JP2007286105A

JP2007286105A - レンズ鏡胴

Info

Publication number: JP2007286105A
Application number: JP2006109868A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Kagoshima; 一晴鹿子嶋
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】小判型の異形形状のレンズブロックを高温時においても円形状レンズとほぼ同等の位置決め状態に保持できるレンズ鏡胴を得る。
【解決手段】原稿像を撮像素子に対して主走査方向Yに１次元的に結像させるレンズ系を保持するレンズ室を備えたレンズ鏡胴。レンズ系を構成する屈折作用を有するレンズブロックのうち、主走査方向Yの有効径の最も大きいレンズブロック28は、主走査方向Yに長く、主走査方向Y及び光軸Aと直交する副走査方向Zに短い異形形状をなし、かつ、主走査方向両側が円弧形状部28aをなし、鏡胴31の円弧部32に嵌合されている。レンズブロック28の主走査方向線膨張係数は鏡胴31の主走査方向線膨張係数よりも小さい。そして、レンズブロック28を副走査方向Zに位置規制する規制手段は、基準温度においては主走査方向両側円弧形状部28aと嵌合する円弧部32であり、高温時においては副走査方向Zの下端部28bが当接する虫ビス35である。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ鏡胴、特に、原稿像を撮像素子に対して主走査方向に１次元的に結像させるレンズ系を保持するレンズ鏡胴に関する。

一般に、デジタルカラー複写機に組み込まれた原稿画像のスキャナあるいはパソコン用のカラースキャナにおいては、ラインリニアセンサからなる撮像素子を備え、この撮像素子に対してレンズ系によって原稿像を主走査方向に１次元的に結像させている。そして、この種のレンズ系では、読取り領域が１次元的であるにも拘わらず、光軸回りに回転対称な円形状のレンズを用いるのが主流である。これは、レンズ及び玉枠ともに軸に対して回転対称な形状が部品精度を確保しやすく、また、環境（温度）変化時においてもレンズの保持状態を安定して維持しやすいからである。例えば、特許文献１，２には、画像読取り装置において、ガウスタイプレンズで回転対称な形状を採用したレンズの保持機構が開示されている。

ところで、近年では、高画質の要求だけでなく、大口径化、薄型化の要求も厳しくなっており、レンズ形状が円形状のままではどうしても薄型化に限界を生じている。そこで、読取り領域以外をカットした小判型の異形形状のレンズを採用する必要がある。

一方、スキャナ用レンズでは、温度変化時の硝材特性安定性確保、偏芯誤差感度低減のために球面ガラス材を使用することが多い。一般に、ガラスレンズにおいて、芯（光軸）精度を確保するには、レンズを円形状として、レンズの光軸を基準に外径を削り込み、外径の精度を出すのが現状において最も効果的であり、これは芯取り工程と称されるレンズの一般的な加工工程である。

特に、スキャナ用レンズの場合、周辺部においても画面中央部と同様の光学性能を要求されるため、レンズの芯精度も高レベルが要求される。よって、小判型の異形形状レンズであっても、いったん円形状でレンズの芯取り工程を行った後、不要な箇所をカットして小判型に仕上げるのが一般的な加工である。

そして、レンズを鏡胴のレンズ室に組み込む際の位置決め部位としては、小判型レンズであっても精度を確保しやすい円周部を用いる必要がある。しかしながら、レンズの円周部を用いた位置決め構成において、薄型化のために小判型レンズの扁平度（長辺方向長さ／短辺方向長さ）をより大きくしていくと、レンズとレンズ室との径方向（主走査方向）の隙間量に対して短辺方向（副走査方向）の隙間量が極端に増大してしまうという問題点が発生することになる。

仮に、組立て調整時にレンズを隙間ゼロで組み込んだとしても、一般に鏡胴材料はガラスレンズよりも線膨張係数が大きいために高温時に必ず隙間が発生する。それゆえ、高温時に、小判型レンズは短辺方向（副走査方向）の隙間分だけ動きやすくなり、振動や衝撃が加わった場合に簡単に位置ずれを生じてしまう。その結果、光学性能のうち、比較的感度の強い色ずれ（ＲＧＢ間の相対位置ずれ）に関して、短辺方向成分に影響が出てしまう。また、ずれ量が大きければ、色ずれだけでなく、ＭＴＦの劣化をも招来することになる。
特許第３４３０９３５号明細書特開２０００−２４１６９３号公報

そこで、本発明の目的は、小判型の異形形状のレンズブロックを高温時においても円形状レンズとほぼ同等の位置決め状態に保持できるレンズ鏡胴を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明に係るレンズ鏡胴は、
原稿像を撮像素子に対して主走査方向に１次元的に結像させるレンズ系を保持するレンズ室を備えたレンズ鏡胴であって、
レンズ系を構成する屈折作用を有するレンズブロックのうち、主走査方向の有効径の最も大きいレンズブロックを含む少なくとも一つのレンズブロックは、主走査方向に長く、主走査方向及び光軸と直交する副走査方向に短い異形形状をなし、かつ、主走査方向両側が円弧形状をなし、
前記レンズブロックの主走査方向線膨張係数は鏡胴材料の主走査方向線膨張係数よりも小さく、
前記レンズブロックを副走査方向に位置規制する規制手段は、基準温度においては主走査方向両側円弧形状部で規制し、高温時においては副走査方向下端部で規制すること、
を特徴とする。

本発明に係るレンズ鏡胴においては、主走査方向に長く副走査方向に短い異形形状をなす小判型のレンズブロックを、基準温度時には、主走査方向両側の円弧形状部で位置決めするため、基準温度での性能を確保することができ、また、高温時においては、温度変化によって増大する副走査方向の隙間を副走査方向下端部で規制することで効果的に抑えることができる。これにより、高温時における副走査方向の色ずれやＭＴＦの劣化を抑制することができる。

本発明に係るレンズ鏡胴においては、組立て調整時において、前記レンズブロックは主走査方向両側円弧形状部と鏡胴の円弧部との嵌合によってレンズ室内に主走査方向及び副走査方向に対する位置決めがなされ、
レンズ室の下側には前記レンズブロックの副走査方向下端部を規制する規制部材を備え、
以下の式を満足することが好ましい。
０＜Ｌ＜（Ｄ２・α２−Ｄ１・α１）・ΔＴ／２
Ｌ：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックと規制部材との隙間
Ｄ１：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックの主走査方向外径
Ｄ２：組立て調整時の基準温度におけるレンズ室の主走査方向内径
α１：レンズブロックの線膨張係数
α２：鏡胴の主走査方向線膨張係数
ΔＴ：３０（℃）

前記式は、温度変化時に発生する副走査方向の隙間を良好に抑えるための条件を示し、隙間Ｌの上限を超えると副走査方向の色ずれが大きくなりすぎる。下限は性能上制限はないが、隙間Ｌをゼロ又はゼロ近傍にすると調整時間が長くなる点で不利である。

また、前記レンズブロックは、基準温度において、該レンズブロックの各円弧形状部上下端部２箇所の計４箇所でレンズ室と嵌合し、主走査方向及び副走査方向に位置決めされていることが好ましい。レンズ鏡胴を樹脂成形品で構成する場合、精度を確保するための領域をできるだけ最小限に抑えることが好ましく、レンズブロックを計４箇所の嵌合位置決め部とすることで、レンズ室の内径精度を確保することができ、また、レンズブロックをレンズ室に組み込む際の摩擦力を軽減して作業性の向上を図ることができる。

さらに、主走査方向両端部に前記レンズブロックを光軸方向に弾性的に押圧保持する弾性部材を備えていることが好ましい。レンズブロックの撓みやすい中央部を避けて主走査方向両端部を弾性的に押圧することで、押圧によるレンズブロックの変形を極力抑えることが可能となる。

以下、本発明に係るレンズ鏡胴の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像読取り装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係るレンズ鏡胴を備えた画像読取り装置の概略構成を示す。この画像読取り装置１は電子写真法によるデジタル複写機のスキャナとして構成したもので、概略、原稿台ガラス１０と、原稿カバー１１と、第１及び第２スライダ１５，１６と、結像レンズ３０と、撮像素子４０とで構成されている。

撮像素子４０は、ＲＧＢに対応する３ラインのリニアセンサを主走査方向Ｙ（図１の紙面と直交する方向）に沿って備えたもので、本明細書では、この主走査方向Ｙ及び光軸Ａと直交する方向を副走査方向Ｚと記す。

第１スライダ１５には光源ランプ２０と第１ミラー２１が搭載され、第２スライダ１６には第２ミラー２２と第３ミラー２３とが搭載されている。第１スライダ１５は読取り開始部ａから終了位置ｂまで速度ｖで移動し、第２スライダ１６は速度ｖ／２で移動する。この移動時において、ランプ２０は原稿台ガラス１０上に載置された原稿の画像面を照射し、その反射光が第１、第２及び第３ミラー２１，２２，２３を通じて、かつ、光束規制板２４を通じて結像レンズ３０に入射され、結像レンズ３０で主走査方向Ｙに１次元的に結像されて撮像素子４０に入射される。

結像レンズ３０はレンズ鏡胴３１のレンズ室内に各種レンズブロック２５，２６，２７，２８を組み込んでレンズ系を構成している。以下に、主走査方向Ｙの有効径の最も大きいレンズブロック２８に関する保持機構について説明する。

（第１実施例、図２及び図３参照）
図２は第１実施例であるレンズ鏡胴３１において、基準温度（例えば２０℃）でレンズ室にレンズブロック２８を保持している状態を示している。レンズブロック２８は主走査方向Ｙに長く、副走査方向Ｚに短い小判型の異形形状をなし、かつ、主走査方向Ｙの両側が円弧形状部２８ａとされている。

レンズ鏡胴３１は樹脂成形品であり、そのレンズ室は、レンズブロック２８の両側円弧形状部２８ａに対応する円弧部３２を有し、上部及び下部はレンズブロック２８に接触しない空間部３３，３４とされている。即ち、レンズブロック２８は両端円弧形状部２８ａがレンズ室の円弧部３２に嵌合することで位置決め保持され、副走査方向Ｚの下方には円弧形状部２８ａの下端部が円弧部３２の下角部３２ａに当接することで位置決めされている。

レンズ室の下側には空間部３４に下方から突出量が調整可能な２本の虫ビス３５が螺着されている。この虫ビス３５は基準温度においてはレンズブロック２８の下端部２８ｂに対向して隙間Ｌ（以下に詳述する）を有するように調整されている。また、レンズ室には、レンズブロック２８の主走査方向Ｙの両端部を光軸Ａ方向に弾性的に押圧保持する一対の板ばね３７がビス３８にて取り付けられている。

レンズブロック２８は、図２に示すように中心が光軸Ａと一致するように、基準温度で組立て調整される。この調整時において、レンズブロック２８は主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚともに両端円弧形状部２８ａがレンズ室の円弧部３２に嵌合することで位置規制され、基準温度においてはこの規制状態を保持し、位置ずれを生じることはない。

ところで、環境温度が上昇すると、レンズブロック２８と鏡胴３１の線膨張係数の差によって嵌合している両端円弧形状部２８ａと円弧部３２との間に隙間が発生し（図３参照）、この隙間は放射方向Ｘに対して副走査方向Ｚには近似的にＸ／ｓｉｎθとなる。そして、小判型レンズブロック２８の扁平度（長辺方向長さ／短辺方向長さ）が大きくなるほど、温度変化時に発生する副走査方向Ｚの隙間が増大することになる。

本第１実施例では、小判型のレンズブロック２８に対してその下端部２８ｂに対向して高さ調整可能な虫ビス３５が設置され、基準温度における組立て調整時には下端部２８ｂと虫ビス３５の先端との隙間Ｌが以下の条件式を満足するように管理される。

０＜Ｌ＜（Ｄ２・α２−Ｄ１・α１）・ΔＴ／２
Ｌ：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックと規制部材との隙間
Ｄ１：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックの主走査方向外径
Ｄ２：組立て調整時の基準温度におけるレンズ室の主走査方向内径
α１：レンズブロックの線膨張係数
α２：鏡胴の主走査方向線膨張係数
ΔＴ：３０（℃）

ここで、第１実施例におけるレンズブロック２８と鏡胴３１のサイズを示すと、レンズブロック２８に関しては、外径：５７ｍｍ、副走査方向Ｚの高さ寸法：２０ｍｍであり、線膨張係数は０．６×１０^-5／℃である。鏡胴３１に関しては、レンズ室の高さ寸法Ｈ：３０ｍｍ、例えば、鏡胴材料として、帝人化成（株）製のパンライトＤＶ−５５４５Ｈを使用した場合、線膨張係数のカタログ値は、流動方向２×１０^-5／℃、垂直方向２．８×１０^-5／℃となるので、主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚともに伸びやすい方向と仮定して、線膨張係数は主走査方向Ｙ、副走査方向Ｚともに２．８×１０^-5／℃とした場合を考えてみる。また、虫ビス３５は長さ４ｍｍ、線膨張係数が１．２×１０^-5／℃である。

仮に、基準温度でレンズブロック２８の外径とレンズ室の内径との嵌め合い誤差がゼロであるとしても（Ｄ１＝Ｄ２）、環境温度が３０℃上昇すると、嵌合部において、主走査方向Ｙに０．０１９ｍｍ、副走査方向Ｚに０．０５４ｍｍの隙間が発生してしまう。

しかし、前記条件式を満足することにより、３０℃の温度上昇を生じたとしても、レンズブロック２８の下端部２８ｂが虫ビス３５の先端で副走査方向Ｚに規制されることにより、基準温度での隙間と、３０℃上昇時のレンズブロック２８の下端部２８ｂの変化量を合せても、０．０３ｍｍ以内と、下線部２８ｂを規制しない場合の０．６倍以内に抑えることができ、比較的簡単な構成で小判型の異形形状のレンズにおいて温度上昇時でのＲＧＢ間の相対的な色ずれやＭＴＦの劣化を低減できる。

さらに、レンズブロック２８の光軸Ａ方向の位置決めは、板ばね３７にてレンズブロック２８の撓みやすい中央部を避けて主走査方向Ｙの両端部を弾性的に押圧して行っているため、押圧によるレンズブロック２８の変形を極力抑えることができる。

（第２実施例、図４参照）
第２実施例であるレンズ鏡胴３１は、図４に示すように、レンズ室の円弧部３２に切欠き３２ａを形成し、レンズブロック２８を基準温度においてその円弧形状部２８ａの上下端部２箇所の計４箇所で円弧部３２と嵌合するように構成したものである。その他の構成は前記第１実施例と同様であり、図４において図２と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

本第２実施例での作用効果は前記第１実施例と同様であり、特に、レンズブロック２８を４箇所のみでレンズ室に嵌合保持することにより、鏡胴３１を樹脂成形する際のレンズ室の内径精度を確保することができ、レンズブロック２８をレンズ室に組み込む際の摩擦力が軽減するので作業性が向上する。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレンズ鏡胴は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

例えば、レンズ系の他のレンズブロック２５，２６，２７の保持機構や鏡胴３１の細部の構成は任意である。また、レンズブロック２８を高温時に副走査方向Ｚに規制する部材は、虫ビス３５以外に他の高さ調整可能な部材に代えてもよい。

本発明に係るレンズ鏡胴を備えた画像読取り装置の一例を示す概略構成図である。第１実施例であるレンズ鏡胴を示す光軸に垂直な方向の断面図で、基準温度時を示す。第１実施例であるレンズ鏡胴を示す光軸に垂直な方向の断面図で、高温時を示す。第２実施例であるレンズ鏡胴を示す光軸に垂直な方向の断面図で、基準温度時を示す。

符号の説明

１…画像読取り装置
２８…レンズブロック
２８ａ…円弧形状部
２８ｂ…下端部
３０…結像レンズ
３１…レンズ鏡胴
３２…円弧部
３５…虫ビス
３７…板ばね
４０…撮像素子

Claims

原稿像を撮像素子に対して主走査方向に１次元的に結像させるレンズ系を保持するレンズ室を備えたレンズ鏡胴であって、
レンズ系を構成する屈折作用を有するレンズブロックのうち、主走査方向の有効径の最も大きいレンズブロックを含む少なくとも一つのレンズブロックは、主走査方向に長く、主走査方向及び光軸と直交する副走査方向に短い異形形状をなし、かつ、主走査方向両側が円弧形状をなし、
前記レンズブロックの主走査方向線膨張係数は鏡胴材料の主走査方向線膨張係数よりも小さく、
前記レンズブロックを副走査方向に位置規制する規制手段は、基準温度においては主走査方向両側円弧形状部で規制し、高温時においては副走査方向下端部で規制すること、
を特徴とするレンズ鏡胴。
組立て調整時において、前記レンズブロックは主走査方向両側円弧形状部と鏡胴の円弧部との嵌合によってレンズ室内に主走査方向及び副走査方向に対する位置決めがなされ、
レンズ室の下側には前記レンズブロックの副走査方向下端部を規制する規制部材を備え、
以下の式を満足すること、
０＜Ｌ＜（Ｄ２・α２−Ｄ１・α１）・ΔＴ／２
Ｌ：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックと規制部材との隙間
Ｄ１：組立て調整時の基準温度におけるレンズブロックの主走査方向外径
Ｄ２：組立て調整時の基準温度におけるレンズ室の主走査方向内径
α１：レンズブロックの線膨張係数
α２：鏡胴の主走査方向線膨張係数
ΔＴ：３０（℃）
を特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
前記レンズブロックは、基準温度において、該レンズブロックの各円弧形状部上下端部２箇所の計４箇所でレンズ室と嵌合し、主走査方向及び副走査方向に位置決めされていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡胴。
主走査方向両端部に前記レンズブロックを光軸方向に弾性的に押圧保持する弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のレンズ鏡胴。