムラとに対応させて、光源のドツト面積の大
きさを変化させることによって、実際の結像面上におけ
るそれらＭＴＦ特性のムラと光学系の光量分布特性のム
ラとを同時に補正してムラを低減することができ、これ
により高品位な画像を得ることができる。

実施例 請求項１記載の発明の一実施例を第１図に基づいて説明
する。なお、結像素子の全体構成は従来技術（第６図参
照）において述べたのでその説明は省略し、また、同一
部分については同一符号を用いる。

第６図に示すように、光路分離ミラー２と、ルーフミラ
ー６を一定の配列ピッチで多数個直線状に連続形成した
ルーフミラーアレイ５と、このルーフミラーアレイ５と
前記光路分離ミラー２との間に位置し前記ルーフミラー
６の配列ピッチに対応して形成されたレンズ４を有する
レンズアレイ３と、このレンズアレイ３と前記ルーフミ
ラーアレイ５との間に位置し迷光を遮断する絞り板８（
第１０図参照）とよりなる結像素子において、本実施例
では、レンズアレイ３のレンズ４の配列ピッチに対応し
て周期的に形成される結像性能（ＭＴＦ）のムラと結像
面（像面）７の結像光量のムラとは、互いに１／２の位
相だけずらすように設定されている。そこで、以下、光
量分布の位相をｌ／２だけずらした理由を具体例を挙げ
て述べる。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、従来技術で述べた第５図（ａ
）〜（ｄ）にそれぞれ対応するものである。この場合、
第１図（ａ）かられかるように、ＭＴＦのムラＡと結像
面７の結像光量のムラＢとは位相をほばｌ／２ずらして
設定しであるため、ＭＴＦのムラＡにより発生した各ド
ツト毎の強度ばらつきが結像面７の光量ムラのばらつき
を相殺する形となり、第１図（ｃ）に示すように結像面
７でのドツト強度分布の差が著しく改善されることにな
る。これにより、従来例（第１２図参照）で用いた電子
写真プロセスと組合せて可視画像を得ると、第１図（ｄ
）に示すように各ドツト毎の濃度差を区別して考える必
要がなくなりほとんど無視することができるため、場所
によって濃度ムラの生じない鮮明な画像を得ることが可
能となる。

請求項２記載の発明の第一の実施例を第２図に基づいて
説明する。なお、結像素子の全体構成については従来技
術（第６図参照）で述べたのでここでの詳細な説明は省
略し、同一部分については同一符号を用いる。

第２図に示すように、結像素子は、レンズアレイ３の配
列ピッチＰ（第６図参照）に対応して周期的に変化する
結像特性のムラａ（以下、ＭＴＦ特性のムラａと呼ぶ）
の位相と、像面７の光量分布特性ｂ（以下、光量分布の
ムラｂと呼ぶ）の位相とが、互いにＰ／２だけずらした
形で構成されている。

この場合、光源としての蛍光体ドツトアレイ管１９のド
ツトＣは、ＭＴＦ特性ａの高い位置（レンズ光軸１６の
中間点）では大きく設定され、ＭＴＦ特性ａの低い位置
（レンズ光軸１６）では小さくなるように設定されてい
る。これは言い替えると、蛍光体ドツトアレイ管１９の
ドツトＣは、光量の高い位置（レンズ光軸１６）では小
さく形成され、光量の低い位置（レンズ光軸１６の中間
点）では大きく形成されている。また、これら最大、最
小の中間部分の領域では、同様な関係に基づいてドツト
面積を設定する。

このようにＭＴＦ特性ａのムラ及び光量分布すのムラに
対応して、蛍光体ドツトアレイ管１９のドツトＣの形状
を変化させることによって、結像面（実際の像面）上に
おける光量分布ｄは、第２図に示すようにほぼ均一（直
線状）になり、これにより結像面でのドツト面積ｅはす
べて等しくなる。従って、このように、結像面上におけ
るＭＴＦ特性ａのムラと光学系の光量分布特性すのムラ
とを同時に補正して光量ムラを低減することができるた
め、従来に比べ一段と高品位な画像を得ることができる
。

次に、請求項２記載の発明の第二の実施例を第３図に基
づいて説明する。本実施例も上述した第一の実施例と同
様に、光源としての蛍光体ドツトアレイ管１９の形状を
ＭＴＦ特性のムラ及び光量分布のムラに対応して変化さ
せるが、この場合、レンズ配列方向Ｙに直交する副走査
方向ＸのＭＴＦ特性はレンズ配列方向Ｙの位置に依存し
ての変化が小さいため、その副走査方向ＸへのドツトＣ
の形状はすべて同一とし、主走査方向となるレンズ配列
方向ＹのみへのドツトＣの形状を変化させたものである
。

また、ＭＴＦ特性ａのムラと光量分布すのムラとの関係
は互いに位相をほぼＰ／２ずらして構成しているが、Ｍ
ＴＦ特性ａのムラと光量分布すのムラの最大位置は第一
の実施例と異なり、レンズ光軸１６の位置でＭＴＦ特性
ａのムラが最大となるように設定している。

なお、ここで、結像素子の重なり度ｍに対する単一レン
ズ系と合成レンズ系の光量分布を比較した例を第９図（
ａ）（ｂ）に示しておく。この図で、縦軸は光量、横軸
はレンズ配列方向を示したものである。また、第１０図
及び第１１図は、本出願人により特願昭６３−１４３０
８６号として出願されたものの中に記載したものであり
、絞り板８の開口形状を変えることによって合成光量分
布を均一化できる補正方法を示したものである。従って
、これにより、ＭＴＦ特性ａの位相と光量分布すの位相
とをＰ／２ずらすことは容易に行うことができることが
わかる。

次に、請求項２記載の発明の第三の実施例を第４図に基
づいて説明する。本実施例は、これまで述べた２つの実
施例に述べられた光プリンタ用の光源としての蛍光体ド
ツトアレイ管１９を用いて、電子写真記録装置２０を構
成したものである。感光体２１は矢印方向に回転して行
くようになっており、その周囲には帯電チャージャ２２
、現像部２３、転写チャージャ２４、クリーニング部２
５、除電ランプ２６が配置されている。そして、これら
蛍光体ドツトアレイ管１９を備えた結像素子は、帯電チ
ャージャ２２と現像部２３との間に位置して設けられて
いる。

従って、蛍光体ドツトアレイ管１９のドツトＣの形状を
ＭＴＦ特性ａのムラ及び光量分布すのムラに対応して変
化させることによって、感光体２１と転写チャージャ２
４との間に挿入される転写紙２７に、ＭＴＦ特性ａのム
ラ及び光量分布すのムラを低減した鮮明で高品位な画像
を得ることが可能となる。

なお、光源として蛍光体ドツトアレイ管１９を用いた場
合について述べたが、この他に、ＬＥＤアレイ、ＬＣＳ
　（液晶シャッタ）アレイ等を用いることもできる。た
だし、ＬＣＳは自己発光ではなく別途光源を必要とし、
液晶によるシャッター機能を用いて光のオン、オフをし
ているため、液晶の１ドツトの開口形状を変化させるこ
とに相当するものである。

発明の効果 請求項１記載の発明は、光路分離ミラーと、ルーフミラ
ーを一定の配列ピッチで多数個直線状に連続形成したル
ーフミラーアレイと、このルーフミラーアレイと前記光
路分離ミラーとの間に位置し前記ルーフミラーの配列ピ
ッチに対応して形成されたレンズを有するレンズアレイ
と、このレンズアレイと前記ルーフミラーアレイとの間
に位置し迷光を遮断する絞り板とよりなる結像素子にお
いて、レンズアレイのレンズの配列ピッチに対応して周
期的に形成される結像性能のムラと結像面の結像光量の
ムラとが異なる位相となるように設定したので、結像性
能のムラの位相と結像面の結像光量のムラの位相とが逆
位相として重ね合わされるような構成とすることによっ
て、結像素子を用いて結像したトッドの強度ムラを補正
し平坦化することができ、これにより従来のように濃度
ムラが生じるようなことがなくなり鮮明な画像を得るこ
とができるものである。

請求項２記載の発明は、ドツトアレイ状に配列された光
源を備え、レンズが一定の配列ピッチＰをもって多数個
配列されたレンズアレイと、このレンズアレイの前記配
列ピッチＰに対応して屋根型反射面が多数個配列された
ルーフミラーアレイと、このルーフミラーアレイと前記
レンズアレイとの間に設けられた絞り板と、光路分離ミ
ラーとよりなり、前記レンズアレイの前記配列ピッチＰ
に対応して周期的に変化する結像特性の位相と像面の光
量分布特性の位相とが互いにＰ／２ずらして設けられた
結像素子において、前記結像特性の値の高い位置で前記
光源のドツト面積を大きく設定し、前記結像特性の値の
低い位置で前記光源のドツト面積を小さく設定したので
、このように結像特性すなわちＭＴＦ特性のムラと、像
面の光量分布特性すなわち光学系の光量分布特性のムラ
とに対応させて、光源のドツト面積の大きさを変化させ
ることによって、実際の結像面上におけるそれらＭＴＦ
特性のムラと光学系の光量分布特性のムラとを同時に補
正してムラを低減することができ、これにより高品位な
画像を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項Ｉ記載の発明の一実施例である光量ムラ
を補正する様子を示す説明図、第２図は請求項２記載の
発明の第一の実施例を示す説明図、第３図は請求項２記
載の発明の第二の実施例を示す説明図、第４図は請求項
２記載の発明の第三の実施例を示す説明図、第５図は従
来において光量ムラが生じている様子を示す説明図、第
６図は結像素子の構成を示す斜視図、第７図及び第８図
はレンズ開口形状により光量分布が変化する様子を示す
説明図、第９図は重なり度に対する単一レンズ系及び合
成レンズ系の光量分布の様子を示す説明図、第１０図は
レンズを複数個連ねた状態での配列方向に対する光量変
化の様子を示す説明図、第１１図は従来において絞り板
の端部形状を変えることにより光量ムラの調整を行う様
子を示す説明図、第１２図は結像素子を電子写真プロセ
スと組合わせた時の様子を示す構成図、第１３図は従来
における光量分布を示す説明図である。 ２・・・光路分離ミラー　３・・・レンズアレイ、４・
・・レンズ、５・・・ルーフミラーアレイ、６・・・ル
ーフミラー、７・・・結像面、８・・・絞り板、Ａ・・
・結像性能のムラ、Ｂ・・・結像光量のムラ、ａ・・・
結像特性、ｂ・・・光量分布特性、Ｃ・・・ドツト、ｅ
・・・ドツト面積出 願 人 株式会社 リ コ （ｄ） ドラｌ−フ重−宅し ■■■■■■■閣■■■腸■ 均−鳳亡ぶ １息：Ａ＞Ｂ＞Ｃ，＞Ｄ １ 図 ｉ３７図 ルミＬ 串 テ （ａ） （ｂ） に） よむ 図 （ａ　）　見−しつス°５（ （ｂ）　　金族しンズゑ 、３．　ＪＯ図 しｔ ７鳳） 図 ［士 Ｊ）　ＪＺ図 −２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１、光路分離ミラーと、ルーフミラーを一定の配列ピ
   ッチで多数個直線状に連続形成したルーフミラーアレイ
   と、このルーフミラーアレイと前記光路分離ミラーとの
   間に位置し前記ルーフミラーの配列ピッチに対応して形
   成されたレンズを有するレンズアレイと、このレンズア
   レイと前記ルーフミラーアレイとの間に位置し迷光を遮
   断する絞り板とよりなる結像素子において、前記レンズ
   アレイの前記レンズの配列ピッチに対応して周期的に形
   成される結像性能のムラと結像面の結像光量のムラとが
   異なる位相となるように設定したことを特徴とする結像
   素子。 　２、ドットアレイ状に配列された光源を備え、レンズ
   が一定の配列ピッチＰをもって多数個配列されたレンズ
   アレイと、このレンズアレイの前記配列ピッチＰに対応
   して屋根型反射面が多数個配列されたルーフミラーアレ
   イと、このルーフミラーアレイと前記レンズアレイとの
   間に設けられた絞り板と、光路分離ミラーとよりなり、
   前記レンズアレイの前記配列ピッチＰに対応して周期的
   に変化する結像特性の位相と像面の光量分布特性の位相
   とが互いにＰ／２ずらして設けられた結像素子において
   、前記結像特性の値の高い位置で前記光源のドット面積
   を大きく設定し、前記結像特性の値の低い位置で前記光
   源のドット面積を小さく設定したことを特徴とする結像
   素子。