JPH01128666A - 読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原稿面を照射しながら走査する露光光学系に
よって得られた原稿光像を撮像ユニット内で結像させる
ようにした、例えば、ファクシミリ、複写機等の画像読
取装置に関する。

〔発明の背景〕

画像読取装置においては、一般に露光走査によって得ら
れた原稿面の光像を撮像レンズ系を介して光軸を中心と
して設置したイメージセンサ等の固体撮像素子上に結像
させるようになっている。また例えば多色画像形成装置
の画像読取装置においては、露光走査によって得られた
原稿面の光像を結像レンズ系を通した上で、該原稿光像
の光軸上、その背後に設けたプリズム等の光分割手段に
よって分光したのち、そ蜆λれのチャンネルで受光する
イメージセンサ上に結像させるようになっている。

撮像ユニットは、結像レンズ、光分割プリズム、固体撮
像素子を一体のユニットに構成したものである。前記原
稿の光像は、露光光源からの光軸に平行に導出され前記
結像レンズに入射する。そして光分割プリズムを透過す
る際に光分割される。

光分割された光像は、それぞれ対応する固体撮像素子に
入力され電気信号に変換される。前記固体撮像素子は画
素幅が７μｍ程度の微小な画素子をもって構成されてい
るラインイメージセンサである。従ってこれらの固体撮
像素子は、前記原稿光（ｇＩを該固体撮像素子上に正確
に結像させるために、前結像レンズ、光分割プリズムへ
の高精度の位置調整がなされたのち一体のユニットに形
成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなユニット化の一例としては、特開昭５８−６
０８７１号公報により結像レンズと光分割部材と固体撮
像素子とを一体化して装置本体に組込みかつ調整可能と
したユニットが提案されている。

しかるに本発明者等が実験しなところではユニット化に
おける組立・調整時の簡素化のための本質的な問題は結
像レンズ、光分割部材等の光学部材と固体撮像素子との
取り付は方に起因しており、更にその取り付は方（結合
の仕方）によって温湿度変化あるいは振動・衝撃等の内
外環境条件の変動やそれ等を含めたユニットの寿命、耐
久性、信顆性等の品質やコストに大きく影響することが
確認された。

本発明は、この点を解決して改良した結果、読取装置へ
の装着に当り組立・調整の極めて容易でかつコンパクト
にして安価なユニットで構成された読取装置の提供を目
的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、光学系の結像位置に設けた複数の固体撮像
素子によって光像を読取る読取装置において、前記光学
系を形成する光学部材もしくは該光学部材の保持部材に
取付部材を介して前記固体撮像素子を固設し、前記光学
部材、前記取付部材および前記固体撮像素子を一体的な
ユニットとして読取装置本体に取付けることを特徴とす
る読取装置によって達成される。

〔実施例〕

本発明の詳細な説明に先立って、まず画像読取装置の機
能全般について説明する。

第９図は画像読取装置の構成図である。同図において、
ｌは原稿台ガラスで、原稿２はこのＷ、積台ガラス上に
置かれる。原稿２は、スライドレール３上を移動する露
光光源ユニット４０に設けられた蛍光ランプ５及び６に
よって照明される。可動ミラーユニット７０にはミラー
９ａ及び９ｂが設けられスライドレール３上を移動し、
露光光源ユニット４０に設けられている第１ミラー７と
の組み合わせで原稿台ガラス１上の原稿２の光像を撮像
ユニツＩ〜２０へ導出する。

露光光源ユニット４０及び可動ミラーユニット７０は、
ステッピングモータ、プーリー、ワイヤ等で構成される
駆動装置（不図示）により、それぞれＶ及び１７２Ｖの
速度で同方向に駆動される。

原稿台ガラス１の前端部裏面側には標準白色板１６が設
けられ、原稿読取走査開始前に標準白色信号が得られる
ように構成されている。

撮像ユニット２０は撮像用レンズ系としての結像レンズ
を収容するレンズ鏡胴２１、光分解手段としてのプリズ
ム２２、第１読取基板２４、ラインイメージセンサたる
レッドチャンネル（以下Ｒ−ａｈという）　ＣＣＤ２５
、第２読取基板２６、シアンチャンネル（以下Ｃ−ｃｈ
という）　ＣＣｔ１２７から構成される。第１ミラー７
、ミラー９ａ、ミラー９ｂにより伝達された原稿光像は
レンズ２１により集束され、プリズム２２内に設けられ
たダイクロイックミラーによりＲ−ｃｈ像とＣ−ｃｈ像
とに分離される。そして、Ｒ−ｃｈ像は第１読取基板２
４上に設けられたＲ−ｃｈ　ＣＣＤ２５の受光面に結像
され、Ｃ−ａｈ＠は第２読取基板２６上に設けられたＣ
　−ｃｈ　ＣＣＤ２７の受光面に結像される。

原稿を照射する蛍光ランプ５．６はカラー原稿の読み取
りに際して、光源に基づく特定の色の強調や減衰を防ぐ
ため、市販の温白色系蛍光ランプが用いられる。またチ
ラッキ防止のため４０ＫＩｌｚの高周波電源で点灯され
る。蛍光ランプ５．６は管壁の定温保持あるいはウオー
ムアツプ促進のためポジスタ使用のヒータ　（不図示）
で加温される。

撮像ユニット２０に対する前記レンズ鏡胴２１、前記プ
リズム２２の取付けとその光学系に対する前記ＣＣＤ２
５と２７の固設は次に記すような手段によって行なわれ
ている。

第１図（ａ）において２１ａは上方に向は直角に開いた
７字状の受は部をもつレンズ保持部材であって該受は部
に載置したレンズ鏡胴２１を締め金具Ｚｌｃをもって固
定レ一体としている。

前記レンズ鏡胴２１の後端は光軸に垂直なプリズム２２
の取付面２１ｂとされていて、プリズム保持部材２２ｂ
によって抱持されたプリズム２２が装着した状態で一対
の取付ネジ２３により締め付は固着されている。

第２図（ｅ）に示す如く鏡胴取付面２１ｂとプリズム取
付面２２ａとの平面の直角度ＲＬ、　ＲＬ’のずれ量（
レンズ光軸に対するプリズム面の直角度ＲＬ、ＲＬ’の
傾き量）のきき方は第４図に示すシンクロスコープを使
用してチエツクすることができる。そのチエツク要領に
ついては後述する。

第４図のＣＲＴデイスプレィに示す如く、白地に対する
黒線部と白線部のそれぞれのレベルをＰおよびＱとする
とＭＴＦは次式で求められる。

ＭＴＦの値は高い程ｉ、像度が優れていることを意味す
る。

前記解像度のズレ量の影響を基準とするＭＴＦ値３０％
のときを１例として示すと、傾き量が角度にして１０分
程度の場合、ＭＴＦ値は２１％となって約９％低下し、
更に傾き量が角度３０分程度となるとＭＴＦが１５％と
なる約５０％の減少割合を示す。そして、白黒判別信号
取り出しに支障をきたしてしまうのでこの面精度を保持
してレンズ鏡胴２１とプリズム２２を事前に一体固着し
ておく事により生産上の後工程での不良率低下を防止し
、コストメリットは勿論、保持部材２１ａの材質、取付
部材２４等によるＣＣＤ取付後の画素ズレ等への影響も
軽減され一層の効果を発揮する。

２４および２６はそれぞれ前記Ｒ−ｃｈ　ＣＣＤ２５お
よび前記Ｃ−ｃｈ　ＣＣＤ２７をプリズム２２に中継す
る取付部材であって第１図（ｂ）あるいは第１図（ｃ）
に示す如き形状をもってそれぞれその一端を前記プリズ
ム２２の両側面に、またその他端に前記各ＣＣＤの両側
端部を接着剤を介して固着している。

すなわち、本発明の読取装置においてはレンズ鏡胴２１
つまり結像レンズとプリズム２２が直結され、さらに該
プリズム２２に対し各ＣＣＤが極めて短小な前記取付部
材２４．２６を介して接続されていて従って耐振耐衝撃
性に優れておりさらに前記取付部材２４、２６を低熱膨
張性の材料をもって形成することにより温度変化による
影響も少ない高性能な撮像ユニット２０を実現すること
が出来た。

第１図（ａ）に対応する接着剤を用いて光学部材である
プリズムに複数の固体撮像素子をセラミック材を用いた
取付部材を介して固設した画像読取部を特願昭６０−２
３９１７４号あるいは特開昭５８−６０６７１号公報に
記載された如き、従来の機械構造によって固体撮像素子
を保持するようにした画像読取部とについて種々比較テ
ストを行なった。テストは縞状チャートを原稿位置にお
いて、取付けられた複数の固体撮像素子からの出力信号
をシンクロスコープを用いて重ねて比較することによっ
て特に画素ズレに注目して行なった。

（１）耐振テスト　　周波数を可変とした耐振テストを
３０分間行ない、その前後の画素ズレの状況を比較した
。機械構造によるもののうちにはネジ部のユルミを生ず
るものがあり、約４画素（３０μｍ）相当の画素ズレが
認められた。本実施例によるものは画素ズレは認められ
なかった。

（２）衝撃テスト　　４０Ｇの落下テストを行ない、そ
の前後での画素ズレの状況を比較した。機械構造による
もののうちには約３画素（２０μｍ）相当の画素ズレが
認められた。本実施例によるものには画素ズレは認めら
れなかった。

（３）温度テスト　　まず２時間の間に環境温度を２０
°Ｃから７０℃まで上昇させ画素ズレの状況を比較した
。機械構造によるものは約４画素（３０μｔｎ）相当の
画素ズレが認められた。ついで２時間の間に７０℃から
２０℃に環境温度を復元した。復元した状態でも機械ｉ
造によるものは約２画素（１５μｍ）相当の画素ズレの
残留するのが認められた。

−古本実施例によるものには終始画素ズレが認められな
かった。

なお前記取付部材２４．２６および前記ＣＣＤ２５．２
７の固着の手段としては接着剤による他レーザ溶接によ
って固着することも可能である。

また前記取付部材２４と２６とは一体の部材とすること
も可能でありさらにそれを第２図（ａ）に示す如く前記
レンズ保持部材２２ｂの両側面に接着剤あるいはレーザ
溶接によって固着することも出来る。

ＣＣＤ２５およびＣＣＤ２７のプリズム２２への接着に
は、予め取付治具ＴＣを用意する。

取付治具はＣＣＤ２５及びＣＣＤ２７の側面をそれぞれ
把持しながら、第４図に示すように分光Ａ及び分光Ｂの
各光軸について第３図に示すようにその光軸及び光軸に
直角のＸ＋Ｆの２方向及びＸｔＶ軸に関する回転方向に
ついて調整を可能とするもので、取付治具ＴＣの微調に
よって画素ズレがないように調整する。

取付治具としては例えば調整台が３軸方向（ｘ＋ｙ、ｚ
）に移動可能でかつそれぞれの軸のまわりに回転可能で
もある位置−決め用具（例えばＣＨＩＪＯ５ＥＩＫＩ　
ＣＯ，、Ｌｔｄ、、製商品）を使用することにより本発
明の目的とする複数のＣＣＤ間の精密な位置決めを行な
うことができる。

原稿位置に設けた黒白の縞状のチャート像をＣＣＤ２５
及びＣＣＤ２７上に結像するようにし、その出力信号を
シンクロスコープ上に上下に並置して記録する。結像レ
ンズによる設計された縮小倍率とＣＣＤの画素の大きさ
から白黒の縞間隔を設定し１本の縞が１画素に対応する
チャートとしておくと、シンクロスコープ上に重ね合わ
された記録信号から画素ズレの量を容易に読取ることが
できる。例えば第４図に示すシンクロスコープＣ８７面
はＣＣＤ２５とＣＣＤ２７との間で画素ズレがある状況
を例示したものである。またシンクロスコープによって
チエツクしながら取付治具ＴＣを調整することによって
画素ズレのないＣＣＤ相互間の関係位置を求めることが
でき、この位置で接着剤によりＣＣＤ２５及びＣＣＤ２
７をそれぞれプリズム２２のプリズム面に取付部材２４
（２６）を介して結像位置に固設する。

なお、光分割部材としてケスター型プリズムを使用した
場合にも該プリズムと結像レンズおよび各固体撮像素子
の一体的なユニット化が可能である。

第７図（ａ）および（ｂ）はその各事例を示したもので
各図示のような形成のプリズム保持部材１２２ｂ！ごよ
り固定されたケスター型プリズム１２２に対し各ＣＣＩ
）２５および２フを第７１２（ａ）ではそれぞれ別個の
各取付部材２４ｅおよび２６ｅを介し一方第７図（ｂ）
では一体化した共通の取付部材２４ｆを介して固着した
ものである。

また第８図に示すものは、本出願人により出願した特願
昭６２−１５７００５号明細書に記載された光分割手段
を用いた読取装置の側面図を示す、被写体像を結像する
レンズ２２１の後方に上記の貼合わされたプリズム２２
２を用いて青・緑・赤の３色に分割し、プリズム２２２
に近接して位置したＣＣＤ２２５Ｂ。

２２５Ｇ、　２２５Ｈの受光面に夫々結像するようにし
たものである。

第８図（ａ）はプリズムの側面に接着した３個の取付部
材２２４０８．２２４０Ｇ、　２２４０Ｒ，にそれぞれ
ＣＣＤ２２５Ｂ、　２２５Ｇ、２２５Ｒが中心基準とな
るよう位置調整したのち接着剤を用いて両側支持の形式
にて接着・固定した実施例である。また第８図（ｂ）は
プリズムの側面に接着した取付部材２２４ＢにはＣＣ０
２２５Ｂが中心基準となるよう位置調整したのち接着・
固定し、同じくプリズムの側面に接着した取付部材２２
４ＧＲには２つのＣ０Ｄ２２５Ｇ、　２２５Ｒがそれぞ
れ中心基準となるよう位置調整したのち接着・固定した
実施例である。また第８図（ｅ、）はプリズムの側面に
接着した取付部材２２６０にＣＣＤ２２５Ｂ、　２２５
Ｇ、　２２５Ｒをそれぞれ中心基準となるよう位置調整
したのち両側支持の形式にて接着・固定した実施例であ
る。

かくして、各ＣＣＤの位置調整を終えた撮像ユニット２
０は例えば次のような結像位置機構を備える読取装置に
対して極めて簡単な操作をもって正確な結像位置に設置
される。

第５図は前記読取装置の撮像ユニットＺＯの取付は部付
近を示す斜視図であり、第６図は前記撮像ユニット２０
の組込みに当って使用される結像位置調整治具の側面図
である。

これらの図において、８０ａ、　８０ｂは撮像基準ビン
、８１ａ、　８１ｂは調整片、８２ａ、　８２ｂは基準
穴、８３はユニット取付板、８４ａ、　８４ｂは互換基
準ビン、８５ａ、　８５ｂは調整片固定ネジ、８６ａ、
　８６ｂはユニット取付板固定ネジ、８７は調整台、８
８は模擬原稿像、９０は機枠底板、９１はベース取付板
、９２はユニットベース板、９３ａ、　９３ｂ、　９３
ｃは調整支持部材、Ｌは原稿像と撮像基準ピン（互換基
準ピン）との距離である。

撮像基準ビン８０ａ、　８０ｂは、画像読取装置の機枠
底板に固設された位置決めピンである。ＪＩ稿像と撮像
基準ビン８０ａ、　８０ｂとの距離りは、撮像レンズ２
１の原稿像から固体撮像素子までの基準結像距離に対応
させて決められる。基準結像距離は、撮像レンズ２１の
製品規格上に定められた公称値を基準として決定される
。従って個々の撮像レンズの原稿から固体撮像素子まで
の結像距離は、個々のレンズのバラツキによって前記基
準結像距離の前後に分布することになる。

調整片８１ａ、　８１ｂは、前記撮像基準ビン８０ａ、
８０ｂと嵌合する基準穴８２ａ、　８２ｂを有する固定
部材である。調整片８１ａ、　８１ｂは、前記撮像基準
ビン８０ａ。

８０ｂに基準穴８２ａ、　８２ｂを嵌合させ且ユニット
取付板８３へ固着させて、撮像基準ビン８０ａ、　８０
ｂとユニット取付板８３との水平方向の相互の位置を固
定させる。

ユニット取付板８３は、上面部に撮像ユニット２０を固
設した撮像ユニット位置決め部材である。ユニット取付
板８３は、前記調整片８１ａ、　８１ｂによって前記撮
像基準ビン８０ａ、　８０ｂとの水平方向の相対位置を
固定させ、ユニット取付板固定ネジ８５ａ、８５ｂを螺
着させユニットベース板９２へ固着される。

互換基準ビン８４ａ、　８４ｂは、画像読取装置の機枠
底板９０とは別に設けた撮像位置調整治具（第６図）に
固設゛される位置決めピンである。模擬原稿像からこの
互換基準ビン８４ａ、　８４ｂまでの距離は、上述した
原稿像と撮像基準ビン８０ａ、　８０ｂとの距離りと同
等である。画像読取装置内において原稿から撮像基準ビ
ン８０ａ、　８０ｂまでの実際の距離りは、原稿光像の
光軸に沿って測定される。従って距離りは、原稿２から
第１ミラー７、第１ミラーから■ミラー９ａ、　９ｂ、
■ミラー９ａ、　９ｂから撮像基準ビン８０ａ、　８０
ｂまでの各距離の総和となる　（第８図）。

調整台８７は、画像読取装置外の撮像距離調整治具（第
６図）を構成する平面板である。この調整台８７上には
、上記原稿１に相当する模擬原稿８８と、この模擬原稿
８８から上記距離りだけ離れた位置に互換基準ビン８４
ａ、　８４ｂが固設される。

画像読取装置の機枠底板９０には、前記撮像基準ビン８
０ａ、　８０ｂが前記原稿２から前記距離したけ隔たっ
た位置に固設される。機枠底板９０の前記撮像基準ピン
固設位置にベース取付板９１が固着されており、該ベー
ス取付板９１には前記撮像基準ビン８０ａ、　８０ｂを
遊挿させる逃げ穴が穿設されている。

前記ベース取付板９１の上面には、調整支持部材９３ａ
、　９３ｂ、　９３ｃを介してユニットベース板９２が
支持固定されている。このユニットベース板９２にも前
記ベース取付板９１と同様の位置に撮像基準ビン８０ａ
、　８０ｂを遊挿する逃げ穴が穿設されている。ユニッ
ト取付板８３は、ユニット取付板固定ネジ８６ａ。

８６ｂによってこのユニットベース板９２に螺着されて
機枠底板９０に位置決め固定されている。

本発明の実施例は以上のように構成されており、以下に
その作用について説明する。　撮像距離調整治具の互換
基準ビン８４ａ、　８４ｂにユニット取付板８３を係着
させて前記撮像ユニット２０を該治具の調整台８７上に
載置する。個々の撮像ユニットはそれぞれ加工公差内の
微少な基準寸法からの差異を有している。調整台８フ上
の模擬原稿８８からの固体撮像素子の結像位置まで距離
も個々の撮像ユニットで異なっている。

調整台８７上の模擬原稿８８の像を固体撮像素子Ｃ−ａ
ｈ　ＣＣＤ２５及びＲ−ａｈ　ＣＣＤ２７に結像させ、
あらかじめこれら固体撮像素子へ接続したオシロスコー
プ等の測定器具に画像出力させて最適結像位置を見つけ
出すようにしている。最適結像位置の検出は、上記測定
器具の画面を見ながら前記互換基準ビン８４ａ、８４ｂ
の前後に撮像ユニット２０を移動させて行なう、最適結
像位置の検出後、前記互換基準ビン８４ａ、　８４ｂに
嵌合させた調整片８１ａ、　８１ｂをユニット取付板８
３へ調整片固定ネジ８５ａ、８５ｂによって螺着固定す
る。この結果、互換基準ビン８４ａ、　８４ｂに対する
撮像ユニット２０の結像最適位置が決定され、再現可能
に構成されたことになる。

上記の調整と同時に第４図に示したＴＣ治具による複数
の固体撮像素子相互間での画素位置合わせを行なうこと
により本発明の目的とする読取装置の光学系における無
調整でのユニットが形成される。

撮像ユニット２０は互換基準ビン８４ａ、　８４ｂから
取り外され画像読取装置の機枠底板９０に固設された撮
像基準ビン８０ａ、　８０ｂに取り付けられる。前記互
換基準ビン８４ａ、　８４ｂと前記撮像基準ビン８０ａ
、　８０ｂとは同等であり、従って原稿からこれら各ビ
ンまでの距雛りも同等であるので、撮像ユニット２０は
該撮像基準ビン８０ａ、　８０ｂに取り付けられた後回
等の調整も必要としない、ユニット取付板８３をユニッ
ト取付板固定ネジ８６ａ、　８６ｂによってユニットベ
ース板９２へ固着して、撮像ユニット２０の画像読取装
置への無調整設置が完了したことになる。

〔発明の効果〕

前記の如く、本発明者が提案せる如き光学部材あるいは
光学部材の保持部材と固体撮像素子とを取付部材に固設
して一体とすることにより初期設定に対して複数に撮像
素子相互間の画素ズレによるカラーゴーストの発生や複
雑な電気回路による補正等の必要もなくまた複数の撮像
素子を数個直列に並べて等倍あるいは変倍等での光伝導
性集束光学系、光フアイバー伝達光学系等にて使用する
際での各撮像素子のつなぎ部分での画素を正確に合わせ
ることが可能となり初期設定時の調整が容易化されるこ
とは元より、機内外の温度変化による伸縮での繰返し応
力変型での変形、ハガレ等の寿命、耐久の問題あるいは
更に機内外での振動、衝撃等の環境条件変化等に対して
も初期設定条件に何等から変化を与えることなく安定し
て維持することが出来るユニットを提供することが可能
となり、このようなユニットを種々の読取装置に適用し
得ることにより装置本体の組立・調整の簡易化に併せて
寿命・耐久性も向上した信頼性が高くしかもコスト低減
等を大幅に計ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図（ａ）（ｂ）および第７図、第８図は本
発明の読取装置の撮像ユニットの構成を示す側面図およ
び平面図。第２図（ｃ）はレンズ鏡筒とプリズムの組合
わせを示す斜視図。第３図は固体撮像素子の調整方向を
示す斜視図、第４図は固体撮影素子の位置調整方法の説
明図。第５図は読取装置における撮像ユニットの取付は
部付近の斜視図。 第６図は撮像ユニットの結像位置調整治具の側面図。第
９図は読取装置の構成図。 ２０・・・撮像ユニット　　　　２１・・・レンズ鏡胴
２１８・・レンズ保持部材　　２１ｂ・・・（プリズム
）取付面２１ｃ・・・締め金具 ２２（１２２）・・・（ゲスター型）プリズム２２１〕
、１２２ｂ・・・プリズム保持部材２４．２６，１２４
・・・取付部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系の結像位置に設けた複数の固体撮像素子に
   よつて光像を読取る読取装置において、前記光学系を形
   成する光学部材もしくは該光学部材の保持部材に取付部
   材を介して前記固体撮像素子を固設し、前記光学部材、
   前記取付部材および前記固体撮像素子を一体的なユニッ
   トとして読取装置本体に取付けたことを特徴とする読取
   装置。
2. （２）前記光学系は結像レンズおよび光分割部材とから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の読取
   装置。