JPH01108072A - Imaging optical device - Google Patents
Imaging optical deviceInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は結像光学装置に関し、特に、空間的に多数個配
列した多数の文字、数字等のパターンを切り換えて、同
一の像位置に結像させるようにした結像光学装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an imaging optical device, and in particular, to an imaging optical device that switches between a large number of spatially arranged patterns of letters, numbers, etc. and focuses the images at the same image position. The present invention relates to an imaging optical device for imaging.
［従来の技術］
従来より、プリンタやタイプライタ等の印字装置には、
サーマルプリンタやドツトマトリックスプリンタ等、マ
トリクス状に配列した印字点の集まりとして文字を表わ
す形式の装置（以下「ドツトマトリクスタイプ」と呼ぶ
）と、デイジ−ホイールプリンタ等、活字として１文字
ずつ用意された文字パターンを印字する形式の装置（以
下「デイジ−ホイールタイプ」と呼ぶ）がある。これら
印字装置のうち、ドツトマトリクスタイプは、文字を決
まったピッチで配列した点列で表わすため、印字された
文字を拡大すると、斜めの線が段階状に見えてしまう等
の問題がある。[Conventional technology] Conventionally, printing devices such as printers and typewriters have
There are devices such as thermal printers and dot matrix printers that represent characters as a collection of printing points arranged in a matrix (hereinafter referred to as the ``dot matrix type''), and devices that represent each character as a print type, such as daisy-wheel printers. There is a type of device that prints character patterns (hereinafter referred to as a "daisy wheel type"). Among these printing devices, dot matrix type printing devices display characters as a series of dots arranged at a fixed pitch, so when the printed characters are enlarged, diagonal lines appear to be stepped.
デイジ−ホイールタイプは、１文字１文字が活字として
用意されているため、ドツトマトリックスタイプの上記
問題は生じないが、通常のデイジ−ホイールタイプのプ
リンタは、機械的にインクリボンをたたいて紙に印字す
るため、印字する時に大きな音がしてうるさいという問
題がある。Daisy-wheel type printers do not have the above problems of dot matrix type printers because each character is prepared as a printed character, but normal daisy-wheel type printers mechanically tap the ink ribbon to print on paper. There is a problem in that it makes a loud noise when printing.
また、近年レーザープリンタが開発され、静かでかなり
高品位な印字が可能になってきているが、ポリゴンミラ
ー等の可動部があるなど装置が比較的大がかりで加工・
調整等の精度も要求度が高く、低価格化が難しいという
問題がある。In addition, laser printers have been developed in recent years, and are now capable of quiet, high-quality printing, but they require relatively large equipment, including moving parts such as polygon mirrors, and require processing and processing.
There is also a problem in that the precision of adjustment and the like is highly required, making it difficult to reduce the price.
また、液晶プリンタやＬＥＤプリンタ等も最近開発され
ているが、これらも基本的にドツトマトリックスタイプ
に属するものであり、液晶シャッタアレイやＬＥＤアレ
イのピッチを細かくすることは難しく、ドツトマトリッ
クスタイプで先に述べた問題を除去するのは難しい。In addition, liquid crystal printers and LED printers have recently been developed, but these basically belong to the dot matrix type, and it is difficult to make the pitch of the liquid crystal shutter array or LED array finer, so the dot matrix type has been developed first. It is difficult to eliminate the problems mentioned above.
［問題点を解決するための手段］
２組のレンズ系で結像光学系を構成し、第１のレンズ系
は、１次元又は２次元に多数個配列した微小なレンズ列
を設け、第２のレンズ系を第１のレンズ系の後方に配置
し、第２のレンズ系の入射瞳の大きさを、第１のレンズ
系の少くとも２つ以上のレンズから射出した光束が入射
可能な大きさとして、さらに第１のレンズ系は１枚の透
明部材からなる平行平面板で形成し、その一方の面に微
小レンズ列を設け、他方の面に、前記第１、第２のレン
ズ系で構成される物体面が位置するようにした。[Means for solving the problem] An imaging optical system is configured with two sets of lens systems, the first lens system is provided with a row of minute lenses arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and the second A lens system is arranged behind the first lens system, and the size of the entrance pupil of the second lens system is set so that the light flux emitted from at least two lenses of the first lens system can enter. Furthermore, the first lens system is formed of a parallel flat plate made of one transparent member, and one surface thereof is provided with a microlens array, and the other surface is provided with the first and second lens systems. The object plane to be constructed is positioned.
［作 用］
微小レンズ列が設けられた透明基板の、レンズ列形成面
とは反対側の面に、各レンズに対応させて文字パターン
を置くと、文字パターンの透過光は第２レンズ系、第２
レンズ系を通って結像面に文字パターンを結像し、各文
字パターンはすべて、上記第１、第２レンズ系で構成さ
れた結像レンズ系の物体面位置にあるため、各文字パタ
ーンの結像位置はすべて同一である。[Function] When a character pattern is placed in correspondence with each lens on the surface of the transparent substrate on which the microlens array is provided, opposite to the lens array forming surface, the transmitted light of the character pattern is transmitted to the second lens system, Second
The character patterns are imaged on the imaging plane through the lens system, and since each character pattern is located at the object plane of the imaging lens system composed of the first and second lens systems, the character patterns of each character pattern are All imaging positions are the same.
従って、液晶シャッタ等の各レンズ単位にＯＮ・ＯＦＦ
できる遮光手段を配置して、制御装置で透光部を限定選
択することにより、文字パターン群の中の任意の文字の
像を結像面の同一位置に得ることができる。Therefore, ON/OFF settings can be made for each lens such as the liquid crystal shutter.
By arranging available light shielding means and selectively selecting the light-transmitting portions using the control device, it is possible to obtain an image of any character in the character pattern group at the same position on the image plane.
以下本発明を図面に示した実施例について詳細に説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments shown in the drawings.
第１図、第２図において、１は透明ガラス基板、２は微
小レンズ、３は文字パターン、４は照明光、５は投影レ
ンズ、６は結像面、７は像を表わす。In FIGS. 1 and 2, 1 is a transparent glass substrate, 2 is a microlens, 3 is a character pattern, 4 is illumination light, 5 is a projection lens, 6 is an imaging plane, and 7 is an image.
第１図では結像面を模式的に示し、第２図では結像面を
一般のレーザープリンタ、コピー機等で見られる感光ド
ラム６′として示しである。第２図における８は液晶シ
ャッタアレイを表わしている。FIG. 1 schematically shows the image forming surface, and FIG. 2 shows the image forming surface as a photosensitive drum 6' as seen in general laser printers, copiers, etc. 8 in FIG. 2 represents a liquid crystal shutter array.
第１図において液晶シャッタアレイは便宜的に示してい
ないが、第１図の微小レンズ２群のうち斜線で示されて
いるものは、液晶シャッタがＯＦＦ。Although the liquid crystal shutter array is not shown in FIG. 1 for convenience, the liquid crystal shutter of the two groups of microlenses shown in FIG. 1 with diagonal lines is OFF.
即ち遮光状態を表わし、斜線で示されていないもの（文
字ｒＡＪに対応する微小レンズ）は、液晶シャッタがＯ
Ｈ２即ち光を透過させる状態を表わしてい五〇
上記のようにして微小レンズ２を平面的に多数配列して
第１のレンズ系を構成し、投影レンズ５により第２のレ
ンズ系を構成している。微小レンズ２は、ガラス基板１
の一方の面側に作製されており、これら微小レンズ２の
前側焦点位置がガラス基板１の反対側の面ＩＡにくるよ
うに、微小レンズ２の焦点距離ないしは基板１の厚みが
設計されている。この面ＩＡは、微小レンズ２と投影レ
ンズ５とで構成される結像光学系における物体面になっ
ている。In other words, it indicates a light shielding state, and those not shown with diagonal lines (microlenses corresponding to the letters rAJ) are when the liquid crystal shutter is in the O
H2, that is, a state in which light is transmitted. There is. The microlens 2 is a glass substrate 1
The focal length of the microlenses 2 or the thickness of the substrate 1 is designed so that the front focal position of the microlenses 2 is on the opposite surface IA of the glass substrate 1. . This plane IA is an object plane in an imaging optical system composed of a microlens 2 and a projection lens 5.
微小レンズ２の列の後方には投影レンズ５が配置され、
この投影レンズ５の後側焦点位置に結像面８がある。ガ
ラス基板１の、微小レンズ２と反対側の面ＩＡ上にある
文字パターン３は、例えば英数字の活字のネガパターン
であり、文字の部分のみが透光するようになっている。A projection lens 5 is arranged behind the row of microlenses 2,
An imaging plane 8 is located at the rear focal point of the projection lens 5. The character pattern 3 on the surface IA of the glass substrate 1 opposite to the microlens 2 is, for example, a negative pattern of alphanumeric characters, and only the character portions are transparent.
この文字パターン３は、例えば金属クロム（Ｃｒ）等の
薄膜をコーティングし、フォトリングラフィの技術を用
いてバターニングすれば作製できる。このガラス基板１
の斜視図及び断面図をそれぞれ第３図、第４図に示す。This character pattern 3 can be produced, for example, by coating a thin film of metal chromium (Cr) or the like and patterning it using a photolithography technique. This glass substrate 1
A perspective view and a sectional view are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
図のように微小レンズ列の各レンズ２に対向する位置に
文字パターン３が作製されている。微小レンズ２は、イ
オン交換法によって屈折率分布型レンズとして作製され
ている。As shown in the figure, a character pattern 3 is created at a position facing each lens 2 of the microlens array. The microlens 2 is manufactured as a gradient index lens by an ion exchange method.
第４図における点線は、各微小レンズ２の屈折率分布の
等高線を示すものであり、基板表面上のレンズ中心にい
くに従って屈折率が高くなるように作製されている。The dotted lines in FIG. 4 indicate contour lines of the refractive index distribution of each microlens 2, which are manufactured so that the refractive index increases toward the center of the lens on the substrate surface.
光線は屈折率分布媒質の中で、屈折率の高い方に曲げら
れて伝播するため、光線は図に示す如く曲げられ、レン
ズとして働く。再び第１，２図に戻る。第２図における
８は液晶シャッタアレイであり、各微小レンズ２を通っ
た光を各レンズ毎にＯＮ・ＯＦＦできるように配されて
いる。照明４は例えば蛍光灯照明とする。Since the light ray propagates in the refractive index distribution medium while being bent toward the side with a higher refractive index, the light ray is bent as shown in the figure and acts as a lens. Return to Figures 1 and 2 again. Reference numeral 8 in FIG. 2 is a liquid crystal shutter array, which is arranged so that the light passing through each microlens 2 can be turned on and off for each lens. The lighting 4 is, for example, fluorescent lighting.
次に上記装置の動作について説明する。Next, the operation of the above device will be explained.
照明４によって文字マスク３が照射されており、文字パ
ターン３の透過光は微小レンズ列２）投影レンズ５を通
って結像面６に文字パターンの像７を結像する。各微小
レンズ２に対応する位置にある各文字パターン３は、す
べて微小レンズ２と投影レンズ５で構成された結像レン
ズ系の物体面位置にあるため、各文字パターン３の結像
面θ上での結像位置はすべて同一である。A character mask 3 is illuminated by illumination 4, and the transmitted light of the character pattern 3 passes through a microlens array 2) and a projection lens 5 to form an image 7 of the character pattern on an imaging plane 6. Since each character pattern 3 located at a position corresponding to each microlens 2 is located at the object plane position of the imaging lens system composed of the microlens 2 and the projection lens 5, the character pattern 3 is located on the imaging plane θ of each character pattern 3. The imaging positions are all the same.
従って液晶シャッタ８の特定の位置のみをＯＮにし、文
字パターン３の中の特定の文字を透過した光のみを結像
面に導くことにより、文字パターン３群のうち任意の文
字の像を結像面６の同じ位置に得ることができる。Therefore, by turning on only a specific position of the liquid crystal shutter 8 and guiding only the light that has passed through a specific character in the character pattern 3 to the imaging plane, an image of any character among the 3 groups of character patterns can be formed. can be obtained at the same position on surface 6.
以上図示例に基づき本発明を説明したが、前述実施例以
外に種々変更可能であることは言うまでもない。Although the present invention has been described above based on the illustrated examples, it goes without saying that various changes can be made in addition to the above-described embodiments.
例えば、微小レンズ２）投影レンズ５共に無限系になる
ように設定したが、ガラス基板１の文字パターン３のあ
る面と結像面との結像関係が保たれていれば、第５図に
示すように、双方のレンズ系は必ずしも無限系になって
いる必要はない。For example, although both the microlens 2 and the projection lens 5 are set to be an infinite system, if the imaging relationship between the surface of the glass substrate 1 where the character pattern 3 is located and the imaging surface is maintained, the image shown in FIG. As shown, both lens systems do not necessarily have to be infinite systems.
また照明４は蛍光灯以外にＬＥＤ等他等信源であっても
よい。またガラス基板１は、プラスチック板等透明な部
材であれば他の材質であってもよい。また微小レンズ列
は、屈折率分布型レンズ以外に、微小な曲面レンズを配
列したものでもよい。Further, the illumination 4 may be a light source other than a fluorescent lamp, such as an LED. Further, the glass substrate 1 may be made of other transparent materials such as a plastic plate. Further, the microlens array may be an array of microscopic curved lenses in addition to the gradient index lens.
さらに、液晶シャッタアレイ８は、各微小レンズ２の透
過光をＯＮ・ＯＦＦするために配されたもので、位置は
第５図に示される様に文字パターンの前面にあっても構
わないし、また液晶シャ、ツタでなくても例えばメカニ
カルなシャ１．タアレイでも構わない。Furthermore, the liquid crystal shutter array 8 is arranged to turn ON/OFF the transmitted light of each microlens 2, and its position may be in front of the character pattern as shown in FIG. Even if it is not a liquid crystal shutter or an ivy, for example, a mechanical shutter 1. It doesn't matter if it's tarei.
なお、第２図に示される感光ドラム６′上に形成された
光の照射による文字パターンから紙面上に文字を印字す
るプロセスについては、通常のコピー、ファクシミリ、
レーザープリンタ等に広く用いられている周知のプロセ
スを用いることができ、本文での詳細な説明を省略した
。また文字ノくターン３及び微小レンズ２の配列は、縦
、横の２次元格子杖であっても千鳥配置でも構わない。Note that the process of printing characters on paper from the character pattern formed on the photosensitive drum 6' by irradiation of light as shown in FIG.
A well-known process widely used in laser printers and the like can be used, and detailed description thereof is omitted in the main text. Further, the arrangement of the letter turn 3 and the microlenses 2 may be a vertical and horizontal two-dimensional grid or a staggered arrangement.
［発明の効果コ
以上のように本発明によれば、透明基板の一方の面側に
作製されている文字パターンの中の任意の文字を選択的
に感光ドラム上に結像できるため、デイジ−ホイールタ
イプと同様の、拡大しても斜め線が階段状にならない高
品位な文字を印字することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, any character in the character pattern prepared on one side of the transparent substrate can be selectively imaged on the photosensitive drum, so that the daisy Similar to the wheel type, it is possible to print high-quality characters that do not have diagonal lines that become stair-like even when enlarged.
しかも各文字の切り換えは、液晶シャッタアレイを用い
て透光部と遮光部とを電気的に切り換えることにより行
なえるので、デイジ−ホイールタイプのような印字時の
機械音が生じることなしに静かな印字装置を実現できる
。またこのような結像系では、文字パターンと微小レン
ズとの位置合せが必要であるが、本発明では平行平面板
の一方の面側に微小レンズ列を作製し、且つ文字パター
ンを作製する他方の基板面が結像系の物体面になるよう
に構成しているので、文字パターンと微小レンズの位置
合せが簡単且つ正確に行なえるという利点を持つ。文字
パターンと微小レンズを形成する基板を一体で作製する
事による省部品化、工程簡素化の効果は言うまでもない
。また、レーザープリンタのよ、うに、レーザー、ポリ
ゴンミラー等高精度なレーザ走査系が必要なため、構成
が簡単で安価な印字装置が実現できる。また、いわゆる
「重ね字」の印字を、液晶シャッタアレイの複数の部分
を透光状態にする事により簡単に高速に実現できる。さ
らに、このようなシャッタの複数の部分を透光状態にす
ることを応用すれば、文字マスクを例えば「へん」、「
つくり」、「かんむり」等の漢字部首ごとに作製し、こ
れらを組み合せることにより、比較的小さな数の文字配
列で多数の漢字を表示できる印字装置が実現できる。Moreover, each character can be switched by electrically switching between the light-transmitting part and the light-blocking part using a liquid crystal shutter array, so printing can be done quietly without the mechanical noise that occurs when printing with the daisy-wheel type. A printing device can be realized. In addition, in such an imaging system, it is necessary to align the character pattern and the microlens, but in the present invention, the microlens array is fabricated on one side of the parallel plane plate, and the character pattern is formed on the other side. Since the substrate surface is configured to be the object surface of the imaging system, it has the advantage that the character pattern and the microlens can be aligned easily and accurately. Needless to say, by manufacturing the character pattern and the substrate on which the microlenses are formed in one piece, the number of parts can be reduced and the process can be simplified. In addition, since a highly accurate laser scanning system such as a laser or a polygon mirror is required like a laser printer, a printing device with a simple configuration and low cost can be realized. Also, so-called "overlapping characters" printing can be easily realized at high speed by making multiple parts of the liquid crystal shutter array transparent. Furthermore, if you apply this method of making multiple parts of the shutter transparent, you can change the character mask to, for example, "Hen" or "Hen".
By creating each Kanji radical such as "Tsukuri" and "Kanmuri" and combining them, a printing device that can display a large number of Kanji characters with a relatively small number of character arrangements can be realized.
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同側
断面図、第３図は本発明で使用する第１レンズ系の構造
例を示す斜視図、第４図は同側断面図、第５図は本発明
の他の実施例を示す側断面図である。
１・・・・・・透明基板 ＩＡ・・・・・・物体面２・
・・・・・微小レンズ（第１レンズ系）３・・・・・・
文字パターン ４・・・・・・照明５・・・・・・投影
レンズ（第２レンズ系）６・・・・・・結像面 ６′・
・・・・・感光ドラム７・・・・・・像 ８・・・・・
・液晶シャッタアレイ第１図
第３図FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the same side, FIG. 3 is a perspective view showing an example of the structure of the first lens system used in the present invention, and FIG. FIG. 5 is a side sectional view showing another embodiment of the present invention. 1... Transparent substrate IA... Object surface 2.
...Minute lens (first lens system) 3...
Character pattern 4... Illumination 5... Projection lens (second lens system) 6... Imaging surface 6'.
...Photosensitive drum 7...Image 8...
・Liquid crystal shutter array Figure 1 Figure 3
Claims (3)
のレンズ系は、平行平面をもつ単一の透明基板の片面側
に、１次元又は２次元的に多数個配列形成した微小なレ
ンズ列から成り、この第１レンズ系の後方に第２レンズ
系を配置し、第２レンズ系の入射瞳の大きさを、第１レ
ンズ系の少なくとも２つ以上のレンズから射出した光束
が入射可能な大きさとし、前記第１レンズ系及び第２レ
ンズ系で構成される結像光学系の物体面が、前記透明基
板のレンズ列形成面に対向する面に位置することを特徴
とする結像光学装置。(1) An imaging optical system having two sets of lens systems, the first
The lens system consists of a large number of microlens arrays arranged one-dimensionally or two-dimensionally on one side of a single transparent substrate with parallel planes, and a second lens system is installed behind this first lens system. , and the size of the entrance pupil of the second lens system is set to a size that allows the light flux emitted from at least two lenses of the first lens system to enter, and the second lens system is composed of the first lens system and the second lens system. An imaging optical device characterized in that an object plane of the imaging optical system is located on a surface opposite to a lens array forming surface of the transparent substrate.
が前記基板内に形成された屈折率分布型レンズである結
像光学装置。(2) The imaging optical device according to claim 1, wherein the microlens is a gradient index lens formed within the substrate.
微小レンズ列の各レンズを透過する光を各レンズ単位で
ＯＮ・ＯＦＦし得る遮光手段を設けた結像光学装置。(3) An imaging optical device according to claim 1 or 2, which is provided with a light shielding means that can turn on and off the light passing through each lens of the microlens array for each lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26607687A JPH01108072A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Imaging optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26607687A JPH01108072A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Imaging optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108072A true JPH01108072A (en) | 1989-04-25 |
Family
ID=17426017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26607687A Pending JPH01108072A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Imaging optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01108072A (en) |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26607687A patent/JPH01108072A/en active Pending
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