光学装置、图像形成装置和图像读取装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光学装置，并且更特别地设及适当地应用到例如图像形成装置或图像 读取装置的光学装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，已开发了包含具有由多个透镜构成的透镜阵列的光学装置的图像形成装 置和图像读取装置。与通过多棱镜扫描感光部件的配置和通过使用多个透镜和镜子读取图 像的配置等相比，该配置使得能够实现装置大小和成本的降低。
[0003]P化1公开了沿一个方向（第一方向）排列多个透镜的透镜阵列。该多个透镜中 的每一个在与第一方向和光轴方向平行的截面（第一截面）内执行物体的正立等大成像， 并且在与第一方向垂直的截面（第二截面）内执行物体的倒立等大成像。与在第一截面中 执行正立等大成像的光学系统相比，该配置使得透镜放大率（power)能够在第二截面内更 小。该在实现分辨率和光可用效率二者上是有利的。
[0004] 现在，除了分辨率W外，让我们考虑作为透镜阵列的成像能力的表示的场深度。场 深度表示可在图像场位置前后获得预定分辨率的光轴上的范围。通常，具有大的场深度的 透镜阵列具有较低的光可用效率，并且，具有大的光可用效率的透镜阵列具有较低的场深 度。并且，透镜阵列在第一和第二截面内必须具有确保的分辨率，因此，必须对两个截面内 的共同场深度给予考虑。
[0005] 但是，在PTL1中公开的透镜阵列在从阵列光源的发光点接收光线的输入时没有 考虑第一和第二截面二者内的共同场深度。也就是说，在PTL1中描述的透镜阵列具有第 一截面中的场深度和第二截面中的场深度不同的配置。共同场深度由两个截面中的场深度 中的较小者确定，因此，根据PTL1的透镜阵列在一个截面中具有确保的不必要大的场深 度。因此，在PTL1中公开的透镜阵列不是用于实现分辨率和光可用效率二者的最佳配置， 因为在一个截面处W超过共同场深度的量损失光可用效率。
[0006] 并且，根据阵列光源的每个发光点的位置，透镜阵列的共同场深度也不同。因此， 必须考虑发光点的差异，W实现分辨率和光可用效率二者，但是，关于在PTL1中描述的透 镜阵列，不存在考虑发光点的差异的公开或暗示。
[0007] 引文列表 [000引专利文献
[0009] ?化1日本专利公开No. 63-274915
【发明内容】
[0010] 已经发现，期望提供在第一和第二截面中的每一个处实现光可用效率和成像能力 二者的光学装置。
[0011] 根据本发明的方面的光学装置包含：光源，该光源包含沿第一方向排列的多个发 光点；和成像光学系统，该成像光学系统包含沿所述第一方向排列的多个透镜光学系统。所 述成像光学系统在光接收表面上形成所述多个发光点的图像。满足w下的条件：
[001引[数学U
[0013]
[0014] 该里，在与所述第一方向和透镜光学系统的轴方向平行的第一截面中，0m代表输 入到所述光接收表面的成像光束的发散角（孔径角）的最大值的半值，Pm代表分辨率，并且 Dm代表在所述光接收表面上所形成的多个发光点的每个图像的大小，并且
[0015] 在与所述第一方向垂直的第二截面中，0 ,代表输入到所述光接收表面的成像光 束的发散角（孔径角）的最大值的半值，P,代表分辨率，并且D,代表在所述光接收表面上 所形成的多个发光点的每个图像的大小。
[0016] 从W下参照附图的示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得清楚。
【附图说明】
[0017] 图1A~1C是根据第一实施例的光学装置的主要部分的示意图。
[0018] 图2是用于描述场深度的概念图。
[0019] 图3A~3D是示出根据第一实施例的发光点成像的方式的示图。
[0020] 图4A和图4B是用于描述如何排列场深度的示图。
[0021] 图5A和图5B是示出根据第一实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。
[0022] 图6A和图6B是示出根据第二实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。
[0023] 图7A~7D是示出根据第S实施例的发光点成像的方式的示图。
[0024] 图8A和图8B是示出根据第S实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。
[00巧]图9是示出根据第=实施例的透镜光学系统的物体高度与光可用效率之间的关 系的不图。
[0026] 图10A~10D是示出根据第四实施例的发光点成像的方式的示图。
[0027] 图11A和图11B是示出根据第四实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。 [002引图12A~12D是示出根据第五实施例的发光点成像的方式的示图。
[0029] 图13A和图13B是示出根据第五实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。
[0030] 图14A~14C是根据第六实施例的光学装置的主要部分的示意图。
[0031] 图15A~15D是示出根据第六实施例的发光点成像的方式的示图。
[0032] 图16A和图16B是示出根据第六实施例的成像光学系统的场深度特性的示图。
[0033] 图17是根据实施例的图像形成装置的主要部分的示意图。
【具体实施方式】
[0034] W下将参照附图进行关于本发明的实施例的描述。
[0035] 图1A~1C是应用到图像形成装置的根据第一实施例的光学装置的主要部分的示 意图。图1A示出第一截面狂-Y截面），图1B示出第二截面狂-X截面），并且图1C是从光 轴方向狂方向）的前视图。根据本实施例的光学装置包括包含排列在物体面上的多个发 光点的光源101和将从光源101发射的多个光线会聚在光接收表面1〇6(像面）上的成像 光学系统105。
[0036] 光源101包含沿第一方向（Y方向）W相等的间隔排列的多个发光点。可对发光点 使用LED、有机电致发光巧L)器件（元件）、激光器件等。诸如感光鼓的感光部件被设置在 光接收表面106。在光学装置要被应用到图像读取装置的情况下，定位原稿代替光源101， 并且，诸如CMOS传感器等的光接收器传感器（线传感器）定位在光接收表面106代替感光 部件。
[0037] 成像光学系统105是包括包含沿第一方向排列的多个透镜单元的成像单元102和 104化及用于遮蔽杂散光线的遮蔽部分103的透镜阵列。如图1C所示，成像单元102和104 被配置为沿W相同的间隔沿第一方向排列相同形状的多个透镜部分的透镜行的第二方向 狂方向）具有一行。W下，设置在相同光轴上的成像单元102和104中的透镜部分将被统 一描述为透镜光学系统105a。
[0038] 透镜光学系统105a的透镜表面102a、102b、104a和104b均具有变形非球面形态 (变形表面）。遮蔽部分103用于允许通过成像单元102的光线中的有助于成像的光线通 过且遮蔽无助于成像的杂散光线。在W下的描述中，不考虑遮蔽部分103的厚度（第二方 向上的厚度）。
[0039] 如图1A所示，成像单元102的透镜部分在与第一方向和透镜光学系统105a的光 轴方向平行的第一截面狂-Y截面）中在中间成像面A上会聚从光源101发射的多个光线。 注意，中间成像面A是成像单元102形成光源101 (物体面）的中间图像即执行物体面的中 间成像的假想面。中间成像面A存在于光源101与光接收表面106 (像面）之间的大致中 间的位置。暂时会聚在中间成像面A处的光线进入成像单元104的每个透镜部分，并且，进 一步会聚在光接收表面106处。也就是说，成像单元104在光接收表面106上形成光源101 的中间图像的图像。换句话说，中间图像在光接收表面106上再成像。
[0040]因此，根据本实施例的成像光学系统105(透镜光学系统105a)是在X-Y截面中在 光接收表面106上执行发光点的正立等大成像的系统，即，是正立等大成像系统。另一方 面，如图1B所示，在与第一方向垂直的第二截面狂-X截面）中，成像光学系统105(透镜光 学系统105a)是在不执行中间成像的情况下在光接收表面106上执行发光点的倒立等大成 像的系统，即，是倒立等大成像系统。虽然成像单元102和104实际上会聚无数的光线，但 在图1A中仅示出几个特征光线。
[0041] 在表1中表示根据本实施例的成像光学系统105的特性。
[0042][表1]
[0043]
[0045] 如果说在成像光学系统105的每个透镜部分处与光轴狂轴）的交点为原点、沿 第一方向与光轴正交的轴是Y轴且沿第二方向与光轴正交的轴是Z轴，那么每个透镜表 面的非球面形态由下式（1)表达，该里，R代表曲率半径，k代表圆锥常数，并且Au(i= 0, 1，2, 3, 4, 5. ..，j= 0, 1，2, 3, 4, 5...)是非球面常数。
[004引[数学引
[0047] (1)
[0048] 将参照图2描述设计根据本实施例的光学装置的方法。
[0049] 图2是示出在光接收表面106上形成的两个相邻的发光点的图像（200a和20化） W评价分辨率作为Pi的概念图。两个图像之间的间隔被设定为1/Pi。图2中的Axi代表 从光接收表面106到两个图像200a和20化由于散焦而开始重叠的位置的距离（散焦容许 值），其表示衬度为100%时的场深度的半值。说"衬度为100%"意味着两个图像200a和 20化不重叠而完全分开（分辨）时的衬度。
[0050] 并且，0i是形成图像的光束（成像束）的发散角（孔径角）的半值。从图2我们 可W看出，在构成形成图像200a的成像光束的多个光线中的最周边的光线与构成形成图 像20化的成像光束的多个光线中的最周边的光线之间形成的角度的半值也是01。町是在 光接收表面106上形成的图像200a和20化的大小。注意，当后缀i=m时，图2中的参数 代表X-Y截面内的参数，并且当后缀i=S时代表Z-X截面内的参数。
[0051] 诸如下式（2)所示，对于参数，从图2导出W下的关系。
[005引[数学引
[0053] . ~ 、 (2)
[0054] 对式似进行变换产生下式做所示的衬度为100%时的散焦容许值AXi。
[005引[数学句
[0056] (3)
[0057] Pi和Di由在内置光学装置信息的图像形成装置（或图像读取装置）处设定的打印 点大小决定，并因此对于每个装置型号和每个打印模式是恒定的。并且，成像光学系统105 的光可用效率与成像光束的发散角（孔径角）的半值01成比例，并因此与tan0i大致成 比例。从式（3)我们可W进一步看出，Axi与tan0i成反比例。因此，我们可W看出，光可 用效率和场深度处于反比例关系。
[0058] 为了确保两个截面内的分辨率并且同时实现光可用效率和成像能力二者，让我们 考虑使得X-Y截面和Z-X截面中的每一个处的场深度大致相等。使得X-Y截面和Z-X截面 中的每一个处的场深度大致相等意味着满足W下的条件式（4)。
[005引[数学引
[0060] (4)
[006。 将式做代入到式（4)中产生W下的条件式巧）。
[0062] [数学 1]
[0063] (5)
[0064] 第一和第二方向上的透镜光学系统105a的孔径大小在本实施例中被设计为满足 式巧）。因此，可关于共同的场深度防止X-Y截面和Z-X截面二者中的场深度变得不必要地 高。也就是说，可W实现最佳光学配置，W实现两个截面中的光可用效率和成像能力（分辨 率）二者。
[0065] 该里将描述式（4)和巧）中的值的范围。通常，如果由于光学装置的部件布置误 差出现像散差，那么共同场深度可下降20%左右那么多。构成光学装置的部件的布置误差 的影响根据是处于X-Y截面内还是Z-X截面内而不同，因此，优选考虑该差异而设计配置， 使得共同场深度具有一些余地。
[0066] 因此，考虑布置误差等的影响，根据本实施例的光学装置被配置，使得，如式（4) 和妨所示，Ax,与Axm之间的比包含在0.8~1.2的范围内。当Ax,与Axm之间的比 落在式（4)和巧）的范围外时，X-Y截面与Z-X截面之间的场深度的差变大，因此，不能在 确保两个截面处的光可用效率的同时