レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置、および読取装置
【課題】光利用効率が高いレンズユニットを提供する。
【解決手段】レンズユニット１は、互いに光軸が平行となるように光軸と直交するＹ方向に配列された複数の第１のマイクロレンズ１２−１を含む第１のレンズ板１１−１と、複数の第１のマイクロレンズ１２−１に対応してＹ方向に配列された複数の第２のマイクロレンズ１２−２を含み、各第２のマイクロレンズ１２−２は対応する第１のマイクロレンズ１２−１と光軸が一致するように配置される、第２のレンズ板１１−２とを有し、複数の第１のマイクロレンズおよび複数の第２のマイクロレンズのうち互いに光軸が一致する第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズは、光軸を含みＹ方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により平行化され、当該平行化された光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面に結像するように構成される。
【解決手段】レンズユニット１は、互いに光軸が平行となるように光軸と直交するＹ方向に配列された複数の第１のマイクロレンズ１２−１を含む第１のレンズ板１１−１と、複数の第１のマイクロレンズ１２−１に対応してＹ方向に配列された複数の第２のマイクロレンズ１２−２を含み、各第２のマイクロレンズ１２−２は対応する第１のマイクロレンズ１２−１と光軸が一致するように配置される、第２のレンズ板１１−２とを有し、複数の第１のマイクロレンズおよび複数の第２のマイクロレンズのうち互いに光軸が一致する第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズは、光軸を含みＹ方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により平行化され、当該平行化された光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面に結像するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置、および読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）をアレイ状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や、複数の受光素子をアレイ状に配列した受光部を用いたスキャナやファクシミリ等の読取装置では、物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系が用いられている。このような光学系として、それぞれ物体の正立等倍像を形成する複数のマイクロレンズ対を略直線状に配列したレンズアレイが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成装置や読取装置などに用いられる光学系では、光利用効率の向上が望まれている。
【０００５】
例えば、画像形成装置においては、形成される画像の解像度を向上させるため、露光装置の発光素子を縮小し、発光素子の実装密度を高くすると、発光素子の発光光量が低下する。そこで、発光素子の光量が小さくても明るい結像を形成することができるよう、光学系の光利用効率の向上が求められる。また、読取装置においては、原稿を照明する照明装置の消費電力を低く抑えるために、光学系の光利用効率の向上が求められる。
【０００６】
本発明は、光利用効率が高いレンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光利用効率が高いレンズユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における画像形成装置としてのプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における露光装置としてのＬＥＤヘッドの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１におけるＬＥＤヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】実施の形態１における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図６】実施の形態１における遮光板の構成を示す平面図である。
【図７】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図８】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図９】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図１０】実施の形態１における第１のマイクロレンズの、視野の大きさと配列との関係を説明するための図である。
【図１１】焦点距離測定器の構成を示す概略図である。
【図１２】実施の形態２における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図１３】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図１４】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図１５】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図１６】実施の形態３におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図１７】実施の形態３における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図１８】実施の形態３における遮光板の構成を示す平面図である。
【図１９】実施の形態３におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２０】実施の形態４における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図２１】実施の形態４におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２２】実施の形態４におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２３】実施の形態５における読取装置としてのスキャナの構成を示す概略図である。
【図２４】実施の形態５における読取ヘッドの構成を示す概略図である。
【図２５】実施の形態５におけるレンズユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
実施の形態１．
［画像形成装置の構成］
本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態における画像形成装置としてのプリンタ１００の構成を示す概略図である。プリンタ１００は、本実施の形態に係るレンズユニットを含む露光装置を用いて画像を形成する装置である。具体的には、プリンタ１００は、電子写真方式の印刷装置であり、画像データに基づき露光装置により静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像剤で現像することにより、印字媒体上に画像を形成する。現像剤としては、例えば、色材としての顔料を含む樹脂製のトナーが用いられる。
【００１１】
本例では、プリンタ１００は、カラー電子写真方式のプリンタであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを有する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、用紙１０１の搬送経路に沿って配置される。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、互いに同様の構成を有しており、以下、これらを「画像形成部１０」と総称する。
【００１２】
画像形成部１０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム４１を有する。感光体ドラム４１の周囲には、帯電ローラ４２と、露光装置としてのＬＥＤヘッド３と、現像器５と、クリーニングブレード４３とが配置される。帯電ローラ４２は、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して当該表面を帯電させる。ＬＥＤヘッド３は、帯電された感光体ドラム４１の表面に、画像データに基づいて選択的に光を照射して、静電潜像を形成する。現像器５は、感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する。現像器５のトナーは、トナーカートリッジ５１から供給される。クリーニングブレード４３は、感光体ドラム４１に接触して配置され、転写部（後述）を通過した後の感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去する。
【００１３】
画像形成部１０に印字媒体としての用紙１０１を供給するための構成として、プリンタ１００は、用紙１０１を収容する給紙カセット６０と、給紙カセット６０から用紙１０１を取り出す給紙ローラ６１と、給紙ローラ６１により取り出された用紙１０１を画像形成部１０に向けて搬送する搬送ローラ６２，６３とを有する。
【００１４】
また、プリンタ１００は、転写ベルトユニット８および転写ローラ８０を有する。転写ベルトユニット８は、給紙カセット６０からの用紙１０１を搬送する転写ベルト８１と、この転写ベルト８１が張架された駆動ローラ８２ａおよび従動ローラ８２ｂと、転写ベルト８１を清掃する転写ベルトクリーナ８３とを有する。転写ベルト８１は、その表面で用紙１０１を保持するとともに、駆動ローラ８２ａの回転によって移動し、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに沿って用紙１０１を搬送する。転写ローラ８０は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれに対応して設けられ、対応する画像形成部１０の感光体ドラム４１との間で転写ベルト８１を挟むように配置される。
【００１５】
また、プリンタ１００は、定着器９を有する。定着器９は、一対のローラ（例えば加熱ローラおよび加圧ローラ）９ａ，９ｂを有し、用紙１０１上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる。定着器９の下流側には、定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４と、画像が形成された用紙１０１を収容する排出部７に用紙１０１を排出する排出ローラ６５が配置される。
【００１６】
さらに、プリンタ１００は、図示しない駆動機構、電源、通信インタフェース、および制御部を有する。駆動機構は、モータやその駆動力を伝達するギヤなどを含み、転写ベルト８１、感光体ドラム４１、各ローラなどを回転駆動する。電源は、帯電ローラ４２、ＬＥＤヘッド３、現像器５、転写ローラ８０、定着器９、駆動機構の各モータなどに接続され、例えば帯電ローラ４２や転写ローラ８０に所定の電圧を印加する。通信インタフェースは、外部装置から印刷データ（または画像データ）を受信する。制御部は、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、各モータなどに接続され、プリンタ１００の全体の制御を行う。
【００１７】
［露光装置の構成］
次に、本実施の形態における露光装置の構成について説明する。
図２は、本実施の形態における露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を示す概略図である。ＬＥＤヘッド３は、略直線状に配列された複数のＬＥＤ素子（発光部）３０を含む発光部アレイとしてのＬＥＤアレイ３００と、ＬＥＤアレイ３００が配置される配線基板３３と、ＬＥＤアレイ３００に対向して配置されるレンズユニット１と、レンズユニット１を保持するホルダ３４とを有する。
【００１８】
図２では、ＬＥＤ素子３０の配列方向、すなわちＬＥＤアレイ３００の長手方向は、Ｙ方向（図２における左右方向）である。レンズユニット１は、長尺形状を有し、その長手方向がＬＥＤアレイ３００の長手方向（Ｙ方向）と平行になるように配置される。図２には、感光体ドラム４１も示されている。感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲは、ＬＥＤアレイ３００およびレンズアレイ１の長手方向（Ｙ方向）と平行である。レンズユニット１には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って複数のマイクロレンズが配置され、各マイクロレンズは、その光軸の方向がＺ方向（図２における上下方向）となるように配置される。
【００１９】
図３は、本実施の形態におけるＬＥＤヘッド３の構成を示す断面図である。図３は、図２の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。レンズユニット１は、レンズユニット１の長手方向（Ｙ方向）とマイクロレンズの光軸方向（Ｚ方向）の両方に直交する方向（Ｘ方向、図３における左右方向）の幅を有している。レンズユニット１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上に、ＬＥＤ素子３０および感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲが配置される。ＬＥＤ素子３０は、ＬＥＤ素子３０を駆動するドライバＩＣ３１とともに配線基板３３上に配置される。ＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は、ワイヤ３２により互いに接続される。配線基板３３は、ホルダ３４に支持される。
【００２０】
具体的な一例では、ＬＥＤヘッド３の解像度は１２００ｄｐｉであり、ＬＥＤアレイ３００において、１インチ（約２５．４ｍｍ）当たり１２００個のＬＥＤ素子３０が配置される。すなわち、ＬＥＤ素子３０の配列間隔（ピッチ）ＰＤは、０．０２１１７ｍｍである。
【００２１】
［レンズユニットの構成］
次に、本実施の形態におけるレンズユニットの構成について説明する。
図４は、本実施の形態におけるレンズユニット１の構成を示す分解斜視図である。レンズユニット１は、物体側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）としての第１のレンズ板１１−１と、結像側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）としての第２のレンズ板１１−２とを有する。
【００２２】
第１のレンズ板１１−１は、複数の第１のレンズとして、複数の第１のマイクロレンズ１２−１を含む。複数の第１のマイクロレンズ１２−１は、互いに光軸が平行となるように配列される。また、複数の第１のマイクロレンズ１２−１は、当該レンズの光軸と直交する方向（第１の方向）に略直線状に配列される。図４において、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸方向はＺ方向（図４における上下方向）であり、第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向はＹ方向である。
【００２３】
第２のレンズ板１１−２は、複数の第２のレンズとして、上記複数の第１のマイクロレンズ１２−１に対応する、複数の第２のマイクロレンズ１２−２を含む。複数の第２のマイクロレンズ１２−２の各々は、当該レンズと対応する第１のマイクロレンズ１２−１と光軸が一致するように配置される。また、複数の第２のマイクロレンズ１２−２は、当該レンズの光軸と直交する方向（第１の方向、Ｙ方向）に略直線状に配列される。図４において、Ｚ方向の一点鎖線ＡＸＬは、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の共通の光軸を表す。第１のマイクロレンズ１２−１の配列間隔と、第２のマイクロレンズ１２−２の配列間隔とは、互いに同じである。
【００２４】
また、レンズユニット１は、遮光部材としての遮光板２１を有する。遮光板２１は、第１のレンズ板１１−１と第２のレンズ板１１−２との間に配置される。すなわち、第１のレンズ板１１−１と第２のレンズ板１１−２とは、遮光板２１を挟んで互いに対向して配置される。
【００２５】
遮光板２１は、第１のレンズ板１１−１側から第２のレンズ板１１−２側へ入射する光線を制限する絞り部材であり、それぞれ対応する第１のマイクロレンズ１２−１からの光線を第２のマイクロレンズ１２−２側に通過させる複数の開口部（絞り）２２を有する。複数の開口部２２はＹ方向に配列され、その配列間隔は、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の配列間隔と同じである。開口部２２は、当該開口部２２に対応する第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬと位置が一致するように配置される。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬは、当該レンズに対応する開口部２２を通過する。
【００２６】
このように、レンズユニット１は、互いに光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズと絞りとからなるレンズ群を、当該光軸に垂直な方向に略直線状に配置した構成となっている。
【００２７】
図５は、第１のレンズ板１１−１の構成を示す平面図である。第１のレンズ板１１−１には、複数の第１のマイクロレンズ１２−１が、間隔ＰＹで略直線状に配置される。
【００２８】
第１のマイクロレンズ１２−１の幅方向（Ｘ方向）における幅は、第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向（Ｙ方向）における幅より大きい。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１のＸ方向の幅はＲＬＸ×２（半幅または半径はＲＬＸ）であり、第１のマイクロレンズ１２−１のＹ方向の幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。具体的な一例では、ＲＬＸ＝１．５ｍｍ、ＲＬＹ＝０．５ｍｍであり、Ｘ方向の幅はＹ方向の幅の３倍である。
【００２９】
第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬは、第１のレンズ板１１−１の幅方向（Ｘ方向）における略中心に位置する。図５では、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸は、第１のレンズ板１１−１のＸ方向の中心を通るＹ方向に平行な直線（中心線）ＣＬ上に位置している。
【００３０】
互いに隣接する第１のマイクロレンズ１２−１は、境界で接し、隙間なく連続して配置または形成されている。したがって、第１のマイクロレンズ１２−１のＹ方向の半幅ＲＬＹは、第１のマイクロレンズ１２−１の配列間隔ＰＹにより、ＲＬＹ＝ＰＹ／２で表される。
【００３１】
第２のレンズ板１１−２の構成は、第１のレンズ板１１−１と同様であり、第１のレンズ板１１−１において第１のマイクロレンズ１２−１を第２のマイクロレンズ１２−２と置き換えたものと同等である。
【００３２】
第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２は、発光部（ＬＥＤ素子３０）の光を透過する素材により構成され、例えば、シクロオレフィン系樹脂である光学樹脂（日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成形により複数のマイクロレンズを一体に成形することによって得られる。
【００３３】
以下の説明では、光軸ＡＸＬを含みマイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）に平行な平面（第２の平面）をメリジオナル面（子午線面）と称する。また、光軸ＡＸＬを含みマイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）と直交する平面（すなわちレンズユニット１の幅方向に平行な平面、第１の平面）をサジタル面（球欠面）と称する。また、マイクロレンズの配列方向をメリジオナル方向、レンズユニットの幅方向をサジタル方向と称する。メリジオナル方向およびサジタル方向は、それぞれ図面におけるＹ方向およびＸ方向に対応する。
【００３４】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２について、メリジオナル面による断面形状と、サジタル面による断面形状とは互いに異なる。具体的には、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の入射面（物体側の面）の断面形状は、メリジオナル面による断面とサジタル面による断面とで異なる。また、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の出射面（結像側の面）の断面形状は、メリジオナル面による断面とサジタル面による断面とで異なる。
【００３５】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２について、サジタル面による断面形状の曲率半径は、メリジオナル面による断面形状の曲率半径より大きい。具体的には、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２のそれぞれの入射面および出射面について、サジタル面による断面形状の曲率半径は、メリジオナル面による断面形状の曲率半径より大きい。
【００３６】
Ｘ方向を座標軸とする座標をＸ座標、Ｙ方向を座標軸とする座標をＹ座標、Ｚ方向を座標軸とする座標をＺ座標とすると、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の曲面（具体的には入射面および出射面）は、例えば、下記のＸＹ多項式（１）で表される形状を有する。Ｚ座標の座標軸は、光軸（中心軸）ＡＸＬと一致し、物体から結像へ向かう方向を正方向とする。ＣＲは曲率半径、Ｋはコーニック定数、ＣＰｎ，ｍは多項式の係数を表す。ｎおよびｍはそれぞれＸおよびＹの冪指数であり、正の整数である。
【数１】
【００３７】
さらに、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２のそれぞれの入射面および出射面は、メリジオナル面を対称面として面対称であり、サジタル面を対称面として面対称である。このとき、上記式（１）の冪指数ｎおよびｍは、それぞれ偶数である。
【００３８】
図６は、遮光板２１の構成を示す平面図である。遮光板２１は、複数の開口部２２を有する。開口部２２の配列間隔は、第１および第２のマイクロレンズ１２−１，１２−２の配列間隔に一致する。すなわち、開口部２２は、Ｙ方向（図６における上下方向）に間隔ＰＹで略直線状に配列される。
【００３９】
本例では、開口部２２は、ＸＹ平面において、半径ＲＡＸの円を、当該円の中心から距離ＲＡＹ（＜ＲＡＸ）だけ離れたＸ方向（レンズユニット１の幅方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。開口部２２の中心（半径ＲＡＸの円の中心）は、マイクロレンズの光軸ＡＸＬと一致する位置にある。
【００４０】
遮光板２１は、発光部（ＬＥＤ素子３０）の光を遮光する素材により形成され、例えば、ポリカーボネートを用いて射出成型法により作成される。
【００４１】
図７は、レンズユニット１の構成を示すサジタル面による断面図である。図７は、図５および図６の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図７には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００４２】
物体面ＯＰ上において、レンズユニット１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上の位置に、物体３０ＡとしてのＬＥＤアレイ３００が配置される。物体面ＯＰから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯだけ離れた位置に第１のマイクロレンズ１２−１が配置される。第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１と光軸ＡＸＬが一致するように対向して、第１のマイクロレンズ１２−１から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＳだけ隔てた位置に配置される。レンズユニット１の結像面ＩＰの位置は、第２のマイクロレンズ１２−２から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＩだけ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１２−１の厚さはＬＴ１であり、第２のマイクロレンズ１２−２の厚さはＬＴ２である。
【００４３】
ここで、サジタル面内の平行光線（または平行光線束）による焦点、主平面、および焦点距離を、それぞれサジタル焦点、サジタル主平面、およびサジタル焦点距離と称する。
【００４４】
第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル焦点が物体３０Ａと一致するように、サジタル主平面ＨＸ１と物体面ＯＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ１と一致するように配置される。また、第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル焦点が結像３０Ｃと一致するように、サジタル主平面ＨＸ２と結像面ＩＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ２と一致するように配置される。
【００４５】
距離ＦＸ１と距離ＬＯの差は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離ＦＸ２と距離ＬＩの差は、第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径に反比例する。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＦＸ１とＬＯの差およびＦＸ２とＬＩの差はともに無視することができる。したがって、第１のマイクロレンズ１２−１のサジタル焦点距離ＦＸ１は、当該レンズから物体面ＯＰまでの距離ＬＯと略一致する。また、第２のマイクロレンズ１２−２のサジタル焦点距離ＦＸ２は、当該レンズから結像面ＩＰまでの距離ＬＩと略一致する。
【００４６】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、互いに同じ構成のレンズであってもよい。このとき、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、互いに同じ厚さおよびサジタル焦点距離を有し、ＬＴ１＝ＬＴ２、ＦＸ１＝ＦＸ２である。また、例えば、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面と同じ形状の第２のマイクロレンズ１２−２の曲面が結像面側となるように、互いに対向して配置され、距離ＬＯおよび距離ＬＩは互いに等しい距離に設定される。
【００４７】
図８は、レンズユニット１の構成を示すメリジオナル面による断面図である。図８は、図５および図６の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図８には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００４８】
第１のマイクロレンズ１２−１は、当該レンズから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯ１だけ離れた位置にある物体からのメリジオナル面内の光線（以下、「メリジオナル光線」という）を、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ１だけ離れた位置にある集光点３０Ｂに集光する。第２のマイクロレンズ１２−２は、当該レンズから光軸方向に距離ＬＯ２だけ離れた位置にある集光点３０Ｂのメリジオナル光線を、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ２だけ隔てた位置に結像する。
【００４９】
レンズユニット１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１２−１までの距離ＬＯは、距離ＬＯ１と等しい距離に設定され、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２の間隔ＬＳは、距離（ＬＩ１＋ＬＯ２）と等しい距離に設定され、第２のマイクロレンズ１２−２からレンズユニット１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＩ２と等しい距離に設定される。
【００５０】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２とは互いに等しく、距離ＬＩ１と距離ＬＯ２とは互いに等しく、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２の間隔ＬＳは、距離（ＬＩ１×２）となる。
【００５１】
図９は、レンズユニット１の構成を示すメリジオナル面による断面図である。図９は、図５および図６の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図９には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００５２】
ここで、メリジオナル面内の平行光線（または平行光線束）による焦点、主平面、および焦点距離を、それぞれメリジオナル焦点、メリジオナル主平面、およびメリジオナル焦点距離と称する。
【００５３】
図９において、第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル焦点距離はＦＹ１であり、第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル主平面ＨＦ１から物体面ＯＰまでの距離はＳＯ１である。また、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル焦点距離はＦＹ２であり、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル主平面ＨＳ２から結像面ＩＰまでの距離はＳＩ２である。
【００５４】
距離ＳＯ１と距離ＬＯ１の差は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離ＳＩ２と距離ＬＩ２の差は、第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径に反比例する。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＳＯ１とＬＯ１の差およびＳＩ２とＬＩ２の差はともに無視することができ、ＳＯ１≒ＬＯ１かつＳＩ２≒ＬＩ２である。
【００５５】
第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル焦点距離ＦＹ１は、当該レンズのサジタル焦点距離ＦＸ１に比べて小さくなっている。また、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル焦点距離ＦＹ２は、当該レンズのサジタル焦点距離ＦＸ２に比べて小さくなっている。
【００５６】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間では、物体面ＯＰ上の各点からの光線の主光線が光軸ＡＸＬと平行である。開口部２２を画定する遮光板２１の内壁の直近を通る光線ＢＣの外側の周辺光線は遮光板２１によって遮断される。光線ＢＣと光軸ＡＸＬと物体面ＯＰとで作られる三角形と、光線ＢＣと光軸ＡＸＬとメリジオナル主平面ＨＦ１とで作られる三角形とは互いに相似である。これらのことから、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさＶＹ（物体面ＯＰと光軸ＡＸＬとの交点から物体面ＯＰと光線ＢＣとの交点までの距離）は、下記式（２）で表される。
【数２】
【００５７】
図１０は、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさと配列との関係を説明するための図である。図１０には、第１のマイクロレンズ１２−１および物体面ＯＰのメリジオナル面による断面図が示されている。以下、図１０を参照して、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさＶＹと配列との関係を説明する。
【００５８】
図１０（ａ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が少なくとも１つのマイクロレンズの視野に含まれ、すべてのＬＥＤ素子３０の結像が感光体ドラム４１に形成される場合であって、視野の大きさＶＹが最小である場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（３）で表される。
【数３】
【００５９】
上記式（２）および式（３）から、すべてのＬＥＤ素子３０の結像が感光体ドラム４１に形成されるための配列間隔ＰＹの条件は、メリジオナル焦点距離ＦＹ１、距離ＬＯ１、Ｙ方向における開口部２２の開口の半幅ＲＡＹを用いて、下記式（４）で表される。
【数４】
【００６０】
２つ以上のマイクロレンズによって各ＬＥＤ素子３０の結像が形成されるように構成することによって、すべてのＬＥＤ素子３０の結像を略同じ形状で略同じ光量で形成することが可能になる。
【００６１】
図１０（ｂ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が２つの第１のマイクロレンズ１２−１の視野に含まれる場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（５）で表される。
【数５】
【００６２】
一方、マイクロレンズによる結像は、わずかながらに歪みを持っているため、多数のマイクロレンズの結像が重ね合わされることによって結像が劣化する場合がある。実験によって、各ＬＥＤ素子３０が４つ以上のマイクロレンズの視野に含まれ、結像が形成されるとき、各マイクロレンズの歪みによって解像度が著しく低下することが判明した。
【００６３】
図１０（ｃ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が４つの第１のマイクロレンズ１２−１の視野に含まれる場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（６）で表される。
【数６】
【００６４】
上記式（２）、式（５）、および式（６）から、良好な結像を得るための配列間隔ＰＹの条件は、メリジオナル焦点距離ＦＹ１、距離ＬＯ１、Ｙ方向における開口部２２の開口の半幅ＲＡＹを用いて、下記式（７）で表される。
【数７】
【００６５】
［画像形成装置の動作］
上記構成を有する画像形成装置としてのプリンタ１００の動作について、図１を参照して説明する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々において、感光体ドラム１の表面は、電圧が印加された帯電ローラ４２により帯電される。続いて、感光体ドラム４１が回転することによって、帯電された感光体ドラム４１の表面は、ＬＥＤヘッド３の付近に到達し、ＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像器５により現像され、感光体ドラム４１の表面にトナー像が形成される。
【００６６】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１は、給紙ローラ６１によって給紙カセット６０から取り出され、搬送ローラ６２，６３により、転写ベルト８１へ搬送される。さらに、用紙１０１は、転写ベルト８１に保持されて搬送され、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを順に通過する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々の感光体ドラム４１の表面上のトナー像は、感光体ドラム４１の回転により、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送され、電圧が印加されている転写ローラ８０と転写ベルト８１によって用紙１０１上に転写される。続いて、表面にトナー像が形成された用紙１０１は、転写ベルト８１の回転によって定着器９に搬送される。用紙１０１上のトナー像は、定着器９により加圧されながら加熱されることにより、溶融し、用紙１０１上に固定される。さらに、用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により、排出部７に排出され、プリンタ１００の動作が終了する。
【００６７】
［露光装置の動作］
次に、露光装置の動作について、図３を参照して説明する。プリンタ１００の制御部は、画像データに基づき、露光装置としてのＬＥＤヘッド３に制御信号を出力する。ＬＥＤヘッド３のドライバＩＣ３１は、制御部からの制御信号に基づき、各ＬＥＤ素子３０に駆動信号を出力する。各ＬＥＤ素子３０は、ドライバＩＣ３１からの駆動信号に応じた光量で発光する。ＬＥＤ素子３０から出射された光はレンズユニット１に入射し、感光体ドラム４１上に結像する。
【００６８】
［レンズユニットの作用］
レンズユニット１の作用について、図７を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられる光線のうち、サジタル面内の光線（以下、「サジタル光線」という）は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって平行化されて平行光線となる。つまり、第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル面内でコリメートレンズとして作用し、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間において、物体３０Ａのサジタル光線は平行光線となっている。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。すなわち、レンズユニット１は、Ｘ方向において、倒立像を形成する。
【００６９】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合にも、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間において、物体３０Ａのサジタル光線は平行光線となり、物体３０Ａの倒立像である結像３０Ｃが形成される。
【００７０】
このように、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル面において、物体３０Ａからの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により平行化され、当該平行化された光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面ＩＰに結像するように構成される。
【００７１】
なお、物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板２１により遮断される。
【００７２】
次に、レンズユニット１の作用について、図８を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられる光線のうち、メリジオナル面内の光線（メリジオナル光線）は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ１だけ隔てた集光面ＩＭＰ上の集光点３０Ｂに集光する。そして、集光点３０Ｂを通過した光線は、第２のマイクロレンズ１２−２によって結像面ＩＰ上に結像し、これにより、集光点３０Ｂに形成された像の結像が結像面ＩＰ上に形成され、結像面ＩＰ上に物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。集光点３０Ｂに形成される像は、物体３０Ａの倒立縮小像であり、結像３０Ｃは、集光点３０Ｂの像の倒立拡大像である。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１は、物体３０Ａの縮小等立像を形成し、第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１により形成された像の拡大等立像を形成する。また、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間では、物体面ＯＰ上の各点からのメリジオナル光線の主光線が平行であり、いわゆるテレセントリックになっている。
【００７３】
メリジオナル面において、結像３０Ｃは、物体３０Ａの正立等倍像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｙ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、＋Ｙ方向の矢印となる。すなわち、レンズユニット１は、Ｙ方向において、正立等倍像を形成する。
【００７４】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合にも、レンズユニット１は、メリジオナル面上で、物体３０Ａの正立等倍像を形成する。具体的には、物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０のメリジオナル光線は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって、当該レンズから光軸方向に距離ＬＳ／２だけ隔てた位置にある集光点３０Ｂに集光する。さらに、第２のマイクロレンズ１２−２によって、集光点３０Ｂに形成された像の結像が結像面ＩＰ上に形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３０Ａの結像３０Ｃが形成される。また、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間ではテレセントリックになっている。
【００７５】
このように、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、メリジオナル面において、物体３０Ａからの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により集光点に集光し、当該集光点を通過した光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面に結像するように構成される。
【００７６】
なお、物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は遮光板２１により遮断される。
【００７７】
以上のように、サジタル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの倒立像であり、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【００７８】
［焦点距離の測定］
次に、レンズユニット１のマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２）の焦点距離の測定について説明する。マイクロレンズの焦点距離は、例えば、ノーダル・スライド法により測定される。
【００７９】
図１１は、ノーダル・スライド法を用いた焦点距離測定器２００の構成を示す概略図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ焦点距離測定器２００の平面図および側面図である。
【００８０】
焦点距離測定器２００は、回転台２０１、ステージ２０２、顕微鏡２０３、および照明装置２０４を有する。回転台２０１は、回転軸２０１Ａを中心に回転可能に構成されている。回転台２０１上には、ステージ２０２が配置される。ステージ２０２上には、被検レンズ１２（第１のマイクロレンズ１２−１または第２のマイクロレンズ１２−２）が、当該被検レンズ１２の光軸ＡＸが顕微鏡２０３の光軸と一致するように固定される。ステージ２０２および被検レンズ１２は、回転台２０１の回転に伴って回転する。また、ステージ２０２は、光軸ＡＸと平行な方向に移動可能に構成されている。顕微鏡２０３は、光軸ＡＸと平行な方向に移動可能に構成されている。また、顕微鏡２０３は、当該顕微鏡２０３の物体面の位置が回転軸２０１Ａの位置と一致する場合を基準として、顕微鏡２０３の移動量が計測可能なように構成されている。照明装置２０４は、メリジオナル面内で光軸ＡＸと平行な平行光線ＢＴＹ、およびサジタル面内で光軸ＡＸと平行な平行光線ＢＴＸを発し、被検レンズ１２に入射させることができるように構成されている。
【００８１】
図１１（ａ）を参照して、メリジオナル焦点距離ＦＹの測定方法について説明する。照明装置２０４から平行光線ＢＴＹを発し、顕微鏡２０３を被検レンズ１２から離れる方向へ移動させ、被検レンズ１２による平行光線ＢＴＹの像が最も小さくなる位置まで顕微鏡２０３を移動させる。次に、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＹの集光位置（像の位置）が変わらない位置となるように、ステージ２０２および顕微鏡２０３をそれぞれ移動させる。そして、上記位置になったときの顕微鏡２０３の移動量ＺＹ１を計測する。すなわち、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＹの集光位置が変わらない状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＹ１を計測する。ここで、移動量（距離）ＺＹ１は、被検レンズ１２のメリジオナル焦点距離ＦＹに相当する。また、このとき、回転軸２０１Ａの位置は、被検レンズ１２のメリジオナル主平面の位置に相当する。
【００８２】
次に、ステージ２０２の位置を固定したまま、顕微鏡２０３を被検レンズ１２に近付ける方向に移動させ、顕微鏡２０３の物体面を被検レンズ１２の面頂点に一致させる。そして、このときの顕微鏡２０３の移動量ＺＹ２を計測する。すなわち、顕微鏡２０３の物体面が被検レンズ１２の面頂点と一致する状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＹ２を計測する。さらに、被検レンズ１２の面頂点から被検レンズ１２の物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することによって、被検レンズ１２の物体面とメリジオナル主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝ＺＹ２＋ＬＯより求めることができる。
【００８３】
図１１（ｂ）を参照して、サジタル焦点距離ＦＸの測定方法について説明する。照明装置２０４から平行光線ＢＴＸを発し、顕微鏡２０３を被検レンズ１２から離れる方向へ移動させ、被検レンズ１２による平行光線ＢＴＸの像が最も小さくなる位置まで顕微鏡２０３を移動させる。次に、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＸの集光位置（像の位置）が変わらない位置となるように、ステージ２０２および顕微鏡２０３をそれぞれ移動させる。そして、上記位置となったときの顕微鏡２０３の移動量ＺＸ１を計測する。すなわち、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＸの集光位置が変わらない状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＸ１を計測する。ここで、移動量（距離）ＺＸ１は、被検レンズ１２のサジタル焦点距離ＦＸに相当する。また、このとき、回転軸２０１Ａの位置は、被検レンズ１２のサジタル主平面の位置に相当する。
【００８４】
次に、ステージ２０２の位置を固定したまま、顕微鏡２０３を被検レンズ１２に近付ける方向に移動させ、顕微鏡２０３の物体面を被検レンズ１２の面頂点に一致させる。そして、このときの顕微鏡２０３の移動量ＺＸ２を計測する。すなわち、顕微鏡２０３の物体面が被検レンズ１２の面頂点と一致する状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＸ２を計測する。さらに、被検レンズ１２の面頂点から被検レンズ１２の物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することによって、被検レンズ１２の物体面とメリジオナル主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝ＺＸ２＋ＬＯより求めることができる。
【００８５】
［効果］
以上説明した本実施の形態によれば、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、レンズユニットは、互いに光軸が平行となるように光軸と直交するＹ方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、それぞれ対応する第１のレンズと光軸が一致するようにＹ方向に配列された複数の第２のレンズを含む第２のレンズアレイとを有する。このレンズユニットにおいて、互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、光軸を含みＹ方向と直交するサジタル面において、物体からの光線が第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が第２のレンズにより結像面に結像するように構成される。この構成によれば、光利用効率が高いレンズユニットを得ることが可能となる。具体的には、光源からの光線を多く取り込み、明るい結像を形成することができるレンズユニットを構成することが可能となる。このようなレンズユニットによれば、光源の光量が小さくても、十分な明るさの結像を形成することが可能になる。
【００８６】
より具体的には、サジタル面とメリジオナル面の両面において、物体からの光線が第１のレンズにより第１のレンズと第２のレンズとの間の集光点に集光し、当該集光点を通過した光線が第２のレンズにより結像面に結像する従来の構成では、第１のレンズの物体側の面および第２のレンズの結像側の面の曲率半径が比較的小さい。このため、当該構成では、多くの光線を取り込むことができるようにレンズのＸ方向の寸法（例えば幅または半径）を大きくすると、レンズの厚さが厚くなってしまう。レンズが厚くなると、隣り合う２つのレンズの一方から他方へ透過する光（いわゆるクロストーク光）が増加して、結像のコントラストが低下してしまう。
【００８７】
一方、本実施の形態では、サジタル面内において、第１のレンズは物体からの光線を平行化するように（すなわちコリメートレンズとして作用するように）構成され、第２のレンズは平行化された光線を結像するように構成される。この構成では、サジタル面において、第１のレンズの物体側の面および第２のレンズの結像側の面の曲率半径が比較的大きくなる。このため、当該構成によれば、レンズのＸ方向の寸法を大きくした場合におけるレンズの厚さの増大を回避または軽減することができ、クロストーク光の増大を回避または軽減することができる。これにより、結像のコントラストの低下を回避または軽減しつつ、多くの光線を取り込むことができるようにレンズを大きくすることが可能となり、光利用効率が高いレンズユニットを得ることが可能となる。
【００８８】
具体的な一例では、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の半幅ＲＬＸを半幅ＲＬＹ（＝０．５ｍｍ）の３倍の１．５ｍｍとすることにより、半幅ＲＬＸおよび半幅ＲＬＹがともに０．５ｍｍの場合と比較して、マイクロレンズの光量を増大させることができる。
【００８９】
また、本実施の形態のレンズユニットにおいては、レンズのサジタル焦点距離が、上記従来の構成に比べて大きくなる。一般にレンズの明るさＦＮは、レンズの焦点距離をＦ、レンズの口径（外径）をΦとしたとき、ＦＮ＝Ｆ／Φで表され、焦点距離が大きいほど明るさＦＮは大きくなる。よって、本実施の形態のレンズユニットは、従来のレンズユニットに比べて明るい結像を形成することができる。
【００９０】
さらに、サジタル面内において、第１のレンズから出射される光線が平行光線であるため、従来のレンズユニットに比べて収差が低減され、結像の歪みやボケが低減される。
【００９１】
なお、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、球面で形成されても良いし、アナモフィック非球面や、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面で形成されても良い。
【００９２】
また、第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２は、例えば金型成型により形成されるが、樹脂を型に用いた型成型法や切削加工などにより形成されてもよい。
【００９３】
また、第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２の素材は、例えば樹脂であるが、ガラス等でも良い。
【００９４】
また、遮光板２１は、例えばポリカーボネートを用いて射出成型法により作成されるが、この限りではなく、切削加工により作成されても良いし、金属をエッチングすることで作成されても良い。
【００９５】
また、上記の説明では、発光部としてＬＥＤ素子を用いる場合を例示したが、発光部としては、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やレーザなど、ＬＥＤ素子以外のものが用いられても良い。
【００９６】
また、本件明細書において、「直交」、「平行」、「一致」とは、それぞれ、厳密な意味での直交、平行、一致に限定されるものではなく、略直交、略平行、略一致も含む。
【００９７】
実施の形態２．
以下、実施の形態２におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態におけるレンズユニットは、実施の形態１のレンズユニット１に対し、マイクロレンズの形状が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態１と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【００９８】
図１２は、第１のレンズ板１１−１の構成を示す平面図である。図１３および図１４は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図１５は、レンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。図１３および図１４は、図１２の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図１５は、図１２の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図１３〜図１５には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００９９】
図１２〜図１５に示されるように、第１のマイクロレンズ１２−１は、物体側の面としての外側面１３−１と、結像側の面としての内側面１４−１とを有する。第２のマイクロレンズ１２−２は、物体側の面としての内側面１４−２と、結像側の面としての外側面１３−２とを有する。
【０１００】
外側面１３−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＡの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＡ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。したがって、外側面１３−１のＸ方向における幅はＲＬＸＡ×２（半幅または半径はＲＬＸＡ）であり、外側面１３−１のＹ方向における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）であり、外側面１３−１のＸ方向における幅はＹ方向における幅より大きい。
【０１０１】
内側面１４−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＢの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＢ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。したがって、内側面１４−１のＸ方向における幅はＲＬＸＢ×２（半幅または半径はＲＬＸＡ）であり、内側面１４−１のＹ方向における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）であり、内側面１４−１のＸ方向における幅はＹ方向における幅より大きい。
【０１０２】
本例では、外側面１３−２は、上記外側面１３−１と同様の形状を有し、内側面１４−２は、上記内側面１４−１と同様の形状を有する。ただし、外側面１３−２および内側面１４−２は、それぞれ外側面１３−１および内側面１４−１と異なる形状であってもよい。
【０１０３】
図１３および図１４に示されるように、第１のマイクロレンズ１２−１は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１３−１の幅（または半幅）が、内側面１４−１の幅（または半幅）より小さくなるように構成されている。また、第２のマイクロレンズ１２−２は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１３−２の幅（または半幅）が、内側面１４−２の幅（または半幅）より小さくなるように構成されている。本例では、外側面１３−１のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。また、外側面１３−２のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。
【０１０４】
図１４において、平面ＨＸ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１４−１の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ１は、周辺光線ＰＲ１と光軸ＡＸＬとの交点の位置（物体３０Ａの位置）を表す。点Ｐ３は、外側面１３−１の頂点を表す。点Ｐ２は、外側面１３−１の頂点Ｐ３における接線と周辺光線ＰＲ１との交点を表す。点Ｐ４は、周辺光線ＰＲ１とサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。点Ｐ５は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。
【０１０５】
三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ４Ｐ５とは、相似の関係である。したがって、物体３０Ａからサジタル主平面ＨＸ１までの距離をＳＯ１、物体３０Ａから外側面１３−１までの距離をＬＯ１とすると、線分Ｐ２Ｐ３の長さは、下記式（８）で表される。
【数８】
【０１０６】
周辺光線ＰＲ１が外側面１３−１の最も外側を通過する場合、外側面１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（９）を満たす。
【数９】
【０１０７】
そこで、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１２−１は、外側面１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（９）を満たすように構成される。
【０１０８】
また、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル面において、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１に平行光線を入射させた場合、内側面１４−１の端部に入射した光線が、外側面１３−１の端部を通過するように構成される。
【０１０９】
図１４において、平面ＨＸ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２へ入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１４−２の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ６は、周辺光線ＰＲ２と光軸ＡＸＬとの交点の位置（結像３０Ｃの位置）を表す。点Ｐ８は、外側面１３−２の頂点を表す。点Ｐ７は、外側面１３−２の頂点Ｐ８における接線と周辺光線ＰＲ２との交点を表す。点Ｐ９は、周辺光線ＰＲ２とサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。点Ｐ１０は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。
【０１１０】
三角形Ｐ６Ｐ７Ｐ８と三角形Ｐ６Ｐ９Ｐ１０とは、相似の関係である。したがって、サジタル主平面ＨＸ２から結像３０Ｃまでの距離をＳＩ２、外側面１３−２から結像３０Ｃまでの距離をＬＩ２とすると、線分Ｐ７Ｐ８の長さは、下記式（１０）で表される。
【数１０】
【０１１１】
周辺光線ＰＲ２が外側面１３−２の最も外側を通過する場合、外側面１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１１）を満たす。
【数１１】
【０１１２】
そこで、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１２−２は、外側面１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１１）を満たすように構成される。
【０１１３】
また、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル面において、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２に平行光線を入射させた場合、内側面１４−２の端部に入射した光線が、外側面１３−２の端部を通過するように構成される。
【０１１４】
図１３および図１４に示されるように、Ｘ方向またはサジタル面において、内側面１４−１の幅または半幅は、開口部２２の幅または半幅より大きくされる。具体的には、内側面１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。また、内側面１４−２の幅または半幅は、開口部２２の幅または半幅より大きくされる。具体的には、内側面１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。
【０１１５】
図１５に示されるように、レンズユニットのメリジオナル面における構成は、実施の形態１におけるレンズユニット１と同様である。
【０１１６】
以上説明した本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果の他に、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、第１のレンズは、Ｘ方向における物体側の面の幅が、Ｘ方向における結像側の面の幅より小さくなるように構成される。また、第２のレンズは、Ｘ方向における結像側の面の幅が、Ｘ方向における物体側の面の幅より小さくなるように構成される。このように、レンズの一方の面（外側面）を小さく構成することにより、レンズの加工領域を少なくすることが可能となる。これにより、例えば、加工時間の短縮や加工精度の向上が可能となる。特に、第１のレンズの物体側の面の幅または第２のレンズの結像側の面の幅を、有効な光線が入射する範囲内に収めることにより、有効な光線が入射しない領域の加工を無くすことができ、加工領域を最小限にすることができる。
【０１１７】
具体的には、レンズユニットの光利用効率を高くするため（レンズアレイの光量を増加させるため）、レンズの寸法（例えば半径）を拡大すると、レンズの加工領域が増大するので、加工に時間がかかったり、加工の精度が低下したりすることが考えられる。また、レンズの周囲での厚さが薄くなるので、強度が低下することによって、レンズアレイに歪みが生じることが考えられる。
【０１１８】
これに対し、本実施の形態の構成によれば、レンズの寸法を拡大した場合におけるレンズの加工領域の増大を抑えることが可能となる。特に、第１のレンズの物体側の面の幅または第２のレンズの結像側の面の幅を、有効な光線が入射する範囲内に収めることにより、有効な光線が入射しない領域の加工を無くすことができ、加工領域の増大を最小限に抑えることができる。また、レンズの寸法を拡大する場合に、第１のレンズの物体側の面または第２のレンズの結像側の面の周囲の高さ（第１のレンズまたは第２のレンズの周囲の厚さ）を確保することができ、レンズアレイの強度を保つことができる。具体的には、凸レンズの場合、曲率半径が同じである場合、レンズの径が大きくなるほど、レンズの縁の厚さが薄くなる。本実施の形態の構成では、レンズの径が小さくなっているので、レンズの縁の厚さが確保される。
【０１１９】
また、本実施の形態では、Ｘ方向について、第１のレンズの結像側の面の幅は、開口部の幅より大きい。この構成により、第１のレンズアレイと遮光部材との接合が容易となり、レンズユニットの組み立て性が向上する。例えば、第１のレンズアレイと遮光部材とを接合して組み立てる際に、幅方向（Ｘ方向）に多少の位置ずれが生じても、第１のレンズの物体側の面の周囲からの光線が開口部に入射しにくく、結像の劣化（例えば結像の解像度の劣化）がおきにくい。また、本実施の形態では、第２のレンズの物体側の面の幅は、開口部の幅より大きい。この構成により、第２のレンズアレイと遮光部材との接合が容易となり、レンズユニットの組み立て性が向上する。例えば、第２のレンズアレイと遮光部材とを接合して組み立てる際に、幅方向（Ｘ方向）に多少の位置ずれが生じても、開口部を通過した光線が第２のレンズの結像側の面の周囲に入射しにくく、結像の劣化（例えば結像の解像度の劣化）がおきにくい。
【０１２０】
実施の形態３．
以下、実施の形態３におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態のレンズユニットは、実施の形態１のレンズユニット１に対し、マイクロレンズの配置が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態１と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【０１２１】
図１６は、本実施の形態におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。レンズユニットは、物体側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）としての第１のレンズ板１１１−１と、結像側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）としての第２のレンズ板１１１−２とを有する。
【０１２２】
第１のレンズ板１１１−１は、第１のレンズ列１１５−１と、第２のレンズ列１１６−１とを有する。第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１は、それぞれ複数の第１のマイクロレンズ１１２−１を含む。これらの複数の第１のマイクロレンズ１１２−１は、互いに光軸が平行となるように配列される。また、第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１の各々において、複数の第１のマイクロレンズ１１２−１は、光軸と直交する方向に略直線状に配列される。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸方向はＺ方向であり、第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向はＹ方向である。
【０１２３】
第２のレンズ板１１１−２は、第１のレンズ列１１５−２と、第２のレンズ列１１６−２とを有する。第１のレンズ列１１５−２および第２のレンズ列１１６−２は、それぞれ複数の第２のマイクロレンズ１１２−２を含む。複数の第２のマイクロレンズ１１２−２の各々は、当該レンズと対応する第１のマイクロレンズ１１２−１と光軸が一致するように配列される。第１のレンズ列１１５−２および第２のレンズ列１１６−２の各々において、複数の第２のマイクロレンズ１１２−２は、光軸と直交する方向（Ｙ方向）に略直線状に配列される。図１６において、Ｚ方向の一点鎖線ＡＸＬは、第１のマイクロレンズ１１２−１および第２のマイクロレンズ１１２−２の共通の光軸を表す。第１のマイクロレンズ１１２−１の配列間隔と、第２のマイクロレンズ１１２−２の配列間隔とは、互いに同じである。
【０１２４】
このように、本実施の形態では、第１のレンズ板１１１−１には第１のマイクロレンズ１１２−１が２列に配列され、第２のレンズ板１１１−２には第２のマイクロレンズ１１２−２が２列に配列される。
【０１２５】
また、レンズユニットは、遮光部材としての遮光板１２１を有する。この遮光板１２１は、第１のレンズ板１１１−１側から第２のレンズ板１１１−２側へ入射する光線を制限する絞り部材であり、それぞれ対応する第１のマイクロレンズ１１２−１からの光線を第２のマイクロレンズ１１２−２側に通過させる複数の開口部（絞り）１２２を有する。
【０１２６】
第１のレンズ板１１１−１と第２のレンズ板１１１−２とは、遮光板１２１を挟んで互いに対向して配置される。
【０１２７】
図１７は、第１のレンズ板１１１−１の構成を示す平面図である。第１のレンズ板１１１−１において、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１とは、マイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）について交互に配置される。具体的には、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向は、第１のレンズ板１１１−１の長手方向に平行な方向であり、配列間隔はＰＹ×２である。同様に、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向は、第１のレンズ板１１１−１の長手方向に平行な方向であり、配列間隔はＰＹ×２である。第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１との配列間隔はＰＹである。このように、図１７の例では、第１のレンズ板１１１−１には、第１のマイクロレンズ１１２−１が、２列に、千鳥格子状に配置されている。
【０１２８】
第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。具体的な一例では、ＲＬＸ＝１．５ｍｍ、ＲＬＹ＝０．５ｍｍである。
【０１２９】
第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１は、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１を、光軸ＡＸＬを回転軸として（Ｚ方向周りに）１８０度回転させた形状を有する。
【０１３０】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、例えば、実施の形態１における第１のマイクロレンズ１２−１をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。
【０１３１】
第１のレンズ板１１１−１において、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬと、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬとは、レンズユニットの幅方向（Ｘ方向）における略中心に位置し、図１７の例では、レンズユニットの幅方向の中心を通るＹ方向の中心線ＣＬ上に位置している。第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１とは、中心線ＣＬで互いにＸ方向に隣接する。
【０１３２】
第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１において、互いにＹ方向に隣接する第１のマイクロレンズ１１２−１は、境界で接し、隙間なく連続して配置または形成されている。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向（Ｙ方向）の半幅ＲＬＹは、レンズ配列間隔ＰＹと等しくなっている。
【０１３３】
第２のレンズ板１１１−２の構成は、第１のレンズ板１１１−１と同様であり、第１のレンズ板１１１−１において第１のマイクロレンズ１１２−１を第２のマイクロレンズ１１２−２と置き換えたものと同等である。
【０１３４】
図１８は、遮光板１２１の構成を示す平面図である。遮光板１２１は、複数の開口部１２２を有する。開口部１２２のＹ方向（マイクロレンズ配列方向）の配列間隔は、第１のマイクロレンズ１１２−１のＹ方向の配列間隔と一致する。開口部１２２は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１と対向するように配置される。具体的には、開口部１２２のＹ方向における中心位置は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬの位置と一致するように配置される。
【０１３５】
開口部１２２は、半径ＲＡＸの円を、当該円の中心から距離ＲＡＹ（＜ＲＡＸ）だけ離れたＸ方向（レンズユニットの幅方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心から距離ＴＢ／２だけ離れたＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。上記半径ＲＡＸの円の中心位置は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬの位置と一致する。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬは、遮光板１２１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通る中心線ＣＬ上に位置する。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬは開口部１２２の範囲外にあり、物体３０Ａから発せられた光軸ＡＸＬに一致する光線は、遮光板１２１により遮光される。
【０１３６】
図１９は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図１９は、図１７および図１８の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図１９には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【０１３７】
物体面ＯＰ上において、レンズユニットの幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上の位置に、物体３０ＡとしてのＬＥＤアレイ３００が配置される。物体面ＯＰから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯだけ離れた位置に第１のマイクロレンズ１１２−１が配置される。第２のマイクロレンズ１１２−２は、第１のマイクロレンズ１１２−１と光軸ＡＸＬが一致するように対向して、第１のマイクロレンズ１１２−１から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＳだけ隔てた位置に配置される。レンズユニットの結像面ＩＰの位置は、第２のマイクロレンズ１１２−２から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＩだけ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１１２−１の厚さはＬＴ１であり、第２のマイクロレンズ１１２−２の厚さはＬＴ２である。
【０１３８】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、サジタル焦点が物体３０Ａと一致するように、サジタル主平面ＨＸ１と物体面ＯＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ１と一致するように配置される。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、サジタル焦点が結像３０Ｃと一致するように、サジタル主平面ＨＸ２と結像面ＩＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ２と一致するように配置される。
【０１３９】
本例では、第１のマイクロレンズ１１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＦＸ１とＬＯの差およびＦＸ２とＬＩの差はともに無視することができる。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１のサジタル焦点距離ＦＸ１は、当該レンズから物体面ＯＰまでの距離ＬＯと略一致する。また、第２のマイクロレンズ１１２−２のサジタル焦点距離ＦＸ２は、当該レンズから結像面ＩＰまでの距離ＬＩと略一致する。
【０１４０】
以下、レンズユニットの作用について、図１９を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられたサジタル光線は、第１のマイクロレンズ１１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１１２−１によって平行光線となる。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板１２１により遮断される。
【０１４１】
実施の形態１と同様に、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｙ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、＋Ｙ方向の矢印となる。
【０１４２】
このように、サジタル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの倒立像であり、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【０１４３】
以上説明した本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果の他に、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、第１のレンズアレイは、それぞれ第１のレンズがＹ方向に配列された第１および第２のレンズ列を有し、第２のレンズアレイは、それぞれ第２のレンズがＹ方向に配列された第１および第２のレンズ列を有する。この構成によれば、レンズアレイが１列のレンズ列のみを有する場合と比較して、Ｙ方向におけるレンズの配列間隔を短くすることが可能となり、均一な光学特性を得ることが可能となる。具体的には、レンズの配置に依存する光量や解像度の周期的な低下を抑制し、レンズユニット全体で均一な光学特性を得ることが可能となる。また、これにより、露光装置全体で均一な光学特性を得ることが可能となる。
なお、図１６に示される実施の形態３のレンズユニットでは、１個のマイクロレンズに着目すると、光軸ＡＸＬに対して＋Ｘ方向または−Ｘ方向のどちらか一方にしか形成されておらず、図４に示される実施の形態１のレンズユニットと比較して、マイクロレンズ１個当たりの結像の光量は小さくなる。しかし、図１６に示されるレンズユニットでは、図４に示されるレンズユニットと比較して、実質２倍の個数のマイクロレンズが形成されているので、レンズユニット１つ当たりの光量は略同じである。
【０１４４】
実施の形態４．
以下、実施の形態４におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態のレンズユニットは、実施の形態３のレンズユニットに対し、マイクロレンズの形状が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態３と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態３と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【０１４５】
図２０は、第１のレンズ板１１１−１の構成を示す平面図である。図２１および図２２は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図２１および図２２は、図２０の線分Ａ−Ａの位置での断面図を示す。図２１および図２２には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【０１４６】
図２０〜図２２に示されるように、第１のマイクロレンズ１１２−１は、物体側の面としての外側面１１３−１と、結像側の面としての内側面１１４−１とを有する。第２のマイクロレンズ１１２−２は、物体側の面としての内側面１１４−２と、結像側の面としての外側面１１３−２とを有する。
【０１４７】
外側面１１３−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＡの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＡ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、外側面１１３−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸＡであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。
【０１４８】
内側面１１４−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＢの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＢ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、内側面１１４−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸＢであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。
【０１４９】
本例では、外側面１１３−２は、上記外側面１１３−１と同様の形状を有し、内側面１１４−２は、上記内側面１１４−１と同様の形状を有する。ただし、外側面１１３−２および内側面１１４−２は、それぞれ外側面１１３−１および内側面１１４−１と異なる形状であってもよい。
【０１５０】
図２１および図２２に示されるように、第１のマイクロレンズ１１２−１は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１１３−１の幅が、内側面１１４−１の幅より小さくなるように構成されている。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１１３−２の幅が、内側面１１４−２の幅より小さくなるように構成されている。本例では、外側面１１３−１のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。また、外側面１１３−２のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。
【０１５１】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、例えば、実施の形態２における第１のマイクロレンズ１２−１をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、例えば、実施の形態２における第２のマイクロレンズ１２−２をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。
【０１５２】
図２２において、平面ＨＸ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１１４−１の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ１は、周辺光線ＰＲ１と光軸ＡＸＬとの交点の位置（物体３０Ａの位置）を表す。点Ｐ３は、外側面１１３−１の頂点を表す。点Ｐ２は、外側面１１３−１の頂点Ｐ３における接線と周辺光線ＰＲ１との交点を表す。点Ｐ４は、周辺光線ＰＲ１とサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。点Ｐ５は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。
【０１５３】
三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ４Ｐ５とは、相似の関係である。したがって、物体３０Ａからサジタル主平面ＨＸ１までの距離をＳＯ１、物体３０Ａから外側面１１３−１までの距離をＬＯ１とすると、線分Ｐ２Ｐ３の長さは、下記式（１２）で表される。
【数１２】
【０１５４】
周辺光線ＰＲ１が外側面１１３−１の最も外側を通過する場合、外側面１１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１３）を満たす。
【数１３】
【０１５５】
そこで、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１１２−１は、外側面１１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１３）を満たすように構成される。
【０１５６】
また、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１１２−１は、サジタル面において、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１に平行光線を入射させた場合、内側面１１４−１の端部に入射した光線が、外側面１１３−１の端部を通過するように構成される。
【０１５７】
図２２において、平面ＨＸ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１１４−２の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ６は、周辺光線ＰＲ２と光軸ＡＸＬとの交点の位置（結像３０Ｃの位置）を表す。点Ｐ８は、外側面１１３−２の頂点を表す。点Ｐ７は、外側面１１３−２の頂点Ｐ８における接線と周辺光線ＰＲ２との交点を表す。点Ｐ９は、周辺光線ＰＲ２とサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。点Ｐ１０は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。
【０１５８】
三角形Ｐ６Ｐ７Ｐ８と三角形Ｐ６Ｐ９Ｐ１０とは、相似の関係である。したがって、サジタル主平面ＨＸ２から結像３０Ｃまでの距離をＳＩ２、外側面１１３−２から結像３０Ｃまでの距離をＬＩ２とすると、線分Ｐ７Ｐ８の長さは、下記式（１４）で表される。
【数１４】
【０１５９】
周辺光線ＰＲ２が外側面１１３−２の最も外側を通過する場合、外側面１１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１５）を満たす。
【数１５】
【０１６０】
そこで、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１１２−２は、外側面１１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１５）を満たすように構成される。
【０１６１】
また、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１１２−２は、サジタル面において、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２に平行光線を入射させた場合、内側面１１４−２の端部に入射した光線が、外側面１１３−２の端部を通過するように構成される。
【０１６２】
図２１および図２２に示されるように、Ｘ方向またはサジタル面において、内側面１１４−１の幅は、開口部２２の幅より大きくされる。具体的には、内側面１１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。また、内側面１１４−２の幅は、開口部２２の幅より大きくされる。具体的には、内側面１１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。
【０１６３】
レンズユニットのメリジオナル面における構成は、実施の形態１におけるレンズユニット１と同様である。
【０１６４】
以下、レンズユニットの作用について、図２１を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられたサジタル光線は、第１のマイクロレンズ１１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１１２−１によって平行光線となる。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板１２１により遮断される。
【０１６５】
実施の形態１と同様に、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像であり、サジタル面においては、結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【０１６６】
以上説明した本実施の形態によれば、実施の形態１、２、および３に記載の効果が得られ得る。
【０１６７】
実施の形態５．
以下、実施の形態５における読取装置について説明する。
図２３は、本実施の形態における読取装置としてのスキャナ５００の構成を示す概略図である。このスキャナ５００は、実施の形態１〜４のいずれかのレンズユニットを用い、原稿６００の画像を読み取り、当該画像を表す電子データ（画像データ）を生成するものである。
【０１６８】
［読取装置の構成］
スキャナ５００は、原稿６００を載置する原稿台５０２と、原稿６００を照明する照明装置としてのランプ５０１と、原稿６００の表面で反射した光を取り込み、電子データに変換する読取ヘッド４００と、この読取ヘッド４００を原稿６００の面と平行に移動可能に支持するレール５０３と、読取ヘッド４００をレール５０３に沿って移動させる駆動機構５１０とを備えている。原稿台５０２は、可視光を透過する素材で構成されている。ランプ５０１は、当該ランプ５０１から発せられた光が、原稿台５０２を透過して原稿６００の表面で反射し、再び原稿台５０２を透過して読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置される。
【０１６９】
駆動機構５１０は、モータ５０６と、このモータ５０６により回転駆動される駆動ベルト５０５と、駆動ベルト５０５が張架された複数の滑車５０４とを備え、駆動ベルト５０５の一部が読取ヘッド４００に接続されている。モータ５０６の回転により、駆動ベルト５０５が移動し、これにより読取ヘッド４００がレール５０３に沿って、原稿６００の面と平行に移動する。なお、上記のランプ５０１は読取ヘッド４００に取り付けられており、読取ヘッド４００と共に移動する。
【０１７０】
［読取ヘッドの構成］
図２４は、読取ヘッド４００の構成を示す概略図である。読取ヘッド４００は、原稿６００で反射した光の光路を折り曲げるミラー４０２と、原稿６００の結像を形成するレンズユニット１と、レンズユニット１による結像位置に配設された受光素子アレイとしてのラインセンサ４０１とを備えている。ラインセンサ４０１は、略直線状に配置された複数の受光素子を備え、原稿６００の結像を電気信号に変換する。なお、ラインセンサ４０１における複数の受光素子の配列方向は、原稿台５０２と平行で、且つ、読取ヘッド４００の移動方向と直交する方向である。
【０１７１】
図２５は、本実施の形態における読み取りヘッド４００のレンズユニット１の構成を示す断面図である。図２５に示すように、レンズユニット１は、その物体面ＯＰが原稿６００の表面と一致し、結像面ＩＰがラインセンサ４０１の入射面と一致するように配置される。本実施の形態におけるレンズユニット１は、例えば実施の形態１におけるレンズユニットであり、第１のマイクロレンズ１２−１を含む第１のレンズ板１１−１と、第２のマイクロレンズ１２−２を含む第２のレンズ板１１−２と、開口部２２を含む遮光板２１とを有する。第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向、および第２のマイクロレンズ１２−２の配列方向は、ラインヘッド４０１の受光素子の配列方向と平行である。
【０１７２】
具体的な一例では、ラインセンサ４０１の解像度は１２００ｄｐｉであり、１インチ（約２５．４ｍｍ）当たり１２００個の受光素子が配置される。すなわち、受光素子の配列間隔は０．０２１１７ｍｍである。
【０１７３】
［読取装置の動作］
次に、スキャナ（読取装置）５００の動作について、図２３〜図２５を参照して説明する。
【０１７４】
図２３において、ランプ５０１が点灯すると、ランプ５０１から発せられた光線は、原稿台５０２を透過して原稿６００の表面で反射され、再び原稿台５０２を透過して読取ヘッド４００に入射する。モータ５０６により駆動ベルト５０５が駆動され、読取ヘッド４００およびランプ５０１がレール５０３に沿って移動する。これにより、原稿６００の全面から反射した光線が、読取ヘッド４００に入射する。
【０１７５】
図２４において、原稿６００から読取ヘッド４００に入射した光線は、ミラー４０２により反射し、レンズユニット１に入射し、レンズユニット１によりラインセンサ４０１上に原稿６００の結像が形成される。ラインセンサ４０１は、原稿６００の結像を電気信号に変換する。
【０１７６】
上記構成を有する読取装置を実際に作成し、当該読取装置で原稿を読み取ったところ、原稿と略同一の画像を表す電子データが得られた。このとき用いられた原稿は、間隔ＰＤ＝０．０２１１７ｍｍ、解像度１２００ｄｐｉの全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成したものであった。
【０１７７】
以上説明した本実施の形態によれば、原稿を照明する照明装置の光量を小さくしても、原稿の画像を良好に読み取ることが可能となる。
【０１７８】
なお、上記の説明では、レンズユニットをスキャナに適用した場合を例示したが、レンズユニットは、光学的信号を電気的信号に変換するセンサやスイッチ、またはそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器などに適用されてもよい。
【０１７９】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１ レンズユニット、 １１−１，１１１−１ 第１のレンズ板（第１のレンズアレイ）、 １１−２，１１１−２ 第２のレンズ板（第２のレンズアレイ）、 １２−１，１１２−１ 第１のマイクロレンズ（第１のレンズ）、 １２−２，１１２−２ 第２のマイクロレンズ（第２のレンズ）、 ２１，１２１ 遮光板（遮光部材）、 ２２，１２２ 開口部、 １１３−１，１１３−２ 外側面、 １１４−１，１１４−２ 内側面、 １１５−１，１１５−２ 第１のレンズ列、 １１６−１，１１６−２ 第２のレンズ列、 １００ プリンタ（画像形成装置）、 ３００ ＬＥＤヘッド（露光装置）、 ５００ スキャナ（読取装置）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置、および読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）をアレイ状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や、複数の受光素子をアレイ状に配列した受光部を用いたスキャナやファクシミリ等の読取装置では、物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系が用いられている。このような光学系として、それぞれ物体の正立等倍像を形成する複数のマイクロレンズ対を略直線状に配列したレンズアレイが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成装置や読取装置などに用いられる光学系では、光利用効率の向上が望まれている。
【０００５】
例えば、画像形成装置においては、形成される画像の解像度を向上させるため、露光装置の発光素子を縮小し、発光素子の実装密度を高くすると、発光素子の発光光量が低下する。そこで、発光素子の光量が小さくても明るい結像を形成することができるよう、光学系の光利用効率の向上が求められる。また、読取装置においては、原稿を照明する照明装置の消費電力を低く抑えるために、光学系の光利用効率の向上が求められる。
【０００６】
本発明は、光利用効率が高いレンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光利用効率が高いレンズユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における画像形成装置としてのプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における露光装置としてのＬＥＤヘッドの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１におけるＬＥＤヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】実施の形態１における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図６】実施の形態１における遮光板の構成を示す平面図である。
【図７】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図８】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図９】実施の形態１におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図１０】実施の形態１における第１のマイクロレンズの、視野の大きさと配列との関係を説明するための図である。
【図１１】焦点距離測定器の構成を示す概略図である。
【図１２】実施の形態２における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図１３】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図１４】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図１５】実施の形態２におけるレンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。
【図１６】実施の形態３におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図１７】実施の形態３における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図１８】実施の形態３における遮光板の構成を示す平面図である。
【図１９】実施の形態３におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２０】実施の形態４における第１のレンズ板の構成を示す平面図である。
【図２１】実施の形態４におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２２】実施の形態４におけるレンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。
【図２３】実施の形態５における読取装置としてのスキャナの構成を示す概略図である。
【図２４】実施の形態５における読取ヘッドの構成を示す概略図である。
【図２５】実施の形態５におけるレンズユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
実施の形態１．
［画像形成装置の構成］
本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態における画像形成装置としてのプリンタ１００の構成を示す概略図である。プリンタ１００は、本実施の形態に係るレンズユニットを含む露光装置を用いて画像を形成する装置である。具体的には、プリンタ１００は、電子写真方式の印刷装置であり、画像データに基づき露光装置により静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像剤で現像することにより、印字媒体上に画像を形成する。現像剤としては、例えば、色材としての顔料を含む樹脂製のトナーが用いられる。
【００１１】
本例では、プリンタ１００は、カラー電子写真方式のプリンタであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを有する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、用紙１０１の搬送経路に沿って配置される。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、互いに同様の構成を有しており、以下、これらを「画像形成部１０」と総称する。
【００１２】
画像形成部１０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム４１を有する。感光体ドラム４１の周囲には、帯電ローラ４２と、露光装置としてのＬＥＤヘッド３と、現像器５と、クリーニングブレード４３とが配置される。帯電ローラ４２は、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して当該表面を帯電させる。ＬＥＤヘッド３は、帯電された感光体ドラム４１の表面に、画像データに基づいて選択的に光を照射して、静電潜像を形成する。現像器５は、感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する。現像器５のトナーは、トナーカートリッジ５１から供給される。クリーニングブレード４３は、感光体ドラム４１に接触して配置され、転写部（後述）を通過した後の感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去する。
【００１３】
画像形成部１０に印字媒体としての用紙１０１を供給するための構成として、プリンタ１００は、用紙１０１を収容する給紙カセット６０と、給紙カセット６０から用紙１０１を取り出す給紙ローラ６１と、給紙ローラ６１により取り出された用紙１０１を画像形成部１０に向けて搬送する搬送ローラ６２，６３とを有する。
【００１４】
また、プリンタ１００は、転写ベルトユニット８および転写ローラ８０を有する。転写ベルトユニット８は、給紙カセット６０からの用紙１０１を搬送する転写ベルト８１と、この転写ベルト８１が張架された駆動ローラ８２ａおよび従動ローラ８２ｂと、転写ベルト８１を清掃する転写ベルトクリーナ８３とを有する。転写ベルト８１は、その表面で用紙１０１を保持するとともに、駆動ローラ８２ａの回転によって移動し、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに沿って用紙１０１を搬送する。転写ローラ８０は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれに対応して設けられ、対応する画像形成部１０の感光体ドラム４１との間で転写ベルト８１を挟むように配置される。
【００１５】
また、プリンタ１００は、定着器９を有する。定着器９は、一対のローラ（例えば加熱ローラおよび加圧ローラ）９ａ，９ｂを有し、用紙１０１上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる。定着器９の下流側には、定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４と、画像が形成された用紙１０１を収容する排出部７に用紙１０１を排出する排出ローラ６５が配置される。
【００１６】
さらに、プリンタ１００は、図示しない駆動機構、電源、通信インタフェース、および制御部を有する。駆動機構は、モータやその駆動力を伝達するギヤなどを含み、転写ベルト８１、感光体ドラム４１、各ローラなどを回転駆動する。電源は、帯電ローラ４２、ＬＥＤヘッド３、現像器５、転写ローラ８０、定着器９、駆動機構の各モータなどに接続され、例えば帯電ローラ４２や転写ローラ８０に所定の電圧を印加する。通信インタフェースは、外部装置から印刷データ（または画像データ）を受信する。制御部は、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、各モータなどに接続され、プリンタ１００の全体の制御を行う。
【００１７】
［露光装置の構成］
次に、本実施の形態における露光装置の構成について説明する。
図２は、本実施の形態における露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を示す概略図である。ＬＥＤヘッド３は、略直線状に配列された複数のＬＥＤ素子（発光部）３０を含む発光部アレイとしてのＬＥＤアレイ３００と、ＬＥＤアレイ３００が配置される配線基板３３と、ＬＥＤアレイ３００に対向して配置されるレンズユニット１と、レンズユニット１を保持するホルダ３４とを有する。
【００１８】
図２では、ＬＥＤ素子３０の配列方向、すなわちＬＥＤアレイ３００の長手方向は、Ｙ方向（図２における左右方向）である。レンズユニット１は、長尺形状を有し、その長手方向がＬＥＤアレイ３００の長手方向（Ｙ方向）と平行になるように配置される。図２には、感光体ドラム４１も示されている。感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲは、ＬＥＤアレイ３００およびレンズアレイ１の長手方向（Ｙ方向）と平行である。レンズユニット１には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って複数のマイクロレンズが配置され、各マイクロレンズは、その光軸の方向がＺ方向（図２における上下方向）となるように配置される。
【００１９】
図３は、本実施の形態におけるＬＥＤヘッド３の構成を示す断面図である。図３は、図２の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。レンズユニット１は、レンズユニット１の長手方向（Ｙ方向）とマイクロレンズの光軸方向（Ｚ方向）の両方に直交する方向（Ｘ方向、図３における左右方向）の幅を有している。レンズユニット１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上に、ＬＥＤ素子３０および感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲが配置される。ＬＥＤ素子３０は、ＬＥＤ素子３０を駆動するドライバＩＣ３１とともに配線基板３３上に配置される。ＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は、ワイヤ３２により互いに接続される。配線基板３３は、ホルダ３４に支持される。
【００２０】
具体的な一例では、ＬＥＤヘッド３の解像度は１２００ｄｐｉであり、ＬＥＤアレイ３００において、１インチ（約２５．４ｍｍ）当たり１２００個のＬＥＤ素子３０が配置される。すなわち、ＬＥＤ素子３０の配列間隔（ピッチ）ＰＤは、０．０２１１７ｍｍである。
【００２１】
［レンズユニットの構成］
次に、本実施の形態におけるレンズユニットの構成について説明する。
図４は、本実施の形態におけるレンズユニット１の構成を示す分解斜視図である。レンズユニット１は、物体側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）としての第１のレンズ板１１−１と、結像側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）としての第２のレンズ板１１−２とを有する。
【００２２】
第１のレンズ板１１−１は、複数の第１のレンズとして、複数の第１のマイクロレンズ１２−１を含む。複数の第１のマイクロレンズ１２−１は、互いに光軸が平行となるように配列される。また、複数の第１のマイクロレンズ１２−１は、当該レンズの光軸と直交する方向（第１の方向）に略直線状に配列される。図４において、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸方向はＺ方向（図４における上下方向）であり、第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向はＹ方向である。
【００２３】
第２のレンズ板１１−２は、複数の第２のレンズとして、上記複数の第１のマイクロレンズ１２−１に対応する、複数の第２のマイクロレンズ１２−２を含む。複数の第２のマイクロレンズ１２−２の各々は、当該レンズと対応する第１のマイクロレンズ１２−１と光軸が一致するように配置される。また、複数の第２のマイクロレンズ１２−２は、当該レンズの光軸と直交する方向（第１の方向、Ｙ方向）に略直線状に配列される。図４において、Ｚ方向の一点鎖線ＡＸＬは、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の共通の光軸を表す。第１のマイクロレンズ１２−１の配列間隔と、第２のマイクロレンズ１２−２の配列間隔とは、互いに同じである。
【００２４】
また、レンズユニット１は、遮光部材としての遮光板２１を有する。遮光板２１は、第１のレンズ板１１−１と第２のレンズ板１１−２との間に配置される。すなわち、第１のレンズ板１１−１と第２のレンズ板１１−２とは、遮光板２１を挟んで互いに対向して配置される。
【００２５】
遮光板２１は、第１のレンズ板１１−１側から第２のレンズ板１１−２側へ入射する光線を制限する絞り部材であり、それぞれ対応する第１のマイクロレンズ１２−１からの光線を第２のマイクロレンズ１２−２側に通過させる複数の開口部（絞り）２２を有する。複数の開口部２２はＹ方向に配列され、その配列間隔は、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の配列間隔と同じである。開口部２２は、当該開口部２２に対応する第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬと位置が一致するように配置される。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬは、当該レンズに対応する開口部２２を通過する。
【００２６】
このように、レンズユニット１は、互いに光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズと絞りとからなるレンズ群を、当該光軸に垂直な方向に略直線状に配置した構成となっている。
【００２７】
図５は、第１のレンズ板１１−１の構成を示す平面図である。第１のレンズ板１１−１には、複数の第１のマイクロレンズ１２−１が、間隔ＰＹで略直線状に配置される。
【００２８】
第１のマイクロレンズ１２−１の幅方向（Ｘ方向）における幅は、第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向（Ｙ方向）における幅より大きい。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１のＸ方向の幅はＲＬＸ×２（半幅または半径はＲＬＸ）であり、第１のマイクロレンズ１２−１のＹ方向の幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。具体的な一例では、ＲＬＸ＝１．５ｍｍ、ＲＬＹ＝０．５ｍｍであり、Ｘ方向の幅はＹ方向の幅の３倍である。
【００２９】
第１のマイクロレンズ１２−１の光軸ＡＸＬは、第１のレンズ板１１−１の幅方向（Ｘ方向）における略中心に位置する。図５では、第１のマイクロレンズ１２−１の光軸は、第１のレンズ板１１−１のＸ方向の中心を通るＹ方向に平行な直線（中心線）ＣＬ上に位置している。
【００３０】
互いに隣接する第１のマイクロレンズ１２−１は、境界で接し、隙間なく連続して配置または形成されている。したがって、第１のマイクロレンズ１２−１のＹ方向の半幅ＲＬＹは、第１のマイクロレンズ１２−１の配列間隔ＰＹにより、ＲＬＹ＝ＰＹ／２で表される。
【００３１】
第２のレンズ板１１−２の構成は、第１のレンズ板１１−１と同様であり、第１のレンズ板１１−１において第１のマイクロレンズ１２−１を第２のマイクロレンズ１２−２と置き換えたものと同等である。
【００３２】
第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２は、発光部（ＬＥＤ素子３０）の光を透過する素材により構成され、例えば、シクロオレフィン系樹脂である光学樹脂（日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成形により複数のマイクロレンズを一体に成形することによって得られる。
【００３３】
以下の説明では、光軸ＡＸＬを含みマイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）に平行な平面（第２の平面）をメリジオナル面（子午線面）と称する。また、光軸ＡＸＬを含みマイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）と直交する平面（すなわちレンズユニット１の幅方向に平行な平面、第１の平面）をサジタル面（球欠面）と称する。また、マイクロレンズの配列方向をメリジオナル方向、レンズユニットの幅方向をサジタル方向と称する。メリジオナル方向およびサジタル方向は、それぞれ図面におけるＹ方向およびＸ方向に対応する。
【００３４】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２について、メリジオナル面による断面形状と、サジタル面による断面形状とは互いに異なる。具体的には、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の入射面（物体側の面）の断面形状は、メリジオナル面による断面とサジタル面による断面とで異なる。また、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の出射面（結像側の面）の断面形状は、メリジオナル面による断面とサジタル面による断面とで異なる。
【００３５】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２について、サジタル面による断面形状の曲率半径は、メリジオナル面による断面形状の曲率半径より大きい。具体的には、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２のそれぞれの入射面および出射面について、サジタル面による断面形状の曲率半径は、メリジオナル面による断面形状の曲率半径より大きい。
【００３６】
Ｘ方向を座標軸とする座標をＸ座標、Ｙ方向を座標軸とする座標をＹ座標、Ｚ方向を座標軸とする座標をＺ座標とすると、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の曲面（具体的には入射面および出射面）は、例えば、下記のＸＹ多項式（１）で表される形状を有する。Ｚ座標の座標軸は、光軸（中心軸）ＡＸＬと一致し、物体から結像へ向かう方向を正方向とする。ＣＲは曲率半径、Ｋはコーニック定数、ＣＰｎ，ｍは多項式の係数を表す。ｎおよびｍはそれぞれＸおよびＹの冪指数であり、正の整数である。
【数１】
【００３７】
さらに、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２のそれぞれの入射面および出射面は、メリジオナル面を対称面として面対称であり、サジタル面を対称面として面対称である。このとき、上記式（１）の冪指数ｎおよびｍは、それぞれ偶数である。
【００３８】
図６は、遮光板２１の構成を示す平面図である。遮光板２１は、複数の開口部２２を有する。開口部２２の配列間隔は、第１および第２のマイクロレンズ１２−１，１２−２の配列間隔に一致する。すなわち、開口部２２は、Ｙ方向（図６における上下方向）に間隔ＰＹで略直線状に配列される。
【００３９】
本例では、開口部２２は、ＸＹ平面において、半径ＲＡＸの円を、当該円の中心から距離ＲＡＹ（＜ＲＡＸ）だけ離れたＸ方向（レンズユニット１の幅方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。開口部２２の中心（半径ＲＡＸの円の中心）は、マイクロレンズの光軸ＡＸＬと一致する位置にある。
【００４０】
遮光板２１は、発光部（ＬＥＤ素子３０）の光を遮光する素材により形成され、例えば、ポリカーボネートを用いて射出成型法により作成される。
【００４１】
図７は、レンズユニット１の構成を示すサジタル面による断面図である。図７は、図５および図６の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図７には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００４２】
物体面ＯＰ上において、レンズユニット１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上の位置に、物体３０ＡとしてのＬＥＤアレイ３００が配置される。物体面ＯＰから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯだけ離れた位置に第１のマイクロレンズ１２−１が配置される。第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１と光軸ＡＸＬが一致するように対向して、第１のマイクロレンズ１２−１から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＳだけ隔てた位置に配置される。レンズユニット１の結像面ＩＰの位置は、第２のマイクロレンズ１２−２から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＩだけ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１２−１の厚さはＬＴ１であり、第２のマイクロレンズ１２−２の厚さはＬＴ２である。
【００４３】
ここで、サジタル面内の平行光線（または平行光線束）による焦点、主平面、および焦点距離を、それぞれサジタル焦点、サジタル主平面、およびサジタル焦点距離と称する。
【００４４】
第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル焦点が物体３０Ａと一致するように、サジタル主平面ＨＸ１と物体面ＯＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ１と一致するように配置される。また、第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル焦点が結像３０Ｃと一致するように、サジタル主平面ＨＸ２と結像面ＩＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ２と一致するように配置される。
【００４５】
距離ＦＸ１と距離ＬＯの差は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離ＦＸ２と距離ＬＩの差は、第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径に反比例する。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＦＸ１とＬＯの差およびＦＸ２とＬＩの差はともに無視することができる。したがって、第１のマイクロレンズ１２−１のサジタル焦点距離ＦＸ１は、当該レンズから物体面ＯＰまでの距離ＬＯと略一致する。また、第２のマイクロレンズ１２−２のサジタル焦点距離ＦＸ２は、当該レンズから結像面ＩＰまでの距離ＬＩと略一致する。
【００４６】
第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、互いに同じ構成のレンズであってもよい。このとき、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、互いに同じ厚さおよびサジタル焦点距離を有し、ＬＴ１＝ＬＴ２、ＦＸ１＝ＦＸ２である。また、例えば、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面と同じ形状の第２のマイクロレンズ１２−２の曲面が結像面側となるように、互いに対向して配置され、距離ＬＯおよび距離ＬＩは互いに等しい距離に設定される。
【００４７】
図８は、レンズユニット１の構成を示すメリジオナル面による断面図である。図８は、図５および図６の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図８には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００４８】
第１のマイクロレンズ１２−１は、当該レンズから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯ１だけ離れた位置にある物体からのメリジオナル面内の光線（以下、「メリジオナル光線」という）を、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ１だけ離れた位置にある集光点３０Ｂに集光する。第２のマイクロレンズ１２−２は、当該レンズから光軸方向に距離ＬＯ２だけ離れた位置にある集光点３０Ｂのメリジオナル光線を、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ２だけ隔てた位置に結像する。
【００４９】
レンズユニット１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１２−１までの距離ＬＯは、距離ＬＯ１と等しい距離に設定され、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２の間隔ＬＳは、距離（ＬＩ１＋ＬＯ２）と等しい距離に設定され、第２のマイクロレンズ１２−２からレンズユニット１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＩ２と等しい距離に設定される。
【００５０】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２とは互いに等しく、距離ＬＩ１と距離ＬＯ２とは互いに等しく、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２の間隔ＬＳは、距離（ＬＩ１×２）となる。
【００５１】
図９は、レンズユニット１の構成を示すメリジオナル面による断面図である。図９は、図５および図６の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図９には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００５２】
ここで、メリジオナル面内の平行光線（または平行光線束）による焦点、主平面、および焦点距離を、それぞれメリジオナル焦点、メリジオナル主平面、およびメリジオナル焦点距離と称する。
【００５３】
図９において、第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル焦点距離はＦＹ１であり、第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル主平面ＨＦ１から物体面ＯＰまでの距離はＳＯ１である。また、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル焦点距離はＦＹ２であり、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル主平面ＨＳ２から結像面ＩＰまでの距離はＳＩ２である。
【００５４】
距離ＳＯ１と距離ＬＯ１の差は、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離ＳＩ２と距離ＬＩ２の差は、第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径に反比例する。本例では、第１のマイクロレンズ１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＳＯ１とＬＯ１の差およびＳＩ２とＬＩ２の差はともに無視することができ、ＳＯ１≒ＬＯ１かつＳＩ２≒ＬＩ２である。
【００５５】
第１のマイクロレンズ１２−１のメリジオナル焦点距離ＦＹ１は、当該レンズのサジタル焦点距離ＦＸ１に比べて小さくなっている。また、第２のマイクロレンズ１２−２のメリジオナル焦点距離ＦＹ２は、当該レンズのサジタル焦点距離ＦＸ２に比べて小さくなっている。
【００５６】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間では、物体面ＯＰ上の各点からの光線の主光線が光軸ＡＸＬと平行である。開口部２２を画定する遮光板２１の内壁の直近を通る光線ＢＣの外側の周辺光線は遮光板２１によって遮断される。光線ＢＣと光軸ＡＸＬと物体面ＯＰとで作られる三角形と、光線ＢＣと光軸ＡＸＬとメリジオナル主平面ＨＦ１とで作られる三角形とは互いに相似である。これらのことから、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさＶＹ（物体面ＯＰと光軸ＡＸＬとの交点から物体面ＯＰと光線ＢＣとの交点までの距離）は、下記式（２）で表される。
【数２】
【００５７】
図１０は、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさと配列との関係を説明するための図である。図１０には、第１のマイクロレンズ１２−１および物体面ＯＰのメリジオナル面による断面図が示されている。以下、図１０を参照して、第１のマイクロレンズ１２−１の視野の大きさＶＹと配列との関係を説明する。
【００５８】
図１０（ａ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が少なくとも１つのマイクロレンズの視野に含まれ、すべてのＬＥＤ素子３０の結像が感光体ドラム４１に形成される場合であって、視野の大きさＶＹが最小である場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（３）で表される。
【数３】
【００５９】
上記式（２）および式（３）から、すべてのＬＥＤ素子３０の結像が感光体ドラム４１に形成されるための配列間隔ＰＹの条件は、メリジオナル焦点距離ＦＹ１、距離ＬＯ１、Ｙ方向における開口部２２の開口の半幅ＲＡＹを用いて、下記式（４）で表される。
【数４】
【００６０】
２つ以上のマイクロレンズによって各ＬＥＤ素子３０の結像が形成されるように構成することによって、すべてのＬＥＤ素子３０の結像を略同じ形状で略同じ光量で形成することが可能になる。
【００６１】
図１０（ｂ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が２つの第１のマイクロレンズ１２−１の視野に含まれる場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（５）で表される。
【数５】
【００６２】
一方、マイクロレンズによる結像は、わずかながらに歪みを持っているため、多数のマイクロレンズの結像が重ね合わされることによって結像が劣化する場合がある。実験によって、各ＬＥＤ素子３０が４つ以上のマイクロレンズの視野に含まれ、結像が形成されるとき、各マイクロレンズの歪みによって解像度が著しく低下することが判明した。
【００６３】
図１０（ｃ）は、すべてのＬＥＤ素子３０が４つの第１のマイクロレンズ１２−１の視野に含まれる場合を示している。このとき、視野の大きさＶＹは、マイクロレンズの配列間隔ＰＹを用いて、下記式（６）で表される。
【数６】
【００６４】
上記式（２）、式（５）、および式（６）から、良好な結像を得るための配列間隔ＰＹの条件は、メリジオナル焦点距離ＦＹ１、距離ＬＯ１、Ｙ方向における開口部２２の開口の半幅ＲＡＹを用いて、下記式（７）で表される。
【数７】
【００６５】
［画像形成装置の動作］
上記構成を有する画像形成装置としてのプリンタ１００の動作について、図１を参照して説明する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々において、感光体ドラム１の表面は、電圧が印加された帯電ローラ４２により帯電される。続いて、感光体ドラム４１が回転することによって、帯電された感光体ドラム４１の表面は、ＬＥＤヘッド３の付近に到達し、ＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像器５により現像され、感光体ドラム４１の表面にトナー像が形成される。
【００６６】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１は、給紙ローラ６１によって給紙カセット６０から取り出され、搬送ローラ６２，６３により、転写ベルト８１へ搬送される。さらに、用紙１０１は、転写ベルト８１に保持されて搬送され、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを順に通過する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々の感光体ドラム４１の表面上のトナー像は、感光体ドラム４１の回転により、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送され、電圧が印加されている転写ローラ８０と転写ベルト８１によって用紙１０１上に転写される。続いて、表面にトナー像が形成された用紙１０１は、転写ベルト８１の回転によって定着器９に搬送される。用紙１０１上のトナー像は、定着器９により加圧されながら加熱されることにより、溶融し、用紙１０１上に固定される。さらに、用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により、排出部７に排出され、プリンタ１００の動作が終了する。
【００６７】
［露光装置の動作］
次に、露光装置の動作について、図３を参照して説明する。プリンタ１００の制御部は、画像データに基づき、露光装置としてのＬＥＤヘッド３に制御信号を出力する。ＬＥＤヘッド３のドライバＩＣ３１は、制御部からの制御信号に基づき、各ＬＥＤ素子３０に駆動信号を出力する。各ＬＥＤ素子３０は、ドライバＩＣ３１からの駆動信号に応じた光量で発光する。ＬＥＤ素子３０から出射された光はレンズユニット１に入射し、感光体ドラム４１上に結像する。
【００６８】
［レンズユニットの作用］
レンズユニット１の作用について、図７を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられる光線のうち、サジタル面内の光線（以下、「サジタル光線」という）は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって平行化されて平行光線となる。つまり、第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル面内でコリメートレンズとして作用し、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間において、物体３０Ａのサジタル光線は平行光線となっている。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。すなわち、レンズユニット１は、Ｘ方向において、倒立像を形成する。
【００６９】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合にも、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間において、物体３０Ａのサジタル光線は平行光線となり、物体３０Ａの倒立像である結像３０Ｃが形成される。
【００７０】
このように、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル面において、物体３０Ａからの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により平行化され、当該平行化された光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面ＩＰに結像するように構成される。
【００７１】
なお、物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板２１により遮断される。
【００７２】
次に、レンズユニット１の作用について、図８を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられる光線のうち、メリジオナル面内の光線（メリジオナル光線）は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって、当該レンズから光軸方向に距離ＬＩ１だけ隔てた集光面ＩＭＰ上の集光点３０Ｂに集光する。そして、集光点３０Ｂを通過した光線は、第２のマイクロレンズ１２−２によって結像面ＩＰ上に結像し、これにより、集光点３０Ｂに形成された像の結像が結像面ＩＰ上に形成され、結像面ＩＰ上に物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。集光点３０Ｂに形成される像は、物体３０Ａの倒立縮小像であり、結像３０Ｃは、集光点３０Ｂの像の倒立拡大像である。すなわち、第１のマイクロレンズ１２−１は、物体３０Ａの縮小等立像を形成し、第２のマイクロレンズ１２−２は、第１のマイクロレンズ１２−１により形成された像の拡大等立像を形成する。また、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間では、物体面ＯＰ上の各点からのメリジオナル光線の主光線が平行であり、いわゆるテレセントリックになっている。
【００７３】
メリジオナル面において、結像３０Ｃは、物体３０Ａの正立等倍像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｙ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、＋Ｙ方向の矢印となる。すなわち、レンズユニット１は、Ｙ方向において、正立等倍像を形成する。
【００７４】
第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが互いに同じ構成を有する場合にも、レンズユニット１は、メリジオナル面上で、物体３０Ａの正立等倍像を形成する。具体的には、物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０のメリジオナル光線は、第１のマイクロレンズ１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１２−１によって、当該レンズから光軸方向に距離ＬＳ／２だけ隔てた位置にある集光点３０Ｂに集光する。さらに、第２のマイクロレンズ１２−２によって、集光点３０Ｂに形成された像の結像が結像面ＩＰ上に形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３０Ａの結像３０Ｃが形成される。また、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との間ではテレセントリックになっている。
【００７５】
このように、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、メリジオナル面において、物体３０Ａからの光線が第１のマイクロレンズ１２−１により集光点に集光し、当該集光点を通過した光線が第２のマイクロレンズ１２−２により結像面に結像するように構成される。
【００７６】
なお、物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は遮光板２１により遮断される。
【００７７】
以上のように、サジタル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの倒立像であり、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【００７８】
［焦点距離の測定］
次に、レンズユニット１のマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２）の焦点距離の測定について説明する。マイクロレンズの焦点距離は、例えば、ノーダル・スライド法により測定される。
【００７９】
図１１は、ノーダル・スライド法を用いた焦点距離測定器２００の構成を示す概略図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ焦点距離測定器２００の平面図および側面図である。
【００８０】
焦点距離測定器２００は、回転台２０１、ステージ２０２、顕微鏡２０３、および照明装置２０４を有する。回転台２０１は、回転軸２０１Ａを中心に回転可能に構成されている。回転台２０１上には、ステージ２０２が配置される。ステージ２０２上には、被検レンズ１２（第１のマイクロレンズ１２−１または第２のマイクロレンズ１２−２）が、当該被検レンズ１２の光軸ＡＸが顕微鏡２０３の光軸と一致するように固定される。ステージ２０２および被検レンズ１２は、回転台２０１の回転に伴って回転する。また、ステージ２０２は、光軸ＡＸと平行な方向に移動可能に構成されている。顕微鏡２０３は、光軸ＡＸと平行な方向に移動可能に構成されている。また、顕微鏡２０３は、当該顕微鏡２０３の物体面の位置が回転軸２０１Ａの位置と一致する場合を基準として、顕微鏡２０３の移動量が計測可能なように構成されている。照明装置２０４は、メリジオナル面内で光軸ＡＸと平行な平行光線ＢＴＹ、およびサジタル面内で光軸ＡＸと平行な平行光線ＢＴＸを発し、被検レンズ１２に入射させることができるように構成されている。
【００８１】
図１１（ａ）を参照して、メリジオナル焦点距離ＦＹの測定方法について説明する。照明装置２０４から平行光線ＢＴＹを発し、顕微鏡２０３を被検レンズ１２から離れる方向へ移動させ、被検レンズ１２による平行光線ＢＴＹの像が最も小さくなる位置まで顕微鏡２０３を移動させる。次に、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＹの集光位置（像の位置）が変わらない位置となるように、ステージ２０２および顕微鏡２０３をそれぞれ移動させる。そして、上記位置になったときの顕微鏡２０３の移動量ＺＹ１を計測する。すなわち、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＹの集光位置が変わらない状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＹ１を計測する。ここで、移動量（距離）ＺＹ１は、被検レンズ１２のメリジオナル焦点距離ＦＹに相当する。また、このとき、回転軸２０１Ａの位置は、被検レンズ１２のメリジオナル主平面の位置に相当する。
【００８２】
次に、ステージ２０２の位置を固定したまま、顕微鏡２０３を被検レンズ１２に近付ける方向に移動させ、顕微鏡２０３の物体面を被検レンズ１２の面頂点に一致させる。そして、このときの顕微鏡２０３の移動量ＺＹ２を計測する。すなわち、顕微鏡２０３の物体面が被検レンズ１２の面頂点と一致する状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＹ２を計測する。さらに、被検レンズ１２の面頂点から被検レンズ１２の物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することによって、被検レンズ１２の物体面とメリジオナル主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝ＺＹ２＋ＬＯより求めることができる。
【００８３】
図１１（ｂ）を参照して、サジタル焦点距離ＦＸの測定方法について説明する。照明装置２０４から平行光線ＢＴＸを発し、顕微鏡２０３を被検レンズ１２から離れる方向へ移動させ、被検レンズ１２による平行光線ＢＴＸの像が最も小さくなる位置まで顕微鏡２０３を移動させる。次に、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＸの集光位置（像の位置）が変わらない位置となるように、ステージ２０２および顕微鏡２０３をそれぞれ移動させる。そして、上記位置となったときの顕微鏡２０３の移動量ＺＸ１を計測する。すなわち、回転台２０１を微小に回転させても平行光線ＢＴＸの集光位置が変わらない状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＸ１を計測する。ここで、移動量（距離）ＺＸ１は、被検レンズ１２のサジタル焦点距離ＦＸに相当する。また、このとき、回転軸２０１Ａの位置は、被検レンズ１２のサジタル主平面の位置に相当する。
【００８４】
次に、ステージ２０２の位置を固定したまま、顕微鏡２０３を被検レンズ１２に近付ける方向に移動させ、顕微鏡２０３の物体面を被検レンズ１２の面頂点に一致させる。そして、このときの顕微鏡２０３の移動量ＺＸ２を計測する。すなわち、顕微鏡２０３の物体面が被検レンズ１２の面頂点と一致する状態における、回転軸２０１Ａから顕微鏡２０３の物体面までの距離ＺＸ２を計測する。さらに、被検レンズ１２の面頂点から被検レンズ１２の物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することによって、被検レンズ１２の物体面とメリジオナル主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝ＺＸ２＋ＬＯより求めることができる。
【００８５】
［効果］
以上説明した本実施の形態によれば、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、レンズユニットは、互いに光軸が平行となるように光軸と直交するＹ方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、それぞれ対応する第１のレンズと光軸が一致するようにＹ方向に配列された複数の第２のレンズを含む第２のレンズアレイとを有する。このレンズユニットにおいて、互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、光軸を含みＹ方向と直交するサジタル面において、物体からの光線が第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が第２のレンズにより結像面に結像するように構成される。この構成によれば、光利用効率が高いレンズユニットを得ることが可能となる。具体的には、光源からの光線を多く取り込み、明るい結像を形成することができるレンズユニットを構成することが可能となる。このようなレンズユニットによれば、光源の光量が小さくても、十分な明るさの結像を形成することが可能になる。
【００８６】
より具体的には、サジタル面とメリジオナル面の両面において、物体からの光線が第１のレンズにより第１のレンズと第２のレンズとの間の集光点に集光し、当該集光点を通過した光線が第２のレンズにより結像面に結像する従来の構成では、第１のレンズの物体側の面および第２のレンズの結像側の面の曲率半径が比較的小さい。このため、当該構成では、多くの光線を取り込むことができるようにレンズのＸ方向の寸法（例えば幅または半径）を大きくすると、レンズの厚さが厚くなってしまう。レンズが厚くなると、隣り合う２つのレンズの一方から他方へ透過する光（いわゆるクロストーク光）が増加して、結像のコントラストが低下してしまう。
【００８７】
一方、本実施の形態では、サジタル面内において、第１のレンズは物体からの光線を平行化するように（すなわちコリメートレンズとして作用するように）構成され、第２のレンズは平行化された光線を結像するように構成される。この構成では、サジタル面において、第１のレンズの物体側の面および第２のレンズの結像側の面の曲率半径が比較的大きくなる。このため、当該構成によれば、レンズのＸ方向の寸法を大きくした場合におけるレンズの厚さの増大を回避または軽減することができ、クロストーク光の増大を回避または軽減することができる。これにより、結像のコントラストの低下を回避または軽減しつつ、多くの光線を取り込むことができるようにレンズを大きくすることが可能となり、光利用効率が高いレンズユニットを得ることが可能となる。
【００８８】
具体的な一例では、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２の半幅ＲＬＸを半幅ＲＬＹ（＝０．５ｍｍ）の３倍の１．５ｍｍとすることにより、半幅ＲＬＸおよび半幅ＲＬＹがともに０．５ｍｍの場合と比較して、マイクロレンズの光量を増大させることができる。
【００８９】
また、本実施の形態のレンズユニットにおいては、レンズのサジタル焦点距離が、上記従来の構成に比べて大きくなる。一般にレンズの明るさＦＮは、レンズの焦点距離をＦ、レンズの口径（外径）をΦとしたとき、ＦＮ＝Ｆ／Φで表され、焦点距離が大きいほど明るさＦＮは大きくなる。よって、本実施の形態のレンズユニットは、従来のレンズユニットに比べて明るい結像を形成することができる。
【００９０】
さらに、サジタル面内において、第１のレンズから出射される光線が平行光線であるため、従来のレンズユニットに比べて収差が低減され、結像の歪みやボケが低減される。
【００９１】
なお、第１のマイクロレンズ１２−１および第２のマイクロレンズ１２−２は、球面で形成されても良いし、アナモフィック非球面や、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面で形成されても良い。
【００９２】
また、第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２は、例えば金型成型により形成されるが、樹脂を型に用いた型成型法や切削加工などにより形成されてもよい。
【００９３】
また、第１のレンズ板１１−１および第２のレンズ板１１−２の素材は、例えば樹脂であるが、ガラス等でも良い。
【００９４】
また、遮光板２１は、例えばポリカーボネートを用いて射出成型法により作成されるが、この限りではなく、切削加工により作成されても良いし、金属をエッチングすることで作成されても良い。
【００９５】
また、上記の説明では、発光部としてＬＥＤ素子を用いる場合を例示したが、発光部としては、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やレーザなど、ＬＥＤ素子以外のものが用いられても良い。
【００９６】
また、本件明細書において、「直交」、「平行」、「一致」とは、それぞれ、厳密な意味での直交、平行、一致に限定されるものではなく、略直交、略平行、略一致も含む。
【００９７】
実施の形態２．
以下、実施の形態２におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態におけるレンズユニットは、実施の形態１のレンズユニット１に対し、マイクロレンズの形状が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態１と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【００９８】
図１２は、第１のレンズ板１１−１の構成を示す平面図である。図１３および図１４は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図１５は、レンズユニットの構成を示すメリジオナル面による断面図である。図１３および図１４は、図１２の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図１５は、図１２の線分Ｂ−Ｂでの断面図を示す。図１３〜図１５には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【００９９】
図１２〜図１５に示されるように、第１のマイクロレンズ１２−１は、物体側の面としての外側面１３−１と、結像側の面としての内側面１４−１とを有する。第２のマイクロレンズ１２−２は、物体側の面としての内側面１４−２と、結像側の面としての外側面１３−２とを有する。
【０１００】
外側面１３−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＡの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＡ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。したがって、外側面１３−１のＸ方向における幅はＲＬＸＡ×２（半幅または半径はＲＬＸＡ）であり、外側面１３−１のＹ方向における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）であり、外側面１３−１のＸ方向における幅はＹ方向における幅より大きい。
【０１０１】
内側面１４−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＢの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＢ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断した形状を有する。したがって、内側面１４−１のＸ方向における幅はＲＬＸＢ×２（半幅または半径はＲＬＸＡ）であり、内側面１４−１のＹ方向における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）であり、内側面１４−１のＸ方向における幅はＹ方向における幅より大きい。
【０１０２】
本例では、外側面１３−２は、上記外側面１３−１と同様の形状を有し、内側面１４−２は、上記内側面１４−１と同様の形状を有する。ただし、外側面１３−２および内側面１４−２は、それぞれ外側面１３−１および内側面１４−１と異なる形状であってもよい。
【０１０３】
図１３および図１４に示されるように、第１のマイクロレンズ１２−１は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１３−１の幅（または半幅）が、内側面１４−１の幅（または半幅）より小さくなるように構成されている。また、第２のマイクロレンズ１２−２は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１３−２の幅（または半幅）が、内側面１４−２の幅（または半幅）より小さくなるように構成されている。本例では、外側面１３−１のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。また、外側面１３−２のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。
【０１０４】
図１４において、平面ＨＸ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１４−１の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ１は、周辺光線ＰＲ１と光軸ＡＸＬとの交点の位置（物体３０Ａの位置）を表す。点Ｐ３は、外側面１３−１の頂点を表す。点Ｐ２は、外側面１３−１の頂点Ｐ３における接線と周辺光線ＰＲ１との交点を表す。点Ｐ４は、周辺光線ＰＲ１とサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。点Ｐ５は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。
【０１０５】
三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ４Ｐ５とは、相似の関係である。したがって、物体３０Ａからサジタル主平面ＨＸ１までの距離をＳＯ１、物体３０Ａから外側面１３−１までの距離をＬＯ１とすると、線分Ｐ２Ｐ３の長さは、下記式（８）で表される。
【数８】
【０１０６】
周辺光線ＰＲ１が外側面１３−１の最も外側を通過する場合、外側面１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（９）を満たす。
【数９】
【０１０７】
そこで、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１２−１は、外側面１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（９）を満たすように構成される。
【０１０８】
また、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１２−１は、サジタル面において、物体３０Ａ側に向かい内側面１４−１に平行光線を入射させた場合、内側面１４−１の端部に入射した光線が、外側面１３−１の端部を通過するように構成される。
【０１０９】
図１４において、平面ＨＸ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２へ入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１４−２の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ６は、周辺光線ＰＲ２と光軸ＡＸＬとの交点の位置（結像３０Ｃの位置）を表す。点Ｐ８は、外側面１３−２の頂点を表す。点Ｐ７は、外側面１３−２の頂点Ｐ８における接線と周辺光線ＰＲ２との交点を表す。点Ｐ９は、周辺光線ＰＲ２とサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。点Ｐ１０は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。
【０１１０】
三角形Ｐ６Ｐ７Ｐ８と三角形Ｐ６Ｐ９Ｐ１０とは、相似の関係である。したがって、サジタル主平面ＨＸ２から結像３０Ｃまでの距離をＳＩ２、外側面１３−２から結像３０Ｃまでの距離をＬＩ２とすると、線分Ｐ７Ｐ８の長さは、下記式（１０）で表される。
【数１０】
【０１１１】
周辺光線ＰＲ２が外側面１３−２の最も外側を通過する場合、外側面１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１１）を満たす。
【数１１】
【０１１２】
そこで、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１２−２は、外側面１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における半幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１１）を満たすように構成される。
【０１１３】
また、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１２−２は、サジタル面において、結像３０Ｃ側に向かい内側面１４−２に平行光線を入射させた場合、内側面１４−２の端部に入射した光線が、外側面１３−２の端部を通過するように構成される。
【０１１４】
図１３および図１４に示されるように、Ｘ方向またはサジタル面において、内側面１４−１の幅または半幅は、開口部２２の幅または半幅より大きくされる。具体的には、内側面１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。また、内側面１４−２の幅または半幅は、開口部２２の幅または半幅より大きくされる。具体的には、内側面１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。
【０１１５】
図１５に示されるように、レンズユニットのメリジオナル面における構成は、実施の形態１におけるレンズユニット１と同様である。
【０１１６】
以上説明した本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果の他に、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、第１のレンズは、Ｘ方向における物体側の面の幅が、Ｘ方向における結像側の面の幅より小さくなるように構成される。また、第２のレンズは、Ｘ方向における結像側の面の幅が、Ｘ方向における物体側の面の幅より小さくなるように構成される。このように、レンズの一方の面（外側面）を小さく構成することにより、レンズの加工領域を少なくすることが可能となる。これにより、例えば、加工時間の短縮や加工精度の向上が可能となる。特に、第１のレンズの物体側の面の幅または第２のレンズの結像側の面の幅を、有効な光線が入射する範囲内に収めることにより、有効な光線が入射しない領域の加工を無くすことができ、加工領域を最小限にすることができる。
【０１１７】
具体的には、レンズユニットの光利用効率を高くするため（レンズアレイの光量を増加させるため）、レンズの寸法（例えば半径）を拡大すると、レンズの加工領域が増大するので、加工に時間がかかったり、加工の精度が低下したりすることが考えられる。また、レンズの周囲での厚さが薄くなるので、強度が低下することによって、レンズアレイに歪みが生じることが考えられる。
【０１１８】
これに対し、本実施の形態の構成によれば、レンズの寸法を拡大した場合におけるレンズの加工領域の増大を抑えることが可能となる。特に、第１のレンズの物体側の面の幅または第２のレンズの結像側の面の幅を、有効な光線が入射する範囲内に収めることにより、有効な光線が入射しない領域の加工を無くすことができ、加工領域の増大を最小限に抑えることができる。また、レンズの寸法を拡大する場合に、第１のレンズの物体側の面または第２のレンズの結像側の面の周囲の高さ（第１のレンズまたは第２のレンズの周囲の厚さ）を確保することができ、レンズアレイの強度を保つことができる。具体的には、凸レンズの場合、曲率半径が同じである場合、レンズの径が大きくなるほど、レンズの縁の厚さが薄くなる。本実施の形態の構成では、レンズの径が小さくなっているので、レンズの縁の厚さが確保される。
【０１１９】
また、本実施の形態では、Ｘ方向について、第１のレンズの結像側の面の幅は、開口部の幅より大きい。この構成により、第１のレンズアレイと遮光部材との接合が容易となり、レンズユニットの組み立て性が向上する。例えば、第１のレンズアレイと遮光部材とを接合して組み立てる際に、幅方向（Ｘ方向）に多少の位置ずれが生じても、第１のレンズの物体側の面の周囲からの光線が開口部に入射しにくく、結像の劣化（例えば結像の解像度の劣化）がおきにくい。また、本実施の形態では、第２のレンズの物体側の面の幅は、開口部の幅より大きい。この構成により、第２のレンズアレイと遮光部材との接合が容易となり、レンズユニットの組み立て性が向上する。例えば、第２のレンズアレイと遮光部材とを接合して組み立てる際に、幅方向（Ｘ方向）に多少の位置ずれが生じても、開口部を通過した光線が第２のレンズの結像側の面の周囲に入射しにくく、結像の劣化（例えば結像の解像度の劣化）がおきにくい。
【０１２０】
実施の形態３．
以下、実施の形態３におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態のレンズユニットは、実施の形態１のレンズユニット１に対し、マイクロレンズの配置が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態１と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【０１２１】
図１６は、本実施の形態におけるレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。レンズユニットは、物体側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）としての第１のレンズ板１１１−１と、結像側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）としての第２のレンズ板１１１−２とを有する。
【０１２２】
第１のレンズ板１１１−１は、第１のレンズ列１１５−１と、第２のレンズ列１１６−１とを有する。第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１は、それぞれ複数の第１のマイクロレンズ１１２−１を含む。これらの複数の第１のマイクロレンズ１１２−１は、互いに光軸が平行となるように配列される。また、第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１の各々において、複数の第１のマイクロレンズ１１２−１は、光軸と直交する方向に略直線状に配列される。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸方向はＺ方向であり、第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向はＹ方向である。
【０１２３】
第２のレンズ板１１１−２は、第１のレンズ列１１５−２と、第２のレンズ列１１６−２とを有する。第１のレンズ列１１５−２および第２のレンズ列１１６−２は、それぞれ複数の第２のマイクロレンズ１１２−２を含む。複数の第２のマイクロレンズ１１２−２の各々は、当該レンズと対応する第１のマイクロレンズ１１２−１と光軸が一致するように配列される。第１のレンズ列１１５−２および第２のレンズ列１１６−２の各々において、複数の第２のマイクロレンズ１１２−２は、光軸と直交する方向（Ｙ方向）に略直線状に配列される。図１６において、Ｚ方向の一点鎖線ＡＸＬは、第１のマイクロレンズ１１２−１および第２のマイクロレンズ１１２−２の共通の光軸を表す。第１のマイクロレンズ１１２−１の配列間隔と、第２のマイクロレンズ１１２−２の配列間隔とは、互いに同じである。
【０１２４】
このように、本実施の形態では、第１のレンズ板１１１−１には第１のマイクロレンズ１１２−１が２列に配列され、第２のレンズ板１１１−２には第２のマイクロレンズ１１２−２が２列に配列される。
【０１２５】
また、レンズユニットは、遮光部材としての遮光板１２１を有する。この遮光板１２１は、第１のレンズ板１１１−１側から第２のレンズ板１１１−２側へ入射する光線を制限する絞り部材であり、それぞれ対応する第１のマイクロレンズ１１２−１からの光線を第２のマイクロレンズ１１２−２側に通過させる複数の開口部（絞り）１２２を有する。
【０１２６】
第１のレンズ板１１１−１と第２のレンズ板１１１−２とは、遮光板１２１を挟んで互いに対向して配置される。
【０１２７】
図１７は、第１のレンズ板１１１−１の構成を示す平面図である。第１のレンズ板１１１−１において、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１とは、マイクロレンズの配列方向（Ｙ方向）について交互に配置される。具体的には、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向は、第１のレンズ板１１１−１の長手方向に平行な方向であり、配列間隔はＰＹ×２である。同様に、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向は、第１のレンズ板１１１−１の長手方向に平行な方向であり、配列間隔はＰＹ×２である。第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１との配列間隔はＰＹである。このように、図１７の例では、第１のレンズ板１１１−１には、第１のマイクロレンズ１１２−１が、２列に、千鳥格子状に配置されている。
【０１２８】
第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。具体的な一例では、ＲＬＸ＝１．５ｍｍ、ＲＬＹ＝０．５ｍｍである。
【０１２９】
第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１は、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１を、光軸ＡＸＬを回転軸として（Ｚ方向周りに）１８０度回転させた形状を有する。
【０１３０】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、例えば、実施の形態１における第１のマイクロレンズ１２−１をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。
【０１３１】
第１のレンズ板１１１−１において、第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬと、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬとは、レンズユニットの幅方向（Ｘ方向）における略中心に位置し、図１７の例では、レンズユニットの幅方向の中心を通るＹ方向の中心線ＣＬ上に位置している。第１のレンズ列１１５−１の第１のマイクロレンズ１１２−１と、第２のレンズ列１１６−１の第１のマイクロレンズ１１２−１とは、中心線ＣＬで互いにＸ方向に隣接する。
【０１３２】
第１のレンズ列１１５−１および第２のレンズ列１１６−１において、互いにＹ方向に隣接する第１のマイクロレンズ１１２−１は、境界で接し、隙間なく連続して配置または形成されている。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１の配列方向（Ｙ方向）の半幅ＲＬＹは、レンズ配列間隔ＰＹと等しくなっている。
【０１３３】
第２のレンズ板１１１−２の構成は、第１のレンズ板１１１−１と同様であり、第１のレンズ板１１１−１において第１のマイクロレンズ１１２−１を第２のマイクロレンズ１１２−２と置き換えたものと同等である。
【０１３４】
図１８は、遮光板１２１の構成を示す平面図である。遮光板１２１は、複数の開口部１２２を有する。開口部１２２のＹ方向（マイクロレンズ配列方向）の配列間隔は、第１のマイクロレンズ１１２−１のＹ方向の配列間隔と一致する。開口部１２２は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１と対向するように配置される。具体的には、開口部１２２のＹ方向における中心位置は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬの位置と一致するように配置される。
【０１３５】
開口部１２２は、半径ＲＡＸの円を、当該円の中心から距離ＲＡＹ（＜ＲＡＸ）だけ離れたＸ方向（レンズユニットの幅方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心から距離ＴＢ／２だけ離れたＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。上記半径ＲＡＸの円の中心位置は、対応する第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬの位置と一致する。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬは、遮光板１２１の幅方向（Ｘ方向）の中心を通る中心線ＣＬ上に位置する。第１のマイクロレンズ１１２−１の光軸ＡＸＬは開口部１２２の範囲外にあり、物体３０Ａから発せられた光軸ＡＸＬに一致する光線は、遮光板１２１により遮光される。
【０１３６】
図１９は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図１９は、図１７および図１８の線分Ａ−Ａでの断面図を示す。図１９には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【０１３７】
物体面ＯＰ上において、レンズユニットの幅方向（Ｘ方向）の中心を通るＺ方向の直線（中心線）ＣＬ上の位置に、物体３０ＡとしてのＬＥＤアレイ３００が配置される。物体面ＯＰから光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＯだけ離れた位置に第１のマイクロレンズ１１２−１が配置される。第２のマイクロレンズ１１２−２は、第１のマイクロレンズ１１２−１と光軸ＡＸＬが一致するように対向して、第１のマイクロレンズ１１２−１から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＳだけ隔てた位置に配置される。レンズユニットの結像面ＩＰの位置は、第２のマイクロレンズ１１２−２から光軸ＡＸＬ方向に距離ＬＩだけ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１１２−１の厚さはＬＴ１であり、第２のマイクロレンズ１１２−２の厚さはＬＴ２である。
【０１３８】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、サジタル焦点が物体３０Ａと一致するように、サジタル主平面ＨＸ１と物体面ＯＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ１と一致するように配置される。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、サジタル焦点が結像３０Ｃと一致するように、サジタル主平面ＨＸ２と結像面ＩＰとの間隔がサジタル焦点距離ＦＸ２と一致するように配置される。
【０１３９】
本例では、第１のマイクロレンズ１１２−１の物体面側の曲面の曲率半径、および第２のマイクロレンズ１１２−２の結像面側の曲面の曲率半径はともに大きく、ＦＸ１とＬＯの差およびＦＸ２とＬＩの差はともに無視することができる。したがって、第１のマイクロレンズ１１２−１のサジタル焦点距離ＦＸ１は、当該レンズから物体面ＯＰまでの距離ＬＯと略一致する。また、第２のマイクロレンズ１１２−２のサジタル焦点距離ＦＸ２は、当該レンズから結像面ＩＰまでの距離ＬＩと略一致する。
【０１４０】
以下、レンズユニットの作用について、図１９を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられたサジタル光線は、第１のマイクロレンズ１１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１１２−１によって平行光線となる。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板１２１により遮断される。
【０１４１】
実施の形態１と同様に、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｙ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、＋Ｙ方向の矢印となる。
【０１４２】
このように、サジタル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの倒立像であり、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【０１４３】
以上説明した本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果の他に、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、第１のレンズアレイは、それぞれ第１のレンズがＹ方向に配列された第１および第２のレンズ列を有し、第２のレンズアレイは、それぞれ第２のレンズがＹ方向に配列された第１および第２のレンズ列を有する。この構成によれば、レンズアレイが１列のレンズ列のみを有する場合と比較して、Ｙ方向におけるレンズの配列間隔を短くすることが可能となり、均一な光学特性を得ることが可能となる。具体的には、レンズの配置に依存する光量や解像度の周期的な低下を抑制し、レンズユニット全体で均一な光学特性を得ることが可能となる。また、これにより、露光装置全体で均一な光学特性を得ることが可能となる。
なお、図１６に示される実施の形態３のレンズユニットでは、１個のマイクロレンズに着目すると、光軸ＡＸＬに対して＋Ｘ方向または−Ｘ方向のどちらか一方にしか形成されておらず、図４に示される実施の形態１のレンズユニットと比較して、マイクロレンズ１個当たりの結像の光量は小さくなる。しかし、図１６に示されるレンズユニットでは、図４に示されるレンズユニットと比較して、実質２倍の個数のマイクロレンズが形成されているので、レンズユニット１つ当たりの光量は略同じである。
【０１４４】
実施の形態４．
以下、実施の形態４におけるレンズユニットについて説明する。本実施の形態のレンズユニットは、実施の形態３のレンズユニットに対し、マイクロレンズの形状が異なっており、その他の部分については略同様である。以下の説明では、実施の形態３と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態３と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【０１４５】
図２０は、第１のレンズ板１１１−１の構成を示す平面図である。図２１および図２２は、レンズユニットの構成を示すサジタル面による断面図である。図２１および図２２は、図２０の線分Ａ−Ａの位置での断面図を示す。図２１および図２２には、物体面ＯＰおよび結像面ＩＰも示されている。
【０１４６】
図２０〜図２２に示されるように、第１のマイクロレンズ１１２−１は、物体側の面としての外側面１１３−１と、結像側の面としての内側面１１４−１とを有する。第２のマイクロレンズ１１２−２は、物体側の面としての内側面１１４−２と、結像側の面としての外側面１１３−２とを有する。
【０１４７】
外側面１１３−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＡの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＡ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、外側面１１３−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸＡであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。
【０１４８】
内側面１１４−１は、ＸＹ平面において、半径ＲＬＸＢの円を、当該円の中心から距離ＲＬＹ（＜ＲＬＸＢ）だけ離れた幅方向（Ｘ方向）に平行な２つの直線で切断し、当該円の中心を通るＹ方向（マイクロレンズの配列方向）に平行な直線で切断した形状を有する。したがって、内側面１１４−１のＸ方向（またはサジタル面）における幅（または半径）はＲＬＸＢであり、Ｙ方向（またはメリジオナル面）における幅はＲＬＹ×２（半幅はＲＬＹ）である。
【０１４９】
本例では、外側面１１３−２は、上記外側面１１３−１と同様の形状を有し、内側面１１４−２は、上記内側面１１４−１と同様の形状を有する。ただし、外側面１１３−２および内側面１１４−２は、それぞれ外側面１１３−１および内側面１１４−１と異なる形状であってもよい。
【０１５０】
図２１および図２２に示されるように、第１のマイクロレンズ１１２−１は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１１３−１の幅が、内側面１１４−１の幅より小さくなるように構成されている。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、Ｘ方向（またはサジタル面）において、外側面１１３−２の幅が、内側面１１４−２の幅より小さくなるように構成されている。本例では、外側面１１３−１のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。また、外側面１１３−２のＸ方向における半径ＲＬＸＡは、内側面１１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢより小さくされている。
【０１５１】
第１のマイクロレンズ１１２−１は、例えば、実施の形態２における第１のマイクロレンズ１２−１をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。また、第２のマイクロレンズ１１２−２は、例えば、実施の形態２における第２のマイクロレンズ１２−２をＹＺ平面で半分に切断した形状となっている。
【０１５２】
図２２において、平面ＨＸ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ１は、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１１４−１の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ１は、周辺光線ＰＲ１と光軸ＡＸＬとの交点の位置（物体３０Ａの位置）を表す。点Ｐ３は、外側面１１３−１の頂点を表す。点Ｐ２は、外側面１１３−１の頂点Ｐ３における接線と周辺光線ＰＲ１との交点を表す。点Ｐ４は、周辺光線ＰＲ１とサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。点Ｐ５は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ１との交点を表す。
【０１５３】
三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ４Ｐ５とは、相似の関係である。したがって、物体３０Ａからサジタル主平面ＨＸ１までの距離をＳＯ１、物体３０Ａから外側面１１３−１までの距離をＬＯ１とすると、線分Ｐ２Ｐ３の長さは、下記式（１２）で表される。
【数１２】
【０１５４】
周辺光線ＰＲ１が外側面１１３−１の最も外側を通過する場合、外側面１１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１３）を満たす。
【数１３】
【０１５５】
そこで、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１１２−１は、外側面１１３−１のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１３）を満たすように構成される。
【０１５６】
また、一つの態様では、第１のマイクロレンズ１１２−１は、サジタル面において、物体３０Ａ側に向かい内側面１１４−１に平行光線を入射させた場合、内側面１１４−１の端部に入射した光線が、外側面１１３−１の端部を通過するように構成される。
【０１５７】
図２２において、平面ＨＸ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２に入射するサジタル面内の平行光線による主平面（サジタル主平面）を表す。直線ＰＲ２は、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２にサジタル面内の平行光線を入射させた場合に、内側面１１４−２の最も外側に入射した光線（周辺光線）を表す。点Ｐ６は、周辺光線ＰＲ２と光軸ＡＸＬとの交点の位置（結像３０Ｃの位置）を表す。点Ｐ８は、外側面１１３−２の頂点を表す。点Ｐ７は、外側面１１３−２の頂点Ｐ８における接線と周辺光線ＰＲ２との交点を表す。点Ｐ９は、周辺光線ＰＲ２とサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。点Ｐ１０は、光軸ＡＸＬとサジタル主平面ＨＸ２との交点を表す。
【０１５８】
三角形Ｐ６Ｐ７Ｐ８と三角形Ｐ６Ｐ９Ｐ１０とは、相似の関係である。したがって、サジタル主平面ＨＸ２から結像３０Ｃまでの距離をＳＩ２、外側面１１３−２から結像３０Ｃまでの距離をＬＩ２とすると、線分Ｐ７Ｐ８の長さは、下記式（１４）で表される。
【数１４】
【０１５９】
周辺光線ＰＲ２が外側面１１３−２の最も外側を通過する場合、外側面１１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡは、下記の条件式（１５）を満たす。
【数１５】
【０１６０】
そこで、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１１２−２は、外側面１１３−２のサジタル面（またはＸ方向）における幅（または半径）ＲＬＸＡが、上記の条件式（１５）を満たすように構成される。
【０１６１】
また、一つの態様では、第２のマイクロレンズ１１２−２は、サジタル面において、結像３０Ｃ側に向かい内側面１１４−２に平行光線を入射させた場合、内側面１１４−２の端部に入射した光線が、外側面１１３−２の端部を通過するように構成される。
【０１６２】
図２１および図２２に示されるように、Ｘ方向またはサジタル面において、内側面１１４−１の幅は、開口部２２の幅より大きくされる。具体的には、内側面１１４−１のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。また、内側面１１４−２の幅は、開口部２２の幅より大きくされる。具体的には、内側面１１４−２のＸ方向における半径ＲＬＸＢは、開口部２２のＸ方向における半径ＲＡＸより大きくされる。
【０１６３】
レンズユニットのメリジオナル面における構成は、実施の形態１におけるレンズユニット１と同様である。
【０１６４】
以下、レンズユニットの作用について、図２１を参照して説明する。物体３０ＡとしてのＬＥＤ素子３０から発せられたサジタル光線は、第１のマイクロレンズ１１２−１に入射し、第１のマイクロレンズ１１２−１によって平行光線となる。そして、当該平行光線は、第２のマイクロレンズ１１２−２によって結像面ＩＰ上に集光し、これにより物体３０Ａの像である結像３０Ｃが形成される。結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の＋Ｘ方向の矢印（物体）に対応する結像面ＩＰ上の結像は、−Ｘ方向の矢印となる。物体３０Ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線（不要な光線）は、遮光板１２１により遮断される。
【０１６５】
実施の形態１と同様に、メリジオナル面においては、結像３０Ｃは物体３０Ａの正立等倍像であり、サジタル面においては、結像３０Ｃは、物体３０Ａの倒立像である。つまり、結像３０Ｃは、物体３０Ａの鏡像であり、例えば物体３０Ａに対しメリジオナル面を対称面とした鏡映対称となっている。
【０１６６】
以上説明した本実施の形態によれば、実施の形態１、２、および３に記載の効果が得られ得る。
【０１６７】
実施の形態５．
以下、実施の形態５における読取装置について説明する。
図２３は、本実施の形態における読取装置としてのスキャナ５００の構成を示す概略図である。このスキャナ５００は、実施の形態１〜４のいずれかのレンズユニットを用い、原稿６００の画像を読み取り、当該画像を表す電子データ（画像データ）を生成するものである。
【０１６８】
［読取装置の構成］
スキャナ５００は、原稿６００を載置する原稿台５０２と、原稿６００を照明する照明装置としてのランプ５０１と、原稿６００の表面で反射した光を取り込み、電子データに変換する読取ヘッド４００と、この読取ヘッド４００を原稿６００の面と平行に移動可能に支持するレール５０３と、読取ヘッド４００をレール５０３に沿って移動させる駆動機構５１０とを備えている。原稿台５０２は、可視光を透過する素材で構成されている。ランプ５０１は、当該ランプ５０１から発せられた光が、原稿台５０２を透過して原稿６００の表面で反射し、再び原稿台５０２を透過して読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置される。
【０１６９】
駆動機構５１０は、モータ５０６と、このモータ５０６により回転駆動される駆動ベルト５０５と、駆動ベルト５０５が張架された複数の滑車５０４とを備え、駆動ベルト５０５の一部が読取ヘッド４００に接続されている。モータ５０６の回転により、駆動ベルト５０５が移動し、これにより読取ヘッド４００がレール５０３に沿って、原稿６００の面と平行に移動する。なお、上記のランプ５０１は読取ヘッド４００に取り付けられており、読取ヘッド４００と共に移動する。
【０１７０】
［読取ヘッドの構成］
図２４は、読取ヘッド４００の構成を示す概略図である。読取ヘッド４００は、原稿６００で反射した光の光路を折り曲げるミラー４０２と、原稿６００の結像を形成するレンズユニット１と、レンズユニット１による結像位置に配設された受光素子アレイとしてのラインセンサ４０１とを備えている。ラインセンサ４０１は、略直線状に配置された複数の受光素子を備え、原稿６００の結像を電気信号に変換する。なお、ラインセンサ４０１における複数の受光素子の配列方向は、原稿台５０２と平行で、且つ、読取ヘッド４００の移動方向と直交する方向である。
【０１７１】
図２５は、本実施の形態における読み取りヘッド４００のレンズユニット１の構成を示す断面図である。図２５に示すように、レンズユニット１は、その物体面ＯＰが原稿６００の表面と一致し、結像面ＩＰがラインセンサ４０１の入射面と一致するように配置される。本実施の形態におけるレンズユニット１は、例えば実施の形態１におけるレンズユニットであり、第１のマイクロレンズ１２−１を含む第１のレンズ板１１−１と、第２のマイクロレンズ１２−２を含む第２のレンズ板１１−２と、開口部２２を含む遮光板２１とを有する。第１のマイクロレンズ１２−１の配列方向、および第２のマイクロレンズ１２−２の配列方向は、ラインヘッド４０１の受光素子の配列方向と平行である。
【０１７２】
具体的な一例では、ラインセンサ４０１の解像度は１２００ｄｐｉであり、１インチ（約２５．４ｍｍ）当たり１２００個の受光素子が配置される。すなわち、受光素子の配列間隔は０．０２１１７ｍｍである。
【０１７３】
［読取装置の動作］
次に、スキャナ（読取装置）５００の動作について、図２３〜図２５を参照して説明する。
【０１７４】
図２３において、ランプ５０１が点灯すると、ランプ５０１から発せられた光線は、原稿台５０２を透過して原稿６００の表面で反射され、再び原稿台５０２を透過して読取ヘッド４００に入射する。モータ５０６により駆動ベルト５０５が駆動され、読取ヘッド４００およびランプ５０１がレール５０３に沿って移動する。これにより、原稿６００の全面から反射した光線が、読取ヘッド４００に入射する。
【０１７５】
図２４において、原稿６００から読取ヘッド４００に入射した光線は、ミラー４０２により反射し、レンズユニット１に入射し、レンズユニット１によりラインセンサ４０１上に原稿６００の結像が形成される。ラインセンサ４０１は、原稿６００の結像を電気信号に変換する。
【０１７６】
上記構成を有する読取装置を実際に作成し、当該読取装置で原稿を読み取ったところ、原稿と略同一の画像を表す電子データが得られた。このとき用いられた原稿は、間隔ＰＤ＝０．０２１１７ｍｍ、解像度１２００ｄｐｉの全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成したものであった。
【０１７７】
以上説明した本実施の形態によれば、原稿を照明する照明装置の光量を小さくしても、原稿の画像を良好に読み取ることが可能となる。
【０１７８】
なお、上記の説明では、レンズユニットをスキャナに適用した場合を例示したが、レンズユニットは、光学的信号を電気的信号に変換するセンサやスイッチ、またはそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器などに適用されてもよい。
【０１７９】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１ レンズユニット、 １１−１，１１１−１ 第１のレンズ板（第１のレンズアレイ）、 １１−２，１１１−２ 第２のレンズ板（第２のレンズアレイ）、 １２−１，１１２−１ 第１のマイクロレンズ（第１のレンズ）、 １２−２，１１２−２ 第２のマイクロレンズ（第２のレンズ）、 ２１，１２１ 遮光板（遮光部材）、 ２２，１２２ 開口部、 １１３−１，１１３−２ 外側面、 １１４−１，１１４−２ 内側面、 １１５−１，１１５−２ 第１のレンズ列、 １１６−１，１１６−２ 第２のレンズ列、 １００ プリンタ（画像形成装置）、 ３００ ＬＥＤヘッド（露光装置）、 ５００ スキャナ（読取装置）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第１のレンズまたは第２のレンズについて、前記第１の方向と前記光軸に平行な第２の方向とに直交する第３の方向における幅が、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記第１のレンズおよび第２のレンズについて、前記光軸を含み前記第１の方向に平行な第２の平面による断面形状と、前記第１の平面による断面形状とが互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記第１のレンズおよび第２のレンズについて、前記第１の平面による断面形状の曲率半径は、前記第２の平面による断面形状の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記第３の方向を座標軸とする座標をＸ座標、前記第１の方向を座標軸とする座標をＹ座標、前記第２の方向を座標軸とする座標をＺ座標、ＣＲを曲率半径、Ｋをコーニック定数、ＣＰｎ，ｍ（ｎおよびｍは正の整数）を多項式の係数としたとき、前記第１のレンズおよび第２のレンズの形状は、下記式（１６）で表されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数１６】
【請求項６】
前記第１のレンズユニット側から前記第２のレンズユニット側へ入射する光線を制限する遮光部材であって、それぞれ対応する前記第１のレンズからの光線を前記第２のレンズ側に通過させる複数の開口部を有する遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記第１の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離は、前記第１のレンズから物体面までの距離と略一致することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記第１の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離は、前記第２のレンズから結像面までの距離と略一致することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記第１の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離は、前記第２の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離より大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離は、前記第２の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離より大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
前記第２の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離をＦＹ１、前記第１のレンズから物体面までの距離をＬＯ１、前記第１のレンズの前記第１の方向における配列間隔をＰＹ、前記開口部の前記第１の方向における半幅をＲＡＹとしたとき、下記式（１７）の関係が成り立つことを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数１７】
【請求項１２】
下記式（１８）の関係が成り立つことを特徴とする請求項１１に記載のレンズユニット。
【数１８】
【請求項１３】
互いに隣接する前記第１のレンズまたは互いに隣接する前記第２のレンズは、隙間なく配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１４】
前記第１のレンズは、前記第３の方向における物体側の面の幅が、前記第３の方向における結像側の面の幅より小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項１５】
前記第２のレンズは、前記第３の方向における結像側の面の幅が、前記第３の方向における物体側の面の幅より小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１または１４に記載のレンズユニット。
【請求項１６】
前記第１の平面において、物体側に向かい前記第１のレンズの結像側の面に入射した平行光線による前記第１のレンズの主平面と物体との距離をＳＯ１、物体から前記第１のレンズの物体側の面までの距離をＬＯ１、前記第１のレンズの結像側の面の半幅をＲＬＸＢとしたとき、前記第１のレンズの物体側の面の半幅ＲＬＸＡは、下記式（１９）を満たすことを特徴とする請求項１４または１５に記載のレンズユニット。
【数１９】
【請求項１７】
前記第１の平面において、結像側に向かい前記第２のレンズの物体側の面に入射した平行光線による前記第２のレンズの主平面と結像との距離をＳＩ２、前記第２のレンズの結像側の面から結像までの距離をＬＩ２、前記第２のレンズの物体側の面の半幅をＲＬＸＢとしたとき、前記第２のレンズの結像側の面の半幅ＲＬＸＡは、下記式（２０）を満たすことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数２０】
【請求項１８】
前記第１の平面において、物体側に向かい前記第１のレンズの結像側の面に平行光線を入射させた場合、前記結像側の面の端部に入射した光線は、前記第１のレンズの物体側の面の端部を通過することを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１９】
前記第１の平面において、結像側に向かい前記第２のレンズの物体側の面に平行光線を入射させた場合、前記物体側の面の端部に入射した光線は、前記第２のレンズの結像側の面の端部を通過することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２０】
前記第１のレンズの結像側の面について、前記第３の方向における幅は、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１４から１９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２１】
前記第２のレンズの物体側の面について、前記第３の方向における幅は、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１４から２０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２２】
前記第１のレンズユニット側から前記第２のレンズユニット側へ入射する光線を制限する遮光部材であって、それぞれ対応する前記第１のレンズからの光線を前記第２のレンズ側に通過させる複数の開口部を有する遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１４から２１のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２３】
前記第３の方向における前記第１のレンズの結像側の面の幅は、前記第３の方向における前記開口部の幅より大きいことを特徴とする請求項２２に記載のレンズユニット。
【請求項２４】
前記第３の方向における前記第２のレンズの物体側の面の幅は、前記第３の方向における前記開口部の幅より大きいことを特徴とする請求項２２または２３に記載のレンズユニット。
【請求項２５】
前記第１のレンズの光軸が、前記第１のレンズアレイの前記第３の方向における略中心に位置することを特徴とする請求項１４から２４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２６】
前記第１のレンズアレイは、それぞれ前記第１のレンズが前記第１の方向に配列された第１および第２のレンズ列を有し、
前記第２のレンズアレイは、それぞれ前記第２のレンズが前記第１の方向に配列された第１および第２のレンズ列を有する、
ことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２７】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第１のレンズ列のレンズと前記第２のレンズ列のレンズとは、前記第１の方向について交互に配置されることを特徴とする請求項２６に記載のレンズユニット。
【請求項２８】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第１のレンズ列のレンズの光軸と、前記第２のレンズ列のレンズの光軸とが、前記レンズユニットの前記第３の方向における略中心に位置することを特徴とする請求項２６または２７に記載のレンズユニット。
【請求項２９】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第２のレンズ列のレンズは、前記第１のレンズ列のレンズを前記第２の方向周りに１８０度回転させた形状を有することを特徴とする請求項２６から２８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項３０】
前記第１のレンズの光軸と一致する物体からの光線が、前記遮光部材により遮光されることを特徴とする請求項２６から２９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項３１】
複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイからの光線を結像面に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記ＬＥＤアレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とするＬＥＤヘッド。
【請求項３２】
複数の発光部を含む発光部アレイと、
前記発光部アレイからの光線を静電潜像担持体上に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記発光部アレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記静電潜像担持体上に結像するように構成される、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項３３】
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、
を備え、
前記露光装置は、
複数の発光部を含む発光部アレイと、
前記発光部アレイからの光線を前記静電潜像担持体上に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記発光部アレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記静電潜像担持体上に結像するように構成される、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３４】
原稿を照明する照明装置と、
前記原稿の表面で反射した光を電気信号に変換する読取ヘッドと、
を備え、
前記読取ヘッドは、
前記原稿の表面で反射した光を結像するレンズユニットと、
前記レンズユニットによる結像を電気信号に変換する複数の受光素子を含む受光素子アレイと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記原稿の表面からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記受光素子アレイ上に結像するように構成される、
ことを特徴とする読取装置。
【請求項１】
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、物体からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第１のレンズまたは第２のレンズについて、前記第１の方向と前記光軸に平行な第２の方向とに直交する第３の方向における幅が、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記第１のレンズおよび第２のレンズについて、前記光軸を含み前記第１の方向に平行な第２の平面による断面形状と、前記第１の平面による断面形状とが互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記第１のレンズおよび第２のレンズについて、前記第１の平面による断面形状の曲率半径は、前記第２の平面による断面形状の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記第３の方向を座標軸とする座標をＸ座標、前記第１の方向を座標軸とする座標をＹ座標、前記第２の方向を座標軸とする座標をＺ座標、ＣＲを曲率半径、Ｋをコーニック定数、ＣＰｎ，ｍ（ｎおよびｍは正の整数）を多項式の係数としたとき、前記第１のレンズおよび第２のレンズの形状は、下記式（１６）で表されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数１６】
【請求項６】
前記第１のレンズユニット側から前記第２のレンズユニット側へ入射する光線を制限する遮光部材であって、それぞれ対応する前記第１のレンズからの光線を前記第２のレンズ側に通過させる複数の開口部を有する遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記第１の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離は、前記第１のレンズから物体面までの距離と略一致することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記第１の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離は、前記第２のレンズから結像面までの距離と略一致することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記第１の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離は、前記第２の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離より大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離は、前記第２の平面内の平行光線による前記第２のレンズの焦点距離より大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
前記第２の平面内の平行光線による前記第１のレンズの焦点距離をＦＹ１、前記第１のレンズから物体面までの距離をＬＯ１、前記第１のレンズの前記第１の方向における配列間隔をＰＹ、前記開口部の前記第１の方向における半幅をＲＡＹとしたとき、下記式（１７）の関係が成り立つことを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数１７】
【請求項１２】
下記式（１８）の関係が成り立つことを特徴とする請求項１１に記載のレンズユニット。
【数１８】
【請求項１３】
互いに隣接する前記第１のレンズまたは互いに隣接する前記第２のレンズは、隙間なく配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１４】
前記第１のレンズは、前記第３の方向における物体側の面の幅が、前記第３の方向における結像側の面の幅より小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項１５】
前記第２のレンズは、前記第３の方向における結像側の面の幅が、前記第３の方向における物体側の面の幅より小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１または１４に記載のレンズユニット。
【請求項１６】
前記第１の平面において、物体側に向かい前記第１のレンズの結像側の面に入射した平行光線による前記第１のレンズの主平面と物体との距離をＳＯ１、物体から前記第１のレンズの物体側の面までの距離をＬＯ１、前記第１のレンズの結像側の面の半幅をＲＬＸＢとしたとき、前記第１のレンズの物体側の面の半幅ＲＬＸＡは、下記式（１９）を満たすことを特徴とする請求項１４または１５に記載のレンズユニット。
【数１９】
【請求項１７】
前記第１の平面において、結像側に向かい前記第２のレンズの物体側の面に入射した平行光線による前記第２のレンズの主平面と結像との距離をＳＩ２、前記第２のレンズの結像側の面から結像までの距離をＬＩ２、前記第２のレンズの物体側の面の半幅をＲＬＸＢとしたとき、前記第２のレンズの結像側の面の半幅ＲＬＸＡは、下記式（２０）を満たすことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【数２０】
【請求項１８】
前記第１の平面において、物体側に向かい前記第１のレンズの結像側の面に平行光線を入射させた場合、前記結像側の面の端部に入射した光線は、前記第１のレンズの物体側の面の端部を通過することを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１９】
前記第１の平面において、結像側に向かい前記第２のレンズの物体側の面に平行光線を入射させた場合、前記物体側の面の端部に入射した光線は、前記第２のレンズの結像側の面の端部を通過することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２０】
前記第１のレンズの結像側の面について、前記第３の方向における幅は、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１４から１９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２１】
前記第２のレンズの物体側の面について、前記第３の方向における幅は、前記第１の方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１４から２０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２２】
前記第１のレンズユニット側から前記第２のレンズユニット側へ入射する光線を制限する遮光部材であって、それぞれ対応する前記第１のレンズからの光線を前記第２のレンズ側に通過させる複数の開口部を有する遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１４から２１のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２３】
前記第３の方向における前記第１のレンズの結像側の面の幅は、前記第３の方向における前記開口部の幅より大きいことを特徴とする請求項２２に記載のレンズユニット。
【請求項２４】
前記第３の方向における前記第２のレンズの物体側の面の幅は、前記第３の方向における前記開口部の幅より大きいことを特徴とする請求項２２または２３に記載のレンズユニット。
【請求項２５】
前記第１のレンズの光軸が、前記第１のレンズアレイの前記第３の方向における略中心に位置することを特徴とする請求項１４から２４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２６】
前記第１のレンズアレイは、それぞれ前記第１のレンズが前記第１の方向に配列された第１および第２のレンズ列を有し、
前記第２のレンズアレイは、それぞれ前記第２のレンズが前記第１の方向に配列された第１および第２のレンズ列を有する、
ことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項２７】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第１のレンズ列のレンズと前記第２のレンズ列のレンズとは、前記第１の方向について交互に配置されることを特徴とする請求項２６に記載のレンズユニット。
【請求項２８】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第１のレンズ列のレンズの光軸と、前記第２のレンズ列のレンズの光軸とが、前記レンズユニットの前記第３の方向における略中心に位置することを特徴とする請求項２６または２７に記載のレンズユニット。
【請求項２９】
前記第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイにおいて、前記第２のレンズ列のレンズは、前記第１のレンズ列のレンズを前記第２の方向周りに１８０度回転させた形状を有することを特徴とする請求項２６から２８のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項３０】
前記第１のレンズの光軸と一致する物体からの光線が、前記遮光部材により遮光されることを特徴とする請求項２６から２９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項３１】
複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイからの光線を結像面に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記ＬＥＤアレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記結像面に結像するように構成される、
ことを特徴とするＬＥＤヘッド。
【請求項３２】
複数の発光部を含む発光部アレイと、
前記発光部アレイからの光線を静電潜像担持体上に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記発光部アレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記静電潜像担持体上に結像するように構成される、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項３３】
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、
を備え、
前記露光装置は、
複数の発光部を含む発光部アレイと、
前記発光部アレイからの光線を前記静電潜像担持体上に結像させるレンズユニットと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記発光部アレイからの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記静電潜像担持体上に結像するように構成される、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３４】
原稿を照明する照明装置と、
前記原稿の表面で反射した光を電気信号に変換する読取ヘッドと、
を備え、
前記読取ヘッドは、
前記原稿の表面で反射した光を結像するレンズユニットと、
前記レンズユニットによる結像を電気信号に変換する複数の受光素子を含む受光素子アレイと、
を備え、
前記レンズユニットは、
互いに光軸が平行となるように前記光軸と直交する第１の方向に配列された複数の第１のレンズを含む第１のレンズアレイと、
前記複数の第１のレンズに対応して前記第１の方向に配列された複数の第２のレンズを含み、前記各第２のレンズは対応する前記第１のレンズと光軸が一致するように配置される、第２のレンズアレイと、
を有し、
前記複数の第１のレンズおよび複数の第２のレンズのうち互いに光軸が一致する第１のレンズおよび第２のレンズは、前記光軸を含み前記第１の方向と直交する第１の平面において、前記原稿の表面からの光線が前記第１のレンズにより平行化され、当該平行化された光線が前記第２のレンズにより前記受光素子アレイ上に結像するように構成される、
ことを特徴とする読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−２４７５６５（Ｐ２０１２−２４７５６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８２１８（Ｐ２０１１−１１８２１８）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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