(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと該レンズに対して所定位置に配置される固体撮像素子とを固定するレンズと固体撮像素子との固定構造において、
光学像を結像するレンズと、該レンズに対して所定位置に配置された固体撮像素子と、
前記レンズ及び前記固体撮像素子を一体化すべく両方に接着固定される中間保持部材とを備え、
前記レンズは、前記中間保持部材と接着するための接着平面を備え、該レンズの接着平面は光軸に対して平行であり、
前記固体撮像素子は、前記中間保持部材と接着するための接着平面を備え、該固体撮像素子の接着平面は前記光軸に対して垂直であり、
前記中間保持部材は、側面側面視Ｌ字形に形成され、前記レンズの接着平面と接着する第１の接着平面と、前記固体撮像素子の接着平面と接着する第２の接着平面を備え、前記第１の接着平面と前記第２の接着平面は、互いに直交する面に形成され、
前記レンズの前記接着平面と前記中間保持部材の前記第１の接着平面との間と前記固体撮像素子の前記接着平面と前記中間保持部材の前記第２の接着平面との間にそれぞれ介在させた接着剤にて、相対的な位置が保持された前記レンズ及び前記固体撮像素子に前記中間保持部材を接着固定して前記レンズ及び前記固体撮像素子を一体化した
ことを特徴とするレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項２】
前記接着剤は紫外線硬化型接着剤である
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項３】
前記中間保持部材は紫外線を透過する部材からなる
ことを特徴する請求項２に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項４】
前記レンズは、本体に固定する取付基準となる本体取付部を更に備えている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項５】
前記本体取付部は、光軸に平行な平行取付面と、光軸に垂直な垂直取付面と、前記一対の取付面の何れにも垂直な取付面とから構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項６】
前記本体取付部は、前記レンズの接着平面に平行な取付面と、当該レンズの接着平面及び前記平行な取付面に垂直に貫通する取付穴とを備えている
ことを特徴とする請求項４または５に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のレンズと固体撮像素子との固定構造におけるレンズと個体撮像素子との固定方法において、
前記レンズの前記接着平面と前記中間保持部材の前記第１の接着平面との間と前記固体撮像素子の前記接着平面と前記中間保持部材の前記第２の接着平面との間にそれぞれ介在している接着剤の表面張力により、前記固体撮像素子と前記レンズと前記中間保持部材とが自由状態に保持された状態で、固体撮像素子とレンズとを個別に把持し、固体撮像素子を前記レンズに対する所定位置に調整した後に、該調整後の前記レンズ及び前記固体撮像素子の相対的な位置が保持された状態で前記接着剤を硬化させることを特徴とするレンズと固体撮像素子との固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学像を結像するレンズと光学像を光電変換する固体撮像素子とを固定する固定構造及びその固定方法に関し、特に、μｍオーダー以下の高精度固定が要求される、複写機、イメージスキャナ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いることができ、且つ、位置決めの際に調整作業が必要とされるレンズと固体撮像素子との固定構造及びその固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子（以下、ＣＣＤと記す）を用いて画像を光学像として読み取る装置（画像読取装置）においては、レンズにより結像された線像の位置に、ＣＣＤが精密に配置されている必要がある。つまり、光学特性（ピント、倍率等）を所定の要求精度で読み取るために、ＣＣＤとレンズとの相対的な位置を、精密に調整する必要がある。同時に、位置調整後の固定においても、位置ズレの小さい、高精度の固定が要求される。
従来、この固定については、ネジによる固定が多く用いられてきた。しかし、その位置ずれ量が数百μｍ〜数十μｍと大きすぎるという問題があった。
【０００３】
また、高精度に位置決めするためにネジに代わる手段として、特開平５−３２８０１７号で示されているようにヤジリ、タマ、ばね等、複雑な構造部品を用いるという手段もある。しかし、部品が多く必要となり、コスト高の一因となっていた。
よって、現在ではネジによる固定に比べ位置ずれ量が少なく、また、部品点数の問題も少ないとされる接着剤による固定が多く試みられている。
【０００４】
この接着剤による固定の一手段として、例えば、特開平７−２９７９９３号公報に記載されたもののように、充填接着とよばれている手段がある。
この充填接着とは、被接着物間に位置調整のための調整しろ以上の隙間があり、その隙間に接着剤を充填して固着させる方法である。この方法は、被接着物の形状精度の影響があっても、被接着物同士が当接しないように被接着物間の隙間量を設定してあり、その隙間に接着剤を充填して固定するものである。その際、用いる接着剤としては、１０秒程度と短い硬化時間の紫外線硬化型接着剤が、生産性が良いという理由で使用される。
【０００５】
しかし、通常、紫外線硬化型接着剤の硬化時の体積収縮率は５〜10％程度である。仮に、体積収縮率が７％の場合を考えてみると、接着剤の硬化形状が立方体の場合には、３次元各方向に約２％程度収縮することになる。よって、この充填接着方法の接着厚さが大きくなると、例えば１ｍｍの厚さの場合では各方向に２％すなわち２０μｍ程度の収縮が発生し、これがそのまま固定時の位置ズレとなってしまう。よって、さらに高い固定精度（２０μｍ程度より小さい精度）が要求される高画質のＣＣＤレンズブロックには充填接着の構造を用いることはできない。
【０００６】
そこで、接着により高精度な取付けを具現化する手段として、本発明の基本特許に該当する、特開平１０−３０９８０１号公報に記載されたものがある。
この発明は、インクジェットヘッドをヘッド保持部材に高精度に取り付けるために、取付け構造において、インクジェットヘッドとヘッド保持部材との間に中間保持部材が介装され、中間保持部材が接着剤によってインクジェットヘッドに固定されるとともに接着剤を介してヘッド保持部材に固定されることを特徴としている。
【０００７】
この構造の場合、接着剤硬化時の体積収縮による位置ズレを、中間保持部材の動き（中間保持部材が引き付けられる動き）だけに変換させることで、位置を高精度に保ちたい他の部品（ここではインクジェットヘッド）の位置ズレを無くすことができるという効果がある。
【０００８】
そして、上記基本特許をＣＣＤレンズブロックに応用した例として、本出願人は特願２０００−４４９８２を先に提案した。これは、中間保持部材を介して、ＣＣＤとＣＣＤ保持部材とを接着固定している構造である。よって、上記特願２０００−４４９８２により、精度の問題は解決された。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−４４９８２の別の問題として、部品点数の多さがある。特願２０００−４４９８２の構造は、前記、特開平５−３２８０１７号で示されているようにヤジリ、タマ、ばね等、の構造部品を用いる構造に対しては、部品点数は激減し、相対的な効果はある。しかし、ＣＣＤを支持するための中間保持部材、さらに、レンズを支持するための鏡筒や固定のための押え板、さらには中間保持部材や鏡筒を支持するためのレンズ支持部材と、基本機能部品（ＣＣＤ、レンズ）以外の部品が、「支持または固定」をするために複数に積み重なっている。
【００１０】
そこで、本発明は、高精度な固定構造を有するとともに、部品点数を大幅に削減可能なＣＣＤとレンズとの固定構造及びその固定方法を提供することをその目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加えて、５軸調整が可能なＣＣＤとレンズとの固定構造を提供することをその目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、レンズと該レンズに対して所定位置に配置される固体撮像素子とを固定するレンズと固体撮像素子との固定構造において、光学像を結像するレンズと、該レンズに対して所定位置に配置された固体撮像素子と、前記レンズ及び前記固体撮像素子の相対的な位置が保持された状態で前記レンズ及び前記固体撮像素子を一体化すべく両方に接着固定される中間保持部材とを備え、前記レンズは、前記中間保持部材と接着するための接着平面を備え、該レンズの接着平面は光軸に対して平行であり、前記固体撮像素子は、前記中間保持部材と接着するための接着平面を備え、該固体撮像素子の接着平面は前記光軸に対して垂直であり、前記中間保持部材は、側面側面視Ｌ字形に形成され、前記レンズの接着平面と接着する第１の接着平面と、前記固体撮像素子の接着平面と接着する第２の接着平面を備え、前記第１の接着平面と前記第２の接着平面は、互いに直交する面に形成され、前記レンズの前記接着平面と前記中間保持部材の前記第１の接着平面との間と前記固体撮像素子の前記接着平面と前記中間保持部材の前記第２の接着平面との間にそれぞれ介在させた接着剤にて、相対的な位置が保持された前記レンズ及び前記固体撮像素子に前記中間保持部材を接着固定して前記レンズ及び前記固体撮像素子を一体化したことを特徴とするレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、レンズ及び前記固体撮像素子を一体化すべく両方に接着固定される中間保持部材として、側面側面視Ｌ字形に形成され、レンズの接着平面と接着する第１の接着平面と、固体撮像素子の接着平面と接着する第２の接着平面を備え、第１の接着平面と第２の接着平面が互いに直交する面に形成されたものを使用し、レンズの接着平面と中間保持部材の第１の接着平面との間と固体撮像素子の接着平面と中間保持部材の第２の接着平面との間にそれぞれ介在させた接着剤にて、相対的な位置が保持されたレンズ及び固体撮像素子に中間保持部材を接着固定してレンズ及び固体撮像素子を一体化しているので、接着剤の硬化収縮の影響を中間保持部材が移動することで吸収することができ、高精度な接着固定を行うことができるとともに、レンズとＣＣＤとを各々中間保持部材に接着することで、従来必要としていたレンズ支持部材、レンズ鏡筒、レンズ押さえ板及びレンズ押さえ板を締結するネジを削減することができる。
【００１３】
また、中間保持部材を接着固定してレンズ及び固体撮像素子を一体化する接着剤が介在する接着面が全て平面であって、２面の接着平面のうち、レンズ側の接着平面を滑らせる調整をさせることで、自由度Ｘ、Ｚ、βの３方向の位置調整が可能であり、同様にして、固体撮像素子の接着平面に自由度Ｘ、Ｙ、γの３方向の位置調整が可能であるので、構造全体として、Ｘ，Ｙ，Ｚ，β，γの５軸方向に微動させることにより、レンズと固体撮像素子との位置調整をすることができる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記接着剤は紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、紫外線硬化型接着剤を用いることにより、接着剤の硬化時間を短かくすることができ、製造時間を短縮することができる。
【００１５】
また、請求項３の発明は、前記中間保持部材は紫外線を透過する部材からなることを特徴する請求項２に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、中間保持部材として紫外線が透過する部材を用いたので、中間保持部材とレンズとの間及び中間保持部材と固体撮像素子との間に介在する紫外線硬化型接着剤を一様、迅速且つ効率的に硬化させることができる。
【００１６】
また、請求項４の発明は、前記レンズは、本体に固定する取付基準となる本体取付部を更に備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、レンズが本体に固定する取付基準となる本体取付部を備えているので、このレンズの本体取付部を取付基準として本体に取り付けることで、レンズを基準として本体への位置決めが可能となる。
さらに、請求項５の発明は、前記本体取付部は、光軸に平行な平行取付面と、光軸に垂直な垂直取付面と、前記一対の取付面の何れにも垂直な取付面とから構成されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、レンズの本体取付部を、光軸に平行な平行取付面と、光軸に垂直な垂直取付面と、前記一対の取付面の何れにも垂直な取付面とから構成したので、３軸方向を位置決めすることができ、本体への位置決めが可能となる。
【００１７】
また、請求項６の発明は、前記本体取付部は、前記レンズの接着面に平行な取付面と、当該レンズの接着平面及び前記平行な取付面に垂直に貫通する取付穴とを備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のレンズと固体撮像素子との固定構造である。この構成では、互いに垂直な２面のうち１面は前記レンズの接着平面と平行であり、且つこれらの平行な面間を垂直に貫通する取付穴を備えているので、レンズを基準として本体へ取り付けることができる。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６の何れかに記載のレンズと固体撮像素子との固定構造におけるレンズと個体撮像素子との固定方法において、前記レンズの前記接着平面と前記中間保持部材の前記第１の接着平面との間と前記固体撮像素子の前記接着平面と前記中間保持部材の前記第２の接着平面との間にそれぞれ介在している接着剤の表面張力により、前記固体撮像素子と前記レンズと前記中間保持部材とが自由状態に保持された状態で、固体撮像素子とレンズとを個別に把持し、固体撮像素子を前記レンズに対する所定位置に調整した後に、該調整後の前記レンズ及び前記固体撮像素子の相対的な位置が保持された状態で前記接着剤を硬化させることを特徴とするレンズと固体撮像素子との固定方法である。この構成では、固定時（＝接着硬化時）に生じる接着剤の硬化収縮の影響に対し、接着剤の収縮に伴って、中間保持部材がレンズとＣＣＤとに近づく動き（ズレ）に変換させることで、レンズとＣＣＤ自体のズレを押さえることができるので、レンズとＣＣＤを高精度に位置決めすることができるとともに、レンズとＣＣＤとを各々中間保持部材に接着するので、従来必要としていたレンズ支持部材、レンズ鏡筒、レンズ押さえ板及びレンズ押さえ板を締結するネジを削減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るレンズとＣＣＤとの固定構造を示す斜視図、図２は同側面図である。
【００２０】
図１、２に示すように、レンズとＣＣＤとの固定構造体である画像読取装置は、光学像を形成する結像レンズ系を構成するレンズ群（以下レンズと記す）１と、光学像を光電変換するＣＣＤ２と、レンズ１に対するＣＣＤ２の位置を所定位置に保持する中間保持部材３とから構成されている。このレンズ１とＣＣＤ２とに中間保持部材３が接着で固定されている。
【００２１】
前記レンズ１は、接着平面１ａの他に、本体取付部として、光軸８に対して平行な平面１ｂと、平面１ｂに対して垂直且つ光軸に平行な平面１ｃと、平面１ｂ及び平面１ｃの何れにも垂直な平面１ｄと、装置取付穴１ｅとを備えている。
前記ＣＣＤ２は、その裏面側に接着平面２ｂを有している。
【００２２】
前記中間保持部材３は、側面視Ｌ字形に形成され、レンズ１の接着平面１ａを接着する水平面部である接着平面３ａと、ＣＣＤ２の接着平面２ｂを接着する垂直面部である接着平面３ｂとを備えている。また中間保持部材３は紫外線を透過させる材質、例えばガラスで構成されている。
なお、図１中、８は光軸であり、座標上、Ｚ方向に該当する。また、Ｘ軸方向は画像読取装置における主走査方向であり、Ｙ軸方向は副走査方向に相当する。
【００２３】
図１に示すように、所定の光学特性で読み取るために必要な５軸調整（ｘ、ｙ、ｚ、γ、β）をＣＣＤ２で行う。この５軸調整は、図２に示すように、中間保持部材３の接着平面３ａとレンズ１の接着平面１ａとの間に介在する接着剤４と、中間保持部材３の接着平面３ｂとＣＣＤ２の接着平面２ｂとの間に介在する接着剤４との表面張力で自由状態の中間保持部材３が保持されている状態で行う。この接着剤４としては紫外線硬化型接着剤を用いる。
【００２４】
図３は、本発明に係わる第１実施形態のレンズとＣＣＤとの調整を説明するための図であり、図４は、接着剤の硬化を説明するための図である。
図３に示すように、レンズ１は調整装置側のチャック５に把持されるとともに、ＣＣＤ２は調整装置側のチャック６に把持される。
【００２５】
このとき、レンズ１は各々の平面１ｂ，１ｃ，１ｄをチャック５に当接させた状態で保持される。また、ＣＣＤ２は前面、上面及び側面をチャック６に当接した状態で保持される。
【００２６】
図４に示すように、自由状態の中間保持部材３は、上述したように、レンズ１とＣＣＤ２とに接着剤の表面張力で保持されている。
この状態で、ＣＣＤ２からの電気信号に基づいてレンズ１とＣＣＤ２との相対的な位置を所定位置に調整する。
【００２７】
調整後に、図４に示すように、この状態でチャック５，６を固定したまま、紫外線７を接着剤４に向けて照射し、接着剤４が硬化することにより中間保持部材３にレンズ１とＣＣＤ２との位置が固定される。
【００２８】
その固定時（＝接着硬化時）に生じる接着剤４の硬化収縮により、図４に示すように、中間保持部材３がレンズ１とＣＣＤ２とに近づくように移動する。したがって、硬化収縮力によるレンズ１とＣＣＤ２との位置ズレを抑えることができるので、レンズ１とＣＣＤ２が高精度に位置決めされる。なお、図４では、硬化収縮前の中間保持部材３の位置を鎖線で示し、硬化収縮により移動した中間保持部材３の位置を実線で示した。
【００２９】
図５は本発明に係わる第１実施形態の構造体の装置側への取付けを説明するための図である。
図５に示すように、位置決めされて一体化されたレンズ１、ＣＣＤ２及び中間保持部材３から成る画像読取装置を装置取付側１１である、例えばスキャナユニットに固定する。即ち、レンズ１の平面１ｂを装置取付側１１の平面に当接するとともに、レンズ１の平面１ｃ及び平面１ｄを装置取付側１１の基準であるＬ字形位置決め部材１１ａに当接させて位置決めを行ない、装置取付穴１ｅを介してネジ１０により画像読取装置を装置取り付け側１１、例えばスキャナユニットに固定する。なお、図５中、３ｃはネジ１０の逃げを形成する切欠部であり、切欠部の代わりに貫通孔としてもよい。
【００３０】
図６は装置側の位置決め部材の変形例を示す図である。
図６に示すように、図５のＬ字形位置決め部材１１ａの代わりに円筒形位置決め部材１１ｂを設けるようにしても良い。
【００３１】
図７は従来の画像読取装置の斜視図、図８は同側面図である。
図７、８において、１４はレンズ支持部材であり、このレンズ支持部材１４にはＶ溝が形成されており、このＶ溝にはレンズ２１を装着した鏡筒１６が位置決めされている。このレンズ２１は原稿の画像をＣＣＤ２のＲＧＢ別に設けられた各画素ラインに結像させるものであり、レンズ押え板１５によって固定されている。なお、図７，８中、２３は従来の中間保持部材である。
【００３２】
以上の実施形態によれば、レンズとＣＣＤとの間に自由状態の中間保持部材を介装し、中間保持部材を接着剤の表面張力によって、レンズとＣＣＤとに保持させ、レンズとＣＣＤとの位置調整後、接着剤を硬化させているので、接着剤の硬化収縮力を中間保持部材の移動でキャンセルすることができ、レンズとＣＣＤとの位置関係に影響を与えることがない。
【００３３】
また、レンズ１を直接中間保持部材３に接着しているので、図７、図８に示す従来の画像読取装置の構成に於けるレンズ支持部材１４、レンズ押え板１５、レンズ鏡筒１６を廃することが出来、安価な構造とすることが可能となる。
【００３４】
さらに、レンズ１は、装置取付平面である平面１ｂ，１ｃ，１ｄを有することで画像読取装置の装置取付側へ、その最少限の構造をそのままに位置決めが可能となり、これまでのレンズ支持部材１４と同様の効果（支持、位置決め）を得る事が可能となる。
さらに、レンズ１が装置取付穴１ｅを有することにより、画像読取装置の装置取付側へ、その最少限の構造をそのままに固定が可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、自由状態の中間保持部材３を接着剤４の表面張力でレンズ１とＣＣＤ２とに保持した状態で位置調整を行うようにしたが、位置調整を終了した後で、接着剤４を接着面に付着させ中間保持部材３を上述したように接着剤４の表面張力で保持させ、その後に接着剤４を硬化させるようにしてもよい。
【００３６】
また、以上の実施形態では、本体取付部をレンズ側に設けた場合について説明したが、ＣＣＤ側に本体取付部を設けても良い。即ち、本体取付部をレンズ側又はＣＣＤ側に設ければ良く、何れの場合も中間保持部材には、本体取付部を形成しない。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、接着剤の硬化収縮の影響を中間保持部材が移動することで吸収することができ、高精度な接着固定を行うことができるとともに、従来必要としていたレンズ支持部材、レンズ鏡筒、レンズ押さえ板及びレンズ押さえ板を締結するネジを削減することができる。したがって、大幅なコストダウンを達成することができる。
【００３８】
さらに、２面の接着平面のうち、レンズ側の接着平面を滑らせる調整をさせることで、自由度Ｘ、Ｚ、βの３方向の位置調整が可能であり、同様にして、固体撮像素子の接着平面を滑らせる調整をさせることで、自由度Ｘ、Ｙ、γの３方向の位置調整が可能であるので、構造全体として、Ｘ，Ｙ，Ｚ，β，γの５軸方向に微動させることにより、レンズと固体撮像素子との位置調整をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１実施形態のレンズとＣＣＤとの固定構造を示す斜視図である。
【図２】同側面図である。
【図３】本発明に係わる第１実施形態のレンズとＣＣＤとの調整を説明するための図である。
【図４】接着剤の硬化を説明するための図である。
【図５】本発明に係わる第１実施形態の構造体の装置側への取付けを説明するための図である。
【図６】装置側の位置決め部材の変形例を示す図である。
【図７】従来の画像読取装置の斜視図である。
【図８】同側面図である。
【符号の説明】
１  レンズ
１ａ  接着平面
１ｂ  光軸に平行な平面（本体取付部）
１ｃ  平面１ｂに垂直な平面（本体取付部）
１ｄ  平面１ｂと平面１ｃとに垂直な平面（本体取付部）
１ｅ  装置取付穴（本体取付部）
２  ＣＣＤ
２ｂ  ＣＣＤの接着平面
３  中間保持部材
３ａ  接着平面
３ｂ  接着平面
４  接着剤
５  チャック
６  チャック
７  紫外線
８  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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