JP2779585B2 - 画像装置 - Google Patents

画像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】この発明はLEDヘッドや,ELヘ
ッド,イメージセンサ等の画像装置に関し、特に単眼レ
ンズを用いた画像装置に関する。
【0002】
【従来技術】単眼レンズを用いた画像装置は画像の縮小
拡大ができるため、古くから提案されている。しかしな
がらこのような画像装置は、単眼レンズを精密に搭載せ
ねばならないため、実用化が困難である。例えば単眼レ
ンズの配列ピッチが狂うと、レンズとレンズのつなぎ目
の位置で、白筋や黒筋が生じる。レンズが傾くと、結像
位置が狂う。またレンズ搭載面の平坦度が低下すると、
焦点性能が低下する。安価で簡単なホルダーを用いて、
単眼レンズを正確に位置決めすることは困難である。
【0003】
【発明の課題】請求項1の発明の課題は、単眼レンズ
を、水平方向にも垂直方向にも、正確に位置決めするこ
とにある。請求項2の課題は、小さなレンズを多数回搭
載する代わりに、大きなレンズを少数回搭載するように
し、単眼レンズを容易にかつ正確に搭載することにあ
る。請求項3の課題は、単眼レンズをホルダーに正確に
かつ容易に位置決めすることにある。
【0004】
【発明の構成】この発明は、単眼レンズと受発光アレイ
とを組み合わせて結像させるようにした画像装置におい
て、受発光アレイに対向してレンズホルダーを設け、ホ
ルダーに単眼レンズの収容用の凹部を設けてレンズを収
容し、凹部の底面に設けたフランジ面にレンズの底面を
当接させ、かつホルダー上に、透孔付きの金属プレート
を配置して、透孔にレンズを嵌着したことを特徴とす
る。好ましくは、レンズを2個一体とし、周囲にリング
を設けて、複合レンズとし、複合レンズのリング底面
を、凹部底面のフランジ面に当接させる。また好ましく
は、上部ホルダーと前記ホルダーとで金属プレートを挟
むように上部ホルダーを設け、上部ホルダーにはゴム部
材を設けて、レンズの上面を押圧する。受発光アレイと
しては、実施例に示すLEDアレイの他にELアレイや
CCDアレイなどを用いる。
【0005】
【発明の作用】請求項1の発明では、単眼レンズを金属
プレートでX方向に対して位置決めする。位置決めに用
いる透孔をエッチングなどで設ければ、極めて正確に位
置決めすることができる。また単眼レンズは、レンズホ
ルダーに設けたフランジ面に当接させ、Y方向に位置決
めする。レンズの搭載では、金属プレートにレンズを嵌
着し、レンズホルダーにセットすればよく、容易に搭載
することができる。プレートは金属製なので、プラスチ
ックに比べて熱膨張率が小さく、熱変形による結像性能
の低下を防止することができる。請求項2の発明では、
単眼レンズを2個一組とした複合レンズとして用いる。
このためレンズの搭載回数が2分の1になり、しかもよ
り大きなレンズを用いることになるため、正確にかつ容
易に搭載することができる。請求項3の発明では、上部
ホルダーとゴム部材とを設けて、上部ホルダーからゴム
部材を介して単眼レンズをレンズホルダーのフランジ面
へと押圧する。このため接着剤なしで、単眼レンズを正
確にフランジ面に当接させることができる。
【0006】
【実施例】図1〜図4に、最初の実施例を示す。図3に
おいて、2は単眼レンズで、プラスチックあるいはガラ
スのいずれのレンズでもよいが、ここではプラスチック
レンズとし、4はそのレンズ部、6はその周囲のリング
部である。リング部6は、射出成型時に金型で正確に形
成されるので、リング部6の底面を基準面8とする。
【0007】図1,図2,図4に画像装置の構造を示す
と、10はLED基板でガラスやプラスチックなどの基
板を用い、12はLEDアレイである。また14は、基
板10に設けたピン穴である。16はレンズホルダー
で、例えばプラスチック製とし、18は凹部で、20は
凹部18の中心に設けた透孔、22は透孔20の周囲に
設けたフランジ面で、レンズ2の基準面8と当接させ
る。24はピンである。
【0008】26は金属プレートで、平坦で反りの少な
いプレートとするため、厚さを例えば0.1ないし0.5mm程
度とする。金属プレート26には、例えば銅やステンレ
スあるいはアルミニウムなどを用い、厚さが0.5mmを越
えると反りやすく、0.1mm未満では変形しやすいため、
平坦度を得るのが難しい。金属プレート26には、エッ
チングにより透孔28とピン穴30とを設ける。エッチ
ングによる加工では、プレス加工などに比べ、正確にか
つ容易に透孔28を設けることができる。32は上部ホ
ルダーで、34は透孔である。
【0009】このような画像装置の組立では、基板10
にLEDアレイ12を搭載する。金属プレート26の透
孔28に単眼レンズ2を嵌着し、金属プレート26を挟
み込むように上部プレート32をセットして、単眼レン
ズ2の基準面8をフランジ面22に当接させ、接着剤で
フランジ面22に固定する。次いで、ピン24により、
基板10から上部プレート32までを一体に結合する。
【0010】金属プレート26の透孔28はエッチング
で設けたので、形状精度が高い。同様に、単眼レンズ2
の周囲のリング部6の側面は、レンズ2の形成時の金型
により正確に形成されている。そこで単眼レンズ2を透
孔28に嵌着すると、レンズ2を図での水平方向に正確
に位置決めすることができる。単眼レンズ2は上部ホル
ダー32により押圧され、基準面8が凹部18のフラン
ジ面22に当接する。このため単眼レンズ2を、図での
垂直方向に正確に位置決めすることができ、水平方向に
も垂直方向にも正確に位置決めすることができる。そし
て、金属プレート26はピン24により基板10に結合
され、単眼レンズ2はLEDアレイ12に対して正確に
搭載される。このようにして単眼レンズ2を例えば±5
μm以下の誤差で搭載し、LEDアレイ12からの光を
2倍に拡大しても、画像品位が低下しないようにする。
【0011】周囲温度の変動やLEDアレイ12からの
発熱などで、金属プレート26が変形すると、結像性能
が低下する。特に実施例の画像装置の場合、LEDアレ
イ12からの光を単眼レンズ2で拡大して結像させるの
で、熱変形により単眼レンズ2の位置が5μm以上シフ
トすると、アレイ12とアレイ12との変わり目に対応
する位置に白すじや黒すじが発生する。しかしながら金
属の熱膨張率は一般に1〜2×10-5/℃程度であり、
プラスチックの熱膨張率である5〜7×10-5/℃より
も小さく、金属プレート26により単眼レンズ2の水平
方向位置を決定することにより、熱変形による画像品位
の低下を防止することができる。また実施例では、金属
プレート26を2つのホルダー16,32で挟み込んだ
ので、例えばレンズ2からプレート26へと伝わった熱
を、ホルダー16,32へと逃がし、熱変形をさらに小
さくすることができる。
【0012】
【実施例2】図5,図6に、第2の実施例を示す。この
実施例は、2個の単眼レンズを一体として複合レンズ4
0とし、複合レンズ40単位での搭載を行うものであ
る。図6に示すように、複合レンズ40では2個のレン
ズ部4,4を一体として、その周囲をリング部42で囲
み、リング部42の底面を基準面44とする。レンズ4
0の形成では、例えば中心部から樹脂を注入すると、樹
脂はレンズ40の左右に均一に流れて、左右のレンズ部
4,4を対称に形成することができる。これに対して例
えばレンズ部4を3個一体とすると、中央部のレンズと
左右のレンズとを均一に形成することが難しく、例えば
左右のレンズへの樹脂の流れ込み量が中央のレンズと異
なったりする。4個以上のレンズ部4を設けると、均一
にレンズ部4を形成することがさらに難しくなる。
【0013】図5において、50はレンズホルダーで、
複合レンズ40を用いることに対応して大きな凹部52
を設け、2ヶ所に透孔20,20を設けると共にその周
囲を平坦にしてフランジ面54とする。また56は、ピ
ン24のピン穴である。60は、複合レンズ40に対応
した金属プレートで、エッチングにより透孔62とピン
穴30とを設ける。これ以外の点では、図1〜図4の実
施例と同様である。
【0014】図1〜図4の実施例と、図5,図6の実施
例との違いは、小さな単眼レンズ2を多数回搭載するの
と、大きな複合レンズ40を少数回搭載することとにあ
る。小さな単眼レンズ2を搭載するにも、大きな複合レ
ンズ40を搭載する方が容易で、しかも搭載回数は2分
の1になる。このため図5,図6の実施例では、単眼レ
ンズをより正確に搭載することができる。また複合レン
ズ40の内部では、レンズ部4,4間の間隔が一定で、
複合レンズ40内でのレンズの配列ピッチを一定にする
ことができる。
【0015】
【実施例3】図7に、第3の実施例を示す。この実施例
では、Oリング64を用いて単眼レンズ2を上部ホルダ
ー32側から押圧し、基準面8をフランジ面22に当接
させる。このようにすると、上部ホルダー32側の精度
が低い場合でも、単眼レンズ2をフランジ面22に正確
に当接させることができる。また接着剤を用いないの
で、接着剤の硬化を待つ必要がなく、接着剤の硬化温度
にあわせて空調する必要もなくなる。さらに接着剤の厚
さのばらつきにより、単眼レンズ2の高さ位置がばらつ
くという問題がなくなり、また接着剤がレンズ部4に垂
れて結像性能が低下するという問題もなくなる。なおO
リング64に変えて、ゴムパッキン等を用いても良い。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明では、単眼レンズを金属
プレートによりX方向に位置決めし、レンズホルダーの
フランジ面を用いて、Y方向に位置決めする。このため
単眼レンズを水平方向にも垂直方向にも、正確に位置決
めすることができる。レンズの搭載では、金属プレート
の透孔に嵌着した後、レンズホルダーの凹部にセットす
ればよく、容易に搭載できる。またホルダーは金属製な
ので、熱膨張率が小さく、温度変動による結像性能の低
下が小さい。請求項2の発明では、単眼レンズを2個一
体とした複合レンズとし、1個ずつの単眼レンズを搭載
する場合に比べて、2分の1の搭載回数で、しかもより
大きなレンズを用いて搭載することができる。このため
単眼レンズの搭載性能がさらに向上する。さらに複合レ
ンズの内部ではレンズ間の配列ピッチが一定であり、レ
ンズの配列ピッチの精度が向上する。請求項3の発明で
は、ゴム部材を設けて単眼レンズの上面を押圧し、レン
ズ底面の基準面をレンズホルダーのフランジ面に正確に
当接させることができる。このようにすれば接着剤が不
要になり、接着剤の厚さばらつきによる単眼レンズのY
方向位置の変動や、接着剤がレンズ部の表面に付着する
ことによる結像性能の低下がない。さらに接着剤の硬化
を待つ必要がなく、また接着剤の硬化温度に合わせて空
調を施す必要もない。請求項3の発明では、上部ホルダ
ーとレンズホルダーの2つのホルダーで金属プレートを
挟み込むので、金属プレートからの放熱が特に容易にな
り、熱変形による結像性能の低下をさらに防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の画像装置の長手方向平面図
【図2】 実施例の画像装置の短片方向断面図
【図3】 実施例に用いた単眼レンズの断面図
【図4】 実施例の画像装置の分解状態を示す斜視図
【図5】 第2の実施例の画像装置の分解状態を示す要
部斜視図
【図6】 第2の実施例で用いた単眼レンズの断面図
【図7】 第3の実施例の画像装置での単眼レンズの搭
載状態を示す要部断面図
【符号の説明】
2 単眼レンズ 4 レンズ部 6 リング部 8 基準面 10 LED基板 12 LEDアレイ 14 ピン穴 16 レンズホルダー 18 凹部 20 透孔 22 フランジ面 24 ピン 26 エッチングプレート 28 透孔 30 ピン穴 32 上部ホルダー 34 透孔 40 複合レンズ 42 リング部 44 基準面 52 凹部 54 フランジ面 56 ピン穴 60 金属プレート 62 透孔 64 Oリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 1/028 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01H 35/00 G02B 7/00 - 7/02 H04N 1/028 B41J 2/44 - 2/455

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単眼レンズと受発光アレイとを組み合わ
    せて結像させるようにした画像装置において、 受発光アレイに対向してレンズホルダーを設け、該ホル
    ダーに単眼レンズの収容用の凹部を設けて前記レンズを
    収容し、該凹部の底面に設けたフランジ面に前記レンズ
    の底面を当接させ、 かつ前記ホルダー上に、透孔付きの金属プレートを配置
    して、該透孔に前記レンズを嵌着したことを特徴とす
    る、画像装置。
  2. 【請求項2】 前記レンズを2個一体とし、周囲にリン
    グを設けて、複合レンズとし、 該複合レンズのリング底面を、前記凹部底面のフランジ
    面に当接させたことを特徴とする、請求項1の画像装
    置。
  3. 【請求項3】 上部ホルダーと前記ホルダーとで金属プ
    レートを挟むように、上部ホルダーを設け、該上部ホル
    ダーにはゴム部材を設けて、前記レンズの上面を押圧す
    るようにしたことを特徴とする、請求項1の画像装置。
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