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】焦点深度が深い光学系を提供する。
【解決手段】物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成する。
【解決手段】物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成する。
【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】
従来のレンズユニットは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を直線状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や、複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置の結像面に物体の正立等倍像をライン状に形成することができる光学系として用いられている。
【０００３】
このレンズユニットを、物体の縮小倒立像を形成するレンズと、拡大倒立像を形成するレンズとを対向させて配置したレンズ対として構成し、複数の該レンズ対を略直線状に配列して物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系として構成するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１４４５号公報（段落「００１７」〜段落「００２３」、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、レンズ対と結像面の間隔が変化すると結像が分裂して形成されるため、焦点深度を深くすることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、焦点深度が深い光学系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】
そのため、本発明による光学系は、物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにした本発明は、焦点深度の深い光学系を構成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施例におけるレンズユニットの断面図
【図２】第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図
【図３】第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略説明図
【図４】第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図
【図５】第１の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図
【図６】第１の実施例におけるレンズユニットのＡＡ断面図
【図７】第１の実施例におけるレンズユニットの平面図
【図８】第１の実施例における遮光部材の平面図
【図９】第１の実施例におけるレンズユニットのＢＢ断面図
【図１０】第１の実施例におけるＬＥＤ素子とマイクロレンズの位置関係を示す説明図
【図１１】第１の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図
【図１２】第１の実施例における焦点距離測定器の構成を示す説明図
【図１３】第１の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図
【図１４】第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図
【図１５】第２の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図
【図１６】第２の実施例における読取装置の読取ヘッドの動作を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明によるレンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図２の第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。
【００１２】
図２において、プリンタ１００は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
【００１３】
プリンタ１００には、印字媒体としての用紙１０１を貯留する給紙カセット６０が装着され、用紙１０１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１を備え、用紙１０１を給紙して搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。
【００１４】
本発明におけるプリンタ１００は、カラー電子写真方式であり、プリンタ１００内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、その感光体ドラム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、その現像器５にトナーを供給するトナーカートリッジ５１が用紙１０１の搬送路に沿って並べて配置されている。
【００１５】
また、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ４２、光学ヘッドとしてのＬＥＤヘッド３が、感光体ドラム４１の表面に対向するように配置され、ＬＥＤヘッド３は帯電ローラ４２で帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。
【００１６】
さらに、感光体ドラム４１上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙１０１上に転写する転写ローラ８０が、転写部で用紙１０１を搬送する転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１に対向して配置され、また用紙１０１が転写部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クリーニングブレード４３が感光体ドラム４１の表面に接触して配置されている。
【００１７】
転写部の下流には用紙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が配置され、その定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４、その搬送ローラ６４により搬送され、画像が形成された用紙１０１を貯留する排出部７へ排出する排出ローラ６５が配置される。
【００１８】
また、帯電ローラ４２および転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。
【００１９】
プリンタ１００は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
【００２０】
このように構成されたプリンタ１００は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。
【００２１】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を図３の第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略説明図に基づいて説明する。
【００２２】
ＬＥＤヘッド３には、レンズユニット１が配置され、そのレンズユニット１はホルダ３４によりＬＥＤヘッド３に固定されている。また、発光部としての複数のＬＥＤ素子３０は図面の水平方向に略直線に配置されている。
【００２３】
４１は静電潜像が形成される感光体ドラム、ＰＶは感光体ドラム４１の回転軸であり、感光体ドラム４１は図面の水平方向が回転軸ＰＶとなるように配置されている。
【００２４】
レンズユニット１は、長尺であり、略直線に配置されたＬＥＤ素子３０と平行に配置され、またレンズユニット１と感光体ドラム４１の回転軸ＰＶは平行に配置される。さらに、レンズユニット１に配列される各マイクロレンズの光軸は図面の鉛直方向になるように配置される。
【００２５】
図４は、第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図であり、図３におけるＡＡ断面図である。
【００２６】
図４において、レンズユニット１の各マイクロレンズ１２の光軸は図５におけるｚ方向、レンズユニット１の中心線ＣＬがＬＥＤ素子３０と感光体ドラム４１表面を結ぶ線と一致するように配置され、またＬＥＤ素子３０は間隔ＰＤを保持して図５におけるｙ方向に複数配列されている。さらに、感光体ドラム４１は回転軸ＰＶが図５におけるｙ方向になるように配置されている。
【００２７】
ＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は配線基板３３上に配置されている。ＬＥＤ素子３０とドライバＩＣ３１はワイヤ３２により結線され、発光部としてのＬＥＤ素子３０はドライバＩＣ３１により制御されて発光する。
【００２８】
このレンズユニット１により、感光体ドラム４１にＬＥＤ素子３０の像が結像し、感光体ドラム４１の回転に合わせてＬＥＤ素子３０を発光させることにより感光体ドラム４１上に静電潜像が形成される。
【００２９】
本実施例においては、ＬＥＤヘッド３は６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の解像度であり、ＬＥＤ素子３０が１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）６００個配置されている。すなわち、ＬＥＤ素子３０が、間隔ＰＤを０．０４２３ｍｍとして配列されている。
【００３０】
次に、レンズユニット１の構成を図５の第１の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図に基づいて説明する。
【００３１】
図５において、レンズユニット１は、レンズ素子の集合体としてのレンズアレイ１０と遮光部材としての遮光板２０とからなり、２枚のレンズアレイ１０が遮光板２０を挟んで対向して配置されている。
【００３２】
そのレンズアレイ１０には、複数のレンズ素子としてのマイクロレンズ１２がｙ方向に略直線状に配列されている。また、遮光板２０には、絞りとしての略半円形状の開口部２２がｙ方向に略直線状に複数配列され、ＬＥＤ素子３０からの発光光線がレンズアレイ１０のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成された各開口部２２を通して透過する。
【００３３】
マイクロレンズ１２と開口部２２の配列方向はｙ方向であり、互いに平行し、またマイクロレンズ１２と開口部２２の光線の透過方向はｚ方向で略同一方向である。
【００３４】
図６は第１の実施例におけるレンズユニットの断面図であり、図３のＡＡの位置におけるマイクロレンズ１２の配列方向（図５におけるｙ方向）と直交する平面による断面図である。
【００３５】
図６において、ＡＸは、図面における右側の列のマイクロレンズ１２の光軸であり、図面の鉛直方向（図５におけるｚ方向）に配置されている。また、マイクロレンズ１２の配列方向は図面と直交する方向（図５におけるｙ方向）となるように配列されている。
【００３６】
ＣＬは、マイクロレンズ１２の配列方向（図５におけるｙ方向）と光軸ＡＸ（図５におけるｚ方向）の両方に直交する方向（レンズアレイ幅方向：図５におけるｘ方向）におけるレンズユニット１の中央（マイクロレンズ１２の２つ配列の中心位置）を示す中心線である。
【００３７】
レンズユニット１は、２枚のレンズアレイ１０の各マイクロレンズ１２の光軸ＡＸが一致し、さらに遮光板２０の開口部２２の位置が光軸ＡＸに一致している。すなわち、レンズユニット１は、光軸ＡＸが一致するように配置された２枚のマイクロレンズ１２からなるレンズ対を光軸ＡＸに対して直交する方向（図５におけるｙ方向）に２列に配列した構成となっている。
【００３８】
図７は、第１の実施例におけるレンズアレイの平面図である。図７におけるレンズアレイ１０は、レンズユニット１の物体側を示している。
【００３９】
図７において、レンズアレイ１０には、複数のマイクロレンズ１２が、平行する２列の略直線に交互に配置され、各列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔はＰＹ、二つの平行する列、すなわちマイクロレンズ１２の配列方向と光軸ＡＸの両方に直交する方向（図５におけるｘ方向）の間隔はＰＸである。
【００４０】
２列のマイクロレンズ１２の各列と図示しない複数のＬＥＤ素子３０が配置された直線は互いに平行であり、また２列のマイクロレンズ１２の各列と図示しない複数のＬＥＤ素子３０が配置された直線との距離は等しくなるように構成されている。
【００４１】
列間で隣接するマイクロレンズ１２の中心間を間隔ＰＮとすると、間隔ＰＮ＜間隔ＰＹとなっており、２つの列間で隣接するマイクロレンズ１２は互いにオーバーラップするようにマイクロレンズ１２の表面が途中で連結されて配置されている。また、マイクロレンズ１２は、半径ＲＬの円と半径ＲＬの円の中心から間隔ＰＮ／２を隔てた位置にある直線とからなる形状となっている。
【００４２】
ここで、レンズアレイ１０を結像面側に配置する場合の構成を説明する。この場合、レンズアレイ１０の各部の構成は、物体面側に配置する場合と同様であるが、寸法が異なる。つまり、図７示したマイクロレンズ１２の各寸法のうち、半径が異なり、半径ＲＬを半径ＲＬ２に置き換えることにより、結像面側に配置されるレンズアレイ１０を示すものとする。
【００４３】
なお、レンズアレイ１０は、物体（ＬＥＤ素子３０）からの光線を透過する素材により形成されている。
【００４４】
本実施例のレンズユニット１では、レンズアレイ１０は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、商品名；ＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）（登録商標）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成型により複数のマイクロレンズ１２を一体に成型した。
【００４５】
マイクロレンズ１２の各曲面（マイクロレンズ１２と空気層の境界面）は数式１で表される多項式非球面で構成される。Ｚ（ｒ）は、マイクロレンズ１２の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をｒとした回転座標系を示し、マイクロレンズ１２の各曲面の頂点を原点とし、マイクロレンズ１２側の方向を正の数で表し、空気層側の方向を負の数で表す。このとき、半径ｒはＸ座標、Ｙ座標の値を用いて、数式２で表される。ｋはコーニック定数、Ｃは曲率半径、Ａは非球面係数、ｌとｍは正の整数である。
【数１】
【数２】
【００４６】
図８は、第１の実施例における遮光板の平面図である。
図８において、遮光板２０には、間隔ＰＹで略直線に開口部２２が形成され、その開口部２２は、マイクロレンズ１２の光軸ＡＸ（図５におけるｚ方向）と開口部２２の配列方向（図５におけるｙ方向）の両方に直交する方向（図５におけるｘ方向）に間隔ＰＸで２列に配列されている。
【００４７】
また、開口部２２は、隣接するマイクロレンズ１２に対応してその中心間を間隔ＰＮとして形成され、間隔ＰＮ＜間隔ＰＹとなっている。さらに、開口部２２は、半径ＲＡの円の中心から距離ＲＡＸを隔てた位置にある開口部２２の配列方向（図５におけるｙ方向）と平行な直線と、半径ＲＡの円とからなる形状である。
【００４８】
開口部２２の半径ＲＡの円の中心は、マイクロレンズ１２の光軸ＡＸと一致するように構成されている。
なお、遮光板２０は、物体（ＬＥＤ素子３０）からの光線を遮光する素材により形成されている。
本実施例の遮光板２０は、黒色のポリカーボネートを用いて射出成型により作成した。
【００４９】
次にレンズユニット１の詳細を図７および図９の第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図に基づいて説明する。図７は、レンズアレイ１０の平面図であり、物体（ＬＥＤ素子３０）と光軸ＡＸとの位置関係を示す。物体３０ａは、ＬＥＤ素子３０のうち、隣接する２つのマイクロレンズ１２の光軸ＡＸの中間にあるものを示している。図９はレンズアレイ１０を含むレンズユニット１および物体面ＯＰならびに結像面ＩＰの断面図であり、隣接する２つのマイクロレンズ１２の各光軸ＡＸを含む平面による断面図、すなわち図７および図８における直線ＢＢの位置における断面図である。
【００５０】
図９において、レンズユニット１の物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のレンズアレイ１０ａが配置され、さらに第２のレンズアレイ１０ｂが第１のレンズアレイ１０ａと対向して、距離ＬＳを隔てて配置される。レンズユニット１の結像面ＩＰは第２のレンズアレイ１０ｂから光軸ＡＸ方向に距離ＬＩを隔てた位置である。
【００５１】
遮光板２０は、第１のレンズアレイ１０ａと第２のレンズアレイ１０ｂの間に配置される。また、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂは、それぞれの光軸が光軸ＡＸに一致するように配置される。
【００５２】
本実施例においては、距離ＬＯと距離ＬＩとは、異なる値に構成され、距離ＬＩは距離ＬＯより大きくなるように構成されている。
【００５３】
第１のマイクロレンズ１２ａは、厚さがＬＴ１であり、光軸ＡＸ方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの像を中間像３０ｂとして、光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰに形成する。
【００５４】
第２のマイクロレンズ１２ｂは、厚さがＬＴ２であり、距離ＬＯ２の位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３０ｂの結像３０ｃを、光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ２隔てた位置に形成する。
【００５５】
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１２ａまでの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂの間隔ＬＳは、（距離ＬＩ１＋距離ＬＯ２）に設定され、第２のマイクロレンズ１２ｂ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と等しく設定される。
【００５６】
本実施例においては、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２とは異なる値に構成され、結像面ＩＰである感光体ドラム４１が回転体であるため、面間隔の変動が発生しやすい距離ＬＩ２が距離ＬＯ１と比べて大きくなるように構成されている。
【００５７】
このようにレンズユニット１は、遮光板２０を挟んで２個のレンズアレイ１０が対向して結像面に結像できる間隔で保持されて配置され、正立等倍率の光学系を形成している。このように光軸が一致する２個のマイクロレンズ１２からなる光学系は、ＬＥＤ素子３０の像を感光体ドラム４１の表面に正立等倍率で結像することができる。
【００５８】
また、遮光板２０は、レンズアレイ１０の間にあって光軸が一致する２個のマイクロレンズからなる光学系に他の光学系から入る迷光（一部の光）を遮断するとともに他の光学系に迷光を出さないように遮断している。
【００５９】
上述した構成の作用について説明する。
まず、プリンタ１００の動作を図２に基づいて説明する。
【００６０】
プリンタ１００の感光体ドラム４１表面は、図示しない電源装置により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表面がＬＥＤヘッド３の付近に到達するとＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器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。
【００６１】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１が給紙ローラ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、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送される。
【００６２】
感光体ドラム４１が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム４１表面上のトナー像が転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ８０および転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像は用紙１０１上に転写される。
【００６３】
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の回転により定着器９へ搬送され、用紙１０１上のトナー像はその定着器９により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙１０１上に固定される。トナー像が固定された用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により排出部７に排出されてプリンタ１００の動作が終了する。
【００６４】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の動作を図４に基づいて説明する。
画像データをもとにプリンタ１００の制御部によりＬＥＤヘッド３の制御信号が発信されるとドライバＩＣ３１はその制御信号に基づき任意の光量でＬＥＤ素子３０が発光する。そのＬＥＤ素子３０からの光線はレンズユニット１に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。
【００６５】
次に、レンズユニット１の動作を図９に基づいて説明する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２ａに入射し、その第１のマイクロレンズ１２ａによって光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ１隔てた位置にある中間像面ＭＩＰ上に中間像３０ｂが形成される。このとき、遮光板２０により、中間像３０ｂの形成に寄与しない光線の一部が遮光される。
【００６６】
さらに、第２のマイクロレンズ１２ｂによってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成されることにより、物体３０ａの結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。このとき、遮光板２０により、結像３０ｃの形成に寄与しない光線の一部が遮光される。
【００６７】
中間像３０ｂは第１のマイクロレンズ１２ａによる物体３０ａの倒立縮小像であり、結像３０ｃはその中間像３０ｂの第２のマイクロレンズ１２ｂによる倒立拡大像である。
また、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂとの間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。
このようにしてレンズユニット１は物体３０ａの正立等倍像を形成する。
【００６８】
次に、レンズユニット１の動作について図１を用いて説明する。
図１は、第１のマイクロレンズ１２ａ、開口部２２および第２のマイクロレンズ１２ｂの断面図である。
図１において、物体３０ａは、物体面ＯＰ上の任意の位置に配置されているものとし、光軸ＡＸと物体３０ａの距離をＲＯとする。また、結像３０ｃは物体３０ａのレンズユニット１による結像であり、光軸ＡＸと結像３０ｃの距離をＲＥとする。
【００６９】
図１には、物体３０ａから発せられた光線のうち、結像３０ｃの形成に寄与する主光線ＢＣを示す。第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂとの間はテレセントリックであるため、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂの間で主光線ＢＣは、光軸ＡＸに平行である。
【００７０】
また、第１のマイクロレンズ１２ａの第１焦点面をＦＰ１、第２のマイクロレンズ１２ｂの第２焦点面をＦＰ２、第１のマイクロレンズ１２ａの第１主平面をＨＦ１、第１のマイクロレンズ１２ａの第２主平面をＨＳ１、第２のマイクロレンズ１２ｂの第１主平面をＨＦ２、第２のマイクロレンズ１２ｂの第２主平面をＨＳ２とし、物体面ＯＰから第１主平面ＨＦ１までの距離をＳＯ１、第２主平面ＨＳ１から中間像面ＩＭＰまでの距離をＳＩ１、中間像面ＩＭＰから第１主平面ＨＦ２までの距離をＳＯ２、結像面ＩＰから第２主平面ＨＳ２までの距離をＳＩ２とする。
【００７１】
さらに、第１のマイクロレンズ１２ａの焦点距離はＦ１であり、第１焦点面ＦＰ１から第１主平面ＨＦ１までの距離がＦ１となり、第２のマイクロレンズ１２ｂの焦点距離はＦ２であり、第２焦点面ＦＰ２から第２主平面ＨＳ２までの距離がＦ２となる。また、開口部２２の開口の半径ＲＡは、光軸ＡＸから開口部２２の内壁までの距離である。
【００７２】
図１において、物体３０ａの光軸ＡＸからの距離ＲＯは、中間像３０ｂの光軸ＡＸからの距離ＲＭを用いて、数式３で表される。
【数３】
【００７３】
さらに、一般に物体と結像とが共役であるとき（物体からの光線が結像の位置で集光するとき）、第１主平面と物体面との距離ＳＯ、第２主平面と結像面との距離ＳＩ、レンズの焦点距離Ｆとすると数式４で表すガウスのレンズの公式が成り立つ。
【数４】
【００７４】
数式４の距離ＳＯを距離ＳＯ１、距離ＳＩを距離ＳＩ１、焦点距離Ｆを焦点距離Ｆ１に置き換えた式と、数式３から数式５が成り立つ。
【数５】
【００７５】
また、図１において、結像３０ｃの光軸ＡＸからの距離ＲＥは、中間像３０ｂの光軸ＡＸからの距離ＲＭを用いて、数式６で表される。
【数６】
【００７６】
数式４の距離ＳＯを距離ＳＯ２、距離ＳＩを距離ＳＩ２、焦点距離Ｆを焦点距離Ｆ２に置き換えた式と、数式６から数式７が成り立つ。
【数７】
【００７７】
レンズユニット１は、正立等倍像を形成するから距離ＲＥ＝距離ＲＯであって、数式５および数式７から数式８が成り立つ。
【数８】
【００７８】
つまり、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に等しく、レンズユニット１は正立等倍像を形成する。
このとき、距離ＳＯ１≒距離ＬＯ１、距離ＳＩ１≒距離ＬＩ１、距離ＳＯ２≒距離ＬＯ２、距離ＳＩ２≒距離ＬＩ２から数式９が成り立つ。
【数９】
【００７９】
つまり、距離ＬＯ１の距離ＬＩ１に対する比が、距離ＬＩ２の距離ＬＯ２に対する比に等しく、レンズユニット１は正立等倍像を形成する。
また、第１のマイクロレンズ１２ａの視野半径（レンズの最大視野の半径）をＲＶとすると、距離ＲＭの最大値が距離ＲＡであるから、数式３より数式１０が成り立つ。
【数１０】
【００８０】
同様に、数式５より数式１１が成り立つ。
【数１１】
次に、図１０を用いてレンズユニット１の動作を説明する。図１０は、ＬＥＤ素子３０とマイクロレンズ１２の位置関係を示している。
【００８１】
図１０の（ａ）から（ｄ）の各図は、物体面ＯＰ上にマイクロレンズ１２の光軸ＡＸの位置とマイクロレンズ１２の最大視野ＣＶを示している。図において、マイクロレンズ１２の配列方向およびＬＥＤ素子３０の配列方向はともに、図面の鉛直（上下）方向であり、光軸ＡＸは図面（紙面）と直交する方向に配置されている。
【００８２】
マイクロレンズ１２を２列に配列した場合、図１０（ａ）は、ＬＥＤ素子３０の配列された直線上で２つのレンズ対の最大視野ＣＶが重なり、レンズ対の視野半径ＲＶが最も小さい場合を示し、図１０（ｂ）は、ＬＥＤ素子３０の配列された直線上で２つのレンズ対の最大視野ＣＶが重なり、レンズ対の視野半径ＲＶが最も大きい場合を示している。
【００８３】
レンズを２列に配列した場合のレンズ対の視野半径ＲＶを、第１のマイクロレンズ１２ａのレンズの配列間隔ＰＹおよび配列間隔ＰＸで表すと数式１２となる。
【数１２】
【００８４】
数式１０と数式１２より、数式１３が成り立つ。
【数１３】
【００８５】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式１４が成り立つ。
【数１４】
【００８６】
さらに、数式１１と数式１２より、数式１５が成り立つ。
【数１５】
【００８７】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１、距離ＬＩ１≒距離ＳＩ１より、数式１６が成り立つ。
【数１６】
また、マイクロレンズ１２を１列に配列した場合、図１０（ｃ）は、２つのレンズ対の視野が重なり、かつレンズ対の視野半径ＲＶが最も小さい場合を示し、図１０（ｄ）は、２つのレンズ対の視野が重なり、かつレンズ対の視野半径ＲＶが最も大きい場合を示している。
【００８８】
レンズを１列に配列した場合のレンズ対の視野半径ＲＶを、第１のマイクロレンズ１２ａのレンズの配列間隔ＰＹで表すと数式１７となる。
【数１７】
【００８９】
数式１０と数式１７より、数式１８が成り立つ。
【数１８】
【００９０】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式１９が成り立つ。
【数１９】
【００９１】
さらに、数式１１と数式１７より、数式２０が成り立つ。
【数２０】
【００９２】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式２１が成り立つ。
【数２１】
【００９３】
さらに、図１１の第１の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図を用いてレンズユニット１の動作を説明する。
図１１において、マイクロレンズ１２（第１のマイクロレンズ１２ａ並びに第２のマイクロレンズ１２ｂ）および開口部２２の配列方向は図面における水平方向、光軸ＡＸは図面における鉛直方向に配置される。物体３０ａは、各図面の上部に配置され、結像面ＩＰは各図面の下部に配置される。
【００９４】
ＩＰ´は結像面ＩＰが光軸ＡＸの方向に距離ＤＩＰずれた結像面を示し、ＢＣは物体３０ａからマイクロレンズ１２に入射する光線のうち主光線を示している。
【００９５】
図１１（ａ）は、本実施例の効果を説明するための従来のレンズユニットの構成での光線を示している。図１１（ａ）において、３つ以上のマイクロレンズ１２（レンズ対）の視野が重なる従来のレンズユニットでは、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´が３点以上に分裂して形成され、結像３０ｃ´は大きさＳＤＡに広がって形成される。したがって、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´は、結像面ＩＰ上の結像３０ｃと比較して拡大されてしまう。
【００９６】
一方、本実施例の構成のレンズユニット１においては、図１１（ｂ）に示すように、２つのマイクロレンズ１２（レンズ対）の視野が重なるので結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´が２点に分裂して形成され、結像３０ｃ´は大きさＳＤＢに広がって形成されるが、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´の大きさＳＤＢは、従来のレンズユニットが形成する結像３０ｃ´の大きさＳＤＡに比べて小さく、結像面が同じ距離ＤＩＰずれた場合の結像の広がりは小さく、焦点深度が深くなる。
【００９７】
さらに、第２のマイクロレンズ１２ｂと結像面ＩＰの距離ＬＩ（＝距離ＬＩ２）を、第１のマイクロレンズ１２ａと物体面ＯＰの距離ＬＯ（＝距離ＬＯ１）より大きくしたレンズユニット１では、図１１（ｃ）に示すように、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´の大きさＳＤＣは、大きさＳＤＡやＳＤＢに比べて小さく、結像面が同じ距離ＤＩＰずれた場合の結像の広がりは小さく、焦点深度が深くなる。
【００９８】
このようにレンズユニット１の距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、第１のマイクロレンズ１２ａと物体面との間隔が、第２のマイクロレンズ１２ｂと結像面との間隔と異なるように構成することにより、結像面側のマイクロレンズと結像面との間隔が変化しても結像が分裂されることが抑制され、レンズユニット１の焦点深度を深くすることができる。
【００９９】
次に、焦点測定器を図１２の第１の実施例における焦点距離測定器の説明図に基づいて説明する。なお、図１２（ａ）は焦点距離測定器の概略平面図であり、図１２（ｂ）は焦点距離測定器の概略側面図である。
【０１００】
図１２において、焦点測定器２００は、回転台２０１、ステージ２０２、顕微鏡２０３および照明装置２０４から構成される。
【０１０１】
回転台２０１は、回転軸２０１Ａを中心に、その回転台２０１上に配置されているステージ２０２と披検レンズ１２（マイクロレンズ１２）を回転できるように構成されている。このステージ２０２上には披検レンズ１２が、その披検レンズ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は、光軸ＡＸと平行する方向に移動できるように構成されている。
【０１０２】
また、顕微鏡２０３は、光軸ＡＸと平行する方向に移動できるように構成されており、顕微鏡２０３の結像点の位置を回転軸２０１Ａの位置とした場合を基準に顕微鏡２０３の移動量が計測できるように構成されている。
照明装置２０４は、披検レンズ１２に平行光線ＢＴが入射するように光線を出射する。
【０１０３】
次に、焦点距離の測定方法について、図１２を用いて説明する。
照明装置２０４より光線を出射させ、顕微鏡２０３で披検レンズ１２による光線ＢＴの結像を確認しながら、顕微鏡２０３を披検レンズ１２から離れる方向に移動させる。光線ＢＴの結像の大きさが最も小さくなったら、回転台２０１を微小に回転させても光線ＢＴの結像の位置が変わらないステージ２０２の位置と顕微鏡２０３の位置を検出するように、ステージ２０２と顕微鏡２０３をそれぞれ別に移動させる。
【０１０４】
そして、回転台２０１を微小に回転させても光線ＢＴの結像の位置が変わらなくなったときの顕微鏡２０３の回転軸２０１Ａの位置からの移動量Ｚ１を計測する。ここで、移動量Ｚ１は、披検レンズ１２の焦点距離Ｆに相当する。また、このときの回転軸２０１Ａの位置は披検レンズ１２の第１主平面に相当する。
【０１０５】
次に、ステージ２０２の位置は固定したまま、顕微鏡２０３のみを披検レンズ１２へ近づける方向に移動させ、顕微鏡２０３の結像点が披検レンズ１２の面頂点となるように移動させる。そして、顕微鏡２０３の結像点が披検レンズ１２の面頂点となる位置の顕微鏡２０３の回転軸２０１Ａの位置からの移動量Ｚ２を計測する。
【０１０６】
さらに、披検レンズ１２の面頂点と物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することにより、披検レンズ１２の物体面と主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝移動量Ｚ２＋距離ＬＯより求めることができる。
【０１０７】
以上の焦点距離の測定方法は、ノーダル・スライド法による既知の測定方法である。
【０１０８】
本実施例のレンズアレイ１０を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）の測定をしたところ８０％以上の値を測定した。
【０１０９】
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置中で点灯しているＬＥＤ素子３０の結像のコントラストを示す。１００％が結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、露光装置の解像度は低い。
【０１１０】
ＭＴＦ（％）は、結像の光量の最大値をＥＭＡＸ、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとしたとき、
ＭＴＦ＝（ＥＭＡＸ−ＥＭＩＮ）／（ＥＭＡＸ＋ＥＭＩＮ）×１００（％）
のように定義される。
【０１１１】
このＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３のレンズユニット１の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ１２ｂの結像面側レンズの頂点から距離ＬＩ（ｍｍ）離れた位置の結像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりＬＥＤ素子３０の結像の光量分布を解析し、このＭＴＦを算出した。
【０１１２】
また、ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。
【０１１３】
さらに、ＭＴＦの値と画像形成装置の画像品質について説明する。
【０１１４】
本来、画像形成装置が形成する画像でトナーが乗らない部分は、静電潜像においては電位が十分に高くなければならない。また、ＬＥＤヘッドで形成される結像は暗くなければならない。ところが、ＭＴＦの値が小さいとＬＥＤヘッドで形成される結像において、暗くなければならない部分にも光線が入射してしまう。
【０１１５】
光線が入射してしまうと静電潜像においては電位が十分に高くなければならないところの電位が下がってしまい、本来、画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分にトナーが付着してしまう。
【０１１６】
画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分は、本来、用紙の色である白色によって画像が構成されるが、トナーが付着してしまった部分は、トナーの色が混ざって見えるため、画像形成装置の画像品質が低下する。
【０１１７】
様々な評価を重ねた結果、ＭＴＦが８０％以上のとき、画像形成装置の画像は筋や濃淡斑のない良好な画像となった。
【０１１８】
次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズユニットを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。図１３において、３０１はトナーが乗っているドット、３０２はトナーが乗っていないドットを示している。また、各ドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍである。
【０１１９】
なお、本実施例では、マイクロレンズ１２は回転対称高次非球面で構成したが、これに限られることなく、球面を形成するようにしてもよい。また、アナモフィック非球面、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面を形成してもよい。
【０１２０】
また、レンズアレイ１０は一般射出成型により作成したが、圧縮射出成型等、その他の成型法でもよく、切削により形成してもよい。さらに、レンズアレイ１０の素材は樹脂を用いているがガラスを用いてもよい。
【０１２１】
また、遮光板２０はポリカーボネートを用いて射出成型により作成したが、これに限られることなく、切削加工により作成してもよく、またエッチングなどで作成してもよい。
【０１２２】
また、発光部としてＬＥＤ素子３０を複数配置したＬＥＤアレイを用いたが、例えば有機ＥＬ、半導体レーザーを用いてもよい。
【０１２３】
以上説明したように、第１の実施例では、物体面ＯＰから第１主平面ＨＦ１までの距離ＳＯ１の第２主平面ＨＳ１から中間像面ＩＭＰまでの距離ＳＩ１に対する比が、中間像面ＩＭＰから第１主平面ＨＦ２までの距離ＳＩ２の結像面ＩＰから第２主平面ＨＳ２までの距離ＳＯ２に対する比に等しくなるようにレンズアレイを構成することにより、結像面側のマイクロレンズと結像面との間隔が変化しても結像が分裂されることが抑制され、焦点深度の深い光学系を構成することができるという効果が得られる。
【実施例２】
【０１２４】
第１の実施例では、本発明によるレンズユニットを画像形成装置としてのプリンタに適用したものとして説明したが、第２の実施例では読取装置に適用した例を説明する。
【０１２５】
第２の実施例の構成を図１４の第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２６】
図１４において、５００は、原稿を読取って画像データとしての電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。
【０１２７】
スキャナ５００は、読取ヘッド４００、ランプ５０１、原稿台５０２、レール５０３、駆動ベルト５０５、モータ５０６等で構成されている。
【０１２８】
読取ヘッド４００は、照明装置としてのランプ５０１により照射され、原稿の表面で反射した光線を取り込み電子データに変換するものである。ランプ５０１は、照射した光が原稿の表面で反射し、読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置されている。
【０１２９】
原稿台５０２は、電子データが生成される原稿５０７を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。
【０１３０】
レール５０３は、原稿台５０２の下方に配置され、読取ヘッド４００を移動可能にするものであり、読取ヘッド４００は、その一部が複数の滑車５０４により張架された駆動ベルト５０５に接続され、モータ５０６で駆動された駆動ベルト５０５によりレール５０３上を移動可能に構成されている。
【０１３１】
次に、読取ヘッド４００の構成を図１５の第２の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。
【０１３２】
図１５において、読取ヘッド４００は、レンズユニット１、ラインセンサ４０１およびミラー４０２で構成されている。
【０１３３】
ミラー４０２は、原稿５０３で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズユニット１に入射させるものである。
【０１３４】
ラインセンサ４０１は、複数の受光素子が略直線に配置されており、レンズユニット１により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。このラインセンサ４０１は、レンズユニット１の幅方向の中央を示す中心線ＣＬ上に位置するように配置される。
【０１３５】
また、図１６は本実施例の読取ヘッド４００の構成および物体面ＯＰ（原稿５０７）と結像面ＩＰとの位置関係を示している。なお、本実施例のレンズユニット１の構成は第１の実施例と同様であり、原稿５０７の折れにより面間隔が変動し易い距離ＬＯが距離ＬＩに比べて大きくなっている。
【０１３６】
なお、本実施例では、ラインセンサ４０１は６００ｄｐｉの解像度であり、受光素子が１インチ当たり６００個配置されている。すなわち、受光素子の間隔は０．０４２３ｍｍである。
【０１３７】
上述した構成の作用について説明する。
【０１３８】
まず、読取装置の動作を図１４に基づいて説明する。
【０１３９】
ランプ５０１が点灯し、原稿５０７の表面を照射することにより、原稿５０７の表面で反射した光線が読取ヘッド４００内に取り込まれる。モータ５０６により、駆動ベルト５０５が駆動して読取ヘッド４００とランプ５０１が図１４における左右方向に移動し、読取ヘッド４００は原稿５０７の全面から反射した光線を取り込む。
【０１４０】
次に、読取ヘッド４００の動作を図１５に基づいて説明する。
【０１４１】
原稿５０７で反射された光線は、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２で光路が折り曲げられ、レンズユニット１に入射する。レンズユニット１により結像された原稿画像の結像はラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。
【０１４２】
本実施例による読取装置を用いて、図１３で示すようにドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉ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原稿から電子データを形成したところ、原稿と同一の良好な電子データが得られた。
【０１４３】
なお、本実施例においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置としてスキャナを例に説明したが、光学的信号を電気信号に変換するセンサやスイッチ、およびそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
【０１４４】
以上説明したように、第２の実施例では、読取装置においても第１の実施例と同様の効果が得られ、原稿の折れ等により、物体面側のマイクロレンズと物体面との間隔が変化しても原稿と同一の電子データを得ることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【０１４５】
１ レンズユニット
３ ＬＥＤヘッド
５ 現像器
７ 排出部
９ 定着器
１０ レンズアレイ
１２ マイクロレンズ
２０ 遮光板
２２ 開口部
３０ ＬＥＤ素子
３１ ドライバＩＣ
３２ ワイヤ
３３ 配線基板
３４ ホルダ
４１ 感光体ドラム
４２ 帯電ローラ
４３ クリーニングブレード
５１ トナーカートリッジ
６０ 給紙カセット
６１ 給紙ローラ
６２、６３、６４ 搬送ローラ
６５ 排出ローラ
８０ 転写ローラ
８１ 転写ベルト
【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】
従来のレンズユニットは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を直線状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や、複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置の結像面に物体の正立等倍像をライン状に形成することができる光学系として用いられている。
【０００３】
このレンズユニットを、物体の縮小倒立像を形成するレンズと、拡大倒立像を形成するレンズとを対向させて配置したレンズ対として構成し、複数の該レンズ対を略直線状に配列して物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系として構成するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１４４５号公報（段落「００１７」〜段落「００２３」、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、レンズ対と結像面の間隔が変化すると結像が分裂して形成されるため、焦点深度を深くすることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、焦点深度が深い光学系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】
そのため、本発明による光学系は、物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにした本発明は、焦点深度の深い光学系を構成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施例におけるレンズユニットの断面図
【図２】第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図
【図３】第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略説明図
【図４】第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図
【図５】第１の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図
【図６】第１の実施例におけるレンズユニットのＡＡ断面図
【図７】第１の実施例におけるレンズユニットの平面図
【図８】第１の実施例における遮光部材の平面図
【図９】第１の実施例におけるレンズユニットのＢＢ断面図
【図１０】第１の実施例におけるＬＥＤ素子とマイクロレンズの位置関係を示す説明図
【図１１】第１の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図
【図１２】第１の実施例における焦点距離測定器の構成を示す説明図
【図１３】第１の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図
【図１４】第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図
【図１５】第２の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図
【図１６】第２の実施例における読取装置の読取ヘッドの動作を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明によるレンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図２の第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。
【００１２】
図２において、プリンタ１００は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
【００１３】
プリンタ１００には、印字媒体としての用紙１０１を貯留する給紙カセット６０が装着され、用紙１０１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１を備え、用紙１０１を給紙して搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。
【００１４】
本発明におけるプリンタ１００は、カラー電子写真方式であり、プリンタ１００内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、その感光体ドラム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、その現像器５にトナーを供給するトナーカートリッジ５１が用紙１０１の搬送路に沿って並べて配置されている。
【００１５】
また、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ４２、光学ヘッドとしてのＬＥＤヘッド３が、感光体ドラム４１の表面に対向するように配置され、ＬＥＤヘッド３は帯電ローラ４２で帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。
【００１６】
さらに、感光体ドラム４１上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙１０１上に転写する転写ローラ８０が、転写部で用紙１０１を搬送する転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１に対向して配置され、また用紙１０１が転写部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クリーニングブレード４３が感光体ドラム４１の表面に接触して配置されている。
【００１７】
転写部の下流には用紙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が配置され、その定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４、その搬送ローラ６４により搬送され、画像が形成された用紙１０１を貯留する排出部７へ排出する排出ローラ６５が配置される。
【００１８】
また、帯電ローラ４２および転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。
【００１９】
プリンタ１００は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
【００２０】
このように構成されたプリンタ１００は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。
【００２１】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を図３の第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略説明図に基づいて説明する。
【００２２】
ＬＥＤヘッド３には、レンズユニット１が配置され、そのレンズユニット１はホルダ３４によりＬＥＤヘッド３に固定されている。また、発光部としての複数のＬＥＤ素子３０は図面の水平方向に略直線に配置されている。
【００２３】
４１は静電潜像が形成される感光体ドラム、ＰＶは感光体ドラム４１の回転軸であり、感光体ドラム４１は図面の水平方向が回転軸ＰＶとなるように配置されている。
【００２４】
レンズユニット１は、長尺であり、略直線に配置されたＬＥＤ素子３０と平行に配置され、またレンズユニット１と感光体ドラム４１の回転軸ＰＶは平行に配置される。さらに、レンズユニット１に配列される各マイクロレンズの光軸は図面の鉛直方向になるように配置される。
【００２５】
図４は、第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図であり、図３におけるＡＡ断面図である。
【００２６】
図４において、レンズユニット１の各マイクロレンズ１２の光軸は図５におけるｚ方向、レンズユニット１の中心線ＣＬがＬＥＤ素子３０と感光体ドラム４１表面を結ぶ線と一致するように配置され、またＬＥＤ素子３０は間隔ＰＤを保持して図５におけるｙ方向に複数配列されている。さらに、感光体ドラム４１は回転軸ＰＶが図５におけるｙ方向になるように配置されている。
【００２７】
ＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は配線基板３３上に配置されている。ＬＥＤ素子３０とドライバＩＣ３１はワイヤ３２により結線され、発光部としてのＬＥＤ素子３０はドライバＩＣ３１により制御されて発光する。
【００２８】
このレンズユニット１により、感光体ドラム４１にＬＥＤ素子３０の像が結像し、感光体ドラム４１の回転に合わせてＬＥＤ素子３０を発光させることにより感光体ドラム４１上に静電潜像が形成される。
【００２９】
本実施例においては、ＬＥＤヘッド３は６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の解像度であり、ＬＥＤ素子３０が１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）６００個配置されている。すなわち、ＬＥＤ素子３０が、間隔ＰＤを０．０４２３ｍｍとして配列されている。
【００３０】
次に、レンズユニット１の構成を図５の第１の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図に基づいて説明する。
【００３１】
図５において、レンズユニット１は、レンズ素子の集合体としてのレンズアレイ１０と遮光部材としての遮光板２０とからなり、２枚のレンズアレイ１０が遮光板２０を挟んで対向して配置されている。
【００３２】
そのレンズアレイ１０には、複数のレンズ素子としてのマイクロレンズ１２がｙ方向に略直線状に配列されている。また、遮光板２０には、絞りとしての略半円形状の開口部２２がｙ方向に略直線状に複数配列され、ＬＥＤ素子３０からの発光光線がレンズアレイ１０のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成された各開口部２２を通して透過する。
【００３３】
マイクロレンズ１２と開口部２２の配列方向はｙ方向であり、互いに平行し、またマイクロレンズ１２と開口部２２の光線の透過方向はｚ方向で略同一方向である。
【００３４】
図６は第１の実施例におけるレンズユニットの断面図であり、図３のＡＡの位置におけるマイクロレンズ１２の配列方向（図５におけるｙ方向）と直交する平面による断面図である。
【００３５】
図６において、ＡＸは、図面における右側の列のマイクロレンズ１２の光軸であり、図面の鉛直方向（図５におけるｚ方向）に配置されている。また、マイクロレンズ１２の配列方向は図面と直交する方向（図５におけるｙ方向）となるように配列されている。
【００３６】
ＣＬは、マイクロレンズ１２の配列方向（図５におけるｙ方向）と光軸ＡＸ（図５におけるｚ方向）の両方に直交する方向（レンズアレイ幅方向：図５におけるｘ方向）におけるレンズユニット１の中央（マイクロレンズ１２の２つ配列の中心位置）を示す中心線である。
【００３７】
レンズユニット１は、２枚のレンズアレイ１０の各マイクロレンズ１２の光軸ＡＸが一致し、さらに遮光板２０の開口部２２の位置が光軸ＡＸに一致している。すなわち、レンズユニット１は、光軸ＡＸが一致するように配置された２枚のマイクロレンズ１２からなるレンズ対を光軸ＡＸに対して直交する方向（図５におけるｙ方向）に２列に配列した構成となっている。
【００３８】
図７は、第１の実施例におけるレンズアレイの平面図である。図７におけるレンズアレイ１０は、レンズユニット１の物体側を示している。
【００３９】
図７において、レンズアレイ１０には、複数のマイクロレンズ１２が、平行する２列の略直線に交互に配置され、各列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔はＰＹ、二つの平行する列、すなわちマイクロレンズ１２の配列方向と光軸ＡＸの両方に直交する方向（図５におけるｘ方向）の間隔はＰＸである。
【００４０】
２列のマイクロレンズ１２の各列と図示しない複数のＬＥＤ素子３０が配置された直線は互いに平行であり、また２列のマイクロレンズ１２の各列と図示しない複数のＬＥＤ素子３０が配置された直線との距離は等しくなるように構成されている。
【００４１】
列間で隣接するマイクロレンズ１２の中心間を間隔ＰＮとすると、間隔ＰＮ＜間隔ＰＹとなっており、２つの列間で隣接するマイクロレンズ１２は互いにオーバーラップするようにマイクロレンズ１２の表面が途中で連結されて配置されている。また、マイクロレンズ１２は、半径ＲＬの円と半径ＲＬの円の中心から間隔ＰＮ／２を隔てた位置にある直線とからなる形状となっている。
【００４２】
ここで、レンズアレイ１０を結像面側に配置する場合の構成を説明する。この場合、レンズアレイ１０の各部の構成は、物体面側に配置する場合と同様であるが、寸法が異なる。つまり、図７示したマイクロレンズ１２の各寸法のうち、半径が異なり、半径ＲＬを半径ＲＬ２に置き換えることにより、結像面側に配置されるレンズアレイ１０を示すものとする。
【００４３】
なお、レンズアレイ１０は、物体（ＬＥＤ素子３０）からの光線を透過する素材により形成されている。
【００４４】
本実施例のレンズユニット１では、レンズアレイ１０は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、商品名；ＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）（登録商標）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成型により複数のマイクロレンズ１２を一体に成型した。
【００４５】
マイクロレンズ１２の各曲面（マイクロレンズ１２と空気層の境界面）は数式１で表される多項式非球面で構成される。Ｚ（ｒ）は、マイクロレンズ１２の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をｒとした回転座標系を示し、マイクロレンズ１２の各曲面の頂点を原点とし、マイクロレンズ１２側の方向を正の数で表し、空気層側の方向を負の数で表す。このとき、半径ｒはＸ座標、Ｙ座標の値を用いて、数式２で表される。ｋはコーニック定数、Ｃは曲率半径、Ａは非球面係数、ｌとｍは正の整数である。
【数１】
【数２】
【００４６】
図８は、第１の実施例における遮光板の平面図である。
図８において、遮光板２０には、間隔ＰＹで略直線に開口部２２が形成され、その開口部２２は、マイクロレンズ１２の光軸ＡＸ（図５におけるｚ方向）と開口部２２の配列方向（図５におけるｙ方向）の両方に直交する方向（図５におけるｘ方向）に間隔ＰＸで２列に配列されている。
【００４７】
また、開口部２２は、隣接するマイクロレンズ１２に対応してその中心間を間隔ＰＮとして形成され、間隔ＰＮ＜間隔ＰＹとなっている。さらに、開口部２２は、半径ＲＡの円の中心から距離ＲＡＸを隔てた位置にある開口部２２の配列方向（図５におけるｙ方向）と平行な直線と、半径ＲＡの円とからなる形状である。
【００４８】
開口部２２の半径ＲＡの円の中心は、マイクロレンズ１２の光軸ＡＸと一致するように構成されている。
なお、遮光板２０は、物体（ＬＥＤ素子３０）からの光線を遮光する素材により形成されている。
本実施例の遮光板２０は、黒色のポリカーボネートを用いて射出成型により作成した。
【００４９】
次にレンズユニット１の詳細を図７および図９の第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図に基づいて説明する。図７は、レンズアレイ１０の平面図であり、物体（ＬＥＤ素子３０）と光軸ＡＸとの位置関係を示す。物体３０ａは、ＬＥＤ素子３０のうち、隣接する２つのマイクロレンズ１２の光軸ＡＸの中間にあるものを示している。図９はレンズアレイ１０を含むレンズユニット１および物体面ＯＰならびに結像面ＩＰの断面図であり、隣接する２つのマイクロレンズ１２の各光軸ＡＸを含む平面による断面図、すなわち図７および図８における直線ＢＢの位置における断面図である。
【００５０】
図９において、レンズユニット１の物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のレンズアレイ１０ａが配置され、さらに第２のレンズアレイ１０ｂが第１のレンズアレイ１０ａと対向して、距離ＬＳを隔てて配置される。レンズユニット１の結像面ＩＰは第２のレンズアレイ１０ｂから光軸ＡＸ方向に距離ＬＩを隔てた位置である。
【００５１】
遮光板２０は、第１のレンズアレイ１０ａと第２のレンズアレイ１０ｂの間に配置される。また、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂは、それぞれの光軸が光軸ＡＸに一致するように配置される。
【００５２】
本実施例においては、距離ＬＯと距離ＬＩとは、異なる値に構成され、距離ＬＩは距離ＬＯより大きくなるように構成されている。
【００５３】
第１のマイクロレンズ１２ａは、厚さがＬＴ１であり、光軸ＡＸ方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの像を中間像３０ｂとして、光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰに形成する。
【００５４】
第２のマイクロレンズ１２ｂは、厚さがＬＴ２であり、距離ＬＯ２の位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３０ｂの結像３０ｃを、光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ２隔てた位置に形成する。
【００５５】
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１２ａまでの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂの間隔ＬＳは、（距離ＬＩ１＋距離ＬＯ２）に設定され、第２のマイクロレンズ１２ｂ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と等しく設定される。
【００５６】
本実施例においては、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２とは異なる値に構成され、結像面ＩＰである感光体ドラム４１が回転体であるため、面間隔の変動が発生しやすい距離ＬＩ２が距離ＬＯ１と比べて大きくなるように構成されている。
【００５７】
このようにレンズユニット１は、遮光板２０を挟んで２個のレンズアレイ１０が対向して結像面に結像できる間隔で保持されて配置され、正立等倍率の光学系を形成している。このように光軸が一致する２個のマイクロレンズ１２からなる光学系は、ＬＥＤ素子３０の像を感光体ドラム４１の表面に正立等倍率で結像することができる。
【００５８】
また、遮光板２０は、レンズアレイ１０の間にあって光軸が一致する２個のマイクロレンズからなる光学系に他の光学系から入る迷光（一部の光）を遮断するとともに他の光学系に迷光を出さないように遮断している。
【００５９】
上述した構成の作用について説明する。
まず、プリンタ１００の動作を図２に基づいて説明する。
【００６０】
プリンタ１００の感光体ドラム４１表面は、図示しない電源装置により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表面がＬＥＤヘッド３の付近に到達するとＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器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。
【００６１】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１が給紙ローラ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、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送される。
【００６２】
感光体ドラム４１が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム４１表面上のトナー像が転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ８０および転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像は用紙１０１上に転写される。
【００６３】
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の回転により定着器９へ搬送され、用紙１０１上のトナー像はその定着器９により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙１０１上に固定される。トナー像が固定された用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により排出部７に排出されてプリンタ１００の動作が終了する。
【００６４】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の動作を図４に基づいて説明する。
画像データをもとにプリンタ１００の制御部によりＬＥＤヘッド３の制御信号が発信されるとドライバＩＣ３１はその制御信号に基づき任意の光量でＬＥＤ素子３０が発光する。そのＬＥＤ素子３０からの光線はレンズユニット１に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。
【００６５】
次に、レンズユニット１の動作を図９に基づいて説明する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２ａに入射し、その第１のマイクロレンズ１２ａによって光軸ＡＸ方向に距離ＬＩ１隔てた位置にある中間像面ＭＩＰ上に中間像３０ｂが形成される。このとき、遮光板２０により、中間像３０ｂの形成に寄与しない光線の一部が遮光される。
【００６６】
さらに、第２のマイクロレンズ１２ｂによってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成されることにより、物体３０ａの結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。このとき、遮光板２０により、結像３０ｃの形成に寄与しない光線の一部が遮光される。
【００６７】
中間像３０ｂは第１のマイクロレンズ１２ａによる物体３０ａの倒立縮小像であり、結像３０ｃはその中間像３０ｂの第２のマイクロレンズ１２ｂによる倒立拡大像である。
また、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂとの間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。
このようにしてレンズユニット１は物体３０ａの正立等倍像を形成する。
【００６８】
次に、レンズユニット１の動作について図１を用いて説明する。
図１は、第１のマイクロレンズ１２ａ、開口部２２および第２のマイクロレンズ１２ｂの断面図である。
図１において、物体３０ａは、物体面ＯＰ上の任意の位置に配置されているものとし、光軸ＡＸと物体３０ａの距離をＲＯとする。また、結像３０ｃは物体３０ａのレンズユニット１による結像であり、光軸ＡＸと結像３０ｃの距離をＲＥとする。
【００６９】
図１には、物体３０ａから発せられた光線のうち、結像３０ｃの形成に寄与する主光線ＢＣを示す。第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂとの間はテレセントリックであるため、第１のマイクロレンズ１２ａと第２のマイクロレンズ１２ｂの間で主光線ＢＣは、光軸ＡＸに平行である。
【００７０】
また、第１のマイクロレンズ１２ａの第１焦点面をＦＰ１、第２のマイクロレンズ１２ｂの第２焦点面をＦＰ２、第１のマイクロレンズ１２ａの第１主平面をＨＦ１、第１のマイクロレンズ１２ａの第２主平面をＨＳ１、第２のマイクロレンズ１２ｂの第１主平面をＨＦ２、第２のマイクロレンズ１２ｂの第２主平面をＨＳ２とし、物体面ＯＰから第１主平面ＨＦ１までの距離をＳＯ１、第２主平面ＨＳ１から中間像面ＩＭＰまでの距離をＳＩ１、中間像面ＩＭＰから第１主平面ＨＦ２までの距離をＳＯ２、結像面ＩＰから第２主平面ＨＳ２までの距離をＳＩ２とする。
【００７１】
さらに、第１のマイクロレンズ１２ａの焦点距離はＦ１であり、第１焦点面ＦＰ１から第１主平面ＨＦ１までの距離がＦ１となり、第２のマイクロレンズ１２ｂの焦点距離はＦ２であり、第２焦点面ＦＰ２から第２主平面ＨＳ２までの距離がＦ２となる。また、開口部２２の開口の半径ＲＡは、光軸ＡＸから開口部２２の内壁までの距離である。
【００７２】
図１において、物体３０ａの光軸ＡＸからの距離ＲＯは、中間像３０ｂの光軸ＡＸからの距離ＲＭを用いて、数式３で表される。
【数３】
【００７３】
さらに、一般に物体と結像とが共役であるとき（物体からの光線が結像の位置で集光するとき）、第１主平面と物体面との距離ＳＯ、第２主平面と結像面との距離ＳＩ、レンズの焦点距離Ｆとすると数式４で表すガウスのレンズの公式が成り立つ。
【数４】
【００７４】
数式４の距離ＳＯを距離ＳＯ１、距離ＳＩを距離ＳＩ１、焦点距離Ｆを焦点距離Ｆ１に置き換えた式と、数式３から数式５が成り立つ。
【数５】
【００７５】
また、図１において、結像３０ｃの光軸ＡＸからの距離ＲＥは、中間像３０ｂの光軸ＡＸからの距離ＲＭを用いて、数式６で表される。
【数６】
【００７６】
数式４の距離ＳＯを距離ＳＯ２、距離ＳＩを距離ＳＩ２、焦点距離Ｆを焦点距離Ｆ２に置き換えた式と、数式６から数式７が成り立つ。
【数７】
【００７７】
レンズユニット１は、正立等倍像を形成するから距離ＲＥ＝距離ＲＯであって、数式５および数式７から数式８が成り立つ。
【数８】
【００７８】
つまり、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に等しく、レンズユニット１は正立等倍像を形成する。
このとき、距離ＳＯ１≒距離ＬＯ１、距離ＳＩ１≒距離ＬＩ１、距離ＳＯ２≒距離ＬＯ２、距離ＳＩ２≒距離ＬＩ２から数式９が成り立つ。
【数９】
【００７９】
つまり、距離ＬＯ１の距離ＬＩ１に対する比が、距離ＬＩ２の距離ＬＯ２に対する比に等しく、レンズユニット１は正立等倍像を形成する。
また、第１のマイクロレンズ１２ａの視野半径（レンズの最大視野の半径）をＲＶとすると、距離ＲＭの最大値が距離ＲＡであるから、数式３より数式１０が成り立つ。
【数１０】
【００８０】
同様に、数式５より数式１１が成り立つ。
【数１１】
次に、図１０を用いてレンズユニット１の動作を説明する。図１０は、ＬＥＤ素子３０とマイクロレンズ１２の位置関係を示している。
【００８１】
図１０の（ａ）から（ｄ）の各図は、物体面ＯＰ上にマイクロレンズ１２の光軸ＡＸの位置とマイクロレンズ１２の最大視野ＣＶを示している。図において、マイクロレンズ１２の配列方向およびＬＥＤ素子３０の配列方向はともに、図面の鉛直（上下）方向であり、光軸ＡＸは図面（紙面）と直交する方向に配置されている。
【００８２】
マイクロレンズ１２を２列に配列した場合、図１０（ａ）は、ＬＥＤ素子３０の配列された直線上で２つのレンズ対の最大視野ＣＶが重なり、レンズ対の視野半径ＲＶが最も小さい場合を示し、図１０（ｂ）は、ＬＥＤ素子３０の配列された直線上で２つのレンズ対の最大視野ＣＶが重なり、レンズ対の視野半径ＲＶが最も大きい場合を示している。
【００８３】
レンズを２列に配列した場合のレンズ対の視野半径ＲＶを、第１のマイクロレンズ１２ａのレンズの配列間隔ＰＹおよび配列間隔ＰＸで表すと数式１２となる。
【数１２】
【００８４】
数式１０と数式１２より、数式１３が成り立つ。
【数１３】
【００８５】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式１４が成り立つ。
【数１４】
【００８６】
さらに、数式１１と数式１２より、数式１５が成り立つ。
【数１５】
【００８７】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１、距離ＬＩ１≒距離ＳＩ１より、数式１６が成り立つ。
【数１６】
また、マイクロレンズ１２を１列に配列した場合、図１０（ｃ）は、２つのレンズ対の視野が重なり、かつレンズ対の視野半径ＲＶが最も小さい場合を示し、図１０（ｄ）は、２つのレンズ対の視野が重なり、かつレンズ対の視野半径ＲＶが最も大きい場合を示している。
【００８８】
レンズを１列に配列した場合のレンズ対の視野半径ＲＶを、第１のマイクロレンズ１２ａのレンズの配列間隔ＰＹで表すと数式１７となる。
【数１７】
【００８９】
数式１０と数式１７より、数式１８が成り立つ。
【数１８】
【００９０】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式１９が成り立つ。
【数１９】
【００９１】
さらに、数式１１と数式１７より、数式２０が成り立つ。
【数２０】
【００９２】
また、距離ＬＯ１≒距離ＳＯ１より、数式２１が成り立つ。
【数２１】
【００９３】
さらに、図１１の第１の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図を用いてレンズユニット１の動作を説明する。
図１１において、マイクロレンズ１２（第１のマイクロレンズ１２ａ並びに第２のマイクロレンズ１２ｂ）および開口部２２の配列方向は図面における水平方向、光軸ＡＸは図面における鉛直方向に配置される。物体３０ａは、各図面の上部に配置され、結像面ＩＰは各図面の下部に配置される。
【００９４】
ＩＰ´は結像面ＩＰが光軸ＡＸの方向に距離ＤＩＰずれた結像面を示し、ＢＣは物体３０ａからマイクロレンズ１２に入射する光線のうち主光線を示している。
【００９５】
図１１（ａ）は、本実施例の効果を説明するための従来のレンズユニットの構成での光線を示している。図１１（ａ）において、３つ以上のマイクロレンズ１２（レンズ対）の視野が重なる従来のレンズユニットでは、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´が３点以上に分裂して形成され、結像３０ｃ´は大きさＳＤＡに広がって形成される。したがって、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´は、結像面ＩＰ上の結像３０ｃと比較して拡大されてしまう。
【００９６】
一方、本実施例の構成のレンズユニット１においては、図１１（ｂ）に示すように、２つのマイクロレンズ１２（レンズ対）の視野が重なるので結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´が２点に分裂して形成され、結像３０ｃ´は大きさＳＤＢに広がって形成されるが、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´の大きさＳＤＢは、従来のレンズユニットが形成する結像３０ｃ´の大きさＳＤＡに比べて小さく、結像面が同じ距離ＤＩＰずれた場合の結像の広がりは小さく、焦点深度が深くなる。
【００９７】
さらに、第２のマイクロレンズ１２ｂと結像面ＩＰの距離ＬＩ（＝距離ＬＩ２）を、第１のマイクロレンズ１２ａと物体面ＯＰの距離ＬＯ（＝距離ＬＯ１）より大きくしたレンズユニット１では、図１１（ｃ）に示すように、結像面ＩＰ´上の結像３０ｃ´の大きさＳＤＣは、大きさＳＤＡやＳＤＢに比べて小さく、結像面が同じ距離ＤＩＰずれた場合の結像の広がりは小さく、焦点深度が深くなる。
【００９８】
このようにレンズユニット１の距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、第１のマイクロレンズ１２ａと物体面との間隔が、第２のマイクロレンズ１２ｂと結像面との間隔と異なるように構成することにより、結像面側のマイクロレンズと結像面との間隔が変化しても結像が分裂されることが抑制され、レンズユニット１の焦点深度を深くすることができる。
【００９９】
次に、焦点測定器を図１２の第１の実施例における焦点距離測定器の説明図に基づいて説明する。なお、図１２（ａ）は焦点距離測定器の概略平面図であり、図１２（ｂ）は焦点距離測定器の概略側面図である。
【０１００】
図１２において、焦点測定器２００は、回転台２０１、ステージ２０２、顕微鏡２０３および照明装置２０４から構成される。
【０１０１】
回転台２０１は、回転軸２０１Ａを中心に、その回転台２０１上に配置されているステージ２０２と披検レンズ１２（マイクロレンズ１２）を回転できるように構成されている。このステージ２０２上には披検レンズ１２が、その披検レンズ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は、光軸ＡＸと平行する方向に移動できるように構成されている。
【０１０２】
また、顕微鏡２０３は、光軸ＡＸと平行する方向に移動できるように構成されており、顕微鏡２０３の結像点の位置を回転軸２０１Ａの位置とした場合を基準に顕微鏡２０３の移動量が計測できるように構成されている。
照明装置２０４は、披検レンズ１２に平行光線ＢＴが入射するように光線を出射する。
【０１０３】
次に、焦点距離の測定方法について、図１２を用いて説明する。
照明装置２０４より光線を出射させ、顕微鏡２０３で披検レンズ１２による光線ＢＴの結像を確認しながら、顕微鏡２０３を披検レンズ１２から離れる方向に移動させる。光線ＢＴの結像の大きさが最も小さくなったら、回転台２０１を微小に回転させても光線ＢＴの結像の位置が変わらないステージ２０２の位置と顕微鏡２０３の位置を検出するように、ステージ２０２と顕微鏡２０３をそれぞれ別に移動させる。
【０１０４】
そして、回転台２０１を微小に回転させても光線ＢＴの結像の位置が変わらなくなったときの顕微鏡２０３の回転軸２０１Ａの位置からの移動量Ｚ１を計測する。ここで、移動量Ｚ１は、披検レンズ１２の焦点距離Ｆに相当する。また、このときの回転軸２０１Ａの位置は披検レンズ１２の第１主平面に相当する。
【０１０５】
次に、ステージ２０２の位置は固定したまま、顕微鏡２０３のみを披検レンズ１２へ近づける方向に移動させ、顕微鏡２０３の結像点が披検レンズ１２の面頂点となるように移動させる。そして、顕微鏡２０３の結像点が披検レンズ１２の面頂点となる位置の顕微鏡２０３の回転軸２０１Ａの位置からの移動量Ｚ２を計測する。
【０１０６】
さらに、披検レンズ１２の面頂点と物体面までの距離ＬＯを別の方法で測定することにより、披検レンズ１２の物体面と主平面との距離ＳＯを、ＳＯ＝移動量Ｚ２＋距離ＬＯより求めることができる。
【０１０７】
以上の焦点距離の測定方法は、ノーダル・スライド法による既知の測定方法である。
【０１０８】
本実施例のレンズアレイ１０を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）の測定をしたところ８０％以上の値を測定した。
【０１０９】
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置中で点灯しているＬＥＤ素子３０の結像のコントラストを示す。１００％が結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、露光装置の解像度は低い。
【０１１０】
ＭＴＦ（％）は、結像の光量の最大値をＥＭＡＸ、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとしたとき、
ＭＴＦ＝（ＥＭＡＸ−ＥＭＩＮ）／（ＥＭＡＸ＋ＥＭＩＮ）×１００（％）
のように定義される。
【０１１１】
このＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３のレンズユニット１の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ１２ｂの結像面側レンズの頂点から距離ＬＩ（ｍｍ）離れた位置の結像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりＬＥＤ素子３０の結像の光量分布を解析し、このＭＴＦを算出した。
【０１１２】
また、ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。
【０１１３】
さらに、ＭＴＦの値と画像形成装置の画像品質について説明する。
【０１１４】
本来、画像形成装置が形成する画像でトナーが乗らない部分は、静電潜像においては電位が十分に高くなければならない。また、ＬＥＤヘッドで形成される結像は暗くなければならない。ところが、ＭＴＦの値が小さいとＬＥＤヘッドで形成される結像において、暗くなければならない部分にも光線が入射してしまう。
【０１１５】
光線が入射してしまうと静電潜像においては電位が十分に高くなければならないところの電位が下がってしまい、本来、画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分にトナーが付着してしまう。
【０１１６】
画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分は、本来、用紙の色である白色によって画像が構成されるが、トナーが付着してしまった部分は、トナーの色が混ざって見えるため、画像形成装置の画像品質が低下する。
【０１１７】
様々な評価を重ねた結果、ＭＴＦが８０％以上のとき、画像形成装置の画像は筋や濃淡斑のない良好な画像となった。
【０１１８】
次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズユニットを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。図１３において、３０１はトナーが乗っているドット、３０２はトナーが乗っていないドットを示している。また、各ドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍである。
【０１１９】
なお、本実施例では、マイクロレンズ１２は回転対称高次非球面で構成したが、これに限られることなく、球面を形成するようにしてもよい。また、アナモフィック非球面、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面を形成してもよい。
【０１２０】
また、レンズアレイ１０は一般射出成型により作成したが、圧縮射出成型等、その他の成型法でもよく、切削により形成してもよい。さらに、レンズアレイ１０の素材は樹脂を用いているがガラスを用いてもよい。
【０１２１】
また、遮光板２０はポリカーボネートを用いて射出成型により作成したが、これに限られることなく、切削加工により作成してもよく、またエッチングなどで作成してもよい。
【０１２２】
また、発光部としてＬＥＤ素子３０を複数配置したＬＥＤアレイを用いたが、例えば有機ＥＬ、半導体レーザーを用いてもよい。
【０１２３】
以上説明したように、第１の実施例では、物体面ＯＰから第１主平面ＨＦ１までの距離ＳＯ１の第２主平面ＨＳ１から中間像面ＩＭＰまでの距離ＳＩ１に対する比が、中間像面ＩＭＰから第１主平面ＨＦ２までの距離ＳＩ２の結像面ＩＰから第２主平面ＨＳ２までの距離ＳＯ２に対する比に等しくなるようにレンズアレイを構成することにより、結像面側のマイクロレンズと結像面との間隔が変化しても結像が分裂されることが抑制され、焦点深度の深い光学系を構成することができるという効果が得られる。
【実施例２】
【０１２４】
第１の実施例では、本発明によるレンズユニットを画像形成装置としてのプリンタに適用したものとして説明したが、第２の実施例では読取装置に適用した例を説明する。
【０１２５】
第２の実施例の構成を図１４の第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２６】
図１４において、５００は、原稿を読取って画像データとしての電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。
【０１２７】
スキャナ５００は、読取ヘッド４００、ランプ５０１、原稿台５０２、レール５０３、駆動ベルト５０５、モータ５０６等で構成されている。
【０１２８】
読取ヘッド４００は、照明装置としてのランプ５０１により照射され、原稿の表面で反射した光線を取り込み電子データに変換するものである。ランプ５０１は、照射した光が原稿の表面で反射し、読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置されている。
【０１２９】
原稿台５０２は、電子データが生成される原稿５０７を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。
【０１３０】
レール５０３は、原稿台５０２の下方に配置され、読取ヘッド４００を移動可能にするものであり、読取ヘッド４００は、その一部が複数の滑車５０４により張架された駆動ベルト５０５に接続され、モータ５０６で駆動された駆動ベルト５０５によりレール５０３上を移動可能に構成されている。
【０１３１】
次に、読取ヘッド４００の構成を図１５の第２の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。
【０１３２】
図１５において、読取ヘッド４００は、レンズユニット１、ラインセンサ４０１およびミラー４０２で構成されている。
【０１３３】
ミラー４０２は、原稿５０３で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズユニット１に入射させるものである。
【０１３４】
ラインセンサ４０１は、複数の受光素子が略直線に配置されており、レンズユニット１により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。このラインセンサ４０１は、レンズユニット１の幅方向の中央を示す中心線ＣＬ上に位置するように配置される。
【０１３５】
また、図１６は本実施例の読取ヘッド４００の構成および物体面ＯＰ（原稿５０７）と結像面ＩＰとの位置関係を示している。なお、本実施例のレンズユニット１の構成は第１の実施例と同様であり、原稿５０７の折れにより面間隔が変動し易い距離ＬＯが距離ＬＩに比べて大きくなっている。
【０１３６】
なお、本実施例では、ラインセンサ４０１は６００ｄｐｉの解像度であり、受光素子が１インチ当たり６００個配置されている。すなわち、受光素子の間隔は０．０４２３ｍｍである。
【０１３７】
上述した構成の作用について説明する。
【０１３８】
まず、読取装置の動作を図１４に基づいて説明する。
【０１３９】
ランプ５０１が点灯し、原稿５０７の表面を照射することにより、原稿５０７の表面で反射した光線が読取ヘッド４００内に取り込まれる。モータ５０６により、駆動ベルト５０５が駆動して読取ヘッド４００とランプ５０１が図１４における左右方向に移動し、読取ヘッド４００は原稿５０７の全面から反射した光線を取り込む。
【０１４０】
次に、読取ヘッド４００の動作を図１５に基づいて説明する。
【０１４１】
原稿５０７で反射された光線は、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２で光路が折り曲げられ、レンズユニット１に入射する。レンズユニット１により結像された原稿画像の結像はラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。
【０１４２】
本実施例による読取装置を用いて、図１３で示すようにドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉ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原稿から電子データを形成したところ、原稿と同一の良好な電子データが得られた。
【０１４３】
なお、本実施例においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置としてスキャナを例に説明したが、光学的信号を電気信号に変換するセンサやスイッチ、およびそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
【０１４４】
以上説明したように、第２の実施例では、読取装置においても第１の実施例と同様の効果が得られ、原稿の折れ等により、物体面側のマイクロレンズと物体面との間隔が変化しても原稿と同一の電子データを得ることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【０１４５】
１ レンズユニット
３ ＬＥＤヘッド
５ 現像器
７ 排出部
９ 定着器
１０ レンズアレイ
１２ マイクロレンズ
２０ 遮光板
２２ 開口部
３０ ＬＥＤ素子
３１ ドライバＩＣ
３２ ワイヤ
３３ 配線基板
３４ ホルダ
４１ 感光体ドラム
４２ 帯電ローラ
４３ クリーニングブレード
５１ トナーカートリッジ
６０ 給紙カセット
６１ 給紙ローラ
６２、６３、６４ 搬送ローラ
６５ 排出ローラ
８０ 転写ローラ
８１ 転写ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
請求項１のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ１、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ１、前記第２のレンズと前記中間像面との距離をＬＯ２、前記第２のレンズと前記結像面との距離をＬＩ２としたとき、距離ＬＯ１の距離ＬＩ１に対する比が、距離ＬＩ２の距離ＬＯ２に対する比に略等しく、前記距離ＬＯ１が、前記距離ＬＩ２と異なるように形成されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２のレンズユニットにおいて、
前記それぞれの第１のレンズと第２のレンズとの間に配置される絞りが略直線に複数形成された遮光部材を備え、
二つの前記レンズ対の視野が重なり合うようにしたことを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２２を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２２】
【請求項５】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２３を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２３】
【請求項６】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２４を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２４】
【請求項７】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２５を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２５】
【請求項８】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２６を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２６】
【請求項９】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２７を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２７】
【請求項１０】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２８を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２８】
【請求項１１】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２９を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２９】
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離が、前記第２のレンズと前記結像面との距離より小さいことを特徴とするレンズユニット。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッド。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いた露光装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いた画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１１のいずれか１項のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離が、前記第２のレンズと前記結像面との距離より大きいことを特徴とするレンズユニット。
【請求項１７】
請求項１から請求項１１または請求項１６のいずれか１項のレンズユニットを用いた読取装置。
【請求項１】
物体の倒立像を中間像面上に中間像として形成する第１のレンズと該第１のレンズが形成した中間像の倒立像を結像面上に形成する第２のレンズとからなるレンズ対が、該レンズ対の光軸と直交する方向へ略直線に複数配列されたレンズアレイを有するレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ１、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ１、前記第２のレンズの第１主平面と前記中間像面との距離をＳＯ２、前記第２のレンズの第２主平面と前記結像面との距離をＳＩ２としたとき、距離ＳＯ１の距離ＳＩ１に対する比が、距離ＳＩ２の距離ＳＯ２に対する比に略等しく、前記第１のレンズと前記物体面との間隔が、前記第２のレンズと前記結像面との間隔と異なるように形成されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
請求項１のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ１、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ１、前記第２のレンズと前記中間像面との距離をＬＯ２、前記第２のレンズと前記結像面との距離をＬＩ２としたとき、距離ＬＯ１の距離ＬＩ１に対する比が、距離ＬＩ２の距離ＬＯ２に対する比に略等しく、前記距離ＬＯ１が、前記距離ＬＩ２と異なるように形成されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２のレンズユニットにおいて、
前記それぞれの第１のレンズと第２のレンズとの間に配置される絞りが略直線に複数形成された遮光部材を備え、
二つの前記レンズ対の視野が重なり合うようにしたことを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２２を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２２】
【請求項５】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２３を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２３】
【請求項６】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２４を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２４】
【請求項７】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２５を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２５】
【請求項８】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２６を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２６】
【請求項９】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの焦点距離をＦ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２７を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２７】
【請求項１０】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズの第１主平面と物体面との距離をＳＯ、前記第１のレンズの第２主平面と前記中間像面との距離をＳＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２８を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２８】
【請求項１１】
請求項３のレンズユニットにおいて、
前記レンズ対は、該レンズ対の光軸と直交する方向へ２列に配列され、
前記レンズ対の配列方向の間隔をＰＹ、前記レンズ対の配列方向と直交する方向の間隔をＰＸ、前記第１のレンズと物体面との距離をＬＯ、前記第１のレンズと前記中間像面との距離をＬＩ、前記光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離の最大値をＲＡとしたとき、数式２９を満たすことを特徴とするレンズユニット。
【数２９】
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離が、前記第２のレンズと前記結像面との距離より小さいことを特徴とするレンズユニット。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッド。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いた露光装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のレンズユニットを用いた画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１１のいずれか１項のレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと物体面との距離が、前記第２のレンズと前記結像面との距離より大きいことを特徴とするレンズユニット。
【請求項１７】
請求項１から請求項１１または請求項１６のいずれか１項のレンズユニットを用いた読取装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−９５６２７（Ｐ２０１１−９５６２７Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５１３７０（Ｐ２００９−２５１３７０）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【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２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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