專利名稱：透鏡單元及使用透鏡單元的圖像讀取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡單元及使用該透鏡單元的圖像讀取設(shè)備。更具體 而言，本發(fā)明涉及諸如圖像掃描儀、復(fù)印機(jī)或傳真機(jī)之類的設(shè)備，其 中具有變形透鏡的成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能被最好地利用來執(zhí)行高 精度的圖像讀取。
背景技術(shù)：
圖7為傳統(tǒng)圖像讀取設(shè)備的結(jié)構(gòu)的主要部分的示意圖。
在圖7中，72表示在其上放置原稿71的原稿臺(tái)72(原稿臺(tái)玻璃)。 77表示其中整體容納了后述的照明系統(tǒng)73，反射鏡74a-74e,成像透 鏡(透鏡單元)75和讀取裝置(CCD ) 76的滑架。
可利用副掃描機(jī)構(gòu)78,諸如電動(dòng)機(jī)，使滑架77沿圖中箭頭A的 方向(副掃描方向)掃描移動(dòng)，從而讀取原稿71上的圖像信息。
將由此讀取的原稿71的圖像信息通過接口 (未示出)發(fā)送到作 為外部設(shè)備的個(gè)人計(jì)算機(jī)等。
73表示照明系統(tǒng)，例如包括氙管，卣素?zé)艋虬l(fā)光二極管陣列。 應(yīng)該注意，例如，可結(jié)合諸如沉積有鋁的板的反射板，使用照明系統(tǒng) 73。 74a-74e表示反射鏡，其用于使來自原稿71的光束在滑架77內(nèi) 部彎曲。
75表示成像透鏡(透鏡單元)，其用于將來自原稿71的光成像 到下面所述讀取裝置76的表面上。
76表示作為讀取裝置的CCD (電荷耦合器件)或一維光電轉(zhuǎn)換 元件，其包括這樣一種結(jié)構(gòu)多個(gè)^^素沿垂直于附圖紙面的主掃描方 向排列。
在具有上述結(jié)構(gòu)的圖像讀取設(shè)備中，為了試圖縮小整個(gè)系統(tǒng)，必
須縮小滑架77。并且，為了縮小滑架77，最有效的措施是加寬成像 透鏡75的場角，以縮短其物到像的距離，從而縮短光路長度自身。針對(duì)按照以上所述方式縮小滑架的這種圖像讀取設(shè)備，已經(jīng)提出 了多種建議(參見專利文獻(xiàn)l)。在具有上述結(jié)構(gòu)的圖像讀取設(shè)備中，可通過將具有變形表面的變 形透鏡用作成像透鏡的方法，來加寬成像透鏡的場角。在這種方法中， 成像透鏡的成像性能變成相對(duì)于光軸是旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱的。從而，必須調(diào) 節(jié)成像透鏡的主掃描方向(子午方向)與CCD的多個(gè)像素的陣列方 向并使其彼此匹配。此外，在這種成像透鏡的制造過程中，如果將變形透鏡固定成偏 離透鏡鏡筒的基準(zhǔn)軸，則發(fā)生偏心誤差。盡管這種偏心誤差有可能導(dǎo) 致成像性能劣化，不過通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的透鏡組，依然能夠保 持CCD表面上的成像性能良好。對(duì)于這種圖像讀取設(shè)備已經(jīng)提出了多種建議(參見專利文獻(xiàn)2 )。將參照?qǐng)D8和9更詳細(xì)地解釋上述的成像透鏡。首先，圖8中表示出僅由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡組成的傳統(tǒng)成像透鏡101 ， 并將對(duì)其進(jìn)行描述。如果根據(jù)其設(shè)計(jì)精確地制造出旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡101a， 101b, 101c, 101d，則由圖中點(diǎn)陰影所示的整個(gè)圖像形成區(qū)域105,可獲得足夠好 的成像性能。然而，通常，如在附圖中的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡101c所示， 在成像透鏡的制造過程中發(fā)生透鏡偏心。如果發(fā)生這種透鏡偏心，則 像平面上的成像性能變得不均勻?？紤]到這一情形，在成像透鏡101僅由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的透鏡組成 的情形中，使透鏡圍繞光軸旋轉(zhuǎn)。此外，必須調(diào)節(jié)透鏡，使成像區(qū)域 105內(nèi)具有最高成像性能的最佳成像區(qū)域104與一維光電轉(zhuǎn)換元件 107的像素的陣列方向106相重疊。下面，將這稱作"旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)"。下面，圖9中表示出使用變形透鏡構(gòu)成的成像透鏡IOI，并對(duì)其 進(jìn)行描述。圖中所示的圓團(tuán)為具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的透鏡(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡)101a， 101b， 101c和101d。矩形表示變形透鏡(旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱透鏡) 101e。矩形中的長虛線x表示變形透鏡101e的主掃描方向(長軸方向)。 使用變形透鏡lOle的成像透鏡101具有包括該變形透鏡lOle所確定 的扁平區(qū)域的成像區(qū)域105。一維光電轉(zhuǎn)換元件107包括其中沿一維方向(主掃描方向)排列 有多個(gè)像素的線傳感器(CCD)，用于取原稿的圖像信息作為一維圖 像。將變形透鏡lOle設(shè)置成使得與其折光力的一個(gè)方向相應(yīng)的主掃 描方向(長軸方向)與CCD的多個(gè)像素的陣列方向(主掃描方向) 一致?？梢詫㈢R筒(透鏡鏡筒)102與變形透鏡101e組裝在一起，同 時(shí)相對(duì)于光軸L相互旋轉(zhuǎn)。如果如針對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡C已經(jīng)說明的，在制造過程中發(fā)生透 鏡偏心，則通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103對(duì)鏡筒102進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，同時(shí)保 持變形透鏡101e固定，使得CCD的多個(gè)像素的陣列方向處于成像區(qū) 域105的中心處。此外，進(jìn)行調(diào)整，以保證受透鏡偏心影響的最佳成 像區(qū)域104與CCD 107的多個(gè)像素的陣列方向106重疊。然后，在完 成調(diào)整之后，通過粘合等使透鏡鏡筒102與變形透鏡101e結(jié)合在一 起，成為整體結(jié)構(gòu)。 [專利文獻(xiàn)〗1. 日本專利申請(qǐng)/〉開No. 2000-1717052. 日本專利申請(qǐng)公開No. 2004-078149在上面所述的傳統(tǒng)成像透鏡結(jié)構(gòu)中，可利用旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(同軸 性維持裝置)103，相對(duì)于光軸L彼此相互旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)保持旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 透鏡的透鏡鏡筒和保持旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱透鏡的透鏡鏡筒。不過，不能控制 它們相對(duì)于光軸方向的位置。從而，在有些情況下，在本來必須彼此 緊密接觸的透鏡鏡筒與旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱透鏡之間，會(huì)產(chǎn)生間隙。下面使用圖10A-10C更詳細(xì)地說明該問題。圖IOA，圖10B和圖10C為表示傳統(tǒng)透鏡單元(成像透鏡)的 三面視圖。圖10A為俯視平面圖，圖10B為側(cè)視圖，圖10C為正視 圖。為了已形成為整體結(jié)構(gòu)的變形透鏡202和鏡筒201的接合，傳統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(同軸性維持裝置)包括設(shè)置在圓周上的四個(gè)銷 202a,如圖10A-圖10C中所示。203處的接合應(yīng)當(dāng)提供平滑旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)， 并且，其也不應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致透鏡表面發(fā)生變形。因此，這種產(chǎn)生較大應(yīng)力 的結(jié)構(gòu)是不適宜的。結(jié)果，然而在有些情況下，在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)期間變形透鏡202在光軸 方向浮起，如圖11A-11C中所示。圖IIA，圖IIB和圖IIC是表示 出透鏡單元的三面視圖。對(duì)與圖10A-圖10C中相應(yīng)的相同元件賦予 同樣的附圖標(biāo)記。如果變形透鏡202從透鏡鏡筒201浮起，不用說因變形透鏡202 的偏心導(dǎo)致光學(xué)性能劣化，而且不能使透鏡間隔保持在規(guī)定量。因此， 使光學(xué)性能嚴(yán)重退化。此外，在隨后的粘合操作期間，大量粘合劑可能流入間隙204。 由于因粘合劑固化引起的收縮變化造成透鏡表面變形，這使得性能下 降?；蛘?，由此可能導(dǎo)致附加的透鏡間隔不均勻。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種能夠通過簡單結(jié)構(gòu)精確保持變形透鏡、不存在 透鏡間隔誤差或偏心誤差的透鏡單元，并提供了具有這種透鏡單元的 圖像讀取設(shè)備。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于圖像讀取 設(shè)備中的透鏡單元，該圖像讀取設(shè)備用于將原稿的圖像信息成像到光 電轉(zhuǎn)換元件上以順序讀取該圖像信息，所述透鏡單元包括鏡筒元件， 被配置成相對(duì)于光軸保持至少一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透 鏡；變形透鏡，具有至少一個(gè)與所述鏡筒元件的端部外接的變形表面； 同軸性維持裝置，被配置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件彼此接 合，以使所述變形透鏡與所述鏡筒元件的中心軸彼此對(duì)準(zhǔn)，并且被設(shè) 置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件相對(duì)于它們的對(duì)準(zhǔn)中心軸彼此 相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及彈性元件，被配置成將所述變形透鏡推向所述鏡筒元 件。在本發(fā)明這一方面的 一個(gè)優(yōu)選形式中，該彈性元件具有兩條或三 條被形成在所述鏡筒元件外周部分中的槽鉤住的腿。該變形透鏡可具有矩形形狀的外形，并且其中，當(dāng)沿矩形形狀的 長度方向延伸并且穿過變形透鏡中心軸的軸被稱作縱軸，而沿矩形形 狀的垂直于縱軸的寬度方向延伸并且穿過變形透鏡中心軸的軸被稱 作橫軸時(shí)，所述彈性元件的一條腿可以被設(shè)置在縱軸的一側(cè)，而彈性 元件的剩余一條或兩條腿可以被設(shè)置在縱軸的另一側(cè)。該變形透鏡可設(shè)有縱軸方向維持裝置，其用于調(diào)整相對(duì)于所述變 形透鏡的縱軸的平行度，所述縱軸方向維持裝置被設(shè)置在縱軸一側(cè)的 兩個(gè)位置處。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種圖像讀取設(shè)備，包括如上所述 的透鏡單元；以及具有沿一維方向排列的多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換元件。根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，使透鏡鏡筒元件與變形透 鏡彼此保持緊密接觸。因而，通過本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)能通過簡單結(jié)構(gòu)精 確保持變形透鏡的透鏡單元以及圖像讀取設(shè)備，沒有透鏡間隔誤差或 偏心誤差。通過考慮下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這 些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。


圖1A，圖1B和圖1C為表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的透鏡單元 的三面視圖。圖2為包含本發(fā)明透鏡單元的圖像讀取設(shè)備的主要部分的示意圖。圖3A，圖3B和圖3C為表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的透鏡單元 的三面視圖。圖4A，圖4B和圖4C為表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的透鏡單元 頁三面視圖。圖5為包含本發(fā)明透鏡單元的圖像讀取設(shè)備的主要部分的示意圖，圖6為包含本發(fā)明透鏡單元的圖像讀取設(shè)備的主要部分的示意圖。圖7為傳統(tǒng)圖像讀取設(shè)備的結(jié)構(gòu)的主要部分的示意圖。 圖8為用于說明傳統(tǒng)圖像讀取透鏡的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的示意圖。 圖9為用于說明具有變形表面的傳統(tǒng)圖像讀取透鏡的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié) 的示意圖。圖IOA，圖IOB和圖IOC為表示傳統(tǒng)透鏡單元的三面視圖。 圖IIA，圖IIB和圖11C為用于說明傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的不便之處的 三面視圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 [實(shí)施例1 ]圖1A-圖1C為表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的透鏡單元的三面視 圖。圖1A為俯視平面圖，圖1B為側(cè)視圖，圖1C為正視圖。圖1A-圖1C中，IO表示圖像讀取設(shè)備中所用的透鏡單元(成像 透鏡)，在該圖像讀取設(shè)備中將原稿的圖像信息成像到光電轉(zhuǎn)換元件 上，并順序讀取該圖像信息。ll表示鏡筒元件(透鏡鏡筒)，其外周 具有筒形形狀。其用于相對(duì)于光軸L保持至少一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀 的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡。12表示變形透鏡，其至少一個(gè)表面由變形表面來限定。該變形 透鏡通過鏡筒11來保持，同時(shí)與鏡筒的一個(gè)端部外接。本實(shí)施例的 變形透鏡12具有矩形形狀的外形。此處，在矩形形狀的尺度中，以 沿矩形的長度方向延伸并且穿過變形透鏡的中心軸(光軸)的軸作為 縱軸12c。以沿矩形的垂直于縱軸12c的寬度方向延伸并且穿過透鏡 的中心軸的軸作為橫軸12d。12a表示作為用于使變形透鏡12與鏡筒元件11彼此接合并使它 們的中心軸彼此對(duì)準(zhǔn)的同軸性維持裝置的銷。銷12a還用于允許變形 透鏡和鏡筒相對(duì)于它們對(duì)準(zhǔn)在一起的中心軸彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，以進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，使用四個(gè)銷12a。13表示用于沿光軸方向?qū)⒆冃瓮哥R12推向鏡筒元件11的彈性 元件。本實(shí)施例的彈性元件13被配置成分別推鏡筒元件11和變形透 鏡12,13a表示被配置成在形成在鏡筒元件11的外周部分中的槽lla 被鉤住的彈性元件13的腿(分支)。彈性元件13具有三條腿13a。在本實(shí)施例中，這三條腿13a中的一條被設(shè)置在變形透鏡12的 縱軸12c的一側(cè)，而其余兩條腿被設(shè)置在縱軸12c的另一側(cè)。腿13a 被配置成被鏡筒元件11的槽lla鉤住。12b表示設(shè)置在變形透鏡12的縱軸12c的一側(cè)的兩個(gè)點(diǎn)處的縱 軸方向維持裝置，并且這些縱軸方向維持裝置用于調(diào)節(jié)相對(duì)于縱軸 12c的平行度。在本實(shí)施例中，通過使用縱軸方向維持裝置12b，使 光電轉(zhuǎn)換元件(CCD)的多個(gè)像素的陣列方向與下面所述的圖像讀取 設(shè)備的變形透鏡12的子午方向(主掃描方向)相互對(duì)準(zhǔn)，如下所述。L表示成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸。在本實(shí)施例中，通過如上所述的彈 性元件13相對(duì)于光軸L方向來限制變形透鏡12，以保證鏡筒元件11 與變形透鏡12彼此緊密接觸，以避免在它們之間形成間隙。更具體而言，在本實(shí)施例中，通過將彈性元件13的三條腿13a 與在鏡筒元件11的外周部分設(shè)置的槽lla接合，將變形透鏡12限制 成在變形透鏡12與鏡筒元件11之間不產(chǎn)生間隙。由此，在本實(shí)施例 中，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持鏡筒元件11與變形透鏡12彼此 緊密接觸，從而，可通過一種簡單的結(jié)構(gòu)來精確保持變形透鏡，不產(chǎn) 生透鏡間隔誤差或偏心誤差。盡管本實(shí)施例中的彈性元件13可由任意材料制成，它例如可通 過壓制加工金屬薄板來很容易地制造。易于通過改變板的厚度來控制 這種薄板的彈力?；诖耍┘咏o變形透鏡12的力可以得到校正，并且避免透鏡 表面發(fā)生變形。當(dāng)將變形透鏡12固定到鏡筒元件11時(shí)，傾斜誤差與透鏡的長度 成反比地劣化。從而，必須非常精確地固定變形透鏡12的橫軸方向 12d。在本實(shí)施例中，在沿變形透鏡的橫軸方向12d的兩側(cè)(即，在 橫過縱軸12c的相對(duì)側(cè))設(shè)置腿13a。通過這種配置，可非常精確地 固定鏡筒元件11和變形透鏡12。結(jié)果，使施加給這兩者的應(yīng)力很好 地穩(wěn)定。此外，基于此，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持鏡筒元件ll 與變形透鏡12彼此緊密接觸，因而，避免發(fā)生透鏡間隔誤差或偏心 誤差。當(dāng)將變形透鏡12固定到鏡筒元件11上時(shí)，上述措施特別有效。 如上所述，在本實(shí)施例中，通過上述的彈性元件13將變形透鏡 12推向鏡筒元件11?；诖?，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持鏡筒 元件11與變形透鏡12彼此緊密接觸，因而避免發(fā)生透鏡間隔誤差或 偏心誤差。此外，如上所述，通過使用與鏡筒元件11與變形透鏡12分開的 彈性元件13，易于控制所產(chǎn)生的應(yīng)力?；诖?，可使變形透鏡表面的 變形最小化。此外，在上述實(shí)施例中，將彈性元件13如此配置，使得三條腿 13a (后面將要描述的實(shí)施例2和3中為兩條腿)被設(shè)置在鏡筒元件 11的外周部分處的槽lla鉤住。這使彈性元件13的結(jié)構(gòu)非常簡單。此處，如果只有一條腿13a，則施加給變形透鏡12的應(yīng)力變得 不穩(wěn)定，會(huì)引起偏心。如果使用四條或更多條腿13a，則結(jié)構(gòu)會(huì)變得 復(fù)雜，并且很容易造成腿長度的改變。此外，由于該改變，施加給變 形透鏡12的應(yīng)力也變得不穩(wěn)定，也會(huì)引起偏心。此外，在本實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)相對(duì)于變形透鏡12的縱軸12c 的平行度的縱軸方向維持裝置12b被設(shè)置在縱軸12c的一側(cè)的兩個(gè)點(diǎn) 處?；诖耍赏ㄟ^一種簡單的結(jié)構(gòu)使變形透鏡12的子午方向與光 電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素的陣列方向彼此對(duì)準(zhǔn)。
應(yīng)注意，上述本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)甚至可應(yīng)用于不具有變形表面的透 鏡，假如外形具有如所謂扁平透鏡的旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱形狀的話。 [圖像讀取設(shè)備]圖2為其中包含了圖1中所示透鏡單元IO的圖像讀取設(shè)備的主 要部分的示意圖。在圖2中，將相同附圖標(biāo)記賦予與圖1中相應(yīng)的相 同元件。在圖2中，彈性元件13具有設(shè)置在橫過縱軸12c的相對(duì)側(cè)的三 條腿13a， 一條腿處于一側(cè)，兩條腿處于另一側(cè)。因而，即使一條腿 13a被向下固定到具有V形的透鏡固定元件15,如圖2中所示，透鏡 也可以被很好地保持，從而，彈性元件13不會(huì)對(duì)透鏡固定元件15產(chǎn) 生干擾。本實(shí)施例的圖像讀取設(shè)備在從圖中觀察時(shí)透鏡單元10的左手側(cè) 和右手側(cè)的兩個(gè)點(diǎn)處設(shè)有對(duì)準(zhǔn)裝置14。該對(duì)準(zhǔn)裝置14被配置成與設(shè) 置在變形透鏡12的縱軸12c —側(cè)的兩點(diǎn)處的縱軸方向維持裝置12b 相接觸，從而使一維光電轉(zhuǎn)換元件(未示出)的多個(gè)像素的陣列方向 與變形透鏡12的縱向(子午方向)12c彼此對(duì)準(zhǔn)?；诖?，在本實(shí)施 例中可得到清晰的圖4象信息。在使用一維光電轉(zhuǎn)換元件(CCD)的圖像讀取設(shè)備中，透鏡場 角對(duì)元件的陣列方向具有很大影響。從而，每個(gè)透鏡表面的光線通過 區(qū)域具有矩形形狀，在元件陣列方向伸長，并且在與之正交的方向較 短。具有變形透鏡的情形也是如此，并且有效光線部分具有矩形形 狀。由于變形透鏡需要特殊的非球面形成過程，在制造時(shí)，最好不對(duì) 要處理的表面進(jìn)行不必要的加寬。從而，透鏡本身將具有在縱軸方向 伸長的矩形形狀。當(dāng)將這種變形透鏡12固定到鏡筒元件11上時(shí)，通過利用上述的 腿13a在橫軸方向12d固定變形透鏡的兩側(cè)(橫過縱軸的相對(duì)側(cè))， 可使應(yīng)力穩(wěn)定。如果另一方面在橫過橫軸12d的相對(duì)側(cè)設(shè)置腿13a,則它們應(yīng)當(dāng) 朝向縱軸端部的外部設(shè)置，并且會(huì)使透鏡的整體尺寸增大。本實(shí)施例 中能避免這種不便。此外，當(dāng)將透鏡固定到其中透鏡固定元件15具有V槽形狀的圖 像讀取設(shè)備時(shí)，彈性元件13不會(huì)千擾V槽。從而，無需特殊結(jié)構(gòu)。 [實(shí)施例2 ]圖3A，圖3B和圖3C為表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的透鏡單元 的三面視圖。在圖3A-圖3C中，將相同附圖標(biāo)記賦予與圖l相應(yīng)的 相同元件。本實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的區(qū)別在于，在本實(shí)施例中，彈性元 件23的腿23a的數(shù)量為2。其他結(jié)構(gòu)和光學(xué)功能與第一實(shí)施例相似， 并且本實(shí)施例同樣可獲得相似的有益效果。附圖中，23表示用于將變形透鏡12沿光軸方向推向鏡筒元件11 的彈性元件。23a表示彈性元件23的腿(分支)，其被配置成鉤在形 成于鏡筒元件11的外周部分中的槽lla處。彈性元件23具有兩條腿 23a。在本實(shí)施例中，這兩條腿23a中的一條械/沒置在縱軸12c的一側(cè)， 而另一條腿被設(shè)置在縱軸12c的另一側(cè)。這些腿被配置成被鏡筒11 的槽lla鉤住，在本實(shí)施例中，通過彈性元件23將變形透鏡12推向鏡筒元件 11，如同第一實(shí)施例那樣?；诖耍稍趫?zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持 鏡筒元件11與變形透鏡12彼此緊密接觸，從而，避免發(fā)生透鏡間隔 誤差或偏心誤差。此外，在本實(shí)施例中，通過使用與鏡筒元件11和變形透鏡12 分開的彈性元件23，可很容易控制所產(chǎn)生的應(yīng)力?；诖耍墒棺冃?透鏡表面的變形最小化。此外，當(dāng)將變形透鏡12固定到鏡筒元件11時(shí)，如同上述第一實(shí) 施例那樣，使用在沿橫軸方向12d的兩側(cè)(在橫過縱軸的相對(duì)側(cè))設(shè) 置的腿23a。基于此，可非常精確地固定鏡筒元件11和變形透鏡12， 因而，使應(yīng)力很好地穩(wěn)定。
此外，基于此，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持鏡筒元件ll與變形透鏡12彼此緊密接觸。因此，避免發(fā)生透鏡間隔誤差或偏心誤 差。同樣在本實(shí)施例中，如同上述第一實(shí)施例那樣，當(dāng)將透鏡單元 IO加入到圖像讀取設(shè)備中時(shí)，可獲得清晰的圖像信息。 [實(shí)施例3 ]圖4A，圖4B和圖4C為表示根據(jù)本發(fā)明笫三實(shí)施例的透鏡單元 的三面視圖。在圖4A-圖4C中，對(duì)與圖l相對(duì)應(yīng)的同樣元件賦予相 同的附圖標(biāo)記。本實(shí)施例與上述第二實(shí)施例的區(qū)別在于，在本實(shí)施例中，將三個(gè) 銷32a用作同軸性維持裝置。其他結(jié)構(gòu)和光學(xué)功能與第二實(shí)施例相似， 并且同樣可獲得相似的有益效果。附圖中，32a表示作為用于將變形透鏡12和鏡筒元件ll彼此接 合以使其中心軸彼此對(duì)準(zhǔn)的同軸性維持裝置的銷。此外，其用于允許 透鏡和鏡筒彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，用于相對(duì)于它們的對(duì)準(zhǔn)中心軸的旋轉(zhuǎn)調(diào) 節(jié)。本實(shí)施例使用三個(gè)銷32a。附圖中，33表示用于將變形透鏡12沿光軸方向推向鏡筒元件11 的彈性元件。33a表示彈性元件33的腿(分支)，其被配置成鉤在形 成于鏡筒元件11的外周部分中的槽lla處。彈性元件33具有兩條腿 33a。在本實(shí)施例中，這兩條腿33a中的一條被設(shè)置在縱軸12c的一側(cè)， 而另一條腿被設(shè)置在縱軸12c的另一側(cè)。這些腿被配置成被鏡筒11 的槽lla鉤住。應(yīng)該注意，本實(shí)施例的彈性元件33可由任何材料制成，但如果 使用合成樹脂的注模制品，能夠很容易制造它。對(duì)于合成樹脂，通過 改變材料的類型，能夠很容易地改變彈力。因此，能夠很容易地校正 施加到變形透鏡的力，并能夠防止透鏡表面變形。在該實(shí)施例中，通過彈性元件33將變形透鏡12推向鏡筒元件 11，如同上述第二實(shí)施例那樣。基于此，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，
保持鏡筒元件11與變形透鏡12彼此緊密接觸，從而，避免發(fā)生透鏡 間隔誤差或偏心誤差。此外，在本實(shí)施例中，通過使用與鏡筒元件11和變形透鏡12 分開的彈性元件33，可很容易控制所產(chǎn)生的應(yīng)力?；诖?，可使變形 透鏡表面的變形最小化。此外，當(dāng)將變形透鏡12固定到鏡筒元件11時(shí)，如同上述第二實(shí) 施例那樣，使用在沿橫軸方向12d的兩側(cè)(在橫過縱軸的相對(duì)側(cè))設(shè) 置的腿33a?；诖?，可非常精確地固定鏡筒元件11和變形透鏡12， 因而，使應(yīng)力很好地穩(wěn)定。此外，基于此，可在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，保持鏡筒元件ll與 變形透鏡12彼此緊密接觸。因此，避免發(fā)生透鏡間隔誤差或偏心誤 差。同樣在本實(shí)施例中，如同上述第二實(shí)施例那樣，當(dāng)將透鏡單元 IO加入到圖像讀取設(shè)備中時(shí)，可獲得清晰的圖像信息。 [平臺(tái)型圖像讀取設(shè)備]圖5為例如包含根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例中任何一個(gè)的透 鏡單元(成像光學(xué)系統(tǒng))的諸如數(shù)字復(fù)印機(jī)之類的滑架集成型(平臺(tái) 型)圖像讀取設(shè)備的主要部分的示意圖。在本實(shí)施例中，來自照明系統(tǒng)3的光束直接或者通過反射器(未 示出)照射原稿l。從被照射的原稿l反射的光被第一、第二、第三、 第四和第五反射鏡4a、 4b、 4c、 4d和4e反射，并且使光束的光路在 滑架7的內(nèi)部彎曲。這樣偏轉(zhuǎn)的光束通過根據(jù)上述第一到第三實(shí)施例中任何一個(gè)的 透鏡單元5，被成像到作為讀取裝置的CCD的表面上。利用副掃描機(jī) 構(gòu)8,通過沿箭頭C的方向(副掃描方向)移動(dòng)滑架7，讀取原稿1 的圖像信息。這樣讀取的圖像信息通過接口 (未示出)被發(fā)送到作為 外部設(shè)備的個(gè)人計(jì)算機(jī)等。應(yīng)注意，本發(fā)明不局限于這種集成型(平臺(tái)型)圖像讀取設(shè)備。 本發(fā)明基本上可按照與上述相同的方式，應(yīng)用于具有諸如圖6中所示
的l:2掃描光學(xué)系統(tǒng)的圖像讀取設(shè)備。更具體而言，在圖6中，82表示原稿臺(tái)玻璃，并且將原稿81放 置在其表面上。84表示包括例如卣素?zé)?、熒光燈或氣燈的照明光源?83表示用于反射來自照明光源84的光束以有效地照射原稿的反射器。 85， 86和87依次表示第一，第二和第三反射鏡，用于使來自原稿81 的光束的光路在主框架的內(nèi)部彎曲。5表示根據(jù)第一到第三實(shí)施例中任何一個(gè)的透鏡單元(成像光學(xué) 系統(tǒng))，其用于基于原稿81的圖像信息將光束成像到光電轉(zhuǎn)換元件 的表面上。6表示作為光電轉(zhuǎn)換元件的線傳感器(CCD) 。 90表示主 框架，91表示壓板。92表示第一反射鏡臺(tái)，93表示第二反射鏡臺(tái)。在圖6中，來自照明系統(tǒng)84的光束直接或通過反射器83照射原 稿81。來自被照射原稿81的反射光被第一，第二和第三反射鏡85， 86和87反射，并且使光束的光路在主框架90的內(nèi)部彎曲。此處，在第一，第二和第三反射鏡85， 86和87沿副掃描方向移 動(dòng)的同時(shí)，執(zhí)行沿主掃描方向的電掃描，由此讀取原稿81的圖像信 息。第二和第三反射鏡86和87的移動(dòng)量為第一反射鏡85的移動(dòng)量 的一半。由此，保持原稿81與CCD6之間的距離恒定。盡管在本實(shí)施例中將本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)包含在用于數(shù)字彩 色復(fù)印機(jī)的圖像讀取設(shè)備中，不過本發(fā)明不限于此。例如，本發(fā)明也 可應(yīng)用于諸如彩色圖像掃描儀的多種彩色圖像讀取設(shè)備。盡管參照此處披露的結(jié)構(gòu)描述了本發(fā)明，不過本發(fā)明不局限于所 給出的細(xì)節(jié)，本申請(qǐng)要覆蓋屬于改進(jìn)目的或所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的 變型或改變。
權(quán)利要求
1. 一種用于圖像讀取設(shè)備中的透鏡單元，該圖像讀取設(shè)備被配息，所述透鏡單元包括鏡筒元件，被配置成相對(duì)于光軸保持至少一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀 的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡；變形透鏡，具有至少一個(gè)與所述鏡筒元件的端部外接的變形表面；同軸性維持裝置，被配置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件彼此 接合，以使所述變形透鏡與所述鏡筒元件的中心軸彼此對(duì)準(zhǔn)，并且被 設(shè)置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件相對(duì)于它們的對(duì)準(zhǔn)中心軸彼 此相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及彈性元件，被配置成將所述變形透鏡推向所述鏡筒元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡單元，其中，所述彈性元件具有 兩條或三條要被形成在所述鏡筒元件的外周部分中的槽鉤住的腿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡單元，其中，所述變形透鏡具有 矩形形狀的外形，并且其中，當(dāng)沿該矩形形狀的長度方向延伸并且穿 過變形透鏡的中心軸的軸被稱作縱軸，而沿該矩形形狀的垂直于該縱 軸的寬度方向延伸并且穿過變形透鏡的中心軸的軸被稱作橫軸時(shí)，所 述彈性元件的一條腿被設(shè)置在該縱軸的一側(cè)，而彈性元件的剩余一條 或兩條腿被設(shè)置在該縱軸的另 一側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡單元，其中，所述變形透鏡設(shè)有 縱軸方向維持裝置，其用于調(diào)整相對(duì)于所述變形透鏡的縱軸的平行 度，所述縱軸方向維持裝置被設(shè)置在該縱軸的一側(cè)的兩個(gè)位置處。
5. —種圖像讀取設(shè)備，包括 如權(quán)利要求1所述的透鏡單元；以及 具有沿一維方向排列的多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
一種透鏡單元和圖像讀取設(shè)備被配置成通過一種簡單結(jié)構(gòu)精確保持變形透鏡，不發(fā)生透鏡間隔誤差或偏心誤差。該透鏡單元包括鏡筒元件，被配置成相對(duì)于光軸保持至少一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡；變形透鏡，具有至少一個(gè)與所述鏡筒元件的端部外接的變形表面；同軸性維持裝置，被配置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件彼此接合，以使所述變形透鏡與所述鏡筒元件的中心軸彼此對(duì)準(zhǔn)，并且被設(shè)置成使所述變形透鏡與所述鏡筒元件相對(duì)于它們的對(duì)準(zhǔn)中心軸彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及彈性元件，被配置成將所述變形透鏡推向所述鏡筒元件。
文檔編號(hào)G02B7/02GK101144893SQ200710154219
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者杉山孝幸, 林出匡生, 高橋俊雄 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社