DE112018000949T5 - Beleuchtungsvorrichtung und bildlesegerät - Google Patents

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelle (1) und einen stabförmigen Lichtleiter (2) auf, der sich in Längsrichtung erstreckt, um einfallendes Licht auf ein zu beleuchtendes Objekt (M) zu leiten. Die Lichtquelle (1) ist an einem Ende des in Längsrichtung verlaufenden Lichtleiters (2) angeordnet. Der Lichtleiter (2) weist eine Auftreffoberfläche (2d) am Längsende zum Empfangen des von der Lichtquelle (1) emittierten Lichts, eine flache Emissionsoberfläche (2b) zum Aussenden des auf den Lichtleiter (1) einfallenden Lichts in Richtung des zu beleuchtenden Objekts (M), eine parabolische Reflexionsoberfläche (2c) zum Reflektieren von Licht aus einem Fokus der Paraboloidform der Reflexionsoberfläche (2c) oder von Licht, das durch den Fokus aus einem vorbestimmten Bereich in Richtung der Emissionsoberfläche (2b) strömt, und einen Lichtstreuungsbereich (2a) mit einem vorbestimmten Bereich auf, um das durch die Auftreffoberfläche (2d) eintretende Licht zu streuen und das Licht zur Reflexionsoberfläche (2c) zu reflektieren. Der Lichtstreuungsbereich (2a) befindet sich am Fokus (2f) der Paraboloidform oder an einer Stelle, an der das von der Streufläche auf dem Lichtstreuungsbereich reflektierte Licht den Fokus (2f) passiert.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung, wie sie in einem Bildlesegerät, wie insbesondere einem Fax, einem Kopierer oder einem Scanner verwendet wird, und auf ein Bildlesegerät.
• STAND DER TECHNIK
• Ein Bildlesegerät beleuchtet ein Objekt mit unebener Oberfläche mit Licht mit großer Leuchttiefe, um das Objekt klar abzutasten.
• Das Patentdokument 1 beschreibt ein Bildlesegerät, in dem Licht von einem Lichtquelle-Array mit einer optischen Achse des Lichtquelle-Arrays in Richtung Schriftstück abgestrahlt wird, Licht von der Lichtquelle in einen Lichtleiter geleitet wird und dann auf der Reflexionsoberfläche des Lichtleiters in Richtung Schriftstück reflektiert wird, so dass das Schriftstück beleuchtet wird. Patentdokument 1 beschreibt, dass die Reflexionsoberfläche mehrere kontinuierliche flache Oberflächen aufweist.
• Das Patentdokument 2 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der ein Ende einer flachen Oberfläche als Lichtstrahl-Auftreffoberfläche ein Ende einer flachen Oberfläche als Lichtstrahl-Emissionsoberfläche im Wesentlichen rechtwinklig überquert und das andere Ende der flachen Oberfläche als Lichtstrahl-Auftreffoberfläche mit dem anderen Ende der flachen Oberfläche als Lichtstrahl-Auftreffoberfläche durch eine elliptische Kurve als konkaver Reflektor verbunden ist.
• Das Patentdokument 3 beschreibt eine Beleuchtungseinheit, in der Leuchtdioden, also (LED)-Chips, Licht zu einem zylindrischen Parabolspiegel abstrahlen und das Licht durch die Auftreffoberfläche des zylindrischen Parabolblocks in einen zylindrischen Parabolblock eintritt. Das Licht wird intern vom zylindrischen Parabolspiegel reflektiert, und das reflektierte Licht wird als im Wesentlichen kollimierter Lichtstrahl von der prismatischen Emissionsoberfläche des zylindrischen Parabolblocks auf eine zu beleuchtende Fläche abgegeben.
• STAND DER TECHNIK
• Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2013-55 648 A
• Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2005-117 602 A
• Patentdokument 3: WO 2013/062009
• KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Mit der Erfindung zu lösende Probleme
• In der Technik des Patentdokuments 1 ist die Reflexionsoberfläche eine auf der Seitenfläche gebildete flache Oberfläche, die sich in der Hauptabtastrichtung (Längsrichtung) des Lichtleiters erstreckt. Die flache Reflexionsoberfläche kann dazu führen, dass das vom Lichtleiter abgegebene Licht divergiert und somit die Beleuchtungseffizienz sinkt.
• In der Technik des Patentdokuments 2 weist der konkave Reflektor eine elliptische Krümmung auf, die dazu führen kann, dass das von der Lichtstrahl-Emissionsoberfläche emittierte Licht divergiert, so dass keine große Leuchttiefe erreicht wird und die Beleuchtungseffizienz sinkt.
• Bei der Technik im Patentdokument 3 ist die Emissionsoberfläche des zylindrischen Parabolblocks prismatisch und kann dazu führen, dass das von der Prismenoberfläche emittierte Licht diffus reflektiert wird, was die Beleuchtungseffizienz beeinträchtigt.
• Unter Berücksichtigung der vorgenannten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung, die ein Schriftstück mit Licht einer Lichtquelle mit großer Leuchttiefe effizient beleuchtet und ein Bildlesegerät einschließlich der Beleuchtungsvorrichtung aufzuzeigen.
• Mittel zum Lösen der Probleme
• Eine Beleuchtungsvorrichtung oder ein Bildlesegerät nach der vorliegenden Erfindung weist eine Lichtquelle und einen stabförmigen Lichtleiter auf, der sich in Längsrichtung erstreckt, um einfallendes Licht zu einem zu beleuchtenden Objekt zu leiten. Die Lichtquelle wird an einem Ende des Lichtleiters in Längsrichtung angeordnet. Der Lichtleiter weist eine Auftreffoberfläche am Ende in Längsrichtung auf, um das von der Lichtquelle emittierte Licht zu empfangen, eine flache Emissionsoberfläche, um das auf den Lichtleiter einfallende Licht in Richtung des zu beleuchtenden Objekts zu emittieren, eine Reflexionsoberfläche mit einer Paraboloidform, um Licht aus einem Fokus der Paraboloidform oder Licht, das aus einem vorbestimmten Bereich kommt und durch den Fokus geht, zu reflektieren, und einen Lichtstreuungsbereich, der eine vorbestimmte Streufläche aufweist, um einfallendes Licht durch die Auftreffoberfläche zu streuen und das Licht in Richtung der Reflexionsoberfläche zu reflektieren. Der Lichtstreuungsbereich wird am Fokus für die Paraboloidform oder an einer Stelle angeordnet, an der das von der Streufläche auf dem Lichtstreuungsbereich reflektierte Licht durch den Fokus für die Paraboloidform geleitet wird.
• Effekt der Erfindung
• Nach der vorliegenden Erfindung können eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Bildlesegerät inklusive der Beleuchtungsvorrichtung hergestellt werden, die ein Schriftstück mit Licht aus einer Lichtquelle mit großer Leuchttiefe effizient ausleuchten können.
• Figurenliste
• 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bildlesegerätes nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 2 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 3 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 4 ist ein Schaltplan des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 5 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 6 ist eine Querschnittsansicht eines Bildlesegerätes gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
• 7 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
• 8A ist ein Diagramm, das Beleuchtungspfade in einem Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 8B ist ein Diagramm, das die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 9A ist ein Diagramm, das Beleuchtungspfade in einem Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 9B ist ein Diagramm, das die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 10 ist eine Querschnittsansicht eines Bildlesegerätes gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
• 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Bildlesegerätes gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
• 12 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
• 13 ist ein Y-Z Querschnittsansicht durch das Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
• 14A ist eine X-Z Querschnittsansicht des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung; und
• 14B ist eine X-Z Querschnittsansicht des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Ausführungsform 1
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder ähnliche Komponenten erhalten in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen. In den Zeichnungen zeigen X, Y und Z Koordinatenachsen an. Die X-Achsenrichtung ist die Hauptabtastrichtung (Längsrichtung), die Y-Achsenrichtung ist die Unterabtastrichtung (Querrichtung) und die Z-Achsenrichtung ist die Leseentfernungsrichtung. Der Ursprung der X-Achse wird auf die Mitte der Länge des Bildlesegeräts 100 in der Hauptabtastrichtung gesetzt. Der Ursprung der Y-Achse wird auf die Mitte der Länge des Bildlesegeräts 100 in Teilabtastrichtung gesetzt. Der Ursprung der Z-Achse ist die Position, zu der ein Schriftstück M zugeführt wird, um vom Bildlesegerät 100 abgetastet zu werden.
• 1 ist eine perspektivische Ansicht des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A' in 1. Genauer gesagt, 2 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 in der Y-Z-Ebene. 3 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Das Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
• Das Schriftstück M ist ein zu lesendes Medium (zu beleuchtendes Objekt) mit Bildinformationen z.B. Papiergeld, Wertpapiere und andere übliche Dokumente. Die Bildinformationen auf dem Schriftstück M werden vom Bildlesegerät 100 gelesen. Die Lichtquellen 1 sind lichtemittierende Vorrichtungen wie Leuchtdioden (LEDs) oder organische Elektrolumineszenzanordnungen (EL), die rotes Licht (R), grünes Licht (G), blaues Licht (B), weißes Licht (W), ultraviolettes Licht (UV), Infrarotlicht (IR) und anderes Licht gemäß den zu lesenden Bildinformationen emittieren.
• Die transparenten Körper 2 sind z.B. aus Harz oder Glas und erstrecken sich in Richtung der X-Achse. Jeder transparente Körper 2 hat an einem Ende eine Auftreffoberfläche 2d in Richtung X-Achse. Die Lichtquellen 1 werden gegenüber den Auftreffoberflächen 2d angeordnet. Das von den Lichtquellen 1 abgegebene Licht tritt durch die Auftreffoberflächen 2d in die transparenten Körper 2 ein und wird während der Ausbreitung in Richtung der X-Achse geführt. So wird jeder transparente Körper 2 auch als Lichtleiter 2 bezeichnet. Jeder transparente Körper 2 weist an einem Ende in Richtung Z-Achse eine flache Oberfläche 2e auf, die sich in Richtung X-Achse erstreckt. Die flache Oberfläche 2e hat einen in X-Achsrichtung ausgebildeten Lichtstreuungsbereich 2a. Der Lichtstreuungsbereich 2a weist eine Streufläche mit einer vorgegebenen Länge in Y-Achsrichtung auf. Jeder transparente Körper 2 weist am anderen Ende in Z-Achsenrichtung eine Emissionsoberfläche 2b auf, die sich in X-Achsenrichtung erstreckt und Licht von den transparenten Körpern 2 nach außen abgibt. Jeder transparente Körper 2 hat eine Seitenfläche 2c, die die flache Oberfläche 2e und die Emissionsoberfläche 2b verbindet und sich in Richtung X-Achse erstreckt. Die Seitenfläche 2c ist parabolisch und dient als Reflexionsoberfläche 2c zur Reflexion von Licht aus dem Lichtstreuungsbereich 2a zur Emissionsoberfläche 2b.
• Der Satz aus Lichtquellen 1 und transparenten Körpern 2 wird auch als Beleuchtungsvorrichtung bezeichnet.
• Ein optisches Abbildungssystem 3 ist beispielsweise eine in einer Anordnung angeordnete Stablinse. Das optische Abbildungssystem 3 wird zwischen dem Schriftstück M und einer Grundplatte 6 auf einem Rahmen 5 (Gehäuse 5) mit einem Halteelement 10, wie beispielsweise einem Kleber 10 oder einem Klebeband 10, gehalten. Das optische Abbildungssystem 3 sammelt das von der Beleuchtungsvorrichtung abgegebene und vom Schriftstück M reflektierte Licht und bildet ein Bild auf einem Sensor-IC 4.
• Der Sensor-IC 4 empfängt das vom optischen Abbildungssystem 3 gesammelte Licht und gibt ein elektrisches Signal aus, das aus der photoelektrischen Umwandlung des Lichts resultiert. Der Sensor-IC 4 weist einen Lichtempfänger (photoelektrische Wandlerschaltung) A mit einem Halbleiterchip und dergleichen und auch andere Komponenten wie eine Treiberschaltung B und dergleichen auf.
• Der Rahmen 5 zwischen der Grundplatte 6 und dem optischen Abbildungssystem 3 ist aus Kunstharz oder Blech gefertigt. Der Rahmen 5 (Gehäuse 5) blockiert das von außerhalb des Bildlesegeräts 100 kommende Licht gegenüber dem Sensor-IC 4 und verhindert zudem, dass Staub und dergleichen in den Sensor-IC 4 eindringt.
• Der Rahmen 5 (Gehäuse 5) hat (i) flache Oberflächenbereiche 5b, die sich in X-Achsenrichtung erstrecken und eine Öffnung 5a aufweisen, die sich in X-Achsenrichtung erstreckt, (ii) ein Paar Schrägen 5c, die sich entlang der Seitenränder der Öffnung 5a der flache Oberflächenbereiche 5b (in Y-Achsenrichtung) befinden und sich in Richtung Schriftstück M erstrecken, und (iii) Seitenwände 5d, die sich in Y-Achsenrichtung entlang der Kanten der flache Oberflächenbereiche 5b gegenüber der Öffnung 5a befinden und sich zur Seite des Schriftstücks M erstrecken. Das Paar Schrägen 5c ist derart geneigt, dass sich die Breite der Öffnung 5a in Richtung Y-Achse zur Seite des Schriftstücks M hin verjüngt. Genauer gesagt, definiert das Paar Schrägen 5c einen Freiraum, der sich in Richtung der X-Achse erstreckt. Halterungsbefestigungen 5e sind an beiden Enden der flache Oberflächen 5b so ausgebildet, dass die Halterungsbefestigungen 5e bündig mit den flache Oberflächen 5b sind.
• Jeder transparente Körper 2 ist so angeordnet, dass die flache Oberfläche 2e an den flachen Oberflächenbereich 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) angrenzt. Jeder transparente Körper 2 befindet sich zwischen der Schräge 5c und der Seitenwand 5d. Die Seitenfläche (Reflexionsoberfläche) 2c jedes transparenten Körpers 2 ist auf der Seite der Seitenwand 5d angeordnet. Die beiden transparenten Körper 2 sind gegenüber dem optischen Abbildungssystem 3 liniensymmetrisch angeordnet.
• Die Stablinsenanordnung 3, die als optisches Abbildungssystem 3 dient, ist im Freiraum zwischen dem Paar Schrägen 5c montiert und am Paar Schrägen 5c mit dem Halteelement 10, wie beispielsweise dem Kleber 10 oder dem Klebeband 10, gehalten.
• Der Sensor-IC 4, ein externer Anschluss 24 und andere elektronische Komponenten wie z.B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 11 sind auf der Grundplatte 6 montiert. Der Signalverarbeitungs-IC (ASIC) 11 arbeitet mit einer Zentraleinheit CPU 12a und einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 12b zusammen, um ein Signal zu verarbeiten, das aus der photoelektrischen Umwandlung des Sensor-IC 4 resultiert. Die CPU 12a, das RAM 12b und eine Signalverarbeitungsschaltung 12c im ASIC 11 werden gemeinsam als Signalprozessor 12 bezeichnet. Die Grundplatte 6 ist mit einem Klebeband, einem Kleber oder Schrauben am Rahmen 5 befestigt.
• Die Grundplatte 6 wird auf Oberflächen der flache Oberflächenbereiche 5b gegenüber Oberflächen der flache Oberflächenbereiche 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) befestigt, auf denen die transparenten Körper 2 angeordnet sind. In diesem Zustand ist der Lichtempfänger des Sensor-IC 4 auf die optische Achse des optischen Abbildungssystems 3 ausgerichtet.
• An den ersten Enden der transparenten Körper 2 ist in X-Achsrichtung ein Halter 7 vorgesehen. Die ersten Enden der transparenten Körper 2 werden in Löcher 7a des Halter 7 eingesetzt. Der Halter 7, in den die transparenten Körper 2 eingesetzt sind, ist mit einem Klebeband, einem Kleber oder Schrauben an einer der Halterungsbefestigungen 5e des Rahmens 5e befestigt. Der Halter 7 ist aus weißem Harz oder dergleichen gefertigt. In diesem Zustand sind die transparenten Körper 2 so angeordnet, dass die flachen Oberflächen 2e mit den Lichtstreuungsbereichen 2a der transparenten Körper 2 den flachen Oberflächen 5b des Rahmens 5 gegenüberliegen.
• An den zweiten (gegenüberliegenden) Enden der transparenten Körper 2 in X-Achsrichtung ist eine Halterung 8 vorgesehen. Insbesondere ist die Halterung 8 an den Enden der transparenten Körper 2 gegenüber ihren Enden, an denen der Halter 7 angeordnet ist, vorgesehen. Die zweiten Enden der transparenten Körper 2 werden in Löcher 8a der Halterung 8 eingesetzt. Die Halterung 8, in die die transparenten Körper 2 eingesetzt werden, wird auf der anderen Seite der Halterungsbefestigungen 5e des Rahmens 5 mit einem Klebeband, einem Kleber, Schrauben und dergleichen befestigt. Die Halterung 8 ist aus weißem Harz oder dergleichen gefertigt. In diesem Zustand sind die transparenten Körper 2 so angeordnet, dass die flachen Oberflächen 2e mit den Lichtstreuungsbereichen 2a der transparenten Körper 2 den flache Oberflächenbereichen 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) gegenüberliegen.
• Der externe Anschluss 24 dient als Schnittstelle für Ein- und Ausgangssignale, die ein Ausgangssignal, das aus der photoelektrischen Umwandlung durch den Sensor-IC 4 resultiert, und ein Signal, das durch Verarbeitung des Ausgangssignals erhalten wird, beinhalten.
• Eine Lichtquellenbasis 9 ist eine Basis, auf der die Lichtquellen 1 montiert sind. Die Lichtquellenbasis 9 ist auf einer Fläche des Halters 7 gegenüber der Fläche des Halters 7 angeordnet, in die die transparenten Körper 2 eingesetzt sind. Die Lichtquellen 1 sind auf der Basis entsprechend den Löchern 7a im Halter 7 und gegenüber den Auftreffoberflächen 2d der transparenten Körper 2 angeordnet. In Ausführungsform 1 ist jede Lichtquelle 1 an einem Ende des entsprechenden transparenten Körpers 2 angeordnet.
• Der Betrieb des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 4 ist ein Schaltplan des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Ein Pfeil SCLK, der von außen auf den ASIC 11 gerichtet ist, zeigt ein Starttaktsignal an, ein Pfeil SO, der vom Sensor-IC 4 auf den ASIC 11 gerichtet ist, zeigt einen Signalausgang an, ein Pfeil CLK, der vom ASIC 11 auf den Sensor-IC 4 gerichtet ist, zeigt ein Taktsignal an, ein Pfeil SI, der vom ASIC 11 auf den Sensor-IC 4 gerichtet ist, zeigt einen Signaleingang an, und ein Pfeil SIG, der von der Signalverarbeitungsschaltung 12c nach außen gerichtet ist, zeigt Bildinformationen (Signal) an. Die linke untere Grafik in 4 zeigt die Wellenform des Signalausgangs SO. In diesem Diagramm bedeutet die horizontale Achse die Zeit t. Das untere rechte Diagramm in 4 zeigt die Wellenform (eine Zeile) der von der Signalverarbeitungsschaltung 12c ausgegebenen Bildinformationen SIG. Zunächst sendet das ASIC 11 in Zusammenarbeit mit der im Signalprozessor 12 des ASIC 11 enthaltenen CPU 12a ein Lichtquelle-Einschaltsignal an eine Lichtquellentreiberschaltung 14. Die Lichtquellentreiberschaltung 14 versorgt jede Lichtquelle 1 für einen vorgegebenen Zeitraum basierend auf dem empfangenen Lichtquelle-Einschaltsignal. Jede Lichtquelle 1 empfängt Strom und sendet dabei Licht aus. Das von der Lichtquelle 1 abgegebene Licht (gekennzeichnet durch den gestrichelten Pfeil von der Lichtquelle 1 zum optischen Abbildungssystem 3) tritt durch die Auftreffoberflächen 2d der transparenten Körper 2 in die transparenten Körper 2 ein. Das Licht breitet sich unter wiederholter Durchstrahlung oder Reflexion aus (oder wird geführt) und erreicht dann die Lichtstreuungsbereiche 2a in den transparenten Körpern 2. Das auf die Lichtstreuungsbereiche 2a einfallende Licht wird teilweise in Z-Achsenrichtung reflektiert und tritt dann durch die Emissionsteile 2b der transparenten Körper 2 aus, um das Schriftstück M zu beleuchten. Das auf das Schriftstück M abgegebene Licht wird vom Schriftstück M reflektiert und vom optischen Abbildungssystem 3 zu einem Bild auf dem Sensor-IC 4 verdichtet (angezeigt durch den gestrichelten Pfeil vom optischen Abbildungssystem 3 zum Sensor-IC 4). 4 veranschaulicht exemplarisch den Sensor-IC 4 mit dem Lichtempfänger (photoelektrische Wandlerschaltung) A und der Treiberschaltung B. Ein aus der photoelektrischen Umwandlung resultierendes analoges Signal wird als Signalausgang SO vom Sensor-IC 4 ausgegeben, durch eine A/D-Wandlerschaltung 13 in ein digitales Signal umgewandelt und dann an die im Signalprozessor 12 enthaltene Signalverarbeitungsschaltung 12c übertragen. Die Signalverarbeitungsschaltung 12c arbeitet mit der CPU 12a zusammen, um die Signalverarbeitung am Signalausgang SO durchzuführen, der in ein digitales Signal umgewandelt wird, das in die Signalverarbeitungsschaltung 12c eingegeben wird, und dann arbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 12c mit der CPU 12a zusammen, um als Bildinformation SIG ein durch die Durchführung der Signalverarbeitung erhaltenes Signal auszugeben. Der im Signalprozessor 12 enthaltene RAM 12b arbeitet mit der CPU 12a zusammen, um den an die Signalverarbeitungsschaltung 12c übertragenen Signalausgang SO zwischenzuspeichern. Die Signalverarbeitungsschaltung 12c kann den eingegebenen Signalausgang SO ausgeben, ohne den Signalausgang SO zu verarbeiten, um den Signalausgang in Bildinformationen umzuwandeln.
• Die transparenten Körper 2 werden nun ausführlich beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. 5 ist auch eine Querschnittsansicht eines transparenten Körpers in der Y-Z-Ebene. In 5 stellen die Pfeile Lichtstrahlen dar und geben jeweils die Lichtrichtung an. Der transparente Körper 2 hat den Lichtstreuungsbereich 2a auf der flache Oberfläche 2e neben dem Rahmen 5. Die flache Oberfläche 2e erstreckt sich in Richtung X-Achse, und der Lichtstreuungsbereich 2a wird ebenfalls in Richtung X-Achse gebildet. Der Lichtstreuungsbereich 2a weist eine Streufläche mit einer vorgegebenen Länge in Y-Achsrichtung auf. Der Lichtstreuungsbereich 2a ist als leicht unebene Fläche, geprägte Fläche oder andere, z.B. im Siebdruckverfahren gebildete Fläche ausgebildet, und der Lichtstreuungsbereich 2a reflektiert oder bricht das sich in X-Achsenrichtung ausbreitende (oder geführte) Licht durch den transparenten Körper 2, um die Lichtausbreitung zur Beleuchtung des Schriftstücks M umzuleiten. In diesem Fall dient der Lichtstreuungsbereich 2a als zweite Lichtquelle. Dementsprechend erfolgen, auch wenn sich Farbtöne und die Menge des emittierten Lichts durch Alterung der Lichtquelle 1 ändern, die Änderung des Farbtons und die Änderung der Menge des emittierten Lichts gleichmäßig über die gesamte Länge in Richtung der X-Achse. Dadurch ändern sich Helligkeit und Farbtöne im Gegensatz zu einem Lichtquelle-Array nicht lokal durch Alterung der Lichtquelle 1. Weiterhin werden einige Lichtstrahlen vom transparenten Körper 2 im Lichtstreuungsbereich 2a reflektiert, und einige Lichtstrahlen durchlaufen den transparenten Körper 2 im Lichtstreuungsbereich 2a. So wird der flache Oberflächenbereich 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5), der unter dem Lichtstreuungsbereich 2a (außen) angeordnet ist, vorzugsweise aus einem stark reflektierenden Element wie weißem Harz oder Metall hergestellt. Wenn Licht durch den Lichtstreuungsbereich 2a (transparenter Körper 2) strömt, kann ein solches Element das Licht in den transparenten Körper 2 umlenken und so eine effiziente Beleuchtung ermöglichen.
• Der transparente Körper 2 hat die flache Emissionsoberfläche 2b auf der Seite gegenüber der flachen Oberfläche 2e mit dem Lichtstreuungsbereich 2a. Genauer gesagt steht die Emissionsoberfläche 2b der flachen Oberfläche 2e gegenüber, so dass die Emissionsoberfläche 2b gegenüber der flachen Oberfläche 2e geneigt ist. Die Emissionsoberfläche 2b erstreckt sich in X-Achsrichtung. Der transparente Körper 2 beinhaltet die Seitenfläche 2c zwischen der Emissionsoberfläche 2b und der flachen Oberfläche 2e mit dem Lichtstreuungsbereich 2a, mit der Seitenfläche 2c zwischen der flachen Oberfläche 2e und der Emissionsoberfläche 2b. Die Seitenfläche 2c erstreckt sich in Richtung X-Achse und dient als Reflexionsoberfläche 2c des Lichts, deren Querschnitt in der Y-Z-Ebene eine parabolische Form aufweist. Der Lichtstreuungsbereich 2a ist im Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c im Y-Z Querschnitt gebildet.
• Das auf die Auftreffoberfläche 2d des transparenten Körpers 2 einfallende Licht wird bei der Ausbreitung durch den transparenten Körper geführt und vom Lichtstreuungsbereich 2a reflektiert. Unter den vom Lichtstreuungsbereich 2a reflektierten Lichtstrahlen werden die zur Emissionsoberfläche 2b reflektierten Lichtstrahlen von der Reflexionsoberfläche 2c weiter reflektiert und gelangen dann zur Emissionsoberfläche 2b. Die von der Reflexionsoberfläche 2c reflektierten Lichtstrahlen wandern als kollimiertes Licht zur Emissionsoberfläche 2b, da der Lichtstreuungsbereich 2a beim Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c angeordnet ist. Die Emissionsoberfläche 2b ist flach. Die Richtung einer Normalen zur ebenen Emissionsoberfläche 2b ist die gleiche wie die Richtung des von der Reflexionsoberfläche 2c reflektierten kollimierten Lichts. Mit anderen Worten, die Richtung einer Normalen zur ebenen Emissionsoberfläche 2b ist parallel zur Richtung des von der Reflexionsoberfläche 2c reflektierten kollimierten Lichts. So wird das zur Emissionsoberfläche 2b wandernde kollimierte Licht nicht von der Emissionsoberfläche 2b in Richtung Innenseite des transparenten Körpers 2 reflektiert, sondern das gesamte kollimierte Licht verlässt den transparenten Körper 2 durch die Emissionsoberfläche 2b, um das Schriftstück M zu beleuchten.
• Das Licht, das das Schriftstück M beleuchtet, ist kollimiertes Licht aus der Emissionsoberfläche 2b des transparenten Körpers 2. So bleibt die Helligkeit des Beleuchtungslichts, das das Schriftstück M beleuchtet, unverändert, auch wenn sich der Abstand zwischen dem Schriftstück M und dem Leser 10 ändert. Diese Struktur ermöglicht eine stabile Beleuchtung mit großer Leuchttiefe und hoher Effizienz.
• Eine Abnahme der Krümmung der Paraboloidform der Reflexionsoberfläche 2c führt zu einer Zunahme des Winkels, in dem die Reflexionsoberfläche 2c das aus dem Lichtstreuungsbereich 2a kommende Licht reflektiert, wodurch Licht aus der Reflexionsoberfläche 2c durch die Außenseite des transparenten Körpers 2 austritt. Um solche Lichtverluste zu unterdrücken, kann die Reflexionsoberfläche 2c als Spiegelfläche durch Metallabscheidung von außen auf der Seitenfläche 2c o.ä. gebildet werden, wobei die Seitenfläche 2c die Reflexionsoberfläche 2c ist.
• In Ausführungsform 1 wird einfallendes Licht von der am Ende jedes transparenten Körpers 2 angeordneten Lichtquelle 1 durch den Lichtstreuungsbereich 2a gestreut, und das gestreute Licht wird von der Reflexionsoberfläche 2c reflektiert.
• Eine Anordnung mehrerer Lichtquellen 1 in X-Achsenrichtung kann an der dem Lichtstreuungsbereich 2a entsprechenden Position so angeordnet werden, dass die Anordnung mehrerer Lichtquellen 1 beim Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c positioniert ist, wodurch die gleichen vorteilhaften Effekte wie vorstehend beschrieben erzielt werden. In diesem Fall wird der Lichtstreuungsbereich 2a nicht im transparenten Körper 2 gebildet. Die Lichtquellen 1 einschließlich LED o.ä. haben vorgegebene lichtemittierende Bereiche. Auch wenn das Licht aus den Lichtaustrittsbereichen der Lichtquellen 1 den Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c durchläuft, können die gleichen Betriebseffekte wie oben beschrieben erzielt werden. Auch in dem Fall, in dem imaginäre Lichtstrahlen (Lichtstrahlen imaginärer Geraden), die die Reflexionsoberfläche 2c und den Fokus 2f für die Reflexionsoberfläche 2c verbinden, die lichtemittierenden Bereiche der Lichtquellen 1 durchlaufen, können die gleichen funktionalen Effekte wie oben beschrieben erzielt werden.
• Ausführungsform 2
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 6 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 in der Y-Z-Ebene. 7 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. In 6 und 7 sind den gleichen oder ähnlichen Komponenten, die auch in 1 bis 5 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibungen dieser Komponenten entfallen.
• Im Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 2 haben die in Ausführungsform 1 beschriebenen flache Oberflächenbereiche 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) Durchgangslöcher 5f in X-Achsrichtung. Die Durchgangslöcher 5f entstehen durch Durchdringung der Bereiche der flache Oberflächenbereiche 5b, die mindestens den Lichtstreuungsbereichen 2a in den transparenten Körpern 2 entsprechen. Reflexionsflächen 6a (Lichtreflektoren 6a) mit hohem Reflexionsgrad werden auf Bereichen der Oberfläche der Grundplatte 6 entsprechend den Durchgangslöchern 5f gebildet, und die Reflexionsflächen 6a werden durch Aufbringen einer Beschichtung, wie beispielsweise eines weißen Resists (Beschichtung), gebildet. Die Reflexionsflächen 6a können durch Metallmusterung oder Verspiegelung auf der Oberfläche der Grundplatte 6 gebildet werden. In der Ausführungsform 2 wird der Rahmen 5 (Gehäuse 5) aus schwarzem Harz oder aus einem Metall hergestellt, auf dem die Oberflächenbehandlung so durchgeführt wird, dass eine schwarze Oberfläche entsteht, so dass die Oberfläche des Rahmens 5 einen geringen Reflexionsgrad aufweist.
• Der Rahmen 5 (Gehäuse 5) in Ausführungsform 1 ist aus einem stark reflektierenden Material gefertigt. In diesem Fall, wenn eine große Lichtmenge vom optischen Abbildungssystem 3 übertragen wird und die Grundplatte 6 einen Reflexionsgrad ungleich Null aufweist, kann das vom optischen Abbildungssystem 3 übertragene Licht von der Grundplatte 6 reflektiert und dann vom Rahmen 5 (Gehäuse 5) weiter reflektiert werden und in den Sensor-IC 4 eintreten, und zwar innerhalb eines Freiraums, der vom optischen Abbildungssystem 3, der Grundplatte 6 und dem Rahmen 5 (Gehäuse 5) umgeben ist. Ein solcher unbeabsichtigter Streulichtweg kann ein gelesenes Bild beeinträchtigen.
• In dem Fall, in dem der Rahmen 5 (Gehäuse 5) in der in Ausführungsform 1 beschriebenen Struktur einen geringen Reflexionsgrad aufweist, um eine effiziente Beleuchtung zu ermöglichen, indem das Licht durch die Lichtstreuungsbereiche 2a oder das durch die transparenten Körper 2 eindringende Licht wieder in die transparenten Körper 2 eintritt, kann den entsprechenden Bereichen des flachen Oberflächenbereichs 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) unter den Lichtstreuungsbereichen 2a ein hochreflektierendes Element wie ein weißes Klebeband, eine weiße Harzplatte oder eine weiße Beschichtung hinzugefügt werden. Ein solches zusätzliches Element kann jedoch zu einem Problem hinsichtlich einer Verkomplizierung der Struktur führen.
• Um diese Probleme in der Ausführungsform 2 zu vermeiden, ist der Rahmen 5 (Gehäuse 5) so ausgeführt, dass die Oberfläche des Rahmens 5 einen niedrigen Reflexionsgrad aufweist und die Durchgangslöcher 5f am Rahmen 5 (Gehäuse 5) ausgebildet sind, und die Grundplatte 6 so ausgeführt ist, dass sie die Reflexionsflächen 6a aufweist, die einen hohen Reflexionsgrad haben und an den Flächen entsprechend den Durchgangslöchern 5f ausgebildet sind. Da auf den Flächen der Grundplatte 6, die den Durchgangslöchern 5f entsprechen, die Reflexionsflächen 6a mit einem hohen Reflexionsgrad gebildet werden, kann das durch die Lichtstreuungsbereiche 2a in den transparenten Körpern 2 fallende Licht von den Reflexionsflächen 6a reflektiert und in das Innere der transparenten Körper 2 zurückgeführt werden. Obwohl der Rahmen 5 (Gehäuse 5) einen geringen Reflexionsgrad aufweist, führt diese Struktur in der vorliegenden Ausführungsform somit auch zu der gleichen effizienten Beleuchtung wie in der Ausführungsform 1.
• Ausführungsform 3
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 8 (8A und 8B) sind Diagramme, die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellen. 8 (8A und 8B) sind auch Querschnittsansichten eines transparenten Körpers 2 in der Y-Z-Ebene. In 8 (8A und 8B) zeigen Pfeile Lichtstrahlen und die Lichtrichtungen an. In 8 (8A und 8B) sind den gleichen oder ähnlichen Komponenten, die auch in 1 bis 5 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibungen dieser Komponenten entfallen.
• In Ausführungsform 1 ist die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a in jedem transparenten Körper 2 gleich der Position des Fokus der Reflexionsoberfläche 2c. Eine nachfolgend beschriebene Struktur ermöglicht die gleichen Betriebseffekte wie in Ausführungsform 1, auch wenn die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a im transparenten Körper 2 von der Position des Fokus der Reflexionsoberfläche 2c abweicht.
• 8A zeigt Beleuchtungspfade, die entstehen, wenn die Position des Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c weiter von der Reflexionsoberfläche 2c entfernt ist als die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a. Normalerweise divergiert das von der Position des Fokus 2f abgegebene Licht an der Position des Lichtstreuungsbereichs 2a. Wenn das vom Lichtstreuungsbereich 2a reflektierte Licht einen imaginären Lichtweg hat, der vom Fokus 2f durch die Streufläche des Lichtstreuungsbereichs 2a in Bezug auf die Länge der Streufläche in Y-Achsen-Richtung verläuft, wird das vom Lichtstreuungsbereich 2a reflektierte Licht von der parabolischen Reflexionsoberfläche 2c reflektiert und als im Wesentlichen kollimiertes Licht auf die Emissionsoberfläche 2b gerichtet.
• 8B zeigt Beleuchtungspfade, die entstehen, wenn die Position des Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c näher an der Reflexionsoberfläche 2c liegt als die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a. Normalerweise divergiert das von der Position des Fokus 2f gestreute Licht an der Position des Lichtstreuungsbereichs 2a. Das im Bereich der Länge der Streufläche des Lichtstreuungsbereichs 2a in Y-Achsen-Richtung reflektierte Licht konvergiert zur Position des Fokus 2f, wird von der parabolischen Reflexionsoberfläche 2c reflektiert und dann als im Wesentlichen kollimiertes Licht auf die Emissionsoberfläche 2b gerichtet.
• Wenn die Position des Fokus 2f von der Position des Lichtstreuungsbereichs 2a abweicht, wird der Lichtstreuungsbereich 2a an einer Position vorgesehen, an der das Licht, das tatsächlich oder imaginär durch den Fokus 2f hindurchgeht, durch die Streufläche des Lichtstreuungsbereichs 2a wandert, wodurch das zur Emissionsoberfläche 2b wandernde Licht wesentlich kollimiertes Licht wird.
• Wie in 8A dargestellt, kann dann, wenn die Position des Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c weiter von der Reflexionsoberfläche 2c entfernt ist als die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a, die Höhe des transparenten Körpers 2 in Richtung Z-Achse reduziert werden. Wie in 8B dargestellt, kann dann, wenn die Position des Fokus 2f der Reflexionsoberfläche 2c näher an der Reflexionsoberfläche 2c liegt als die Position des Lichtstreuungsbereichs 2a, die Querschnittsfläche des Querschnitts des transparenten Körpers 2 (in der Y-Z-Ebene) erhöht werden. Die daraus resultierende vergrößerte Fläche der Auftreffoberfläche 2d ermöglicht eine Erhöhung der Anzahl der zu installierenden Lichtquellen 1 und damit eine hellere Beleuchtung.
• Ausführungsform 4
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 9 (9A und 9B) sind Diagramme, die Beleuchtungspfade im Bildlesegerät nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellen. 9 (9A und 9B) sind auch Querschnittsansichten eines transparenten Körpers 2 in der Y-Z-Ebene. In 9 zeigen Pfeile Lichtstrahlen an, die die Lichtrichtungen anzeigen. In 9 (9A und 9B) sind den gleichen oder ähnlichen Komponenten, die auch in 1 bis 5 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibungen dieser Komponenten entfallen.
• Wenn ein Schriftstück wie z.B. ein Hologramm gelesen wird, gibt es einen optimalen Ausleuchtungswinkel zum Lesen des Schriftstücks. Je größer jedoch der Abstrahlwinkel vom transparenten Körper 2 der vorliegenden Erfindung ist, desto größer ist der Winkel, unter dem Licht aus dem Lichtstreuungsbereich 2a in die Reflexionsoberfläche 2c eintritt.
• Dementsprechend erfüllt das Licht nicht mehr die Bedingungen der Totalreflexion durch die Reflexionsoberfläche 2c, so dass eine Zunahme der nach außerhalb des transparenten Körpers 2 (Seitenfläche 2c) des transparenten Körpers 2 aus der Reflexionsoberfläche 2c austretenden Lichtmenge entsteht.
• Auf der Seitenfläche 2c kann eine Metallabscheidung durchgeführt werden, so dass die Reflexionsoberfläche 2c als Spiegelfläche ausgeführt wird. Die resultierende Oberfläche verhindert ein leichtes Austreten aus dem transparenten Körper 2. Die Oberflächenbehandlung kann jedoch den Prozess der Herstellung der transparenten Körper 2 erschweren.
• In der Ausführungsform 4 wird, wie in 9A dargestellt, die Emissionsoberfläche 2b gebildet, um einen Winkel zwischen der Richtung der Normalen zur flachen Emissionsoberfläche 2b und der Richtung des kollimierten Lichts von der Reflexionsoberfläche 2c zur Emissionsoberfläche 2b herzustellen. Diese Struktur ermöglicht es, dass Licht von der Emissionsoberfläche 2b durch die Außenseite des transparenten Körpers 2 in eine andere Richtung als die Richtung des kollimierten Lichts von der Reflexionsoberfläche 2c zur Emissionsoberfläche 2b abgegeben wird.
• Wie in 9B dargestellt, wird kollimiertes Licht, das von der Reflexionsoberfläche 2c zur Emissionsoberfläche 2b wandert, von der Emissionsoberfläche 2b vollständig reflektiert, so dass der transparente Körper 2 kein Licht abgeben kann.
• Der Winkel θ zwischen der Richtung der Normalen zur flachen Emissionsoberfläche 2b und der Richtung des kollimierten Lichts von der Reflexionsoberfläche 2c zur Emissionsoberfläche 2b muss also der folgenden Formel entsprechen: $$\mathrm{\theta }<{\text{sin}}^{-1}\left(1/\text{n}\right)$$

  

  wobei n der Brechungsindex des für den transparenten Körper 2 verwendeten Materials ist.
• Wenn der Brechungsindex n des transparenten Körpers die Bedingung erfüllt, dass n = 1,5 ist, erfüllt in der Formel (1) der Winkel θ die Bedingung, dass θ < 41,8 Grad ist.
• Unter der oben beschriebenen Bedingung der Formel (1) wird der Winkel zwischen der Richtung der Normalen zur ebenen Emissionsoberfläche 2b und der Richtung des kollimierten Lichts von der Reflexionsoberfläche 2c zur Emissionsoberfläche 2b definiert, so dass Licht von der Emissionsoberfläche 2b nach außen an den transparenten Körper 2 in jede Richtung abgegeben werden kann.
• Ausführungsform 5
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 10 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt ist 10 eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts 100 in der Y-Z-Ebene. In 10 sind den gleichen oder ähnlichen Komponenten, die auch in 1 bis 5 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibungen dieser Komponenten entfallen.
• In Ausführungsform 1 sind die beiden transparenten Körper 2 gegenüber dem optischen Abbildungssystem 3 liniensymmetrisch. Ein (einziger) transparenter Körper 102 der Ausführungsform 5 wird durch Verbinden der Emissionsoberflächen 2b von zwei transparenten Körpern 2 gebildet. Eine Brücke 102b verbindet die Kanten der Emissionsoberflächen 2b der beiden transparenten Körper 2 auf der Seite des optischen Abbildungssystems 3. Die Brücke 102b ist strukturiert und deckt das optische Abbildungssystem 3 ab. Dadurch sind das optische Abbildungssystem 3 und der Sensor-IC 4 im transparenten Körper 102 enthalten, wodurch zu erwarten ist, dass das Eindringen von Staub verhindert wird.
• Die anderen Betriebseffekte des Bildlesegeräts 100 nach Ausführungsform 5 sind die gleichen wie in Ausführungsform 1.
• Ausführungsform 6
• Ein Bildlesegerät 100 nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung. 12 ist eine Explosionszeichnung des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. 13 ist eine Querschnittsansicht des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung in der Y-Z-Ebene. 14 (14A und 14B) zeigt Querschnittsansichten des Bildlesegeräts gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene. 13 ist eine Y-Z Querschnittsansicht, die insbesondere einen mittleren Bereich des transparenten Körpers 2 in X-Achsenrichtung zeigt. 14A ist eine X-Z Querschnittsansicht des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 6, die das Ende zeigt, an dem die Lichtquellen 1 angeordnet sind, und 14B ist eine X-Z Querschnittsansicht des Bildlesegeräts nach Ausführungsform 6, die das Ende gegenüber dem in 14A dargestellten Teil darstellt. In 11 bis 14 (14A und 14B) sind den gleichen oder ähnlichen Komponenten, die auch in 1 bis 5 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibungen dieser Komponenten entfallen.
• Die Lichtquellen 1 sind auf der dem transparenten Körper 2 zugewandten Oberfläche der Lichtquellenbasis 9 montiert. Die Lichtquellen 1 verfügen jeweils über einen Infrarot-Sperrfilter (IRCF) 16, der auf der dem transparenten Körper 2 zugewandten Seite angeordnet ist. Das IRCF 16 ist mit der Lichtquellenbasis 9 mit einem Kleber 23 verbunden. Der Kleber 23 wird auf ein anderes Teil als die Lichtquelle 1 aufgebracht. Ein Kühlblech 17 ist so angeordnet, dass das Kühlblech 17 mit der Oberfläche der Lichtquellenbasis 9 in Kontakt kommt, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Lichtquellen 1 montiert sind. Die so montierte Lichtquellenbasis 9 wird so in den Halter 7 eingesetzt und verklebt, dass die Lichtquellen 1 den Auftreffoberflächen 2d der transparenten Körper 2 zugewandt sind. In diesem Zustand steht das Kühlblech 17 in Kontakt mit dem Rahmen 5 (Gehäuse 5).
• Wie in Ausführungsform 1 beschrieben, nimmt der Halter 7 ein Ende jedes transparenten Körpers 2 in Richtung X-Achse auf, während die Halterung 8 das andere Ende aufnimmt.
• Die Stablinsenanordnung 3 hat beide Enden in X-Achsenrichtung, die in Aussparungen 19a von Trägern 19 eingesetzt sind, so geformt, dass die Aussparungen 19a in Z-Achsenrichtung konkav sind. Die Träger 19 sind in Freiräume 5g eingepasst, die an beiden Enden des Rahmens 5 (Gehäuse 5) in X-Achsrichtung ausgebildet sind.
• Die Grundplatte 6 ist mit einem Klebeband 22 auf den Rahmen 5 (Gehäuse 5) geklebt. In diesem Zustand werden die in den Freiräumen 5g im Rahmen 5 (Gehäuse 5) eingebauten Träger 19 gleichzeitig mit dem Klebeband 22 mit der Grundplatte 6 verbunden. Zusätzlich wird die Stablinsenanordnung 3 zusammen mit den mit der Grundplatte 6 verklebten Trägern 19 mit dem Rahmen 5 (Gehäuse 5) verklebt, indem ein Kleber 20 auf den Umfangsbereich der Stablinsenanordnung 3 aufgebracht wird. In 12 zeigt die Form des Klebers 20 die Form des auf die Stablinsenanordnung 3 aufgebrachten Klebers 20 an.
• Die Seitenfläche jedes transparenten Körpers 2 gegenüber der Reflexionsoberfläche 2c weist eine flache Schrägfläche 2g auf, die so geneigt ist, dass die Schrägfläche 2g vom Lichtstreuungsbereich 2a zur Emissionsoberfläche 2b zunehmend weiter von der Reflexionsoberfläche 2c entfernt ist. Die Schrägfläche 2g ist mit dem Kleber 10 auf die Schräge 5c des Rahmens 5 (Gehäuse 5) in einem mittleren Bereich des transparenten Körpers 2 in X-Achsrichtung geklebt. Zusätzlich hat der transparente Körper 2 einen Vorsprung 2h im Mittelbereich in X-Achsenrichtung. Der Vorsprung 2h erstreckt sich in Querrichtung vom Rand der flachen Oberfläche 2e neben der Reflexionsoberfläche 2c. Der Vorsprung 2h ist mit einem Kleber 21 mit dem flachen Oberflächenbereich 5b des Rahmens 5 (Gehäuse 5) verbunden. Auf diese Weise ist der mittlere Bereich des transparenten Körpers 2 in X-Achsenrichtung am Rahmen 5 (Gehäuse 5) befestigt.
• Eine Glasplatte 15 wird mit dem Rahmen 5 (Gehäuse 5) verklebt, indem ein Kleber 18 oder ein Klebeband auf einen Umfangsbereich 5h der Öffnung im Rahmen 5 (Gehäuse 5) neben dem Schriftstück M aufgebracht wird.
• Ein in X-Achsenrichtung mittlerer Bereich des transparenten Körpers 2 ist mit dem Rahmen 5 (Gehäuse 5) verklebt, und die Enden des transparenten Körpers 2 sind in den Halter 7 und die Halterung 8 eingesetzt. Selbst wenn sich der transparente Körper 2 aufgrund von Temperaturänderungen thermisch ausdehnt oder zusammenzieht, erfährt der transparente Körper 2 somit keine mechanische Belastung, da die Enden des transparenten Körpers 2 innerhalb der Halter 7 und 8 gleiten können. Das Bildlesegerät ist somit sehr zuverlässig.
• Die ersten bis sechsten Ausführungsformen sind typische Beispiele und können miteinander kombiniert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Lichtquelle

2

Transparenter Körper (Lichtleiter)

2a

Lichtstreuungsbereich

2b

Emissionsoberfläche

2c

Reflexionsoberfläche (Seitenfläche)

2d

Auftreffoberfläche

2e

Flache Oberfläche

2f

Fokus

2g

Schrägfläche

2h

Vorsprung

3

Optisches Abbildungssystem (Stablinsenanordnung)

4

Sensor-IC (Lichtempfangselement)

5

Rahmen (Gehäuse)

5a

Öffnung

5b

Flacher Oberflächenbereich

5c

Schräge

5d

Seitenwand

5e

Halterungsbefestigung

5f

Durchgangsloch

5g

Freiraum

5h

Umfangsbereich

6

Grundplatte

6a

Reflektierende Fläche (Lichtreflektor)

7

Halter

7a

Loch

8

Halter

8a

Loch

9

Lichtquellenbasis

10

Halteelement (Klebstoff, Klebeband)

11

ASIC (Signalverarbeitungs IC)

12

Signalprozessor (Zentraleinheit)

12a

CPU

12b

RAM

12c

Signalverarbeitungsschaltung

13

A/D-Wandlerschaltung

14

Lichtquellentreiberschaltung

15

Glasplatte

16

Infrarot-Sperrfilter (IRCF)

17

Kühlblech

18

Kleber

19

Träger

19a

Aussparung

20

Kleber

21

Kleber

22

Klebeband

23

Kleber

24

Externer Anschluss

100

Bildlesegerät

102

Transparenter Körper (Lichtleiter)

102b

Brücke

A

Lichtempfänger (photoelektrische Wandlerschaltung)

B

Treiberschaltung

M

Schriftstück (zu beleuchtendes Objekt)

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2013055648 A [0005]
• JP 2005117602 A [0005]
• WO 2013/062009 [0005]

Claims (5)

1. Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Lichtquelle; und - einen stabförmigen Lichtleiter, um einfallendes Licht auf ein zu beleuchtendes Objekt zu leiten, wobei sich der stabförmige Lichtleiter in Längsrichtung erstreckt, wobei die Lichtquelle an einem Ende des Lichtleiters in Längsrichtung angeordnet ist, wobei der Lichtleiter Folgendes aufweist: - eine Auftreffoberfläche zum Empfangen von Licht aus der Lichtquelle, wobei sich die Auftreffoberfläche am Ende in Längsrichtung befindet, - eine Emissionsoberfläche zur Emission von in den Lichtleiter einfallendem Licht in Richtung des zu beleuchtenden Objekts, wobei die Emissionsoberfläche flach ist, - eine Reflexionsoberfläche mit einer Paraboloidform zum Reflektieren von Licht aus einem Fokus der Paraboloidform oder von Licht, das durch den Fokus von einem vorbestimmten Bereich in Richtung der Emissionsoberfläche strömt, und - einen Lichtstreuungsbereich mit einer vorgegebenen Streufläche, um das von der Auftreffoberfläche empfangene einfallende Licht zu streuen und das Licht dann zur Reflexionsoberfläche zu reflektieren, und wobei der Lichtstreuungsbereich am Fokus der Paraboloidform oder an einer Stelle angeordnet ist, an der das von der Streufläche des Lichtstreuungsbereichs reflektierte Licht den Fokus der Paraboloidform durchläuft.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das von der Reflexionsoberfläche zur Emissionsoberfläche reflektierte Licht in eine Richtung parallel zu einer Normalrichtung zur ebenen Emissionsoberfläche wandert.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Richtung des von der Reflexionsoberfläche reflektierten Lichts zur Emissionsoberfläche und die Richtung der Normalen zur flachen Emissionsoberfläche einen Winkel θ ergeben, der die folgende Gleichung erfüllt: $$\mathrm{\theta }<{\text{sin}}^{-1}\left(1/\text{n}\right)$$

   

   wobei n der Brechungsindex des Lichtleiters ist.
4. Bildlesegerät, das Folgendes aufweist: - die Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3; - ein Lichtempfangselement zum Umwandeln von empfangenem Licht in ein elektrisches Signal; - ein optisches Abbildungssystem, um auf dem Lichtempfangselement ein Bild des von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten und vom zu beleuchtenden Objekt reflektierten Lichts zu erzeugen; und - ein Gehäuse, das die Beleuchtungsvorrichtung, das Lichtempfangselement und das optische Abbildungssystem aufnimmt oder hält.
5. Bildlesegerät nach Anspruch 4, das ferner Folgendes aufweist: - eine flache Oberfläche des Lichtleiters, auf der sich der Lichtstreuungsbereich des Lichtleiters befindet, wobei die flache Oberfläche des Lichtleiters flach ist; - einen flachen Oberflächenbereich des Gehäuses, wobei der flache Oberflächenbereich des Gehäuses eine flache Oberfläche hat, die gegenüber der flachen Oberfläche des Lichtleiters angeordnet ist; und - eine Grundplatte, die auf einer Fläche des flachen Oberflächenbereichs des Gehäuses gegenüber der flachen Oberfläche des Lichtleiters angeordnet ist, wobei das Lichtempfangselement auf der Grundplatte montiert ist, wobei der flache Oberflächenbereich des Gehäuses ein Durchgangsloch an einer dem Lichtstreuungsbereich entsprechenden Stelle hat und die Grundplatte einen Lichtreflektor aufweist, der an einer dem Durchgangsloch entsprechenden Position angeordnet ist.

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