專利名稱：用于透鏡單元的調(diào)整方法、透鏡單元和圖像讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于讀取原稿臺(tái)上的圖像信息的圖像讀取透鏡單元的調(diào)整方法， 更具體地涉及一種用于圖像讀取透鏡單元的調(diào)整方法，該調(diào)整方法適合于使得圖像讀取透鏡單元能夠在例如圖像掃描儀和復(fù)印機(jī)中充分地實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)性能。
背景技術(shù)：
按照慣例，在圖像讀取裝置中，通過(guò)副掃描機(jī)構(gòu)使滑架在副掃描方向上掃描來(lái)讀取放置在原稿臺(tái)玻璃的表面上的原稿的圖像信息，在所述滑架中容納有照射系統(tǒng)、反射鏡、 透鏡單元、讀取單元等整體安放。讀取的圖像信息通過(guò)接口被發(fā)送給作為外部裝置的個(gè)人計(jì)算機(jī)等。透鏡單元將來(lái)自原稿的光成像到讀取單元上。讀取單元是電荷耦合器件(CCD) 線性傳感器(光電變換器)，并且由排列在主掃描方向上的多個(gè)光接收元件形成。為了縮減圖像讀取裝置(圖像掃描儀)的大小，縮減滑架的大小是有效的。已知這樣的圖像讀取裝置，在其中，為了縮減滑架的大小，通過(guò)將透鏡單元布置為具有更廣的場(chǎng)角來(lái)縮短從原稿到讀取單元的距離(讀取距離)(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2000-171705)。為了增大場(chǎng)角并且從而縮短讀取距離，有效的是在透鏡單元中并入具有變形表面的透鏡(變形透鏡)。然而，在使用變形透鏡的情況下，圖像性能相對(duì)于光軸變?yōu)樾D(zhuǎn)不對(duì)稱。因此，有必要調(diào)節(jié)透鏡單元的主掃描方向和圖像讀取C⑶的副掃描排列方向，從而使透鏡單元的主掃描方向與圖像讀取CCD的副掃描排列方向?qū)R。另外，在透鏡單元的制造工藝中，會(huì)發(fā)生變形透鏡偏離鏡筒的基準(zhǔn)軸被固定的偏心誤差。偏心誤差涉及成像性能的降低。關(guān)于該問(wèn)題，提出了具有旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)的圖像讀取裝置，在所述旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)地調(diào)整一組旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡來(lái)減小一維CCD排列區(qū)域中的成像性能的降低(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2004-078149)。旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)(同軸度保持單元)的使用使得能夠參照光軸相對(duì)于彼此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。然而，已發(fā)生的偏心依然存在，并且成像性能的改進(jìn)有限。例如，在透鏡偏心存在于主掃描方向上的情況下，所謂的非對(duì)稱模糊發(fā)生，在所述非對(duì)稱模糊中，成像在CCD上的圖像的對(duì)比度性能在C⑶的兩個(gè)端部之間不同。就成像性能而言，這是不期望的。在這種狀況下旋轉(zhuǎn)鏡筒的情況下，根據(jù)旋轉(zhuǎn)量減小非對(duì)稱模糊。然而，偏心量在副掃描方向上增大， 并且彗形像差等在副掃描方向上發(fā)生。將鏡筒旋轉(zhuǎn)90度消除非對(duì)稱模糊。然而，其它像差發(fā)生，因此，不總是實(shí)現(xiàn)最佳成像性能。在旋轉(zhuǎn)調(diào)整中，在O度與90度之間的某個(gè)角獲得最佳狀況，并且，與初始狀態(tài)相比，光學(xué)性能得到改進(jìn)。然而，與當(dāng)不發(fā)生偏心時(shí)可實(shí)現(xiàn)的理想光學(xué)狀態(tài)相比，光學(xué)性能較差。另外，使用旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)的方法減小由于偏心而導(dǎo)致的性能降低，但是該方法不產(chǎn)生任何其它改進(jìn)。具體地講，該方法不能應(yīng)對(duì)由于透鏡厚度和透鏡表面精度的變化而導(dǎo)致的像差的發(fā)生。例如，當(dāng)透鏡厚度變化時(shí)，所謂的像場(chǎng)彎曲發(fā)生，在所述像場(chǎng)彎曲中，成像在CCD 上的圖像的對(duì)比度性能在CD的兩個(gè)端部與中心部分之間不同。旋轉(zhuǎn)鏡筒對(duì)于這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有獲得改進(jìn)。為了改進(jìn)圖像讀取裝置的性能，不僅有必要改進(jìn)設(shè)計(jì)性能，而且還有必要減小由于上述透鏡中的制造變化而導(dǎo)致的性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于圖像讀取透鏡單元的調(diào)整方法，該調(diào)整方法能夠校正通過(guò)對(duì)鏡筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整不能校正的其余像差，并能夠以高精度讀取圖像信息。根據(jù)本發(fā)明，提供一種在圖像讀取裝置中使用的用于透鏡單元的調(diào)整方法，所述圖像讀取裝置通過(guò)所述透鏡單元將原稿的圖像信息成像到圖像讀取單元上，并讀取所述圖像信息，所述透鏡單元包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡、容納所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的鏡筒和設(shè)置在所述鏡筒的端部處的調(diào)整透鏡，所述調(diào)整方法包括通過(guò)圍繞所述鏡筒內(nèi)的所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)所述鏡筒來(lái)執(zhí)行所述鏡筒相對(duì)于所述調(diào)整透鏡的旋轉(zhuǎn)調(diào)整；和經(jīng)由所述透鏡單元將被從光源裝置發(fā)射的光束照射的調(diào)整圖表成像到一維光電變換器上，獲得在成像到所述一維光電變換器上的調(diào)整圖表的圖像之中的與所述透鏡單元的至少三個(gè)場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的圖像的對(duì)比度深度特性，并根據(jù)所獲得的對(duì)比度深度特性，在以下方向中的至少一個(gè)上執(zhí)行所述調(diào)整透鏡相對(duì)于所述鏡筒的位置調(diào)整所述一維光電變換器的排列方向、與所述排列方向正交的方向和所述透鏡單元的光軸方向。從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明白。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖IB是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖IC是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖ID是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法的流程圖。圖4是示出焦深范圍相對(duì)于本發(fā)明的鏡筒的旋轉(zhuǎn)的變化的曲線圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖6是示出在光軸方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡的情況下的像場(chǎng)彎曲的變化的曲線圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖8是示出在光電變換器的排列方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡的情況下的非對(duì)稱模糊的變化的曲線圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖10是示出在與光電變換器排列正交的方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡的情況下的對(duì)比度峰值的變化的曲線圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的用于將透鏡單元固定到圖像讀取裝置的結(jié)構(gòu)的主要部分示意圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的圖像讀取裝置的構(gòu)造的示意圖。圖13A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖1 是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖13C是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖13D是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖14A是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖14B是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖14C是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。圖14D是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。要通過(guò)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法調(diào)整的透鏡單元是諸如圖像掃描儀和復(fù)印機(jī)的圖像讀取裝置中所使用的透鏡單元 (成像光學(xué)系統(tǒng))，所述圖像讀取裝置用于使用透鏡單元將原稿的圖像信息成像到圖像讀取單元上，從而讀取圖像信息。透鏡單元包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡、其中具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的鏡筒和設(shè)置在鏡筒的端部處的調(diào)整透鏡。透鏡單元的調(diào)整涉及調(diào)整透鏡相對(duì)于鏡筒的位置調(diào)整和鏡筒相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸的旋轉(zhuǎn)調(diào)整。調(diào)整透鏡包括由具有折射作用的變形表面形成的光學(xué)部分、用于保持光學(xué)部分的凸緣部分和設(shè)在凸緣部分上的三個(gè)或更多個(gè)凸部和凹部的結(jié)構(gòu)部分。這里，所述結(jié)構(gòu)部分中的至少兩個(gè)設(shè)在鏡筒側(cè)，并在相對(duì)于鏡筒對(duì)調(diào)整透鏡進(jìn)行位置調(diào)整和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸對(duì)鏡筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整之后用粘接劑將所述至少兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分固定到鏡筒。在用于調(diào)整透鏡的調(diào)整方法中，對(duì)調(diào)整透鏡執(zhí)行彼此正交的三個(gè)軸向上的位置調(diào)整和圍繞所述三個(gè)軸的三個(gè)方向上的傾斜調(diào)整。根據(jù)這些調(diào)整之中的光軸方向上的位置調(diào)整的一種模式，使用間隔件調(diào)整調(diào)整透鏡，隨后，用粘接劑將調(diào)整透鏡和鏡筒彼此固定。在透鏡單元的調(diào)整中，將被從光源裝置發(fā)射的光束照射的調(diào)整圖表(chart)成像到一維光電變換器上。在成像到光電變換器上的調(diào)整圖表的圖像之中的與透鏡單元的至少三個(gè)場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的圖像中測(cè)量對(duì)比度性能。然后，根據(jù)對(duì)比度性能，在以下方向中的至少一個(gè)方向上調(diào)整調(diào)整透鏡光電變換器的排列方向、與排列方向正交的方向和光軸方向。所述至少三個(gè)場(chǎng)角是中心場(chǎng)角和相對(duì)于中心場(chǎng)角的兩個(gè)端部的場(chǎng)角，并且對(duì)于與
6中心場(chǎng)角和兩個(gè)端部相對(duì)于中心場(chǎng)角的場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的調(diào)整圖表的圖像，計(jì)算對(duì)比度性能和平均對(duì)比度性能的差異。然后，通過(guò)在光軸方向、光電變換器的排列方向和正交方向等上移動(dòng)調(diào)整透鏡來(lái)執(zhí)行位置調(diào)整，以對(duì)對(duì)比度性能的差異進(jìn)行校正。第一實(shí)施例圖IA至圖ID是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的四個(gè)正交示意圖。圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的主要部分示意圖。如圖 1A、圖ID和圖2所示，透鏡單元(成像透鏡)10具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡和變形透鏡，并被用在圖像讀取裝置中，所述圖像讀取裝置用于將放置在原稿臺(tái)上的原稿的圖像信息成像到圖像讀取單元(CCD 6)上，并順序地讀取圖像信息。鏡筒部分(鏡筒)11具有柱形外周，并保持相對(duì)于光軸1具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡。調(diào)整透鏡12由使至少一個(gè)表面作為變形表面的變形透鏡形成，并設(shè)置在鏡筒部分11的一個(gè)端部處，而在外部不與鏡筒部分11的端部接觸。本實(shí)施例的調(diào)整透鏡12的外形為矩形或大致矩形。在矩形的尺寸之中，通過(guò)中心 0的更長(zhǎng)的軸是長(zhǎng)軸12b。通過(guò)中心0且與長(zhǎng)軸12b正交的軸是短軸12c。凸緣部分12j保持調(diào)整透鏡12的具有折射作用的光學(xué)部分12k。凸緣部分12j設(shè)有三個(gè)或更多個(gè)凸部或凹部的結(jié)構(gòu)部分。調(diào)整透鏡12具有第一姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)(transmitter) 12d和兩個(gè)第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12e，第一姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12d設(shè)在調(diào)整透鏡12在相對(duì)于長(zhǎng)軸12b的一側(cè)的邊緣的中心部分中，所述兩個(gè)第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)1 設(shè)在調(diào)整透鏡12在另一側(cè)的邊緣的兩端處。第一姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12d和第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)1 均由箱形突起(凸出結(jié)構(gòu))形成，并在形成突起的對(duì)應(yīng)表面上具有多個(gè)正交部分。虛線所示的部分是從圖2中所示的調(diào)整設(shè)備延伸的第一調(diào)整透鏡保持體21a和第二調(diào)整透鏡保持體21b。第一調(diào)整透鏡保持體 21a和第二調(diào)整透鏡保持體21b分別保持第一姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12d和第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12e， 并且由于第一姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12d和第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12e的位置和正交性，以高精度將調(diào)整透鏡12的姿勢(shì)傳送給調(diào)整設(shè)備。對(duì)調(diào)整透鏡12的在更接近鏡筒11的一側(cè)的部分設(shè)置粘接凸部(結(jié)構(gòu)部分)12a， 并經(jīng)由粘接層13將粘接凸部1 保持到鏡筒11。粘接層13是液態(tài)樹(shù)脂，其在調(diào)整透鏡單元10之后涂敷，并且在涂敷之后當(dāng)被紫外線照射時(shí)硬化，從而使得能夠永久地保持調(diào)整狀態(tài)。其后，對(duì)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法時(shí)調(diào)整設(shè)備的配置進(jìn)行描述。在圖2中，光源裝置(照射裝置)22從后面照射透射型圖表(調(diào)整圖表)23。 透鏡單元10設(shè)置在鏡筒保持體M上，鏡筒保持體M是調(diào)整設(shè)備的組件。在以下六個(gè)方向上調(diào)整調(diào)整透鏡12，包括彼此正交的三個(gè)軸向(X、Y和Z方向)和圍繞這三個(gè)軸的三個(gè)傾斜方向。當(dāng)透射型圖表23在圖中箭頭所指示的光軸1的方向上移動(dòng)時(shí)，一維光電變換器 (CXD) 25獲得透射型圖表23的數(shù)據(jù)。在透射型圖表23中，評(píng)估部分23R、23C和23L分別設(shè)在中心(中心場(chǎng)角)和兩側(cè)的周邊(兩個(gè)端部)。在評(píng)估部分23R、23C和23L中的每個(gè)中，透射和非透射細(xì)線(矩形圖案)以一定間隔布置在一維光電變換器25的像素的排列方向上。透鏡單元10將評(píng)估部分 23R、23C和23L的圖像投射在光電變換器25的表面上，光電變換器25讀取評(píng)估部分的圖表。圖像處理器沈處理光電變換器25讀取的數(shù)據(jù)，結(jié)果是獲得對(duì)比度傳遞函數(shù)(CTF)值。
通過(guò)圖像處理器洸獲得的CTF值顯示在顯示器27上。在顯示器27上，對(duì)于評(píng)估部分23L、23C和23R中的每個(gè)，顯示曲線圖。顯示器27上的曲線圖的水平軸表示光電變換器25在光軸方向上的位置，垂直軸表示CTF值，并顯示了所謂的對(duì)比度深度特性。以下，參照?qǐng)D2和圖3的流程圖對(duì)調(diào)整過(guò)程進(jìn)行描述。在調(diào)整開(kāi)始時(shí)，執(zhí)行對(duì)于焦深范圍(稱為深度范圍)的規(guī)范確定。在滿足深度范圍的規(guī)范的情況下，所述處理繼續(xù)進(jìn)行到下一個(gè)步驟。然而，在不滿足深度范圍的規(guī)范的情況下，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸按預(yù)定量的增量旋轉(zhuǎn)鏡筒11，直到滿足規(guī)范為止。圖4是示出深度范圍相對(duì)于本發(fā)明的鏡筒的旋轉(zhuǎn)的變化的曲線圖。如圖4所示， 深度范圍在鏡筒旋轉(zhuǎn)期間表現(xiàn)為具有180°周期的三角函數(shù)。由于即使鏡筒的旋轉(zhuǎn)角度超過(guò)180°，深度范圍的值也重復(fù)地表現(xiàn)為三角函數(shù)，所以可求得鏡筒的旋轉(zhuǎn)角度，在這些旋轉(zhuǎn)角度處，深度范圍在大于或等于閾值的規(guī)范區(qū)域中具有最佳值。在圖4中，旋轉(zhuǎn)角度被調(diào)整為60°。在以上調(diào)整之后，當(dāng)重新確認(rèn)深度范圍在規(guī)范區(qū)域中(也就是說(shuō)，深度范圍滿足其規(guī)范)時(shí)，所述處理繼續(xù)進(jìn)行到下一個(gè)步驟。然而，如果由于諸如精度變化等任何原因而導(dǎo)致沒(méi)有重新確認(rèn)深度范圍滿足其規(guī)范，則所述處理返回到旋轉(zhuǎn)鏡筒的步驟。隨后，為了校正像場(chǎng)彎曲，在光軸方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡12，光軸方向在圖2中為X 方向。另外，圍繞Z軸執(zhí)行傾斜調(diào)整。這里，像場(chǎng)彎曲是指這樣的現(xiàn)象，即，如圖5中所示，屏幕的兩側(cè)的周邊的對(duì)比度峰值位置在光軸方向上偏離屏幕中心的對(duì)比度峰值位置。如圖5 的透視圖所示，例如，在鏡筒11內(nèi)部的透鏡在光軸方向上偏離的情況下，可發(fā)生像場(chǎng)彎曲。 根據(jù)本實(shí)施例，這通過(guò)在光軸方向L上移動(dòng)調(diào)整透鏡12來(lái)校正。圖6是示出在光軸方向L上移動(dòng)調(diào)整透鏡12的情況下的像場(chǎng)彎曲的變化的曲線圖。與深度范圍的規(guī)范不同，像場(chǎng)彎曲的規(guī)范包括上閾值和下閾值。如圖6所示，當(dāng)在光軸方向L上移動(dòng)調(diào)整透鏡時(shí)，像場(chǎng)彎曲改變。在通過(guò)移動(dòng)調(diào)整透鏡，像場(chǎng)彎曲在規(guī)范區(qū)域(其大于或等于下閾值并小于或等于上閾值)外的情況下，從調(diào)整透鏡的移動(dòng)量和像差彎曲變化計(jì)算靈敏度，并按關(guān)于像場(chǎng)彎曲進(jìn)入規(guī)范區(qū)域的量返回調(diào)整透鏡。通過(guò)將像場(chǎng)彎曲變化除以調(diào)整透鏡的移動(dòng)量，可獲得作為調(diào)整透鏡的每個(gè)單位移動(dòng)量的像場(chǎng)彎曲變化的靈敏度。因此，如果像場(chǎng)彎曲從當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)入規(guī)范區(qū)域所需的變化是已知的，則可獲得調(diào)整透鏡的所需移動(dòng)量，并可減少調(diào)整次數(shù)。因?yàn)檎{(diào)整工具包括齒輪等，所以該工具具有由于齒側(cè)間隙而導(dǎo)致的調(diào)整變化。因此，像場(chǎng)彎曲通過(guò)第一次調(diào)整不總是進(jìn)入規(guī)范。在圖6的示例中，像場(chǎng)彎曲通過(guò)第三次調(diào)整進(jìn)入規(guī)范。在調(diào)整之后，執(zhí)行規(guī)范確定。在滿足規(guī)范的情況下，在光電變換器25的排列方向 (在圖中為Y方向)上隨后移動(dòng)調(diào)整透鏡12，以便執(zhí)行非對(duì)稱模糊校正。另外，圍繞Z軸執(zhí)行傾斜調(diào)整。非對(duì)稱模糊是指這樣的現(xiàn)象，即，如圖7所示，屏幕兩側(cè)的周邊的對(duì)比度峰值位置在光軸方向上彼此偏離。如圖7的透視圖所示，例如，在鏡筒11內(nèi)部的透鏡在光電變換器25的排列方向(Y方向)上偏心的情況下，可發(fā)生非對(duì)稱模糊。根據(jù)本實(shí)施例，這通過(guò)使調(diào)整透鏡12偏心(通過(guò)執(zhí)行傾斜調(diào)整)來(lái)校正。圖8是示出在光電變換器的排列方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡的情況下的非對(duì)稱模糊的變化的曲線圖。
與像場(chǎng)彎曲的規(guī)范一樣，非對(duì)稱模糊的規(guī)范包括上閾值和下閾值。如圖8所示，當(dāng)在光電變換器的排列方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡時(shí)，非對(duì)稱模糊改變。在通過(guò)移動(dòng)調(diào)整透鏡，非對(duì)稱模糊在規(guī)范區(qū)域(其大于或等于下閾值并小于或等于上閾值)外的情況下，與像場(chǎng)彎曲的調(diào)整一樣，從調(diào)整透鏡的移動(dòng)量和非對(duì)稱模糊的變化計(jì)算靈敏度。然后，進(jìn)一步按關(guān)于非對(duì)稱模糊進(jìn)入規(guī)范區(qū)域的量移動(dòng)調(diào)整透鏡。因?yàn)檎{(diào)整工具包括齒輪等，所以該工具具有由于齒側(cè)間隙而導(dǎo)致的調(diào)整變化。因此，非對(duì)稱模糊通過(guò)第一次調(diào)整不總是進(jìn)入規(guī)范區(qū)域。在圖8的示例中，非對(duì)稱模糊通過(guò)第三次調(diào)整進(jìn)入規(guī)范。在調(diào)整之后，執(zhí)行規(guī)范確定。在滿足規(guī)范的情況下，在與光電變換器25的排列方向正交的方向(在圖中為Z方向)上隨后移動(dòng)調(diào)整透鏡12，以便校正CTF峰值減小。另外， 圍繞Y軸執(zhí)行傾斜調(diào)整。CTF峰值減小是指對(duì)比度峰值如圖9所示那樣減小的現(xiàn)象。如透視圖所示，例如，在鏡筒11內(nèi)部的透鏡在與光電變換器25的排列正交的方向(Z方向)上偏心的情況下，CTF峰值減小可發(fā)生。根據(jù)本實(shí)施例，這通過(guò)使調(diào)整透鏡12偏心來(lái)校正。圖10是示出在與光電變換器的排列正交的方向(Z方向)上移動(dòng)調(diào)整透鏡的情況下的對(duì)比度峰值的變化的曲線圖。與深度范圍的規(guī)范一樣，對(duì)比度峰值的規(guī)范僅包括下閾值。如圖10所示，當(dāng)在與光電變換器的排列正交的方向上移動(dòng)調(diào)整透鏡時(shí)，對(duì)比度峰值改變。調(diào)整透鏡在與光電變換器的排列正交的方向上的移動(dòng)方位是根據(jù)對(duì)比度峰值的改變來(lái)確定的。如圖10所示，對(duì)于第一次調(diào)整，通過(guò)移動(dòng)調(diào)整透鏡來(lái)減小對(duì)比度峰值。因此，調(diào)整透鏡從第二次調(diào)整的移動(dòng)方位與第一次調(diào)整的移動(dòng)方位相反。從第二次調(diào)整，在保持第二次調(diào)整的移動(dòng)方位的同時(shí)重復(fù)地移動(dòng)調(diào)整透鏡，直到對(duì)比度峰值大于或等于下閾值為止。在圖10的示例中，對(duì)比度峰值在第四次調(diào)整時(shí)滿足其規(guī)范。在經(jīng)過(guò)上述處理之后，如圖3的流程圖所示，結(jié)束調(diào)整。通過(guò)在處理中計(jì)算靈敏度來(lái)確定調(diào)整透鏡的移動(dòng)量的方法特別有利于調(diào)整像場(chǎng)彎曲和非對(duì)稱模糊。在本實(shí)施例中，在處理中計(jì)算靈敏度。然而，這不是受限的，可使用初步從設(shè)計(jì)仿真等獲得的靈敏度。在本實(shí)施例中，優(yōu)選的是，將至少兩個(gè)場(chǎng)角(兩個(gè)端部的場(chǎng)角)分別設(shè)置在透鏡單元的最大指定場(chǎng)角的-95%與-60%之間和+60%與+95%之間。另外，優(yōu)選的是，將至少一個(gè)場(chǎng)角設(shè)置在-40%與+40%之間。鑒于測(cè)得特性之間的相關(guān)性，這使識(shí)別調(diào)整方向及其調(diào)整量便利，結(jié)果是可獲得效率高的調(diào)整。在調(diào)整之后，在鏡筒11與調(diào)整透鏡12之間涂敷粘接劑13，然后使粘接劑13硬化， 以完成透鏡單元10的調(diào)整。此外，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸，旋轉(zhuǎn)地調(diào)整鏡筒11。將完成的透鏡單元10設(shè)置在圖像讀取裝置中，從而實(shí)現(xiàn)緊湊的高性能的圖像讀取裝置。圖11是示出透鏡單元10設(shè)置在圖像讀取裝置中的狀態(tài)的主要部分示意圖。關(guān)于透鏡單元10，鏡筒11的外周的一側(cè)與圖像讀取裝置內(nèi)部的透鏡固定部分31接觸，鏡筒11 的外周的另一側(cè)通過(guò)固定彈簧32固定到透鏡固定部分31。為了使圖像讀取裝置的光電變換器(未顯示)的排列方向與透鏡單元10的方向一致，緊靠調(diào)整透鏡12的第二姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)1 推壓位置調(diào)整機(jī)構(gòu)33 (調(diào)整透鏡保持體21b)。圖12是使用透鏡單元的圖像形成裝置的主要部分示意圖，所述透鏡單元通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的用于透鏡單元的調(diào)整方法進(jìn)行調(diào)整。
在以下描述中，主掃描方向是指線傳感器的像素對(duì)齊的方向，副掃描方向是指與線傳感器的像素對(duì)齊方向垂直的方向。在圖中，原稿100放置在原稿臺(tái)玻璃(原稿臺(tái))2的表面上?；?殼體)7整體地容納照射系統(tǒng)3、多個(gè)反射鏡4a、4b、4c、4d和如、透鏡單元10、讀取單元6等?；?在諸如副掃描電機(jī)的副掃描機(jī)構(gòu)8的作用下在副掃描方向(圖12中的箭頭方向)上移動(dòng)。照射系統(tǒng)3由例如氙管、鹵素?zé)艋騆ED陣列形成。諸如鋁氣相沉積板的反射體可合并到照射系統(tǒng)3中。反射鏡如、仙、如、4(1和如順序地分別為第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡和第五反射鏡，并使來(lái)自滑架7內(nèi)部的原稿100的光束的光路彎曲。透鏡單元10 將基于原稿100的圖像信息的光束成像到讀取單元6的表面上。根據(jù)本實(shí)施例的透鏡單元 10包括旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡和具有形成為變形形狀的至少一個(gè)表面的矩形透鏡(以下，稱為“變形透鏡”)。讀取單元6由線傳感器(C⑶或CMOS)形成，并具有多個(gè)光接收元件布置在一維方向(主掃描方向)上的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，從照射系統(tǒng)3發(fā)射的光束直接或經(jīng)由反射體(未顯示)投射到原稿100上。然后，從原稿100反射的光束的光路在滑架7內(nèi)部順序地經(jīng)由第一反射鏡4a、第二反射鏡4b、第三反射鏡如、第四反射鏡4d和第五反射鏡如彎曲。然后，透鏡單元10將原稿100的圖像信息成像到線傳感器的表面上。然后，通過(guò)副掃描電機(jī)8在副掃描方向(圖12中的箭頭方向)上移動(dòng)滑架7，兩維地讀取原稿100的圖像信息。然后，通過(guò)接口(未顯示)將讀取的圖像信息發(fā)送到作為外部裝置的例如個(gè)人計(jì)算機(jī)或打印機(jī)。本實(shí)施例的透鏡單元10如上所述那樣將旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡保持在鏡筒11內(nèi)部。在執(zhí)行調(diào)整透鏡12的定位之后，透鏡單元10還將由矩形變形透鏡形成的調(diào)整透鏡12保持在鏡筒11的外部(一個(gè)端部處)。第二實(shí)施例以下，參照?qǐng)D13A至圖13D對(duì)關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于透鏡單元的調(diào)整方法的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。在圖13A至圖13D中，相同的標(biāo)號(hào)給予與圖IA至ID的組件共同的組件。以與第一實(shí)施例中的方式相同的方式調(diào)整本實(shí)施例的透鏡單元10，并將該透鏡單元10安裝在圖像讀取裝置上，從而實(shí)現(xiàn)緊湊的高性能的圖像讀取裝置。以下，對(duì)與第一實(shí)施例的不同之處進(jìn)行描述。在圖13D中，下述結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的該結(jié)構(gòu)相同，在所述結(jié)構(gòu)中，柱形鏡筒11保持相對(duì)于光軸1具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于用于鏡筒11和調(diào)整透鏡12的相對(duì)位置的保持方法。通過(guò)分別使用第三調(diào)整透鏡保持體21c和第四調(diào)整透鏡保持體21d 來(lái)保持第三姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12f和第四姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12g，以高精度保持調(diào)整透鏡12的姿勢(shì)。調(diào)整透鏡12設(shè)置在鏡筒11的一個(gè)端部，在外部沒(méi)有與鏡筒11的端部接觸，但是為了保持相對(duì)于鏡筒11的相對(duì)姿勢(shì)，經(jīng)由間隔件(距離保持件)14調(diào)整和保持調(diào)整透鏡 12。關(guān)于間隔件14，在遵循圖3的流程圖的調(diào)整之后，根據(jù)鏡筒11與調(diào)整透鏡12之間形成的間隙選擇間隔件14的合適厚度或件數(shù)，然后插入間隔件14。在圖像讀取裝置的使用環(huán)境特別嚴(yán)峻，諸如高溫和潮濕環(huán)境的情況下，粘接劑13由于濕度、溫度等的變化而膨脹和收縮，這可引起調(diào)整位置的位移。
根據(jù)本實(shí)施例，在通過(guò)間隔件14調(diào)節(jié)調(diào)整透鏡12在光軸方向上的位置之后，用粘接劑(粘接層)固定調(diào)整透鏡12，從而使得透鏡單元10在光軸方向上具有靈敏度調(diào)整精度，以確保能夠承受嚴(yán)峻的使用環(huán)境的穩(wěn)定性。第三實(shí)施例以下，參照?qǐng)D14A至圖14D對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于透鏡單元10的調(diào)整方法的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。在圖14A至圖14D中，相同的標(biāo)號(hào)給予與圖IA至圖ID的組件共同的組件。也以第一實(shí)施例中的方式相同的方式調(diào)整本實(shí)施例的透鏡單元10，并將該透鏡單元10安裝在圖像讀取裝置上，從而實(shí)現(xiàn)緊湊的高性能的圖像讀取裝置。以下，對(duì)與第一實(shí)施例的不同之處進(jìn)行描述。在圖14D中，下述結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的該結(jié)構(gòu)相同，在所述結(jié)構(gòu)中，柱形鏡筒11保持使相對(duì)于光軸1具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于用于鏡筒11和調(diào)整透鏡12 的相對(duì)位置的保持方法。通過(guò)使用第五調(diào)整透鏡保持體21e來(lái)保持均由凹形結(jié)構(gòu)形成的第五姿勢(shì)傳送結(jié)構(gòu)12h，以高精度保持調(diào)整透鏡12的姿勢(shì)。調(diào)整透鏡12設(shè)置在鏡筒11的一個(gè)端部，而在外部不與鏡筒11的端部接觸，但是為了保持相對(duì)于鏡筒11的相對(duì)姿勢(shì)，設(shè)置更大的粘接凸部12i。關(guān)于間隔件14，在遵循圖3中的流程圖的調(diào)整之后，根據(jù)鏡筒11與調(diào)整透鏡12 之間產(chǎn)生的間隙選擇間隔件14的合適厚度或件數(shù)，然后插入間隔件14。如第二實(shí)施例中所述那樣，為了在特別嚴(yán)峻的使用環(huán)境(諸如高溫和潮濕環(huán)境)下以高精度保持調(diào)整透鏡 12，可使用在硬化之后具有高強(qiáng)度的粘接劑或者可增加粘接劑的量。然而，在粘接區(qū)域保持原狀的同時(shí)采取這些對(duì)策的情況下，調(diào)整透鏡12可能變得變形，并且在粘接接合之前和之后，光學(xué)性能可能改變。 因此，優(yōu)選的是，通過(guò)增大粘接區(qū)域來(lái)分布硬化時(shí)作用的力。本實(shí)施例通過(guò)增大粘接凸部12i的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能。在每個(gè)前述實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于圖像讀取裝置的情況進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明不限于該情況，而是可應(yīng)用于例如與圖像形成裝置一起使用的數(shù)字復(fù)印機(jī)和傳真機(jī)。 盡管已參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。應(yīng)該給予權(quán)利要求的范圍以最廣泛的解釋，以涵蓋所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種在圖像讀取裝置中使用的用于透鏡單元的調(diào)整方法，所述圖像讀取裝置通過(guò)所述透鏡單元將原稿的圖像信息成像到圖像讀取單元上，并讀取所述圖像信息，所述透鏡單元包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡、容納所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的鏡筒和設(shè)置在所述鏡筒的端部處的調(diào)整透鏡，所述調(diào)整方法包括通過(guò)圍繞所述鏡筒內(nèi)的所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)所述鏡筒來(lái)執(zhí)行所述鏡筒相對(duì)于所述調(diào)整透鏡的旋轉(zhuǎn)調(diào)整；和經(jīng)由所述透鏡單元將被從光源裝置發(fā)射的光束照射的調(diào)整圖表成像到一維光電變換器上，獲得在成像到所述一維光電變換器上的調(diào)整圖表的圖像之中的與所述透鏡單元的至少三個(gè)場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的圖像的對(duì)比度深度特性，并根據(jù)所獲得的對(duì)比度深度特性，在以下方向中的至少一個(gè)上執(zhí)行所述調(diào)整透鏡相對(duì)于所述鏡筒的位置調(diào)整所述一維光電變換器的排列方向、與所述排列方向正交的方向和所述透鏡單元的光軸方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其中，所述調(diào)整透鏡包括光學(xué)部分，所述光學(xué)部分具有折射作用；凸緣部分，所述凸緣部分用于保持所述光學(xué)部分；和結(jié)構(gòu)部分，所述結(jié)構(gòu)部分是設(shè)在所述凸緣部分上的至少三個(gè)凸部和至少三個(gè)凹部之其中，所述結(jié)構(gòu)部分中的至少兩個(gè)被設(shè)置為更接近所述鏡筒，以及其中，所述調(diào)整方法還包括在執(zhí)行所述鏡筒的旋轉(zhuǎn)調(diào)整和所述調(diào)整透鏡的位置調(diào)整之后，用粘接劑固定所述調(diào)整透鏡和鏡筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，還包括圍繞以下方向中的至少一個(gè)執(zhí)行所述調(diào)整透鏡相對(duì)于所述鏡筒的傾斜調(diào)整所述一維光電變換器的排列方向、與所述排列方向正交的方向和所述透鏡單元的光軸方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，還包括在使用間隔件執(zhí)行所述調(diào)整透鏡相對(duì)于所述鏡筒的位置調(diào)整之后，用粘接劑固定所述調(diào)整透鏡和鏡筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其中，所述調(diào)整透鏡具有變形表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其中，所述透鏡單元的所述至少三個(gè)場(chǎng)角包括中心場(chǎng)角和相對(duì)于所述中心場(chǎng)角的兩個(gè)端部的場(chǎng)角，以及其中，所述調(diào)整方法還包括獲得與所述中心場(chǎng)角和相對(duì)于所述中心場(chǎng)角的所述兩個(gè)端部的場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的所述調(diào)整圖表的圖像的對(duì)比度深度特性，并使用所獲得的對(duì)比度深度特性執(zhí)行所述調(diào)整透鏡的位置調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整方法，其中，通過(guò)下述方式執(zhí)行所述位置調(diào)整，即，在所述透鏡單元的光軸方向和所述一維光電變換器的排列方向之一上移動(dòng)所述調(diào)整透鏡，以減小與相對(duì)于所述中心場(chǎng)角的所述兩個(gè)端部的場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的所述調(diào)整圖表的圖像的對(duì)比度峰值位置與對(duì)應(yīng)于所述中心場(chǎng)角的所述調(diào)整圖表的圖像的對(duì)比度峰值位置的差異。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整方法，其中，通過(guò)下述方式執(zhí)行所述位置調(diào)整，即，在與所述一維光電變換器的排列方向正交的方向上移動(dòng)所述調(diào)整透鏡，以減小與相對(duì)于所述中心場(chǎng)角的所述兩個(gè)端部的場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的所述調(diào)整圖表的圖像的對(duì)比度峰值與對(duì)應(yīng)于所述中心場(chǎng)角的所述調(diào)整圖表的圖像的對(duì)比度峰值的差異。
9.一種透鏡單元，被使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法所調(diào)整。
10.一種圖像讀取裝置，所述圖像讀取裝置包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡單元。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及用于透鏡單元的調(diào)整方法、透鏡單元和圖像讀取裝置。一種在圖像讀取裝置中使用的用于透鏡單元的調(diào)整方法，所述圖像讀取裝置通過(guò)所述透鏡單元將原稿的圖像信息成像到圖像讀取單元上，并讀取所述圖像信息，所述透鏡單元包括旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡、容納所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的鏡筒、和調(diào)整透鏡，所述調(diào)整方法包括執(zhí)行所述鏡筒相對(duì)于所述調(diào)整透鏡的旋轉(zhuǎn)調(diào)整；和經(jīng)由透鏡單元將調(diào)整圖表成像到一維光電變換器上，獲得調(diào)整圖表的圖像之中的與所述透鏡單元的至少三個(gè)場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的圖像的對(duì)比度深度特性，并根據(jù)所獲得的對(duì)比度深度特性，在以下方向中的至少一個(gè)上執(zhí)行所述調(diào)整透鏡的位置調(diào)整所述一維光電變換器的排列方向、與所述排列方向正交的方向和所述透鏡單元的光軸方向。
文檔編號(hào)G02B13/24GK102566019SQ20111040134
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者齋賀丈慶, 林出匡生 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社