JP2009271351A - 結像光学ユニット及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体内に複数の反射型の光学素子より成る結像光学素子を収納保持した場合であっても、各光学素子の形状変化や組立誤差を容易に測定し、検査することができる結像光学ユニット及びその検査方法を得ること。
【解決手段】 画像情報を光電変換素子２１ｅの上に結像させて、該画像情報を得る画像読取装置に用いられる結像光学ユニット１００であって、該結像光学ユニットは筐体４０と、該筐体内に収納配置された結像光学系２１とを有し、該結像光学系は複数の反射型のオフアキシャル光学素子２１ａ〜２１ｄを有し、前記オフアキシャル光学素子は、結像作用をする光学面３０ａとは反対側の面に前記筐体内での組立性能検出用の曲面形状又は平面形状の鏡面３０ｂを有すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は結像光学ユニット及びその検査方法に関するものである。特にイメージスキャナーやデジタル複写機やファクシミリ等において、ラインセンサ（撮像素子または光電変換素子）からの信号を用いてモノクロ画像やカラー画像等の画像情報を読み取る際に好適なものである。

従来より、原稿面上の画像情報を読み取る画像読取装置（イメージスキャナー）として、フラットベット型のイメージスキャナーが種々と提案されている（特許文献１参照）。

フラットベッド型のイメージスキャナーでは結像レンズ（結像光学系）とラインセンサ（ＣＣＤ）を固定し、光路中に設けた反射ミラーのみを移動させることによって原稿面をスリット露光走査して、画像情報を読み取る所謂２対１ミラー走査方式を用いている。

近年では、装置の構造の簡略化を図るため反射ミラー、結像レンズ、ラインセンサ等を一体化して原稿面を走査するキャリッジ一体型走査方式を採用する場合が多くなってきている。

図９は従来のキャリッジ一体型走査方式を用いた画像読取装置の要部概略図である。

図９において照明光源８１から放射された光束は原稿台（原稿台ガラス）８２に載置した原稿８７を照明している。そして照明された原稿８７からの反射光束を順に第１、第２、第３の反射ミラー８３ａ，８３ｂ，８３ｃを介してキャリッジ８６内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ（結像光学系）８４によりラインセンサ（撮像素子）８５面上に結像させている。

ラインセンサ８５は複数の受光素子を１次元方向に配列された構成より成り、図９では紙面に対して垂直方向（主走査方向）に配列されている。

そしてキャリッジ８６を駆動モーター８８により図９に示す矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより原稿８７の画像情報を２次元的に読み取っている。

図１０は図９に示した画像読取装置の結像光学系の基本構成の説明図である。

図１０において、８４は結像レンズである。８５はラインセンサ群であり、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色を読み取るラインセンサ８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂを有している。８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂは各々ラインセンサ８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂに対応する原稿８７面上の読み取り範囲である。原稿８７面を矢印で示す副走査方向に走査することによってある時間間隔をおいて同一箇所をラインセンサ８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂで異なる色で読み取っている。

従来、画像形成装置に用いられる結像光学系として、光軸に代わり基準軸という概念を導入し、構成面を非対称非球面にすることで、収差が調整された非共軸光学系が構築可能であることが種々と提案されている（特許文献２参照）。

特許文献２には、その設計方法が開示されている。

また、より簡易な構成の結像光学系として、少枚数の自由曲面ミラーより構成した結像光学系（非共軸光学系）が種々と提案されている（特許文献３参照）。
特開平３−１１３９６１号公報 特開平８−２９２３７１号公報 特開２００４−１３３３７８号公報

自由曲面ミラーより成る光学素子を用いたオフアキシャル光学系は、構成面が非共軸となり、反射面でもケラレが生じないため、反射面を使った光学系の構築がし易いという特徴がある。

また反射面のみから構成されるオフアキシャル光学系は、色収差が発生しないという特徴があり、これは従来の屈折光学系のような色にじみやズレがなく、開口、解像度の高い要求にも対応できる。

しかしながら、反射面より成る光学素子で構成されたオフアキシャル光学系は光学素子の形状変化や光学素子の組立に偏芯誤差があると光学性能が大きく低下する傾向がある。

このため反射型の光学素子は、各々の光学素子の面形状や筐体内に組み込むときの組み立てに屈折系より成る光学素子を用いたときに比べて高い精度が要求される。

各々の光学素子を筐体内に収納保持した場合、保持した状態で各々の光学素子の形状変化や組立誤差を測定することは、全系が反射で光路が折り曲がっており、また反射面が内側に向き合っているため、大変難しい。

特に全体として設計上の光学性能が得られないときは、どの光学素子が原因になっているかを特定することが大変難しかった。

従来は、全ての光学素子を筐体内から取り外して各々の光学素子の形状変化（面形状変化）を測定し、良ければ各光学素子を再度筐体内に組み込む方法を取っていた。

このため自由曲面より成る反射型の光学素子より成る結像光学ユニットは、各光学素子を一度筐体内に収納保持してしまうと、各光学素子の形状変化の検査及び組立誤差等を測定することが大変困難であった。

光学素子の相対的な位置誤差を少なくし、組立誤差を高くするには、光学素子を保持する保持部材を高精度に製造する必要がある。しかしながら保持部材を高精度に製造することは大変困難であった。

本発明は筐体内に複数の反射型の光学素子より成る結像光学素子を収納保持した場合であっても、各光学素子の形状変化や組立誤差を容易に測定し、検査することができる結像光学ユニット及びその検査方法の提供を目的とする。

請求項１の発明の結像光学ユニットは、
画像情報を光電変換素子の上に結像させて、該画像情報を得る画像読取装置に用いられる結像光学ユニットであって、
該結像光学装置は筐体と、該筐体内に配置された結像光学系とを有し、
該結像光学系は、複数の反射型オフアキシャル光学素子を有し、
前記反射型オフアキシャル光学素子は、該画像情報を結像させる光学面とは反対側の面に前記筐体内での組立性能検出用の曲面形状又は平面形状の鏡面を有することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記反射型オフアキシャル光学素子の前記画像情報を結像させる光学面とは反対側の面に形成した鏡面の表面粗さ度の平均値をＲａとするとき、
Ｒａ≦０．０２［μｍ］
なる条件で設定されていることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記曲面形状の鏡面は、集光作用、あるいは発散作用をする鏡面であることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか一項の発明において、
前記曲面形状の鏡面は、球面形状からなることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか一項の発明において、
前記曲面形状の鏡面は、前記光学面の軸上パワーの絶対値と同一の形状からなることを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか一項の発明において、
前記鏡面には反射作用を有する蒸着膜、あるいは塗布膜が形成されていることを特徴としている。

請求項７の発明は請求項１乃至６の何れか一項の発明において、
前記複数の反射型オフアキシャル光学素子の材料は、各々光学樹脂からなり、前記筐体内に接着され保持されていることを特徴としている。

請求項８の発明の検査方法は、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の結像光学系を構成する反射型オフアキシャル光学素子の鏡面に光源手段からの光束を照射し、該鏡面からの反射光を利用して前記複数の反射型オフアキシャル光学素子の組立精度を検出することを特徴としている。

請求項９の発明は請求項８の発明において、
前記検査方法は、前記鏡面に対し照射した光束の鏡面からの反射光を利用して干渉縞を形成し、その干渉縞を測定することにより行なうことを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項８の発明において、
前記検査方法は、前記光源手段からの光束であって、前記鏡面からの反射光を集光レンズで光束検知面の上に集光し、その集光位置を検出することによって行なうことを特徴としている。

請求項１１の発明の画像読取装置は、
請求項８乃至１０の何れか一項に記載の検査方法を用いた検査手段を搭載していることを特徴としている。

請求項１２の発明の画像読取装置は、
請求項８乃至１０の何れか一項に記載の検査方法を用いた検査手段を搭載し、その結果に基づいて前記結像光学ユニットを構成する光学素子の姿勢を調整することを特徴としている。

本発明によれば筐体内に複数の反射型の光学素子より成る結像光学素子を収納保持した場合であっても、各光学素子の形状変化や組立誤差を容易に測定し、検査することができる結像光学ユニット及びその検査方法を達成することができる。

本発明の結像光学ユニットは、筐体と複数の反射型のオフアキシャル光学素子を含む結像光学系を有し、結像光学系は、筐体内に収納されている。複数のオフアキシャル光学素子は、各々結像作用をする光学面とは反対側の面に組立性能検出用の曲面形状又は平面形状の鏡面を有している。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

以下に本発明による実施例を説明していく。まずオフアキシャル反射面から成るオフアキシャル光学素子の結像光学系（オフアキシャル光学系）への取り付ける様子を示す。

なお、以下、混乱が起きないように同一部材、同一機能を有する部材は、同一符番で説明する。

図１は本発明の実施例１の画像読取装置の外観図である。

図１において、１は画像読取装置である。１０は原稿であり、画像が形成されており、ガラスの原稿台１１上に置かれている。１２はキャリッジ(ユニット）であり、原稿１０を読取る結像光学系（不図示）、複数の反射ミラー（不図示）、そして原稿１０を照明する照明系（不図示）などが積載されている。１３は白板である。

図１における画像読取装置１は、最初にキャリッジ１２が白板１３の下部に配置され、白板１３を読み取ってシェーディングを行ない、明るさ、濃度の基準出しを行なう。次いで原稿台１１上に置かれた原稿１０の画像情報を矢印Ａ方向に走査しながら線順次で読み取っていく。

なお、ここで原稿１０面上の矢印Ａ方向に対し直角方向が主走査方向（矢印Ｂ方向）であり、矢印Ａ方向が副走査方向である。

副走査断面は、主走査方向を法線とする平面である。主走査断面は、副走査断面と直交し、かつ副走査方向と平行な平面である。

図２は図１に示したキャリッジ１２の内部を示した要部概略図である。

同図において、キャリッジ１２の内部は原稿１０を照明する照明系２５、原稿１０からの光束を反射させる複数の反射ミラー２２、２３、２４、原稿１０の画像情報を読取る結像光学装置１００が配置されている。結像光学装置１００は筐体４０と、該筐体内に収納配置された結像光学系２１とを有している。

結像光学系２１は、各々がオフアキシャル反射面よりなる４枚の光学樹脂材料からなる反射型の反射型オフアキシャル光学素子（オフアキシャル反射鏡）２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されている。

オフアキシャル光学素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、共通の光軸を持っていない。こうした非共軸より成る光学系をここではオフアキシャル光学系という。オフアキシャル光学系は像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えたとき、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面（オフアキシャル曲面）を含む光学系として定義される。このとき、基準軸は折れ曲がった形状となる。

反射型オフアキシャル光学素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、それぞれが筐体内に収納されており、該筐体４０に対して接着剤にて接着することにより保持されている。

さらに、結像光学系２１の結像位置には、主走査方向に画素がライン状に配列され，それが副走査方向に４列配置された光電変換素子としてのラインセンサ２１ｅが電気基板２１ｆ上を伴って配置されている。

ラインセンサ２１ｅはＲ（赤）、Ｇ(緑）、Ｂ(青）の３原色に加え、ＢＫ（黒）専用の１ラインを加えた４列配列であるが、本実施例に使用されるものはモノクロ（単一）のラインセンサでも構わず、このライン数に限定されない。

キャリッジ１２は、図中矢印Ａ方向、つまり副走査方向へ走査する。この走査により原稿台１１上の原稿１０の読取り位置Ｐの直下にキャリッジ１２が来た時、照明系２５で照明された原稿面の画像情報を含む光束は、３枚の反射ミラー２２、２３、２４で折り返されて結像光学系２１へと導かれる。

ここで、照明系２５は反射鏡とＬＥＤ素子より成る光源より構成されており、これによって、従来のキセノン管などに比べて、発生する熱量や消費電力の面で低く抑えられるという特徴がある。ＬＥＤ素子は白色ＬＥＤであり、単一の素子で白い色を発するものである。白色ＬＥＤは単一では従来のキセノン管ほどの光量を得られないため、主走査方向に複数並べて必要光量になるように構成されている。本実施例では結像光学系２１の読取り光軸Ｌを挟み２列で構成している。

３枚の反射ミラー２２、２３、２４は、それぞれキャリッジ１２内で固持されたガラスの平面ミラーである。この３枚の反射ミラー２２、２３、２４のうち、反射ミラー２２は原稿面から直接光束を折り返すほか、反射ミラー２３で反射された光束をもう一度折り返して反射ミラー２４へ偏向するように設定されている。こうすることにより４枚の反射ミラーを配置するときよりもコンパクトに構成することができる。

結像光学系２１へ入射した光束は、前述した反射型オフアキシャル面からなるオフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄで折り返されながらラインセンサ２１ｅ上に結像する。ある一ラインで検出された光束は、走査されると同時に読取り位置Ｐの前後近傍で別のラインでも検出される。そして不図示の同期部により読取った信号の同期が取られ、わずかながら異なる時間で読取られた別色の同じ位置Ｐでの情報を同期させて画像情報を正しく再現する。

上述しているように本実施例における結像光学系２１は、オフアキシャル光学系を使用している。

一般にオフアキシャル反射面が自由曲面より成る反射面の場合、通常のガラス材で製造しようとすると、製造工程が複雑化する。

そこでポリカーボネートやアクリル、ポリオレフィン系等の光学樹脂材を用いて、型成形で製造する方法がある。この方法は、面形状を容易に自由に設定でき、かつ、一旦、型を起こせば結果的に製造が容易になるという特徴がある。

ところで光学樹脂材は射出成形等の手法を用いて、光学素子の形状を容易に設定できる反面、従来のようなガラスや金属によるレンズやミラーに比べ、剛性が弱い。

このため反射型オフアキシャル光学系は、光学素子の変形変化や位置誤差に対して高い精度が要求される。

このときの誤差に対する光学性能の変化(敏感度）は透過型の光学素子を用いる場合に比べて、およそ倍である。透過型の光学素子の場合、該光学素子の両面を工夫して変化するパワー（屈折力）を抑えることもできるが、反射型の光学素子では、その形状そのものがパワーであり、面の変形はそのままパワーの変化に直結してしまう。

そのため通常、ガラス材より成る光学素子であれば金具で筐体に固定する構造をとることができる。しかしながら光学樹脂より成る光学素子で構成された反射型のオフアキシャル光学系にその構造を採用しようとすると、構成される光学素子が変形するため、ごく弱く抑えることが必要になる。

ただごく弱く抑えることになると、原稿を主走査及び副走査方向へ走査して読み取る際に振動により光学素子がゆれて良好な画像を得られなくなる虞がある。このほか、最悪、筐体から光学素子が外れてしまう虞もある。

一般には、光学素子を保持する保持部材を金具で筐体に固定する方法や、接着剤で固着する方法が適用できる。

金具による固定方法は常に同じ圧力で抑えることができる。接着剤による固定方法においても接着剤の量、位置を常に同一に保てば同じように安定して固定することができる。

紫外線硬化型の接着剤は、一定の時間、紫外線を照射することで実用強度に硬化する。接着硬化時に光学樹脂は引っ張り強度を受け、多少変形を受けるが、金具で固定するよりも格段に変形を抑えることができる。接着は光学樹脂に設定された位置決め部に一定の量の接着剤を塗布して筐体部に配置した後、一定量、一定時間の紫外線を照射することで行なうことで安定した固着ができる。

そこで本実施例では、光学素子の筐体内に保持するとき、接着剤を用いている。
ところで光学素子を保持した保持部材を筐体内で組み上げた後、最終的に結像光学ユニットとしての結像光学装置の光学性能を確認した際、何らかの要因で光学性能が十分に得られない場合がある。

要因としては加工誤差、組立誤差等、複数の要因が考えられる。一方、筐体や光学素子は共に型を使用した射出成形により製作されているものであり、個々のばらつきは少ない。この他の原因としては光学素子を固定するときの配置ズレ、あるいは接着剤の量や照射時間を誤っていたりすることもある。

ただ、組み上げた後での結像光学ユニット（結像光学装置）の性能からは、その原因が組立不良に寄る光学素子のズレなのか接着の不具合に寄るものなのか区別がつかず、またどの光学素子が原因なのかを掴むことが難しい。

そこで本実施例では、次の如く結像光学ユニット（結像光学装置）を構成することによって各光学素子の筐体内の配置位置誤差や光学面の変形を筐体内に収納した状態で容易に検査することができるようにしている。

まず、本実施例において、結像光学系２１を構成している４枚の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄについて、その外観と結像光学系２１にユニット組みする様子を図３、図４を用いて説明する。

図３は１つの反射型オフアキシャル光学素子の外観を示す外観図である。尚、本実施例では複数の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄのうち、代表として１つの反射型オフアキシャル光学素子２１ａを選択し、それについて説明する。

反射型オフアキシャル光学素子２１ａは、表面にアルミ蒸着により光を効率的に反射されるように最適化され、結像作用をする光学面(光学性能面)３０ａを有している。

また、反射型オフアキシャル光学素子２１ａは、光学面３０ａとは反対側の面(以下、「裏面」とも称す。）に組立性能検出用の曲面形状又は平面形状の鏡面（鏡面部）３０ｂが形成されている。

本実施例では、この鏡面３０ｂを平面形状より形成している。

ここでいう鏡面とは、研磨あるいはほぼ研磨状である状態の面のことを指し、その鏡面の表面粗さ度の平均値をＲａとするとき、
Ｒａ≦０．０２μｍ ‥‥(1)
なる条件で設定されている。

条件式(1)を満足させれば、例えば後述するように検査手段としての干渉計を用いた測定において、ニュートン縞を利用して鏡面の測定が容易であり、外れた場合には鏡面が正確に測定できない虞がある。

この鏡面はもちろん精度良く研磨されたほうが、より正確に測定が可能になり、下記の条件式(1a)を満足させれば通常の光学性能を有する面でも利用できる。

Ｒａ≦０．０１μｍ ‥‥(1ａ)
上記反射型オフアキシャル光学素子２ａは、筐体へ姿勢正しく配置するために、いくつかの位置基準となる箇所を設けている。図３において、主走査方向位置決めピン３０ｃは筐体内の主走査方向（長手方向）の位置を正確に決めるために設定されているものであり、このピン３０ｃを鏡体内の主走査方向位置決め部に突当てることで正確な位置が設定される。

また、図３において、副走査方向位置決め部３０ｇは長手方向２ヶ所に配備され、副走査方向の位置決めと面が回転してしまうのを阻止している。更に光軸方向位置決めピン３０ｄ、３０ｅ、３０ｆは、各々光学面３０ａと同一な面内に配置され結像光学系を構成する各オフアキシャル光学素子の間隔を維持するのと同時に、同一高さを正確に保つよう厳しい精度で設定されている。

図４は筐体４０と該筐体４０に反射型オフアキシャル光学素子２１ａを取り付ける様子を示した説明図である。

尚、他の反射型オフアキシャル光学素子２１ｂ、２１ｃ，２１ｄの筐体４０に取り付ける方法は反射型オフアキシャル光学素子２１ａとほぼ同様である。

図４において、筐体４０は４枚のオフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄが精度良く配置されるよう、位置決めのための工夫がしてある。同図の４０ａ，４０ｂ，４０ｃの３箇所に反射型オフアキシャル光学素子２１ａの光軸方向位置決めピン３０ｄ，３０ｅ，３０ｆに対応した付勢面４１が用意され、各対応した面にオフアキシャル光学素子２１ａのピンを当接させる。

このとき主走査方向、副走査方向の位置決めをするため、主走査位置決めピン３０ｃは主走査位置決め孔４０ｄへ、副走査方向位置決め部３０ｇは位置決め部４０ｅへそれぞれ当接させる。反射型オフアキシャル光学素子２１ａを筐体４０へ取り付ける際は、予め設定された量で３箇所４０ａ，４０ｂ，４０ｃに接着剤を塗布しておく。

ここで利用する接着剤は紫外線硬化型のもので、反射型オフアキシャル光学素子２１ａが筐体４０に設定された時に決められた時間、別途、あるいは同時に紫外線を照射する。なるべく同時に固化した方が、固化途中に引っ張られて傾くなどの影響がでない。

他の３面も同様にして接着を行う。そして、４枚の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄの接着が終了後、結像光学系２１はガイド孔４３を図示しないキャリッジ部の位置決めピンに合わせ、ネジ固定用穴４２の上からネジ固定する。

次に本発明に関わる結像光学系の検査方法について説明する。

以上述べてきたように４枚の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄを筐体４０の一部に接着した後に、万一結像性能が満足に出ないという場合が発生したとする。このような場合、４枚の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄの光学面は各々内側を向いている為、面の歪みを測定するなどということは困難である。

また、接着する際に取り付けの基準面に対してずれてしまっていたという時でも、そのズレを４面の中から不具合の面を見つけ出すのは困難である。また接着が正しく行なわれず変形が出てしまっている場合は、外側からでは面の内側を測定することができず、外してしまうと状態が変わってしまうため確認ができない。

本実施例では、上述した各反射型オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄの裏面側に設定された鏡面（鏡面部）３０ｂを利用する。各オフアキシャル光学素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄの裏面側には平面形状である鏡面が設定され、この鏡面は結像光学系２１の筐体の外側に対しては開かれた構成になっている。

反射型オフアキシャル光学素子は上述した如く光学樹脂からなる光学素子であり、極端に厚肉差が大きくなければ表面と裏面とは、ほぼ同様に変形するとみていい。

そこで本実施例では、この結像光学系２１に対して外側から鏡面３０ｂの面変形、面変移、面形状を後述する検査手段により測定することにより、該鏡面３０ｂまたは光学面３０ａの状態を検査している。

図５は結像光学系を構成する１つのオフアキシャル光学素子の鏡面を検査手段を用いて測定する様子（検査方法）を示した説明図である。

図５において、５０は検査手段であり、干渉計５１とモニター５２とを有しており、鏡面３０ｂの状態を検査している。

本実施例では、図５に示すように、反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面側の鏡面３０ｂに対して正対させた干渉計５１を用意する。反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面の鏡面３０ｂからの返り光（反射光）により干渉縞を形状し、その様子がモニター５２にて表示される。

このとき、予め測定しておいた正常に接着が行なわれた場合の「元干渉縞」との比較を行なう。もし、「元干渉縞」と遜色ない縞が観測されれば、その面は接着が正しく行われている。万一それと大きく異なるようであれば接着がうまくいっておらず、どちらか一方に引っ張られている様子があれば接着剤の量が３点（図４に示す３箇所４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）で異なっているか、あるいは接着位置がずれている虞がある。あるいは干渉縞が「元干渉縞」と同等であっても、干渉縞を出す際に本来の姿勢から筐体４０を傾ける必要があるような場合、オフアキシャル光学素子２１ａが傾いて取り付けられている虞がある。

このようにして接着、あるいは取り付け誤差がどの面に対して起きているのかが、筐体４０から反射型オフアキシャル光学素子２１ａを取り外さずとも確認でき、必要な部分だけを再接着することで修正に掛かる時間や部品も最小限で済ませることができる。

尚、本実施例では反射型オフアキシャル光学素子２１ａを例にとり、その検査方法を示したが、他の反射型オフアキシャル光学素子２１ｂ、２１ｃ，２１ｄにおいても、その検査方法は同様である。

また本実施例では反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面側を鏡面としているが、アルミなど金属を蒸着、あるいは塗布した面（反射作用を有する蒸着膜、あるいは塗布膜で形成した面）としても良い。これにより反射率が上がり、測定に対してメリットがあるほか、表裏両方の面に蒸着することで蒸着時の変形も緩和するなどの利点特徴がある。 このように本実施例においては上記に示した検査方法を用いた検査手段を画像読取装置に搭載し、該検査手段からの検出結果に基づいて、４つのオフアキシャル光学素子の姿勢を調整することにより、高性能でより構成が簡易な画像読取装置を得ている。

図６は本発明の実施例２の反射型オフアキシャル光学素子を測定する様子（検査方法）を示した説明図である。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面の鏡面３０ｂを集光作用、あるいは発散作用をする球面形状より形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

つまり同図において、２１ａは反射型オフアキシャル光学素子であり、その裏面の鏡面(鏡面部）３０ｂを集光作用、あるいは発散作用をする球面形状より形成している。

さらに曲面形状よりなる鏡面３０ｂを光学面３０ａの軸上パワーの絶対値と同一形状となるように形成している。

本実施例では、図６に示すようにオフアキシャルな面を持つオフアキシャル光学素子２１ａの裏面側を球面形状の鏡面以上の精度の仕上げで設定しておく。

そこへ例えば平行光束にコリメートされた光源手段（不図示）から射出された光束６Ａを球面形状からなる鏡面３０ｂに入射させる。すると、鏡面３０ｂは球面形状で、かつこの場合は凸面であるので光束は拡散気味に広がる。その光束を結像レンズ(集光レンズ）６１により検知面(光束検知面）６２へ集光させる。

検知面６２にはＰＤ（Photodiode）などの光量によって出力が変化する光学素子や、検知面６２への集光位置により位置情報が得られるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）などの光学素子を利用する。そしてその検知面６２から電気信号（検知出力値）を得て、出力の変化、あるいは検知面位置情報から裏面からの反射光の集光状態を得る。

尚、光源(不図示）、結像レンズ６１、検知面６２に利用されるＰＤやＰＳＤの各要素は検査手段６０の一要素を構成している。

本実施例では、オフアキシャル光学素子２１ａ〜２１ｄを筐体４０に取り付けた際の標準状態の検知出力値Ａを予め測定しておく。そして、なんらかの不具合があった時の検知出力値Ｂを検知出力値Ａと比較した場合、検知出力値Ｂは標準状態の検知出力値Ａから低下しているはずである。

例えば図７Ａに示すように、検知面を標準位置７ａから前後させた位置７ｂ、７ｃのところに検知出力値のピークがある、。つまり集光しているところが位置７ｂ、７ｃにあれば、その移動量と設定した結像レンズ６１の焦点距離からオフアキシャル光学素子２１ａの裏面の球面形状からなる鏡面３０ｂの曲率変化分がわかる。これにより、測定した鏡面３０ｂが変形しているのか、していないのかが判別できる。

また図７Ｂに示すように、検知面６２にＰＳＤ７１などのセンサを利用すれば、標準状態ｂ１での結像位置からズレた状態であるズレ状態ｂ２を検出することによって、オフアキシャル光学素子２１ａの傾きなどを検出することができる。

なお、ここではオフアキシャル光学素子の裏面側を凸面の球面形状に設定したが、凹面で設定しても構わない。ただし凹面にする場合、主走査方向の中心部と周辺部とで厚肉の差が大きくなると、成形の際に面の変形等の不具合が出ることがあるので注意が必要である。

また、例えば先の結像レンズ６１との組合せを前提にすれば、必要に応じて非球面、あるいは光学面と同じ形状の凹凸逆の面などに設定することも、もちろん可能である。結像レンズ６１をこれらの形状と組み合わせることで、検知面への集光度があがるように設定すればよい。

このように本実施例では球面形状よりなる鏡面３０ｂを照射し、該鏡面３０ｂからの反射光を利用して複数の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ〜２１ｄの筐体４０内における組立精度を上述した検出手段を用いて検出している。これにより前述の実施例1と同様な効果を得ている。

図８は本発明の実施例３の画像読取装置の要部概略図である。

本実施例における画像読取装置は、前述した結像光学装置１００及び検査方法が取り入れられ、連続運転中におけるオフアキシャル光学素子２１ａの変形が変形監視部１２０により監視できるように構成されている。

つまり図８において、キャリッジ１２は筐体４０を擁しており、その筐体４０の内部には４枚の反射型オフアキシャル光学素子２１ａ〜２１ｄより成る結像光学系２１、ラインセンサ２１ｅ、基板２１ｆ等を擁している。

結像光学系２１の一要素を構成する反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面は、球面形状からなる鏡面（鏡面状態）３０ｂで仕上げられた状態に設定されている。また筐体４０の内部１２には、反射型オフアキシャル光学素子２１ａの変形を監視するための変形監視部１２０が設けられており、該反射型オフアキシャル光学素子２１ａの形状を不図示のモニターにより監視している。

尚、反射型オフアキシャル光学素子２１ａに限らず、他の反射型オフアキシャル光学素子２１ｂ、２１ｃ，２１ｄのうち、少なくとも1つの反射型オフアキシャル光学素子の形状を変形監視部１２０により監視しても良い。

変形監視部１２０は平行光束を射出する半導体レーザとコリメートレンズからなる光源部１２１と反射型オフアキシャル光学素子２１ａの裏面の鏡面３０ｂからの反射光を取り入れる結像レンズ１２２と変位検出器１２３とから構成されている。これにより前述の実施例２で示したように、変位検出器１２３からの出力変化によりオフアキシャル光学素子２１ａの変形を不図示のモニターにより監視することができる。

例えば長時間の連続運転で装置内部の温度がかなり上昇した場合や、周辺温度が高い場合などに、光学樹脂である反射型オフアキシャル光学素子に万一変形が起きると画質の劣化を招いてしまう。

そこで、ここで検知した信号から装置のモニターに注意を促すメッセージを出す、あるいは装置を一時停止して温度を低下させる、あるいは内部冷却ファンを回して内部温度を下げるなどの処置をとれば安定した画像の読取りが実現できる。

更にいずれかの反射型オフアキシャル光学素子を筐体４０に直接接着せずに保持部材で保持した後に間接的に筐体４０に配置する取り付け板を用意する。そして、そこに反射板を貼付け、その取り付け板を自動的に姿勢制御させる電気的補正機構を盛り込むことで、常に高画質な画像読取装置を提供できる。

本発明の実施例１の画像読取装置の外観図 本発明の実施例１の画像読取装置のキャリッジを示す図 オフアキシャル光学素子の外観を示す図 筐体とオフアキシャル光学素子の取り付けを説明する図 本発明の実施例１において結像光学系を干渉縞で測定する様子を示す図 本発明の実施例２において裏面鏡面の状態を測定する様子を示す図 検知結果から面の曲率の変化の状態を知る検査方法を説明する図 検知結果から面の偏芯、位置ズレを知る検査方法を説明する図 本発明の実施例３の面の状態を知る検査方法を搭載した画像読取装置を示す図 従来のキャリッジ一体式の画像読取装置の要部概略図 従来の画像読取装置の結像光学系の基本構成を示す図

符号の説明

100 結像光学装置
10 原稿
11 原稿台
12 キャリッジ
13 白板
21 結像光学系
21a.21b.21c.21d. 反射型オフアキシャル光学素子
21e ラインセンサ
21f 電気基板
22.23.24 反射ミラー
25 照明系
30a 光学面
30b 鏡面(鏡面部）
30c 主走査方向基準ピン
30d.30e.30f 光軸方向基準ピン
30g 副走査方向位置決め部
40 筐体
120 変形監視部

Claims (12)

1. 画像情報を光電変換素子の上に結像させて、該画像情報を得る画像読取装置に用いられる結像光学ユニットであって、
   該結像光学装置は筐体と、該筐体内に配置された結像光学系とを有し、
   該結像光学系は、複数の反射型オフアキシャル光学素子を有し、
   前記反射型オフアキシャル光学素子は、該画像情報を結像させる光学面とは反対側の面に前記筐体内での組立性能検出用の曲面形状又は平面形状の鏡面を有することを特徴と結像光学ユニット。
2. 前記反射型オフアキシャル光学素子の前記画像情報を結像させる光学面とは反対側の面に形成した鏡面の表面粗さ度の平均値をＲａとするとき、
   Ｒａ≦０．０２［μｍ］
   なる条件で設定されていることを特徴とする請求項１に記載の結像光学ユニット。
3. 前記曲面形状の鏡面は、集光作用、あるいは発散作用をする鏡面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学ユニット。
4. 前記曲面形状の鏡面は、球面形状からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の結像光学ユニット。
5. 前記曲面形状の鏡面は、前記光学面の軸上パワーの絶対値と同一の形状からなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の結像光学ユニット。
6. 前記鏡面には反射作用を有する蒸着膜、あるいは塗布膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の結像光学ユニット。
7. 前記複数の反射型オフアキシャル光学素子の材料は、各々光学樹脂からなり、前記筐体内に接着され保持されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の結像光学ユニット。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の結像光学系を構成する反射型オフアキシャル光学素子の鏡面に光源手段からの光束を照射し、該鏡面からの反射光を利用して前記複数の反射型オフアキシャル光学素子の組立精度を検出することを特徴とする検査方法。
9. 前記検査方法は、前記鏡面に対し照射した光束の鏡面からの反射光を利用して干渉縞を形成し、その干渉縞を測定することにより行なうことを特徴とする請求項８に記載の検査方法。
10. 前記検査方法は、前記光源手段からの光束であって、前記鏡面からの反射光を集光レンズで光束検知面の上に集光し、その集光位置を検出することによって行なうことを特徴とする請求項８に記載の検査方法。
11. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の検査方法を用いた検査手段を搭載していることを特徴とする画像読取装置。
12. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の検査方法を用いた検査手段を搭載し、その結果に基づいて前記結像光学ユニットを構成する光学素子の姿勢を調整することを特徴とする画像読取装置。

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