JPS6058450B2 - インプリズムレンズアレイ - Google Patents

インプリズムレンズアレイ

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JPS6058450B2
JPS6058450B2 JP2138680A JP2138680A JPS6058450B2 JP S6058450 B2 JPS6058450 B2 JP S6058450B2 JP 2138680 A JP2138680 A JP 2138680A JP 2138680 A JP2138680 A JP 2138680A JP S6058450 B2 JPS6058450 B2 JP S6058450B2
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JP
Japan
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lens array
prism
lens
array
small
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敏之 井口
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Ricoh Co Ltd
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    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
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  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Optical Systems Of Projection Type Copiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子写真複写機の露光光学系等に使用され
るインプリズムレンズアレイに関する。
電子写真複写機の露光光学系には、種々の結像方式が採
用されている。第1図に示すのは、そのうちの同期移動
型であり、第2図に示すのは、ミラー走査型である。同
期移動型は、結像レンズまたは光学系11が静止し、原
稿または原稿台12および感光体13が同期移動する。
ミラー走査型は、後方にミラー14を備えたインミラー
レンズ15と原稿または原稿台12が静止し、第1ミラ
・−16および感光体13が同速度で移動し、第2ミラ
ー17がその半分の速度で移動する。複写対象物が書籍
のような厚手のものの場合、原稿または原稿台が移動す
る同期移動型は不適当であり、これらが静止するミラー
走査型が適している。ところで、近年、複写機に要求さ
れている事柄の中に、複写機の小型化の問題がある。こ
のような小型化の要請は、当然に複写機の露光光学系に
も向けられ、これに答えるものとして、従来のレンズに
代る集束性光伝送体アレイまたはマイクロレンズアレイ
の使用が検討されている。集束性光伝送体は、屈折率が
中心から半径方向にかけて放物線状に変化する直径1w
1n程度の棒状透明体で、その長さを適当に定めること
によつて、一本で正立等倍実像を結像させることができ
る。露光光学系として使用する場合には、同じ長さ、屈
折率、直径の素子を列状に並べてアレイとして使用され
る。一方、マイクロレンズアレイは、同じ曲率、屈折率
、直径の多数のマイクロレンズを列状に並べたもので、
球面レンズの一種なので、正立等倍実像を得るためには
、第3図に示すように、少なくとも三つのマイクロレン
ズ(アレイ)18,19,20を必要とする。集束性光
伝送体は、屈折率を変化させるために各素子をイオン交
換法等により処理し、アレイの製作も各素子を組立てて
行なうため製造が容易でなくコストも高いのに対し、マ
イクロレンズアレイも、多数のマイクロレンズを使用し
、光軸方向の三つのマイクロレンズの光軸を調整し、か
つ隣接するマイクロレンズを遮光して使用するので、製
造が容易でなく、コストも高くなる欠点がある。マイク
ロレンズアレイを第1図に示すような複写機の露光光学
系11として使用した場合、物体側距離および像側距離
さらにはレンズ全体の高さも比較的低くすることができ
るので、その長所を生かしてコンパクトな複写装置とす
ることができ.る。
しかしながら、これを第2図に示すようなミラー走査型
の光学系に使用することは、実質的にできない。ミラー
走査型に適用する場合、第3図の第1レンズ18と物体
との間にミラーを2枚入れてこれらを移動走査させる必
要があるので、そ!の間の距離11を長く取らざるを得
なく、第1レンズ18の長焦点化が必要になる。この結
果、1。も当然長くなり、13,14も比例的に長くな
つて、小型化のメリットがなくなつてしまう。第1レン
ズ18および第3レンズ20の長焦点化は、第2レーン
ズ19に極度の縮小像を形成することによつても相対的
に可能であるが、この種のレンズに1110程度の良好
な画像を結像させることは不可能である。一方、小型化
が可能なレンズ系としてインプリズムレンズが知られて
いる。
インプリズムレンズは、球面レンズの後方にプリズムを
配置したもので、第4図は、このレンズによる上方から
見た結像光路図、第5図は正面から見た結像光路図であ
る。このレンズによる結像は、第4図の平面図に示すよ
うに、水平方向には正立等倍、垂直方向には倒立等倍に
なる。例えば、Fの文字ならばEに結像される。インプ
リズムレンズは、装置を大型jにすることなく長焦点化
が可能である。その理由は、第3図の11および12に
相当する第5図のL1を長くしても、13および14に
相当するL2を極めて小さい値に維持することができる
からである。したがつて、このようなインプリズムレン
ズを長焦点化して使用すれば、第2図に示すようなミラ
ー走査型の光学系に適用することができる。そして、装
置全体を小型化するためには、小型のインプリズムレン
ズを複数個列状に配置してアレイとして使用すればよい
ことになる。しかしながら、従来知られているインプリ
ズムレンズアレイは、それぞれ単独のレンズおよびプリ
ズムを組立てて使用しているため、その製造、組立、調
整が面倒であり、時間もかかるので、コストが高くなる
欠点があつた。
また、このインプリズムレンズの性質上、その実用化に
当つては、第5図に示す垂直方向の画角を出来るだけ大
きく取らなければならないので、そのために、アレイの
各インプリズムレンズの画角を大きくすると、周辺結像
部の重なりが、アレイの列方向に増大しすぎる結果とな
る。このため、第6図に示すように、アレイの列方向に
おけるインプリズムレンズの配列密度を最小限にして、
周辺結像部の重なりを極力防止するようにすると、光量
むらが発生するばかりでなく、各光軸付近では良好な解
像性能が得られるが、各周辺部において、それぞれのレ
ンズ自体の周辺部における解像性能の低下およびデイス
トレーシヨンの多い領域での像の重複、さらにつなぎ部
分の位置ずれによる性能低下(θ字20つ付近になる)
が不可避的に発生し、アレイの列方向における画質低下
という実用上の問題が発生する。したがつて、この発明
の目的は、改良されたインプリズムレンズアレイを提供
することにある。
この発明のその上の目的は、広画角のインプリズムレン
ズアレイを使用し、かつアレイ列方向における周辺画像
部の重なりを極力防止したインプリズムレンズアレイを
提供することにある。この発明によるインプリズムレン
ズアレイの第1の特徴は、レンズアレイおよびプリズム
アレイをそれぞれ鋳型による一体成形によつて板状に成
形し、これらを組立ててインプリズムレンズアレイとし
たことである。これによつて多量生産が可能になり、製
造、組立、調整も簡単になつて、コストも大幅に低下さ
せることができる。この発明によるインプリズムレンズ
アレイの第2の特徴は、各レンズおよびプリズムを可能
な限り高密度に配列した板状のインプリズムレンズアレ
イとし、各レンズの有効画角を、アレイの列方向には必
要最小限の大きさとし、アレイの列方向に垂直な方向に
は可能な限り広くしたことである。
具体的には、各レンズまたはプリズムの前面に、アレイ
の列方向に短く、その垂直方向に長い長方形状の開口を
有する遮蔽板を配置するか、または各プリズムまたはレ
ンズ自体の開口部を、そのような長方形状に成形するこ
とにより達成される。第7図は、レンズ21とプリズム
22との間に、レンズ21の直径よりも小さい水平方向
の辺とレンズ21の直径と等しい垂直方向の辺からなる
長方形の開口部を有する遮蔽板23を配置した場合につ
いて示しており、投影面24のX方向に平向な方向に、
これらがアレイとして多数配列される。このような遮蔽
板23を配置することにより、アレイの列方向Xに低画
角で、その垂直方向yに広画角なインプリズムレンズが
得られる。光量むらをなくすために、各レンズを可能な
限り高密度に配列するということは、第8図に示すよう
に、レンズの直径Dとレンズ間ピッチPとを等しくする
ということてある。レンズの形状が円形であると、隣接
するレンズ間および列間で無駄な空間が生じる。
そこで、レンズ自体を第9図に示すような長方形状とし
、これを隣接させアレイとすることにより無駄な空間が
少なくなるとともに、この発明の目的をも達成すること
ができる。そして、その幅Wを、第10図に示すように
、さらに小さくすれば、レンズ間ピッチPもさらに小さ
くなるので、光量分布もさらにフラットになる。また、
同じ長さの範囲内により多くのレンズを押し込めること
ができるので、十分な光量を得ることができる。さらに
、周辺画像部の重なりによる悪影響が、光軸付近の良質
画像によつて補正されるので、全体として均質で良好な
画像を得ることができる。この発明によるインプリズム
レンズアレイの第3の特徴は、各レンズ自体の性能向上
のために、すなわち各収差の補正のために、各レンズの
前面に曲率の異なる一以上の追加のレンズを重ねて合成
レンズ系としたことである。この追加のレンズも、板状
のレンズアレイとして形成される。このように、曲面を
増やすことによつて収差を補正する方法は、多くのレン
ズ系において行なわれている方法であるが、屈折率の限
られたプラスチック部材によつてレンズを構成する場合
には、特に効果的である。第11図には、この発明の実
施例がいくつか示されており、左側の図が部分側面図、
中央の図が部分平面図、右側の図がプリズムを使用しな
い場合の等価的平面図であり、符号21がレンズアレイ
、22がプリズムアレイ、23が遮蔽板、24が追加の
レンズアレイである。この発明によるインプリズムレン
ズアレイを、ミラー走査型の電子写真複写機の露光光学
系に使用した場合の光学デイメンシヨンに関する設計例
を示すと次のようになる。
焦点距離f=150T!UfL レンズ直径D=15Tfr!n レンズ間ピッチP=15Trn レンズF値F:10 物体側距離=像側距離=300Tn!n レンズ最大半画角θ=83〜100 列方向有効半画角θ1=5〜〜60 合成F値F:5相当 プリズム開口面形状15×8W$L ミラー走査型への適用を考えた場合、f=200顛前後
が必要になるが、インプリズムレンズアレイにおいては
、走査方向側の露光幅が比較的小さく全体的にコンパク
ト化されるのでf=150T!r!n程度でよい。
また各レンズのF値はF:10であるが、像面での像の
重複度を4程度にすることにより、そのF値は合成F値
として、現在使用されているインミラーレンズと同程度
になるものと推定される。第12図および第13図は、
この発明によるインプリズムレンズアレイを利用した原
稿静止、ミラー走査型の電子写真複写機の概略図である
符号31が原稿、32が原稿台、33が露光ランプ、3
4が第1走査ミラー、35が第2走査ミラー、36がイ
ンプリズムレンズアレイ、37が感光体ドラム、38が
帯電器、39が現像装置、40が転写用帯電器、41が
転写紙である。第16図に示す装置には、インプリズム
レンズアレイ36と感光体ドラム37と間の光路中に、
さらに固定ミラー42,43が配置されている。インプ
リズムレンズアレイ36は、感光体ドラム37の軸方向
にアレイを形成している。露光ランプ33と第1走査ミ
ラーとは速度■で一体的に示矢方向に移動し、原稿台3
2上の原稿31を走査する。第2走査ミラー35は速度
V/2で同方向に移動し、感光体ドラム37は周速度■
で逆方向に回転する。インプリズムレンズの場合、その
固有の結像方式のため、走査ミラーの移動方向と感光体
の移動方向とは逆になる。感光体ドラム37の表面は、
まず帯電器38によつて一様に帯電され、そこにインプ
リズムレンズアレイ36を含む露光光学系によつて走査
された原稿31の光像が照射され、光像の明暗に応じて
帯電電荷が消散し、そこに電荷パターンによる静電潜像
が形成される。この静電潜像は、現像装置39から供給
された現像一剤中のトナーと呼ばれる着色微粒子を吸着
して可視像化され、可視像は転写用帯電器40によつて
転写紙41に転写される。この電子写真複写機には、こ
の他に定着装置、除電装置、クリーニング装置等が配置
されており、公知の方法により作動する。以上、この発
明を、電子写真複写機の露光光学系に適用した場合を中
心にして説明してきなが、この発明によるインプリズム
レンズアレイは、他の光学装置にも適用できることは勿
論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、同期移動型の露光光学系を示す図、第2図は
、ミラー走査型の露光光学系を示す図、第3図は、球面
レンズを使用して等倍正立像を得る場合の結像光路図、
第4図は、インプリズムレンズによる上方からみた結像
光路図、第5図は、インプリズムレンズによる正面から
みた結像光路図、第6図は、インプリズムレンズを三つ
使用して露光幅を三分割した場合の照度分布図、第7図
は、この発明のインプリズムレンズによる結像を示す図
、第8図から第10図までは、この発明におけるレンズ
配列状態の例を示す図、第11図は、この発明における
レンズとプリズムの組合わせ状態の例を示す図、第12
図および第13図は、この発明によるインプリズムレン
ズを露光光学系に適用した電子写真装置の例を示す図て
ある。 21・・・・・ルンズ、22・・・・・・プリズム、2
3・・遮光板、24・・・・・追加のレンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多数の小レンズを列状に配置して板状に一体成形し
    たマルチレンズアレイと、多数の小プリズムを列状に配
    置して板状に一体成形したマルチプリズムアレイであつ
    て、その各小プリズムが前記各小レンズに対応するよう
    に前記レンズアレイの後方に配置されたマルチプリズム
    アレイとからなるインプリズムレンズアレイであつて、
    前記各小レンズをその列方向に低画角とし、列方向に垂
    直な方向に広画角とするために、前記各小レンズまたは
    小プリズムの開口部を前記列方向に短く、その垂直方向
    に長い長方形状としたインプリズムレンズアレイ。 2 前記長方形状を同様な形状の開口を有する遮蔽板に
    よつて得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のインプリズムレンズアレイ。 3 多数の小レンズを列状に配置して板状に形成したマ
    ルチレンズアレイと、多数の小プリズムを列状に配置し
    て板状に形成したマルチプリズムアレイであつて、その
    各小プリズムが前記各小レンズに対応するように前記レ
    ンズアレイの後方に配置されたマルチプリズムレンズア
    レイとからなるインプリズムレンズアレイであつて、前
    記各小レンズをその列方向に低画角とし、列方向に垂直
    な方向に広画角とするために、前記各小レンズまたは小
    プリズムの開口部を前記列方向に短く、その垂直方向に
    長い長方形状とするとともに、前記マルチレンズアレイ
    の前面に、異なる曲率を有する多数の小レンズからなる
    追加のマルチレンズアレイを配置したインプリズムレン
    ズアレイ。 4 前記長方形状を同様な形状の開口を有する遮蔽板に
    よつて得ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    のインプリズムレンズアレイ。
JP2138680A 1980-02-22 1980-02-22 インプリズムレンズアレイ Expired JPS6058450B2 (ja)

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