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Die Erfindung betrifft Bildsensormodule vom Kontakttyp, die von Bildlesevorrichtungen beim Erkennen von Wertpapieren und Banknoten verwendet werden, und betrifft insbesondere solche Module und Vorrichtungen, welche das Verhindern von Defokussierphänomenen ermöglichen, die durch chromatische Aberrationen beim Lesen mittels polychromatischen Lichtquellen verursacht werden, die IR-Lichtquellen verwenden, wobei ferner ein hochgenaues Lesen ermöglicht wird.
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Die Veröffentlichung
JP 7-123 223 A zeigt eine Manuskript-Leseeinrichtung zum Lesen von Faxschriftstücken, Kopien etc. Insbesondere zeigt dabei
3 der Druckschrift eine Leseeinrichtung, die eine Lichtquelle, ein optisches System, ein Gehäuse, eine Glasplatte und eine Filterlinse aufweist.
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Ein herkömmliches Bildsensormodul vom Kontakttyp ist in der JP-Patentveröffentlichung
JP 3 011 845 B2 beschrieben, wobei zum Zweck des Verhinderns von Defokussierphänomenen beim Lesen von Dokumenten eine Brennpunktlage bestimmt wird durch Vorsehen eines Vorsprungs für ein transportiertes Dokument und durch In-Kontakt-Bringen des Dokuments mit der Oberseite des Vorsprungs. Außerdem darf durch Beschichten des Vorsprungs mit Infrarotlicht-Abschirmfarbe nur sichtbares Licht einfallen.
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14 ist eine schematische Darstellung der Querschnittskonfiguration, welche die Konstruktion eines in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 3 011 845 B2 beschriebenen Bildsensormoduls vom Kontakttyp zeigt. In
14 bezeichnet
21 eine Lichtquelle,
22 bezeichnet eine Linse,
23 bezeichnet einen Sensor-IC,
24 bezeichnet ein Sensorsubstrat,
251 bezeichnet eine Glasplatte,
26 bezeichnet ein Gehäuse,
27 bezeichnet einen Verbinder,
28 bezeichnet ein Dokument,
29 bezeichnet eine Transportwalze, und
210 bezeichnet einen Vorsprung.
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Nachstehend wird der Betrieb erläutert. Das von der Lichtquelle 21 emittierte Licht geht durch die Glasplatte 251 und den Vorsprung 210 und kommt an dem Bereich des Dokument 28 an, der Text und Zeichen hat. Das Licht wird von den schwarzen Bereichen, die der Text sind, absorbiert, während das Licht in den weißen Bereichen, die die Hintergrundfarbe des Dokuments haben, zu ungefähr 100% reflektiert wird.
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Das reflektierte Licht geht durch die Glasplatte 251 und den Vorsprung 210, wird von der Linse 22 fokussiert und von dem Lichtempfangsbereich des Sensor-IC 23 auf dem Sensorsubstrat 24 empfangen. Der Sensor-IC 23 weist eine Vielzahl von Lichtempfangsteilen, wo das auf jeden Lichtempfangsteil einfallende Licht lichtelektrisch umgewandelt wird, und einen Treiberbereich auf, aus dem die Ausgangsleistung extrahiert wird.
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Das empfangene Licht wird in dem Treiberbereich in ein elektrisches Signal umgewandelt und als Bildinformation durch den Verbinder 27 abgegeben. Text usw., der auf das Dokument 28 geschrieben ist, wird konsekutiv zeilenweise ausgelesen, während das Dokument 28 durch die Drehung der Walze 29 transportiert wird.
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Bei Verwendung einer monochromen Lichtquelle oder einer Quelle von weißem Licht (beispielsweise einer kalten Kathodenröhre), die eine Vielzahl von Lichtkomponenten aufweist, werden, weil die Lichtquelle selbst monochrom ist und einzeln betrieben wird, Probleme, die chromatische Aberrationen in bezug auf Lichtquellen betreffen, ignoriert, da das Lesen von monochromen Dokumenten die Hauptaufgabe ist.
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In Situationen, in denen Farbdokumente gelesen werden und die Lichtquelle eine Vielzahl von Farben hat und unabhängig betrieben wird, wird jedoch das von dem Dokument reflektierte Licht auf dem Lichtempfangsteil des Sensor-IC aufgrund der chromatischen Aberrationen in der Stablinse usw. in verschiedenen konjugierten Längen fokussiert. Wenn dabei eine Infrarot-Lichtquelle (IR-Lichtquelle) verwendet wird, ist die konjugierte Länge sehr viel länger als das rote (R), grüne (G) und blaue (B) Licht, die alternative Lichtquellen sind.
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Die konjugierte Länge zwischen der Oberfläche des Dokuments und dem Lichtempfangsteil der Bildsensormodule vom Kontakttyp wird im allgemeinen mit dem R-, G- und B-Licht (den drei Grundfarben für das Farblesen) bestimmt; deshalb kann sich die Auflösung verschlechtern, wenn das Dokument unter Verwendung von IR-Licht gelesen wird. Es besteht also das Problem, dass es nicht möglich ist, sämtliche Farben des Dokuments mit hoher Auflösung zu lesen.
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Außerdem wird die Lichtabschirmungstechnologie, die durch IR-Filter repräsentiert ist, angewandt, um IR-Licht selbst auszublenden. Infolgedessen ist bei Verwendung einer IR-Lichtquelle das Ausblenden des IR-Lichts prinzipiell von vornherein unnötig.
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Die Erfindung soll die vorstehend genannten Probleme lösen. Aufgabe der Erfindung ist es, Bildsensormodule vom Kontakttyp anzugeben, die Bildinformation mit ausreichender Genauigkeit ohne Verschlechterung der Lesegenauigkeit von Farbdokumenten, wie etwa von Banknoten und Wertpapieren/Zertifikaten, auslesen können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bildsensormodul vom Kontakttyp gemäß dem Hauptanspruch 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Bildsensormoduls sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
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1 eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Ansicht, die eine sphärische Aberration einer sphärischen Linse usw. betrifft;
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3 ein Diagramm zur Erläuterung von Beziehungen zwischen Infrarotlicht-Abschirmbreiten und Modulationsübertragungsfunktionen (MTF) gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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5 ein Diagramm zur Erläuterung von Beziehungen zwischen Infrarotlicht-Abschirmbreiten und MTF gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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6 ein Diagramm zur Erläuterung von Änderungen der Brennpunktlagen einer Linse in Abhängigkeit von Brechzahlen von Materialien, wenn die Materialien zwischen einem Dokument und der Linse eingefügt sind;
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7 eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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8 eine Draufsicht auf ein Bildsensormodul vom Kontakttyp gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Ansicht auch den Dokumententransport und eine Schlitzlage an einer Dokumentenführung erläutert;
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9 eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wenn das Glas entfernt ist;
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10 eine schematische Ansicht, das Lesebereiche auf einer Banknote oder dergleichen erläutert;
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11 eine Draufsicht auf ein Bildsensormodul vom Kontakttyp gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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12 eine Querschnittsansicht von zwei Bildsensormodulen vom Kontakttyp und einer Transporteinrichtung einer Bildlesevorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
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13 eine Ansicht einer Metallplatte, die die zwei Bildsensormodule vom Kontakttyp gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung festlegt; und
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14 eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß der Beschreibung in der JP-Patentveröffentlichung
JP 3 011 845 B2 .
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In 1 bezeichnet 101 eine polychromatische Lichtquelle, die eine Infrarot-Lichtquelle (IR-Lichtquelle) aufweist; 2 bezeichnet eine Eins-zu-Eins-Abbildungslinse, die Licht fokussiert und durch eine Stablinsenanordnung dargestellt ist; und 3 bezeichnet eine Sensor-IC, die das von der Linse 2 fokussierte Licht empfängt und eine Vielzahl von Lichtempfangsteilen hat.
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Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Sensorsubstrat, das den Sensor-IC 3 aufweist, der eine Vielzahl von Lichtempfangsteilen hat, die in Form einer Geraden ausgefluchtet sind, um in die Lesebreite zu passen; 51 bezeichnet ein Glas als transparentes Element; 6 bezeichnet ein Gehäuse, das die Lichtquelle 101, die Linse 2 und das Sensorsubstrat 4 enthält.
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Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Elektronikeinheit, die eine Treiber-IC zum Treiben des Sensor-IC 3 aufweist; 7 bezeichnet einen Verbinder, der Eingangs-/Ausgangssignale, wie etwa ein Bildlesesignal ausgibt; 8 bezeichnet ein Dokument, wie etwa eine Banknote; 9 bezeichnet eine Transportwalze (Antriebswalze); und 10 bezeichnet Infrarotlicht-Abschirmfarbe, die auf der inneren Oberfläche des Glases 51 vorgesehen ist. Ferner bezeichnet 101a ein Lichtaustrittsfenster der Lichtquelle 101. Licht von sämtlichen Lichtquellen wird von diesem Lichtaustrittsfenster 101a zu dem Dokument 8 hin emittiert.
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Das aus dem Lichtaustrittsfenster 101a der Lichtquelle 101 emittierte Licht geht durch das Glas 51 hindurch und kommt an einem Bildbereich des Dokuments 8 an. Das Licht wird in schwarzen Bereichen des Bilds absorbiert und von den jeder Lichtquelle entsprechenden Bildfarben mäßig reflektiert. In weißen Bereichen des Bilds wird das Licht zu nahezu 100% reflektiert.
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Während das von dem Dokument reflektierte Licht als Streulicht erneut durch das Glas 51 hindurchgeht, geht ein Teil davon durch einen Bereich der Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 hindurch und wird von der Linse 2 fokussiert und dann von dem Lichtempfangsbereich des Sensor-IC 3 auf dem Sensorsubstrat 4 empfangen. Der Sensor-IC 3 weist eine Vielzahl von Lichtempfangsteilen auf, von denen von jedem Lichtempfangssteil empfangenes Licht lichtelektrisch umgewandelt wird, während die Elektronikeinheit 11 einen Treiber aufweist, von dem die Ausgangsleistung extrahiert wird.
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Das lichtelektrisch umgewandelte Licht wird als Bildinformation durch den Verbinder 7 in Form von seriellen Signalen abgegeben. Farbabbildungen, die auf das Dokument 8 geschrieben sind, werden konsekutiv zeilenweise ausgelesen, während das Dokument 8 durch Drehen der Walze 9 transportiert wird.
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Die Lichtquelle 101 weist bei dieser Ausführungsform drei Lichtquellen auf, d. h. eine IR-(Infrarot-), eine R-(Rot-) und eine G-(Grün-)-Lichtquelle, und Bilder werden ausgelesen, indem die Lichtquellen sequentiell in Intervallen von 0,1 ms umgeschaltet werden. Das jeder Lichtquelle entsprechende reflektierte Licht wird als Bildinformation des Dokuments in das Lichtempfangsteil eingegeben.
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Dabei ist aufgrund der chromatischen Aberration der Linse 2, die konjugierte Länge (auch als optische Weglänge bekannt), d. h. die Brennweite von dem auf dem Sensorsubstrat 4 installierten Sensor-IC 3 zu dem Dokument in Abhängigkeit von der Wellenlänge jeder Lichtquelle verschieden.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein Sensor-IC 3 mit einer Auflösung von 200 dpi verwendet, und die konjugierte Länge ist 11,0 für die IR-Lichtquelle, 9,6 für die R-Lichtquelle und 9,0 für die G-Lichtquelle. Deshalb tritt ein Defokussierphänomen (ein Defokussierphänomen aufgrund einer chromatischen Aberration) aufgrund der Differenz der optischen Weglänge von dem Dokument zu dem Lichtempfangsteil in Abhängigkeit von der Wellenlänge jedes Lichts auf.
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Wie 2 zeigt, wird auch davon ausgegangen, dass beispielsweise das Defokussierphänomen aufgrund einer sphärischen Aberration einer Linse (Brennweitendifferenz zwischen dem Licht, das nahe der optischen Achse der Linse hindurchgeht, und dem Licht, das durch den Umfangsbereich der Linse hindurchgeht) auftritt.
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Insbesondere bei Bildsensormodulen vom Kontakttyp, nachstehend auch als Einheiten bezeichnet, bei denen die optische Weglänge in der Nähe der R-Lichtquelle oder der G-Lichtquelle vorgegeben ist, wird unter der Annahme, dass das Lesen nach Farben erfolgt, das Defokussierphänomen aufgrund der sphärischen Aberration größer, da die optische Weglänge des IR-Lichts gegenüber anderen Lichtquellenwellenlängen extrem lang ist.
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Deshalb wird bei dieser Ausführungsform eine Kompensation der chromatischen Aberration unter Nutzung der sphärischen Aberrationscharakteristiken durchgeführt. Dabei wird dieses Defokussierphänomen unter Verwendung der Linse 2 behoben, die den Stablinsendurchmesser von 0,6 ϕ aufrechterhält, indem das IR-Licht, das von dem an dem Dokument reflektierten Streulicht direkt in die Linse 2 einfällt, abgeschirmt (absorbiert) und die Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 an der unteren Fläche des Glases 51 entlang den Lichtempfangsteilen des Sensor-IC 3 aufgedruckt oder aufgebracht wird, so dass das IR-Licht von dem Umfangsbereich der Linse 2 empfangen wird. Obwohl im allgemeinen Infrarotlicht-Abschirmmaterial (Harz) verwendet wird, um IR-Licht vollständig abzuschirmen, wird es bei dieser Ausführungsform nur auf einen begrenzten Flächenbereich aufgebracht.
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Dies ist der Grund, weshalb die bei dieser Ausführungsform verwendete Linse 2 eine ähnliche Brechzahlverteilung wie die Linse hat, die die sphärische Aberration hat (wenn ein paralleler Strahl abgestrahlt wird, variiert eine Bilderzeugungsposition auf der Basis einer Lichteinfallposition, und dabei wird das einfallende Licht von dem Umfangsbereich der Linse in einer kurzen Entfernung fokussiert), wie 2 zeigt.
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Wenn daher eine reflektierende Oberfläche, wie etwa ein Dokument, vorher bereitgestellt wird, kann von dem an dem Dokument reflektierten Streulicht das gebeugte Licht von dem Umfangsbereich – verglichen mit dem direkten Licht – angenommen werden, dass es aufgrund der Zwischenfügung des Glases 51 scheinbar ein Bild in einer kürzeren Entfernung erzeugt. Dies wirkt als effektives Licht und behebt das Defokussierphänomen.
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3 zeigt die Zusammenhänge zwischen den Modulationsübertragungsfunktionen (MTF), die die Auflösung angeben, und den Breiten des Infrarotlicht-Abschirmbereichs bei Verwendung der Einheit gemäß dieser Ausführungsform. In Anbetracht von Schwankungen der Lichtquellen-Leuchtdichte wird die Messung durchgeführt, indem die IR-Lichtquellenleistung in eine niedrige und eine hohe Ausgangsleistung aufgeteilt wird.
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Im Fall einer Bestrahlung mit hoher Ausgangsleistung (hoher Leuchtdichte), wird dann, wenn die Druckbreite der Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10, mit der das Glas 51 beschichtet ist, ungefähr 0,3 mm ist, gefunden, dass die MTF gegenüber derjenigen im nicht abgeschirmten Fall um ungefähr das Doppelte steigt. Außerdem wird auch dann, wenn eine Bestrahlung mit niedriger Ausgangsleistung (niedriger Leuchtdichte) durchgeführt wird, gefunden, dass eine ähnliche Wirkung erhalten wird. Wenn die Abschirmbreite 0,3 mm überschreitet, wird das rasche Abfallen der MTF beobachtet.
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Man nimmt an, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die effektive IR-Lichtmenge, die auf die Linse 2 fällt, zu einer signifikanten Abnahme führt. Außerdem ist die geeignete Dicke der Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 nach dem Aufsintern auf das Glas 51 ungefähr 7 μm, und somit kann das gestreute direkte Licht ausreichend abgeschirmt werden.
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Bei der MTF-Messung dieser Ausführungsform ist es der Zweck des Lesens mit IR-Licht, eine Verfälschung von Banknoten (Dokumenten) in bezug auf eine Papiergeld-Erkennungsmaschine oder dergleichen zu verhindern, und die Leseauflösung kann vergleichsweise niedrig sein, da es der Hauptzweck ist, einen Bereich des bedruckten Teils zu detektieren, der auf das IR-Licht reagiert, und nicht, einen Text auf der Banknote zu bestimmen; deshalb wird die Messung unter Verwendung eines Prüfblatts mit zwei Zeilenpaaren/mm (zwei Sätzen von monochromen Streifenmustern in 1 mm) durchgeführt.
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Im Fall der Lichtempfangselementanordnung, die bei dieser Ausführungsform mit einer Auflösung von 200 dpi ausgebildet ist, wird im allgemeinen angenommen, dass es erforderlich ist, dass die Auflösung dieses MTF-Typs 20% oder mehr beträgt; deshalb ist eine Infrarotlicht-Abschirmbreite von 0,1 mm bis 0,4 mm optimal.
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Bei dem Bildsensormodul vom Kontakttyp gemäß dieser Ausführungsform, das, wie vorstehend beschrieben, die polychromen Lichtquellen einschließlich einer IR-Lichtquelle nutzt, nimmt gestreutes direktes Licht ab, das in die Linse einfällt, nachdem es an der Oberfläche des Dokuments reflektiert worden ist, und es wird das von dem Umfang einfallende Licht dominant und somit eine Verlängerung der scheinbaren optischen Weglänge des IR-Lichts ermöglicht, da die Infrarotlicht-Abschirmung nahe der Mitte der optischen Achse des Strahlengangs an der unteren Fläche des Glases vorgesehen ist, um das Defokussierphänomen von IR-Licht zu reduzieren, wenn das Modul mit einer optischen Weglänge oder Brennweite ausgebildet ist, die von der für IR-Licht verschieden ist. Eine Verschlechterung der Auflösung beim Lesen mit IR-Licht kann also verhindert werden.
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Da gemäß dieser Ausführungsform das gestreute direkte Licht von dem an der Oberfläche des Dokuments reflektierten gestreuten IR-Licht, welches das Defokussierphänomen verursacht, durch Aufbringen von Infrarotlicht-Abschirmfarbe mit einer Breite von 0,1 mm bis 0,4 mm auf das transparente Element abgeschirmt wird, so wird das Defokussierphänomen behoben, was zu einem effektiven Lesen mittels IR-Licht mit hoher Auflösung führt.
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Zweite Ausführungsform
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4 ist eine Ansicht, in der ein vorsprungförmiges Glas 53 auf der Oberseite eines Glases 52 haftet, so dass ein Vorsprung gebildet ist. Dieses Glas 53 hat eine halbkugelförmige vorspringende Form, wobei sich die Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 auf seiner flachen Seite befindet, und ist auf dem Glas 52 plaziert. Da in diesem Fall der Vorsprung 53 zwischen dem Dokument und dem Lichtempfangsteil zusätzlich vorgesehen ist, wird die Dicke des Glases 52 um die Dicke des Vorsprungs 53 dünner gemacht, so dass die optische Dimension für das Lesen mit R- und G-Licht aufrechterhalten wird.
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Da bei der in der ersten Ausführungsform gezeigten Konfiguration die Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 über und nahe der Mitte der optischen Achse der Linse 2 aufgebracht ist, durch die das reflektierte Licht hindurchgeht, nimmt die Lichtmenge ab. Obwohl das gestreute direkte IR-Licht, das von der Dokumentenoberfläche gestreut wird, von dem Infrarotlicht-Abschirmbereich abgeschirmt ist, nimmt dagegen bei dieser Ausführungsform die einfallende Lichtmenge von gebeugtem Licht auf die Linse 2 aufgrund der Fokussierwirkung des Glases 53 und einer Brechungswirkung des ebenen Glases 52 zu.
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Außerdem wird bei dem Bildsensormodul vom Kontakttyp, das für die optische Weglänge des anderen Lichts, wie etwa von R-Licht, G-Licht usw. optimal ausgebildet ist (die optische Weglänge des IR-Lichts ist kürzer gemacht), angenommen, dass die in der ersten Ausführungsform erläuterte effektive Lichtmenge weiter zunimmt, da dieses IR-Licht einen längeren optischen Weg als das gestreute direkte Licht zurücklegt und da die konjugierte Länge für das IR-Licht länger ist.
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5 zeigt Meßergebnisse von MTF-Charakteristiken bei dieser Ausführungsform. Die MTF-Charakteristiken sind sämtlich um ungefähr 5% gegenüber denjenigen verbessert, die bei der ersten Ausführungsform erläutert sind.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform hat das Vorsehen des vorsprungförmigen Glases, das mit der Infrarotlicht-Abschirmfarbe versehen ist, auf der oberen Oberfläche der Glasplatte die Wirkungen, dass das in den Umfang einfallende IR-Licht aufgrund der Brechungswirkung der Glasplatte und der Lichtfokussierwirkung des halbkugelförmigen Glases mit einem Vorsprung zunimmt, dass die Abnahme der Ausgangsleistung beim Auslesen mit IR-Licht gemildert wird und dass infolgedessen eine Verschlechterung der Auflösung beim Auslesen mit IR-Licht aufgrund des zunehmenden effektiven IR-Lichts, das eine längere optische Weglänge hat, verhindert wird.
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Dritte Ausführungsform
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Obwohl hinsichtlich der ersten und zweiten Ausführungsform Ausbildungen beschrieben sind, die durch Aufbringen der Infrarotlicht-Abschirmfarbe 10 auf das Glas 51 und 53 für die optischen Dimensionen von R- und G-Licht geeignet waren, wird nun ein Fall erläutert, in dem die Genauigkeit des Lesens mit IR-Licht weiter erhöht wird. Reflektiertes Licht kommt durch die Linse 2 hindurch an dem Lichtempfangsteil an, und durch Einsetzen eines Brechungselements, das eine höhere Brechzahl als Luft hat, in diesen Strahlengang wird die Brennweite länger, auch wenn das identisch ausgebildete Gehäuse 6 verwendet wird.
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6 zeigt die Zusammenhänge zwischen Brennpunktlagen und Brechzahlen von Materialien. Wenn gemäß 6 unter Nutzung des oberen Endes der Linse 2 als Referenz die Brennpunktlage darüber bestimmt wird, werden die Brennpunktlagen aufgetragen, wobei eine Substanz in dem Verlauf zwischen dem oberen Rand der Linse und der Brennpunktlage angeordnet ist. Wenn die Substanz entlang dem Strahlengang plaziert ist, wird im allgemeinen die scheinbare Brennweite in Abhängigkeit von der Brechzahl der Substanz länger als in Luft. Das heißt: Δt = {n – 1)/n}·t, wobei folgendes gilt:
- Δt
- = Wert, um den die Brennpunktlage erweitert ist;
- N
- = Brechzahl der Substanz,
- t
- = Dicke der Substanz, durch die Licht hindurchgeht.
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Wenn beispielsweise die Brennpunktlage 2,1 mm von der oberen Oberfläche der Linse 2 entfernt ist und die Brechzahl von Luft 1,00 ist, wird die Distanz länger als 2,1 mm, wenn sich eine Substanz, deren Brechzahl größer als die von Luft ist, in dem Weg befindet.
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Wenn angenommen wird, dass die Brechzahl von Glas ungefähr 1,51 ist, wird dann, wenn ein 1 mm dickes Glas dazwischenliegt, die Brennpunktlage 2,43 mm, d. h. die Brennpunktlage wird gegenüber dem Fall, in dem nichts dazwischenliegt, um ungefähr 0,33 mm erweitert.
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Das Maß der Erweiterung ist je nach Lichtwellenlänge verschieden, und da die Brechzahl des Lichts mit einer längeren Wellenlänge kleiner als diejenige des Lichts mit einer kürzeren Wellenlänge ist, wird auch dann, wenn die gleiche Substanz verwendet wird, die Brennpunktlage einer IR-Lichtquelle, die eine längere Wellenlänge als die R- und G-Lichtquellen hat, länger. Wenn daher die Position eines Dokuments vorher bestimmt wird, wobei das Glas dazwischenliegt, versteht es sich, dass das Entfernen des Glases zu einer Verbesserung der Auflösung beim Auslesen mittels der IR-Lichtquelle führt.
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Dabei ermöglicht das Auslesen mit R- und G-Licht an der oberen Glasoberfläche bei einem dazwischenliegenden Glas und das Auslesen mit IR-Licht ohne das Glas die geteilte Verwendung eines Bildsensormoduls vom Kontakttyp auf IR-Basis und eines solchen Moduls auf R- und G-Basis. Deshalb ist das Bildsensormodul vom Kontakttyp bevorzugt so ausgebildet, dass das Glas anbringbar und abnehmbar ist, da bei herkömmlichen Bildsensoreinheiten vom Kontakttyp das Glas und das Gehäuse aneinander angebracht sind und das Entfernen des Glases unmöglich ist und da es bei Einheiten, bei denen kein Glas vorgesehen ist, übliche Praxis ist, das Zwischenfügen von Glas bei der Ausbildung der optischen Weglänge der Einheit selbst nicht zu berücksichtigen.
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Übrigens kann im Fall von Bildsensormodulen vom Kontakttyp, an denen Glas angebracht ist, die Position der Dokumentenfläche abgeschätzt werden, und die Glasfläche kann auch als Transportführung verwendet werden; da jedoch das Glas beim Auslesen mit IR-Licht nicht angebracht ist, besteht ein Problem beim Transport des Dokuments 8.
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7 zeigt eine Konstruktion einer Einheit, bei der das Glas 51 anbringbar und abnehmbar ist. 12 bezeichnet eine Transportführung, und diese ist so ausgebildet, dass das Glas 51 und die Transportführung selbst an dem Gehäuse 6 befestigt sind. Die Transportführung 12 besteht aus Kunststoff und ist federelastisch, und daher sind das Andrücken des Glases und seine Festlegung an dem Gehäuse einfach.
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Da bei dieser Ausführungsform die Transportführung ferner an dem oberen Teil des Glases angebracht ist, wird durch das Anbringen eines Schlitzes 12a gemäß 8 für den Dokumentenleseteil der Transportführung Raum geschaffen, um im Hinblick auf das IR-Lesen die Zwischenfügung von Substanzen auszuschalten. Obwohl ein gewöhnliches Lesen mit R- oder G-Licht an der oberen Oberfläche der Transportführung 12 durchgeführt wird, ist das Glas 51 so ausgebildet, dass es für das Lesen auf IR-Basis entfernbar ist, wie 9 zeigt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das Glas zum Lesen mit IR-Licht entfernt werden, und die Brennpunktlage kann verglichen mit dem Fall, in dem das Glas 51 vorhanden ist, verkürzt werden. Das Defokussierphänomen von IR-Licht kann also behoben werden.
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Da gemäß der dritten Ausführungsform die das transparente Element festlegende Dokumentenführung vorgesehen ist, wird die Dokumentenführung von dem Gehäuse gehalten, und das Anbringen/Abnehmen des Glases wird ermöglicht; ein allgemeines Auslesen mit R- und G-Licht und mit IR-Licht wird durchgeführt, indem das Einsetzen bzw. das Entfernen des Glases gewählt wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass das hochgenaue Lesen mit sämtlichen Lichtquellenfarben ausgeführt werden kann. Insbesondere wenn eine Vielzahl von Einheiten in eine Vorrichtung eingebaut wird, ist das selektive Einfügen von Einheiten möglich, die für jede Art des Lesens geeignet sind.
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Da gemäß der dritten Ausführungsform außerdem ein Schlitz in der Leserichtung der Dokumentenführung vorgesehen ist und keine Substanzen dazwischen vorgesehen sind, deren Brechzahl höher als die von Luft ist, kann die optische Weglänge verkürzt werden, und dies kann infolgedessen das Defokussierphänomen beim Lesen mit IR-Licht effektiv beheben.
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Vierte Ausführungsform
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10 ist eine bildhafte Ansicht von Mustern auf einer Banknote als Dokument. Im allgemeinen wird das Lesen von Text und Mustern auf einer Banknote mit R- und G-Licht durchgeführt; Bereiche, die auf unsichtbares einfallendes Licht wie etwa IR- und UV-Licht reagieren, sind jedoch in Bereichen einer Banknote vorgesehen.
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Was das Lesen von Bereichen angeht, ist es üblich, nicht alle davon zu lesen, sondern nur bestimmte von den Bereichen zu lesen. Wenn es beispielsweise zwei IR-reaktionsfähige Bereiche gibt, wie in 10 gezeigt ist, wird eventuell nur eine ihrer Formen (Bereiche) ausgelesen werden, und die andere wird eventuell nicht ausgelesen. In einem solchen Fall wird das nur dem bestimmten Bereich entsprechende Glas 51 entfernt, und in den anderen Bereichen wird jedes Auslesen mit IR-, R- und G-Licht ausgeführt, wobei das Glas 51 dazwischen angeordnet ist.
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Da bei dieser Ausführungsform das Glas 51 in den Bereichen vorhanden ist, in denen ein Lesen mit R- und G-Licht durchgeführt wird, können das Muster und die gedruckte Ziffer, welche die vorbestimmten Bereiche für das Lesen mit R- und G-Licht sind, genau ausgelesen werden. Ferner zeigt 11 separate Gläser 54, wobei in diesem Fall kein Glas 51 in die IR-Licht-Lesebereiche unter den Lesebereichen eingesetzt ist.
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Da dabei das Glas 51 in zwei Gläser unterteilt ist, um in zwei IR-Licht-reaktionsfähigen Bereichen auszulesen, ist es möglich, auch eine Vielzahl von IR-Licht-reaktionsfähigen Bereichen mit hoher Genauigkeit auszulesen, und da die Muster und gedruckten Ziffern mit R- und G-Licht ausgelesen werden, ist ein hochgenaues Lesen von nahezu allen Bereichen der bestimmten Bereiche möglich, mit Ausnahme des Bildlesebetriebs nahe den Rändern der Gläser 54.
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Um Ausgangsleistungsänderungen während des Bildlesens nahe den Rändern der Gläser 54 zu verhindern, wird es bevorzugt, dass der Schlitzbereich der Transportführung 12, der ihnen entspricht, geschwärzt ist, so dass Licht absorbiert, um nicht notwendige Ausgangsleistung zu stabilisieren. Dabei sind an beiden Seiten des Schlitzes Lichtabsorptionsbereiche vorgesehen, deren Länge jeweils der Dicke des Glases 54 äquivalent ist, wobei die Bereiche an dem Glasrand zentriert sind.
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Da gemäß der vierten Ausführungsform das transparente Element teilweise entlang der Leserichtung (Hauptbetriebsrichtung) plaziert ist, sind die IR-Licht-Lesebereiche und die anderen Text-/Muster-Lesebereiche für Papiergeld usw. getrennt, was die Wirkung hat, dass ein gleichzeitiges Auslesen mit IR-, R- und G-Licht mit hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Einheit ermöglicht wird.
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Außerdem ist gemäß der vierten Ausführungsform das in einer von der ersten bis dritten Ausführungsform dargestellte Bildsensormodul vom Kontakttyp installiert, und daher wird die Wirkung erzielt, dass ein effektives Auslesen von Dokumenten ermöglicht wird, die teilweise IR-Licht-reaktionsfähige Bereiche haben.
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Fünfte Ausführungsform
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Bei der dritten und vierten Ausführungsform werden zwar Gläser 51, 52, 53 und 54 als transparente Elemente verwendet; es können jedoch auch andere transparente Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann ein transparenter Kristall als transparentes Element verwendet werden. Im Fall eines transparenten künstlichen Kristalls ist die Brechzahl ungefähr 2,0.
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Wenn dabei ein transparenter Kristall mit einer Dicke von 1 mm dazwischenliegt, wird die Brennpunktlage 2,6 mm, wie in 6 gezeigt ist, und die Brennpunktlage wird verglichen mit dem Fall, in dem nichts dazwischenliegt, um ungefähr 0,5 mm erweitert. Bei der mit einer optischen Weglänge ausgebildeten Einheit, bei der ein transparenter Kristall als ein transparentes Element verwendet wird, ermöglicht sein Entfernen immer noch das Auslesen mit IR-Licht, auch wenn die Dokumentenoberfläche in einer weiter oben befindlichen Position angeordnet ist.
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Da dabei ein größerer Zwischenraum zwischen der Transportführung 12 und dem Dokument gebildet wird, kann auch dann, wenn es beispielsweise ein anderes äußeres Glas mit einer konstanten Dicke (in der Figur nicht gezeigt) zum Positionieren des Dokuments gibt, das Auslesen mit IR-Licht exakt ausgeführt werden. Insbesondere bei einer Vorrichtung vom Einheitantriebstyp (die Einheit selbst bewegt sich zum Lesen) führt das Vorhandensein des durch den Zwischenraum gegebenen zusätzlichen Spielraums dazu, dass die Vorrichtung effektiv angetrieben wird.
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Sechste Ausführungsform
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Bei dem in der fünften Ausführungsform dargestellten Beispiel wird ein transparenter Kristall als transparentes Element verwendet, aber ein Jodkristall ist ebenfalls ein transparentes Element mit einer Brechzahl von ungefähr 3,3, und die erweiterte Länge beträgt 0,7 mm. Gleichermaßen kann Saphir, dessen Brechzahl ungefähr 1,8 ist, als ein transparentes Element verwendet werden. Außerdem wird bei vergleichsweise langsamem Lesen (wie etwa IR: 0,25 ms, R: 0,25 ms, G: 0,25 ms; insgesamt: 0,75 ms/Zeile) die Lichtakkumulationszeit an dem Lichtempfangsteil länger; daher kann auch ein vergleichsweise gering durchlässiges halbtransparentes Element, das Aventurin bzw. trüb ist, verwendet werden.
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Obwohl dann, wenn ein Schlitz an der Transportführung 12 vorgesehen ist, der Lesebereich leer ist und die Transportführung 12 kein transparentes oder halbtransparentes Element zu sein braucht und eine allgemeine Metallplatte verwendet werden kann, wird bevorzugt eine Phosphorbronzeplatte (Kupperplatte, die Zinn und Phosphor aufweist) verwendet, die hochelastisch ist und eine hohe Härte hat, da die Transportführung 12 das Glas festlegen muß oder von dem Gehäuse 6 gehalten werden muß.
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Ferner kann eine vollständige Absorption von Licht aus jeder Lichtquelle erfolgen, indem schwarze Farbe auf eine Kupferplatte gebrannt wird. Auch wenn sich dabei der Abstand zwischen dem Lichtaustrittsfenster 101a der Lichtquelle 101 und der Oberfläche des Dokuments ändert, kann nur effektives Licht (Licht, das nur an der Schlitzinnenseite ankommt) reflektiert werden; deshalb kann nicht-notwendiges Licht (Streulicht) verhindert werden, und dies ermöglicht ein genaueres Lesen als mit der Transportführung 12 unter Verwendung eines transparenten Elements.
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Siebente Ausführungsform
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12 zeigt eine Ansicht eines Transportbereichs einer Papiergeld-Erkennungsvorrichtung, wobei beide Seiten einer Banknote ausgelesen werden, indem zwei Einheiten zu einem Paar vereinigt sind. Die Banknote wird entlang den Transportführungen 12 in dem Paar der Einheiten transportiert, wobei die optischen Leseachsen der Einheiten in dem Banknoten-Lesebereich koinzident sind. Wenn die Einheiten einfach einander zugewandt plaziert wären, gäbe es aufgrund der Tatsache, dass die Banknoten-Lesepositionen voneinander verschieden wären, Fälle, in denen die eine von den Einheiten zwar liest, aber keine Banknote in der anderen Einheit anwesend ist.
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In einem solchen Fall kann in Abhängigkeit von Phänomenen, wie etwa Überlaufen von Ausgangsleistung, Rauschen in den Leseablauf einer der Einheiten eingemischt werden, und somit kann die Lesegenauigkeit sinken. Deshalb sind die optischen Leseachsen der zu einem Paar vereinigten Einheiten koinzident gemacht, so dass während die eine Einheit liest, das Dokument immer in bezug auf die andere Einheit anwesend ist, was dazu führt, dass dabei der Lesebetrieb gewährleistet ist.
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Bei Hochgeschwindigkeitslesen (wie etwa IR: 0,1 ms, R: 0,1 ms, G: 0,1 ms und insgesamt 0,3 ms/Zeile) sind stärker bevorzugt Referenzpegel (beispielsweise elektrische Ausgangspotentiale, wenn die LEDs ausgeschaltet sind, auch ”Referenzen” genannt) zwischen zwei Einheiten koinzident. Um dabei Übereinstimmung der Referenzpegel zwischen zwei Einheiten zu gewährleisten, wird das Floaten der elektrischen Potentiale aufgrund von externen Faktoren identisch vorgegeben. Dazu werden die beiden Einheiten mit einem einheitlichen Metallhalter 15 (wie in 13 gezeigt) zwischen den Gehäusen 6 verbunden.
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Außerdem wird das Potential des Metallhalters so vorgesehen, dass es mit dem Referenzpegel jeder Einheit koinzident ist. Da im allgemeinen die Referenzpegel dieser Einheiten im voraus eingestellt worden sind, tritt auch dann, wenn Änderungen des Massepegels der umgebenden Schaltkreise, wie etwa der Papiergeld-Erkennungsvorrichtung, die Einheiten beeinflussen, keine Differenz der Referenzpegel der Einheiten auf; es ist also möglich, das Dokument mit hoher Genauigkeit auszulesen.
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Gemäß der siebten Ausführungsform sind zwei Einheiten einander gegenüberliegend plaziert, die optischen Achsen ihrer Lesepositionen sind koinzident, und die Gehäuse der Einheiten sind mit der gleichen Metallplatte befestigt, was die Wirkung hat, dass eine Verschlechterung der Lesegenauigkeit, verursacht durch die Vorrichtung (Bildlesevorrichtung, wie etwa eine Papiergeld-Erkennungsvorrichtung und eine Papiergeld-Sortiervorrichtung), verhindert wird.
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Wenn außerdem kein Referenzpegel an einer Anschlußstelle des Verbinders 7 in der Einheit erscheint, zeigt die Verbindung der Potentiale des vereinheitlichten Metallhalters mit dem Erdpotential an dem Verbinder 7 jeder Einheit im allgemeinen die folgenden Wirkungen.
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Es gibt die Schaltzeiten unter den IR-, R- und G-Lichtquellen und die Austastzeit (die Zeit, während der nichts ausgegeben wird) auch während des Lesens einer Zeile, und wenn unter den Lichtquellen umgeschaltet wird, gibt es Änderungen der Ausgangsleistung aufgrund der Pegeländerung der elektrischen Energieversorgung, und somit kann die Lesegenauigkeit schlechter werden.
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Da ferner die Ausgangsenergieleitung während der Austastzeit in einen hochohmigen Zustand geht und es eine große Pegelschwankung (Austastpegelschwankung) gibt, wird eine Beeinflussung des Lesens durch Rauschen wahrscheinlich. Durch Bewältigung dieser Probleme kann genaues Lesen gewährleistet werden. Insbesondere unter Bezugnahme auf den Austastzeitpegel der Ausgangsenergieleitung als den Referenzpegel wird genaueres Lesen möglich, und es zeigt auch eine signifikante Wirkung gezeigt.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung werden zwar drei Lichtquellen für IR-, R- und G-Licht anstelle von R-, G- und B-Licht verwendet; es können jedoch auch vier Arten von Lichtquellen verwendet werden, indem ein B-Lichtquelle hinzugefügt wird, um ein herkömmliches Lesen mittels R-, G- und B-Lichtquellen durchzuführen, und eine andere Lichtquelle, wie etwa eine UV-Lichtquelle, deren Wellenlänge kürzer als die von IR-Licht ist, kann ebenfalls hinzugefügt werden.
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Bei den Ausführungsformen der Erfindung ist in bezug auf die konjugierten Längen der Linse 2, die eine Stablinsenanordnung ist, zwar die Verbesserung um die Differenz der konjugierten Länge von der mittleren Position der Linse 2 zu einem Punkt darüber, d. h. zu der Lage der Dokumentenoberfläche, beschrieben worden; die konjugierte Länge von der mittleren Position der Linse 2 zu der Lichtempfangsposition gemäß 6 ist jedoch noch nicht erläutert worden.
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Wie jedoch in 9 gezeigt, ist bei der Ausführungsform der Erfindung das Sensorsubstrat 4 in das Gehäuse 6 einsetzbar, und die Einstellung der Länge von der mittleren Position der Linse 2 zu dem Lichtempfangsteil wird durchgeführt, indem das Sensorsubstrat 4 in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung manipuliert wird, was eine veränderbare Konstruktion ergibt.
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Wenn es dabei erwünscht ist, die Länge von der mittleren Position der Linse 2 zu vergrößern, ist es möglich, die Länge auf einfache Weise zu ändern, indem ein gewünschter Füllstoff zu der Kontaktstelle zwischen dem Sensorsubstrat 4 und dem Gehäuse 6 hinzugefügt wird, und in diesem Fall können das Sensorsubstrat 4 und das Gehäuse 6 befestigt werden, indem sie entweder insgesamt oder teilweise mit Band usw. zusammengehalten werden (in der Figur nicht gezeigt).
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Gemäß 9 ist außerdem der Sensor-IC 3 mit einem gewöhnlichen Dünnschichtharz 13 zum Schutz des IC beschichtet. Obwohl diese Dicke optisch ignoriert werden kann, kann die optische Weglänge zwischen der Linse 2 und dem Lichtempfangsteil im allgemeinen vergrößert werden, indem die Dicke des Harzes 13 erhöht wird.
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Bei den Ausführungsformen ist also der Sensor-IC3 bevorzugt mit transparentem Silikonharz mit einer Dicke von ungefähr 1,85 mm unter Berücksichtigung der Dicke des Sensor-IC 3 (0,35 mm) und der Höhe der Verbindungsdrähte (Drahtbond-Metalldrähte) beschichtet. Dabei ist die Dicke in bezug auf die konjugierte Länge des Silikonharzes 1,5 mm, und unter der Annahme, dass das Harz 13 eine Brechzahl von 1,4 hat, wird das Ausmaß der Verlängerung 0,43 mm, und infolgedessen kann die optische Weglänge auch in diesem Fall verlängert werden.
