JPH07198979A - 画像形成システム及び焦点深度増大方法 - Google Patents
画像形成システム及び焦点深度増大方法Info
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- JPH07198979A JPH07198979A JP6297035A JP29703594A JPH07198979A JP H07198979 A JPH07198979 A JP H07198979A JP 6297035 A JP6297035 A JP 6297035A JP 29703594 A JP29703594 A JP 29703594A JP H07198979 A JPH07198979 A JP H07198979A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
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- G—PHYSICS
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最適放射効率を維持しながら、屈折率分布形
レンズアレイの焦点深度を増大する。 【構成】 屈折率分布形レンズレンズアレイ２０は、屈
折率分布形光ファイバの４列２２〜２５を束ねることに
より実現される。アレイ２０は、１６のファイバが有効
口径２１に寄与しており、有効口径２１が略対照的であ
る。ｎ0 がファイバの軸屈折率、Ａがレンズ屈折率分布
定数、Ｒが個々のファイバの半径である量ｎ0 √ＡＲの
値を減少することによって、アレイ２０の焦点深度（Ｄ
ＯＦ）が増大される。放射効率はそれと同時に減少する
が、有効口径２１がより対称な構造であることにより、
最適放射効率は維持される。量ｎo √ＡＲの値の減少
は、例えば、より弱い標準セルフォックレンズアレイを
用いてＡ定数を減少することによって達成される。
レンズアレイの焦点深度を増大する。 【構成】 屈折率分布形レンズレンズアレイ２０は、屈
折率分布形光ファイバの４列２２〜２５を束ねることに
より実現される。アレイ２０は、１６のファイバが有効
口径２１に寄与しており、有効口径２１が略対照的であ
る。ｎ0 がファイバの軸屈折率、Ａがレンズ屈折率分布
定数、Ｒが個々のファイバの半径である量ｎ0 √ＡＲの
値を減少することによって、アレイ２０の焦点深度（Ｄ
ＯＦ）が増大される。放射効率はそれと同時に減少する
が、有効口径２１がより対称な構造であることにより、
最適放射効率は維持される。量ｎo √ＡＲの値の減少
は、例えば、より弱い標準セルフォックレンズアレイを
用いてＡ定数を減少することによって達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、像平面上に光を集める
屈折率分布形（勾配屈折率）レンズを含む画像形成シス
テムに関し、さらに詳細には、放射効率を損なうことな
く、アレイの焦点深度を増すように変更された屈折率分
布形レンズに関する。
屈折率分布形（勾配屈折率）レンズを含む画像形成シス
テムに関し、さらに詳細には、放射効率を損なうことな
く、アレイの焦点深度を増すように変更された屈折率分
布形レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レンズ
アレイが文書（原稿）プラテンから反射される光を集め
る走査システムでは、適切な焦点深度（depth of focu
s; ＤＯＦ）が重要である。ＬＥＤ印字バーシステムで
は、受光体（例えば、感光体）における適切なＤＯＦも
また、重要である。これら両タイプのシステムでは、最
適な放射効率と調和しながら、屈折率分布形レンズアレ
イのＤＯＦができる限り大きいものであることが望まし
い。従来のレンズのＤＯＦは、従来のレンズの比口径又
はｆナンバー（ｆ／＃）を増すことによって増大される
ことができる。図１の（Ａ）は、従来技術の画像形成レ
ンズシステムを示す。レンズＬ1 は、射出瞳直径Ｄ1 、
焦点距離ＦＬ、及び焦点深度ＤＯＦを有する。図１の
（Ａ）のシステムのｆ／＃は、焦点距離ＦＬを射出瞳直
径で割ったもの、即ちｆ／＃＝ＦＬ÷Ｄ1 である。
アレイが文書（原稿）プラテンから反射される光を集め
る走査システムでは、適切な焦点深度（depth of focu
s; ＤＯＦ）が重要である。ＬＥＤ印字バーシステムで
は、受光体（例えば、感光体）における適切なＤＯＦも
また、重要である。これら両タイプのシステムでは、最
適な放射効率と調和しながら、屈折率分布形レンズアレ
イのＤＯＦができる限り大きいものであることが望まし
い。従来のレンズのＤＯＦは、従来のレンズの比口径又
はｆナンバー（ｆ／＃）を増すことによって増大される
ことができる。図１の（Ａ）は、従来技術の画像形成レ
ンズシステムを示す。レンズＬ1 は、射出瞳直径Ｄ1 、
焦点距離ＦＬ、及び焦点深度ＤＯＦを有する。図１の
（Ａ）のシステムのｆ／＃は、焦点距離ＦＬを射出瞳直
径で割ったもの、即ちｆ／＃＝ＦＬ÷Ｄ1 である。
【０００３】この従来技術のシステムには２つの関係が
存在するということが判る。放射速度は、（ｆ／＃）2
＝（Ｄ÷ＦＬ）2 に反比例し、またＤＯＦはｆ／＃即ち
（ＦＬ÷Ｄ）に比例する。従って図１の（Ａ）の光学シ
ステムのＤＯＦは、より小さな射出瞳直径Ｄ2 を有する
レンズＬ2 を使用することにより、図１の（Ｂ）で示す
ものに増大されることができる。焦点距離ＦＬは、各シ
ステムに対して同一のままである。しかしながら、上記
第１の関係によって、放射速度は（ｆ／＃）2＝（Ｄ／
ＦＬ）2 に等しく、図１の（Ｂ）のシステムでは放射速
度が減少する。従って放射速度とＤＯＦは、相反するも
のである。ＤＯＦを（比口径を減少することによって）
増大することができるが、その場合放射速度が多大に減
少する。同様に、放射速度を増すことはできるが、その
場合ＤＯＦが減少する。
存在するということが判る。放射速度は、（ｆ／＃）2
＝（Ｄ÷ＦＬ）2 に反比例し、またＤＯＦはｆ／＃即ち
（ＦＬ÷Ｄ）に比例する。従って図１の（Ａ）の光学シ
ステムのＤＯＦは、より小さな射出瞳直径Ｄ2 を有する
レンズＬ2 を使用することにより、図１の（Ｂ）で示す
ものに増大されることができる。焦点距離ＦＬは、各シ
ステムに対して同一のままである。しかしながら、上記
第１の関係によって、放射速度は（ｆ／＃）2＝（Ｄ／
ＦＬ）2 に等しく、図１の（Ｂ）のシステムでは放射速
度が減少する。従って放射速度とＤＯＦは、相反するも
のである。ＤＯＦを（比口径を減少することによって）
増大することができるが、その場合放射速度が多大に減
少する。同様に、放射速度を増すことはできるが、その
場合ＤＯＦが減少する。
【０００４】屈折率分布形レンズアレイ画像形成システ
ムでは、放射効率は、量（ｎ0 √Ａ×Ｒ）2 に比例す
る。ここで、ｎ0 は、光学ロッドの軸屈折率であり、Ａ
は、レンズの屈折率分布定数であり、そしてＲは個々の
ロッドの半径である。ＤＯＦは、ｎ0 √ＡＲに反比例
し、例えば、ＤＯＦ∝１÷ｎ0 √ＡＲである。
ムでは、放射効率は、量（ｎ0 √Ａ×Ｒ）2 に比例す
る。ここで、ｎ0 は、光学ロッドの軸屈折率であり、Ａ
は、レンズの屈折率分布定数であり、そしてＲは個々の
ロッドの半径である。ＤＯＦは、ｎ0 √ＡＲに反比例
し、例えば、ＤＯＦ∝１÷ｎ0 √ＡＲである。
【０００５】本発明は、上記従来技術の欠点を克服する
ことを目的とする。さらに、本発明の目的は、最適放射
効率を維持しながら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯ
Ｆを増大することである。
ことを目的とする。さらに、本発明の目的は、最適放射
効率を維持しながら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯ
Ｆを増大することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】最適放射効率を
維持しながら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯＦを増
大することは、これまで実現されなかった望ましい目的
である。本発明は、以下に詳述する技術により、従来の
屈折率分布形レンズアレイの非対称な有効口径（射出
瞳）を、対称的な有効口径に変えることによって、上記
目的を達成する方法を提供する。これらの技術は、以下
明らかになるように、最初は（最適放射効率よりも）よ
り高いところにあった放射効率と引換えに（最適な放射
効率は維持しながら）、量ｎ0 √ＡＲの値を減少してＤ
ＯＦを増大する。さらに詳細に言えば、本発明は、線形
レンズアレイを形成するために、少なくとも１つの列に
結合された複数の屈折率分布形光学ロッドを含む画像形
成システムに関し、前記アレイは、入射瞳及び射出瞳を
有し、前記アレイは、前記射出瞳の中に入った光を画像
形成媒体上に透過するように用いられ、前記アレイは、
略対称の射出瞳を有することを特徴とする。
維持しながら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯＦを増
大することは、これまで実現されなかった望ましい目的
である。本発明は、以下に詳述する技術により、従来の
屈折率分布形レンズアレイの非対称な有効口径（射出
瞳）を、対称的な有効口径に変えることによって、上記
目的を達成する方法を提供する。これらの技術は、以下
明らかになるように、最初は（最適放射効率よりも）よ
り高いところにあった放射効率と引換えに（最適な放射
効率は維持しながら）、量ｎ0 √ＡＲの値を減少してＤ
ＯＦを増大する。さらに詳細に言えば、本発明は、線形
レンズアレイを形成するために、少なくとも１つの列に
結合された複数の屈折率分布形光学ロッドを含む画像形
成システムに関し、前記アレイは、入射瞳及び射出瞳を
有し、前記アレイは、前記射出瞳の中に入った光を画像
形成媒体上に透過するように用いられ、前記アレイは、
略対称の射出瞳を有することを特徴とする。
【０００７】本発明の請求項１の態様では、線形レンズ
アレイを形成するために、少なくとも１つの列に結合さ
れる複数の屈折率分布形光学ロッドを含む画像形成シス
テムであって、前記アレイが、入射瞳と射出瞳とを有
し、前記アレイが、前記射出瞳の中に入った光を画像形
成媒体上に透過するように用いられ、前記アレイが、略
対称な射出瞳を有することよりなる。
アレイを形成するために、少なくとも１つの列に結合さ
れる複数の屈折率分布形光学ロッドを含む画像形成シス
テムであって、前記アレイが、入射瞳と射出瞳とを有
し、前記アレイが、前記射出瞳の中に入った光を画像形
成媒体上に透過するように用いられ、前記アレイが、略
対称な射出瞳を有することよりなる。
【０００８】本発明の請求項２の態様では、請求項１の
態様において、前記アレイが、光学ロッドの４列のスタ
ガー列を有する。
態様において、前記アレイが、光学ロッドの４列のスタ
ガー列を有する。
【０００９】本発明の請求項３の態様では、少なくとも
２列のスタガー列の中に配置される複数の屈折率分布形
光学ロッドを含む屈折率分布形レンズアレイを具備する
画像形成システムの焦点深度を、最適放射効率を維持し
ながら増大する方法であって、放射効率を増すために、
レンズアレイの射出瞳を略対称の形状に変更するステッ
プと、Ａが屈折率分布定数であり、ｎ0 が軸屈折率であ
り、Ｒが個々のロッドの半径である量ｎ0 √ＡＲの値を
アレイに対して減少し、これによって、放射効率を前記
元々の最適放射効率まで減少させる一方で、アレイの焦
点深度を増大させるステップと、を含む。
２列のスタガー列の中に配置される複数の屈折率分布形
光学ロッドを含む屈折率分布形レンズアレイを具備する
画像形成システムの焦点深度を、最適放射効率を維持し
ながら増大する方法であって、放射効率を増すために、
レンズアレイの射出瞳を略対称の形状に変更するステッ
プと、Ａが屈折率分布定数であり、ｎ0 が軸屈折率であ
り、Ｒが個々のロッドの半径である量ｎ0 √ＡＲの値を
アレイに対して減少し、これによって、放射効率を前記
元々の最適放射効率まで減少させる一方で、アレイの焦
点深度を増大させるステップと、を含む。
【００１０】
【実施例】手短に上述したように、屈折率分布形レンズ
アレイ光学システムの放射速度とＤＯＦは、項ｎ0 √Ａ
Ｒに関連する。図１の（Ａ）及び（Ｂ）の従来の光学シ
ステムとは違い、放射効率を維持しながらＤＯＦを増大
することができる。本発明を理解するために、図２の
（Ａ）を参照する。図２の（Ａ）では、従来技術の屈折
率分布形レンズアレイ１０が、屈折率分布形光学ロッド
の２つのスタガー（左右互い違いに配された）列１２、
１４を有する。説明の目的で、レンズ１０は市販のＳＬ
Ａ９セルフォック（ＳＥＬＦＯＣ、登録商標）レンズと
する。各列１２、１４は、同一半径Ｒ（及び同一屈折率
分布定数Ａ）を有する同一のロッドからなる。レンズア
レイ１０は、米国特許第３，９４７，１０６号、第４，
１９３，６７９号、第４，５０９，８２６号、第４，８
０１，９７８号、第５，１６６，９９９号等で述べられ
た適用物のいずれかにおいて使用されることができる。
例えば、物体平面１５（照射される文書プラテン、又は
ＬＥＤエミッタの列であり得る）からの光は、レンズア
レイ１０を透過され、像平面１６上に集められる（焦点
を合わされる）。物体平面１５の一点から発射する光に
対する像平面１６の一点の全露光量は、射出瞳１１（陰
影で示す）に寄与する各ロッドの露光値の総計である。
有効口径又は射出瞳１１は、図２の（Ｂ）で拡大して示
すように、交差アレイ（Ｙ）方向においてよりもアレイ
（Ｘ）方向においての方が、より大きいという非対称形
状を有する。射出瞳直径とＤＯＦの反比例関係のために
（一定の焦点距離のために）、このレンズアレイのＤＯ
Ｆは、Ｘ方向において比較的小さく且つＹ方向において
大きい。Ｙ方向におけるより大きいＤＯＦは、ほとんど
非実用的な値であるので、レンズの実用的な全体的なＤ
ＯＦは、Ｘ方向における射出瞳直径により決定される、
より小さい値に等しい。この従来技術のレンズの放射効
率は、０．７２％であり、またｆ／＃はｆ／２．８であ
る。
アレイ光学システムの放射速度とＤＯＦは、項ｎ0 √Ａ
Ｒに関連する。図１の（Ａ）及び（Ｂ）の従来の光学シ
ステムとは違い、放射効率を維持しながらＤＯＦを増大
することができる。本発明を理解するために、図２の
（Ａ）を参照する。図２の（Ａ）では、従来技術の屈折
率分布形レンズアレイ１０が、屈折率分布形光学ロッド
の２つのスタガー（左右互い違いに配された）列１２、
１４を有する。説明の目的で、レンズ１０は市販のＳＬ
Ａ９セルフォック（ＳＥＬＦＯＣ、登録商標）レンズと
する。各列１２、１４は、同一半径Ｒ（及び同一屈折率
分布定数Ａ）を有する同一のロッドからなる。レンズア
レイ１０は、米国特許第３，９４７，１０６号、第４，
１９３，６７９号、第４，５０９，８２６号、第４，８
０１，９７８号、第５，１６６，９９９号等で述べられ
た適用物のいずれかにおいて使用されることができる。
例えば、物体平面１５（照射される文書プラテン、又は
ＬＥＤエミッタの列であり得る）からの光は、レンズア
レイ１０を透過され、像平面１６上に集められる（焦点
を合わされる）。物体平面１５の一点から発射する光に
対する像平面１６の一点の全露光量は、射出瞳１１（陰
影で示す）に寄与する各ロッドの露光値の総計である。
有効口径又は射出瞳１１は、図２の（Ｂ）で拡大して示
すように、交差アレイ（Ｙ）方向においてよりもアレイ
（Ｘ）方向においての方が、より大きいという非対称形
状を有する。射出瞳直径とＤＯＦの反比例関係のために
（一定の焦点距離のために）、このレンズアレイのＤＯ
Ｆは、Ｘ方向において比較的小さく且つＹ方向において
大きい。Ｙ方向におけるより大きいＤＯＦは、ほとんど
非実用的な値であるので、レンズの実用的な全体的なＤ
ＯＦは、Ｘ方向における射出瞳直径により決定される、
より小さい値に等しい。この従来技術のレンズの放射効
率は、０．７２％であり、またｆ／＃はｆ／２．８であ
る。
【００１１】本発明の第１の態様に従えば、ＤＯＦを変
化させることなくレンズアレイの放射効率を増大する。
図３の（Ａ）で示す第１の実施例では、レンズアレイ２
０が、屈折率分布形光ファイバの４つの列２２、２３、
２４、２５を束ねることによって、実現される。レンズ
アレイ２０は、図２の従来技術のレンズアレイと同じ全
共役（ＴＣ）、ファイバ半径Ｒ、分布（グラジェント）
定数Ａ、及びファイバ長さＬを有するＳＬＡ９レンズで
ある。しかしながら図３の構成では、１６本のファイバ
が、像点の露光、即ち有効口径２１に寄与し、有効口径
２１は図３の（Ｂ）で拡大して示すように、より対照的
である。アレイ２０は、１．１５％の放射効率及びｆ／
２．２のｆ／＃を有し、図２の２列の実施例よりも６０
％放射速度が速い。しかしながら、第１の実施例ではＤ
ＯＦは図２の（Ａ）の実施例と同じであるが、以下述べ
ることになる第２のレンズアレイの実施例から判るよう
に、本発明の第２の態様に従ってＤＯＦは増大される。
化させることなくレンズアレイの放射効率を増大する。
図３の（Ａ）で示す第１の実施例では、レンズアレイ２
０が、屈折率分布形光ファイバの４つの列２２、２３、
２４、２５を束ねることによって、実現される。レンズ
アレイ２０は、図２の従来技術のレンズアレイと同じ全
共役（ＴＣ）、ファイバ半径Ｒ、分布（グラジェント）
定数Ａ、及びファイバ長さＬを有するＳＬＡ９レンズで
ある。しかしながら図３の構成では、１６本のファイバ
が、像点の露光、即ち有効口径２１に寄与し、有効口径
２１は図３の（Ｂ）で拡大して示すように、より対照的
である。アレイ２０は、１．１５％の放射効率及びｆ／
２．２のｆ／＃を有し、図２の２列の実施例よりも６０
％放射速度が速い。しかしながら、第１の実施例ではＤ
ＯＦは図２の（Ａ）の実施例と同じであるが、以下述べ
ることになる第２のレンズアレイの実施例から判るよう
に、本発明の第２の態様に従ってＤＯＦは増大される。
【００１２】図４は、本発明の第２の実施例を示す。図
４では、レンズアレイ３０が、屈折率分布形光学ロッド
の２つのスタガー列３２、３４を有して構成され、各ロ
ッドは、放射照度プロファイル半径ｋが２．１３mmであ
る図２の（Ａ）又は図３の（Ｂ）の実施例よりも、より
小さい放射照度プロファイル半径ｋ（０．９７mm）を有
する。ラマ著の文献［１９８２年８月１日発行の「応用
光学（Applied Optics）」２１巻１５号のｐ２７３９〜
ｐ２７４６のウィリアム・ラマ（William Lama）著の
「ＧＲＩＮファイバレンズアレイの光学的特性（Optica
l properties ofGRIN fiber lens array ）」］で述べ
られたように、各光学ロッドは、半径Ｒと、放射照度プ
ロファイル半径ｋを有する像平面露光プロファイルと、
の両方を有する。ｋの値は、ｋ＝−Ｒｓｅｃ（√ＡＬ／
２）という式によって与えられる。Ｒを減少する、又は
Ａ若しくはＬを増す、又はそれらを組み合わせることに
よって、ｋの値を減少することができる。半径ｋを変化
させることは、（焦点距離ではなく）全共役ＴＣを３
４．３mmに減少する効果を有する。より少ないロッド数
（４つ）が、像点露光プロファイルに寄与している。図
４の（Ｂ）において拡大して示す射出瞳３１はより対称
的であるとともに、より小さい。しかし、焦点距離は同
じように減少された。レンズは実際、放射速度を速めら
れた（ｆ／＃が減少された）。レンズ３０は、図２の
（Ａ）のアレイより７７％放射速度が速く、放射効率は
１．２８％であり、そしてｆ／＃はｆ／２．１である。
ＤＯＦは、図２の（Ａ）と同じである。
４では、レンズアレイ３０が、屈折率分布形光学ロッド
の２つのスタガー列３２、３４を有して構成され、各ロ
ッドは、放射照度プロファイル半径ｋが２．１３mmであ
る図２の（Ａ）又は図３の（Ｂ）の実施例よりも、より
小さい放射照度プロファイル半径ｋ（０．９７mm）を有
する。ラマ著の文献［１９８２年８月１日発行の「応用
光学（Applied Optics）」２１巻１５号のｐ２７３９〜
ｐ２７４６のウィリアム・ラマ（William Lama）著の
「ＧＲＩＮファイバレンズアレイの光学的特性（Optica
l properties ofGRIN fiber lens array ）」］で述べ
られたように、各光学ロッドは、半径Ｒと、放射照度プ
ロファイル半径ｋを有する像平面露光プロファイルと、
の両方を有する。ｋの値は、ｋ＝−Ｒｓｅｃ（√ＡＬ／
２）という式によって与えられる。Ｒを減少する、又は
Ａ若しくはＬを増す、又はそれらを組み合わせることに
よって、ｋの値を減少することができる。半径ｋを変化
させることは、（焦点距離ではなく）全共役ＴＣを３
４．３mmに減少する効果を有する。より少ないロッド数
（４つ）が、像点露光プロファイルに寄与している。図
４の（Ｂ）において拡大して示す射出瞳３１はより対称
的であるとともに、より小さい。しかし、焦点距離は同
じように減少された。レンズは実際、放射速度を速めら
れた（ｆ／＃が減少された）。レンズ３０は、図２の
（Ａ）のアレイより７７％放射速度が速く、放射効率は
１．２８％であり、そしてｆ／＃はｆ／２．１である。
ＤＯＦは、図２の（Ａ）と同じである。
【００１３】この点までを要約すれば、図２の（Ａ）の
従来技術のレンズアレイと、図３の（Ａ）及び図４の
（Ａ）のレンズアレイ実施例は、同じＤＯＦを有する
が、後者の２つのアレイの放射速度はそれぞれ、６０％
及び７７％速い。
従来技術のレンズアレイと、図３の（Ａ）及び図４の
（Ａ）のレンズアレイ実施例は、同じＤＯＦを有する
が、後者の２つのアレイの放射速度はそれぞれ、６０％
及び７７％速い。
【００１４】本発明の第２の態様によれば、ＤＯＦは、
量（ｎ0 √ＡＲ）の値を減少することによって上記２つ
の実施例に対して増され、ここで、ｎ0 はファイバの軸
屈折率であり、Ａは屈折率分布定数であり、Ｒは個々の
ファイバの半径である。アレイ２０、３０のＤＯＦは、
この量に反比例する。よって、レンズ２０及び３０の
（ｎ0 √ＡＲ）の値を減少することによって、ＤＯＦ
は、両方に対して増大される。放射効率はそれと同時に
減少するが、第１の態様を実行することにより、（最適
放射効率よりも）より高い放射効率が実現されるため、
その減少と引換えにすることが可能である（かね合いが
とれる）。レンズ２０及び３０のどちらのレンズに対し
ても、放射効率は、望ましい場合には、（レンズ２０
の）１．１５％、又は（レンズ３０の）１．２８％か
ら、図２の（Ａ）のレンズの放射効率（０．７２％）へ
と減少され得る。放射効率を、量をそれより少なく又は
それより多く減少し得ることは明白である。例として、
放射効率が図２の（Ａ）のアレイに等しい点まで、アレ
イ２０、３０に対するｎ0 √ＡＲを減少した場合、アレ
イ２０、３０のＤＯＦをそれぞれ、２６％及び３３％に
増大することが可能である。量ｎ0 √ＡＲの減少は、少
なくとも２つの方法で達成することができる。第１の方
法は、より弱い標準セルフォックレンズアレイを用いる
ことによって、Ａ定数を減少することである。例えば、
文書走査システムの場合に従来技術のＳＬＡ９アレイか
らＳＬＡ６アレイに変えること、又は、ＬＥＤ印刷シス
テムの場合にＳＬＡ２０からＳＬＡ１５に変えること等
がある。第２の方法は、ロッドの半径を適宜に減らすこ
とである。これらの値は、図４の実施例に対して「ｋ」
の値を減少することにより、減少されることも可能であ
るが、図４の実施例を変更する場合には、いくつかの算
定を行い、最適な値を決定することが可能である。
量（ｎ0 √ＡＲ）の値を減少することによって上記２つ
の実施例に対して増され、ここで、ｎ0 はファイバの軸
屈折率であり、Ａは屈折率分布定数であり、Ｒは個々の
ファイバの半径である。アレイ２０、３０のＤＯＦは、
この量に反比例する。よって、レンズ２０及び３０の
（ｎ0 √ＡＲ）の値を減少することによって、ＤＯＦ
は、両方に対して増大される。放射効率はそれと同時に
減少するが、第１の態様を実行することにより、（最適
放射効率よりも）より高い放射効率が実現されるため、
その減少と引換えにすることが可能である（かね合いが
とれる）。レンズ２０及び３０のどちらのレンズに対し
ても、放射効率は、望ましい場合には、（レンズ２０
の）１．１５％、又は（レンズ３０の）１．２８％か
ら、図２の（Ａ）のレンズの放射効率（０．７２％）へ
と減少され得る。放射効率を、量をそれより少なく又は
それより多く減少し得ることは明白である。例として、
放射効率が図２の（Ａ）のアレイに等しい点まで、アレ
イ２０、３０に対するｎ0 √ＡＲを減少した場合、アレ
イ２０、３０のＤＯＦをそれぞれ、２６％及び３３％に
増大することが可能である。量ｎ0 √ＡＲの減少は、少
なくとも２つの方法で達成することができる。第１の方
法は、より弱い標準セルフォックレンズアレイを用いる
ことによって、Ａ定数を減少することである。例えば、
文書走査システムの場合に従来技術のＳＬＡ９アレイか
らＳＬＡ６アレイに変えること、又は、ＬＥＤ印刷シス
テムの場合にＳＬＡ２０からＳＬＡ１５に変えること等
がある。第２の方法は、ロッドの半径を適宜に減らすこ
とである。これらの値は、図４の実施例に対して「ｋ」
の値を減少することにより、減少されることも可能であ
るが、図４の実施例を変更する場合には、いくつかの算
定を行い、最適な値を決定することが可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、最適放射効率を維持しなが
ら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯＦを増大するシス
テムが提供される。
ら、屈折率分布形レンズアレイのＤＯＦを増大するシス
テムが提供される。
【図１】焦点距離を一定に保ちながら、レンズ口径の直
径を減少することにより、ＤＯＦを増大する、２つの従
来技術の光学システム及び方法を示す。
径を減少することにより、ＤＯＦを増大する、２つの従
来技術の光学システム及び方法を示す。
【図２】（Ａ）は、従来技術の２列の屈折率分布形レン
ズアレイの非対称的射出瞳を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の
射出瞳の拡大図である。
ズアレイの非対称的射出瞳を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の
射出瞳の拡大図である。
【図３】（Ａ）は、屈折率分布形光学ロッドの４つのス
タガー列を有するレンズアレイの一部であり、その射出
瞳を、略対照的な射出瞳に変更されている。（Ｂ）は、
（Ａ）の射出瞳の拡大図を示す。
タガー列を有するレンズアレイの一部であり、その射出
瞳を、略対照的な射出瞳に変更されている。（Ｂ）は、
（Ａ）の射出瞳の拡大図を示す。
【図４】（Ａ）は、各ロッドの放射照度プロファイルの
「ｋ」を減少することにより可能になる、対照的な射出
瞳を有する２列のレンズアレイを示し、（Ｂ）は、
（Ａ）の射出瞳の拡大図を示す。
「ｋ」を減少することにより可能になる、対照的な射出
瞳を有する２列のレンズアレイを示し、（Ｂ）は、
（Ａ）の射出瞳の拡大図を示す。
１５ 物体平面 １６ 像平面 ２０、３０ レンズアレイ ２１、３１ 射出瞳（有効口径）
Claims (3)
- 【請求項１】 線形レンズアレイを形成するために少な
くとも１つの列に結合される複数の屈折率分布形光学ロ
ッドを含む画像形成システムであって、前記アレイが、
入射瞳と射出瞳とを有し、前記アレイが、前記射出瞳の
中に入った光を画像形成媒体上に透過するように用いら
れ、前記アレイが、略対称な射出瞳を有することよりな
る画像形成システム。 - 【請求項２】 前記アレイが、光学ロッドの４列のスタ
ガー列を有する、請求項１の画像形成システム。 - 【請求項３】 少なくとも２列のスタガー列の中に配置
される複数の屈折率分布形光学ロッドを含む屈折率分布
形レンズアレイを具備する画像形成システムの焦点深度
を、最適放射効率を維持しながら増大する方法であっ
て、 放射効率を増すために、レンズアレイの射出瞳を略対称
の形状に変更するステップと、 Ａが屈折率分布定数であり、ｎ0 が軸屈折率であり、Ｒ
が個々のロッドの半径である量ｎ0 √ＡＲの値をアレイ
に対して減少し、これによって、放射効率を前記元々の
最適放射効率まで減少させる一方で、アレイの焦点深度
を増大させるステップと、 を含む画像形成システムの焦点深度増大方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US161630 | 1993-12-06 | ||
| US08/161,630 US5450157A (en) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | Imaging system using a gradient index lens array with improved depth of focus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198979A true JPH07198979A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=22582025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297035A Pending JPH07198979A (ja) | 1993-12-06 | 1994-11-30 | 画像形成システム及び焦点深度増大方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5450157A (ja) |
| JP (1) | JPH07198979A (ja) |
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1994
- 1994-11-30 JP JP6297035A patent/JPH07198979A/ja active Pending
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