JP6195359B2 - 光学装置及び光学装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置に関し、例えば画像形成装置や画像読取装置が備える光学装置に好適である。

近年、プリンタや複写機等の画像形成装置や画像読取装置が備える光学装置として、複数のレンズ部が光軸方向に垂直な方向である第１の方向に等間隔で配置されたマルチレンズアレイ（以後、「ＭＬＡ」とも記載する）を備えたものが開発されている。光学装置にＭＬＡを適用する場合、ＭＬＡに対応するように複数の発光点が第１の方向に等間隔に配置されて構成されるアレイ状光源（アレイ状ＬＥＤ等）が設けられ、ＭＬＡ及びアレイ状光源がハウジングにより保持される。そのような光学装置では、部品数を少なくできることにより、装置の小型化や低コスト化を実現することができる。しかしながら、一方で、ＭＬＡを備える光学装置においては、解像度と光学効率の両立が課題となる。

特許文献１は、光軸方向と第１の方向を含む第１の断面内では物体を正立等倍結像し、一方で、光軸方向と光軸方向及び第１の方向双方に垂直な第２の方向を含む第２の断面内では物体を倒立等倍結像するＭＬＡを備える光学装置を開示している。特許文献１の光学装置では、両断面内とも正立等倍結像する系に比べて、第２の断面内でのレンズのパワーを小さくできるため、解像度と光学効率の両立に有利となっている。

また、従来のレンズアレイを用いた光学装置において、画像品質はレンズアレイの位置精度により変化するため、レンズアレイと光源や受光素子の間の距離を調整する、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ位置調整方法が知られている。

特開昭６３−２７４９１５号公報

特許文献１に開示されている光学装置では、第１の断面内での結像倍率が第２の断面内での結像倍率と異なる（すなわち、＋１倍と−１倍）ため、光学部材に製造誤差が発生すると、それぞれの断面内における結像位置がずれる非点隔差（アス）が発生する。
上述のＬＥＤプリントヘッドのレンズ位置調整方法では、第１の断面内での結像倍率と第２の断面内での結像倍率が共に＋１倍である場合には、アスの調整が可能であるが、双方の結像倍率が異なる場合には、アスを調整することができない。
そこで本発明は、第１の断面内では第１の倍率で正立結像し、第２の断面内では、第１の倍率とは異なる第２の倍率で結像するように配置される少なくとも二つのＭＬＡを備える光学装置において、光学効率を確保しつつ、非点隔差を調整し、良好な結像性能を達成することができる光学装置を提供せんとするものである。

本発明による光学装置は、光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を含むレンズ列を前記光軸方向に複数備える結像光学系と、前記第１の方向に配列された複数の発光点を含む光源と、前記複数のレンズ列のうち最も前記光源に近いレンズ列と前記光源との光軸方向における第１の間隔を変更する第１の変更手段と、を有し、前記複数の発光点の夫々は、前記レンズ列における隣り合う複数のレンズ部に光を入射させる共通の発光点であり、前記結像光学系は、光軸方向と前記第１の方向とを含む第１の断面内では、前記光源を正立等倍で結像し、かつ、前記第１の方向に垂直な第２の断面内では、前記第１の断面内での倍率とは異なる倍率で前記光源を結像しており、前記第１の変更手段は、前記結像光学系の非点隔差を補正するように前記第１の間隔を変更することを特徴とする。

本発明によれば、第１の断面内では第１の倍率で正立結像し、第２の断面内では、第１の倍率とは異なる第２の倍率で結像するように配置される少なくとも二つのＭＬＡを備える光学装置において、光学効率を確保しつつ、非点隔差を調整し良好な結像性能を達成することができる。

実施例１に係る光学装置１００の要部概略図。 実施例１に係る光学装置１００において、各発光点が結像される様子を示した図。 実施例１に係る光学装置１００において、各発光点が結像される様子を示した図。 アスを調整するための手段が設けられた実施例１に係る光学装置１００の要部概略図。 実施例１に係る光学装置１００におけるコントラストのデフォーカス特性を示した図。 実施例２に係る光学装置６００の要部概略図。 実施例２に係る光学装置６００におけるコントラストのデフォーカス特性を示した図。 実施例３に係る光学装置１２００の要部概略図。 実施例３に係る光学装置１２００におけるコントラストのデフォーカス特性を示した図。 実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置が搭載された画像形成装置５の要部断面図。 実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置が搭載されたカラー画像形成装置３３の要部断面図。

以下、本発明に係る光学装置の実施例について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

[実施例１]
図１は、本発明の実施例１に係る光学装置１００の要部概略図であり、図１（ａ）はＸＹ断面図、図１（ｂ）はＸＺ断面図、図１（ｃ）はＹＺ断面図である。

光学装置１００は、光源１０１、結像部（結像光学系）１０２、遮光部１０３、結像部（結像光学系）１０４、受光面（受光手段）１０５、ハウジング１０６、間隔変更手段１０７及び１０８を有している。

光源１０１は、複数の発光点がＹ方向（第１の方向）に等間隔で整列して構成されており、その各発光点にはＬＥＤ、有機ＥＬ素子（有機発光素子）やレーザー等を用いることができる。

結像部１０２及び１０４は、複数のレンズ部が、光軸に垂直であるＹ方向に等間隔で整列して形成されたＭＬＡであり、それぞれ同一の形状で、ＹＺ平面に対して対称となるように配置されている。結像部１０２及び１０４の各々は、同一形状の複数のレンズ部がＹ方向に等間隔で配列されたレンズ列を、Ｚ方向（光軸（Ｘ方向）及びＹ方向に垂直な方向、第２の方向）に１列有する構成である。
ここで、結像部１０２及び１０４の各レンズ面１０２ａ、１０２ｂ、１０４ａ及び１０４ｂは、アナモフィックな非球面形状となっている。

遮光部１０３は、複数の開口部によって形成されており、ＸＹ断面内において、結像部１０２を通過する光線のうち結像に関与する光線を通過させ、結像に寄与しない迷光光線を遮光している。具体的な構成としては、遮光部１０３は、光軸方向に貫通する複数の開口部を有し、それぞれの開口部の中心は、結像部のレンズ列を構成するそれぞれのレンズ部の光軸上に位置するように構成される。また、Ｙ方向においては、隣り合う開口部間の壁が、レンズ列を構成するレンズ部同士の境界部に位置するように構成されている。

光源１０１の結像部１０２及び１０４による像側に配置された受光面１０５上には、光源１０１の結像部１０２及び１０４による像が形成され、受光面１０５で光源１０１からの光線が受光される。
なお、光学装置１００が画像形成装置に適用される場合には、受光面１０５には、感光ドラム等の感光体が配置されている。光学装置１００が画像読取装置に適用される場合には、光源１０１の代わりにＹ方向（第１の方向）に延在する原稿（原稿台）が配置され、受光面１０５には感光体の代わりにＣＭＯＳセンサ等の受光センサ（ラインセンサ）が配置される。

ハウジング１０６は、光源１０１等の各光学部材を内部に収容している。

間隔変更手段１０７（第１の間隔変更手段）は、ビスやピンなどの回転により光源１０１と結像部１０２との間の光軸方向の間隔（第１の間隔）を調整することができる部材である。
また、間隔変更手段１０８（第２の間隔変更手段）は、ビスやピンなどの回転によりハウジング１０６と受光面１０５との間の光軸方向の間隔（第２の間隔）を調整することができる部材である。

なお、間隔変更手段１０７の受光面１０５側の各端部は、結像部１０２の基準部１０９に結合している。

図１（ａ）に示すように、ＸＹ断面内において、結像部１０２の各レンズ部は、光源１０１の複数の発光点から出射した複数の光線を中間結像面Ａに集光する。ここで、中間結像面Ａとは、結像部１０２が光源１０１（物体面）の中間像を形成する（物体面を中間結像する）仮想的な面であり、光源１０１と受光面（像面）１０５との略中間位置に存在する。そして、中間結像面Ａに一旦集光された光線は結像部１０４の各レンズ部に入射し、さらに受光面１０５の上に集光される。すなわち、結像部１０４により、光源１０１の中間像の像が受光面１０５上に形成される（中間像が受光面１０５上に再結像される）。

このように、本実施例に係る光学装置１００の結像部１０２及び１０４は、ＸＹ断面内（第１の断面内）においては発光点を受光面１０５の近傍において等倍（第１の倍率）で正立結像する系（正立等倍結像系）を形成する。
一方で、図１（ｂ）に示すように、ＸＺ断面内（第２の断面内）においては、結像部１０２及び１０４は、発光点を中間結像せずに受光面１０５の近傍において等倍（第２の倍率）で倒立結像する系（倒立等倍結像系）を形成する。

なお、実際には結像部１０２及び１０４により集光される光線は無数に存在するが、図１においては特徴的な光線のみを数本図示している。

本実施例に係る光学装置１００の光学系の諸特性を、以下の表１に示す。

各レンズ面１０２ａ、１０２ｂ、１０４ａ、１０４ｂと光軸との交点を原点としたとき、各レンズ面の非球面形状は、以下の式（１）で表わされる。

ここで、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ_ij（ｉ＝０，１，２，３，４，５，・・・，１０、ｊ＝０，１，２，３，４，５，・・・，１０）は非球面係数である。

次に、各光学素子の製造誤差によって非点隔差（アス）が発生する機構について説明する。

図２（ａ）は、理想的な状態における、ＸＹ断面内において、結像部１０２及び１０４それぞれのうちの１つのレンズ１０２ｃ及び１０４ｃの光軸上に位置する（以後、「軸上物体高にある」と表現する）発光点１０１ａが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図２（ｂ）は、理想的な状態における、ＸＹ断面内において、結像部１０２及び１０４それぞれのうちの隣り合う２つのレンズ１０２ｄ、１０２ｅ、１０４ｄ、１０４ｅの光軸同士の中間位置を通り、かつ光軸に平行な直線上に位置する（以後、「中間物体高にある」と表現する）発光点１０１ｂが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図２（ｃ）は、理想的な状態における、ＸＺ断面内において、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１が受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図２（ｄ）は、結像部１０２が＋Ｘ方向に変位した場合における、ＸＹ断面内において、軸上物体高にある発光点１０１ａが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図２（ｅ）は、結像部１０２が＋Ｘ方向に変位した場合における、ＸＹ断面内において、中間物体高にある発光点１０１ｂが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図２（ｆ）は、結像部１０２が＋Ｘ方向に変位した場合における、ＸＺ断面内において、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１が受光面１０５上に結像される様子を示した図である。

まず、各光学素子に製造誤差がない、理想的な状態において光線が結像される様子について、図２（ａ）乃至（ｃ）を用いて説明する。

図２（ａ）では、軸上物体高にある発光点１０１ａより出射した光線は、結像部１０２のレンズ１０２ｃに入射し、中間結像面Ａで一旦結像する。その後、結像部１０４のレンズ１０４ｃに入射し、受光面１０５近傍で光束が最も小さくなる。
同様に、図２（ｂ）では、中間物体高にある発光点１０１ｂより出射した光線は、結像部１０２の隣り合う２つのレンズ１０２ｄ及び１０２ｅに入射し、中間結像面Ａで一旦結像する。その後、結像部１０４の隣り合う２つのレンズ１０４ｄ及び１０４ｅに入射し、受光面１０５近傍で光束が最も小さくなる。
また、図２（ｃ）では、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１より出射した光線は、結像部１０２のレンズに入射し、略平行光となり出射する。その後、結像部１０４のレンズに入射し、受光面１０５近傍で光束が最も小さくなる。
なお、図２（ｃ）に示されるように、ＸＺ断面内においては、軸上物体高にある発光点１０１ａと中間物体高にある発光点１０１ｂは同じ振る舞いをすることに注意されたい。

次に、製造誤差として、結像部１０２が光軸方向のプラス側（すなわち、＋Ｘ方向）に変位した場合において光線が結像される様子について、図２（ｄ）乃至（ｆ）を用いて説明する。

図２（ｄ）では、軸上物体高にある発光点１０１ａより出射した光線は、結像部１０２のレンズ１０２ｃに入射し、中間結像面Ａより＋Ｘ方向にずれた位置で一旦結像する。その後、結像部１０４のレンズ１０４ｃに入射し、受光面１０５より＋ΔＬ₁だけずれた位置で光束が最も小さくなる。
同様に、図２（ｅ）において、中間物体高にある発光点１０１ｂより出射した光線は、結像部１０２の隣り合う２つのレンズ１０２ｄ及び１０２ｅに入射し、中間結像面Ａより＋Ｘ方向にずれた位置で一旦結像する。その後、結像部１０４の隣り合う２つのレンズ１０４ｄ及び１０４ｅに入射し、受光面１０５より＋ΔＬ₂だけずれた位置で光束が最も小さくなる。ここで、＋ΔＬ₂が＋ΔＬ₁よりも小さいのは、複数のレンズ部を通過したためである。
また、図２（ｆ）において、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１より出射した光線は、結像部１０２のレンズに入射し、収束光となり出射する。その後、結像部１０４に入射し、受光面１０５より−ΔＬ₃だけずれた位置で光束が最も小さくなる。
なお、図２（ｆ）に示されるように、結像部１０２が＋Ｘ方向に変位した場合においても、ＸＺ断面内においては、軸上物体高にある発光点１０１ａと中間物体高にある発光点１０１ｂは同じ振る舞いをすることに注意されたい。

本実施例の光学装置１００において、結像部１０２が＋Ｘ方向に＋０．０２０ｍｍだけ変位した場合、＋ΔＬ₁は＋０．０６５ｍｍ、＋ΔＬ₂は＋０．０２３ｍｍ、−ΔＬ₃は−０．０２０ｍｍとなる。

したがって、結像部１０２が光軸方向（Ｘ方向）に変位するような製造誤差が発生した場合、ＸＹ断面内とＸＺ断面内で光束が最も小さくなる位置は異なってしまい、アスが発生することとなる。

上記においては、結像部１０２が光軸方向に変位するような製造誤差が発生した場合に、アスが発生することを説明したが、その他の光学部材の製造誤差によっても同様のアスが発生する場合がある。

次に、製造誤差として、光源１０１が光軸方向のマイナス側（すなわち、−Ｘ方向）に変位した場合において光線が結像される様子について、図３（ａ）乃至（ｃ）を用いて説明する。

図３（ａ）は、光源１０１が−Ｘ方向に変位した場合における、ＸＹ断面内において、軸上物体高にある発光点１０１ａが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図３（ｂ）は、光源１０１が−Ｘ方向に変位した場合における、ＸＹ断面内において、中間物体高にある発光点１０１ｂが受光面１０５上に結像される様子を示した図である。
図３（ｃ）は、光源１０１が−Ｘ方向に変位した場合における、ＸＺ断面内において、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１が受光面１０５上に結像される様子を示した図である。

図３（ａ）では、軸上物体高にある発光点１０１ａより出射した光線は、結像部１０２のレンズ１０２ｃに入射し、中間結像面Ａより−Ｘ方向にずれた位置で一旦結像する。その後、結像部１０４のレンズ１０４ｃに入射し、受光面１０５より−ΔＬ₄だけずれた位置で光束が最も小さくなる。
同様に、図３（ｂ）において、中間物体高にある発光点１０１ｂより出射した光線は、結像部１０２の隣り合う２つのレンズ１０２ｄ及び１０２ｅに入射し、中間結像面Ａより−Ｘ方向にずれた位置で一旦結像する。その後、結像部１０４の隣り合う２つのレンズ１０４ｄ及び１０４ｅに入射し、受光面１０５より＋ΔＬ₅だけずれた位置で光束が最も小さくなる。ここで、中間結像面Ａより−Ｘ方向にずれた位置で一旦結像したにもかかわらず、受光面１０５より＋Ｘ方向にずれた位置で光束が最も小さくなるのは、複数のレンズ部を通過したためである。
また、図３（ｃ）において、軸上物体高又は中間物体高にある発光点１０１より出射した光線は、結像部１０２のレンズに入射し、発散光となり出射する。その後、結像部１０４に入射し、受光面１０５より−ΔＬ₆だけずれた位置で光束が最も小さくなる。
なお、図３（ｃ）に示されるように、光源１０１が−Ｘ方向に変位した場合においても、ＸＺ断面内においては、軸上物体高にある発光点１０１ａと中間物体高にある発光点１０１ｂは同じ振る舞いをすることに注意されたい。

本実施例の光学装置１００において、光源１０１が−Ｘ方向に−０．０２０ｍｍだけ変位した場合、−ΔＬ₄は−０．０１７ｍｍ、＋ΔＬ₅は＋０．０１６ｍｍ、−ΔＬ₆は−０．０２０ｍｍとなる。

したがって、本実施例において、光源１０１が光軸方向に変位した場合においても、アスが発生することがわかる。

つまり、逆に光源１０１を光軸方向に故意に変位させることによって、例えば、上述のような結像部１０２の変位のような製造誤差によって発生するアスを調整することが可能であることがわかる。
すなわち、間隔変更手段１０７によって、光源１０１の結像光学系によるＸＹ断面内での結像位置と、光源１０１の結像光学系によるＸＺ断面内での結像位置が等しくなるように、光源１０１と結像部１０２との間の光軸方向の間隔を変更することで、アスを調整することができる。

次に、製造誤差によって発生するアスを調整する方法について説明する。

図４は、アスを調整するための手段が設けられた本実施例に係る光学装置１００の要部概略図を示している。

アスを調整するための手段は、検知手段１１０、演算装置１１１及び駆動手段１１２から構成されている。
検知手段１１０は、光源１０１から出射された光線が結像される像を検知する手段であり、受光面１０５の位置に配置されている。
演算装置１１１は、検知手段１１０に接続されており、検知手段１１０で検知された信号に基づいて、アスを調整するための間隔変更手段１０７の移動量を算出する手段である。
駆動手段１１２は、演算手段１１１及び間隔変更手段１０７に接続されており、演算手段１１１の演算結果、すなわち演算手段１１１が算出した移動量に基づいて、間隔変更手段１０７を光軸方向に移動させる手段である。

本実施例に係る光学装置１００において、ＬＥＤや有機ＥＬ等の光源１０１より出射した光は、結像部１０２及び１０４を通過し、検知手段１１０に入射する。検知手段１１０は、入射光の検知信号を演算装置１１１に入力する。そして、駆動手段１１２が光源１０１を光軸方向に変位させるのに応じて、検知手段１１０は、光源１０１の各位置に対応する入射光の検知信号を取得し、演算装置１１１に入力する。演算装置１１１は、検知手段１１０から入力された各信号に基づいて、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内におけるコントラストやスポット径、ピーク光量などの演算を行い、最もアスが小さくなる光源１０１の最適位置を決定する。すなわち、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内における結像位置が光軸方向において一致するように、光源１０１と結像光学系との間隔を決定し、アスの発生を抑制することができる。演算装置１１１によって決定された光源１０１の最適位置に基づいて、駆動手段１１２は、間隔変更手段１０７を光軸方向に移動させる。
具体的には、駆動手段１１２は、演算手段１１１によってコントラストが演算された場合には、該コントラストが最大になるように、間隔変更手段１０７を光軸方向に移動させる。
また、駆動手段１１２は、演算手段１１１によってスポット径が演算された場合には、該スポット径が最小になるように、間隔変更手段１０７を光軸方向に移動させる。
さらに、駆動手段１１２は、演算手段１１１によってピーク光量が演算された場合には、該ピーク光量が最大になるように、間隔変更手段１０７を光軸方向に移動させる。

図５は、本実施例に係る光学装置１００におけるコントラストのデフォーカス特性を示している。

図５（ａ）は、理想的な設計状態の場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図５（ｂ）は、製造誤差として、各光学部材が以下の表２のように変位した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

図５（ｃ）は、製造誤差による各光学部材の表２に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図５（ｄ）は、理想的な設計状態の場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図５（ｅ）は、製造誤差として、各光学部材が表２のように変位した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図５（ｆ）は、製造誤差による各光学部材の表２に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

理想的な設計状態にある場合ではアスが０ｍｍなので、図５（ａ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．１６５ｍｍである。
一方、製造誤差によって、各光学部材が表２のように変位して設置された場合では、０．０７０ｍｍのアスが発生し、図５（ｅ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．０９２ｍｍとなってしまう。
そして、アスを調整するために、間隔変更手段１０７によって光源１０１を光軸方向に０．０４０ｍｍだけ移動させることで、図５（ｃ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅を０．１５６ｍｍまで回復させることが出来る。
また、光源１０１の移動によるアスの調整に伴って、間隔変更手段１０８を用いて、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を調整することによってピントを調整することができる。具体的には、表２に示される各光学部材の変位に対して、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を０．０１３ｍｍだけ調整している。

以上のように、本発明の実施例１に係る光学装置１００では、間隔変更手段１０７及び１０８を用いることによって、製造誤差に起因するアスを調整することができるため、良好な結像性能を提供することができる。

本実施例では、光学装置１００における結像部１０２及び１０４の各レンズ面は、式（１）に示されるアナモフィックな非球面形状を有しているとしたが、これに限らず、その他の数式表現で形成された、非球面形状でも同様の効果が得られる。
また、本実施例の光学装置１００では、結像部を光軸方向に２枚配列した構成を有していたが、結像部の枚数はこれに限らず、より枚数を増やした場合でも、同様の効果が得られる。
さらに、本実施例の光学装置１００では、光源１０１の最適位置をコントラストから決定していたが、これに限らず、スポット径から決定してもよく、より好ましくは、ピーク光量から算出すれば第一の方向と第二の方向に関して同時に決定できる。もちろん、コントラスト、スポット径及びピーク光量のうちの一つに限らず、複数の量を用いて、最適位置を決定してもよい。

［実施例２］
図６は、本発明の実施例２に係る光学装置６００の要部概略図であり、図６（ａ）はＸＹ断面図、図６（ｂ）はＸＺ断面図、図６（ｃ）はＹＺ断面図である。

光学装置６００は、光源１０１、結像部６０２、遮光部１０３、結像部６０４、受光面（像面）１０５、ハウジング１０６、間隔変更手段１０７及び１０８を有している。
光源１０１、遮光部１０３、受光面１０５、ハウジング１０６、間隔変更手段１０７及び１０８については、実施例１のものと同様なので、同じ参照符号を付して、説明を省略する。

本実施例に係る光学装置６００の結像部６０２を構成する各レンズ部と結像部６０４を構成する各レンズ部とは異なる形状である。これにより、本実施例に係る光学装置６００では、結像部６０２、遮光部１０３及び結像部６０４がＸＺ断面内において拡大結像する拡大系をなしている。

結像部６０２及び６０４の各レンズ面６０２ａ、６０２ｂ、６０４ａ及び６０４ｂは、アナモフィックな非球面形状となっている。

本実施例に係る光学装置６００の光学系の諸特性を、以下の表３に示す。

各レンズ面６０２ａ、６０２ｂ、６０４ａ、６０４ｂと光軸との交点を原点としたとき、各レンズ面の非球面形状は、式（１）で表わされる。

図７は、本実施例に係る光学装置６００におけるコントラストのデフォーカス特性を示している。

図７（ａ）は、理想的な設計状態の場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図７（ｂ）は、製造誤差として、各光学部材が以下の表４のように変位した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

図７（ｃ）は、製造誤差による各光学部材の表４に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図７（ｄ）は、理想的な設計状態の場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図７（ｅ）は、製造誤差として、各光学部材が表４のように変位した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図７（ｆ）は、製造誤差による各光学部材の表４に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

理想的な設計状態にある場合ではアスが０ｍｍなので、図７（ａ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．１７０ｍｍである。
一方、製造誤差によって、各光学部材が表４のように変位して設置された場合では、０．０８５ｍｍのアスが発生し、図７（ｅ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．０９０ｍｍとなってしまう。
そして、アスを調整するために、間隔変更手段１０７によって光源１０１を光軸方向に０．０２５ｍｍだけ移動させることで、図７（ｆ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅を０．１３２ｍｍまで回復させることが出来る。
また、光源１０１の移動によるアスの調整に伴って、間隔変更手段１０８を用いて、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を調整することによってピントを調整することができる。具体的には、表４に示される各光学部材の変位に対して、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を−０．０３３ｍｍだけ調整している。

以上のように、拡大系をなしている結像部６０２及び６０４を有する本発明の実施例２に係る光学装置６００においても、製造誤差に起因するアスを調整することができるため、良好な結像性能を提供することができる。

[実施例３]
図８は、本発明の実施例３に係る光学装置１２００の要部概略図であり、図８（ａ）はＸＹ断面図、図８（ｂ）はＸＺ断面図、図８（ｃ）はＹＺ断面図である。

光学装置１２００は、光源１０１、結像部１２０２、遮光部１２０３、結像部１２０４、受光面（像面）１０５、ハウジング１０６、間隔変更手段１０７及び１０８を有している。
光源１０１、受光面１０５、ハウジング１０６、間隔変更手段１０７及び１０８については、実施例１のものと同様なので、同じ参照符号を付して、説明を省略する。

本実施例に係る光学装置１２００では、結像部１２０２及び１２０４の各々が、同一形状の複数のレンズ部がＹ方向に等間隔で配列されて構成されるレンズ列を、Ｚ方向に２列有している。図８（ｃ）に示すように、結像部１２０２及び１２０４の各々をなす２列のレンズ列は、実施例１の各結像部をなすレンズ列を上下に分割し、レンズ部の配列間隔の半分（半ピッチ）だけＹ方向にずらした構成となっている。なお、結像部１２０２と結像部１２０４とは光軸方向において対称となるように配置されている。

また、結像部１２０２の各レンズ部のレンズ面１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｆ、１２０２ｇ、及び結像部１２０４の各レンズ部のレンズ面１４０２ａ、１４０２ｂ、１４０２ｆ、１４０２ｇの各々は、アナモフィックな非球面形状となっている。

本実施例に係る光学装置１２００の光学系の諸特性を、以下の表５に示す。

各レンズ面１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｆ、１２０２ｇ、１２０４ａ、１２０４ｂ、１２０４ｆ、１２０４ｇと光軸との交点を原点としたとき、各レンズ面の非球面形状は、式（１）で表わされる。

図９は、本実施例に係る光学装置１２００におけるコントラストのデフォーカス特性を示している。

図９（ａ）は、理想的な設計状態の場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図９（ｂ）は、製造誤差として、各光学部材が以下の表６のように変位した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

図９（ｃ）は、製造誤差による各光学部材の表６に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、軸上物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図９（ｄ）は、理想的な設計状態の場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図９（ｅ）は、製造誤差として、各光学部材が表６のように変位した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。
図９（ｆ）は、製造誤差による各光学部材の表６に示される変位に対して、光源１０１を最適位置に調整した場合における、中間物体高にある発光点に対するコントラストのデフォーカス特性を示している。

ここで、本実施例においては、中間物体高にある発光点の位置は、前述の実施例１及び２とは異なる。具体的には、中間物体高にある発光点は、第１の方向（Ｙ方向）に隣り合う２つのレンズの光軸同士の中間位置ではなく、第２の方向（Ｚ方向）に隣り合う２つのレンズの光軸同士のＸＹ断面内での中間位置に配置されている。これは、本実施例では、各結像部をなすレンズ列を上下に分割して半ピッチだけずらした構成となっているためである。

理想的な設計状態にある場合ではアスが０ｍｍなので、図９（ａ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．１６５ｍｍである。
一方、製造誤差によって、各光学部材が表６のように変位して設置された場合では、０．０７１ｍｍのアスが発生し、図９（ｅ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅は０．０９４ｍｍとなってしまう。
そして、アスを調整するために、間隔変更手段１０７によって光源１０１を光軸方向に−０．１２５ｍｍだけ移動させることで、図９（ｆ）に示されるように、コントラストが６０％の時の共通深度幅を０．１４５ｍｍまで回復させることが出来る。
また、光源１０１の移動によるアスの調整に伴って、間隔変更手段１０８を用いて、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を調整することによってピントを調整することができる。具体的には、表６に示される各光学部材の変位に対して、ハウジング１０６と受光面１０５の間隔を−０．０１６ｍｍだけ調整している。

以上のように、Ｙ方向に半ピッチだけずれた２列の結像部１２０２及び１２０４を有する本発明の実施例３に係る光学装置１２００においても、製造誤差に起因するアスを調整することができるため、良好な結像性能を提供することができる。

[実施例４]
図１０は、本発明の実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置が搭載された画像形成装置５の要部断面図を示している。

画像形成装置５には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１６からコードデータＤｃが入力される。コードデータＤｃは、画像形成装置５内のプリンタコントローラ１０によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。画像データＤｉは、本発明の実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置に対応する露光ユニット１に入力される。そして、露光ユニット１からは、画像データＤｉに応じて変調された露光光４が出射され、この露光光４によって感光ドラム２の感光面が露光される。
静電潜像担持体（感光体）である感光ドラム２は、モーター１３によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム２の感光面が露光光４に対して、第二の方向に移動する。感光ドラム２の上方には、感光ドラム２の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ（帯電手段）３が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ３によって帯電された感光ドラム２の表面に、露光ユニット１によって露光光４が照射されるようになっている。

先に説明したように、露光光４は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この露光光４を照射することによって感光ドラム２の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、露光光４の照射位置よりもさらに感光ドラム２の回転方向の下流側で感光ドラム２に当接するように配設された現像器（現像手段）６によってトナー像として現像される。
現像器６によって現像された感光ドラム２の表面上のトナー像は、感光ドラム２の下方で、感光ドラム２に対向するように配設された転写ローラ（転写手段）７によって記録媒体である用紙１１上に転写される。用紙１１は感光ドラム２の前方（図１０において右側）の用紙カセット８内に収納されており、給紙ローラ９によって搬送路１６へ給送される。もちろん、不図示の手差しトレイから給紙を行うことも可能である。
感光ドラム２から未定着トナー像を転写された用紙１１は、感光ドラム２後方（図１０において左側）の定着器（定着手段）１７へ搬送される。定着器１７は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラ１２と、定着ローラ１２に圧接するように配設された加圧ローラ１４とで構成されている。定着器１７は、搬送されてきた用紙１１を定着ローラ１２と加圧ローラ１４にて加圧しながら加熱することにより用紙１１上の未定着トナー像を定着することができる。更に定着器１７の後方には排紙ローラ１５が配設されており、定着された用紙１１が画像形成装置５の外部に排出される。
なお、プリントコントローラ１０は、データの変換だけではなく、モーター１３等の画像形成装置５内の各ユニットの制御も行っている。

[実施例５]
図１１は、本発明の実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置が搭載されたカラー画像形成装置３３の要部断面図を示している。

カラー画像形成装置３３は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色に対応したタンデムタイプのカラー画像形成装置である。すなわち、カラー画像形成装置３３は、本発明の実施例１乃至３のいずれかの光学装置に対応する露光装置１７、１８、１９、２０を有している。また、カラー画像形成装置３３は、像担持体としての感光ドラム２１、２２、２３、２４、及び現像器２５、２６、２７、２８を有している。
カラー画像形成装置３３には、パーソナルコンピュータ等の外部機器３５からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、カラー画像形成装置３３内のプリンタコントローラ３６によって、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ露光装置１７、１８、１９、２０に入力される。そして、露光装置１７、１８、１９、２０それぞれから、各画像データに応じて変調された露光光２９、３０、３１、３２が出射され、これらの露光光によって感光ドラム２１、２２、２３、２４の帯電された感光面が露光され、静電潜像が形成される。

露光光２９、３０、３１、３２によって、感光ドラム２１、２２、２３、２４の表面に形成された静電潜像が、現像器２５、２６、２７、２８によってＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色のトナー像として現像される。
感光ドラム２１、２２、２３、２４の前方（図１１において右側）にある用紙カセット３８内に収納されている被転写材である用紙３９が、搬送路３４に沿って給送される。そして、搬送路３４上に給送される用紙３９に、感光ドラム２１、２２、２３、２４に現像された各色のトナー像が順次重ね合わされるように転写される。
トナー像が転写された用紙３９は、感光ドラム２１、２２、２３、２４後方（図１１において左側）の定着器３７へ搬送され、加圧しながら加熱することにより用紙３９上の未定着トナー像が定着される。そして定着された用紙３９が画像形成装置３３の外部に排出される。

外部機器３５としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置３３とで、カラーデジタル複写機が構成される。また、本発明の実施例１乃至３のいずれかに係る光学装置をこのカラー画像読取装置に用いてもよい。

また、本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の構成はより優位な効果を発揮する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ 光源
１０２ 結像部
１０４ 結像部
１０５ 受光面
１０７ 間隔変更手段

Claims (26)

1. 光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を含むレンズ列を前記光軸方向に複数備える結像光学系と、
   前記第１の方向に配列された複数の発光点を含む光源と、
   前記複数のレンズ列のうち最も前記光源に近いレンズ列と前記光源との光軸方向における第１の間隔を変更する第１の変更手段と、
   を有し、
   前記複数の発光点の夫々は、前記レンズ列における隣り合う複数のレンズ部に光を入射させる共通の発光点であり、
   前記結像光学系は、光軸方向と前記第１の方向とを含む第１の断面内では、前記光源を正立等倍で結像し、かつ、前記第１の方向に垂直な第２の断面内では、前記第１の断面内での倍率とは異なる倍率で前記光源を結像しており、
   前記第１の変更手段は、前記結像光学系の非点隔差を補正するように前記第１の間隔を変更することを特徴とする光学装置。
2. 前記結像光学系は、前記第２の断面内では前記光源を倒立結像することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記結像光学系は、前記第２の断面内では前記光源を倒立等倍で結像することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
4. 前記結像光学系は、前記第２の断面内では前記光源を拡大結像することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
5. 前記結像光学系は、前記複数のレンズ部の夫々に対応する複数の開口が設けられた遮光部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記結像光学系からの光を受光する検知手段をさらに備え、
   前記第１の変更手段は、前記検知手段に入射した光のコントラスト、スポット径およびピーク光量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記第１の変更手段は、前記結像光学系による前記第１及び第２の断面内における前記光源の結像位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のコントラストが最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学装置。
9. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のスポット径が最小となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学装置。
10. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のピーク光量が最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学装置と、
    前記光学装置により感光面上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
    前記現像手段によって現像された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記転写手段によって転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記結像光学系と前記感光面との第２の間隔を変更する第２の変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２の変更手段は、前記結像光学系による前記光源の結像位置が前記感光面上になるように、前記第２の間隔を変更することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を含むレンズ列を前記光軸方向に複数備える結像光学系と、
    前記第１の方向に延在し原稿が置かれる原稿台と前記結像光学系との光軸方向における第１の間隔を変更する第１の変更手段と、
    を有し、
    前記原稿の各物点は、前記レンズ列における隣り合う複数のレンズ部に入射する光を出射する共通の物点であり、
    前記結像光学系は、光軸方向と前記第１の方向とを含む第１の断面内では、前記原稿を正立等倍で結像し、かつ、前記第１の方向に垂直な第２の断面内では、前記第１の断面内での倍率とは異なる倍率で前記原稿を結像しており、
    前記第１の変更手段は、前記結像光学系の非点隔差を補正するように前記第１の間隔を変更することを特徴とする光学装置。
15. 前記第１の変更手段は、前記結像光学系による前記第１及び第２の断面内における前記原稿の結像位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１４に記載の光学装置。
16. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のコントラストが最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学装置。
17. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のスポット径が最小となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学装置。
18. 前記第１の変更手段は、前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のピーク光量が最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学装置。
19. 請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の光学装置と、該光学装置からの光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする画像読取装置。
20. 前記結像光学系と前記受光手段との第２の間隔を変更する第２の変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の画像読取装置。
21. 前記第２の変更手段は、前記結像光学系による前記原稿の結像位置が前記受光手段の受光面上になるように、前記第２の間隔を変更することを特徴とする請求項２０に記載の画像読取装置。
22. 光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を含むレンズ列を前記光軸方向に複数備える結像光学系と、前記第１の方向に配列された複数の発光点を含む光源と、を有する光学装置の製造方法であって、
    前記複数の発光点の夫々は、前記レンズ列における隣り合う複数のレンズ部に光を入射させる共通の発光点であり、
    前記結像光学系は、前記光軸方向と前記第１の方向とを含む第１の断面内では、前記光源を正立等倍で結像し、かつ、前記第１の方向に垂直な第２の断面内では、前記第１の断面内での倍率とは異なる倍率で前記光源を結像しており、
    前記複数のレンズ列のうち最も前記光源に近いレンズ列と前記光源との間の前記光軸方向における第１の間隔を、前記結像光学系の非点隔差を補正するように変更する工程を有することを特徴とする光学装置の製造方法。
23. 前記結像光学系による前記第１及び第２の断面内における前記光源の結像位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更する工程を有することを特徴とする請求項２２に記載の光学装置の製造方法。
24. 前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のコントラストが最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更する工程を有することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光学装置の製造方法。
25. 前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のスポット径が最小となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更する工程を有することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光学装置の製造方法。
26. 前記第１及び第２の断面内における前記結像光学系からの光のピーク光量が最大となる位置が光軸方向において互いに等しくなるように、前記第１の間隔を変更する工程を有することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光学装置の製造方法。

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