成像光学系统和透镜阵列制造方法技术方案

成像光学系统包括分别包含沿第一方向布置的多个透镜光学系统的多个透镜光学系统行。所述多个透镜光学系统行沿与第一方向和光轴方向垂直的第二方向被布置。所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光学系统中的每一个透镜光学系统被配置为在与第二方向垂直的截面中形成等倍的正像，并且被配置为在与第一方向垂直的截面中形成倒像。在与光轴方向垂直的截面中，多个透镜光学系统行中的邻接透镜光学系统行中的各多个透镜光学系统的光轴沿第一方向相互分开并且位于同一条线上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及成像光学系统，并且适于用于例如图像形成装置或图像读取装置中的成像光学系统。
技术介绍
近年来，开发了使用包含小直径透镜阵列的透镜阵列光学系统(成像光学系统)的图像形成装置和图像读取装置。例如，包含内置单元的图像形成装置和图像读取装置是已知的，其中，透镜阵列光学系统保持于具有阵列光源(发光二极管(LED))或线传感器的外壳内。使用透镜阵列光学系统可减小这种装置的尺寸并且降低其成本。透镜阵列光学系统具有如下问题：像面(在图像读取装置的情况下指传感器表面，而在图像形成装置的情况下指感光表面)上的成像光量和成像性能趋于降低；以及出现成像光量和成像性能的变动。在日本专利申请公开No.63-274915和美国专利申请公布No.2008/0080057中讨论了用于解决这些问题的技术。日本专利申请公开No.63-274915讨论了沿一个方向(主阵列方向)布置多个透镜光学系统的透镜阵列光学系统。透镜阵列光学系统被配置为使得当沿与主阵列方向和光轴方向垂直的方向(副阵列方向)观看时，多个透镜光学系统布置于单个行中。入射于各多个透镜光学系统上的光束在与副阵列方向垂直的截面中形成等倍的正像，并在与主阵列方向垂直的截面中形成等倍的倒像。按照这种配置，与在与主阵列方向垂直的截面中形成等倍的正像的光学系统相比，在副阵列方向需要的透镜焦度较小。由此，即使通过较小的F值也可获得有利的成像性能，这可确保成像光量与成像性能之间的兼容性。美国专利申请公布No.2008/0080057讨论了沿副阵列方向布置两个透镜光学系统行的透镜阵列光学系统，每个透镜光学系统行包含布置在主阵列方向上的透镜光学系统。透镜光学系统以交错布置的方式被布置。更具体而言，透镜光学系统行的各透镜光学系统的光轴沿主阵列方向相互分开。根据这种配置，可增加供来自阵列光源的各发光点的光束穿过的透镜光学系统的数量，以将各发光点位置处的成像光束平均化。作为结果，可减少成像光量和成像性能的变动。在日本专利申请公开No.63-274915中讨论的透镜阵列光学系统沿副阵列方向包括单行的透镜光学系统。这种配置不利于减少成像光量和成像性能的变动。在美国专利申请公布No.2008/0080057中讨论的透镜阵列光学系统不适于在与主阵列方向垂直的截面中形成物体的倒像的系统。这种配置不利于确保成像光量与成像性能之间的兼容性。假定如美国专利申请公布No.2008/0080057讨论的那样沿副阵列方向(Z方向)在两个行中布置透镜光学系统。图36示出与主阵列方向垂直的这种配置的截面图(ZX截面图)。各透镜光学系统包含沿用点划线示出的光轴的方向(X方向)并置的两个透镜。这些透镜由理想透镜(图中的箭头)代表。从图36可以看出，在形成物体的等倍的正像的系统中，上面的透镜光学系统和下面的透镜光学系统在同一位置形成图像。另一方面，在形成物体的倒像的系统中，透镜光学系统沿副阵列方向在分开的位置形成图像。成像位置相互不一致。即，简单地组合在日本专利申请公开No.63-274915和美国专利申请公布No.2008/0080057中讨论的技术不能提供对于成像光量和成像性能趋于下降以及出现成像光量和成像性能的变动这两个问题的解决方案。
技术实现思路
本专利技术针对可确保成像光量和成像性能之间的兼容性并且可减少成像光量和成像性能的变动的成像光学系统。根据本专利技术的一个方面，一种成像光学系统包括分别包含沿第一方向布置的多个透镜光学系统的多个透镜光学系统行，其中，所述多个透镜光学系统行沿与第一方向和光轴方向垂直的第二方向被布置，其中，所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光学系统中的每一个透镜光学系统被配置为在与第二方向垂直的截面中形成等倍的正像，并且被配置为在与第一方向垂直的截面中形成倒像，以及其中，在与光轴方向垂直的截面中，所述多个透镜光学系统行中的邻接透镜光学系统行中的各多个透镜光学系统的光轴沿第一方向相互分开并且位于同一条线上。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1A是示出根据示例性实施例的图像形成装置的示意图。图1B是示出根据本示例性实施例的彩色图像形成装置的示意图。图2是示出根据本示例性实施例的成像光学系统的示意图。图3A、图3B和图3C是示出根据第一示例性实施例的成像光学系统的必要部件的示意图。图4A和图4B是根据第一示例性实施例的透镜光学系统的主阵列截面图和副阵列截面图。图5A、图5B和图5C是示出来自根据第一示例性实施例的各发光点位置的成像光束的主阵列截面图。图6A、图6B和图6C是示出来自根据比较例的各发光点位置的成像光束的主阵列截面图。图7是示出根据第一示例性实施例的物体高度与光利用效率比之间的关系的示图。图8A和图8B是示出根据第一示例性实施例的发光点位置与光利用效率比之间的关系的示图。图9是示出根据第一示例性实施例的发光点位置与成像光量比之间的关系的示图。图10是示出根据比较例的发光点位置与成像光量比之间的关系的示图。图11A和图11B是示出来自根据第一示例性实施例的各发光点位置的成像光束的成像性能的示图。图12A和图12B是示出来自根据比较例的各发光点位置的成像光束的成像性能的示图。图13是根据第二示例性实施例的成像光学系统的前截面图。图14A和图14B是示出根据第二示例性实施例的发光点位置与光利用效率比之间的关系的示图。图15是示出根据第二示例性实施例的发光点位置与成像光量比之间的关系的示图。图16A和图16B是示出来自根据第二示例性实施例的各发光点位置的成像光束的成像性能的示图。图17是根据第三示例性实施例的成像光学系统的前截面图。图18A、图18B和图18C是根据第三示例性实施例的透镜光学系统的主阵列截面图和副阵列截面图。图19是示出根据第三示例性实施例的物体高度与光利用效率比之间的关系的示图。图20A、图20B和图20C是示出根据第三示例性实施例的发光点位置与光利用效率比之间的关系的示图。图21是示出根据第三示例性实施例的发光点位置与成像光量比之间的关系的示图。图22A和图22B是示出来自根据第三示例性实施例的各发光点位置的成像光束的成像性能的示图。图23是根据第四示例性实施例的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光学系统，包括分别包含沿第一方向布置的多个透镜光学系统的多个透镜光学系统行，其中，所述多个透镜光学系统行沿与第一方向和光轴方向垂直的第二方向被布置，所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光学系统中的每一个透镜光学系统被配置为在与第二方向垂直的截面中形成等倍的正像，并且被配置为在与第一方向垂直的截面中形成倒像，以及在与光轴方向垂直的截面中，所述多个透镜光学系统行中的邻接透镜光学系统行中的各多个透镜光学系统的光轴沿第一方向相互分开并且位于同一条线上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.12 JP 2012-2269001.一种成像光学系统，包括分别包含沿第一方向布置的多个透镜
光学系统的多个透镜光学系统行，
其中，所述多个透镜光学系统行沿与第一方向和光轴方向垂直的
第二方向被布置，
所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透
镜光学系统中的每一个透镜光学系统被配置为在与第二方向垂直的截
面中形成等倍的正像，并且被配置为在与第一方向垂直的截面中形成
倒像，以及
在与光轴方向垂直的截面中，所述多个透镜光学系统行中的邻接
透镜光学系统行中的各多个透镜光学系统的光轴沿第一方向相互分开
并且位于同一条线上。
2.根据权利要求1的成像光学系统，其中，所述多个透镜光学系
统行中的至少两个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多
个透镜光学系统中的每一个透镜光学系统沿第一方向以规则的阵列间
距p被布置，并且满足由下式给出的条件：
p/(2n)≤ΔY≤3p/(2n)
这里，k是多个透镜光学系统行的数量，ΔY是所述至少两个透镜
光学系统行中的任何两个透镜光学系统行中的各多个透镜光学系统的
光轴之间的沿第一方向的最小距离，n是满足k≥n≥2的正整数，并
且所述任何两个透镜光学系统行具有(n-1)种布置组合。
3.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，所述多个透
镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光学系统中的
每一个透镜光学系统在物面与像面之间包含中间成像面，以及
其中，所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的
多个透镜光学系统中的每一个透镜光学系统满足由下式给出的条件：
|R/(2βp)|≤2
这里，R是中间成像面上的有效直径，β是中间成像面上的旁轴
成像倍率，p是沿第一方向的阵列间距。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光
学系统中的每一个透镜光学系统包含布置于同一光轴上的第一光学系
统和第二光学系统。
5.根据权利要求4所述的成像光学系统，其中，第一光学系统和
第二光学系统具有关于该透镜光学系统的中间成像面光学对称的结
构。
6.根据权利要求4或5所述的成像光学系统，其中，第一光学系
统由入射表面和出射表面均在光轴附近具有正折光力的单个透镜构
成，在与第二方向垂直的截面内，出射表面在光轴附近的折光力大于
入射表面在光轴附近的折光力。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的成像光学系统，其中，
第一光学系统由入射表面和出射表面均在光轴附近凸出的单个透镜构
成，在与第二方向垂直的截面内，出射表面在光轴附近的曲率半径小
于入射表面在光轴附近的曲率半径。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的成像光学系统，其中，
第二光学系统由入射表面和出射表面均在光轴附近具有正折光力的单
个透镜构成，在与第二方向垂直的截面内，入射表面在光轴附近的折
光力大于出射表面在光轴附近的折光力。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的成像光学系统，其中，

\t第二光学系统由入射表面和出射表面均在光轴附近凸出的单个透镜构
成，在与第二方向垂直的截面内，入射表面在光轴附近的曲率半径小
于出射表面在光轴附近的曲率半径。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光
学系统中的每一个透镜光学系统在与第二方向垂直的截面中包含光阻
挡部件，所述光阻挡部件被配置为阻挡穿过第一光学系统并且入射于
另一透镜光学系统的第二光学系统上的光束。
11.根据权利要求10所述的成像光学系统，其中，所述光阻挡部
件仅阻挡无助于成像的光束。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的成像光学系统，其中，
在与第二方向垂直的截面内，所述多个透镜光学系统行中的每一个透
镜光学系统行的透镜光学系统中的每一个透镜光学系统通过各相应的
透镜表面限制有助于成像的光束。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透镜光学系统行中的邻接透镜光学系统行被配置为使得，如
果各多个透镜光学系统的光轴之间的沿第一方向的分离量为0，那么
它们的各透镜表面可由同一方程表达。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光
学系统中的每一个透镜光学系统包含矩形孔径面。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透镜光学系统行中的每一个透镜光学系统行中的多个透镜光

\t学系统中的每一个透镜光学系统包含沿第一方向和第二方向具有焦度
的变形表面。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的成像光学系统，其中，
所述多个透...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫岛悠，斋贺丈庆，寺村昌泰，森崎修，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP