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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildlesevorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In einigen bestehenden Bildlesevorrichtungen, die mit einem Paar von Bildsensoren ausgestattet sind, wird von einem Leseziel reflektiertes Licht von einem der Bildsensoren aufgenommen, während der andere der Bildsensoren Licht empfängt, das durch das Leseziel hindurchgeht. In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise eine Bildlesevorrichtung offenbart, bei der ein Paar gegenüberliegender Bildsensoren reflektiertes Licht bzw. transmittiertes Licht von einem Leseziel aufnimmt.
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2014/061274 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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In dem Fall, in dem die Bildsensoren die gleiche Lichtmenge emittieren, ist die durch das Leseziel hindurchgehende Lichtmenge kleiner als die vom Leseziel reflektierte Lichtmenge. Um mit den gleichen Lichtempfangselementen für den Empfang von reflektiertem und hindurchgehendem Licht den gleichen Ausgangspegel zu erhalten, muss das Leseziel dementsprechend mit einer größeren Lichtmenge bestrahlt werden, die hindurchgehen soll, als die Lichtmenge, die reflektiert werden soll. Die folgende Beschreibung geht von dem Fall aus, dass in der in der Patentschrift 1 offenbarten Bildlesevorrichtung eine gemeinsame Lichtquelle sowohl als Quelle für das reflektierte Licht als auch für das hindurchgehende Licht verwendet wird. Wenn die Lichtmengen auf der Grundlage der erforderlichen Menge an reflektiertem Licht bestimmt werden, ist der Ausgangspegel des hindurchgehenden Lichts niedriger als der Ausgangspegel des reflektierten Lichts, was zu einer geringen Empfindlichkeit führt. Werden die Lichtmengen dagegen anhand der erforderlichen Menge an hindurchgehendem Licht bestimmt, ist der Ausgangspegel des reflektierten Lichts höher als der Ausgangspegel des hindurchgehenden Lichts, was zu Sättigung führen kann.
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Das heißt, die Ausgangspegel von reflektiertem Licht und hindurchgehendem Licht können nicht ausgeglichen werden, wenn die gemeinsame Lichtquelle sowohl als Lichtquelle für reflektiertes Licht als auch für hindurchgehendes Licht in der Bildlesevorrichtung verwendet wird, die mit dem Paar von Bildsensoren ausgestattet ist.
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Ein Ziel der Offenbarung, das im Hinblick auf die oben beschriebene Situation erreicht wurde, ist es, die Ausgangspegel des von einem Leseziel reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts, das aus dem von einer gemeinsamen Lichtquelle emittierten Licht stammt, in einer mit einem Paar von Bildsensoren ausgestatteten Bildlesevorrichtung auszugleichen.
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Lösung der Aufgabe
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Um das obige Ziel zu erreichen, ist eine Bildlesevorrichtung gemäß einem Aspekt der Offenbarung mit einem ersten Bildsensor und einem zweiten Bildsensor ausgestattet. Der erste Bildsensor weist eine erste Beleuchtungseinrichtung, einen ersten Linsenkörper, ein erstes Lichtempfangselement und einen ersten Controller auf. Die erste Beleuchtungseinrichtung strahlt Licht auf ein Leseziel ab. Der erste Linsenkörper bildet ein Bild des reflektierten Lichts aus, das aus dem von der ersten Beleuchtungseinrichtung emittierten und vom Leseziel reflektierten Licht stammt. Das erste Lichtempfangselement wandelt das Bild des reflektierten Lichts, das durch den ersten Linsenkörper ausgebildet wird, in ein elektrisches Signal um. Der erste Controller steuert eine Belichtungszeit des ersten Lichtempfangselements. Der zweite Bildsensor enthält einen zweiten Linsenkörper, ein zweites Lichtempfangselement und einen zweiten Controller. Der zweite Linsenkörper bildet ein Bild des hindurchgehenden Lichts aus, das aus dem von der ersten Beleuchtungseinrichtung emittierten und durch das Leseziel hindurchgehenden Licht stammt. Das zweite Lichtempfangselement wandelt das Bild des hindurchgehenden Lichts, das von dem zweiten Linsenkörper ausgebildet wird, in ein elektrisches Signal um. Der zweite Controller steuert eine Belichtungszeit des zweiten Lichtempfangselements.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Die Bildlesevorrichtung, die mit dem Paar von Bildsensoren gemäß dem Aspekt der Offenbarung ausgestattet ist, kann die Lichtmengen, die in den einzelnen Bildsensoren aufgenommen werden, durch Steuerung der Belichtungszeiten der Bildsensoren anpassen. Diese Konfiguration kann somit die Ausgangspegel des vom Leseziel reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts, das aus dem von der gemeinsamen Lichtquelle emittierten Licht stammt, ausgleichen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Schnitt durch eine Bildlesevorrichtung entlang der Ebene, die sich in Unterabtastrichtung erstreckt, gemäß Ausführungsform 1 der Offenbarung;
- 2 ist eine Explosionsdarstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsform 1;
- 3 zeigt einen Schnitt durch den Bildsensor entlang der Ebene, die sich durch einen Lichtleiter in der Hauptabtastrichtung gemäß Ausführungsform 1 erstreckt;
- 4 zeigt einen Schnitt durch den Bildsensor entlang der Ebene, die sich durch den anderen Lichtleiter in der Hauptabtastrichtung gemäß Ausführungsform 1 erstreckt;
- 5A zeigt einen Schnitt durch einen der Bildsensoren entlang der Ebene, die sich in der Unterabtastrichtung gemäß Ausführungsform 1 erstreckt;
- 5B zeigt einen Schnitt durch den anderen der Bildsensoren entlang der Ebene, die sich in Unterabtastrichtung gemäß Ausführungsform 1 erstreckt;
- 6A zeigt ein Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten von Lichtempfangselementen gemäß Ausführungsform 1;
- 6B zeigt ein weiteres Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten von Lichtempfangselementen gemäß Ausführungsform 1;
- 7 zeigt einen Schnitt durch eine Bildlesevorrichtung entlang der Ebene, die sich in Unterabtastrichtung erstreckt, gemäß Ausführungsform 2 der Offenbarung;
- 8A zeigt ein Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten von Lichtempfangselementen gemäß einer ersten Modifikation;
- 8B zeigt ein weiteres Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente gemäß der ersten Modifikation;
- 9A zeigt ein Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente gemäß einer zweiten Modifikation; und
- 9B zeigt ein weiteres Beispiel für die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente gemäß der zweiten Modifikation.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Bildlesevorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In diesen Zeichnungen sind die identischen oder einander entsprechenden Komponenten mit dem gleichen Referenzsymbol vorgesehen.
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(Ausführungsform 1)
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1 zeigt einen Schnitt durch eine Bildlesevorrichtung 1 entlang der sich in Unterabtastrichtung erstreckenden Ebene gemäß der Ausführungsform 1 der Offenbarung. In dieser Zeichnung bezeichnet X die Hauptabtastrichtung der Bildlesevorrichtung 1, Y die Unterabtastrichtung und Z die Höhenrichtung. Die Bildlesevorrichtung 1 liest ein Bild eines in Unterabtastrichtung transportierten Leseziels M. Beispiele für das Leseziel M sind Geldscheine und Wertpapiere. Die Bildlesevorrichtung 1 ist mit einem Bildsensor 20A und einem Bildsensor 20B ausgestattet. Die Bildsensoren 20A und 20B sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Transportwegs des Leseziels M angeordnet. Der Bildsensor 20A sendet Licht zu einer Leseposition 17 und liest reflektiertes Licht, das von einer Oberfläche des Leseziels M reflektiert wird. Der Bildsensor 20B liest hindurchgehendes Licht, das vom Bildsensor 20A zur Leseposition 18 emittiert wird und durch das Leseziel M hindurchgeht. Der Bildsensor 20B emittiert ebenfalls Licht zur Leseposition 18 und liest reflektiertes Licht, das von der anderen Oberfläche des Leseziels M reflektiert wird. Die Lesepositionen 17 und 18 sind Beispiele für eine erste Leseposition bzw. eine zweite Leseposition. Die Bildsensoren 20A und 20B sind Beispiele für einen ersten Bildsensor bzw. einen zweiten Bildsensor.
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Die Komponenten der Bildsensoren 20A und 20B werden nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Bildsensors 20A oder 20B gemäß Ausführungsform 1. Der Bildsensor 20A weist eine transparente Platte 2A aus einem transparenten Element, einen Lichtleiter 21A und einen Lichtleiter 22A zum Leiten von Licht zu dem Leseziel M, Lichtleiterträgerelemente 3A zum Tragen der Lichtleiter 21A und 22A, an den Lichtleitern 21A und 22A angebrachte Halter 4A, Lichtquellensubstrate 5A, auf denen die Lichtquellen angebracht sind wärmeleitende Blätter 6A zur Ableitung der von den Lichtquellen erzeugten Wärme, Kühlkörper 7A zur Ableitung der von den Lichtquellen erzeugten Wärme, einen Linsenkörper 8A zum Sammeln von Licht vom Leseziel M, ein Gehäuse 9A mit einer offenen Oberseite zur Aufnahme von Bauteilen, ein Sensorsubstrat 10A, das auf der Unterseite des Gehäuses 9A angeordnet ist, und Lichtempfangselemente 11A zur Umwandlung des aufgenommenen Lichts in elektrische Signale auf. Die Lichtleiter 21A und 22A, die LichtleiterTrägerelemente 3A, die Halter 4A, die Lichtquellen-Substrate 5A, die wärmeleitenden Blätter 6A, die Kühlkörper 7A und der Linsenkörper 8A sind im Gehäuse 9A untergebracht.
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Die Lichtleiter 21A und 22A, die Lichtquellen-Substrate 5A, die wärmeleitenden Blätter 6A und die Kühlkörper 7A sind über die Halter 4A miteinander verbunden. Die Lichtleiter 21A und 22A sind stabförmige, transparente Bauteile, die z. B. aus einem Harz bestehen. Obwohl 2 den einzelnen Lichtleiter 21A und den einzelnen Lichtleiter 22A zeigt, ist diese Konfiguration nur ein Beispiel. Die Konfiguration kann mindestens einen Lichtleiter 21A und mindestens einen Lichtleiter 22A oder auch nur den Lichtleiter 22A umfassen. Die Lichtleiter 21A und 22A werden von den jeweiligen Lichtleiter-Trägerelementen 3A getragen. Der Linsenkörper 8A wird von einem Linsenkörperhalter 91A gehalten, der am Gehäuse 9A vorgesehen ist. Die transparente Platte 2A ist auf der Oberseite des Gehäuses 9A angeordnet, in der die Komponenten untergebracht sind, und das Sensorsubstrat 10A, das mit den Lichtempfangselementen 11A ausgestattet ist, ist auf der Unterseite des Gehäuses 9A angeordnet. Die Lichtempfangselemente 11A sind in der Hauptabtastrichtung X auf dem Sensorsubstrat 10A angeordnet. Die Bodenfläche des Gehäuses 9A weist eine Öffnung auf, deren Fläche größer ist als die Fläche des Sensorsubstrats 10A, das mit den Lichtempfangselementen 11A bestückt ist. Die Lichtempfangselemente 11A werden somit durch die Öffnung an der Bodenfläche in den Innenraum des Gehäuses 9A geführt. Die Lichtempfangselemente 11A werden entlang der optischen Achse des Linsenkörpers 8A angeordnet und sind dem Linsenkörper 8A zugewandt.
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Der Bildsensor 20B enthält die gleichen Komponenten wie die oben beschriebenen Komponenten des Bildsensors 20A. Der Bildsensor 20B umfasst eine transparente Platte 2B, einen Lichtleiter 21B und einen Lichtleiter 22B, LichtleiterTrägerelemente 3B, Halter 4B, Lichtquellensubstrate 5B, wärmeleitende Blätter 6B, Kühlkörper 7B, einen Linsenkörper 8B, ein Gehäuse 9B, ein Sensorsubstrat 10B und Lichtempfangselemente 11B. Das Gehäuse 9B ist mit einem Linsenkörperhalter 91B vorgesehen. Obwohl 2 den einzelnen Lichtleiter 21B und den einzelnen Lichtleiter 22B zeigt, ist diese Konfiguration nur ein Beispiel. Die Konfiguration kann mindestens einen Lichtleiter 21B und mindestens einen Lichtleiter 22B oder einen von beiden Lichtleitern umfassen.
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Die Komponenten der Bildsensoren 20A und 20B werden nun mit Bezug auf die 1, 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt einen Schnitt des Bildsensors 20A entlang der Ebene, die sich durch den Lichtleiter 22A in der Hauptabtastrichtung erstreckt, und einen Schnitt des Bildsensors 20B entlang der Ebene, die sich durch den Lichtleiter 22B in der Hauptabtastrichtung erstreckt. Die Oberflächen der Lichtquellen-Substrate 5A des Bildsensors 20A, welche dem Lichtleiter 22A zugewandt sind, sind mit Lichtquellen 32A zum Emittieren von Licht vorgesehen. Ein typisches Beispiel für die Lichtquelle 32A ist ein Chip mit einer Leuchtdiode (LED). Die anderen Flächen der Lichtquellen-Substrate 5A, welche den mit den Lichtquellen 32A versehenen Flächen gegenüberliegen, sind mit den wärmeleitenden Blättern 6A und den Kühlkörpern 7A verbunden, um die bei der Beleuchtung der Lichtquellen 32A entstehende Wärme abzuleiten.
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Das von den Lichtquellen 32A emittierte Licht tritt in den Lichtleiter 22A durch dessen Endflächen ein. Das von den Lichtquellen 32A durch die Endflächen des Lichtleiters 22A einfallende Licht wird innerhalb des Lichtleiters 22A reflektiert und breitet sich in Längsrichtung, d. h. in Hauptabtastrichtung, aus. Das sich ausbreitende Licht wird gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt, zur transparenten Platte 2A geführt. Dieses durch den Lichtleiter 22A geführte Licht erreicht die Lesepositionen 17 und 18.
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4 zeigt einen Schnitt des Bildsensors 20A entlang der Ebene, die sich durch den Lichtleiter 21A in der Hauptabtastrichtung erstreckt, und einen Schnitt des Bildsensors 20B entlang der Ebene, die sich durch den Lichtleiter 21B in der Hauptabtastrichtung erstreckt. Die Oberflächen der Lichtquellen-Substrate 5A des Bildsensors 20A, welche dem Lichtleiter 21A zugewandt sind, sind mit Lichtquellen 31A zum Emittieren von Licht versehen. Das von den Lichtquellen 31A emittierte Licht tritt durch die Endflächen in den Lichtleiter 21A ein. Das von den Lichtquellen 31A durch die Endflächen des Lichtleiters 21A einfallende Licht wird innerhalb des Lichtleiters 21A reflektiert und breitet sich in der Hauptabtastrichtung aus. Das sich ausbreitende Licht wird gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in Hauptabtastrichtung ausbreitet, zur transparenten Platte 2A geführt. Dieses durch den Lichtleiter 21A geführte Licht erreicht die Leseposition 17.
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Wie oben beschrieben, wird das von den Lichtquellen 32A emittierte Licht durch den Lichtleiter 22A zum Leseziel M an den Lesepositionen 17 und 18 geführt. Das von den Lichtquellen 31A emittierte Licht wird durch den Lichtleiter 21A auf das Leseziel M an der Leseposition 17 geführt. Die Lichtleiter 21A und 22A, die Halter 4A, die Lichtquellen-Substrate 5A, die wärmeleitenden Blätter 6A, die Kühlkörper 7A und die Lichtquellen 31A und 32A des Bildsensors 20A bilden ein Beispiel für eine erste Beleuchtungseinrichtung.
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Wie in 1 gezeigt, bestrahlt der Bildsensor 20A das Leseziel M mit linearem Licht, das sich in der Hauptabtastrichtung X erstreckt, während des Transports des Leseziels M in der Unterabtastrichtung Y. Das vom Leseziel M an der Leseposition 17 reflektierte Licht tritt in den Linsenkörper 8A ein, der eine Vielzahl von Linsen enthält, die in der Hauptabtastrichtung X angeordnet sind. Der Linsenkörper 8A bildet ein Bild des vom Leseziel M reflektierten Lichts auf den Lichtempfangselementen 11A, die auf dem Sensorsubstrat 10A angeordnet sind. Der Linsenkörper 8A und die Lichtempfangselemente 11A sind Beispiele für einen ersten Linsenkörper bzw. ein erstes Lichtempfangselement. Die Oberfläche des Sensorsubstrats 10A, welche der Oberfläche, auf welcher die Lichtempfangselemente 11A vorgesehen sind, gegenüberliegt, liegt neben einem Controller 14A. Die Lichtempfangselemente 11A wandeln optische Signale der einzelnen Pixel des Bildes des reflektierten Lichts in elektrische Signale um und geben die Signale an den Controller 14A aus. Der Controller 14A verarbeitet die elektrischen Signale, die von den Lichtempfangselementen 11A aufgenommen werden, und gibt die verarbeiteten Signale nach außen ab.
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Der Bildsensor 20B weist die gleichen Komponenten auf wie die oben beschriebenen Komponenten des Bildsensors 20A. Wie in 3 und 4 gezeigt, sind die den Lichtleitern 21B und 22B zugewandten Oberflächen der Lichtquellen-Substrate 5B des Bildsensors 20B mit Lichtquellen 31B und 32B zum Emittieren von Licht versehen. Das von den Lichtquellen 31B emittierte Licht wird durch den Lichtleiter 21B auf das Leseziel M an der Leseposition 17 geleitet. Das von den Lichtquellen 32B emittierte Licht wird über den Lichtleiter 22B zum Leseziel M an der Leseposition 17 geführt. Der Bildsensor 20B strahlt kein Licht zur Leseposition 18 ab. Die Lichtleiter 21B und 22B, die Halter 4B, die Lichtquellen-Substrate 5B, die wärmeleitenden Blätter 6B, die Kühlkörper 7B und die Lichtquellen 31B und 32B bilden ein Beispiel für eine zweite Beleuchtungseinrichtung.
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Wie in 1 gezeigt, bestrahlt der Bildsensor 20B das Leseziel M mit linearem Licht, das sich in der Hauptabtastrichtung X erstreckt, während des Transports des Leseziels M in der Unterabtastrichtung Y. Das reflektierte Licht vom Leseziel M an der Leseposition 17 tritt in den Linsenkörper 8B ein, der eine Vielzahl von in der Hauptabtastrichtung X angeordneten Linsen enthält. Im Bildsensor 20B tritt das hindurchgehende Licht des Leseziels M an der Leseposition 18 ebenfalls in den Linsenkörper 8B ein. Der Linsenkörper 8B bildet Bilder des reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts vom Leseziel M auf den Lichtempfangselementen 11B aus, die auf dem Sensorsubstrat 10B angeordnet sind. Der Linsenkörper 8B und die Lichtempfangselemente 11B sind Beispiele für einen zweiten Linsenkörper bzw. ein zweites Lichtempfangselement. Die Oberfläche des Sensorsubstrats 10B, welche der Oberfläche, auf der die Lichtempfangselemente 11B vorgesehen sind, gegenüberliegt, liegt neben einem Controller 14B. Die Lichtempfangselemente 11B wandeln optische Signale der einzelnen Pixel des Bildes des reflektierten Lichts und des Bildes des hindurchgehenden Lichts in elektrische Signale um und geben die Signale an den Controller 14B aus. Der Controller 14B verarbeitet die elektrischen Signale, die von den Lichtempfangselementen 11B aufgenommen werden, und gibt die verarbeiteten Signale nach außen ab.
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Wie oben beschrieben, liest der Bildsensor 20A reflektiertes Licht, das von den eigenen Lichtquellen 31A und 32A emittiert und von der einen Oberfläche des Leseobjekts M reflektiert wird. Der Bildsensor 20B liest reflektiertes Licht, das von den eigenen Lichtquellen 31B und 32B emittiert und von der anderen Oberfläche des Leseobjekts M reflektiert wird, und liest auch hindurchgehendes Licht, das von den Lichtquellen 32A des Bildsensors 20A emittiert und durch das Leseobjekt M hindurchgeht. Die Lichtleiter der Bildsensoren 20A und 20B werden nun mit Bezug auf 5 im Detail beschrieben.
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5A zeigt einen Querschnitt S1-S2 des in 3 und 4 dargestellten Bildsensors 20A entlang der sich in Unterabtastrichtung erstreckenden Ebene. 3 zeigt einen Querschnitt S3-S4 des in 5A dargestellten Bildsensors 20A entlang der Ebene, die sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt. 4 zeigt einen Querschnitt S5-S6 des in 5A dargestellten Bildsensors 20A entlang der Ebene, die sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt. Der Lichtleiter 21A bestrahlt das Leseobjekt M mit Licht, das vom Bildsensor 20A als reflektiertes Licht gelesen werden soll. Der Lichtleiter 22A bestrahlt das Leseziel M mit Licht, das vom Bildsensor 20A als reflektiertes Licht gelesen werden soll, und bestrahlt das Leseziel M auch mit Licht, das vom Bildsensor 20B als hindurchgehendes Licht gelesen werden soll. Der Lichtleiter 21A enthält einen Lichtstreuer 15. Der Lichtleiter 22A enthält einen Lichtstreuer 15 und einen Lichtstreuer 16. Die Lichtstreuer 15 und 16 haben Muster zur Streuung des Lichts, z. B. durch Weißdruck oder Prismen.
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Das durch die Endflächen des Lichtleiters 21A einfallende Licht wird innerhalb des Lichtleiters 21A reflektiert und breitet sich in der Hauptabtastrichtung aus. Das sich ausbreitende Licht wird durch den Lichtstreuer 15 gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in Hauptabtastrichtung erstreckt, zur transparenten Platte 2A geführt. Der Lichtstreuer 15 im Lichtleiter 21A ist an der Position und unter dem Winkel so angeordnet, dass das reflektierte Licht in einer Richtung diagonal zur Normalenrichtung des Leseobjekts M verläuft und die Leseposition 17 erreicht. Auch das durch die Endflächen des Lichtleiters 22A einfallende Licht wird innerhalb des Lichtleiters 22A reflektiert und breitet sich in der Hauptabtastrichtung aus. Das sich ausbreitende Licht wird durch den Lichtstreuer 15 gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in Hauptabtastrichtung erstreckt, zur transparenten Platte 2A geführt. Der Lichtstreuer 15 im Lichtleiter 22A ist an der Position und unter dem Winkel so angeordnet, dass das reflektierte Licht in einer Richtung diagonal zur Normalenrichtung des Leseobjekts M verläuft und die Leseposition 17 von der Seite des Linsenkörpers 8A aus erreicht, welche der Seite des Lichtleiters 21A gegenüberliegt. Der Lichtstreuer 15 ist ein Beispiel für ein erstes Lichtreflexionsmuster. Das vom Leseziel M an der Leseposition 17 reflektierte Licht tritt in den Linsenkörper 8A ein. Der Linsenkörper 8A bildet ein Bild des reflektierten Lichts vom Leseziel M auf den Lichtempfangselementen 11A aus, die auf dem Sensorsubstrat 10A angeordnet sind. Die Lichtempfangselemente 11A wandeln optische Signale des Bildes des reflektierten Lichts in elektrische Signale um und geben die Signale an den Controller 14A aus. Das innerhalb des Lichtleiters 22A reflektierte und sich in Hauptabtastrichtung ausbreitende Licht wird durch den Lichtstreuer 16 ebenfalls gestreut und in Form von sich in Hauptabtastrichtung erstreckendem Linienlicht zur transparenten Platte 2A geführt. Der Lichtstreuer 16 im Lichtleiter 22A ist an der Position und unter dem Winkel so angeordnet, dass das reflektierte Licht in der Normalenrichtung des Leseobjekts M verläuft und die Leseposition 18 erreicht. Der Lichtstreuer 16 ist ein Beispiel für ein zweites Lichtreflexionsmuster.
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Das heißt, die Lichtquellen 32A, die gegenüber den Endflächen des Lichtleiters 22A vorgesehen sind, werden als gemeinsame Lichtquellen verwendet, um Licht zu emittieren, das vom Bildsensor 20A als reflektiertes Licht gelesen wird, und Licht, das vom Bildsensor 20B als hindurchgehendes Licht gelesen wird. 5B zeigt einen Querschnitt S1-S2 des in 3 und 4 dargestellten Bildsensors 20B entlang der in Unterabtastrichtung verlaufenden Ebene. 3 zeigt einen Querschnitt S3-S4 des in 5B dargestellten Bildsensors 20B entlang der Ebene, die sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt. 4 zeigt einen Querschnitt S5-S6 des in 5B dargestellten Bildsensors 20B entlang der Ebene, die sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt. Wie in 5B gezeigt, enthält jeder der Lichtleiter 21B und 22B des Bildsensors 20B auch einen Lichtstreuer 15. Der Lichtleiter 22B des Bildsensors 20B enthält keinen Lichtstreuer 16. Das durch die Endflächen des Lichtleiters 21B einfallende Licht wird im Inneren des Lichtleiters 21B reflektiert und breitet sich in der Hauptabtastrichtung aus. Das sich ausbreitende Licht wird durch den Lichtstreuer 15 gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in Hauptabtastrichtung erstreckt, zur transparenten Platte 2B geführt. Der Lichtstreuer 15 im Lichtleiter 21B ist an der Position und unter dem Winkel so angeordnet, dass das reflektierte Licht in einer Richtung diagonal zur Normalenrichtung des Leseobjekts M verläuft und die Leseposition 17 erreicht. Auch das durch die Endflächen des Lichtleiters 22B einfallende Licht wird innerhalb des Lichtleiters 22B reflektiert und breitet sich in der Hauptabtastrichtung aus. Das sich ausbreitende Licht wird durch den Lichtstreuer 15 gestreut und in Form von linearem Licht, das sich in Hauptabtastrichtung erstreckt, zur transparenten Platte 2B geführt. Der Lichtstreuer 15 im Lichtleiter 22B ist an der Position und unter dem Winkel so angeordnet, dass das reflektierte Licht in einer Richtung diagonal zur Normalenrichtung des Leseziels M verläuft und die Leseposition 17 von der Seite des Linsenkörpers 8B aus erreicht, welche der Seite des Lichts aus dem Lichtleiter 21B gegenüberliegt.
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Jede der Steuerungen 14A und 14B enthält einen Verschluss zur Steuerung der Belichtungszeit der Lichtempfangselemente 11A oder 11B. Die Belichtungszeit kann mit einem elektronischen Verschluss oder einem mechanischen Verschluss gesteuert werden.
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Der elektronische Verschluss dient dazu, dass angesammelte elektrische Ladungen während einer Ausleseperiode entfernt werden und die elektrischen Ladungen in den Lichtempfangselementen nur für eine vorbestimmte Zeit aufgenommen werden. Die Leseperiode gibt die Zeit vom Lesen des ersten Pixels bis zum Lesen des nächsten Pixels an. Der elektronische Verschluss ist geschlossen, während die Lichtempfangselemente elektrische Ladungen aufnehmen, und ist geöffnet, während die Lichtempfangselemente elektrische Ladungen ansammeln. Die Steuerungen 14A und 14B steuern Ansteuersignale für die elektronischen Verschlüsse und können dadurch die Belichtungszeiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 11A und 11B, d. h. die Zeiträume, in denen elektrische Ladungen angesammelt werden, steuern.
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Der mechanische Verschluss ist ein Verschluss, der zwischen den Lichtempfangselementen und dem Linsenkörper angeordnet ist, um Licht zu blockieren. Die Steuerungen 14A und 14B öffnen und schließen die mechanischen Verschlüsse und steuern damit die Belichtungszeiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 11A und 11B. Die Steuerungen 14A und 14B sind Beispiele für eine erste bzw. eine zweite Steuerung. Die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B wird nun unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
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In 6 stellen die Rechtecke mit diagonaler Schraffur jeweils eine Beleuchtungszeit der Lichtquellen und die höheren Segmente der Rechteckimpulse jeweils eine Belichtungszeit dar. Das heißt, die hohen und niedrigen Segmente der Rechteckimpulse entsprechen dem offenen bzw. geschlossenen Zustand des Verschlusses. Die Transportgeschwindigkeit des Leseobjekts M ist durch die Leseperiode und die Auflösung der Bildlesevorrichtung 1 definiert. Die Transportrate V des Leseobjekts M wird durch V=1/(P*R) dargestellt, wobei P die Leseperiode und R die Auflösung angibt. In dem in 6A gezeigten Beispiel emittieren die Lichtquellen 31B und 32B des Bildsensors 20B Licht während der ersten und dritten Leseperiode des Lesens von reflektiertem Licht im Bildsensor 20B. Während der Beleuchtung der Lichtquellen 31B und 32B öffnet und schließt der Controller 14B des Bildsensors 20B den Verschluss, um die Lichtempfangselemente 11B nur für die Zeit zu belichten, die für das Auslesen des reflektierten Lichts benötigt wird. Die Lichtquellen 31A und 32A des Bildsensors 20A emittieren Licht während der zweiten und vierten Leseperiode sowohl des Lesens von reflektiertem Licht im Bildsensor 20A als auch des Lesens von hindurchgehendem Licht im Bildsensor 20B. Während der Beleuchtung der Lichtquellen 31A und 32A öffnet und schließt der Controller 14A des Bildsensors 20A den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11A nur für die Zeit belichtet werden, die zum Auslesen des reflektierten Lichts erforderlich ist. Gleichzeitig öffnet und schließt der Controller 14B des Bildsensors 20B den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11B nur für die Zeit belichtet werden, die zum Auslesen des hindurchgehenden Lichts erforderlich ist. Da die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A zum Empfangen des reflektierten Lichts und der Lichtempfangselemente 11B zum Empfangen des hindurchgehenden Lichts entsprechend gesteuert werden, können die Lichtempfangselemente 11A und 11B trotz unterschiedlicher Mengen zwischen dem auf den Bildsensor 20A auftreffenden reflektierten Licht und dem auf den Bildsensor 20B auftreffenden hindurchgehenden Licht die gleiche Lichtmenge empfangen. Diese Konfiguration kann die Ausgangspegel des reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts ausgleichen, selbst wenn die Lichtquellen 32A als gemeinsame Lichtquellen verwendet werden, die sowohl als Quellen des reflektierten Lichts als auch als Quellen des hindurchgehenden Lichts dienen.
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In Bezug auf die Lichtmengen der Lichtquellen 31A, 32A, 31B und 32B müssen die Lichtquellen 32A des Bildsensors 20A nur Licht von wenigstens der zum Lesen von hindurchgehendem Licht erforderlichen Mindestmenge emittieren, und die Lichtquellen 31B des Bildsensors 20A und die Lichtquellen 31B und 32B des Bildsensors 20B müssen nur Licht von wenigstens der zum Lesen von reflektiertem Licht erforderlichen Mindestmenge emittieren.
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Wie in 6B gezeigt, können die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B auch durch mehrfache Öffnungs- und Schließvorgänge des Verschlusses mittels Impulssteuerung während der Leseperiode gesteuert werden. Die Belichtungszeiten können auch ohne den elektronischen oder mechanischen Verschluss gesteuert werden.
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Wie oben beschrieben, kann die Bildlesevorrichtung 1, die mit dem Paar von Bildsensoren 20A und 20B gemäß Ausführungsform 1 ausgestattet ist, die Mengen an aufgenommenem Licht durch Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B einstellen. Diese Konfiguration kann die Ausgangspegel des reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts ausgleichen, die von den gemeinsamen Lichtquellen 32A durch den Lichtleiter 22A emittiert und vom Leseziel M reflektiert werden und durch dieses hindurchgehen.
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(Ausführungsform 2)
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Obwohl die Leseposition des Bildsensors 20A in Unterabtastrichtung gemäß Ausführungsform 1 von der Leseposition des Bildsensors 20B beabstandet ist, fällt die Leseposition des Bildsensors 20A mit der Leseposition des Bildsensors 20B gemäß Ausführungsform 2 zusammen. Die Bildsensoren 20A und 20B haben die gleichen Komponenten und Funktionen wie gemäß Ausführungsform 1.
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7 zeigt einen Schnitt der Bildlesevorrichtung entlang der sich in Unterabtastrichtung erstreckenden Ebene gemäß der Ausführungsform 2 der Offenbarung. In Ausführungsform 2 sendet der Bildsensor 20A Licht zu einer Leseposition 19 und liest reflektiertes Licht, das von einer Oberfläche des Leseziels M reflektiert wird. Der Bildsensor 20B sendet ebenfalls Licht zu der Leseposition 19 und liest reflektiertes Licht, das von der anderen Oberfläche des Leseziels M reflektiert wird. Der Bildsensor 20B liest auch hindurchgehendes Licht, das vom Bildsensor 20A zur Leseposition 19 abgestrahlt wird und durch das Leseziel M hindurchgeht. Das heißt, die Lichtquellen 31A und 32A (nicht dargestellt) des Bildsensors 20A dienen sowohl als Reflexionslichtquelle als auch als Quelle für hindurchgehendes Licht. Die Leseposition 19 ist ein Beispiel für die erste Leseposition.
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In Ausführungsform 2 liest der Bildsensor 20B hindurchgehendes Licht, das vom Bildsensor 20A in einer Richtung diagonal zur Normalenrichtung des Leseobjekts M auf das Leseobjekt M abgestrahlt wird und durch das Leseobjekt M hindurchgeht.
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Wie oben beschrieben, fallen die Lesepositionen der Bildsensoren 20A und 20B gemäß der Ausführungsform 2 zusammen. Durch diese Ausgestaltung kann die Größe der Bildlesevorrichtung 1 reduziert werden.
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Obwohl der Bildsensor 20A gemäß den obigen Ausführungsformen nur das reflektierte Licht vom Leseziel M liest, ist diese Konfiguration nur ein Beispiel. Gemäß einer ersten Modifikation kann der Bildsensor 20A nicht nur das reflektierte Licht vom Leseziel M lesen, sondern auch das hindurchgehende Licht vom Leseziel M, wie der Bildsensor 20B. In diesem Fall umfasst der Lichtleiter 22B in der Konfiguration, in welcher die Leseposition des Bildsensors 20A von der Leseposition des Bildsensors 20B in Unterabtastrichtung wie in Ausführungsform 1 beabstandet ist, zusätzlich einen Lichtstreuer 16, welcher das durch die Endflächen einfallende Licht reflektiert und das Licht zum Austritt in Normalenrichtung des Leseziels M führt. Das heißt, die Lichtquellen 32B dienen wie die Lichtquellen 32A sowohl als Quellen für das reflektierte Licht als auch für das hindurchgehende Licht. In der Ausführungsform, in der die Ausleseposition des Bildsensors 20A mit der Ausleseposition des Bildsensors 20B übereinstimmt, wie in Ausführungsform 2, liest der Bildsensor 20A hindurchgehendes Licht, das vom Bildsensor 20B zum Leseziel M in einer Richtung diagonal zur Normalenlinienrichtung des Leseziels M austritt und durch das Leseziel M hindurchgeht. Die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B gemäß der ersten Modifikation wird nun unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
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In 8 stellen die Rechtecke mit diagonaler Schraffur jeweils eine Beleuchtungszeit der Lichtquellen und die höheren Segmente der Rechteckimpulse jeweils eine Belichtungszeit dar. Das heißt, die hohen und niedrigen Segmente der Rechteckimpulse entsprechen dem offenen bzw. geschlossenen Zustand des Verschlusses. In dem in 8A gezeigten Beispiel emittieren die Lichtquellen 31B und 32B des Bildsensors 20B Licht während der ersten und dritten Leseperiode sowohl des Lesens des hindurchgehenden Lichts im Bildsensor 20A als auch des Lesens des reflektierten Lichts im Bildsensor 20B. Während der Beleuchtung der Lichtquellen 31B und 32B öffnet und schließt der Controller 14B des Bildsensors 20B den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11B nur für die Zeit belichtet werden, die zum Lesen des reflektierten Lichts erforderlich ist. Gleichzeitig öffnet und schließt der Controller 14A des Bildsensors 20A den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11A nur für die Zeit belichtet werden, die zum Lesen des hindurchgehenden Lichts erforderlich ist. Die Lichtquellen 31A und 32A des Bildsensors 20A emittieren Licht während der zweiten und vierten Leseperiode sowohl des Lesens von reflektiertem Licht im Bildsensor 20A als auch des Lesens von hindurchgehendem Licht im Bildsensor 20B. Während der Beleuchtung der Lichtquellen 31A und 32A öffnet und schließt der Controller 14A des Bildsensors 20A den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11A nur für die Zeit belichtet werden, die zum Lesen des reflektierten Lichts erforderlich ist. Gleichzeitig öffnet und schließt der Controller 14B des Bildsensors 20B den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11B nur für die Zeit belichtet werden, die zum Lesen des hindurchgehenden Lichts erforderlich ist. Da die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A zum Empfangen des reflektierten Lichts und der Lichtempfangselemente 11B zum Empfangen des hindurchgehenden Lichts entsprechend gesteuert werden, können die Lichtempfangselemente 11A und 11B trotz unterschiedlicher Mengen zwischen dem auf den Bildsensor 20A auftreffenden reflektierten Licht und dem auf den Bildsensor 20B auftreffenden hindurchgehenden Licht die gleiche Lichtmenge empfangen. Diese Konfiguration kann die Ausgangspegel des reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts ausgleichen, selbst wenn die Lichtquellen 32A und 32B als gemeinsame Lichtquellen verwendet werden, die sowohl als Quellen des reflektierten Lichts als auch als Quellen des hindurchgehenden Lichts dienen. Wie in 8B gezeigt, können die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B auch durch mehrfache Öffnungs- und Schließvorgänge des Verschlusses unter Verwendung der Impulsansteuerung während der Leseperiode gesteuert werden.
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Gemäß einer zweiten Modifikation kann der Bildsensor 20B nur das hindurchgehende Licht des Leseziels M lesen. In diesem Fall sollte der Bildsensor 20B nicht unbedingt die Beleuchtungseinrichtung mit den Lichtquellen 31B und 32B und den Lichtleitern 21B und 22B umfassen. Die Steuerung der Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B gemäß der zweiten Modifikation wird nun unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
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In 9 stellen die Rechtecke mit diagonaler Schraffur jeweils eine Beleuchtungszeit der Lichtquellen und die höheren Segmente der Rechteckimpulse jeweils eine Belichtungszeit dar. Das heißt, die hohen und niedrigen Segmente der Rechteckimpulse entsprechen dem offenen bzw. geschlossenen Zustand des Verschlusses. In dem in 9A gezeigten Beispiel emittieren die Lichtquellen 31A und 32A des Bildsensors 20A Licht während aller Leseperioden sowohl des Lesens von reflektiertem Licht im Bildsensor 20A als auch des Lesens von hindurchgehendem Licht im Bildsensor 20B. Während der Beleuchtung der Lichtquellen 31A und 32A öffnet und schließt der Controller 14A des Bildsensors 20A den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11A nur für die Zeit belichtet werden, die für das Lesen von reflektiertem Licht erforderlich ist. Gleichzeitig öffnet und schließt der Controller 14B des Bildsensors 20B den Verschluss, damit die Lichtempfangselemente 11B nur für die Zeit belichtet werden, die zum Lesen des hindurchgehenden Lichts erforderlich ist. Da die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A zum Empfangen des reflektierten Lichts und der Lichtempfangselemente 11B zum Empfangen des hindurchgehenden Lichts entsprechend gesteuert werden, können die Lichtempfangselemente 11A und 11B trotz unterschiedlicher Mengen zwischen dem auf den Bildsensor 20A auftreffenden reflektierten Licht und dem auf den Bildsensor 20B auftreffenden hindurchgehenden Licht die gleiche Lichtmenge empfangen. Diese Konfiguration kann die Ausgangspegel des reflektierten Lichts und des hindurchgehenden Lichts ausgleichen, selbst wenn die Lichtquellen 32A als gemeinsame Lichtquellen verwendet werden, die sowohl als Quellen des reflektierten Lichts als auch als Quellen des hindurchgehenden Lichts dienen. Wie in 9B gezeigt, können die Belichtungszeiten der Lichtempfangselemente 11A und 11B auch durch mehrfache Öffnungs- und Schließvorgänge des Verschlusses unter Verwendung der Impulssteuerung während der Leseperiode gesteuert werden.
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Obwohl sowohl der Controller 14A des Bildsensors 20A als auch der Controller 14B des Bildsensors 20B die Belichtungszeiten gemäß den obigen Ausführungsformen steuern, ist diese Konfiguration nur ein Beispiel. Der Controller 14B muss nicht unbedingt den Verschluss zur Steuerung der Belichtungszeiten enthalten, wenn die von den Lichtquellen 32A, 31B und 32B emittierten Lichtmengen so eingestellt werden, dass in jeder Leseperiode immer die maximale Belichtungszeit im Bildsensor 20B erreicht wird, wie in dem in 6A gezeigten Beispiel.
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Das Vorstehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl in der vorangegangenen Diskussion bestimmte Ausführungsformen vorgestellt wurden, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen eher in einem illustrativen als in einem einschränkenden Sinne zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der Erfindung ist nur durch die enthaltenen Ansprüche definiert, zusammen mit dem vollen Bereich der Äquivalente, die diesen Ansprüchen zustehen.
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-236393 , eingereicht am 18. Dezember 2018, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bildlesevorrichtung
- 2A, 2B
- Durchsichtige Platte
- 3A, 3B
- Lichtleiter-Trägerelement
- 4A, 4B
- Halterung
- 5A, 5B
- Lichtquelle-Substrat
- 6A, 6B
- Wärmeleitendes Blatt
- 7A, 7B
- Kühlkörper
- 8A, 8B
- Linsenkörper
- 9A, 9B
- Gehäuse
- 10A, 10B
- Sensorsubstrat
- 11A, 11B
- Lichtempfangselement
- 14A, 14B
- Controller
- 15, 16
- Lichtstreuer
- 17, 18,
- 19 Leseposition
- 20A, 20B
- Bildsensor
- 21A, 21B, 22A, 22B
- Lichtleiter
- 31A, 31B, 32A, 32B
- Lichtquelle
- 91A, 91B
- Linsenkörperhalter
- M
- Leseziel
- X
- Hauptabtastrichtung
- Y
- Unterabtastrichtung
- Z
- Höhenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/061274 [0003]
- JP 2018236393 [0042]
