成像光學(xué)系統(tǒng)和透鏡陣列制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像光學(xué)系統(tǒng)，并且適于用于例如圖像形成裝置或圖像讀取裝置中的 成像光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，開發(fā)了使用包含小直徑透鏡陣列的透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)（成像光學(xué)系統(tǒng)） 的圖像形成裝置和圖像讀取裝置。例如，包含內(nèi)置單元的圖像形成裝置和圖像讀取裝置是 已知的，其中，透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)保持于具有陣列光源（發(fā)光二極管（LED))或線傳感器的 外殼內(nèi)。使用透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)可減小這種裝置的尺寸并且降低其成本。
[0003] 透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)具有如下問題：像面（在圖像讀取裝置的情況下指傳感器表 面，而在圖像形成裝置的情況下指感光表面）上的成像光量和成像性能趨于降低；以及出 現(xiàn)成像光量和成像性能的變動。在日本專利申請公開No. 63-274915和美國專利申請公布 No. 2008/0080057中討論了用于解決這些問題的技術(shù)。
[0004] 日本專利申請公開No. 63-274915討論了沿一個方向（主陣列方向）布置多個透 鏡光學(xué)系統(tǒng)的透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)。透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)被配置為使得當(dāng)沿與主陣列方向和光 軸方向垂直的方向（副陣列方向）觀看時，多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)布置于單個行中。入射于各 多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)上的光束在與副陣列方向垂直的截面中形成等倍的正像，并在與主陣列 方向垂直的截面中形成等倍的倒像。按照這種配置，與在與主陣列方向垂直的截面中形成 等倍的正像的光學(xué)系統(tǒng)相比，在副陣列方向需要的透鏡焦度較小。由此，即使通過較小的F 值也可獲得有利的成像性能，這可確保成像光量與成像性能之間的兼容性。
[0005] 美國專利申請公布No. 2008/0080057討論了沿副陣列方向布置兩個透鏡光學(xué)系 統(tǒng)行的透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)，每個透鏡光學(xué)系統(tǒng)行包含布置在主陣列方向上的透鏡光學(xué)系 統(tǒng)。透鏡光學(xué)系統(tǒng)以交錯布置的方式被布置。更具體而言，透鏡光學(xué)系統(tǒng)行的各透鏡光學(xué) 系統(tǒng)的光軸沿主陣列方向相互分開。根據(jù)這種配置，可增加供來自陣列光源的各發(fā)光點的 光束穿過的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量，以將各發(fā)光點位置處的成像光束平均化。作為結(jié)果，可減 少成像光量和成像性能的變動。
[0006] 在日本專利申請公開No. 63-274915中討論的透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)沿副陣列方向包 括單行的透鏡光學(xué)系統(tǒng)。這種配置不利于減少成像光量和成像性能的變動。在美國專利申 請公布No. 2008/0080057中討論的透鏡陣列光學(xué)系統(tǒng)不適于在與主陣列方向垂直的截面 中形成物體的倒像的系統(tǒng)。這種配置不利于確保成像光量與成像性能之間的兼容性。
[0007] 假定如美國專利申請公布No. 2008/0080057討論的那樣沿副陣列方向（Z方向） 在兩個行中布置透鏡光學(xué)系統(tǒng)。圖36示出與主陣列方向垂直的這種配置的截面圖（ZX截 面圖）。各透鏡光學(xué)系統(tǒng)包含沿用點劃線示出的光軸的方向（X方向）并置的兩個透鏡。這 些透鏡由理想透鏡（圖中的箭頭）代表。從圖36可以看出，在形成物體的等倍的正像的系 統(tǒng)中，上面的透鏡光學(xué)系統(tǒng)和下面的透鏡光學(xué)系統(tǒng)在同一位置形成圖像。另一方面，在形成 物體的倒像的系統(tǒng)中，透鏡光學(xué)系統(tǒng)沿副陣列方向在分開的位置形成圖像。成像位置相互 不一致。
[0008] S卩，簡單地組合在日本專利申請公開No. 63-274915和美國專利申請公布 No. 2008/0080057中討論的技術(shù)不能提供對于成像光量和成像性能趨于下降以及出現(xiàn)成像 光量和成像性能的變動這兩個問題的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對可確保成像光量和成像性能之間的兼容性并且可減少成像光量和成 像性能的變動的成像光學(xué)系統(tǒng)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種成像光學(xué)系統(tǒng)包括分別包含沿第一方向布置的多個 透鏡光學(xué)系統(tǒng)的多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)行，其中，所述多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)行沿與第一方向和光 軸方向垂直的第二方向被布置，其中，所述多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)行中的每一個透鏡光學(xué)系統(tǒng) 行中的多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)中的每一個透鏡光學(xué)系統(tǒng)被配置為在與第二方向垂直的截面中 形成等倍的正像，并且被配置為在與第一方向垂直的截面中形成倒像，以及其中，在與光軸 方向垂直的截面中，所述多個透鏡光學(xué)系統(tǒng)行中的鄰接透鏡光學(xué)系統(tǒng)行中的各多個透鏡光 學(xué)系統(tǒng)的光軸沿第一方向相互分開并且位于同一條線上。
[0011] 參照附圖閱讀示例性實施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0012] 圖IA是示出根據(jù)示例性實施例的圖像形成裝置的示意圖。
[0013] 圖IB是示出根據(jù)本示例性實施例的彩色圖像形成裝置的示意圖。
[0014] 圖2是示出根據(jù)本示例性實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖3A、圖3B和圖3C是示出根據(jù)第一示例性實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的必要部件的 示意圖。
[0016] 圖4A和圖4B是根據(jù)第一示例性實施例的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的主陣列截面圖和副陣列 截面圖。
[0017] 圖5A、圖5B和圖5C是示出來自根據(jù)第一示例性實施例的各發(fā)光點位置的成像光 束的主陣列截面圖。
[0018] 圖6A、圖6B和圖6C是示出來自根據(jù)比較例的各發(fā)光點位置的成像光束的主陣列 截面圖。
[0019] 圖7是示出根據(jù)第一示例性實施例的物體高度與光利用效率比之間的關(guān)系的示 圖。
[0020] 圖8A和圖8B是示出根據(jù)第一示例性實施例的發(fā)光點位置與光利用效率比之間的 關(guān)系的不圖。
[0021] 圖9是示出根據(jù)第一示例性實施例的發(fā)光點位置與成像光量比之間的關(guān)系的示 圖。
[0022] 圖10是示出根據(jù)比較例的發(fā)光點位置與成像光量比之間的關(guān)系的示圖。
[0023] 圖IlA和圖IlB是示出來自根據(jù)第一示例性實施例的各發(fā)光點位置的成像光束的 成像性能的示圖。
[0024] 圖12A和圖12B是示出來自根據(jù)比較例的各發(fā)光點位置的成像光束的成像性能的 示圖。
[0025] 圖13是根據(jù)第二示例性實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的前截面圖。
[0026] 圖14A和圖14B是示出根據(jù)第二示例性實施例的發(fā)光點位置與光利用效率比之間 的關(guān)系的不圖。
[0027] 圖15是示出根據(jù)第二示例性實施例的發(fā)光點位置與成像光量比之間的關(guān)系的示 圖。
[0028] 圖16A和圖16B是示出來自根據(jù)第二示例性實施例的各發(fā)光點位置的成像光束的 成像性能的示圖。
[0029] 圖17是根據(jù)第三示例性實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的前截面圖。
[0030] 圖18A、圖18B和圖18C是根據(jù)第三示例性實施例的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的主陣列截面圖 和副陣列截面圖。
[0031] 圖19是示出根據(jù)第三示例性實施例的物體高度與光利用效率比之間的關(guān)系的示 圖。
[0032] 圖20A、圖20B和圖20C是示出根據(jù)第三示例性實施例的發(fā)光點位置與光利用效率 比之間的關(guān)系的示圖。
[0033] 圖21是示出根據(jù)第三示例性實施例的發(fā)光點位置與成像光量比之間的關(guān)系的示 圖。
[0034] 圖22A和圖22B是示出來自根據(jù)第三示例性實施例的各發(fā)光點位置的成像光束的 成像性能的示圖。
[0035] 圖23是根據(jù)第四示例性實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的前截面圖。
[0036] 圖24A、圖24B和圖24C是根據(jù)第四示例性實施例的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的主陣列截面圖 和副陣列截面圖。
[0037] 圖25是示出根據(jù)第四示例性實施例的物體高度與光利用效率比之間的關(guān)系的示 圖。
[0038] 圖26A、圖26B和圖26C是示出根據(jù)第四示例性實施例的發(fā)光點位置與光利用效率 比之間的關(guān)系的示圖。
[0039] 圖27是示出根據(jù)第四示例性實施例的發(fā)光點位置與成像光量比之間的關(guān)系的示 圖。
[0040] 圖28A和圖28B是示出來自根據(jù)第四示例性實施例的各發(fā)光點位置的成像光束的 成像性能的示圖。
[0041] 圖29是示出根據(jù)示例性實施例的透鏡陣列制造方法的說明圖。
[0042] 圖30是根據(jù)本示例性實施例的透鏡陣列制造方法的流程圖。
[0043] 圖31是根據(jù)本示例性實施例的透鏡陣列的前視圖和透視圖。
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