JP2003031822A - 光学系調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズモジュールと受光素子モジュールとの
光軸方向調整及び回転方向調整を効率良く行う。 【解決手段】 入射した光を収束して結像させるレンズ
を収容したレンズモジュール１と、レンズを通過した光
を受光する受光素子を収容した受光素子モジュール４
と、レンズモジュール１及び受光素子モジュール４が仮
組み立てされた仮組立体６０がセットされると共に、光
学調整用のチャート２９が取り付けられた調整装置６１
に対し着脱自在となっている調整治具７とを備える。調
整治具７は仮組立体６０におけるレンズモジュール１を
位置決め固定する固定手段と、受光素子モジュール４を
レンズモジュール１に対して光軸方向及び回転方向に位
置調整すると共に位置調整した状態を保持する位置調整
手段１８，１９とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサ等
により画像を読み取る画像読み取り装置の光学系調整装
置に関し、結像レンズを用いて画像を受光素子に結像さ
せる際における焦点位置、回転位置を調整する光学系調
整装置に関する。

【０００２】図１０は特公昭６０−２８４３２号公報に
記載されている従来の光学系調整装置である。

【０００３】この装置は、光学ブロック１４０内のレン
ズ１４５に対してフォトダイオードアレーを位置決めす
るものであり、この位置決めの後、配線基板１４９を光
学ブロック１４０の突起１４７に半田付け等によって固
定するように使用される。このため、光学ブロック１４
０を所定位置に支持するための光学ブロック支持装置１
６１を本体１６２に備えている。この光学ブロック支持
装置１６１に対して光学ブロック１４０を当て付けて固
定すると光学ブロック１４０の光学軸１４１は垂直方向
となる。

【０００４】光学ブロック１４０の下方には、光学軸１
４１と直交する回転軸１６７を有した回転ドラム１６６
が配置されており、光学調整用のチャート１６８が回転
ドラム１６６の外面に取り付けられている。回転ドラム
１６６の上方には本体１６２に取り付けられた２つの照
明灯１６９が設けられることにより、回転ドラム１６６
上のテストチャート１６８の読取られる面を照明するよ
うにしてある。

【０００５】本体１６２上には、その上部で基板ホルダ
１７１を支持する調整装置１７０が設けられている。調
整装置１７０は基板ホルダ１７１に支持された配線基板
１４９上のフォトダイオードアレー１４８が、光学ブロ
ック１４０のレンズ１４５の光軸１４１に対して適正な
読取りが行われるように、配線基板１４９の位置及び姿
勢をレンズ１４５に対して微調整するものである。この
ため、調整装置１７０は、Ｚ軸回転機構１７２、Ｚ軸方
向微動機構１７３、Ｘ軸方向微動機構１７４、Ｘ軸方向
微動機構１７５及びＹ軸回転機構１７６を備えている。

【０００６】配線基板１４９は、その穴部内に光学ブロ
ック１４０後端面に設けられた突起１４７をゆるく受け
入れる位置となるように調整装置１７０に支持される。
配線基板１４９から引き出されているリード線１７７
は、接続装置１７８に電気的に接続され、更にセンサス
キャン回路１７９、ヘッドアンプ回路１８０を介してオ
シロスコープ（図示省略）に接続されており、これによ
りフォトダイオードアレー１４８の読取り出力をオシロ
スコープ上に表示することができる。

【０００７】この装置では、調整すべき光学ブロック１
４０を光学ブロック支持装置１６１上に載せ、図示しな
いボルト等で固定する。次に、配線基板１４９を基板ホ
ルダ１７１の先端に載せる。そして、配線基板１４９か
ら延びるリード線１７７を接続装置１７８に電気的に接
続し、更に、ヘッドアンプ回路１８０の出力端子（図示
省略）を適当なオシロスコープに接続する。

【０００８】その後、光学ブロック１４０の多数のレン
ズ１４５のうち一つを選択し、このレンズ用のフォトダ
イオードアレー１４８とを用いてテストチャート１６８
を読み取る。そして、オシロスコープで表示された読取
り信号を見ながら適正な信号が得られるように各軸を作
動して、フォトダイオードアレー１４８を適正な位置に
調整する。この調整の終了の後、配線基板１４９を突起
１４７に半田等を用いて固定する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
の従来の光学系調整装置では、フォトダイオードアレー
１４８の位置をレンズ１４５の光軸１４１に対して位置
出し完了後、本体１６２上で半田付け等により配線基板
１４９を光学ブロック１４０に固定するため、半田付け
を行っている間は、装置による調整ができない。このた
め装置の稼働率が低下する問題を有している。また、照
明に十分な光量が得られない場合は、装置の全体をボッ
クスで囲うが、これにより作業エリアが狭くなって半田
付けの作業性が悪くなる問題も有している。

【００１０】本発明はこのような従来の問題点を考慮し
てなされたものであり、位置の調整後における固定を位
置調整を行った装置外で行うことができ、これにより、
稼働率を向上させることが可能な光学系調整装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、入射した光を収束して結像させ
るレンズを収容したレンズモジュールと、前記レンズを
通過した光を受光する受光素子を収容した受光素子モジ
ュールと、レンズモジュール及び受光素子モジュールが
仮組み立てされた仮組立体がセットされると共に、光学
調整用のチャートが取り付けられた調整装置に対し着脱
自在となっている調整治具とを備え、前記調整治具は前
記仮組立体におけるレンズモジュールを位置決め固定す
る固定手段と、前記受光素子モジュールをレンズモジュ
ールに対して光軸方向及び回転方向に位置調整すると共
に位置調整した状態を保持する位置調整手段とを有して
いることを特徴とする。

【００１２】この発明では、レンズモジュールと受光素
子モジュールとの仮組立体を調整治具にセットし、固定
手段によってレンズモジュールを位置決め固定する。そ
して、調整治具を調整装置に取り付ける。このとき、レ
ンズモジュールは固定手段により光学調整用のチャート
との距離を一定に保持している。

【００１３】一方、受光素子モジュールに対しては、位
置調整手段によりチャートに対してピントが合うように
光軸方向の調整と、回転角度が合うように回転方向の調
整を行う。この位置調整手段は調整した状態を保持して
おり、位置調整終了後、調整治具を調整装置から取り外
し、調整装置の外でレンズモジュールと受光素子モジュ
ールとを固定する。

【００１４】この固定処理の間においては、レンズモジ
ュール及び受光素子モジュールの仮組立体をセットした
別の調整治具を調整装置に取り付けて同様に位置調整を
行う。これにより、調整装置の稼働率を向上することが
できる。また、調整後に、調整治具を取り外すことがで
きるため、固定作業のためのスペースに余裕ができ、作
業性が向上する。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１記載の光学系
調整装置であって、前記固定手段は、レンズモジュール
における４点の内の２点を位置決め固定する第１の固定
部と、他の２点を同時に固定する第２の固定部とを備え
ていることを特徴とする。

【００１６】この発明では、請求項１の発明の作用・効
果を有するのに加えて、第１の固定部がレンズモジュー
ルの４点の内の２点を位置決め固定し、第２の固定部が
レンズモジュールの残りの２点を同時に固定するため、
レンズモジュールを定位置に確実に固定することができ
る。また、２回の操作で位置決め固定することができる
ため、迅速且つ簡単に位置決めでき、作業性が向上す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態により具体的に説明する。なお、各実施の形態におい
て、同一の部材には同一の符号を付して対応させてあ
る。

【００１８】（実施の形態１）図１〜図７は本発明の実
施の形態１であり、図１及び図２は仮組立体６０を、図
３及び図４は調整治具７を、図５及び図６は調整装置６
１をそれぞれ示す。

【００１９】仮組立体６０はレンズモジュール１及び受
光素子モジュール４から構成されている。

【００２０】レンズモジュール１は、略筒状に形成され
たレンズケース１ｄ及びレンズ３を有しており、レンズ
３が接着剤によりレンズケース１ｄ内に固定状態で収容
されている。レンズケース１ｄの外周部には、第１の固
定部となる２つのボス１ａ及び第２の固定部となる２つ
のプレート部１ｂが形成されている。ボス部１ａはレン
ズケース１ｄの面内における上部と下部に形成されてい
るのに対し、２つのプレート部１ｂはレンズケース１ｄ
の面外の下部にそれぞれ反対方向に延びるように形成さ
れている。なお、レンズケース１ｄの上部には、照明の
役割を行うＬＥＤ２が固定されている。

【００２１】受光素子モジュール４は、素子ケース４ｄ
及び画像を読取るセンサ５を有しており、センサ５が素
子ケース４ｄ内に接着剤により固定されている。センサ
５の下面にはフレキシブル基板６が接着剤により固定さ
れている。素子ケース４ｄは、レンズケース１ｄ内に僅
かな隙間を有して挿入される挿入筒部４ａを有してお
り、挿入筒部４ａをレンズケース１ｄ内に挿入すること
により、仮組立体６０が組み立てられる。挿入筒部４ａ
の下部には、センサ５を収容する下面開放の収容部４ｃ
が一体的に形成されており、この収容部４ｃの上面が受
光素子モジュール４の位置決めを行う基準面４ｂとなっ
ている。

【００２２】調整治具７は図３及び図４に示すように、
治具ベース１０上に縦プレート９が立設しており、この
縦プレート９に位置決めブロック８が固定されている。
位置決めブロック８は仮組立体６０の位置決めを行うも
のであり、レンズモジュール１のボス部１ａが嵌合する
位置決め穴８ａが形成されると共に、２つのプレート部
１ｂの各ピン穴に当接する位置決めピン１１がピン穴と
の対向部位に形成されている。

【００２３】位置決めピン１１の軸方向の前方には、ス
ライダ１３が配置されており、スライダ１３にレンズモ
ジュール１のプレート部１ｂを位置決めピン１１方向に
押圧する押圧体１２が取り付けられている。スライダ１
３の下面は矢印Ａで示す直線方向に移動可能な直動ガイ
ド１５の可動側に固定されている。直動ガイド１５の固
定側はガイド板１６に固定され、ガイド板１６は取付板
１７を介して縦プレート９に固定されている。

【００２４】スライダ１３後方には、操作部５７が配置
されている。操作部５７はスライダ１３の後側に螺合す
る軸体５０と、ブッシュ５１を介して軸体５０に沿って
摺動する摺動ブロック５２と、摺動ブロック５２を摺動
させるためのレバー５３とを備えている。また、スライ
ダ１３と摺動ブロック５２の間には、摺動ブロック５２
をスライダ１３と反対方向に付勢するばね５４が設けら
れている。さらに、押圧体１２を位置決めブロック８か
ら離れるように付勢するばね５５が押圧体１２とガイド
板１６とに掛け渡されている。

【００２５】一方、治具ベース１０上には公知の上下ス
テージ１８が取り付けられ、その上には公知の回転ステ
ージ１９が取り付けられており、回転ステージ１９上に
はセット台２０が固定されている。上下ステージ１８は
仮組立体６０の受光素子モジュール４を光軸方向に位置
調整し、回転ステージ１９は受光素子モジュール４を回
転方向に位置調整するものであり、これらの上下ステー
ジ１８及び回転ステージ１９によって位置調整手段が構
成されている。かかる位置調整を行うため、上下ステー
ジ１８及び回転ステージ１９には、操作ハンドル１８
ａ、１９ａが取り付けられている。

【００２６】図４に示すように、セット台２０には受光
素子モジュール４の基準面４ｂに当接する押さえブロッ
ク２１，２２が固定されている。また、セット台２０上
面には、セットピン２３が起立上に設けられている。セ
ットピン２３はばね２６によって上方に付勢されてお
り、この付勢によってセットピン２３は受光素子モジュ
ール４を押し上げるように作用する。なお、セットピン
２３の押し上げは、ロアガイド２４及びセット台２０上
の支柱２７に支持されたアッパガイド２５によってガイ
ドされるようになっている。

【００２７】調整装置６１は図５及び図６に示すよう
に、調整治具７の底面と側面２カ所が当て付く支持ブロ
ック３２がベースプレート３３上に設けられている。ベ
ースプレート３３からは、アルミフレーム（図示省略）
を介して縦ベース３４が立設しており、縦ベース３４に
は光学調整用のチャート２９を上下する上下ロボット３
５が取り付けられている。

【００２８】上下ロボット３５はスライダ部３６を有し
ている。スライダ部３６には支持板３７が固定され、支
持板３７に取付ブラケット４０が固定され、取付ブラケ
ット４０の下面に照明部材４１が固定されている。ま
た、支持板３７の下部には、チャートを左右方向に送る
左右ロボット４２が取り付けられている。

【００２９】左右ロボット４２のスライダ部には、チャ
ート２９を載せるチャート板４３が取り付けられてお
り、チャート２９はチャート板４３に対しビスにより軽
く押さえられている。

【００３０】チャート２９は図７に示すように、縞チャ
ート３０と十字チャート３１とが形成されている。縞チ
ャート３０では、白線パターン及び黒線パターンが一定
ピッチ間隔で並んでいる。

【００３１】調整装置６１における支持ブロック３２と
の隣接位置には、受光素子駆動回路基板４４が配置され
ている。受光素子駆動回路基板４４はベースプレート３
３から起立しているＬ字板４６にビス４５により固定さ
れている。受光素子モジュール４のセンサ５からのフレ
キシブル基板６はクリップコネクタ４７を介して受光素
子駆動回路基板４４と電気的に接続される。なお、クリ
ップコネクタ４７はベースプレート３３に立設している
支柱３８を介してクリップ板３９上に載置されている。
さらに、制御を行うためのパソコン４８が設けられてい
る。

【００３２】この実施の形態では、レンズモジュール１
と受光素子モジュール４とを組合わせて仮組立体６０と
し、この仮組立体６０を調整治具７にセットする。セッ
トに際しては、レンズモジュール１のボス部１ａが位置
決めブロック８の位置決め穴８ａに入るように、また２
つのプレート部１ｂが位置決めピン１１に同時に当て付
くように行う。

【００３３】このとき、セットピン２３がばね２６によ
り上方向に付勢されているため、受光素子モジュール４
の基準面４ｂが押さえブロック２１，２２に当接する。
この状態に対し、レバー５３を位置決めブロック８の方
向に押すと、押圧体１２がレンズモジュール１のプレー
ト部１ｂに当て付く。更にレバー５３を押すと、ばね５
４の圧縮力によりレンズモジュール１は位置決めピン１
１と押圧体１２に挟まれ固定される。なお、ばね保持機
構（（図示省略）により、ばね５４は圧縮した状態で保
持されるようになっている。この場合において、上下ス
テージ１８と回転ステージ１９の目盛は初期値に合わせ
ておく。

【００３４】以上にして、レンズモジュール１と受光素
子モジュール４との仮組立体６０がセットされた調整治
具７を調整装置６１の支持ブロック３２上に載せる。こ
のときには、上下ロボット３５のスライダ部３６が上昇
し、チャート２９が取り付けられているチャート板４３
も上昇しているため、調整治具７を支持ブロック３２に
載置するための空間は確保されている。

【００３５】次に、フレキシブル基板６と受光素子駆動
回路基板４４とをクリップコネクタ４７によって接続す
る。この状態で、パソコン４８からスタート信号を送る
と、クランプシリンダ（図示省略）が調整治具７を支持
ブロック３２の当て付け面に押し付けて固定する。同時
に、上下ロボット３５のスライダ部３６が下降しチャー
ト２９がある位置に位置決めされる。そして、センサ５
によって縞チャート３０の画像を取り込み、コントラス
ト値が最高値となるように上下ステージ１８を調整す
る。次に、左右ロボット４２により縞チャート３０から
十字チャート３１に切り替え、同様に、センサ５によっ
て十字チャート３１の画像を取り込み、設定した角度に
なるように回転ステージ１９により調整する。これらの
上下ステージ１８の光軸方向への位置調整状態及び回転
ステージ１９の回転方向の位置調整状態は、各ステージ
１８，１９の操作ハンドル１８ａ、１９ａから手を離す
ことにより保持される。

【００３６】以上によって調整が終了した後は、上下ロ
ボット３５によるチャート２９の上昇とクランプ解除に
より調整治具７を調整装置６１から取り出す。取り出さ
れた調整治具７は調整した状態が保持されているため、
レンズモジュール１と受光素子モジュール４との接着作
業を調整装置６１の外で行うことができる。この作業中
においては、別の仮組立体６０をセットした調整治具７
を調整装置６１にセットしてすることにより、その仮組
立体６０への光学調整を行うことができる。

【００３７】このような実勢の形態では、光学調整後に
おけるレンズモジュール１と受光素子モジュール４との
接着工程を調整装置６１から外して行うことができるた
め、、調整装置６１の稼働率を向上させることが可能と
なる。また、調整後においては、調整治具７を調整装置
６１から取り外して、レンズモジュール１と受光素子モ
ジュール４との接着を行うことができるため、スペース
に余裕ができ、作業性が向上する。

【００３８】（実施の形態２）図８及び図９は、本発明
の実施の形態２を示す。

【００３９】この実施の形態では、図８に示すように、
上下ステージ１８の操作ハンドル１８ａを駆動モータ７
３に連結することにより、上下ステージ１８による受光
素子モジュール４の光軸方向への位置調整を自動的に行
うようになっている。

【００４０】この連結構造は、操作ハンドル１８ａを連
結筒８０に嵌合し、連結筒８０をカップリング８１を介
して連結軸８２に連結し、連結軸８２をベアリングユニ
ット８３によってガイドすることにより行う。この場
合、ベアリングユニット８３の後端には、連結軸８２の
抜け防止リング８４がねじ止め固定されている。

【００４１】さらに、ベアリングユニット８３は連結板
７７に取り付けられ、連結板７７はＡ方向に移動するガ
イド付シリンダ７０上のスライド板７１に固定される。
上述したモータ７３はブラケット７２を介してスライド
板７１に固定されている。モータ７３の先端側にはプー
リが固定されており、ベルト（図示省略）によりモータ
７３の駆動力が連結軸８２に伝達され、連結軸８２の回
転によって操作ハンドル１８ａが回転する。これによ
り、受光素子モジュール４の光軸方向への位置調整を行
うことができる。

【００４２】なお、説明を省くが、回転テーブル１９の
操作ハンドル１９ａに対しても同様な構造を連結するこ
とにより、受光素子モジュール４の回転方向への位置調
整を自動的に行うようになっている。

【００４３】この実施の形態において、パソコン４８か
らスタート信号を送ると、クランプシリンダ（図示省
略）が調整治具７を支持ブロック３２の当て付け面に押
し付けて固定する。同時に、上下ロボット３５のスライ
ダ部３６が下降しチャート２９がある位置に位置決めさ
れる。その後、少しタイミングが遅れてガイド付シリン
ダ７０が調整治具７の方向に移動し、連結筒８０が上下
ステージ１８の操作ハンドル１８ａに嵌り込んでこれら
の連結が行われる。同時に、回転ステージ１９の操作ハ
ンドル１９ａに対しても同様な連結が行われる。

【００４４】この連結の後、センサ５によって縞チヤー
ト３０の画像を取り込み、コントラスト値が最高値とな
るようにモータ７３を駆動して上下ステージ１８を調整
する。次に、左右ロボット４２によって縞チャート３０
から十字チャート３１に切り替え、同様にしてセンサ５
により十字チャート３１の画像を取り込み、設定した角
度になるようにモータ（図示省略）で回転ステージ１９
を調整する。これにより、受光素子モジュール４の光軸
方向の自動位置調整及び回転方向の自動位置調整が終了
する。これと共に、上下ステージ１８の光軸方向への位
置調整状態及び回転ステージ１９の回転方向の位置調整
状態は、各ステージ１８，１９に保持される。

【００４５】以上によって調整が終了した後は、上下ロ
ボット３５によるチャートの２９上昇と調整治具７のク
ランプ解除とを行って調整治具７を調整装置６から取り
出し、調整装置６１外で、レンズモジュール１及び受光
素子モジュール４の接着を行う。

【００４６】このような実施の形態では、実施の形態１
と同じ効果が得られるのに加えて、光軸方向及び回転方
向への調整を自動化しているため、調整精度を均一にす
ることができる効果を有している。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、受光素子モジ
ュール４の光軸方向及び回転方向の位置調整の後、調整
治具を調整装置から取り外し、調整装置の外でレンズモ
ジュールと受光素子モジュールとを固定できるため、別
の調整治具を調整装置に取り付けて位置調整を行うこと
ができ、調整装置の稼働率を向上することができる。ま
た、調整後に、調整治具を取り外すことができるため、
スペースに余裕ができ、作業性が向上する。

【００４８】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
と同様な効果を有するのに加えて、第１の固定部及び第
２の固定部によってレンズモジュールを位置決め固定す
るため、レンズモジュールを定位置に確実に固定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズモジュールと受光素子モジュールとを組
み立てた仮組立体の断面図である。

【図２】仮組立体の側面図である。

【図３】調整治具の正面図である。

【図４】調整治具の側面図である。

【図５】調整装置の正面図である。

【図６】調整装置の側面図である。

【図７】チャートの正面図である。

【図８】実施の形態２の調整装置の正面図である。

【図９】実施の形態２の調整装置の側面図である。

【図１０】従来の調整装置の断面図である。

【符号の説明】

１ レンズモジュール ４ 受光素子モジュール ７ 調整治具 ６０ 仮組立体 ６１ 調整装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射した光を収束して結像させるレンズ
   を収容したレンズモジュールと、前記レンズを通過した
   光を受光する受光素子を収容した受光素子モジュール
   と、レンズモジュール及び受光素子モジュールが仮組み
   立てされた仮組立体がセットされると共に、光学調整用
   のチャートが取り付けられた調整装置に対し着脱自在と
   なっている調整治具とを備え、前記調整治具は前記仮組
   立体におけるレンズモジュールを位置決め固定する固定
   手段と、前記受光素子モジュールをレンズモジュールに
   対して光軸方向及び回転方向に位置調整すると共に位置
   調整した状態を保持する位置調整手段とを有しているこ
   とを特徴とする光学系調整装置。
2. 【請求項２】 前記固定手段は、レンズモジュールにお
   ける４点の内の２点を固定する第１の固定部と、他の２
   点を同時に位置決め固定する第２の固定部とを備えてい
   ることを特徴とする請求項１記載の光学系調整装置。