(57)【要約】【課題】  温度変化等によりレンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系に変化が生じたとしても、光量ムラが変化し難いレンズアレイ光学系を提供すること。【解決手段】  第１の方向に配列された複数のレンズ光学系１０２ａを有するレンズアレイ光学系１０２であって、複数のレンズ光学系１０２ａの夫々は、第１の方向とレンズ光学系の光軸方向とに平行な第１の断面内において、物体１０１の中間像１０６を形成する第１の光学系１０４と物体１０１の中間像１０６を再結像する第２の光学系１０５とを含み、複数のレンズ光学系１０２ａの夫々において、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を、第１の光学系１０４に係る第１の開口面及び第２の光学系１０５に係る第２の開口面の少なくとも一方で制限し、かつ、光利用効率が１０％になる物体高からの光束を、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を制限した開口面で制限する。【選択図】  図２
2014126751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に配列された複数のレンズ光学系を有するレンズアレイ光学系であって、
前記複数のレンズ光学系の夫々は、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに平行な第１の断面内において、物体の中間像を形成する第１の光学系と該物体の中間像を再結像する第２の光学系とを含み、
前記複数のレンズ光学系の夫々において、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を、前記第１の光学系に係る第１の開口面及び前記第２の光学系に係る第２の開口面の少なくとも一方で制限し、かつ、光利用効率が１０％になる物体高からの光束を、前記光利用効率が９０％になる物体高からの光束を制限した開口面で制限することを特徴とするレンズアレイ光学系。
【請求項２】
前記数のレンズ光学系の夫々において、最外物体高からの光束を、前記光利用効率が９０％になる物体高からの光束を制限した開口面で制限することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項３】
前記数のレンズ光学系の夫々において、軸上物体高からの光束を前記第１及び第２の開口面の少なくとも一方で制限し、かつ、最外物体高からの光束を前記軸上物体高からの光束を制限した開口面で制限することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項４】
前記第１の方向における前記複数のレンズ光学系の配列ピッチをｐ、前記最外物体高をＬ、正の整数をｎ、とする時、
（ｎ−０．１）×ｐ≦Ｌ≦（ｎ＋０．１）×ｐ
なる条件を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項５】
前記第１の及び第２の開口面の少なくとも一方の形状は、矩形であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項６】
前記複数のレンズ光学系の夫々は、前記第１の方向に垂直な第２の断面内において、前記物体を倒立結像することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項７】
前記第１の開口面は、前記第１の光学系の物体面から最も遠い面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項８】
前記第１及び第２の開口面の少なくとも一方は、前記第１の方向における有効径よりも、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに垂直な第２の方向における有効径の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項９】
前記第１の方向における前記第１の開口面の有効径と、前記第１の方向における前記第２の開口面の有効径とが等しいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１０】
前記複数のレンズ光学系の夫々は、アナモフィックな非球面であるレンズ面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１１】
前記複数のレンズ光学系は、前記第１の方向と、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに垂直な第２の方向と、に配列されており、
前記複数のレンズ光学系は、前記第１の方向と前記第２の方向とに平行な面内において千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１２】
前記第１の光学系と前記第２の光学系とは、前記レンズ光学系が有する中間結像面に対して対称な形状であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１３】
１つの物点を少なくとも２つのレンズ光学系によって結像することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１４】
前記第１の開口面は前記第１の光学系のレンズ面であり、かつ、前記第２の開口面は前記第２の光学系のレンズ面であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１５】
前記第１の光学系は第１の開口絞りを有し、かつ、前記第２の光学系は第２の開口絞りを有しており、
前記第１の開口面は前記第１の開口絞りにより形成され、かつ、前記第２の開口面は前記第２の開口絞りにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系と、前記レンズアレイ光学系の物体面に配置された複数の発光点を有する光源と、該光源から出射した複数の光束により前記レンズアレイ光学系の像面に配置された感光体の感光面上に前記レンズアレイ光学系が形成する静電潜像を、トナー像として現像する現像器と、該現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、該転写されたトナー像を該被転写材に定着させる定着器と、を備えており、
前記レンズアレイ光学系は、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに垂直な第２の方向が、前記感光体の回転方向となるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のレンズアレイ光学系と、原稿を照射する照明手段と、前記レンズアレイ光学系の像面に配置され、前記レンズアレイ光学系により集光された該原稿からの光束を受光する受光部と、前記レンズアレイ光学系と該原稿との相対位置を、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに垂直な第２の方向に変更する駆動部と、を有することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ光学系に関し、例えば画像形成装置や画像読取装置に用いられるレンズアレイ光学系に好適である。
【背景技術】
【０００２】
昨今、小径レンズアレイで構成されたレンズアレイ光学系を用いた画像形成装置や画像読取装置が開発されている。この構成によれば、ポリゴンミラーにより感光体を走査する構成や、複数のレンズやミラーを用いて画像を読み取る構成等と比較して、装置の小型化や低コスト化を実現することができる。
【０００３】
しかし、レンズアレイ光学系には、像面（画像読取装置ではセンサ面を指し、画像形成装置では感光面を指す）上での結像光量のムラ（光量ムラ）が発生するという課題がある。光量ムラが発生すると、画像形成装置における形成画像や画像読取装置における読取画像にスジが生じてしまい、形成画像や読取画像の画質が低下してしまう。
【０００４】
ここで、このような課題を解決する技術が、特許文献１及び特許文献２において提案されている。特許文献１には、アレイ状光源の各発光素子の発光強度を変調することで、光量ムラを低減する構成が開示されている。また、特許文献２には、レンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系の配列ピッチを適正な範囲に設定することで、光量ムラを低減する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１８７４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に開示の構成によって光量ムラを低減したとしても、温度変化等によってレンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系に変化（変形や屈折率変化）が生じた場合、再び像面上に光量ムラが発生してしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、温度変化等によりレンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系に変化が生じたとしても、光量ムラが変化し難いレンズアレイ光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としてのレンズアレイ光学系は、第１の方向に配列された複数のレンズ光学系を有し、前記複数のレンズ光学系の夫々は、前記第１の方向と前記レンズ光学系の光軸方向とに平行な第１の断面内において、物体の中間像を形成する第１の光学系と該物体の中間像を再結像する第２の光学系とを含み、前記複数のレンズ光学系の夫々において、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を、前記第１の光学系に係る第１の開口面及び前記第２の光学系に係る第２の開口面の少なくとも一方で制限し、かつ、光利用効率が１０％になる物体高からの光束を、前記光利用効率が９０％になる物体高からの光束を制限した開口面で制限することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、温度変化等によりレンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系に変化が生じたとしても、光量ムラが変化し難いレンズアレイ光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置及び画像読取装置の概略図
【図２】実施例１に係るレンズアレイ光学系の要部概略図
【図３】実施例１に係るレンズ光学系の第１の断面図及び第２の断面図
【図４】実施例１及び比較例１に係るレンズ光学系の物体高と光利用効率比との関係図
【図５】比較例１（温度変化前）において生じる光量ムラを説明するための図
【図６】比較例１（温度変化後）において生じる光量ムラを説明するための図
【図７】比較例１に係るレンズ面における口径食を説明するための図
【図８】理想レンズ光学系の第１の断面図
【図９】比較例１に係る軸上開口面及び最外開口面を説明するための図
【図１０】実施例１に係る軸上開口面及び最外開口面を説明するための図
【図１１】実施例１（温度変化前）において生じる光量ムラを説明するための図
【図１２】実施例１（温度変化後）において生じる光量ムラを説明するための図
【図１３】実施例２に係るレンズアレイ光学系の要部概略図
【図１４】実施例２に係るレンズ光学系の第１の断面図及び第２の断面図
【図１５】実施例２に係るレンズ光学系の矩形開口面の例を示した図
【図１６】実施例２に係る軸上開口面及び最外開口面を説明するための図
【図１７】実施例２に係るレンズ光学系の物体高と光利用効率比との関係図
【図１８】実施例２（温度変化前）において生じる光量ムラを説明するための図
【図１９】実施例２（温度変化後）において生じる光量ムラを説明するための図
【図２０】実施例３に係るレンズアレイ光学系の要部概略図
【図２１】実施例３に係るレンズ光学系の第１の断面図及び第２の断面図
【図２２】実施例３に係る軸上開口面及び最外開口面を説明するための図
【図２３】実施例３に係るレンズ光学系の物体高と光利用効率比との関係図
【図２４】実施例３（温度変化前）において生じる光量ムラを説明するための図
【図２５】実施例３（温度変化後）において生じる光量ムラを説明するための図
【図２６】比較例２において生じる光量ムラを説明するための図
【図２７】実施例４において生じる光量ムラを説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１（ａ）及び（ｂ）の夫々は、本実施形態に係る画像形成装置及び画像読取装置の概略図である（詳細は後述）。本実施形態において、カラー画像形成装置３３の露光ユニット１７〜２０の内部、及び画像読取装置４４の読取ユニット４１の内部には、レンズアレイ光学系が配置されている。レンズアレイ光学系を用いることにより、各装置を小型化することができる。
【００１４】
本実施形態に係るレンズアレイ光学系は、図２（ａ）に示すように、第１の方向（Ｙ方向）に配列された複数のレンズ光学系１０２ａを有している。この複数のレンズ光学系１０２ａの夫々は、第１の方向とレンズ光学系１０２ａの光軸方向（Ｘ方向）とに平行な第１の断面（ＸＹ断面）内においては、物体を正立等倍結像する系（正立等倍結像系）である。
【００１５】
そして、本実施形態に係るレンズアレイ光学系１０２は、複数のレンズ光学系１０２ａの夫々に係る開口面（開口絞り面）が、物体高に応じて変化しない構成としている。これにより、温度変化等によって各レンズ光学系１０２ａに変化（変形や屈折率変化等）が生じたとしても、光量ムラが変化し難くなるという効果を得ることができる。なお、本実施例においては、「物体高」は「第１の方向の物体高」のことを指すものとする。
【００１６】
以下、本実施形態に係るレンズアレイ光学系について、各実施例で詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
実施例１では、図１（ａ）に示したような画像形成装置における露光ユニット内に、レンズアレイ光学系を配置した場合を想定して説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例に係るレンズアレイ光学系１０２の要部概要図である。図２（ａ）は第１の方向とレンズ光学系１０２ａの光軸方向とに平行な第１の断面（ＸＹ断面）、図２（ｂ）は第１の方向に垂直な第２の断面（ＺＸ断面）、図２（ｃ）はレンズ光学系１０２ａの光軸方向からの正面図を示している。本実施例に係るレンズアレイ光学系１０２は、第１の方向において、レンズ光学系１０２ａが０．５７ｍｍの配列周期（ピッチ）で複数配列されて構成されている。なお、これらの複数のレンズ光学系１０２ａは、第１の方向とレンズ光学系１０２ａの光軸方向とに垂直な第２の方向（Ｚ方向）については一段配列されている。
【００１８】
露光ユニット内での各レンズ光学系１０２ａは、第１の断面内及び第２の断面内において、光源１０１が有する複数の発光点の夫々を感光体の感光面１０３上に正立等倍結像する系（正立等倍結像系）である。すなわち、光源１０１の１つの発光点から出射してレンズアレイ光学系１０２を通過した光束は、感光面１０３上の一点に集光される。例えば、図２（ａ）に示すように、光源１０１の発光点Ａからの光束は感光面１０３上の結像点Ａ’に収束し、発光点Ｂからの光束は感光面１０３上の結像点Ｂ’に収束する。この構成により、光源１０１の発光状態に対応した露光が可能となる。
【００１９】
ここで、図２（ａ）に示したように、本実施例に係るレンズアレイ光学系１０２は、１つの発光点（物点）を少なくとも２つのレンズ光学系１０２ａによって結像している。この構成によれば、１つの物点を１つのレンズ光学系１０２ａにより結像する構成と比較して、結像に寄与する光束の数を増やすことができるため、光量ムラを低減できる効果を得ている。
【００２０】
なお、光源１０１における複数の発光点は、第１の方向に等間隔（数十μｍ）に配列されており、隣接するレンズ光学系１０２ａ同士の間隔（数百μｍ以上）に比べて十分小さいため、以下、各発光点は略連続的に存在するとみなす。ここで、光源１０１としては、第１の方向に等間隔に配列された複数の発光点の列を、第２の方向に複数配列することにより、複数の発光点を千鳥状に配列したものを用いてもよい。このような構成とすることで、第１の方向に隣接する発光点同士の間隔に余裕を持たせることができる。光源１０１を構成する発光点としては、例えばＬＥＤや有機ＥＬ素子（有機発光素子）などを用いることができる。
【００２１】
ここで、レンズアレイ光学系１０２を構成するレンズ光学系１０２ａについて詳細に説明する。
【００２２】
図３に示すように、１つのレンズ光学系１０２ａは、同一の光軸上に配置された、第１の光学系（Ｇ１レンズ１０４）及び第２の光学系（Ｇ２レンズ１０５）を有している。ここで、光源（物体面）１０１の中間像を形成する光学系を第１の光学系とし、第１の光学系が中間像を形成する面を中間結像面１０６としている。また、中間結像面１０６に形成された中間像を感光面（像面）１０３に再結像する光学系を第２の光学系としている。本実施例では、第１の光学系と第２の光学系とが中間結像面１０６に対して対称となる構成であるため、夫々に対して同一の部材を使用することが可能となる。
【００２３】
本実施例では、第１の光学系はＧ１レンズ１０４のみで構成され、第２の光学系はＧ２レンズ１０５のみで構成されている。なお、レンズ光学系１０２ａを３枚以上のレンズにより構成してもよい。言い換えれば、第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも一方を２枚以上のレンズにより構成してもよい。ただ、各レンズ光学系１０２ａを３枚以上のレンズにより構成する場合、部品点数が増加してしまうため、本実施例のように２枚のレンズによる構成とすることが好ましい。あるいは、本実施例に係るレンズアレイ光学系１０２を構成するレンズ光学系１０２ａの夫々を、１枚のレンズにより構成してもよい。その場合にも、１枚のレンズを正立等倍結像系となるように構成し、物体面から中間結像面までを第１の光学系、中間結像面から像面までを第２の光学系とすることで、上述したような２枚以上のレンズを有する構成と同様に考えることができる。
【００２４】
また、Ｇ１レンズ１０４とＧ２レンズ１０５との間には遮光部材１０７が配置されている。遮光部材１０７は、第１の断面内において、夫々のレンズ光学系１０２ａにおけるＧ１レンズ１０４を通過して、他のレンズ光学系１０２ａのＧ２レンズ１０５に入射する光束（結像に寄与しない迷光）を遮光する役割を果たしている。
【００２５】
図２（ｃ）に示したように、各レンズ光学系１０２ａに係るＧ１レンズ１０４及びＧ２レンズ１０５の、レンズ面（入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２）の夫々（Ｇ１Ｒ１面、Ｇ１Ｒ２面、Ｇ２Ｒ１面、Ｇ２Ｒ２面）は、回転対称な非球面で構成されている。この構成とすることで、レンズ成形用の型の加工を容易に行うことができる。なお、本実施例においては、Ｇ１レンズ１０４及びＧ２レンズ１０５に係る各開口面（レンズ面）を円形にしているため、開口面の成形をより容易に行うことができるという効果を得ている。
【００２６】
ここで、レンズ光学系１０２ａの各レンズ面と光軸（Ｘ軸）との交点を原点とし、第１の方向において光軸と直交する軸をＹ軸、第２の方向において光軸と直交する軸をＺ軸とすると、その非球面の形状は以下に示す非球面式（１）で表わされる。
【００２７】
【数１】
2014126751.tif 000003
【００２８】
但し、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ２ｉ（ｉ＝１，２，３・・・）は非球面係数である。
【００２９】
また、本実施例に係るレンズ光学系１０２ａの諸特性値を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2014126751.tif 000004
【００３１】
なお、表１に示した中間結像倍率βとは、第１の断面内における第１の光学系の中間結像面１０６での近軸結像倍率のことである。本実施例では、各レンズ光学系１０２ａの第１の断面内での中間結像倍率βを−０．５１と設定しているが、第１の断面内においてレンズ光学系１０２ａが正立等倍光学系となる範囲であれば、βは如何なる値も取り得る。
【００３２】
次に、本実施例に係るレンズアレイ光学系による効果を説明するために、比較例１として、各レンズ光学系が表２に示すような諸特性値を持つレンズアレイ光学系について考える。本実施例に係るレンズ光学系と比較例１に係るレンズ光学系との相違点は、第１の方向及び第２の方向におけるＧ１Ｒ１面及びＧ２Ｒ２面の有効径が異なる点のみである。なお、本実施例と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００３３】
【表２】
2014126751.tif 000005
【００３４】
ここで、比較例１に係る１つのレンズ光学系において、光軸上における物体高（軸上物体高）からの光束に対する光利用効率を１００％として正規化した時の、物体高毎の光利用効率の比を図４に示す。なお、光利用効率とは、物体面（光源１０１）から出射する光束の光量に対する、像面（感光面１０３）上に集光される光量の比のことであり、開口効率（光束の通過面積に略比例）とレンズ光学系の透過率との積算により算出されるものである。図４を見てわかるように、比較例１における光利用効率の比は、発光点位置が物体高０（軸上物体高）から離れた位置になる程小さくなっている。以下、像面上に結像する光量が略０となる物体高を最外物体高として説明する。この時、特許文献２と同様に、グラフのプロファイルが屈曲点を有している。
【００３５】
また、各発光点からの光束が複数のレンズ光学系を通過して像面上に集光される時の光利用効率の比を考慮すると、発光点位置毎の光利用効率の比は図５（ａ）に示すようになる。なお、ここでは、光源における各発光点は、第１の方向に略連続的に存在しているものとする。図５（ａ）を見てわかるように、光利用効率比の分布は、レンズ光学系の配列ピッチの間隔で頂点を成した山型になっており、各頂点（光学効率比１００％）は各レンズ光学系の光軸上に対応している。
【００３６】
さらに、各発光点位置に対応した結像光量の比を図５（ｂ）に示す。ここで、結像光量とは、各レンズ光学系の光利用効率を発光点位置毎に積算したものに比例しており、図５（ｂ）では、各レンズ光学系の軸上発光点位置に対する結像光量を１００％として正規化している。図５（ｂ）より、発光点位置毎に結像光量のムラが生じていることがわかる。この結像光量のムラは、レンズアレイ光学系において、発光点位置に応じて光路が変化し、発光点位置毎の光利用効率が異なることに起因して発生する。
【００３７】
そこで、特許文献１の記載の構成と同様に、図５（ｂ）に示した結像光量のムラに対して、各発光点の発光光量を電気的に補正する場合を考える。すなわち、発光点位置毎の発光光量の比（軸上発光点の発光光量を１００％として正規化）が図５（ｃ）に示すものとなるように、各発光点の発光光量を補正する。これにより、発光点位置毎の発光光量補正後の結像光量（補正光量）の比は図５（ｄ）に示すようになり、結像光量のムラを低減させることができる。
【００３８】
しかし、温度変化等によって各レンズ光学系に変化（変形や屈折率変化等）が生じた場合、前述したように補正した結像光量にも変化が生じてしまう。例として、昇温による各レンズ光学系の曲率変化によって、光利用効率の分布が変動し、最外物体高が５％小さくなった場合を考える。この時の、発光点位置毎の光利用効率比、結像光量比、発光光量比、及び補正光量比の夫々を、図６（ａ）〜（ｄ）に示す。図５（ａ）及び（ｂ）と図６（ａ）及び（ｂ）とを比較するとわかるように、昇温によって光利用効率及び結像光量が変化している。しかし、各発光点の発光光量は、昇温前の結像光量ムラより決定されるため、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、昇温によって変化しない。そのため、図５（ｄ）に示した昇温が生じる前の補正光量比に対して、図６（ｄ）に示すように光量ムラが生じており、グラフのｐ−ｐ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ  ｖａｌｕｅ）は、１７％（ｐ−ｐ１７％）となっている。
【００３９】
温度変化等によるレンズ光学系の変化は、基本的に、発光点位置−光利用効率（結像光量）グラフの分布の広がりとなって現れる。すなわち、図５（ａ）及び（ｂ）と図６（ａ）及び（ｂ）とを比較してわかるように、温度変化等により発生する光量ムラは、最外物体高近傍におけるグラフの重なり具合の変化に依存する。つまり、温度変化等により発生する光量ムラは、発光点位置−光利用効率グラフの最外物体高近傍の傾きに比例する。よって、この傾きが急なほど発生する光量ムラは大きくなるため、温度変化等によるレンズ光学系の変化に対して光量ムラを変化し難くするには、発光点位置−光利用効率グラフの、最外物体高近傍の傾きを緩やかにすればよい。
【００４０】
図４を見てわかるように、本比較例において、各レンズ光学系に対する物体高（発光点位置）−光利用効率グラフの傾きは、屈曲点が生じている物体高０．５３ｍｍ以降で急になっている。この屈曲点近傍の物体高０．５１ｍｍ、０．５３ｍｍ、０．５５ｍｍからの光束の光路を図７に示す。物体高０．５１ｍｍ及び０．５３ｍｍでは、Ｇ１レンズ１０４のＧ１Ｒ１面とＧ２レンズ１０５のＧ２Ｒ２面とが光束の口径食を生じている。しかし、物体高０．５５ｍｍでは、Ｇ１レンズ１０４のＧ１Ｒ２面とＧ２レンズ１０５のＧ２Ｒ１面とが光束の口径食を生じており、他の物体高とは異なるレンズ面が口径食を生じていることがわかる。
【００４１】
以上より、物体高（発光点位置）−光利用効率グラフの傾きが急になる原因は、レンズ光学系に係る口径食を生じる面、すなわち、光束を制限する開口面（開口絞り面）が、発光点位置に応じて変化するためであると考えられる。言い換えれば、発光点位置に応じて開口面が変化しないレンズ光学系を達成すれば、発光点位置−光利用効率グラフの傾きが急にならず、レンズ光学系の変化に対して光量ムラが変化し難くなるレンズアレイ光学系を達成されることになる。
【００４２】
本実施例に係るレンズ光学系においては、口径食は少なくとも２面の開口面により生じるので、開口面が２面より増加しないような構成にすればよい。このことを説明するために、一般的な正立等倍結像系を理想レンズ光学系として考えた時の、ＸＹ断面図を図８に示す。図８（ａ）及び（ｂ）は、軸上物体高からの光束が理想レンズ光学系を通過する時の様子、及び、最外物体高からの光束が理想レンズ光学系を通過する時の様子の夫々を示している。なお、理想レンズ光学系は、有効径がＤ１である第１の理想レンズ１１０と、有効径がＤ２である第２の理想レンズ１１１と、の２つの凸レンズの夫々が、中間結像面１１２に対して対称となるように配置された構成である。ここでは、説明のため。有効径Ｄ１と有効径Ｄ２とを異ならせている。
【００４３】
図８（ａ）及び（ｂ）より、口径食を決めるのは、第１の理想レンズ１１０及び第２の理想レンズ１１１の有効径であることがわかる。理想レンズ光学系において、「物体高に応じて口径食を生じる面が変化する」ということは、「物体高に応じて理想レンズの有効径が変化する」ということに相当する。つまり、口径食を生じる面が変化しないようにするためには、物体高に応じて第１の理想レンズ１１０及び第２の理想レンズ１１１の有効径が変化しない構成にすればよい。
【００４４】
軸上物体高に対応する有効径は、軸上物体高からの光束を制限する開口面によって決まる。すなわち、各物体高の光束を制限する面が、この開口面のまま変化しなければ、理想レンズの有効径は物体高に応じて変化しないことになる。つまり、理想レンズ光学系において、最外物体高に対応する有効径を決める面が、第１の理想レンズ１１０及び第２の理想レンズ１１１の夫々の開口面と等しくなる構成とすればよい。以下、軸上物体高からの光束を制限する面を軸上開口面とし、最外物体高からの光束を制限する面を最外開口面とする。
【００４５】
図９（ａ）及び（ｂ）の夫々は、本比較例に係るレンズアレイ光学系１０２を構成するレンズ光学系１０２ａのうちのある１つのレンズ光学系１０２ａにおいて、軸上物体高及び最外物体高からの光束の夫々が通過する時の様子を示した図である。
【００４６】
図９（ａ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の軸上開口面はＧ１Ｒ１面（入射面）、第２の光学系の軸上開口面はＧ２Ｒ２面（出射面）である。また、図９（ｂ）より、ＸＹ断面内において、第１の光学系の最外開口面はＧ１Ｒ１面及びＧ１Ｒ２面であり、第２の光学系の最外開口面はＧ２Ｒ１面及びＧ２Ｒ２面である。一方、ＺＸ断面内においては、第１の光学系の最外開口面はＧ１Ｒ１面のみ、第２の光学系の最外開口面はＧ２Ｒ２面のみである。
【００４７】
このように、本比較例においては、ＸＹ断面内において、第１の光学系及び第２の光学系の夫々の軸上開口面と最外開口面とが異なっている。従って、このことが原因で、図４に示したグラフのプロファイルが屈曲点を有していると考えられる。
【００４８】
そこで、本実施例においては、レンズアレイ光学系１０２を構成するレンズ光学系１０２ａの各レンズ面自体を開口面とし、夫々の有効径を適切に設計することにより、開口面が物体高に応じて変化しない構成としている。具体的には、表１に示したように、Ｇ１Ｒ１面の有効径がＧ１Ｒ２面の有効径よりも小さく、かつＧ２Ｒ２面の有効径がＧ２Ｒ１面の有効径よりも小さくなるように、各レンズ光学系１０２ａを構成している。これにより、光束を制限する面がＧ１Ｒ１面（第１の開口面）及びＧ２Ｒ２面（第２の開口面）のみとなるため、レンズ光学系１０２ａに係る開口面を全物体高において一定とすることができる。
【００４９】
図１０（ａ）及び（ｂ）の夫々は、本実施例に係るレンズアレイ光学系１０２を構成するレンズ光学系１０２ａのうちのある１つのレンズ光学系１０２ａにおいて、軸上物体高及び最外物体高からの光束の夫々が通過する時の様子を示した図である。図１０（ａ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の軸上開口面はＧ１Ｒ１面（入射面）、第２の光学系の軸上開口面はＧ２Ｒ２面（出射面）である。また、図１０（ｂ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の最外開口面はＧ１Ｒ１面、第２の光学系の最外開口面はＧ２Ｒ２面である。
【００５０】
前述したように、軸上物体高からの光束を制限する開口面と、最外物体高からの光束を制限する開口面とが等しい場合は、その他の物体高からの光束を制限する開口面も等しくなる。すなわち、本実施例に係るレンズ光学系１０２ａは、第１の光学系及び第２の光学系の両方において、軸上開口面と最外開口面とが等しいため、物体高に応じて口径食を生じる面が変化しない構成となっている。また、本実施例に係るレンズ光学系１０２ａにおいては、第１の光学系のＧ１Ｒ１面と第２の光学系のＧ２Ｒ２面との、夫々のレンズ面自体を開口面としたことにより、別途開口絞りを設ける必要が無いため、部品点数を少なくすることができる。
【００５１】
なお、本実施例においては、第１の光学系の第１の開口面が、第１の光学系の物体面に最も近いレンズ面（Ｇ１Ｒ１面）となっているため、物体側のＦｎｏを極力大きくすることができ、光利用効率を向上させている。ここで、本実施例では、第１の光学系と第２の光学系とが中間結像面１０６に対して対称な形状であるため、第２の光学系の第２の開口面は、第２の光学系の像面に最も近いレンズ面（Ｇ２Ｒ２面）となる。すなわち、本実施例では、第１の開口面及び第２の開口面の夫々を中間結像面１０６から最も遠い面として設定することにより、より光利用効率を向上させている。
【００５２】
ここで、比較例１と同様に、本実施例に係る１つのレンズ光学系における物体高毎の光利用効率の比を図４に示す。図４を見てわかるように、本実施例に係るグラフのプロファイルは屈曲点を有しておらず、比較例１と比較してグラフの傾きが緩やかになっている。さらに、比較例１と同様に、本実施例における、発光点位置毎の光利用効率比、結像光量比、発光光量比、及び補正光量比の夫々を、図１１（ａ）〜（ｄ）（昇温前）及び図１２（ａ）〜（ｄ）（昇温後）に示す。本実施例においても、昇温によるレンズ光学系の変化により、図１１（ｄ）に示した昇温が生じる前の補正光量比に対して、図１２（ｄ）に示すようにｐ−ｐ５％の光量ムラが発生しているが、比較例１（ｐ−ｐ１７％）と比較して大幅に小さい値である。
【００５３】
なお、本実施例においては、物体高（発光点位置）−光利用効率グラフが屈曲点を持たず全物体高でなだらかなプロファイルとなるようにレンズアレイ光学系を構成したが、厳密には全物体高でプロファイルがなだらかである必要はない。具体的には、光利用効率が１０％〜９０％となる物体高の範囲（物体高の有効範囲）内においてグラフのプロファイルが屈曲点を持たない構成であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。すなわち、本実施例に係るレンズアレイ光学系は、光利用効率が９０％〜１００％及び０％〜１０％となる物体高の範囲において、物体高（発光点位置）−光利用効率グラフのプロファイルが屈曲点を有する構成であってもよい。
【００５４】
以上より、物体高の有効範囲内において、各レンズ光学系に係る開口面が物体高に応じて変化しないようにレンズアレイ光学系を構成すれば、本発明の効果を十分に得ることが可能になる。具体的には、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を、第１及び第２の開口面の夫々により制限し、かつ、光利用効率が１０％になる物体高からの光束を、第１及び第２の開口面の少なくとも一方で制限するように、各レンズ光学系を設計すればよい。これにより、光利用効率が１０％〜９０％となる物体高の有効範囲内において、開口面を一定にすることができる。
【００５５】
本実施例では、各レンズ光学系において、軸上物体高からの光束を第１及び第２の開口面で制限し、かつ、最外物体高からの光束を第１及び第２の開口面で制限している。すなわち、光利用効率が０％〜１００％となる物体高の範囲内において、各レンズ光学系に係る開口面が物体高に応じて変化しないように構成しているため、物体高の有効範囲内においても開口面は一定となる。
【００５６】
以上、本実施例に係るレンズアレイ光学系は、各レンズ光学系に係る開口面が物体高に応じて変化しない構成である。この構成により、温度変化等によって各レンズ光学系に変化（変形や屈折率変化）が生じたとしても、光量ムラが変化し難くなるという効果を得ることができる。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の実施例２について説明する。なお、実施例１と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００５８】
実施例２では、図１（ｂ）に示したような画像読取装置における読取ユニット内に、レンズアレイ光学系を配置した場合を想定して説明する。図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施例に係るレンズアレイ光学系２０２の要部概要図であり、図１３（ａ）は第１の断面（ＸＹ断面）、図１３（ｂ）は第２の断面（ＺＸ断面）、図１３（ｃ）はＸ方向からの正面図を示している。本実施例に係るレンズアレイ光学系２０２は、第１の方向（Ｙ方向）において、レンズ光学系２０２ａが０．６５ｍｍの配列周期（ピッチ）で複数配列されたものが、第２の方向に（Ｚ方向）に１．５ｍｍのピッチで２段配列されて構成されている。このように、第２の方向においてもレンズ光学系２０２ａを複数配列することで、各レンズ光学系２０２ａの第２の方向の有効径を極端に大きくしなくても、光利用効率を向上させることができる。なお、簡単のため図１３（ａ）では第２の方向における下列のレンズ光学系２０２ａを省略している。
【００５９】
読取ユニット内での各レンズ光学系２０２ａは、第１の断面内及び第２の断面内において、原稿面２０１をセンサ部のセンサ面２０３上に正立等倍結像する系（正立等倍結像系）である。すなわち、不図示の照明部によって照明された原稿面２０１から出射した光束は、レンズアレイ光学系２０２を通過してセンサ面２０３上の一点に集光される。例えば、図１３（ａ）に示すように、原稿面２０１上の原稿位置Ｃからの光束はセンサ面２０３上の結像点Ｃ’に収束し、原稿面２０１上の原稿位置Ｄからの光束はセンサ面２０３上の結像点Ｄ’に収束する。この構成により、原稿面２０１に対応した読み取りが可能となる。なお、本実施例においては、透過部材である原稿台２００の上に原稿が配置されており、この原稿台２００を介して原稿面２０１が照射される構成となっている。
【００６０】
さらに、レンズアレイ光学系２０２を構成するレンズ光学系２０２ａについて詳細に説明する。
【００６１】
図１４に示すように、本実施例に係る各レンズ光学系２０２ａは、実施例１と同様に、同一の光軸上に配置された第１の光学系（Ｇ１レンズ２０４）及び第２の光学系（Ｇ２レンズ２０５）と、遮光部材２０７とを有している。ここで、原稿面２０１の中間像を形成する光学系を第１の光学系とし、第１の光学系が中間像を形成する面を中間結像面２０６としている。また、中間結像面２０６に形成された中間像をセンサ面２０３に再結像する光学系を第２の光学系としている。
【００６２】
ここで、１４（ｃ）に示したように、本実施例に係る第１の光学系及び第２の光学系の夫々の開口面（レンズ面）の形状は矩形となっている。これにより、各レンズ光学系２０２ａ同士の隙間を極力少なくして、図に示すような千鳥状に配置することができる。これにより、レンズアレイ光学系２０２全体の光利用効率を向上させることができる。なお、ここでの矩形とは略矩形のことを示しており、矩形を構成する各辺のうちの少なくとも１辺を曲線にしたものや、各頂点をなくして略円形状又は略楕円形状にしたようなもの等を含んでいる。具体的には、例えば、図１５（ａ）に示す半円形状を含むトラック形状、図１５（ｂ）に示す円形状を直線で切り取った円二辺取り形状、図１５（ｃ）に示す角が円弧となった丸角矩形形状、などを採用することができる。
【００６３】
さらに、レンズアレイ光学系２０２を構成する各レンズ光学系２０２ａにおいて、Ｇ１レンズ２０４及びＧ２レンズ２０５の、レンズ面の夫々（Ｇ１Ｒ１面、Ｇ１Ｒ２面、Ｇ２Ｒ１面、Ｇ２Ｒ２面）は、アナモフィックな非球面で構成されている。これにより、結像性能を向上させている。レンズ光学系２０２ａにおいて、第２の断面内での画角の変化は第１の断面内での画角の変化に対して小さいため、設計上、第２の断面内での結像性能の方が確保しやすい。よって、Ｇ１レンズ２０４及びＧ２レンズ２０５の夫々のレンズ面を、第１の方向における有効径よりも第２の方向における有効径の方が大きい構成とすることで、結像性能及び光利用効率の両立を実現することができる。この時、Ｇ１レンズ２０４とＧ２レンズ２０５とで各レンズ面の有効径を等しくすることより、レンズ成形時に応力ひずみが生じにくくなり、レンズ加工を容易にすることができる。
【００６４】
ここで、レンズ光学系２０２ａの各レンズ面と光軸（Ｘ軸）との交点を原点とし、第１の方向において光軸と直交する軸をＹ軸、第２の方向において光軸と直交する軸をＺ軸とすると、その非球面の形状は以下に示す非球面式（２）で表わされる。
【００６５】
【数２】
2014126751.tif 000006
【００６６】
但し、Ｒｙ，Ｒｚは曲率半径、ｋｙ，ｋｚは円錐定数、Ｂｉ，Ｃｉ（ｉ＝１，２，３・・・）は非球面係数である。
【００６７】
また、本実施例に係るレンズ光学系２０２ａの諸特性値を表３に示す。
【００６８】
【表３】
2014126751.tif 000007
【００６９】
本実施例においては、レンズアレイ光学系２０２を構成するレンズ光学系２０２ａのパワーやレンズ径などを適切に設計することにより、各レンズ面自体を開口面とし、物体高に応じて口径食を生じる開口面が物体高に応じて変化しない構成としている。これにより、光束を制限する面がＧ１Ｒ２面（第１の開口面）及びＧ２Ｒ１面（第２の開口面）のみとなるため、レンズ光学系２０２ａに係る開口面を全物体高において一定とすることができる。
【００７０】
なお、本実施例においては、第１の光学系に係る原稿面２０１（物体面）から最も遠いレンズ面（Ｇ１Ｒ２面）を第１の開口面としている。ここで、本実施例では、第１の光学系と第２の光学系とが中間結像面２０６に対して対称な形状であるため、第２の光学系の第２の開口面は、第２の光学系の像面から最も遠いレンズ面（Ｇ２Ｒ１面）となる。すなわち、本実施例では、第１の開口面及び第２の開口面の夫々を中間結像面２０６に最も近い面として設定することにより、レンズ面を開口面として形成しやすい構成となっている。
【００７１】
図１６（ａ）及び（ｂ）の夫々は、本実施例に係るレンズアレイ光学系２０２を構成するレンズ光学系２０２ａのうちのある１つのレンズ光学系２０２ａにおいて、軸上物体高及び最外物体高からの光束の夫々が通過する時の様子を示した図である。なお、本実施例においては、物体（光源）と各レンズ光学系２０２ａの光軸とが、第２の方向に離間している構成であるため、軸上物体高からの光束と光軸上の光束とが異なる。
【００７２】
図１６（ａ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の軸上開口面はＧ１Ｒ２面（出射面）、第２の光学系の軸上開口面はＧ２Ｒ１面（入射面）である。また、図１６（ｂ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の最外開口面はＧ１Ｒ２面、第２の光学系の最外開口面はＧ２Ｒ１面である。このように、本実施例に係るレンズ光学系２０２ａは、第１の光学系及び第２の光学系の両方において、軸上開口面と最外開口面とが等しいため、物体高に応じて口径食を生じる面が変化しない構成となっている。
【００７３】
ここで、比較例１と同様に、本実施例に係る１つのレンズ光学系における物体高毎の光利用効率の比を図１７に示す。図１７を見てわかるように、本実施例に係るグラフのプロファイルは屈曲点を有しておらず、傾きが急になることなく緩やかなままである。また、本実施例における、温度変化前の原稿位置毎の光利用効率比、結像光量比、受光光量比、及び補正光量比の夫々を、図１８（ａ）〜（ｄ）に示す。図１８（ｂ）より、本実施例のように画像読取装置に組み込まれたレンズアレイ光学系においても、原稿面上の原稿位置に応じて、センサ面での結像光量のムラが生じていることがわかる。
【００７４】
この結像光量のムラは、レンズアレイ光学系において、原稿位置に応じて光路が変化し、原稿位置毎に光利用効率が異なることに起因して発生する。画像読取装置においては、図１８（ｂ）に示すような結像光量のムラに対して、センサ部の受光感度を電気的に補正することで、センサ面に入射する光束の受光光量を均一にすることができる。具体的には、各原稿位置に対応するセンサ面上の位置の各受光感度の比を図１８（ｃ）に示すように設定することで、センサ部の受光感度補正後の結像光量（補正光量）の比は図１８（ｄ）に示すようになり、結像光量のムラを低減させることができる。
【００７５】
さらに、実施例１と同様に、昇温による各レンズ光学系の曲率変化によって、各レンズ光学系の光利用効率の分布が変動し、最外物体高が５％小さくなった場合を考える。この時の、本実施例における、原稿位置毎の光利用効率比、結像光量比、受光光量比、及び補正光量比の夫々は、図１９（ａ）〜（ｄ）に示すようになる。本実施例においても、昇温によるレンズ光学系の変化により、図１８（ｄ）に示した昇温が生じる前の補正光量比に対して、図１９（ｄ）に示すようにｐ−ｐ２％の光量ムラが発生しているが、比較例１（ｐ−ｐ１７％）と比較して大幅に小さい値である。さらに、本実施例では、レンズ光学系を２段配列してレンズアレイ光学系を構成としたことで、結像に寄与する光束の数を増やすことができるため、実施例１（ｐ−ｐ５％）よりも光量ムラの発生を抑えることができている。
【００７６】
以上、本実施例に係るレンズアレイ光学系は、各レンズ光学系に係る開口面が物体高に応じて変化しない構成である。この構成により、温度変化等によって各レンズ光学系に変化（変形や屈折率変化）が生じたとしても、光量ムラが変化し難くなるという効果を得ることができる。
【実施例３】
【００７７】
次に、本発明の実施例３について説明する。なお、実施例１と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００７８】
実施例３においても、実施例１と同様に、図１（ａ）に示したような画像形成装置における露光ユニット内に、レンズアレイ光学系を配置した場合を想定して説明する。図２０（ａ）〜（ｃ）は、本実施例に係るレンズアレイ光学系３０２の要部概要図であり、図２０（ａ）は第１の断面（ＸＹ断面）、図２０（ｂ）は第２の断面（ＺＸ断面）、図２０（ｃ）はＸ方向からの正面図を示している。本実施例に係るレンズアレイ光学系３０２は、第１の方向（Ｙ方向）において、レンズ光学系３０２ａが０．３０ｍｍの配列ピッチで複数配列されて構成されている。また、第２の方向に（Ｚ方向）については１段配列されている。
【００７９】
図２１に示すように、１つのレンズ光学系３０２ａは、同一の光軸上に配置された、第１の光学系（Ｇ１レンズ３０４）、第２の光学系（Ｇ２レンズ３０５）、及び遮光部材３０７を有している。各レンズ光学系３０２ａは、ＸＹ断面内においては、光源１０１が有する複数の発光点の夫々を感光体の感光面１０３上に正立等倍結像する系（正立等倍結像系）である。しかし、実施例１とは異なり、ＺＸ断面内においては光源１０１が有する複数の発光点の夫々を感光体の感光面１０３上に倒立等倍結像する系（倒立等倍結像系）である。これにより、正立等倍結像系と比較して、結像性能を向上させている。また、ＺＸ断面内において、Ｇ１レンズ３０４とＧ２レンズ３０５とは、中間結像面３０６に対して非対称な形状である。
【００８０】
ここで、図２０（ｃ）に示したように、本実施例に係る第１の光学系及び第２の光学系の夫々の開口面（レンズ面）の形状は楕円形状となっている。これにより、画角を制限して結像性能を向上しつつ、開口を大きくして光利用効率を向上させることができる。なお、レンズアレイ光学系３０２を構成する各レンズ光学系３０２ａのレンズ面（Ｇ１Ｒ１面、Ｇ１Ｒ２面、Ｇ２Ｒ１面、Ｇ２Ｒ２面）はアナモフィックな非球面で構成されており、その非球面の形状は実施例２と同様に非球面式（２）で表わされる。本実施例に係るレンズ光学系３０２ａの諸特性値を表４に示す。
【００８１】
【表４】
2014126751.tif 000008
【００８２】
本実施例においても、レンズアレイ光学系３０２を構成するレンズ光学系３０２ａのパワーやレンズ径などを適切に設計することにより、各レンズ面自体を開口面とし、物体高に応じて口径食を生じる開口面が物体高に応じて変化しない構成としている。これにより、光束を制限する面がＧ１Ｒ２面（第１の開口面）及びＧ２Ｒ１面（第２の開口面）のみとなるため、レンズ光学系２０２ａに係る開口面を全物体高において一定とすることができる。
【００８３】
図２２（ａ）及び（ｂ）の夫々は、本実施例に係るレンズアレイ光学系３０２を構成するレンズ光学系３０２ａのうちのある１つのレンズ光学系３０２ａにおいて、軸上物体高及び最外物体高からの光束の夫々が通過する時の様子を示した図である。図２２（ａ）より、ＸＹ断面内において、第１の光学系の軸上開口面はＧ１Ｒ２面（出射面）、第２の光学系の軸上開口面はＧ２Ｒ１面（入射面）である。なお、本実施例に係る開口面（Ｇ１Ｒ２面及びＧ２Ｒ１面）は共に楕円形状であるため、図からはわかりづらいかもしれないが、ＺＸ断面内においても、第１の光学系の軸上開口面はＧ１Ｒ２面、第２の光学系の軸上開口面はＧ２Ｒ１面となっている。また、図２２（ｂ）より、ＸＹ断面内及びＺＸ断面内の両方において、第１の光学系の最外開口面はＧ１Ｒ２面、第２の光学系の最外開口面はＧ２Ｒ１面である。
【００８４】
このように、本実施例に係るレンズ光学系３０２ａは、第１の光学系及び第２の光学系の両方において、軸上開口面と最外開口面とが等しいため、物体高に応じて口径食を生じる面が変化しない構成となっている。
【００８５】
ここで、比較例１と同様に、本実施例に係る１つのレンズ光学系における物体高毎の光利用効率の比を図２３に示す。図２３を見てわかるように、本実施例に係るグラフのプロファイルは屈曲点を有しておらず、比較例１と比較してグラフの傾きが緩やかになっている。また、本実施例における、発光点位置毎の光利用効率比、結像光量比、発光光量比、及び補正光量比の夫々を、図２４（ａ）〜（ｄ）（昇温前）及び図２５（ａ）〜（ｄ）（昇温後）に示す。本実施例においても、昇温によるレンズ光学系の変化により、図２４（ｄ）に示した昇温が生じる前の補正光量比に対して、図２５（ｄ）に示すようにｐ−ｐ５％の光量ムラが発生しているが、比較例１（ｐ−ｐ１７％）と比較して大幅に小さい値である。
【００８６】
以上、本実施例に係るレンズアレイ光学系は、各レンズ光学系に係る開口面が物体高に応じて変化しない構成である。この構成により、温度変化等によって各レンズ光学系に変化（変形や屈折率変化）が生じたとしても、光量ムラが変化し難くなるという効果を得ることができる。
【実施例４】
【００８７】
次に、本発明の実施例４について説明する。なお、実施例１と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。本実施例と実施例１とで異なる点は、レンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系の第１の方向の配列ピッチのみである。
【００８８】
前述したように、光量ムラは最外物体高近傍におけるグラフの重なり具合の変化に依存して発生するため、各レンズ光学系の配列ピッチを変化させることにより、光量ムラを低減させることができる。ここで、上述した比較例１に係るレンズアレイ光学系を構成する各レンズ光学系の第１の方向の配列ピッチを０．５９ｍｍとした構成を比較例２とし、比較例２における発光点位置毎の光利用効率の比を図２６（ａ）に示す。図２６（ａ）を見るとわかるように、配列ピッチを調整することにより、最外物体高近傍におけるグラフの重なりが適切に補正されていることがわかる。
【００８９】
しかし、比較例２における発光点位置毎の結像光量の比を図２６（ｂ）に示すとわかるように、レンズ光学系の配列ピッチを調整したにもかかわらず、光量ムラがｐ−ｐ２５．０％発生していることがわかる。これは、前述したように、グラフに屈曲点が生じている場合、そのプロファイルに応じて光量ムラの低減効果にばらつきが生じるためである。よって、この方法では光量ムラの低減効果が高いレンズ光学系を安定して設計製造することができない。
【００９０】
そこで、本実施例おいては、実施例１と同様に開口面が物体高に応じて変化しない構成とした上で、各レンズ光学系に対する最外物体高が、各レンズ光学系の配列ピッチと略等しくなるように、レンズアレイ光学系を設計している。具体的には、光束を制限する面がＧ１Ｒ１面（第１の開口面）及びＧ２Ｒ２面（第２の開口面）のみとなるように各レンズ面の有効径を設計した上で、各レンズ光学系の配列ピッチを０．６２ｍｍとしている。これにより、図２７（ａ）に示すように、本実施例に係る発光点位置−光利用効率グラフは、屈曲点を有さず、かつ最外物体高近傍の重なりが良好に補正されたプロファイルとなっている。そして、本実施例における発光点位置毎の結像光量の比は図２７（ｂ）に示すようになり、光量ムラがｐ−ｐ８．２％生じているが、比較例２に対して光量ムラを低減できていることがわかる。
【００９１】
このように各レンズ光学系に対する最外物体高近傍における物体高−光利用効率グラフ同士を略一致させることにより、良好に光量ムラを低減することができる。なお、最外物体高と配列ピッチとは厳密に一致する必要はなく、最外物体高が配列ピッチの整数倍である場合や、配列ピッチの±１０％程度ずれている場合も、光量ムラを低減する効果を得ることができる。以上より、下記の条件式（３）を満足するように各レンズ光学系の配列ピッチｐと最外物体高Ｌとを設計することにより、良好に光量ムラを低減する効果を得ることができる。但し、ｎは正の整数である。
（ｎ−０．１）×ｐ≦Ｌ≦（ｎ＋０．１）×ｐ      （３）
［画像形成装置］
図１（ａ）は本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置３３の要部概略図（ＺＸ断面図）である。カラー画像形成装置３３は、上述の各実施例に示したいずれかのレンズアレイ光学系を有する光学装置（露光ユニット）を４個備え、夫々が並行して感光ドラム（感光体）の受光面（感光面）を露光するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。カラー画像形成装置３３は、各実施例に示したいずれかの構成を有する露光ユニット１７，１８，１９，２０と、像担持体としての感光ドラム２１，２２，２３，２４と、現像器２５，２６，２７，２８と、搬送ベルト３４と、定着器３７とを備えている。ここで、露光ユニット１７，１８，１９，２０の夫々は、レンズアレイ光学系の第２の方向が感光ドラム２１，２２，２３，２４の回転方向である副走査方向（Ｚ方向）に一致するように配置されている。
【００９２】
図１（ａ）において、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）の各色信号が入力される。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ３６によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の画像信号（ドットデータ）に変換され、夫々対応する露光ユニット１７，１８，１９，２０に入力される。なお、プリンタコントローラ３６は、信号の変換だけでなく、カラー画像形成装置３３における各部の制御を行っている。
【００９３】
そして、露光ユニット１７，１８，１９，２０の夫々からは、各色の画像信号に応じて変調された露光光２９，３０，３１，３２が出射する。露光光２９，３０，３１，３２の夫々により、不図示の帯電ローラにより帯電させられた感光ドラム２１，２２，２３，２４の各感光面が露光されることで、各感光面上に静電潜像が形成される。その後、感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面上に形成された各色の静電潜像は、現像器２５，２６，２７，２８の夫々によって各色のトナー像として現像される。そして、各色のトナー像が不図示の転写器によって被転写材に多重転写された後、定着器３７によって定着されることにより、１枚のフルカラー画像を形成している。
【００９４】
［画像読取装置］
図１（ｂ）は、本実施形態に係る画像読取装置４４の要部概略図（ＺＸ断面図）である。画像読取装置４４は、透過部材から成る原稿台４３の上面に配置された原稿４０を、読取ユニット４１により読み取る構成である。原稿台４３はフレーム４２により支持されており、原稿台４３の上面は原稿４０の原稿面と一致している。
【００９５】
ここで、読取ユニット４１は、原稿台４３を介して原稿４０を照明する照明部と、上述の各実施例に示したいずれかのレンズアレイ光学系と、レンズアレイ光学系により集光された原稿４０からの反射光を受光する受光部と、を有している。読取ユニット４１は、不図示の駆動部によりＸ方向（副走査方向）に移動可能な構成であるため、原稿４０とレンズアレイ光学系との相対位置を副走査方向に変更することができる。この構成により、読取ユニット４１は、原稿４０の原稿面を副走査方向に順次読み取ることができ、原稿４０の原稿面の全域の画像データを取得することができる。
【００９６】
この時、原稿台４３の上面、すなわち原稿４０の原稿面は、レンズアレイ光学系の物体面に配置されており、受光部の受光面（センサ面）は、レンズアレイ光学系の像面に配置されている。また、レンズアレイ光学系は、第２の方向が副走査方向に一致するように配置されている。受光部としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成されるラインセンサを用いることができる。なお、画像読取装置４４は、照明部により照明された原稿４０からの透過光を受光部によって受光する構成としてもよい。また、照明部としては、光源を含むものに限らず、外部からの光を原稿４０に導光するような構成を採用しても良い。
【００９７】
［変形例］
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【００９８】
例えば、上述した各実施例においては、第１の光学系及び第２の光学系の夫々のレンズ面自体を開口面としているが、本発明はこれに限らず、各光学系において別途設けた開口絞りにより開口面を形成してもよい。この際、レンズ面と開口絞りとの組み合わせにより、光束を制限する構成としてもよい。
【００９９】
実施例１及び２に係るレンズ光学系は、夫々の中間結像面に対して対称な形状となっているが、実施例３のように中間結像面に対して非対称な形状となるように構成してもよい。また、各実施例に係るレンズ光学系は、第１の断面内において物体を正立等倍結像系であるが、本発明の効果が得られる範囲であるならば厳密に等倍としなくてもよい。一方、第２の断面内においては、各レンズ光学系を拡大系としたり、収差の補正や敏感度の低減のために各レンズ光学系の倍率を変動させたりしてもよい。よって、実施例２に係る各レンズ光学系は、倒立等倍結像系でなくてもよく、第２の断面内において倒立結像系であればよい。
【０１００】
なお、上述した各実施例においては、軸上物体高（又は光利用効率が９０％になる物体高）からの光束を、第１の光学系の第１の開口面及び第２の光学系の第２の開口面の双方によって制限している。さらに、最外物体高（又は光利用効率が１０％になる物体高）からの光束も、第１の光学系の第１の開口面及び第２の光学系の第２の開口面の双方によって制限している。
【０１０１】
しかし、本発明はこれに限らず、軸上物体高（又は光利用効率が９０％になる物体高）からの光束を、第１の開口面又は第２の開口面のいずれか一方のみで制限する構成としてもよい。例えば、軸上物体高からの光束を第１の開口面のみで制限する場合は、最外物体高からの光束も第１の開口面で制限するように構成すればよい。同様に、軸上物体高からの光束を第２の開口面のみで制限する場合は、最外物体高からの光束も第２の開口面で制限するように構成すればよい。なお、本実施形態に係るレンズアレイ光学系においては、軸上物体高からの光束を第１の開口面のみで制限する場合に、最外物体高からの光束を第２の開口面で制限するような構成にはならない。
【０１０２】
よって、光利用効率が９０％になる物体高からの光束を第１の開口面及び第２の開口面の少なくとも一方で制限し、かつ、光利用効率が１０％になる物体高からの光束を光利用効率が９０％になる物体高からの光束を制限した開口面で制限するように構成すればよい。この構成により、開口面が物体高に応じて変化しないように構成することができ、本発明の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、各実施例に係るレンズアレイ光学系を、第１の光学系と第２の光学系との開口面の第１の方向における有効径が互いに異なる構成としてもよい。このような構成においては、軸上物体高からの光束を制限する面が、第１及び第２の光学系のいずれか一方の開口面のみとなる物体高の範囲が生じる場合がある。しかし、このような場合においても、開口面が物体高に応じて変化しないように構成することで、本発明の効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、実施例２においては、第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも一方のレンズ面を、第１の方向における有効径よりも第２の方向における有効径の方が大きい構成としても、上述した効果を得ることができる。
【０１０５】
また、画像読取装置４４を前述した外部機器３５として、カラー画像形成装置３３に接続することにより、カラーデジタル複写機を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１  光源（物体面）
１０２  レンズアレイ光学系
１０２ａ  レンズ光学系
１０３  感光面（像面）
１０４  第１の光学系
１０５  第２の光学系
１０６  中間結像面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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