JP2018182758A - Image reading apparatus and method of assembling the same - Google Patents
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Abstract
【課題】フレームの長手方向に反りがある場合でも、ピンぼけのない良好な画像を読み取ることができる画像読取装置の組み立て方法を提供する。【解決手段】等倍光学系を構成するレンズアレイ3と受光素子アレイ5をフレーム2の長手方向に沿って固定する場合に、計測器8と支持機構7を用い、支持機構7をフレーム2の長手方向に沿って中央位置およびその左右対称位置の3箇所に配置し、計測器8で計測されたフレーム2の光軸方向に沿った反り量に基づいて、支持機構7でフレーム2の左右対称の各位置、およびフレーム2の中央位置のそれぞれで、物体面Mからレンズアレイ3の上端面までの距離と、受光素子アレイ5の結像面Fからレンズアレイ3の下端面までの距離とが互いに等しくL1、L2(ただし、L2≠L1)となるようにレンズアレイ3の湾曲を調整する。【選択図】図5An assembly method of an image reading apparatus capable of reading a good image without blur even when the longitudinal direction of the frame is warped. When a lens array 3 and a light receiving element array 5 constituting an equal-magnification optical system are fixed along the longitudinal direction of a frame 2, a measuring instrument 8 and a support mechanism 7 are used, and the support mechanism 7 is attached to the frame 2. Based on the amount of warpage along the optical axis direction of the frame 2 measured by the measuring instrument 8, the frame 2 is symmetric with respect to the frame 2. The distance from the object plane M to the upper end surface of the lens array 3 and the distance from the imaging plane F of the light receiving element array 5 to the lower end surface of the lens array 3 The curvature of the lens array 3 is adjusted so that L1 and L2 are equal to each other (where L2 ≠ L1). [Selection] Figure 5
Description
この発明は、ファクシミリ又は複写機、スキャナなどに利用することが可能な密着型イメージセンサ等の画像読取装置、およびその組み立て方法に関する。 The present invention relates to an image reading apparatus such as a contact type image sensor that can be used for a facsimile machine, a copying machine, a scanner or the like, and an assembling method thereof.
近年、コピー機の裏面読み取りセンサ、ファクシミリ装置、スキャナの原稿読み取りセンサ、あるいは金融端末装置等の紙幣認識センサなどにおいては、小型の画像読取装置が用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, a small-sized image reader has been used for a back side reading sensor of a copying machine, a facsimile machine, a document reading sensor of a scanner, or a bill recognition sensor such as a financial terminal.
この種の画像読取装置は、原稿の読取位置を規制するカバー部材、原稿の画像の正立等倍像を得るためのレンズアレイ、この正立等倍像を光電変換するための受光素子アレイ、この受光素子アレイが搭載される基板、および上記のカバー部材、レンズアレイ、受光素子アレイ、基板をそれぞれ位置決めするためのフレームなどから構成される。 This type of image reading apparatus includes a cover member that regulates the reading position of the document, a lens array for obtaining an erect equal-magnification image of the image of the document, and a light receiving element array for photoelectrically converting the erected equal-magnification image It comprises a substrate on which the light receiving element array is mounted, a cover member as described above, a lens array, a light receiving element array, a frame for positioning the substrate, and the like.
上記のカバー部材は、例えば透明ガラス又は透明樹脂からなり、また、レンズアレイは、例えば、半径方向に所定の関数で規定される屈折率分布を有するGRINレンズの複数個を2次元配列したGRINレンズアレイなどが使用される。このGRINレンズアレイは、通常、円柱型のレンズ(以下、単にレンズという)を2次元配列し、その軸方向に沿う両側を側板で挟んだ状態で接着固定された構造となっている。また、受光素子アレイは、正立等倍像を光電変換するために複数の受光素子を基板上に2次元配列して構成されている。 The above cover member is made of, for example, transparent glass or transparent resin, and the lens array is, for example, a GRIN lens in which a plurality of GRIN lenses having a refractive index distribution defined by a predetermined function in the radial direction are two-dimensionally arrayed. An array or the like is used. The GRIN lens array generally has a structure in which cylindrical lenses (hereinafter simply referred to as lenses) are two-dimensionally arrayed and adhesively fixed in a state in which both sides along the axial direction are sandwiched by side plates. The light receiving element array is configured by two-dimensionally arranging a plurality of light receiving elements on a substrate in order to photoelectrically convert an erect equal-magnification image.
レンズアレイを構成する各レンズは、正立等倍像を得るための等倍光学系を構成する上で、その焦点深度が非常に浅く、原稿をピンボケせずに良好なコントラストで読み取ることができる読取位置(以下、物体面という)から各レンズの光入射側の上端面までの距離と、受光素子アレイの結像面から各レンズの光出射側の下端面までの距離とが同じにならず両者の距離が少しでも異なると、MTF(Modulation Transfer Function)性能の低下が著しくなる。逆に、各レンズについて、上記の2つの距離が同じであれば、物体面から結像面までの共役距離が少々異なっていても、MTF性能の低下が少ないことが知られている(例えば、下記の特許文献1参照)。
The respective lenses constituting the lens array have a very shallow depth of focus and can read an original with good contrast without blurring when constituting an equal-magnification optical system for obtaining an erect equal-magnification image. The distance from the reading position (hereinafter referred to as the object plane) to the upper end face of the light incident side of each lens and the distance from the imaging plane of the light receiving element array to the lower end face of the light emission side of each lens are not the same. If the distance between the two is even slightly different, the MTF (Modulation Transfer Function) performance drops significantly. Conversely, for each lens, it is known that if the above two distances are the same, there is little decrease in MTF performance even if the conjugate distance from the object plane to the imaging plane is slightly different (eg, See
ここで、予めMTF性能が確保できる板厚のカバー部材を選定し、レンズアレイを選定したカバー部材に当接させて固定する画像読取装置の構造が提案されている。この構造によれば、MTF性能を確保するための光路長調整作業が不要となる(例えば、下記の特許文献2、3参照)。
Here, a structure of an image reading apparatus has been proposed in which a cover member having a plate thickness capable of securing MTF performance is selected in advance, and the lens array is brought into contact with the selected cover member and fixed. According to this structure, the optical path length adjustment operation for securing the MTF performance becomes unnecessary (see, for example,
このような画像読取装置の構造においては、カバー部材、レンズアレイ、基板をそれぞれ位置決めするためのフレームは、コスト面から樹脂成形品で構成されることが多い。このような樹脂成形品であるフレームは、加熱成形後の熱収縮の影響などにより、僅かな歪を生じ易く、特に、その長手方向に沿って反りが生じ易い。 In the structure of such an image reading apparatus, the frame for positioning the cover member, the lens array, and the substrate is often formed of a resin molded product in terms of cost. The frame which is such a resin molded product is apt to be slightly distorted due to the influence of heat contraction after heat molding and the like, and in particular, it is easily warped along its longitudinal direction.
一方、上記のカバー部材、レンズアレイ、および受光素子アレイが実装された基板は、いずれもフレームを基準にして組み付けられている。特に、特許文献2に記載の従来の画像読取装置では、レンズアレイの光入射側の上端面がカバー部材の下面に当接して固定されている。また、特許文献3に記載の従来の画像読取装置では、レンズアレイの光出射側の下端面がフレームに形成された収納室の下面に当接して固定されている。
On the other hand, the substrate on which the above-mentioned cover member, lens array and light receiving element array are mounted is assembled with reference to the frame. In particular, in the conventional image reading apparatus described in
このため、フレームに上記のような成形時の反りが発生している場合、これに伴ってフレームを基準にして組み付けられる上記のカバー部材、レンズアレイ、基板、受光素子アレイにも反りが生じる。その結果、個々のレンズについて見ると、それらの各レンズのコントラストが揃う物体面が、フレームの反りに応じた状態で湾曲する。一方、用紙などの原稿は、通常、平坦な状態でカバー部材の上を通過するので、レンズアレイの長手方向に沿う全領域にわたって物体面を平坦な状態にすることが困難となり、原稿を読み取った画像にピンぼけが生じる。特に、レンズアレイ又は受光素子アレイの長手方向に沿ってピンぼけが生じ易くなる。 For this reason, when warpage during molding as described above occurs in the frame, along with this, warpage also occurs in the cover member, the lens array, the substrate, and the light receiving element array assembled with reference to the frame. As a result, when viewed with respect to the individual lenses, the object plane in which the contrasts of the respective lenses are aligned is curved in accordance with the warp of the frame. On the other hand, since a document such as a sheet of paper normally passes over the cover member in a flat state, it becomes difficult to make the object surface flat over the entire area along the longitudinal direction of the lens array, and the document is read The image is blurred. In particular, blurring easily occurs along the longitudinal direction of the lens array or the light receiving element array.
このような、フレームの反りに起因した不具合発生を防ぐには、例えば、フレームを研磨するなどして反りを無くすことが考えられるが、このようにすると、精密な研磨作業を要し、余分な工数と労力が必要となり、コストアップを招来するため好ましくない。 In order to prevent such a defect caused by the warp of the frame, for example, it is conceivable to eliminate the warp by polishing the frame, etc. However, in this case, a precise polishing operation is required, which is unnecessary. It is not preferable because man-hours and labor are required, and cost increases are caused.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、フレームに反りが発生していても、余分な手間又は労力を要することなく、レンズアレイの長手方向に沿う全領域にわたって、MTF性能を確保することが可能な画像読取装置、およびその組み立て方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to cover the entire area along the longitudinal direction of the lens array without requiring extra effort or labor even if the frame is warped. An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of securing performance and a method of assembling the same.
この発明に係る画像読取装置は、等倍光学系を構成するレンズアレイと受光素子アレイとがフレームの長手方向に沿って固定されたものであって、上記フレームの反り量を計測する計測器と、上記レンズアレイを支持して湾曲させる支持機構とを備え、上記支持機構を上記フレームの長手方向に沿って少なくとも中央位置および上記中央位置から左右対称の各位置の3箇所に配置し、上記支持機構により、上記計測器により上記フレームの長手方向の上記中央位置における当該フレームの光軸方向に沿った反り量を計測した計測結果に基づいて、上記フレームの上記左右対称の各位置で原稿の読取位置である物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL1となり、かつ、上記フレームの上記中央位置で上記物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの上記結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL2(ただし、L2≠L1)となるように上記レンズアレイの湾曲が調整されたものであることを特徴としている。 In the image reading apparatus according to the present invention, a lens array and a light receiving element array constituting an equal-magnification optical system are fixed along the longitudinal direction of the frame, and a measuring device for measuring the amount of warpage of the frame A support mechanism for supporting and curving the lens array, the support mechanism being disposed at three locations at least at a central position along the longitudinal direction of the frame and at respective positions symmetrical from the central position, the support Based on the measurement result obtained by measuring the amount of warp along the optical axis direction of the frame at the central position in the longitudinal direction of the frame by the mechanism, the document is read at each position of the left-right symmetry of the frame The distance from the object plane, which is the position, to the upper end face of the lens array, and the distance from the imaging plane of the light receiving element array to the lower end face of the lens array The distance from the object plane to the upper end face of the lens array at the center position of the frame is equal to L1 and the distance from the imaging plane of the light receiving element array to the lower end face of the lens array is equal to each other The curvature of the lens array is adjusted to be equal to L2 (where L2LL1).
また、この発明の画像読取装置の組み立て方法は、等倍光学系を構成するレンズアレイと受光素子アレイとがフレームの長手方向に沿って固定する場合において、上記フレームの反り量を計測する計測器と、上記レンズアレイを支持して湾曲させる支持機構とを適用し、上記支持機構を上記フレームの長手方向に沿って少なくとも中央位置および上記中央位置から左右対称の各位置の3箇所に配置し、上記計測器により上記フレームの長手方向の上記中央位置における当該フレームの光軸方向に沿った反り量を計測し、その計測結果に基づいて、上記支持機構によって、上記フレームの上記左右対称の各位置で原稿の読取位置である物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL1となり、かつ、上記フレームの上記中央位置で上記物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの上記結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL2(ただし、L2≠L1)となるように上記レンズアレイの湾曲を調整することを特徴としている。 In the method of assembling an image reading apparatus according to the present invention, a measuring instrument for measuring the amount of warping of the frame when the lens array and the light receiving element array constituting the equal-magnification optical system are fixed along the longitudinal direction of the frame. And a support mechanism for supporting and curving the lens array, and the support mechanism is arranged at three positions at least at a central position and in symmetrical positions from the central position along the longitudinal direction of the frame, The measuring instrument measures the amount of warping along the optical axis direction of the frame at the central position in the longitudinal direction of the frame, and based on the measurement result, the support mechanism detects each position of the frame in the lateral symmetry. And the distance from the object plane which is the reading position of the original to the upper end face of the lens array, and the image plane of the light receiving element The distance to the surface is equal to L1, and the distance from the object surface to the upper end surface of the lens array at the center position of the frame and the image forming surface of the light receiving element array are below the lens array. It is characterized in that the curvature of the lens array is adjusted so that the distances to the end face become equal to each other as L2 (where L2 ≠ L1).
この発明の画像読取装置によれば、フレームの反りに影響されることなく、副走査方向に沿う全領域にわたって、良好なコントラストを得る上で必要な物体面を平坦な状態とすることができる。これにより、その物体面を平坦なMTF性能許容範囲内に確実に収めることができるので、原稿を読み取った画像にピンぼけが生じることがない。 According to the image reading apparatus of the present invention, it is possible to flatten the object surface necessary to obtain a good contrast over the entire area along the sub scanning direction without being affected by the warp of the frame. As a result, the object plane can be reliably contained within the flat MTF performance allowable range, so that no blurring occurs in the image read from the original.
また、この発明の画像読取装置の組み立て方法によれば、計測器と支持機構を適用することで、フレームの反りに伴う受光素子アレイの反り量に応じた反り量をレンズアレイに確実に形成することができるので、原稿を読み取った画像にピンぼけが生じることがない良好な品質の画像読取装置を製作することが可能となる。 Further, according to the assembling method of the image reading apparatus of the present invention, by applying the measuring instrument and the supporting mechanism, the amount of warpage according to the amount of warpage of the light receiving element array accompanying the warpage of the frame is reliably formed in the lens array. As a result, it is possible to manufacture an image reader of good quality in which no blurring occurs in the image obtained by reading the original.
この発明の実施の形態1について説明する前に、この発明の特徴を理解する上で、従来技術の内容、およびその場合の問題点について、以下に説明する。 Before describing the first embodiment of the present invention, the contents of the prior art and problems in that case will be described below in order to understand the features of the present invention.
図6は、前述の特許文献2に記載されている従来の画像読取装置において、主走査方向(図中Y方向)に沿った断面図である。また、図7は前述の特許文献3に記載されている従来の画像読取装置において、主走査方向(図中Y方向)に沿った断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view along the main scanning direction (Y direction in the figure) in the conventional image reading apparatus described in the above-mentioned
図6および図7において、符号3は原稿の正立等倍像を得るためのレンズアレイ、4は原稿の読取位置を規制するカバー部材、5は正立等倍像を光電変換するための受光素子アレイ、6は受光素子アレイ5が搭載された基板、2は上記のレンズアレイ3、カバー部材4及び基板6をそれぞれ位置決め固定するフレームである。
6 and 7,
そして、図6に示す構成のものでは、レンズアレイ3は、フレーム2に形成された垂直基準面2aに沿わせた状態で、光出射側の下端面3bがフレーム2に形成された長穴2bを貫通して受光素子アレイ5に対向するとともに、レンズアレイ3の光入射側の上端面3aがカバー部材4の下面に当接して固定されている。
Then, in the configuration shown in FIG. 6, the
また、図7に示す構成のものでは、レンズアレイ3は、フレーム2に形成された垂直基準面2aに沿わせた状態で、光出射側の下端面3bがフレーム2に形成された収納室2cの下面に当接して固定されるとともに、収納室2cの底部に形成された貫通孔2dを通して受光素子アレイ5に対向している。
Further, in the configuration shown in FIG. 7, the
図6および図7に示したいずれの構成の画像読取装置においても、レンズアレイ3、カバー部材4、受光素子アレイ5、および基板6がフレーム2に一体的に固定されているので、図8に示すように、フレーム2の長手方向、つまり主走査方向(Y方向)と直交する副走査方向(X方向)において、フレーム2の成形時の反りの程度に応じて、これらのレンズアレイ3、カバー部材4、受光素子アレイ5、および基板6が同等の反りを持つことになる。すなわち、副走査方向(X方向)において、フレーム2と共に、レンズアレイ3又は受光素子アレイ5が同じ曲率でもって湾曲している。
In the image reading apparatus having any of the configurations shown in FIGS. 6 and 7, since the
このため、フレーム2の長手方向(X軸方向)の中央付近、および端部付近のいずれの箇所においても、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mからレンズアレイ3の光入射側の上端面3aまでの距離と、受光素子アレイ5の結像面Fからレンズアレイ3の光出射側の下端面3bまでの距離とは、いずれもL3で等しくなる。すなわち、フレーム2に成形時の反りが発生している場合、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mは、フレーム2の反りの程度に応じて湾曲した状態になる。一方、用紙などの原稿は、通常、平坦な状態でカバー部材4の上を通過する。
Therefore, at any point near the center and in the vicinity of the end of the
したがって、レンズアレイ3の長手方向に沿う全領域にわたって、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mを、平坦なMTF性能許容範囲R内に収めることが困難となる。すなわち、図8の場合は、X軸方向の中央付近で平坦なMTF性能許容範囲RからΔR分だけ物体面Mがずれている。そのため、原稿を読み取った画像にピンぼけが生じる。特に、副走査方向(X軸方向)においてピンぼけが生じ易くなる。
Therefore, it becomes difficult to bring the object surface M necessary for obtaining a good contrast within the flat MTF performance tolerance R over the entire region along the longitudinal direction of the
次に、この発明の読み取り装置の実施の形態1について説明する。 Next, a first embodiment of the reader of the present invention will be described.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における画像読取装置を示す分解斜視図、図2は同画像読取装置の構造を示す主走査方向(Y軸方向)に沿う断面図であり、図6、図7に示した従来技術と対応する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an image reading apparatus according to
この実施の形態1の画像読取装置1は、原稿の読取位置を規制するカバー部材4、原稿の画像の正立等倍像を得るためのレンズアレイ3、この正立等倍像を光電変換するための受光素子アレイ5、この受光素子アレイ5が搭載される基板6、および上記のカバー部材4、レンズアレイ3、受光素子アレイ5、および基板6をそれぞれ位置決め固定するフレーム2を備え、これらのレンズアレイ3、カバー部材4、受光素子アレイ5、および基板6が接着剤などを用いてフレーム2に一体的に固定されている。
The
この実施の形態1において、レンズアレイ3は、フレーム2に形成された垂直基準面2aに沿わせた状態で、光出射側の下端面3bがフレーム2に形成された長穴2bを貫通して受光素子アレイ5に一定の隙間S2を保って対向させる。一方、レンズアレイ3の光入射側の上端面3aはカバー部材4の下面4bには当接せず、一定の隙間S1を確保した状態で固定されている。
In the first embodiment, the
その場合、レンズアレイ3の上下に確保されている各隙間S1、S2は、フレーム2の反り量より十分大きくなるように予め設定されており、レンズアレイ3の光軸方向(Z軸方向)の位置調整が可能な構造となっている。
In that case, the gaps S1 and S2 secured above and below the
図3は、この実施の形態1の画像読取装置のレンズアレイの組み立て状態を示す斜視図、図4は同画像読取装置のレンズアレイ、受光素子アレイ、およびフレームとの配置関係を説明するための主走査方向(Y軸方向)と直交する副走査方向(X軸方向)に沿う断面図である。 FIG. 3 is a perspective view showing an assembled state of the lens array of the image reading apparatus according to the first embodiment, and FIG. 4 is a view for explaining an arrangement relationship with the lens array, light receiving element array and frame of the image reading apparatus. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a sub-scanning direction (X-axis direction) orthogonal to the main scanning direction (Y-axis direction).
レンズアレイ3の組み付け時には、フレーム2の長手方向となる副走査方向(X軸方向)に沿うフレーム2の下面2eの反り量を各計測器8a、8b、8cを用いて予め計測し、その計測結果をコントローラ9に取り込む。そして、各計測器8a、8b、8cの計測結果に基づいて、コントローラ9の制御により、アクチュエータを備えた支持機構7a、7b、7cを駆動してレンズアレイ3を湾曲させ、その状態でレンズアレイ3を接着剤などでフレーム2に固定する。
When assembling the
この場合、各計測器8a、8b、8cは、副走査方向(X軸方向)に沿うフレーム2の下面2e側において、その中央の位置P2と、この位置P2から左右にそれぞれ一定距離X0だけ離れた対称位置P1、P3に配置される。ここで、各計測器8a、8b、8cとしては、例えば軽荷重の接触式リニアゲージ又は非接触式のレーザ変位計を適用することができる。特に、レーザ変位計を用いれば、フレーム2の反りを非接触でより正確に測定できる利点がある。
In this case, on the
また、上記の各支持機構7a〜7cは、その支持箇所が各計測器8a〜8cの計測点を通るレンズアレイ3の光軸方向(Z軸方向)に沿った垂直な平面内に含まれるように配置されている。すなわち、レンズアレイ3の長手方向(X軸方向)における上端面3aにおいて、その中央の位置P5、およびその中央位置P5から左右にそれぞれ一定距離X0だけ離れた対称位置P4、P6の各々の垂直面を通るように各支持機構7a〜7cがそれぞれ配置されている。
In addition, in each
ここで、各支持機構7a、7b、7cとしては、例えばピエゾ素子などのアクチュエータと、レンズアレイ3を挟み込むチャック、あるいはレンズアレイ3の側面を吸着する吸着ヘッドとを組み合わせた機構のものを使用することができる。特に、各支持機構7a、7b、7cがレンズアレイ3と当接するヘッド部分は、図3に示すように、レンズアレイ3の上端面3aとその側面の両方に接触するようにすれば、後述のようにレンズアレイ3を湾曲させる際に、傷付けることなく確実に変形させることができるので都合がよい。
Here, as each
フレーム2の長手方向である副走査方向(X軸方向)に沿う結像面Fの反り量Dは、各計測器8a、8b、8cの測定結果に基づき、次のようにして計測できる。
The amount of warping D of the imaging surface F along the sub-scanning direction (X-axis direction), which is the longitudinal direction of the
フレーム2の長手方向(X軸方向)の寸法に比べて、受光素子アレイ5の光軸方向(Z軸方向)の長さは十分に小さいので、フレーム2の長手方向(X軸方向)に沿う受光素子アレイ5の反り量、その結像面Fの反り量は、フレーム2の下面2eの反り量と同等とみなすことができる。このことから、まず、フレーム2の下面2eの反り量Dを、計測器8a〜8cを用いて測定する。
Since the length in the optical axis direction (Z-axis direction) of the light
ここで、副走査方向(X軸方向)に沿ってそれぞれ配置された各計測器8a〜8cについて、計測器8aの測定点の座標をP1、計測器8bの測定点の座標をP2、計測器8cの測定点の座標をP3とすると、フレーム2の下面2eの反り量Dは、光軸方向(Z軸方向)の座標の差として次式で与えられる。
Here, for each of the measuring
D=(P1+P3)/2−P2 (1) D = (P1 + P3) / 2-P2 (1)
このように、フレーム2の下面2eの反り量Dが求まると、コントローラ9は、上記の各測定点P1、P2、P3に対応して配置された各支持機構7a〜7cを駆動して、レンズアレイ3の上端面3aの長手方向(X軸方向)の中央位置における反り量が、上記の(1)式により得られた反り量Dのほぼ1/2に湾曲するように調整する。
As described above, when the amount of warpage D of the
ここで、支持機構7a〜7cがレンズアレイ3の上端面3aに接触する各位置の座標をそれぞれP4、P5、P6とし、また、座標の位置P1とP4、およびP6とP3を結ぶ距離を共にL0として予め設定しておくと、各座標P4、P5、P6は、次の式で得られる。
Here, the coordinates of the respective positions where the
P4=P1+L0 (2)
P6=P3+L0 (3)
P5≒(P4+P6)/2−D/2 (4)
P4 = P1 + L0 (2)
P6 = P3 + L0 (3)
P5 ≒ (P4 + P6) / 2-D / 2 (4)
そして、コントローラ9の制御により、副走査方向(X軸方向)に沿って、レンズアレイ3の上端面3aが上記の座標P4、P5、P6の位置を通るように、各支持機構7a〜7cを駆動してレンズアレイ3を湾曲させる。
Then, under the control of the
このようにして、画像読取装置1を組み立てる際には、上記のような手順で支持機構7a〜7cによってレンズアレイ3を湾曲させた状態を保持したままで、フレーム2の垂直基準面2aにレンズアレイ3を当接して接着剤等で固定する。レンズアレイ3をフレーム2に固定した後は、支持機構7a〜7、計測器8a、8b、8cは撤去する。
次いで、フレーム2の下面2eに受光素子アレイ5を実装した基板6を固定する。引き続いて、レンズアレイ3の光入射側の上端面3aに対するカバー部材4の下面4bの隙間S1を調整した後、フレーム2の上面2fにカバー部材4を固定する。なお、カバー部材4をフレーム2に固定した後に基板6を固定してもよい。
In this way, when assembling the
Next, the
図5は、等倍光学系における物体面M、結像面F、およびMTF性能許容範囲Rの相互関係を説明するための副走査方向(X軸方向)に沿う模式断面図である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view along the sub-scanning direction (X-axis direction) for describing the mutual relationship between the object plane M, the imaging plane F, and the MTF performance allowable range R in the equal-magnification optical system.
図3、図4を用いて説明したように、レンズアレイ3をフレーム2に固定する際に、フレーム2の長手方向となる副走査方向(X軸方向)に沿うフレーム2の下面2eの反り量Dを各計測器8a、8b、8cを用いて予め計測し、コントローラ9により、各計測器8a、8b、8の計測結果に基づいて、支持機構7a、7b、7cを駆動して、レンズアレイ3の上端面3aの長手方向(X軸方向)の中央位置における反り量が、上記の(1)式により得られた反り量Dのほぼ1/2に湾曲するように調整する。そうすると、図5に示すように、フレーム2の長手方向(X軸方向)の両端付近では、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mからレンズアレイ3の上端面3aまでの距離と、受光素子アレイ5の結像面Fからレンズアレイ3の下端面3bまでの距離とは、いずれもL1で等しくなる。また、フレーム2の長手方向(X軸方向)の中央付近では、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mからレンズアレイ3の上端面3aまでの距離と、受光素子アレイ5の結像面Fからレンズアレイ3の下端面3bまでの距離とは、いずれもL2で等しくなる。
As described with reference to FIGS. 3 and 4, when fixing the
すなわち、フレームに成形時の反りが発生している場合、レンズアレイ3を構成する各々のレンズの共役距離は、フレーム2の長手方向(X軸方向)の両端付近と中央付近とで異なるものの(L1≠L2)、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mは、フレーム2の反りに影響されずにフレーム2の長手方向(X軸方向)に沿って全て平坦な状態になる。一方、用紙などの原稿は、通常、平坦な状態でカバー部材4の上方を通過する。
That is, when warpage at the time of molding occurs in the frame, the conjugate distance of each lens constituting the
したがって、フレーム2が反っていても、これに影響されることなく、副走査方向(X軸方向)に沿う全領域にわたって、良好なコントラストを得る上で必要な物体面Mを平坦な状態にできるので、この物体面Mを平坦なMTF性能許容範囲R内に確実に収めることができ、原稿を読み取った画像にピンぼけが生じることがない。
Therefore, even if the
等倍光学系をつくるレンズアレイ3の各レンズの光軸に対する傾きは1°以下となっており、例えばフレーム2の副走査方向(X軸方向)の長さが、A4サイズの複写機に搭載されるようなサイズの場合には、レンズアレイ3の反り量は2.5mm以下となる。フレーム2が樹脂素材であったとしても、レンズアレイ3の反り量2.5mm以下とすることは難しくない。また、レンズアレイ3は樹脂素材のため、その反り量2.5mmで固定した場合の残留応力は接着固定のせん断応力よりも十分小さいので何ら問題はない。
The inclination with respect to the optical axis of each lens of the
なお、この発明は、この実施の形態1の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しないか範囲において、実施の形態1の構成に対して各種の変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。 The present invention is not limited to only the configuration of the first embodiment, and various modifications may be made to the configuration of the first embodiment without departing from the scope of the present invention. Can be partially omitted.
1 画像読取装置、2 フレーム、3 レンズアレイ、3a 上端面、3b 下端面、4 カバー部材、5 受光素子アレイ、6 基板、7a〜7c 支持機構、
8a〜8c 計測器、9 コントローラ、R MTF性能許容範囲、M 物体面、
F 結像面。
8a-8c Instruments, 9 controllers, R MTF performance tolerance, M object plane,
F imaging plane.
Claims (4)
上記フレームの反り量を計測する計測器と、上記レンズアレイを支持して湾曲させる支持機構とを適用し、上記支持機構を上記フレームの長手方向に沿って少なくとも中央位置および上記中央位置から左右対称の各位置の3箇所に配置し、上記計測器により上記フレームの長手方向の上記中央位置における当該フレームの光軸方向に沿った反り量を計測し、その計測結果に基づいて、上記支持機構によって、上記フレームの上記左右対称の各位置で原稿の読取位置である物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL1となり、かつ、上記フレームの上記中央位置で上記物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの上記結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL2(ただし、L2≠L1)となるように上記レンズアレイの湾曲を調整する画像読取装置の組み立て方法。 A method of assembling an image reading apparatus in which a lens array constituting an equal-magnification optical system and a light receiving element array are fixed along the longitudinal direction of a frame,
A measuring instrument for measuring the amount of warpage of the frame and a support mechanism for supporting and curving the lens array are applied, and the support mechanism is laterally symmetrical from at least a central position along the longitudinal direction of the frame and the central position The amount of warping along the optical axis direction of the frame at the central position in the longitudinal direction of the frame is measured by the measuring device, and the support mechanism is used based on the measurement result. A distance from an object plane which is a reading position of an original at each of the left-right symmetrical positions of the frame to an upper end surface of the lens array, and a distance from an imaging surface of the light receiving element array to a lower end surface of the lens array; Are equal to each other, and the distance from the object plane to the upper end surface of the lens array at the center position of the frame and the light receiving element array Method of assembling an image reading apparatus for adjusting the curvature of the lens array as the distance from the imaging surface to the lower end surface of the lens array is equal to each other L2 (although, L2 ≠ L1) becomes.
D=(P1+P3)/2−P2 (1)
P4=P1+L0 (2)
P6=P3+L0 (3)
P5≒(P4+P6)/2−D/2 (4)
ここに、
P2:フレームの長手方向の中央位置における計測器による光軸方向の測定点の座標
P1、P3:フレームの長手方向の中央位置から左右対称の各位置における計測器による光軸方向の測定点の座標
D :フレームの長手方向の中央付近における光軸方向に沿った反り量
L0:予め設定した距離 The support mechanism is driven to curve the lens array so that the upper end surface along the longitudinal direction of the lens array passes through the position of coordinates P4, P5 and P6 obtained by the following equations (2) to (4) A method of assembling an image reading apparatus according to claim 1.
D = (P1 + P3) / 2-P2 (1)
P4 = P1 + L0 (2)
P6 = P3 + L0 (3)
P5 ≒ (P4 + P6) / 2-D / 2 (4)
here,
P2: Coordinates of measurement points in the optical axis direction by the measuring device at the center position in the longitudinal direction of the frame P1, P3: Coordinates of measurement points in the optical axis direction by the measuring device at each position symmetrical with the center position in the longitudinal direction of the frame D: Warpage along the optical axis near the longitudinal center of the frame L0: Pre-set distance
上記フレームの反り量を計測する計測器と、上記レンズアレイを支持して湾曲させる支持機構とを備え、上記支持機構を上記フレームの長手方向に沿って少なくとも中央位置および上記中央位置から左右対称の各位置の3箇所に配置し、上記支持機構により、上記計測器により上記フレームの長手方向の上記中央位置における当該フレームの光軸方向に沿った反り量を計測した計測結果に基づいて、上記フレームの上記左右対称の各位置で原稿の読取位置である物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL1となり、かつ、上記フレームの上記中央位置で上記物体面から上記レンズアレイの上端面までの距離と、上記受光素子アレイの上記結像面から上記レンズアレイの下端面までの距離とが互いに等しくL2(ただし、L2≠L1)となるように上記レンズアレイの湾曲が調整された画像読取装置。 In an image reading apparatus in which a lens array and a light receiving element array constituting an equal magnification optical system are fixed along the longitudinal direction of a frame,
A measuring device for measuring the amount of warping of the frame; and a supporting mechanism for supporting and curving the lens array, the supporting mechanism being symmetrical at least at a central position along the longitudinal direction of the frame and from the central position The frame is disposed at three locations at each position, and the support mechanism measures the amount of warpage along the optical axis direction of the frame at the central position in the longitudinal direction of the frame by the measuring device. The distance from the object plane, which is the reading position of the document, to the upper end surface of the lens array at each position of the left-right symmetry and the distance from the imaging surface of the light receiving element array to the lower end surface of the lens array are equal to each other L1, and the distance from the object plane to the upper end face of the lens array at the central position of the frame, and the connection of the light receiving element array And the distance to the lower end surface of the lens array are equal to each other from the surface L2 (although, L2 ≠ L1) become as the lens array curvature adjusted image reading apparatus.
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