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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die in einer Bildscanvorrichtung wie etwa einem Faxgerät, einem Kopierer oder einem Scanner verwendet wird, sowie eine Bildscanvorrichtung.
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Technischer Hintergrund
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Patentliteratur 1 offenbart eine Bildscanvorrichtung, die mit einer Beleuchtungsvorrichtung versehen ist, welche einen Lichtleiter einsetzt, der eine Parabolform besitzt.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-266313
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Darstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Patentliteratur 1 offenbart einen Lichtleiter, der, um Licht aus einer Lichtquelle zu reflektieren und das Licht im Lichtleiter zu führen, an einem Ende des Lichtleiters mit einer Parabolfläche versehen ist. Das Licht, das aus dem Ende des Lichtleiters austritt, besitzt ungenügende optische Eigenschaften im Hinblick darauf, ein Scan-Ziel stabil über einen gesamten Scanbereichs mit Licht zu bestrahlen. Daher ist der Lichtleiter in X-Achsen-Richtung lang ausgelegt, um das Scan-Ziel stabil mit Licht zu bestrahlen, und dies ist dahingehend problematisch, als dass die Größe der Bildscanvorrichtung zunimmt.
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Um dieses Problem zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Bildscanvorrichtung bereitzustellen, die kompakt gestaltet sind, indem die Länge des Lichtleiters nicht verlängert wird, und die dennoch stabile optische Eigenschaften besitzen.
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Lösung der Aufgabe
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Die Beleuchtungsvorrichtung und die Bildscanvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen eine Lichtquelle und einen Lichtleiter, der stabförmig ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt, um Licht, das in den Lichtleiter eintritt, zu einem Beleuchtungsziel zu leiten. Die Lichtquelle ist in Längsrichtung an einem Endabschnitt des Lichtleiters angeordnet. Der Lichtleiter weist eine Einfallsfläche, eine Emissionsfläche, eine Reflexionsfläche und eine Lichtstreuungseinrichtung auf. Die Einfallsfläche ist in Längsrichtung an einem Endabschnitt vorgesehen, auf den von der Lichtquelle emittiertes Licht einfällt bzw. auftrifft. Die Emissionsfläche weist eine flache Form auf, wobei die Emissionsfläche das Licht, das durch die Einfallsfläche in den Lichtleiter eintritt, auf das Beleuchtungsziel emittiert. Die Reflexionsfläche hat eine Parabolform, um kollimiertes bzw. gebündeltes Licht zu erzeugen, das auf die Emissionsfläche gerichtet ist, indem sie Licht von einem Brennpunkt der Parabolform oder Licht von einem vorgegebenen Bereich, der den Brennpunkt beinhaltet, reflektiert. Die Lichtstreuungseinrichtung weist einen vorgegebenen Streuungsbereich auf, um Licht, das durch die Einfallsfläche in den Lichtleiter eingetreten ist, zu streuen und Licht, das durch die Einfallsfläche in den Lichtleiter eingetreten ist, in eine Richtung der Reflexionsfläche zu reflektieren. Die Emissionsfläche weist eine erste Emissionsfläche auf, die eine vorgegebene Länge vom Endabschnitt des Lichtleiters besitzt, der der Lichtquelle entlang der Längsrichtung zugewandt ist, wobei die Emissionsfläche unter dem Licht, das von der Lichtstreuungseinrichtung gestreut wird, das Licht, das von der Reflexionsfläche reflektiert und zu dem kollimierten Licht wurde, totalreflektiert.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann durch eine solche Inklusion der ersten Emissionsfläche, die eine vorgegebene Länge von einem Endabschnitt des Lichtleiters, der der Lichtquelle gegenüberliegt, entlang der Längsrichtung hat und die unter dem Licht, das von der Lichtstreuungseinrichtung gestreut wird, das Licht, das an der Reflexionsfläche reflektiert wird und zu dem kollimierten Licht wird, totalreflektiert, Reflexionslicht, das ungenügende optische Eigenschaften besitzt, blockiert werden, und somit können eine Bildscanvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die kompakt sind und stabile optische Eigenschaften haben, erhalten werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine Querschnittsansicht der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine Querschnittsansicht eines Endabschnitts der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine Explosionsansicht der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist ein Schaltbild der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine Darstellung, die Beleuchtungspfade in der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 7 ist ein Schaubild, das Pfade von Licht, das an einer Parabolfläche der Bildscanvorrichtung reflektiert wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 8 ist ein Schaubild, das Beleuchtungspfade in der Umgebung des mittleren Abschnitts einer Bildscanvorrichtung in der Hauptscanrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 9 ist ein Schaubild, das die Beleuchtungspfade in einem Endabschnitt der Lichtquellenseite der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 10 ist eine perspektivische Ansicht der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung;
- 11 ist eine Explosionsansicht der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung;
- 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung; und
- 13 ist eine Explosionsansicht der Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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Eine Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche und gleichwertige Bauteile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In den Zeichnungen bezeichnen X, Y und Z Koordinatenachsen. Die X-Achsenrichtung wird als Hauptscanrichtung (Längsrichtung) definiert, die Y-Achsenrichtung wird als Teil-Scanrichtung definiert (Querrichtung), und die Z-Achsenrichtung wird als Tiefenscanrichtung definiert. Der Ursprung der Y-Achse wird auf halber Länge der Bildscanvorrichtung 100 in der Hauptscanrichtung eingestellt. Der Ursprung der Y-Achse wird auf die halbe Länge der Bildscanvorrichtung 100 in der Teilscanrichtung eingestellt. Der Ursprung der Z-Achse wird auf die Position eingestellt, an die ein Dokument M zugeführt wird, um von der Bildscanvorrichtung 10 gescannt zu werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Querschnittsansicht der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung, aufgenommen entlang der Linie A-A' der 1. 3 ist eine Querschnittsansicht der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1, aufgenommen entlang der Linie B-B' in 1. Das bedeutet, 2 ist eine Querschnittsansicht der Bildscanvorrichtung 100 auf der YZ-Ebene. 4 ist eine Explosionsansicht der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung. Die Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
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Dokument M ist ein zu scannendes Medium, etwa eine Banknote, ein Wertpapierzertifikat oder eine anderes gebräuchliches Dokument. Dokument M ist ein Beispiel eines Beleuchtungsziels. Bildinformationen des Dokuments M werden durch Scannen bzw. Abtasten durch die Bildscanvorrichtung bzw. Bildabtastvorrichtung 100 ausgelesen. Eine Lichtquelle 1 ist eine lichtemittierende Vorrichtung wie etwa eine Leuchtdioden-Vorrichtung (LED), eine organische Elektrolumineszenz-Vorrichtung (EL) oder dergleichen. Als Lichtquelle 1 wird eine Lichtquelle verwendet, die rotes Licht (R), grünes Licht (G), blaues Licht (B), weißes Licht (H), ultraviolettes Licht (UV), Infrarotlicht (IR) und weiteres Licht emittiert, entsprechend den durch das Scannen auszulesenden Bildinformationen.
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Bei einem Lichtleiter 2 handelt es sich um einen stabförmigen transparenten Körper, der beispielsweise aus Kunstharz oder Glas gebildet ist. Der Lichtleiter 2 erstreckt sich in der X-Achsen-Richtung. An einem Endabschnitt des Lichtleiters 2 in X-Achsenrichtung ist eine Einfallsfläche 2d vorgesehen. Die Lichtquelle 1 ist angeordnet, um der Einfallsfläche 2d zugewandt zu sein. In einem Fall, bei dem es sich bei dem aus der Lichtquelle 1 emittierten Licht um Licht aus einer Weißlichtquelle handelt, könnte Infrarotlicht emittiert werden, das zum Bildscannen unnötig ist. Daher ist zwischen der Lichtquelle 1 und die Einfallsfläche 2d ein Infrarot-Sperrfilter platziert. Deshalb tritt Licht mit Wellenlängen, die den Infrarotsperrfilter 15 passieren, durch die Lichteinfallsfläche 1d in den Lichtleiter 2 ein, und breitet sich in X-Richtung durch den Lichtleiter 2 aus, während es von dem Lichtleiter 2 geleitet wird. Der Lichtleiter 2 umfasst an einem Ende in Z-Achsenrichtung eine flache Oberfläche 2e, die sich in die X-Achsenrichtung erstreckt. Die flache Oberfläche 2e hat eine Lichtstreuungseinrichtung 2a, die in X-Achsenrichtung gebildet ist. Die Lichtstreuungseinrichtung 2a hat einen Streuungsbereich mit vorgegebener Länge in Y-Achsenrichtung. Der Lichtleiter 2 weist an dem anderen Ende in der Z-Achsenrichtung eine Emissionsfläche 2b auf, die sich in die X-Achsenrichtung erstreckt und Licht nach außerhalb des Lichtleiters 2 emittiert. Der Lichtleiter 2 hat, an einer Seitenfläche von Seitenflächen desselben, welche die flache Oberfläche 2e und die Emissionsfläche 2b miteinander verbinden, eine Reflexionsfläche 2c, die sich in X-Achsenrichtung erstreckt. Die Reflexionsfläche 2c ist parabolisch, wodurch sie Licht aus der Lichtstreuungseinrichtung 2a in Richtung der Emissionsfläche 2b reflektiert.
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Die Lichtquelle 1 und der Lichtleiter 2 als Paar werden auch als Beleuchtungsvorrichtung bezeichnet.
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Bei einem optischen Bildgebungssystem 3 handelt es sich beispielsweise um Stablinsen, die in einem Array angeordnet sind. Das optische Bildgebungssystem 3 befindet sich zwischen dem Dokument M und einer Platine 6 und wird von einem Halteelement 10, etwa einem Haftvermittler oder einem Band, an einem Rahmen 5 gehalten. Das optische Bildgebungssystem 3 besitzt die Funktion, Licht zu verdichten bzw. zu kondensieren, das aus bzw. von der Beleuchtungsvorrichtung emittiert und von bzw. an dem Dokument M reflektiert wird, und bildet an einer integrierten Sensorschaltung bzw. Sensor-IC 4 ein Bild.
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Die Sensor-IC 4 nimmt das Licht, das von dem optischen Bildgebungssystem 3 verdichtet wird, führt an dem aufgenommenen Licht eine photoelektrische Konversion durch und gibt ein digitales Signal aus. Die Sensor-IC 4 beinhaltet eine Lichtaufnahmeeinrichtung mit einem Halbleiterchip und dergleichen, eine Treiberschaltung und dergleichen. Die Sensor-IC 4 ist ein Beispiel der Lichtaufnahmevorrichtung.
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Der Rahmen 5 befindet sich zwischen der Platine 6 und dem optischen Bildgebungssystem 3 und ist aus Harz oder Blech gebildet. Der Rahmen 5 besitzt eine Wirkung dahingehend, Licht zu blockieren, das von außerhalb der Bildscanvorrichtung 100 in die Sensor-IC 4 eindringt, und hat ebenfalls einen Staubschutzeffekt, der das Eindringen von Staub oder dergleichen in die Sensor-IC verhindert. Bei dem Rahmen 5 handelt es sich um ein Beispiel des Gehäuses.
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Der Rahmen 5 ist mit einem Öffnungsabschnitt 5a versehen, der sich in der X-Achsenrichtung erstreckt und beinhaltet flache Oberflächenabschnitte 5b, ein Paar geneigter Abschnitte 5c und Seitenwandabschnitte 5d. Die flachen Oberflächenabschnitte 5b erstrecken sich in X-Achsenrichtung. Beide geneigten Abschnitte 5c stehen nach oben in Richtung der Seite des Dokuments M von dem Endabschnitt an der Seite des Öffnungsabschnitts 5a des flachen Oberflächenabschnitts 5b in Y-Achsenrichtung hervor. Die Seitenwandabschnitte 5d stehen von der Seite des Dokuments M von den jeweiligen Endabschnitten, die dem Öffnungsabschnitt 5a der flachen Oberflächenabschnitte 5b in Y-Achsenrichtung gegenüberliegen, hervor. Beide geneigten Abschnitte 5c sind derart geneigt, dass sich der Spalt des Öffnungsabschnitts 5a in der Y-Achsenrichtung verengt bzw. schmaler wird, während sich die geneigten Abschnitte 5c der Seite des Dokuments M annähern. Das bedeutet, dass die geneigten Abschnitte 5c zwischen sich einen Spalt aufweisen, der sich in die X-Achsenrichtung erstreckt. Haltebefestigungen 5e sind an beiden Enden des flachen Oberflächenabschnitts 5b in der X-Achsenrichtung vorgesehen und die Haltebefestigungen 5e haben jeweils eine Bodenfläche, die mit einer Bodenfläche des entsprechenden flachen Oberflächenabschnitts 5b komplanar ist.
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Der Lichtleiter 2 ist derart angeordnet, dass die flache Oberfläche 2e dem flachen Oberflächenabschnitt 5b des Rahmens 5 zugewandt ist. Der Lichtleiter 2 ist derart angeordnet, dass der Lichtleiter 2 sandwichartig zwischen dem geneigten Abschnitt 5c und dem Seitenwandabschnitt 5d angeordnet bzw. eingezwängt ist. Bei dieser Anordnung befindet sich die Reflexionsfläche 2c des Lichtleiters 2 an der Seite des Seitenwandabschnitts 5d. Zwei solcher Lichtleiter 2 sind in Bezug auf eine Ebene, die durch das optische Bildgebungssystem 3 verläuft, symmetrisch angeordnet.
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Die Stablinsen, die das optische Bildgebungssystem 3 darstellen, werden in den Spalt des Paars geneigter Abschnitte 5c eingeschoben und innerhalb des Paars geneigter Abschnitte 5c von dem Haltelement 10, etwa Haftvermittler oder Klebeband, gesichert.
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Zusätzlich zu der Sensor-IC 4 sind auf der Platine 6 ein externer Steckverbinder 18 und andere elektronische Bauteile, etwa eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 11 montiert. Bei der ASIC 11 handelt es sich um einen integrierte Signalverarbeitungsschaltung (signal processing IC). Wie in 5 dargestellt arbeiten Komponenten wie ein Hauptprozessor (CPU) 12a, ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 12b und eine Signalverarbeitungsschaltung 12c der ASIC 11 zusammen, wodurch es der ASIC 11 möglich wird, Signale, wie etwa Ausgaben, die durch photoelektrische Konversion durch die Sensor-IC 4 des aufgenommenen Lichts erhalten werden, zu verarbeiten. CPU 12a, RAM 12b und Signalverarbeitungsschaltung 12c der ASIC 11 werden in ihrer Gesamtheit als Signalprozessor 12 bezeichnet. Die Platine 6 wird mittels eines Klebebands, einem Haftvermittler, einer Schraube oder dergleichen am Rahmen 5 befestigt.
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Die Platine 6 wird an einer Oberfläche des flachen Oberflächenabschnitts 5b des Rahmens 5 befestigt, der einer Oberfläche des flachen Oberflächenabschnitts 5b, an dem der Lichtleiter 2a angeordnet ist. Bei dieser Anordnung fluchtet die optische Achse des optischen Bildgebungssystems 3 mit der Lichtaufnahmeeinrichtung der Sensor-IC 4.
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An einem Endabschnitt des Lichtleiters 2 in der X-Achsenrichtung ist eine Halteeinrichtung 7 vorgesehen. Der Endabschnitt des Lichtleiters 2 ist in einen Lochabschnitt 7a der Halteeinrichtung 7 eingesetzt. Die Halteeinrichtung 7 mit dem in sie eingesetzten Lichtleiter 2 ist mithilfe eines Klebebandes, eines Haftvermittlers, einer Schraube oder dergleichen an der Haltebefestigung 5e des Rahmens 5 befestigt. Die Halteeinrichtung 7 ist beispielsweise aus weißem Harz gebildet. Bei dieser Anordnung ist der Lichtleiter 2 derart angeordnet, dass die flache Oberfläche 2e des Lichtleiters 2, an dem die Lichtstreuungseinrichtung 2a vorgesehen ist, dem flachen Oberflächenabschnitt 5b des Rahmens 5 zugewandt ist.
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Die Halteeinrichtung 8 ist an dem anderen Endabschnitt des Lichtleiters 2 in X-Achsenrichtung bereitgestellt. Das bedeutet, dass die Halteeinrichtung 8 an dem Endabschnitt des Lichtleiters vorgesehen ist, der dem Endabschnitt desselben, an dem die Halteeinrichtung 7 des Lichtleiters 2 vorgesehen ist, gegenüberliegt. Dieser Endabschnitt des Lichtleiters 2 wird in den Lochabschnitt 8a der Halteeinrichtung 8 eingesetzt. Die Halteeinrichtung 8 mit dem in sie eingesetzten Lichtleiter wird an der Haltebefestigung des Rahmens 5 mithilfe eines Klebebandes, eines Haftvermittlers, einer Schraube oder dergleichen befestigt. Die Halteeinrichtung 8 ist beispielsweise aus weißem Harz gebildet. Bei dieser Anordnung ist der Lichtleiter 2 derart angeordnet, dass die flache Oberfläche 2e des Lichtleiters 2, an dem die Lichtstreuungseinrichtung 2a vorgesehen ist, dem flachen Oberflächenabschnitt 5b des Rahmens 5 zugewandt ist.
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Der Lichtleiter 2 ist an einer Position in der Umgebung der Mitte des Lichtleiters 2 in der X-Achsenrichtung vorgesehen, wobei ein Vorsprung 2k in Y-Achsenrichtung hervorsteht. Dieser Vorsprung 2k dient dazu, den Lichtleiter 2 mithilfe eines Haftvermittlers 17 an dem Rahmen 5 zu befestigen. Obgleich beide Enden des Lichtleiters durch die Halteeinrichtung 7 und die Halteeinrichtung 8 positioniert werden, ist kein Element vorhanden, um den Lichtleiter in der Umgebung des mittleren Abschnitts des Lichtleiters 2 in der X-Achsenrichtung zu beschränken. Somit wird der Lichtleiter 2 bauartbedingt an einer Position befestigt, indem der Vorsprung 2k am Rahmen 5 angebracht wird, während die Position des Lichtleiters 2 gemessen wird. Obgleich bei der vorliegenden Ausführungsform ein einzelner Vorsprung 2k bereitgestellt ist, können mehrere Vorsprünge 2k vorgesehen sein.
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Der externe Stecker 18 wird als Schnittstelle zur Eingabe/Ausgabe von Signalen, einschließlich photoelektrischer Konversionsausgaben der Sensor-IC 4 und Signalverarbeitungsausgaben solcher Konversionsausgaben verwendet.
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Bei einer Lichtquellenplatine 9 handelt es sich um eine Platine, auf der die Lichtquelle 1 montiert ist. Die Lichtquellenplatine 9 ist an der Oberfläche der Halteeinrichtung 7, die der Einschuboberfläche des Lichtleiters 2 der Halteeinrichtung 7 gegenüberliegt, angeordnet. Bei dieser Anordnung ist die Lichtquelle 1 an einer Position angeordnet, die einer Position des Lochabschnitts 7a der Halteeinrichtung 7 entspricht, und der Einfallsfläche 2d des Lichtleiters 2 zugewandt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtquelle 1 an einem Ende des Lichtleiters 2 vorgesehen.
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Eine Wärmeabfuhrklebefolie 16 ist an der Oberfläche der Lichtquellenplatine 9, die der Montagefläche der Lichtquellenplatine 9 der Lichtquelle 1 gegenüberliegt, vorgesehen. Die Lichtquellenplatine 9 ist mithilfe der Wärmeabfuhrfolie 16 an dem Rahmen 5 befestigt. In diesem Fall wird Wärme, die dann erzeugt wird, wenn die Lichtquelle 1 angeschaltet wird, über die Wärmeabfuhrfolie 16 in Richtung des aus Metall gebildeten Rahmens 5 geleitet und dann abgeführt.
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Operationen der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. 5 ist ein Schaltbild der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung. Zunächst arbeiten die ASIC 11 mit der CPU 12a zusammen, um Lichtquellen-Anschaltsignale an eine Lichtquellen-Treiberschaltung 14 zu senden. Die Lichtquellen-Treiberschaltung 14 versorgt jede Lichtquelle 1 für eine vorgegebene Zeit mit Strom bzw. Energie basierend auf den empfangenen Lichtquellen-Anschaltsignalen. Jede Lichtquelle 1 emittiert während der Stromzufuhr Licht. Von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht gelangt durch die Einfallsfläche 2d des Lichtleiters 2 in den Lichtleiter 2, breitet sich aus, während es wiederholt eine Transmission oder Reflexion erfährt, und erreicht die Lichtstreuungseinrichtung 2a des Lichtleiters 2. Ein Teil des von der Lichtstreuungseinrichtung 2a reflektierten Lichts wird von der Emissionsfläche 2b des Lichtleiters 2 emittiert und wird auf das Dokument M gerichtet. Das Licht, das auf das Dokument M gerichtet wird, wird von bzw. an dem Dokument M reflektiert und von dem optischen Bildgebungssystem 3 verdichtet, um an die Sensor-IC 4 ein Bild zu bilden.
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Der Lichtleiter 2 wird ausführlich beschrieben. 6 ist ein Schaubild, das Beleuchtungspfade in der Bildscanvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zeigt. 6 ist ferner eine Querschnittsansicht des Lichtleiters 2 in der YZ-Ebene. In 6 geben Pfeile Lichtstrahlen an, die jeweils eine Richtung von Licht anzeigen. Der Lichtleiter 2 beinhaltet die Lichtstreuungseinrichtung 2a an der flachen Oberfläche 2e an der Seite des Rahmens 5 des Lichtleiters 2. Die flache Oberfläche 2e erstreckt sich in der X-Achsenrichtung, und die Lichtstreuungseinrichtung 2a ist ebenfalls in der X-Achsenrichtung gebildet. Die Lichtstreuungseinrichtung 2a hat einen Streubereich, der eine vorgegeben Länge in der Y-Achsenrichtung besitzt. Die Lichtstreuungseinrichtung 2a ist durch eine feine, konkav und konvex strukturierte Oberfläche oder eine geprägte Oberfläche gebildet, oder durch eine Bearbeitung wie etwa Seidensiebdruck. Die Lichtstreuungseinrichtung 2a ändert die Ausbreitungsrichtung des Lichts, indem sie Licht, das sich in dem Lichtleiter in X-Achsenrichtung ausbreitet, reflektiert oder bricht bzw. ablenkt, wodurch das Bestrahlen des Dokuments M mit Licht ermöglicht wird. Bei dieser Anordnung dient die Lichtstreuungseinrichtung 2a als zweite Lichtquelle. Selbst wenn sich die Farbe des Lichts oder eine Menge der Lichtemission aus der Lichtquelle 1 aufgrund deren Langzeitverschlechterung ändert, können daher solche Änderungen in der X-Achsenrichtung auf insgesamt die gleiche Weise auftreten. Daher ändert die Langzeitverschlechterung der Lichtquelle 1, anders als eine Array-Lichtquelle, die Helligkeit oder die Farbe nicht nur in einem bestimmten Bereich. Es gibt nicht nur Licht, das von der Lichtstreuungseinrichtung 2a gestreut, sondern auch Licht, das durch die Lichtstreuungseinrichtung 2a durchgelassen wird bzw. hindurchgelangt. Aus diesem Grund ist der flache Oberflächenabschnitt 5b des Rahmens 5, der der flachen Oberfläche 2e zugewandt ist, bevorzugt aus einem Material mit hohem Reflexionsgrad gebildet, etwa einem weißen Harz oder einem Metall. Dieses Material ermöglicht es dem Licht, das durch die flache Oberfläche 2e einschließlich der Lichtstreuungseinrichtung 2a gelangt ist, zurück in den Lichtleiter 2 gesendet zu werden, wodurch eine effiziente Beleuchtung ermöglicht wird.
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Der Lichtleiter 2 weist die Emissionsfläche 2b auf, die eine flache Form hat, und die Emissionsfläche 2b befindet sich auf der Seite des Lichtleiters 2 gegenüberliegend der flachen Oberfläche 2e, an der die Lichtstreuungseinrichtung 2a vorgesehen ist. Die Emissionsfläche 2b erstreckt sich in X-Achsenrichtung. Der Lichtleiter 2 weist die Reflexionsfläche 2c auf, welche die Emissionsfläche 2b und die flache Oberfläche 2e, an der die Lichtstreuungseinrichtung 2a gebildet ist, an einer Seitenfläche miteinander verbindet. Die Reflexionsfläche 2c erstreckt sich in der X-Achsenrichtung und hat von der YZ-Ebene aus betrachtet eine Parabolform. Die Lichtstreuungseinrichtung 2a ist, in der YZ-Ebene, an einem Brennpunkt 2f der Reflexionsfläche 2c gebildet.
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Licht, das durch die Einfallsfläche 2d in den Lichtleiter 2 gelangt, breitet sich durch den Lichtleiter 2 hindurch aus und wird dabei von dem Lichtleiter 2 geführt, und dann von der Lichtstreuungseinrichtung 2a reflektiert. Das von dieser Lichtstreuungseinrichtung 2a reflektierte Licht wird, wie in 6 gezeigt, dann von der Emissionsfläche 2b emittiert, wodurch es das Dokument M beleuchtet. Ferner werden, wie in 7 gezeigt, einige der Lichtstrahlen von der Reflexionsfläche 2c reflektiert und auf die Emissionsfläche 2b gerichtet. Da die Lichtstreuungseinrichtung 2a an der Position des Brennpunkts 2f der Reflexionsfläche 2c gebildet ist, wird das Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, als kollimiertes Licht in Richtung der Emissionsfläche 2b gerichtet. Die Emissionsfläche 2b ist eine flache Oberfläche bzw. Fläche. Eine Normalenrichtung der flachen Oberfläche der Emissionsfläche 2b ist auf einen Winkel eingestellt, unter dem das kollimierte Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wurde, totalreflektiert wird. Somit wird durch eine solche Konfiguration das kollimierte Licht, das auf die Emissionsfläche 2b gerichtet ist, von der Emissionsfläche 2b reflektiert und erneut auf die Lichtstreuungseinrichtung 2a gerichtet, und breitet sich dabei im Lichtleiter 2 aus. Somit wird das Licht, das erneut in die Lichtstreuungseinrichtung 2a eintritt, gestreut und reflektiert, wodurch die Gleichmäßigkeit bei der Wirkung einer Leuchtdichteverteilung der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 1 ermöglicht wird. Bei der Emissionsfläche 2b handelt es sich um ein Beispiel der ersten Emissionsfläche.
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Optische Eigenschaften des Endabschnitts auf der Seite der Lichtquelle 1 in der X-Achsenrichtung neigen dazu, sich zu verschlechtern, weil eine Lichtmengenverteilung der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 1 als kollimiertes Licht auf das Dokument 1 übertragen wird, wenn das Licht, das aus der Lichtquelle 1 durch die Lichteinfallsfläche 2d in den Lichtleiter 2 eintritt, direkt auf die Lichtstreuungseinrichtung 2 gerichtet und von den Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, das Dokument M erreicht. Nachfolgend wird das Licht, das direkt auf die Lichtstreuungseinrichtung 2 gerichtet und von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, als Reflexionslicht bezeichnet. Das direkte Reflexionslicht kann geblockt werden, indem ein Winkel der Normalen der Emissionsfläche 2b auf einen Winkel eingestellt wird, an dem das direkte Reflexionslicht totalreflektiert werden soll. Das von der Emissionsfläche 2b totalreflektierte Licht trifft, während es sich durch den Lichtleiter 2 ausbreitet, erneut auf die Lichtstreuungseinrichtung 2a und wird von der Lichtstreuungseinrichtung 2a gestreut und reflektiert. Bei dieser Streuung und Reflexion sind die optischen Eigenschaften des Endabschnitts auf der Seite der Lichtquelle 1 in X-Achsenrichtung stabil, da die Lichtmengenverteilung der lichtemittierenden Oberfläche der Lichtquelle 1 einheitlich gestaltet ist. Daher ist der Winkel zwischen der Normalen-Linie der Emissionsfläche 2b und dem kollimierten Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, also der Eintreffwinkel Φ, unter dem das kollimierte Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, in die Emissionsfläche 2b eintritt, bevorzugt ein Winkel, unter dem das kollimierte Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, totalreflektiert wird. Dieser Winkel beträgt 40° oder mehr in einem Fall, bei dem es sich bei dem Lichtleiter 2 um ein transparentes Harz handelt.
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Licht, das aus der Emissionsfläche 2b des Lichtleiters 2 auf das Dokument M gelenkt wird, beinhaltet kein direktes Reflexionslicht von der Reflexionsfläche 2c, das andernfalls eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften des Endabschnitts hervorrufen würde. Dies resultiert in einheitlichen und stabilen optischen Eigenschaften über den Lichtleiter 2 in der Hauptscanrichtung. Daher kann der Lichtleiter 2, nicht inklusive eines Bereichs, der eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften hervorrufen könnte, in X-Achsenrichtung (Längsrichtung) verkürzt werden, und somit können eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Bildscanvorrichtung, die kompakt sind, erhalten werden.
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Je näher das Reflexionslicht des Lichts aus der Lichtstreuungseinrichtung 2a in der Reflexionsfläche 2c an der Lichtstreuungseinrichtung 2a ist, desto kleiner ist der Reflexionswinkel, und dies resultiert in einem Streulicht, das aus der Reflexionsfläche 2c nach außerhalb des Lichtleiters 2 leckt bzw. streut. Um dieses Streulicht zu unterbinden, kann die Reflexionsfläche 2c dahingehend eingestellt sein, eine Spiegelfläche zu sein, indem eine Metallverdampfung bzw. Metalldampfbeschichtung oder dergleichen auf der Außenseite der Seitenfläche durchgeführt wird, an der die Reflexionsfläche 2c gebildet ist.
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Ausführungsform 2
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Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 beschrieben. In Ausführungsform 1, obgleich die Emissionsfläche 2b dahingehend eingestellt ist, entlang der X-Achsenrichtung denselben Winkel zu haben, tritt das direkte Reflexionslicht, das zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften an dem Endabschnitt führt, nur an dem Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle 1 in der X-Achsenrichtung auf. Daher ist die Emissionsfläche 2b in Ausführungsform 2 unter einem Winkel, unter dem das kollimierte Licht von der Reflexionsfläche 2c totalreflektiert wird, nur an dem Endabschnitt an der Seite der Lichtquelle 1 in der X-Achsenrichtung gebildet, 10 und 11 veranschaulichen jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Explosionsansicht einer Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 2. In 10 und 11 weist der Lichtleiter 2 auf der Seite des Halters 7, bei der es sich um die Seite handelt, an der die Lichtquelle 1 vorgesehen ist, die Emissionsfläche 2b unter einem Winkel auf, unter dem kollimiertes Licht von der Reflexionsfläche 2c totalreflektiert wird. Auch ist an dem Lichtleiter 2 eine Emissionsfläche 2i unter einem Winkel, unter dem das kollimierte Licht von der Reflexionsfläche 2c emittiert wird, durchgehend mit der Emissionsfläche 2b und erstreckt sich in der X-Achsenrichtung in Richtung der Seite der Halteeinrichtung 8.
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8 veranschaulicht ein Lichtstrahlendiagramm in der Umgebung des mittleren Abschnitts des Lichtleiters 2 in der X-Achsenrichtung in Ausführungsform 2. 9 veranschaulicht ein Lichtstrahlendiagramm eines Endabschnitts auf der Seite der Lichtquelle 1 des Lichtleiters 2 in der X-Achsenrichtung in Ausführungsform 2. In 9 ist die Emissionsfläche 2b unter einem Winkel gebildet, unter dem das Reflexionslicht von der Reflexionsfläche 2c totalreflektiert wird. Auch in diesem Fall ist der Winkel zwischen der Normalen der Emissionsfläche 2b und dem kollimierten Licht, das von bzw. an der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, also der Auftreffwinkel Φ, unter dem das kollimierte Licht, das an der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, in die Emissionsfläche 2c eindringt, auf 40° oder mehr eingestellt, wodurch das kollimierte Licht totalreflektiert wird und eine Bestrahlung des Dokuments M mit dem direkten Reflexionslicht unterbunden wird. Auch ist in 8 die Emissionsfläche 21 unter einem Winkel eingestellt, unter dem das Reflexionslicht von der Reflexionsfläche 2c durch die Emissionsfläche 2i hindurchtritt. In dem von der Lichtquelle 1 abgewandten Bereich wird die Leuchtstärkeverteilung der Lichtemissionsfläche, die von der Lichtquelle 1 gehalten wird, gleichmäßig, während sich das Licht in dem Lichtleiter 2 ausbreitet. Auch wenn die Emissionsfläche 2i, die in dem Bereich bereitgestellt ist, der nicht der Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle 1 ist, auf einen Winkel eingestellt ist, unter dem das kollimierte Licht, das an der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, hindurchtritt, wird deshalb das Licht, das keine Bestandteile enthält, die eine Verschlechterung der Eigenschaften des Endabschnitts bewirken, durch die Emissionsfläche 2i übertragen, wodurch das Dokument M wie in 8 gezeigt beleuchtet wird. In einem Fall, bei dem der Lichtleiter 2 aus transparentem Harz gebildet ist, wird das kollimierte Licht, das an der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, durch die Emissionsfläche 2i übertragen, wenn das kollimierte Licht unter einem Einfallswinkel, der kleiner als 40° ist, auf die Emissionsfläche 2i trifft. Wie in 8 gezeigt kann, wenn die Emissionsfläche 21 derart gebildet ist, dass das kollimierte Licht, das von der Reflexionsfläche 2c reflektiert wird, parallel zur Normalen-Linie der Emissionsfläche 2i ist, was bedeutet, dass der Einfallswinkel auf 0° eingestellt ist, die Beleuchtung am effizientesten durchgeführt werden. Die Emissionsfläche 2i ist ein Beispiel der zweiten Emissionsfläche.
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Indem nur die Emissionsfläche 2b, die an dem Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle 1 in der X-Achsenrichtung auf einen Winkel eingestellt ist, unter dem das direkte Reflexionslicht, das eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften bewirkt, totalreflektiert wird, kann somit das direkte Reflexionslicht geblockt werden. Dabei können einheitliche optische Eigenschaften in allen Bereichen in der X-Achsenrichtung erhalten werden, was die Durchführung einer effizienten Beleuchtung ermöglicht.
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In den 10 und 11 kann, obgleich sich der Winkel der Emissionsfläche 2b und der Winkel der Emissionsfläche 2i an der Grenze zwischen beiden Emissionsflächen ändern, zwischen der Emissionsfläche 2b und der Emissionsfläche 2i eine Emissionsfläche vorgesehen sein, um beide Flächen derart miteinander zu verbinden, dass die Winkelveränderung von dem Winkel der Emissionsfläche 2i zu dem Winkel der Emissionsfläche 2b schrittweise erfolgt. Die Emissionsfläche zwischen der Emissionsfläche 2b und der Emissionsfläche 2i ist ein Beispiel der dritten Emissionsfläche.
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Ausführungsform 3
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Obgleich in Ausführungsform 2 die Emissionsfläche 2b an dem Endabschnitt der Seite der Lichtquelle 1 in X-Achsenrichtung vorgesehen ist, sind in Ausführungsform 3 die Emissionsfläche, welche das kollimierte Licht von der Reflexionsfläche 2c totalreflektiert, und die Emissionsfläche 2i, durch welche das kollimierte Licht von der Reflexionsfläche 2c hindurchtritt, durchgehend mit variierenden Winkeln miteinander verbunden.
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Obgleich entlang der X-Achsenrichtung einheitliche optische Eigenschaften erzielt werden können, kann im Falle von Ausführungsform 2 eine Differenz bestehen zwischen der Menge von Licht, das von der Emissionsfläche 2b emittiert wird, die das Reflexionslicht von der Reflexionsfläche 2c totalreflektiert, und der Menge von Licht, die von der Emissionsfläche 2i emittiert wird, durch die das Reflexionslicht der Reflexionsfläche 2c gelangt. Eine Lichtmengendifferenz bis zu einem bestimmten Grad kann durch die Dichte der fünf konkaven und konvexen Muster, die auf der Lichtstreuungseinrichtung 2a vorgesehen sind, kompensiert werden. Jedoch kann es bei einer Anordnung, bei der die Änderung der Form von der Emissionsfläche 2b zur Emissionsfläche 2i plötzlich erfolgt, für die feinen konkaven und konvexen Muster unmöglich sein, diese plötzliche Formänderung zu kompensieren. Um dem entgegenzuwirken, ist in Ausführungsform 3 eine Emissionsfläche 2j zwischen der Emissionsfläche 2b und der Emissionsfläche 2i vorgesehen. Diese Emissionsfläche 2j, die die Emissionsfläche 2b und die Emissionsfläche 21 verbinden, stellt eine durchgehende Winkelvariation bereit, die beim Winkel der Emissionsfläche 2b beginnt und beim Winkel der Emissionsfläche 2i aufhört. Dies kann die plötzlichen Veränderungen der Emissionslichtmenge verringern, die sich aus der Winkeldifferenz zwischen der Emissionsfläche 21 und der Emissionsfläche 2b ergeben.
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12 und 13 veranschaulichen jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Explosionsansicht eines Bilds einer Bildscanvorrichtung gemäß Ausführungsform 3. Die Bereitstellung der Emissionsfläche 2j mit der wie in 12 gezeigten kontinuierlichen Winkelabweichung ermöglicht es, eine Änderung der Emissionslichtmenge zwischen der Emissionsfläche 2i und der Emissionsfläche 2b zu glätten. Daher kann durch Anpassen der Dichte der feinen konkaven und konvexen Muster der Lichtstreuungseinrichtung 2a die Menge an Licht, die von der Emissionsfläche 21 emittiert wird, angepasst werden, und somit kann bei einer durchgehenden Helligkeit entlang der Hauptscanrichtung eine Beleuchtung bereitgestellt werden. Die Emissionsfläche 2j ist ein Beispiel der dritten Emissionsfläche.
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Die obigen Erläuterungen beschreiben bestimmte Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken. Obgleich in den vorgenannten Erläuterungen konkrete Ausführungsformen vorgestellt wurden, wird ein Fachmann erkennen, dass Änderungen an Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung im weiteren Sinne abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen eher im veranschaulichenden als im beschränkenden Sinne zu verstehen. Daher ist diese ausführliche Beschreibung nicht als beschränkend zu verstehen und der Schutzumfang der Erfindung wird lediglich durch die beigefügten Ansprüche definiert, einhergehend mit dem vollen Geltungsbereich von Entsprechungen, den diese Ansprüche aufspannen.
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-117551 , die am 21. Juni 2018 eingereicht wurde und deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in der vorliegende Schrift aufgenommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelle
- 2
- Lichtleiter
- 2a
- Lichtstreuungseinrichtung
- 2b
- Emissionsfläche
- 2c
- Reflexionsfläche
- 2d
- Einfallsfläche
- 2e
- Flache Oberfläche
- 2f
- Brennpunkt
- 2g
- Geneigte Oberfläche
- 2h
- Vorsprung
- 2i
- Emissionsfläche
- 2j
- Emissionsfläche
- 2k
- Vorsprung
- 3
- Optisches Bildgebungssystem
- 4
- Integrierte Sensorschaltung
- 5
- Rahmen
- 5a
- Öffnungsabschnitt
- 5b
- Flacher Oberflächenabschnitt
- 5c
- Geneigter Abschnitt
- 5d
- Seitenwandabschnitt
- 5e
- Haltebefestigung
- 5f
- Durchgangsöffnung
- 5g
- Öffnung
- 5h
- Umgebung
- 6
- Platine
- 6a
- Reflexionsbereich
- 7
- Halteeinrichtung
- 7a
- Lochabschnitt
- 8
- Halteeinrichtung
- 8a
- Lochabschnitt
- 9
- Lichtquellenplatine
- 10
- Halteelement
- 11
- ASIC
- 12
- Signalprozessor
- 12a
- CPU
- 12b
- RAM
- 12c
- Signalverarbeitungsschaltung
- 13
- A/D-Wandlereinheit
- 14
- Lichtquellentreiberschaltung
- 15
- Infrarotsperrfilter
- 16
- Wärmeableitungsfolie
- 17
- Haftvermittler
- 18
- Externer Verbinder
- 100
- Bildscanvorrichtung
- M
- Dokument
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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