JPH06250119A - 結像素子 - Google Patents

結像素子

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JPH06250119A
JPH06250119A JP3671393A JP3671393A JPH06250119A JP H06250119 A JPH06250119 A JP H06250119A JP 3671393 A JP3671393 A JP 3671393A JP 3671393 A JP3671393 A JP 3671393A JP H06250119 A JPH06250119 A JP H06250119A
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JP
Japan
Prior art keywords
reflecting
surface pair
convex lens
row
imaging element
Prior art date
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Pending
Application number
JP3671393A
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English (en)
Inventor
Noriji Ooishi
則司 大石
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP3671393A priority Critical patent/JPH06250119A/ja
Publication of JPH06250119A publication Critical patent/JPH06250119A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 色収差が小さく、レンズ自体の製作に困難性
がともなわない結像素子を得る。 【構成】 結像素子が、頂角がπ/2(ラジアン)の谷
をなすように置かれた反射面の対が平面上にその反射面
の交わる谷線に垂直な方向に多数配列されている反射面
対列3と、その反射面対列から等しい距離に並設され、
かつ、反射面対列と等しい配列方向にその反射面対列よ
り大きい周期で配列された二列の凸レンズアレイ1,2
とから構成される。また、その構成に加えて、凸レンズ
アレイの各々に対向して配設され、かつ凸レンズアレイ
の各々を通る光路を変更する反射手段を有するように構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや電子複
写機、LEDプリンタ等におけるライン結像装置に使わ
れる結像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】ファクシミリや複写機、LEDプリンタ
等には、ライン上の被写体を等倍率でセンサや感光ドラ
ム上に投影する結像素子が使われている。この分野で利
用されている結像素子としては、円柱状の透明体で、
その軸から外側に向かって屈折率が連続的に低下する棒
状レンズ体多数本を並列配列したレンズアレイ、例え
ば特公昭49−8893号公報、特開昭57−1049
23号公報、特開昭57−66414号公報等に示され
るごとく球面レンズアレイを多層構造に積層したもの、
特開昭61−210319号公報、特開昭56−11
7201号公報、特開昭56−126801号公報、特
開昭56−140301号公報、特開昭56−1490
02号公報、特開昭60−254018号公報、特開昭
60−254019号公報、特開昭60−254020
号公報、特開昭61−233714号公報、特開昭62
−91902号公報、および特開昭62−201417
号公報になどに示されるごときダハプリズム(またはル
ーフミラー)とレンズとを正立等倍像を結像するように
組み合わせた光学系ユニットをアレイ状に配列したも
の、等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記方式に示した屈
折率分布型棒状レンズを用いた結像素子は、屈折率分布
型棒状レンズの製造に長時間要するとともに、光線の屈
折角の積算が大きく色収差を生じ易く、棒状レンズの断
面内での屈折率分布のコントロールが難しいため、その
製造に困難がともなうという難点がある。方式の結像
素子は球面レンズの製造自体には困難性をともなわない
が、三枚以上の球面レンズのレンズ軸を正確に合わせる
組立工程上の難しさがあるとともに、光線の屈折角の積
算が大きくなるため、色収差の大きいものとなるという
難点がある。方式のライン結像素子は、ダハプリズム
(またはルーフミラー)とレンズの軸合わせに困難をと
もなうという難点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、色収
差が小さく、レンズ自体の製作に困難性をともなわない
結像素子を開発すべく検討した結果、完成したものであ
り、その要旨とするところは、二列の凸レンズアレイの
結像作用と、直交する反射面の対による反転作用を組み
合わせて連続したライン状の等倍像を作る結像素子にあ
る。
【0005】より具体的には、本願第1の発明による結
像素子は、頂角がπ/2(ラジアン)の谷をなすように
置かれた反射面の対が平面上にその反射面の交わる谷線
に垂直な方向に多数配列されている反射面対列と、その
反射面対列から等しい距離に並設され、かつ、反射面対
列と等しい配列方向にその反射面対列より大きい周期で
配列された二列の凸レンズアレイとから構成される。
【0006】また、本願第2の発明による結像素子は、
頂角がπ/2(ラジアン)の谷をなすように置かれた反
射面の対が平面上にその反射面の交わる谷線に垂直な方
向に多数配列されている反射面対列と、その反射面対列
から等しい距離に並設され、かつ、反射面対列と等しい
配列方向にその反射面対列より大きい周期で配列された
二列の凸レンズアレイと、その凸レンズアレイの各々に
対向して配設され、かつ、凸レンズアレイの各々を通る
光路を変更する反射手段とから構成される。
【0007】
【作用】レンズアレイにて構成されたライン結像素子で
は、各ユニットが正立像を結ぶことがつながりのあるラ
イン像を結像させるための必須条件となる。本発明で
は、直交した反射面対の反射作用によってレンズの負担
が軽減され、色収差の少ない結像素子とすることがで
き、かつ、幅の狭い反射面対の結像作用がレンズと反射
面対列の間の位置合わせを容易にして、組立が簡単な結
像素子とすることに成功した。
【0008】また、レンズアレイの各々に対向して、そ
れらを通る光路を変更する反射手段を組み合わせること
により、物体面と像面の位置を変え、かつ、いずれの方
向にも像の倒立をなくすことができる。
【0009】
【実施例】以下、図面により本発明による結像素子の構
成を詳細に説明する。図1は本願第1の発明による結像
素子の実施例を示す斜視図であり、図2は図1の結像素
子のyz面の平面図、図3はそのxy面の平面図であ
る。これら図面中の1,2は凸レンズを示し、それぞれ
y軸と平行な光軸をもち、z軸方向に並設されて一対一
に対応しつつx軸方向に配列されている。また、3は直
交した反射面の対の配列を示しており、各反射面はz軸
に平行で、y軸と±45°の角度をなし、x軸方向に並
んでいる。なお、凸レンズ1と2の焦点距離は等しく、
大きさも形状も同じで、物体面6、像面7はそれぞれの
レンズから焦点距離だけ離れた位置にある。
【0010】図4は、直交する反射面対の光学的作用を
説明するためのxy面の平面図である。直交する反射面
に入射した光は、二面で反射することによって進行方向
が逆転し、入射方向に戻って行く。これが反射面対の反
転作用である。さらに、図5は配列した反射面対列の作
用を説明するためのxy面の平面図である。点Oから発
した光は各反射面対で反転し、再び点Oの付近に戻って
くる。この時の位置のずれは最大でも反射面対の幅であ
るから、反射面対の配列間隔を短くし、幅を狭めること
によってO点に反射光を集束することが可能になる。こ
れが反射面対列の結像作用である。
【0011】図1乃至図3に示されている結像素子にお
いて、物体面6上の点から凸レンズ1に入った光は、凸
レンズ1の作用で平行光に変換され、反射面対列3に向
かう。ここで反射面対列3はzy面内では通常の平面に
よる反射と同じ作用を持ち、反射光は平行光のまま凸レ
ンズ2のアレイに向かうが、このとき反射光は上記した
xy面内での結像作用によって、xy面内においては同
じ位置に存在する凸レンズ2に達する。さらに、この光
線は、xy面内では反射面対の反転作用によって反射前
と平行で逆向きの平行光になっているため、凸レンズ2
の作用で、像面7上において物体面6上の発光点と同じ
x座標に集束する。同様のことがレンズアレイの他の凸
レンズを通る光線についても成り立ち、図3に示したよ
うに、全ての光線が同じ点に集束する。このようにし
て、x方向には正立した像が得られるが、この像は図2
で示すように、z方向には倒立像となる。
【0012】すなわち、(1)凸レンズ1による位置−
角度変換、(2)反射面対3による角度の反転、(3)
凸レンズ2による角度−位置変換によって、x軸方向の
正立等倍像が得られることとなり、加えて角度の反転を
色収差を持たない反射によって行うために、全体として
色収差が少ない光学系となる。また、凸レンズ1から凸
レンズ2に光線を導くために、反射面対列3の結像作用
を利用したために、反射面対列3と凸レンズアレイのx
方向の位置合わせが不要になり、組立が容易な光学系に
することができる。
【0013】次に、本願第2の発明による結像素子の構
成を図6乃至図8により説明する。図6は本願第2の発
明による結像素子の実施例を示す斜視図であり、図7は
図6の結像素子のyz面の平面図、図8はそのxy面の
平面図である。この結像素子は、図1の凸レンズ1,2
のアレイの背後にy軸と±45°をなす反射面4及び5
を有する透明部材は8,9をレンズアレイと一体に形成
したもので、その他の点は図1の結像素子と同じであ
る。反射面4,5によって物体面6と像面7の位置がそ
れらの鏡像6′と7′の位置から変わり、互いに平行に
なるとともに、像が正立像になって実用性が増してい
る。
【0014】図9は、レンズアレイが形成された透明部
材8,9を示したものである。先にも触れた通り、反射
面対列3の結像作用には最大で反射面対の幅だけのずれ
がともなっている。従って、凸レンズが隙間なく並んで
いると、隣合うレンズの対からの光線が境界付近で混じ
り合い、迷光を生じるが、これを防止するために、図9
に示すように、各レンズの間に反射面対の幅と等しい幅
の遮光部12が設けられている。他の実施例においても
遮光部12を設けることが好ましいが、反射面対の幅が
レンズの幅より一桁以上小さい場合には、遮光部12が
なくても像のコントラストの低下は少ない。
【0015】図1、図6の実施例における反射面対列3
は、直角の溝を刻んだ板にアルミなどの金属を蒸着して
製作することができる。さらに、図10は本願第2の発
明による結像素子の他の実施例を示す斜視図であり、図
11は図10の結像素子のyz面の平面図である。本実
施例においては、凸レンズ1,2のアレイと反射面対列
3が一体の透明部材10に形成されている。ここでの反
射面対列3は、透明部材10に形成された直角プリズム
に反射膜をコートしたものであるが、直角プリズムの全
反射によって確保される各凸レンズの像の幅よりレンズ
アレイの並ぶピッチを短くすれば、反射膜のコーティン
グは省くことができ、さらに、製造コストを下げること
が可能である。ただし、これによって像は暗くなり、明
るさ斑も生じ易くなるので設計には注意が必要である。
【0016】図12は、本願第2の発明による結像素子
の更に他の実施例を示す斜視図であり、図13は図12
の結像素子のyz面の平面図である。本実施例では凸レ
ンズ1,2のアレイと反射面対列3に加え、反射面4,
5も一体化して透明部材11により形成されている。ま
た、反射面4,5が光学的にレンズアレイ1,2と反射
面対列3の間に置かれている点で、上記した他の実施例
と異なっている。このように全ての光学要素を一体化す
ることによって、組立の手間を大幅に削減することがで
きる。
【0017】以上説明した図面においては、簡単のため
に、レンズが三つ並んだレンズアレイを使って本発明に
よる結像素子の構成を示しているが、実用的な結像素子
では数十から数百のレンズが並んだレンズアレイとなる
のが通常である。このような場合でも、その作用は上記
したものと何等変わるものではない。図14は本発明に
よる結像素子を用いたライン結像装置の一例の構成を一
部断面で示す斜視図であり、図15はそのyz面の断面
図である。この装置は、図6から図8に示した結像素子
をケースに納めたもので、反射面対列3としては幅0.
5mmの直角プリズム列を形成したポリメチルメタクリレ
ート透明板に、増反射コートを施したものを使い、同じ
くポリメチルメタクリレート製の角柱に曲率半径8mmで
6mm角の球面レンズ1,2を10個並べて形成した透明
部材8,9が用いられている。本ライン結像装置を使っ
て、実際に5lp/mmの光学格子の像を投影することが
できることを確認した。
【0018】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による結像素
子は、二列の凸レンズのアレイと反射面対列を使ってラ
イン上の連続した像を得るもので、本結像素子は製作が
容易であり、また、結像にともなう屈折角の積算が小さ
いため、色収差が少ない像を得ることが可能である。
【0019】また、凸アレイおよび反射面対列、さらに
は光路を変更するための反射手段をも、一体化して透明
部材により形成することができ、素子の製作および装置
の組立を大幅に簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願第1の発明による結像素子の実施例の構成
を示す斜視図である。
【図2】図1の結像素子のyz面の平面図である。
【図3】図1の結像素子のxy面の平面図である。
【図4】直交する反射面対の反転作用を説明するための
説明図である。
【図5】直交する反射面対列の結像作用を説明するため
の説明図である。
【図6】本願第2の発明による結像素子の実施例の構成
を示す斜視図である。
【図7】図6の結像素子のyz面の平面図である。
【図8】図6の結像素子のxy面の平面図である。
【図9】図6の結像素子に使われる透明部材の構成を示
す斜視図である。
【図10】本願第2の発明による結像素子の他の実施例
の構成を示す斜視図である。
【図11】図10の結像素子のyz面の平面図である。
【図12】本願第2の発明による結像素子の更に他の実
施例の構成を示す斜視図である。
【図13】図12の結像素子のyz面の平面図である。
【図14】本発明による結像素子を用いたライン結像装
置の一例の構成を一部断面で示す斜視図である。
【図15】図14のライン結像装置のyz面の平面図で
ある。
【符号の説明】
1…凸レンズ(アレイ) 2…凸レンズ(アレイ) 3…反射面対列 4…反射面 5…反射面 6…物体面 6′…物体面の鏡像 7…像面 7′…像面の鏡像 8…透明部材 9…透明部材 10…透明部材 11…透明部材 12…遮光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 3/00 A 8106−2K 17/08 Z 9120−2K H04N 1/028 Z 8721−5C 1/036 A 8721−5C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頂角がπ/2(ラジアン)の谷をなすよ
    うに置かれた反射面の対が平面上に該反射面の交わる谷
    線に垂直な方向に多数配列されている反射面対列と、該
    反射面対列から等しい距離に並設され、かつ、該反射面
    対列と等しい配列方向に該反射面対列より大きい周期で
    配列された二列の凸レンズアレイとからなる結像素子。
  2. 【請求項2】 頂角がπ/2(ラジアン)の谷をなすよ
    うに置かれた反射面の対が平面上に該反射面の交わる谷
    線に垂直な方向に多数配列してなる反射面対列と、該反
    射面対列から等しい距離に並設され、かつ、該反射面対
    列と等しい配列方向に該反射面対列より大きい周期で配
    列された二列の凸レンズアレイと、該凸レンズアレイの
    各々に対向して配設され、かつ、該凸レンズアレイの各
    々を通る光路を変更する反射手段とからなる結像素子。
JP3671393A 1993-02-25 1993-02-25 結像素子 Pending JPH06250119A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3671393A JPH06250119A (ja) 1993-02-25 1993-02-25 結像素子

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JPH06250119A true JPH06250119A (ja) 1994-09-09

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014178346A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Ricoh Co Ltd 結像光学系、プリンタヘッド、及び画像形成装置
JP2014223739A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社リコー 光学装置、光書込装置および画像形成装置
US9482982B2 (en) 2012-07-20 2016-11-01 Ricoh Company, Ltd. Imaging system, print head, image forming apparatus, and image scanner
CN114311672A (zh) * 2022-01-25 2022-04-12 深圳安轮光学有限公司 一种双凸矩阵光学透镜的投影装置及3d打印机

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