JP5851189B2 - 画像読取光学系ユニット - Google Patents
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Description
特に、特許文献2等のように光軸方向に2つのレンズアレイを配置して基板に固定すると、上記したような温度シフトによって2つのレンズアレイ同士の相対位置が変化し、光学性能が劣化してしまうおそれがある。また、一般に画像読取光学系は、光学系の光軸方向前後に絞りや遮光部材が設けられるが、熱膨張または熱収縮によりレンズアレイとのずれが発生して光学性能を劣化させてしまう原因となっていた。
そのため本発明においては、熱膨張または熱収縮によって光学性能が低下することを防止可能な画像読取光学系ユニットを提供することを目的とする。
また前記第1光学部材及び前記第2光学部材に設けられ、前記筐体に対して位置決めされた遮光部材を更に備え、前記第1光学部材及び前記第2光学部材間に設けられた前記複数の位置決め手段のうち、前記遮光部材に最も近いものは前記光軸に沿った方向への変位を規制し、その他のものは前記光軸に沿った方向への変位を許容する形状としてもよい。
なお、本態様において、孔部は、凹部であってもよいし、貫通孔であってもよい。
このように、突起部および孔部がそれぞれ、一直線上に位置しない少なくとも3箇所に設けられていることにより、孔部の周囲と突起部の段差面とが少なくとも3箇所で当接することとなり、基板に対してレンズアレイを確実に水平に保持することができる。ここで、基板に対してレンズアレイを水平に当接させるためには、上記したように基板とレンズアレイとの当接点が3箇所以上であることと、さらに突起部の段差面が基板に対して水平であることが重要となるが、後者に関しては、レンズアレイ成形時に金型で水平出しを調整可能であるため、精度よく水平を保つことができる。
このように、突起部および孔部が線対称に配置されていることにより、中心軸を中心として両側への温度シフト量がほぼ同一となり、光学性能を高く維持することが可能となる。
なお、本態様において、孔部は、凹部であってもよいし、貫通孔であってもよい。
このように、突起部および孔部がそれぞれ、一直線上に位置しない少なくとも3箇所に設けられていることにより、孔部の周囲と突起部の段差面とが少なくとも3箇所で当接することとなり、第1光学部材及び第2光学部材間の相対的位置関係を確実に保持することができる。ここで、光学部材間を確実に当接させるためには、上記したように光学部材間の当接点が3箇所以上であることと、さらに一方に設けられた突起部の段差面が他方に対して平行であることが重要となるが、後者に関しては、各光学部材成形時に金型で平行出しを調整可能であるため、精度よく平行を保つことができる。
このように、突起部および孔部が線対称に配置されていることにより、中心軸を中心として両側への温度シフト量がほぼ同一となり、光学性能を高く維持することが可能となる。
最初に、図1乃至図3を参照して、本発明の実施形態に係る画像読取光学系ユニットとその固定構造を含む全体構成を説明する。ここで、図1は本発明の実施形態に係る画像読取光学系ユニットの全体構成を示す分解斜視図で、図2は本発明の実施形態に係る画像読取光学系ユニットの斜視図で、図3は本発明の実施形態に係る画像読取光学系ユニットの側断面図である。
第2レンズアレイ12は、複数のレンズが並行に配列され、プラスチック材料で一体成形された長尺形状を有している。この第2レンズアレイ12は、ラインセンサ側に設けられ、第1レンズアレイ11に対応して、光軸に直交する直線上に複数配列されて第2レンズアレイ列を形成している。このとき、各第2レンズアレイ12は、その長手方向が光軸に直交する直線に沿うように配置されており、且つ隣り合う第2レンズアレイ12同士が所定の間隔をもって配置されている。
第1レンズアレイ列と第2レンズアレイ列との間には空間が存在している。
さらに、画像読取光学系は、第2レンズアレイ列のセンサ側に、長尺の第2遮光部財14が配置されていてもよい。この第2遮光部材14の構成は、上記した第1遮光部材13の構成と同一であるため説明を省略する。第1遮光部材13および第2遮光部材14は、例えばプラスチック材料で形成される。
この固定構造は、基板であるベースプレート21と、押圧部材である板バネ22と、板バネ22の上面を覆う上部プレート23と、第2遮光部材14のセンサ側前面を覆う前面プレート24と、ベースプレート21に対して第1レンズアレイ11および第2レンズアレイ12を位置決めする位置決め手段とを有する。尚、ベースプレート21、上部プレート23、前面プレート24は、画像読取光学系ユニットの筐体の一部を構成する部材であり、本実施形態では筐体の全体構造については図示を省略している。
板バネ22は、第1レンズアレイ11および第2レンズアレイ12をベースプレート21に押圧する。具体的には、板バネ22は、平板部22aと、平板部22aの複数個所に設けられたバネ部22bとを含む。そして、レンズアレイ11、12を複数個所でベースプレート22側へ押圧するようになっている。
前面プレート24は、第2遮光部材14のセンサ側を覆うものであり、第2遮光部材14の開口絞り配列に沿って長尺のスリットが設けられている。
さらに位置決め手段は、主として、各々のレンズアレイ11、12にて、複数の孔部32のうち、光軸に平行で且つレンズアレイ列の中心を通る中心軸Oに最も近い孔部若しくは中心軸O上の孔部32aを、レンズアレイ11、12の長手方向への突起部31の変位を規制する形状の長手方向基点Mとし、この長手方向基点Mより中心軸Oから離れている孔部32bを、長手方向への突起部31の変位を許容する形状としている。
各々のレンズアレイ11、12にて、これに対応する複数の孔部32のうち光軸に直交した同一直線上に位置する2以上の孔部を、光軸方向への突起部31の変位を規制する形状の光軸方向基点Nとし、複数の第1レンズアレイ11または複数の第2レンズアレイ12にて、光軸方向基点Nの光軸方向位置を一致させた構成とすることが好ましい。
図4の(A)〜(C)に示すように、突起部31e、31f、31gは第1レンズアレイ11に設けられ、孔部(図示略)はベースプレート21に設けられる。具体的には、突起部31eは、第1レンズアレイ11の光軸方向の一側端部で且つ長手方向の中央部に設けられ、突起部31fは、第1レンズアレイ11の光軸方向の他側端部で且つ長手方向の一側端部に設けられ、突起部31gは、第1レンズアレイ11の光軸方向の他側端部で且つ長手方向の他側端部に設けられている。
このように、突起部31および孔部32が線対称に配置されていることにより、中心軸Oを中心として第1レンズアレイ列、第2レンズアレイ列の両側への温度シフト量が同一となり、光学性能を高く維持することが可能となる。
図5乃至図7を参照して、本発明の第1実施形態に係る固定構造における位置決め手段の配置を説明する。本第1実施形態は、一列に偶数個のレンズアレイが配列されている場合を示している。
図5は、第1実施形態に係る画像読取光学系ユニットの全体構成を示す図である。
同図に示すように、画像読取光学系は、1列に2個配置された第1レンズアレイ11と、1列に2個配置された第2レンズアレイ12と、第1レンズアレイ11と第2レンズアレイ12の間に配置された第1遮光部材13と、第1レンズアレイ11のセンサ側前面に配置された第2遮光部材14とを有する。
一方、固定構造は、ベースプレート21と、突起部31および孔部32を含む位置決め手段とを有する。なお、ここでは、図1に示した板バネ22、上部プレート23、前面プレート24は省略している。
一方、ベースプレート21には、対応する第1レンズアレイ11ごとにそれぞれ2個の孔部32a、32bが設けられている。孔部32aは中心軸O側に位置し、孔部32bは中心軸Oから離れた隅部に位置している。これらの孔部32a、32bは、光軸に直交する同一直線上に配置されている。
ここで、長手方向基点Mとは、レンズアレイが熱膨張または熱収縮した際に長手方向の基点となる位置であり、ここを基点として他の端部が長手方向に温度シフトする。光軸方向基点Nとは、レンズアレイが熱膨張または熱収縮した際に光軸方向の基点となる位置であり、ここを基点として他の端部が光軸方向に温度シフトする。
孔部32bは、長手方向への突起部31bの変位を許容する形状を有している。同時に、孔部32bは、突起部31bの光軸方向への変位を規制する形状を有しているため、光軸方向基点Nとなる。具体的には、孔部32bは、長手方向に長尺な長孔形状を有している。
上記したような孔部32a、32bを有することにより、第1レンズアレイ11が熱膨張または熱収縮した場合であっても、第1レンズアレイ11の歪みや変形を防止可能であり、画像読取光学系の光学性能の低下を防止できる。
同図に示す変形例では、図6とは逆に、第1レンズアレイ11に2個の凹状の孔部32c、32dを設け、ベースプレート21に2個の突起部31c、31dを設けている。他の構成は図6と同一であり、上記と同様の効果が得られる。
本第2実施形態は、一列に奇数個のレンズアレイが配列されている場合を示している。なお、第2実施形態における全体構成は、図1と同一であるため説明を省略する。
図8は、第2実施形態に係り、一列に奇数個のレンズアレイが配列されている場合における位置決め手段の配置を示す図である。図8(A)はベースプレートと第1レンズアレイとをそれぞれ示す平面図で、(B)はレンズアレイの組み込み図で、(C)は(B)のA−A線断面図で、(D)は(B)のB−B線断面図である。なお、ここではレンズアレイとして第1レンズアレイ11を例示しているが、第2レンズアレイ12も同様の構成を有することが好ましい。
一方、ベースプレート21には、対応する第1レンズアレイ11ごとにそれぞれ3個の孔部32h、32i、32jまたは孔部32k、32l、32mが設けられている。それぞれの孔部は、突起部に対応して設けられている。
孔部32i、32jは、長手方向への突起部31i、31jの変位を許容する形状を有している。同時に、孔部32i、32jは、突起部31i、31jの光軸方向への変位を規制する形状を有しているため、光軸方向基点Nとなる。具体的には、孔部32i、32jは、長手方向に長尺な長孔形状を有している。
上記構成を有することにより、中心軸O上に配置される第1レンズアレイ11においては、レンズアレイの熱膨張時、長手方向基点Mおよび光軸方向基点Nを基点として、それぞれ矢印X、Yの方向に温度シフト可能となる。
孔部32lは、長手方向への突起部31lの変位を許容する形状を有している。同時に、孔部32lは、光軸方向への突起部31lの変位を規制する形状を有しているため、光軸方向基点Nとなる。具体的には、孔部32lは、長手方向に長尺な長孔形状を有している。
孔部32mは、突起部31mがいずれの方向にも変位する大径の丸孔形状を有している。
上記したような孔部32h〜32mを有することにより、第1レンズアレイ11が熱膨張または熱収縮した場合であっても、第1レンズアレイ11の歪みや変形を防止可能であり、読取光学系の光学性能の低下を防止できる。
第3実施形態は、レンズアレイと遮光部材の両方に位置決め手段を設けた場合を示す。図9は第3実施形態に係り、レンズアレイと遮光部材の両方に位置決め手段を設けた場合における位置決め手段の配置を示す図である。
同図において、第1レンズアレイ11と第2レンズアレイ12の間に配置された第1遮光部材13は、位置決め手段として、複数の突起部33a〜33fと、それに対応してベースプレート21側に複数の孔部34a〜34fとを有している。第1の遮光部材13の位置決め手段は、少なくとも、長手方向基点Mとなる孔部34a、34dを含む。この孔部34a、34dは、挿入される突起部33a、33dの長手方向への変位を規制する形状を有している。一方、この孔部34a、34dとは別の孔部34b、34c、34e、34fは、長手方向への突起部の変位を許容する形状を有している。
ここで、第1の遮光部材13の光軸方向長さが、孔部を光軸方向に異なる位置に配置可能な程度に長い場合には、図6または図8に示したように第1レンズアレイ11の孔部配置と同様にしてもよいが、短い場合には、光軸に直交する同一直線上に一列に配置してもよい。
この場合、第1レンズアレイ11の光軸方向の物体側端部に光軸方向基点Nを位置させている。これにより、レンズアレイが熱膨張または熱収縮した場合であっても、原稿と第1レンズアレイ11との距離を一定に保つことができる。
このとき、第2レンズアレイ12においても、第1レンズアレイ11と同様に、光軸方向の物体側端部に光軸方向基点Nを位置させることが好ましい。これにより、第1レンズアレイ11と第2レンズアレイ12との間隔が大きく変動してしまうことを防止する。
この場合、第2レンズアレイ12の光軸方向のセンサ側端部に光軸方向基点Nを位置させる。これにより、レンズアレイが熱膨張または熱収縮した場合であっても、ラインセンサと第2レンズアレイ12との距離を一定に保つことができる。
このとき、第1レンズアレイ11においても、第2レンズアレイ12と同様に、光軸方向の結像側端部に光軸方向基点Nを位置させることが好ましい。これにより、第1レンズアレイ11と第2レンズアレイ12との間隔が大きく変動してしまうことを防止する。
この場合、第1レンズアレイ11の第1遮光部材13側、および第2レンズアレイ12の第1遮光部材13側に光軸方向基点Nを位置させる。これにより、レンズアレイが熱膨張または熱収縮した場合であっても、第1レンズアレイ11または第2レンズアレイ12と、第1遮光部材13との距離を一定に保つことができる。
上記したように、光軸方向基点Nの光軸方向位置を光学的な特性に応じて適宜設定することで、レンズアレイが熱膨張または熱伸縮した場合であっても、光学性能を確保することが可能となる。
尚、以下の説明では、上述の各実施形態と共通する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
(第4実施形態)
一方、遮光部材14には、対応する第2レンズアレイ12ごとに3個の孔部32n、32o、32pが設けられている。それぞれの孔部は、突起部31n、31o、31pに対応して設けられている。
孔部32o、32pは、長手方向への突起部31o、31pの変位を許容する形状を有しているため、水平面直交方向基点Nとなる。具体的には、孔部32o、32pは、長手方向に長尺な長孔形状を有している。
上記構成を有することにより、中心軸O上に配置される第2レンズアレイ12においては、レンズアレイの熱膨張時、長手方向基点Mおよび光軸方向基点Nを基点として、それぞれ矢印X、Zの方向に温度シフト可能となる。このように、上記したような位置決め手段を有することにより、第2レンズアレイ12が熱膨張または熱収縮した場合であっても、第2レンズアレイ12の歪みや変形を防止可能であり、読取光学系の光学性能の低下を防止できる。
(第5実施形態)
(第6実施形態)
(第7実施形態)
(第8実施形態)
12 第2レンズアレイ
13 第1遮光部材
14 第2遮光部材
15 スペーサ部材
21 ベースプレート
22 板バネ
23 上部プレート
24 前面プレート
31 突起部
32 孔部
M 長手方向基点
N 光軸方向基点
Claims (7)
- 筐体と、光軸に沿って配列された第1光学部材及び第2光学部材とを含んでなる画像読取光学系ユニットであって、
前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記光軸に直交する直線上に光学要素がアレイ状に配列されてなると共に、前記筐体に対して前記第1光学部材及び前記第2光学部材を位置決めする複数の位置決め手段を備えており、
前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記光軸に直交する直線上に長尺のレンズアレイが所定の間隔をもって複数配列されたレンズアレイ列であり、
前記レンズアレイ列が備える前記レンズアレイの各々において前記複数の位置決め手段のうち前記光軸と平行で且つ該複数の位置決め手段が設けられた前記第1光学部材及び前記第2光学部材の中心を前記光軸に沿って通る中心線に最も近いもの若しくは前記中心線上のものは前記光軸と直交する長手方向への変位を規制し、その他のものは前記長手方向への変位を許容する形状としたことを特徴とする画像読取光学系ユニット。 - 前記第1光学部材及び前記第2光学部材間に設けられ、前記筐体に対して位置決めされた遮光部材を更に備え、
前記第1光学部材及び前記第2光学部材に設けられた前記複数の位置決め手段のうち、前記遮光部材に最も近いものは前記光軸に沿った方向への変位を規制し、その他のものは前記光軸に沿った方向への変位を許容する形状としたことを特徴とする請求項1に記載の画像読取光学系ユニット。 - 前記位置決め手段は一対の突起部と孔部とから構成され、前記第1光学部材及び前記第2光学部材が前記筐体に対して位置決めされることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取光学系ユニット。
- 前記位置決め手段は一対の突起部と孔部とから構成され、前記第1光学部材及び前記第2光学部材の一方に対して他方が位置決めされることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取光学系ユニット。
- 前記第1光学部材及び前記第2光学部材と共に前記光軸に沿って配列され、前記第1光学部材及び前記第2光学部材間に前記光軸に直交する直線上に延在するように設けられた絞りを更に備え、
前記位置決め手段は一対の突起部と孔部とから構成され、前記第1光学部材及び前記第2光学部材が前記絞りに対して位置決めされることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取光学系ユニット。 - 前記第1光学部材は、物体側に設けられ、光軸に直交する直線上に長尺の第1レンズアレイが複数配列された第1レンズアレイ列であり、
前記第2光学部材は、結像側に設けられ、前記第1レンズアレイ列に対応して、前記光軸に直交する直線上に長尺の第2レンズアレイが複数配列された第2レンズアレイ列であり、
前記第1レンズアレイ列および前記第2レンズアレイ列を前記筐体に押圧する押圧部材を更に備え、
前記位置決め手段は、前記第1レンズアレイまたは前記第2レンズアレイと、前記筐体とのうち一方に設けられた複数の突起部と、他方に設けられ前記突起部が挿入される複数の孔部とを有し、
各々のレンズアレイにて、前記複数の孔部のうち、前記光軸に平行で且つレンズアレイ列の中心を通る中心軸に最も近い孔部若しくは前記中心軸上の孔部を、前記レンズアレイの長手方向への前記突起部の変位を規制する形状の長手方向基点とし、該長手方向基点より前記中心軸から離れている孔部を、前記長手方向への前記突起部の変位を許容する形状としたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像読取光学系ユニット。 - 前記位置決め手段は、前記第1光学部材及び前記第2光学部材の一方に対して他方を位置決めするように、前記一方に設けられた複数の突起部と、前記他方に設けられ前記突起部が挿入される複数の孔部とを有し、
各々の光学部材にて、前記複数の孔部のうち、前記光軸に平行で且つ光学部材の中心を通る中心軸上の孔部を、前記光学部材の長手方向への前記突起部の変位を規制する形状の長手方向基点とし、該長手方向基点より前記中心軸から離れている孔部を、前記長手方向への前記突起部の変位を許容する形状としたことを特徴とする請求項1、2、4及び5のいずれか一項に記載の画像読取光学系ユニット。
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