JP2886032B2 - 画像読取装置の光学調整機構 - Google Patents

画像読取装置の光学調整機構

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レンズフレームに装
着された結像レンズとイメージセンサの相対位置関係を
調整する機構に関するもので、主としてイメージセンサ
などの縮小光学系を用いた画像読取装置のピント及び光
軸を調整する機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は2キャリア方式のイメージスキャ
ナの模式図で、透明原稿台31の下面に沿って走行する
第1キャリア32に光源ランプ33と第1ミラー34と
が搭載され、透明原稿台31上に載置された原稿の読取
光を90度屈曲させ、第1キャリア32の2分の1の速
度で同方向に走行する第2キャリア35に搭載した45
度の角度で互いに直交する第2及び第3ミラー36、3
7で読取光を180度転向させ、定位置に置かれた結像
レンズ2で読取光を一次元イメージセンサ20の受光面
に結像させる構造である。
【0003】この構造の場合、結像レンズ2及びイメー
ジセンサ20は、レンズフレーム1に搭載された状態で
装置のフレームに固定される。また他の構造として結像
レンズとしてロッドアレイレンズなどを用い、結像レン
ズとイメージセンサとをキャリアに搭載して走行させる
構造のものもあり、この場合には走行するキャリアが結
像レンズフレームとなる。
【0004】イメージセンサの組み立てにおいては、結
像レンズ2とイメージセンサ20との位置関係を調整し
て、読取画像が正確にイメージセンサ20の受光面上で
結像するように調整しなければならない。そこで従来は
図7及び8に示す構造で結像レンズ2とイメージセンサ
20の相対位置を調整していた。
【0005】すなわち結像レンズ2をレンズフレーム1
に光軸方向に移動自在に装着するとともに、イメージセ
ンサ20を固定したセンサ基板21をレンズフレーム1
の光軸と直交する端面に小ネジ16で固定する構造と
し、センサ基板21の取付孔38を小ネジ16に対して
大きめの孔としておき、センサ基板21を結像レンズ2
の光軸Lと直交する面内で微小移動させることによって
イメージセンサ20と結像レンズ2との光軸を合わせた
あと小ネジ16を締結してセンサ基板21を固定し、一
方結像レンズ2を光軸方向に微小移動してピントを合わ
せたあと止めネジ39で結像レンズ2を固定するという
方法でピントおよび光軸の調整を行っていた。
【0006】またイメージセンサ20自体の形状精度や
センサ基板21へのハンダ付け精度及びレンズ精度(結
像面の傾き及び像面湾曲)に起因して、結像レンズ2の
光軸Lとイメージセンサ20の受光面の直角度が出にく
く、イメージセンサの位置ライン全域での解像度が出な
い場合があり、このような場合には、固定部のレンズフ
レーム1とセンサ基板21との間にスペーサを入れてイ
メージセンサ20の取付角度を調整していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】レンズフレーム1は、
装置の軽量化とコスト低減を図るために、通常樹脂成形
品やアルミニウムダイキャストで製作される。この種の
材料は熱膨張係数が比較的大きいため、光源ランプ33
の発熱等による環境温度変化で結像レンズ2とイメージ
センサ20との間の距離が変化し、解像度が低下すると
いう問題があった。
【0008】また従来の装置では、装置組み立て時にお
いて、結像レンズ2およびセンサ基板21の位置を設定
した後の小ネジ16や止めネジ39の締付時に、締結部
材から作用する接線方向の力によって調整値がずれてし
まい、調整作業が難しいという問題があった。またスペ
ーサを用いて結像レンズの光軸とイメージセンサの受光
面との直角度を出す作業は、非常に面倒であり、小ネジ
16の締付力によってセンサ基板21の角度もずれてく
るため、調整作業を幾度もやり直さねばならない等の問
題があった。
【0009】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたもので、環境温度の変化に対するピントのずれを
可及的に減少させるとともに、複雑な治具などを用いな
いで結像レンズとイメージセンサの位置関係を容易かつ
正確に調整することができる機構を得ることを課題とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明では、結像レン
ズ2をレンズフレーム1の定位置に固定し、結像レンズ
2の光軸L方向に延びる支持部材3を設けてこの支持部
材3の先端にイメージセンサ20を固定したセンサ基板
21を装着している。支持部材3はフレーム1より小さ
な熱膨張係数を有するものとし、結像レンズ2の中心に
対応する位置で光軸方向の位置を規制してフレーム1に
装着する。イメージセンサ20は光軸Lを挟んだ対称な
位置で上記支持部材3に固定し、この固定位置を各別に
光軸方向に微小移動させる光軸方向位置調整手段6を設
ける。
【0011】支持部材3は、一体の構造でも良いが、結
像レンズ2の光軸Lを挟んで対称に配置された光軸方向
に長い2本の杆材で形成するのが好ましい。この場合の
杆材3は、光軸L方向に移動可能にフレーム1に支持
し、結像レンズ2の中心位置を基準として各別に光軸方
向に位置調整自在に設ける。イメージセンサ20は、上
記固定位置のそれぞれにおいて、イメージセンサ20の
受光面と平行な方向に微小移動させる面方向位置調整手
段8を介して支持部材3に固定される。
【0012】光軸方向および面方向の位置調整手段は、
回転斜面を有する位置決め部材6、8と、この位置決め
部材の回動に摩擦抵抗力を付与する付圧部材7、9とを
備えたものとするのが好ましく、回転斜面を有する位置
決め部材6、8として偏心リングを用い、付圧部材7、
9として偏心リングを軸方向に付圧する圧縮バネを用い
ることができる。偏心リング6、8は、中心ピン4、1
4に回動自在に嵌合し、その偏心外周を長孔12ないし
溝11に滑動自在に嵌合して位置調整手段を構成する。
【0013】
【作用】上記の構成において、結像レンズ2はレンズフ
レーム1の定位置に固定され、イメージセンサ20を固
定したセンサ基板21は支持部材3に固定される。そし
て結像レンズ2の光軸に対して対称に配置された光軸方
向位置調整手段6を個別に調整することにより、結像レ
ンズの光軸Lに対するイメージセンサ20の受光面の直
角度とピントとを調整する。次に面方向位置調整手段8
を個別に調整することにより、イメージセンサ20の読
取ラインと読取光とのずれ及び傾きを調整する。さらに
必要があれば適宜治具24などを用いてイメージセンサ
20の読取線方向の位置を調整する。
【0014】支持部材3は結像レンズ2の中心位置でレ
ンズフレーム1に光軸方向の位置を規制されて取り付け
られているため、支持部材3として鉄などの熱膨張係数
の小さな部材を用いることにより、環境温度変化による
結像レンズ2とイメージセンサ20との間の距離の変動
を小さくすることができる。またイメージセンサ20は
結像レンズの光軸Lと対称な位置で個別に光軸方向の位
置を調整できるため、ピントの調整と同時に結像レンズ
の光軸Lとイメージセンサ20の受光面との直角度も調
整することができ、特にイメージセンサの直角度の調整
作業が容易になる。
【0015】さらに光軸方向や面方向の位置調整手段
6、8として、偏心リングや回転カムやネジなどの回転
斜面を有する位置決め部材と、これを摩擦力で固定する
付圧部材7、9を設けた構造とすることにより、位置決
め部材6、8の回動により容易に位置決めができるとと
もに、付圧部材7、9で締結したままの状態で位置決め
作業ができるため、調整作業が極めて容易になり、位置
調整後の締結操作が不要となるから、締結時に調整値が
ずれる問題も生じない。さらに複雑な治具を用いること
なく調整作業を行うことができるので、組立後ないし使
用途中における再調整作業も容易である。
【0016】
【実施例】次に図1ないし図6に示す実施例について説
明する。レンズフレーム1は前方中央部に結像レンズ2
を装着する円筒部1aを有し、結像レンズ2はこの円筒
部の定位置に固定される。円筒部1aの両側には結像レ
ンズ2の装着位置を挟む対称な位置に支持杆3がその両
端をレンズフレーム1に光軸方向に移動自在に軸支され
て装架されている。レンズフレーム1には、装着された
結像レンズ2の光軸方向の中心に対応する位置で、支持
杆3と直交する方向の基準ピン4が植立されている。
【0017】基準ピン4は、図2に示すように、支持杆
3を遊隙5をもって貫通しており、その先端側に第1偏
心リング6が回動自在に挿通され、この第1偏心リング
6と基準ピン4の頭4aとの間に皿バネ7が介装されて
いる。偏心リング6は、図3に示すように、中心孔6b
に対して偏心した外周6aを備え、その上方に皿バネ7
と基準ピンの頭4aとを囲むように延びる筒状の操作部
の上端にすり割6cが設けられている。
【0018】支持杆3には基準ピン4の貫通部の先端側
の部分に軸直角方向の溝11が形成されており、この溝
11と偏心リング6の偏心部の外周6aとが嵌合してい
る。偏心リング6は皿バネ7の付勢力によって支持杆3
に押圧されており、適当な板片をすり割6cに挿入して
手で回動させることによって基準ピン4まわりに回動
し、偏心部の外周6aの回転斜面の作用により、支持杆
3を結像レンズ2の光軸方向に移動させる。偏心リング
6の回動位置は、皿バネ7の付圧力に起因する摩擦力に
より保持され、支持杆3の光軸方向の位置は基準ピン4
により保持される。
【0019】各支持杆3の先端には、先端ピン14が突
出しており、その中心にネジ孔15が設けられている。
イメージセンサ20を固定したセンサ基板21には、支
持杆3の先端に対応する位置にイメージセンサ20の読
取線と平行な方向の長孔12が設けられている。先端ピ
ン14には第2偏心リング8が嵌合しており、この第2
偏心リング8の嵌合部の外周8aと長孔12とが嵌合し
た状態でセンサ基板21が支持され、ネジ孔15に締結
した小ネジ16の頭と第2偏心リング8との間に介装し
た皿バネ9の付勢力によってセンサ基板21は支持杆3
の先端と第2偏心リング8との間で挟持されている。
【0020】第2偏心リング8は、図3に示した第1偏
心リングと全く同一の構造であり、すり割8cに適宜板
片を挿入して手で回動させることにより、偏心部の外周
8aの回転斜面の作用で、センサ基板21はその固定部
においてイメージセンサ20の読取線と直交する方向に
移動する。そしてこの移動位置は皿バネ9の付圧力によ
って生ずる摩擦力により保持される。
【0021】さらに図の実施例のものでは、図1に示す
ようにセンサ基板21の一方の端部にイメージセンサ2
0の読取線と直交する方向の長孔22が設けられてお
り、この長孔22に対応する部分のレンズフレーム1に
ピン孔23が設けられている。そして先端のピン24a
と中間の円筒部24bとを偏心させて基端に摘み24c
を設けた治具24を用意し、円筒部24bを長孔22に
挿通した状態でピン24aをピン孔23に嵌合し、摘み
24cを回動させることにより、センサ基板21をイメ
ージセンサ20の読取線と平行な方向に移動させて、そ
の位置を調整できるようになっている。
【0022】次に実施例の構造の装置における光軸調整
作業について説明する。まずレンズフレーム1に結像レ
ンズ2を装着して定位置に固定し、イメージセンサ20
を固定したセンサ基板21を第2偏心リング8を介して
支持杆3の先端に固定する。このとき第1偏心リング6
及び第2偏心リング8は、皿バネ7、9の付勢力によっ
て固定される。この状態で第1偏心リング6を回動させ
ることにより、支持杆3の両端を結像レンズ2の光軸方
向に個別に進退させることができるから、2本の支持杆
3の第1偏心リング6をそれぞれ個別に調整して、イメ
ージセンサ20の受光面と結像レンズ2の光軸との直角
度およびピントの調整を行う。
【0023】次に第2偏心リング8を回動することによ
り、センサ基板21の両端を個別にイメージセンサ20
の読取線と直交する方向に位置調整できるから、2個の
第2偏心リング8を個別に回動することにより、イメー
ジセンサ20の読取線を結像レンズ2の光軸Lに合わせ
るとともに、読取線の平行度を設定する。次に治具24
により、イメージセンサ20の読取線方向の位置を調整
する。
【0024】これらの各調整作業は、それぞれ単独で他
の調整値に影響を与えることなく行うことができ、かつ
支持杆3及びセンサ基板21は皿バネ7、9の付勢力に
基づく摩擦力によって固定された状態となっているか
ら、偏心リング6、8の回転斜面の倍力作用により締結
したままの状態で位置調整が可能であるとともに、増し
締めなどを行うことなく、調整位置を保持することが可
能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したこの発明の構造によれば、
イメージスキャナなどの画像読取装置の結像レンズとイ
メージセンサとの相対位置関係におけるピント及び光軸
調整作業が極めて容易となり、結像レンズとイメージセ
ンサとの各方向の相対位置関係を個別に正確に設定する
ことが可能となる。さらにイメージセンサを支持する支
持部材の光軸方向位置を結像レンズの中心位置で規制し
たため、支持部材として熱膨張係数の小さな材料を用い
ることにより、環境温度の変化に対する解像度の低下を
最小限に抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の分解斜視図
【図2】支持部材の位置規制兼調整部の拡大断面図
【図3】偏心リングの斜視図
【図4】イメージセンサ基板固定部の拡大断面図
【図5】光軸及び読取線方向の調整操作を示す平面図
【図6】読取線直角方向の調整操作を示す背面図
【図7】従来装置の斜視図
【図8】従来構造の断面平面図
【図9】イメージスキャナの模式的な断面側面図
【符号の説明】
1 レンズフレーム 2 レンズ 3 支持杆 6 第1偏心リング 7 皿バネ 8 第2偏心リング 9 皿バネ 11 溝 12 長孔 14 先端ピン 20 イメージセンサ 21 基板 L 光軸

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズフレーム(1) に搭載された結像レ
    ンズ(2) とイメージセンサ(20)との相対位置関係を調整
    する画像読取装置の光学調整機構において、結像レンズ
    (2) はレンズフレーム(1) の定位置に固定されており、
    結像レンズ(2) の光軸(L) 方向に延びる支持部材(3) が
    設けられており、この支持部材(3) はフレーム(1) より
    小さな熱膨張係数を有するとともに結像レンズ(2) の中
    心に対応する位置で光軸方向の位置を規制してフレーム
    (1) に支持されており、イメージセンサ(20)は光軸(L)
    を挟んだ対称な位置で上記支持部材(3) に固定されてお
    り、この対称な固定位置を各別に光軸方向に微小移動さ
    せる光軸方向位置調整手段(6) が設けられていることを
    特徴とする、画像読取装置の光学調整機構。
  2. 【請求項2】 支持部材(3) が結像レンズ(2) の光軸
    (L) を挟んで対称に配置された光軸方向に長い2本の杆
    材であり、各杆材(3) は、光軸(L) 方向に移動可能にフ
    レーム(1) に支持されるとともに結像レンズ(2) の中心
    位置においてフレーム(1) に光軸方向の基準位置を規制
    されて各別に光軸方向に位置調整自在に設けられてい
    る、請求項1記載の画像読取装置の光学調整機構。
  3. 【請求項3】 イメージセンサ(20)が、請求項1記載の
    固定位置のそれぞれにおいて、イメージセンサ(20)の受
    光面と平行な方向に微小移動させる面方向位置調整手段
    (8) を介して支持部材(3) に固定されていることを特徴
    とする、請求項1または2記載の画像読取装置の光学調
    整機構。
  4. 【請求項4】 位置調整手段が回転斜面を有する位置決
    め部材(6,8) と、この位置決め部材の回動に摩擦抵抗力
    を付与する付圧部材(7,9) とを備えている、請求項1、
    2または3記載の画像読取装置の光学調整機構。
  5. 【請求項5】 回転斜面を有する位置決め部材(6,8) が
    偏心リングであり、付圧部材(7,9) が上記偏心リングを
    軸方向に付圧する圧縮バネであり、前記偏心リング(6,
    8) は中心ピン(4,14)に回動自在に嵌合されてその偏心
    外周が長孔(12)ないし溝(11)に滑動自在に嵌合してい
    る、請求項4記載の画像読取装置の光学調整機構。
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