JPH061302B2 - 変倍結像素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、ルーフミラーアレイとレンズアレイによる変
倍結像素子に関するものであり、電子写真複写機等に応
用可能なものである。

（従来技術） 屋根形の反射面が連続して形成されたルーフミラーアレ
イと、このルーフミラーアレイに対向配置されると共に
このルーフミラーアレイの各屋根形反射面に対応してレ
ンズが配置されたレンズアレイとを有してなる結像素子
が既に知られている。しかし、このような従来のルーフ
ミラーレンズアレイでなる結像素子は等倍結像機能のも
のに限定され、変倍機能を有するものはない。

ここで、「変倍」とは、物体の大きさに対するその像の
大きさが異なる場合を指すものとし、以下、同じ意味で
用いることにする。

なお、ロッドレンズアレイにおいては、変倍機能を有す
るものがある。しかし、ロッドレンズアレイに変倍機
能、たとえば縮小機能をもたせようとすると、相隣る縮
小像の相互間に隙間を生ぜしめないために、第１５図に
示すように、特定の長さを有する個々のロッドレンズＬ
ｒを、物体０側から像側に向って挟まる向きに配列して
ロッドレンズアレイを構成する必要があり、所定の精度
を確保するのが困難である。

（目的） 本発明の目的は、ルーフミラーレンズアレイを用いた結
像素子に変倍機能をもたせることにある。

（構成） 本発明は、ルーフミラーレンズアレイを用いた結像素子
において、ルーフミラーアレイの屋根形反射は、同反射
面の配列の中心から両端部に向かうに従い順次頂角が大
きくなるように形成され、また、上記中心に対し対称位
置にあって互いに対をなしている屋根形反射面の頂角は
等角度に形成され、一方レンズアレイは、上記ルーフミ
ラーアレイの各屋根形反射面への入射光路及び上記屋根
形反射面からの反射光路に配列された２列構成のレンズ
群を有し、この各列内のレンズ群は同一曲率に形成され
てなるものである。

レンズアレイに形成された１列の同一曲率のレンズ群を
通った物体からの光はルーフミラーアレイの各屋根形反
射面の一方の面と他方の面で反射され、上記レンズアレ
イに形成された他の１列の同一曲率のレンズ群を通った
あと結像位置に収束する。ルーフミラーアレイの屋根形
反射面は、同反射面の配列の中心から両端部に向かうに
従い順次頂角が大きくなり、また、上記中心に対し対称
位置にあって対をなしている屋根形反射面の頂角は等角
度に形成されているため、各レンズ群によって形成され
る像は、物体に対して全体が一定の比率で縮小又は拡大
された像となる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

第１図乃至第３図において、符号１はレンズアレイ、２
はルーフミラーアレイである。ルーフミラーアレイ２は
屋根形の反射面2aが連続して形成されてなるものである
が、各反射面の頂角を、第５図、第７図に示されている
ように、反射面の配列の両端部から配列の中心に向かっ
てそれぞれθ１、θ２、θ３、θ４、・・・θｉとする
と、これらの各頂各の関係は、 θ１＞θ２＞θ３＞θ４・・・＞θｉ なる関係になっている。換言すれば、ルーフミラーアレ
イ２の各屋根形反射面は、同反射面の配列の中心から両
端部に向かうに従い順次頂角が大きくなるように形成さ
れる。すなわち、第２図において、物体３の中央部にお
ける点ａ₁，ａ₁からルーフミラーアレイに向う入射光
は、ルーフミラーアレイで折り返されて出射光となって
結像面４の点ｂ₁，ｂ₁に達するが、ルーフミラーアレイ
の角度は出射光が、点ｂ₁，ｂ₁に近づくに従い、ルーフ
ミラーアレイを側面から見た第２図において、入射光に
近づくような角度、すなわち９０°より小さい角度に設
定されている。

一方、物体３の両端部における点ａ₂，ａ₂からの入射光
は結像面ｂ₂，ｂ₂に達するが、ルーフミラーアレイの角
度は出射光が入射光から遠ざかるような角度、すなわ
ち、９０°以上に設定されている。そして、上記中心に
対し対称位置にあって互いに対をなしている屋根形反射
面の頂角は等角度に形成されている。上記屋根形反射面
の配列の中心は、第７図に線５で示されているように、
頂角θｉを有する一対の屋根形反射面の境界をなす山部
に位置している。ルーフミラーアレイ２はレンズアレイ
１に対向配置されている。

レンズアレイ１は、第１図、第４図に示されているよう
に、１列のレンズ群1Aと他の１列のレンズ群1Bの２列構
成のレンズ群を有してなる。１列のレンズ群1Aをなす一
つのレンズと他の１列のレンズ群1Bをなす一つのレンズ
は対をなしており、各一対のレンズ群はルーフミラーア
レイ２の各屋根形反射面2aと対応するように配列されて
いる。上記１列のレンズ群1Aはルーフミラーアレイ２の
屋根形反射面2aへの入射光路上に配列され、上記他の１
列のレンズ群1Bはルーフミラーアレイ２の反射面2aから
の反射光路上に配列されている。上記列内のレンズ群1A
の各入出射面は同一曲率に形成されると共に、他の１列
内のレンズ群1Bの各入出射面も同一曲率に形成されてい
る。２列のレンズ群1A、1Bは全体としては等間隔に配列
されているが、第６図に示されているように、レンズの
配列の中心を通る線７を境にして対をなすレンズ1A、1B
の一方1Aは他方1Bよりも外側に配置され、上記中心線７
の直近両側に位置する二対のレンズ1A、1A、1B、1Bのう
ち一方のレンズ群に属するレンズ1A、1Aの間隔は全体と
しての間隔よりも広く、他方のレンズ群に属するレンズ
1B、1Bの間隔は全体としての間隔よりも狭くなってい
る。

レンズアレイ１及びルーフミラーアレイ２は従来のレン
ズアレイ及びルーフミラーアレイと同様にプラスチック
による一体成形で作ることができる。

このように構成されてなるルーフミラーレンズアレイを
第１図乃至第３図に示されているように物体面３に対向
配置すると、物体面３から出た光はレンズアレイ１の１
列のレンズ群1Aを通ったあとルーフミラーアレイ２の屋
根形反射面2aで反射され、レンズアレイ１の他の１列の
レンズ群1Bを通って結像面４上に収束し物体面３の像が
結像面４上に結ばれる。なお、第１図乃至第３図は主光
線のみを示す。第３図は上記結像光学系を等価的に示し
たもので、ルーフミラーアレイ２を挟んで上方に符号1A
で示された部分は１列目のレンズ群であり、ルーフミラ
ーアレイ２の下方に符号1Bで示された部分は２列目のレ
ンズ群である。ルーフミラーアレイ２の屋根形反射面2a
は、同反射面の配列の中心から両端部に向かうに従い順
次頂角が大きくなり、また、上記中心に対し対称位置に
あって対をなしている屋根形反射面2aの頂角は等角度に
形成されているため、各レンズ群1A、1Bによって形成さ
れる像の個々の主光線の間隔を第３図に示されているよ
うに物体面３上でPo、結像面４上でPiとすると、PoとPi
は異なることになり、屋根形反射面2aが、ルーフミラー
アレイ２の中心から両端部に向かうに従い順次異なるこ
とにより、縮小像Piは互に隙間なく整列される。ここ
で、Pi／Poが縮小率となり、物体面３の大きさをL1、そ
の像の大きさをL2とすると、 L2／L1＝Pi／Po となる。そこで、Pi／Poを適宜の値に設定することによ
り、例えば、B4版の原稿をA4版の大きさに縮小して結像
させることができる。

第９図は上記実施例におけるルーフミラーアレイとレン
ズアレイ中の一組のレンズ素子1A、1Bと一組の屋根形反
射面2aによって形成される結像光学系を等価的に示した
ものである。これに対して第10図は、ストリップレンズ
等を用いて変倍を実現しようとする場合の結像光学系を
第９図に準じて示したものである。第９図と第10図を比
較すれば明らかなように、本発明の上記実施例における
物体面３と結像面４に対する画角θＡとθＢは、ストリ
ップレンズ等による変倍の場合における物体面３と結像
面４に対する画角θＡ′とθＢ′よりも小さくなる。従
って、上記本発明の実施例によれば、画像両端部でも画
角が比較的小さくなり、その分各種の性能を容易に確保
できるという利点がある。

第８図は本発明の変倍結像素子の使用例を示す。第８図
において、ルーフミラーアレイ２に対向配置されたレン
ズアレイ１の前方には光路分離用の直角ミラー８が配置
され、上方にある物体面３からの光を直角ミラー８の一
つの反射面で側方に反射してレンズアレイ１の一群のレ
ンズ1Aに導き、ルーフミラーアレイ２によって反射され
かつレンズアレイ１の他の一群のレンズ1Bを通った光を
直角ミラー８の他の一つの反射面で下方に反射して結像
面４に導くようになっている。第８図のように直角ミラ
ー８を付加すれば、物体面３と結像面４を相対向して平
行に配置することができ、電子写真複写機等に適用する
のに便利である。

第11図乃至第14図は本発明の変倍結像素子を電子写真機
に適用した例を示す。まず、第11図、第12図の例は、周
知の等倍のルールミラーレンズアレイ11と本発明に係る
変倍結像素子であるルーフミラーレンズアレイ12を上下
に配置すると共に双方のルーフミラーレンズアレイ11、
12の前方において直角ミラー13を上下に移動可能に配置
したものである。符号14は照明光源であって、物体面と
しての原稿面15を照明するものである。16は結像面であ
って、電子写真複写機では感光ドラムの表面に該当す
る。

第11図のように直角ミラー13が等倍のルーフミラーレン
ズアレイ11の前方にあるときは、原稿面15から直角ミラ
ー13までの距離11と直角ミラー13から結像面16までの距
離12が等しく、原稿と等倍の像が結像面16に結ばれる。
第12図は変倍結像素子であるルーフミラーレンズアレイ
12の前方に直角ミラー13を移動させた場合を示す。第12
図において、原稿面15から直角ミラー13までの距離をl
1、直角ミラー13から結像面16までの距離をl2、直角ミ
ラー13からルーフミラーレンズアレイ12の光路の中間点
までの距離をl3とすると、第12図では （l2＋l3）／（l1＋l3）＝ｍ＜１ となる。ここでｍは倍率であり、第12図の例ではルーフ
ミラーレンズアレイ12が縮小結像素子として作用するこ
とになる。従って、原稿面15と結像面16との距離（l1＋
l2）を一定に保ち、ルーフミラーレンズアレイ12の縮小
率に合った位置にルーフミラーレンズアレイ12を配置し
てその前方で直角ミラー13を移動させるだけでルーフミ
ラーレンズアレイ12の縮小率に応じた縮小画像を得るこ
とができる。

なお、各種の異なる縮小率を有するルーフミラーレンズ
アレイを並列的に配置し、所望の縮小率に合ったルーフ
ミラーレンズアレイの前方に直角ミラーを選択的に移動
させるようにすれば、上述の手法と同じ手法によって複
数段階の変倍複写を行うことができる。

第13図、第14図は、変倍結像素子としてのルーフミラー
レンズアレイ12の原稿側と像側を反転させることにより
拡大複写を可能にしたものの例を示す。第13図、第14図
において、各構成部材は第11図、第12図の例の構成部材
と同じであるが、変倍結像素子としてのルーフミラーレ
ンズアレイ12は等倍結像素子としてのルーフミラーレン
ズアレイ11の上方に並列的に配置されると共に、原稿側
と像側を反転して配置されている。

いま、第13図のように等倍のルーフミラーレンズアレイ
11の前方に直角ミラー13がある場合は第11図の場合と同
様に等倍像が得られる。次に、第14図のように直角ミラ
ー13を変倍用のルーフミラーレンズアレイ12の前方に位
置されると、 （l2＋l3）／（l1＋l3）＝ｍ＞１ となり、拡大複写が行われることになる。

縮小用のルーフミラーレンズアレイと拡大用のルーフミ
ラーアレイとを並列配置し、さらには等倍用のルーフミ
ラーレンズアレイを並列配置しておけば、単に直角ミラ
ーを移動させるだけで、縮小複写、拡大複写、さらには
等倍複写を行うことができる。

（効果） 本発明によれば、ルーフミラーレンズアレイによる変倍
結像素子を構成することが可能であり、これに関連して
次のような効果が得られる。

等倍のルーフミラーレンズアレイと同様に、変倍用のル
ーフミラーレンズアレイを成形加工によって作ることが
可能であり、製作が容易であると共にユニットの組み立
ても容易である。

縮小、拡大率に対してルーフミラーレンズアレイの両端
部での画角が小さくなり、周辺での結像性能の低下が小
さい。

ロッドレンズアレイのように特定の長さと角度で配列す
る必要はなく、制度の確保が比較的容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は同上側
面図、第３図は上記実施例における結像作用を等価的に
示す光路図、第４図は上記実施例中のレンズアレイの部
分を一部省略して示す正面図、第５図は上記実施例中の
ルーフミラーアレイの部分を一部省略して示す側面図、
第６図は上記レンズアレイの中心部のみを示す正面図、
第７図は上記ルーフミラーアレイの中心部のみを示す側
面図、第８図は本発明に係る変倍結像素子の使用例を示
す光学配置図、第９図は本発明の変倍結像素子による結
像作用を示す光路図、第10図はストリップレンズによる
変倍結像作用を第９図と対比して示す光路図、第11図は
本発明の変倍結像素子の応用例を示す光学配置図、第12
図は同上応用例の別の作動態様を示す光学配置図、第13
図は本発明の変倍結像素子の別の応用例を示す光学配置
図、第14図は同上応用例の別の作動態様を示す光学配置
図、第15図は従来の変倍機能を有するロッドレンズアレ
イを示す側面図である。 １……レンズアレイ、 ２……ルーフミラーアレイ、 2a……屋根形反射面、 1A……１列のレンズ群、 1B……他の１列のレンズ群。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屋根形の反射面が連続して形成されたルー
   フミラーアレイと、このルーフミラーアレイに対向配置
   されると共にこのルーフミラーアレイの各屋根形反射面
   に対応してレンズが配置されたレンズアレイとを有して
   なる結像素子であって、上記ルーフミラーアレイの屋根
   形反射面は、同反射面の配列の中心から両端部に向かう
   に従い順次頂角が大きくなるように形成され、また、上
   記中心に対し対称位置にあって互いに対をなしている屋
   根形反射面の頂角は等角度に形成され、上記レンズアレ
   イは、上記ルーフミラーアレイの角屋根形反射面への入
   射光路及び上記屋根形反射面からの反射光路に配列され
   た２列構成のレンズ群を有し、この各列内のレンズ群は
   同一曲率である変倍結像素子。