DE112022002969T5

DE112022002969T5 - Optisches Element und Bildlesevorrichtung

Info

Publication number: DE112022002969T5
Application number: DE112022002969.2T
Authority: DE
Inventors: Hideki Matsui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2024-04-11
Also published as: CN117413510A; WO2022260108A1; JPWO2022260108A1; JP7430823B2; US20240251049A1

Abstract

Ein optisches Element (1) umfasst eine Linsenanordnung (6) mit Linsenkörpern (5) und transmissiven Elementen (7). Die transmissiven Elemente (7) sind aus einem Material mit einem gleichförmigen Brechungsindex gebildet und sind an Positionen angeordnet, die näher an einem abzulesenden Objekt (D) oder an Positionen, die weiter von dem abzulesenden Objekt (D) entfernt sind als die zugehörigen Linsenkörper (5). Die transmissiven Elemente (7) haben eine säulenartige Form, die sich entlang der optischen Achsen der Linsenkörper (5) erstrecken und ermöglichen, dass Licht, das durch eine Endfläche einfällt, durch die andere Endfläche austritt. Die optischen Achsen (AX1) der Linsenkörper (5) sind von den Mittelachsen (C1) der transmissiven Elemente (7), die den jeweiligen Linsenkörpern (5) zugehören, zumindest in der Nebenscanrichtung abgewichen, und eine Endfläche des transmissiven Elements, der eine Endfläche jedes Linsenkörpers (5) gegenüberliegt, ist dabei eine Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements (7).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein optisches Element und eine Vorrichtung zum Lesen von Bildern.
Hintergrund der Erfindung
Einige Bildlesevorrichtungen emittieren Licht auf ein zu lesendes Objekt, bewirken, dass mehrere Linsenkörper, die in einem Array angeordnet sind, das Licht, das durch das zu lesende Objekt hindurchgeht oder von diesem reflektiert wird, bündeln, und bewirken, dass mehrere optische Abtastelemente, die in einer Linie angeordnet sind, das Licht erkennen. Beispiele für Bildlesevorrichtungen dieser Art sind in den Patentschriften 1 und 2 offenbart.
Diese Bildlesevorrichtungen umfassen jeweils eine Linsenanordnung eines aufrichtenden optischen Systems mit gleicher Vergrößerung. Spezifische Beispiele für die Linsenanordnung umfassen eine Stablinsenanordnung mit mehreren Linsenkörpern, die eine kreiszylindrische Form aufweisen, und eine Mikrolinsenanordnung.
Jede der in den Patentschriften 1 und 2 offenbarten Bildlesevorrichtungen, die mit der oben erwähnten Linsenanordnung versehen sind, umfasst Überlappungsverhinderungsabschnitte, die zwischen Linsenelementen angeordnet sind, um die Schärfentiefe zu erhöhen. Die Überlappungsverhinderungsabschnitte begrenzen eine Überlappung zwischen den von den Linsenelementen erzeugten Bildern und können so den Durchmesser der von den Linsenelementen erzeugten Bilder steuern und die Schärfentiefe erhöhen.
Die in der Patentliteratur 2 offenbarte Vorrichtung umfasst eine lichtdurchlässige zylindrische Anordnung, die mehrere lichtdurchlässige zylindrische Abschnitte umfasst, die Beispiele für die Überlappungsschutzabschnitte sind. Die lichtdurchlässigen zylindrischen Abschnitte sind zwischen der Linsenanordnung und einer Sensoranordnung in Verbindung mit den jeweiligen optischen Achsen der Linsenkörper angeordnet und ermöglichen, dass Licht, das von den Linsenkörpern durch eine Endfläche einfällt, durch die andere Endfläche in Richtung der Sensorelemente austritt. Durch die Einstellung der Längen der lichtdurchlässigen zylindrischen Abschnitte in den Richtungen der optischen Achsen kann verhindert werden, dass sich die von den Linsenkörpern erzeugten Bilder gegenseitig überlappen.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H6-342131
Patentliteratur 2: Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2020/196168

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabenstellung
Die in Patentliteratur 2 offenbarte Vorrichtung zum Lesen von Bildern umfasst die Linsenkörper, die in Kontakt miteinander angeordnet sind, und die lichtdurchlässigen zylindrischen Teile, die in Verbindung mit den jeweiligen Linsenkörpern in Kontakt miteinander angeordnet sind. Wenn die optische Achse eines Linsenkörpers von der Mittelachse des zugehörigen lichtübertragenden zylindrischen Abschnitts abweicht, tritt das aus dem Linsenkörper austretende Licht ungewollt in einen lichtübertragenden zylindrischen Abschnitt ein, der dem diesem Linsenkörper zugehörigen lichtübertragenden zylindrischen Abschnitt benachbart ist. Dies kann zu einer Überlappung der Bilder führen, die von den aneinander angrenzenden Linsenkörpern erzeugt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, das erreicht wurde, um die obigen Probleme zu lösen, ist es, ein optisches Element und eine Bildlesevorrichtung vorzusehen, die eine Überlappung zwischen von Linsenkörpern erzeugten Bildern unterdrücken kann, unabhängig von einem Fehler in der Anordnung von mindestens einem der Linsenkörper und transmissiven Elemente zur Unterdrückung einer Überlappung zwischen von den Linsenkörpern erzeugten Bildern.
Lösung der Aufgabenstellung
Ein optisches Element gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Linsenanordnung und transmissive Elemente. Die Linsenanordnung umfasst Linsenkörper, die in einer Linie in einer Hauptscanrichtung angeordnet sind und so konfiguriert sind, dass sie Licht von einem zu lesenden Objekt konvergieren. Die transmissiven Elemente sind gebildet aus einem Material mit gleichförmigem Brechungsindex und sind an Positionen angeordnet, die dem zu lesenden Objekt näher sind als die zugehörigen Linsenkörper, oder an Positionen, die weiter von dem zu lesenden Objekt entfernt sind als die zugehörigen Linsenkörper. Die transmissiven Elemente haben eine säulenartige Form, die sich entlang der optischen Achsen der Linsenkörper erstreckt, so dass Licht, das durch die eine Endfläche einfällt, durch die andere Endfläche austreten kann. Die Linsenkörper haben jeweils in einem Querschnitt in einer zur optischen Achse des Linsenkörpers orthogonalen Ebene eine Länge in Hauptscanrichtung an einer ersten Position, die kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an einer zweiten Position durch die optische Achse. Die erste Position ist von der zweiten Position in einer Nebenscanrichtung, die die Hauptscanrichtung schneidet, abgewichen. Die transmissiven Elemente haben in einem Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene jeweils eine Länge in Hauptscanrichtung an einer dritten Position, die kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an einer vierten Position durch die Mittelachse des transmissiven Elements. Die dritte Position ist von der vierten Position in der Nebenscanrichtung abgewichen. Die optischen Achsen der Linsenkörper sind zumindest in der Nebenscanrichtung von den Mittelachsen der transmissiven Elemente, die den jeweiligen Linsenkörpern zugehören, abgewichen, und eine Endfläche des transmissiven Elements, der eine Endfläche jedes der Linsenkörper gegenüberliegt, ist dadurch eine Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Das optische Element gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Überlappung zwischen Bildern unterdrücken, die von den aneinander angrenzenden Linsenkörpern gebildet werden, unabhängig von einem Fehler in der Anordnung von mindestens einem der Linsenkörper und der transmissiven Elemente.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Schnittansicht einer Bildlesevorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Elements gemäß Ausführungsform 1;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des optischen Elements gemäß Ausführungsform 1;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines transmissiven Elements gemäß Ausführungsform 1;
5 veranschaulicht die Lagebeziehungen zwischen Linsenkörpern und transmissiven Elementen, die in einem optischen Element gemäß einem Vergleichsbeispiel umfasst sind;
6 illustriert eine Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und einer Sensoranordnung gemäß Ausführungsform 1;
7 veranschaulicht die Positionsbeziehungen zwischen Linsenkörpern und den transmissiven Elementen, die in dem optischen Element gemäß Ausführungsform 1 umfasst sind;
8 illustriert eine Positionsbeziehung zwischen einem optischen Element und einer Sensoranordnung gemäß Ausführungsform 2;
9 veranschaulicht die Positionsbeziehungen zwischen Linsenkörpern und transmissiven Elementen, die in dem optischen Element gemäß Ausführungsform 2 umfasst sind;
10 veranschaulicht die Lagebeziehungen zwischen Linsenkörpern und transmissiven Elementen, die in einem optischen Element gemäß einem Vergleichsbeispiel umfasst sind;
11 ist eine Schnittansicht einer ersten Modifikation der Bildlesevorrichtung gemäß den Ausführungsformen;
12 ist eine Schnittansicht einer zweiten Modifikation der Bildlesevorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen; und
13 ist eine Schnittansicht einer dritten Modifikation der Bildlesevorrichtung gemäß den Ausführungsformen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein optisches Element und eine Vorrichtung zum Lesen von Bildern gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen sind die identischen oder einander zugehörigen Komponenten mit demselben Referenzsymbol vorgesehen.
Ausführungsform 1
Im Folgenden wird eine Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf einer beispielhaften Bildlesevorrichtung zum Lesen von Informationen, wie Bildern, Zeichen und Mustern, auf einer Oberfläche eines zu lesenden Objekts D liegt. Beispiele für das zu lesende Objekt D umfassen blattartige Objekte, beispielsweise Dokumente, Papiergeld und Wertpapiere, Trägermaterialien und Bahnen aus blattförmigen Fasern. Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung 2 ist die Hauptscanrichtung als X-Achse, die Nebenscanrichtung als Y-Achse und die Richtung der Lesetiefe als Z-Achse definiert. Die Hauptscanrichtung und die Nebenscanrichtung schneiden sich gegenseitig und sind vorzugsweise orthogonal zueinander. In Ausführungsform 1 sind die X-, Y- und Z-Achse orthogonal zueinander. Das Gleiche gilt für die anderen Zeichnungen.
Wie in 1 dargestellt, bei der es sich um eine Schnittansicht in einer Ebene handelt, die sich in der Nebenscanrichtung der Bildlesevorrichtung 2 erstreckt, umfasst die Bildlesevorrichtung 2 Lichtquellen 9, die Licht auf das zu lesende Objekt D emittieren, eine transmissive Platte 10, die die Übertragung des von den Lichtquellen 9 emittierten Lichts ermöglicht, und ein optisches Element 1, das mehrere Linsenkörper umfasst, die das von dem zu lesenden Objekt D reflektierte Licht bündeln. Die Bildlesevorrichtung 2 umfasst ferner eine Sensoranordnung 4 mit mehreren Sensorelementen 3, die das von dem optischen Element 1 gebündelte Licht empfangen, und ein mit der Sensoranordnung 4 versehenes Sensorträgermaterial 11. Die Bildlesevorrichtung 2 umfasst ferner ein Gehäuse 12, an dem die transmissive Platte 10 und das Sensorträgermaterial 11 befestigt sind und in dem die Lichtquellen 9, das optische Element 1 und die Sensoranordnung 4 untergebracht sind.
Bei den Lichtquellen 9 handelt es sich um lineare Lichtquellen, die lineares Licht zu den Lesepositionen emittieren, durch die das zu lesende Objekt D transportiert wird, wie mit den gestrichelten Pfeilen in 1 dargestellt. Ein typisches Beispiel für die Lichtquellen 9 ist eine seitliche Lichtquelle. Die seitliche Lichtquelle umfasst einen Lichtleiter, der sich in Richtung der X-Achse erstreckt, und Lichtquellenelemente, die an den Enden des Lichtleiters in Richtung der X-Achse angeordnet sind. Ein typisches Beispiel für das von den Lichtquellen 9 emittierte Licht, das zum Lesen von Informationen auf dem zu lesenden Objekt D verwendet wird, ist sichtbares Licht.
Die transmissive Platte 10 ist am Gehäuse 12 befestigt und verschließt eine dem Leseobjekt D zugewandte Öffnung 12a des Gehäuses 12. Die transmissive Platte 10 ermöglicht die Übertragung des von den Lichtquellen 9 emittierten Lichts. Im Einzelnen ist die transmissive Platte 10 aus einem Material gebildet, beispielsweise aus transparentem Glas oder transparentem Harz, das einen ausreichend hohen Transmissionsgrad aufweist, damit das von den Lichtquellen 9 emittierte Licht das zu lesende Objekt D erreichen kann, wie mit den gestrichelten Pfeilen in 1 dargestellt, und damit das Licht von dem zu lesenden Objekt D die Sensorelemente 3 erreichen kann. Die transmissive Platte 10 hat die Form einer flachen Platte mit flachen Oberflächen, die sich in Haupt- und Nebenscanrichtung erstrecken. Die transmissive Platte 10 hat eine Oberfläche, die die Öffnung 12a des Gehäuses 12 verschließt, und die andere Oberfläche dient als Lesefläche für das zu lesende Objekt D. Die Lesefläche begrenzt die Lesepositionen für das zu lesende Objekt D.
Das Gehäuse 12 hat eine Kastenform mit der Öffnung 12a, die dem zu lesenden Objekt D zugewandt ist, und einer Öffnung 12b, die der Öffnung 12a gegenüberliegt. Das Gehäuse 12 ist aus einem Material gefertigt, das externes Licht blockiert. Beispiele für das Material umfassen Metalle, beispielsweise Aluminium und Eisen, sowie Kunstharze. Das Gehäuse 12 nimmt die Lichtquellen 9, das optische Element 1 und die Sensoranordnung 4 auf, die direkt oder indirekt an dem Gehäuse 12 befestigt sind und von dem Gehäuse 12 gehalten werden. Das Gehäuse 12 verhindert, dass Licht von außerhalb der Bildlesevorrichtung 2 zu den Lichtempfängern, insbesondere zu den Sensorelementen 3 gelangt. Das Gehäuse 12 verhindert auch, dass Verunreinigungen, beispielsweise Staub und Wassertropfen, in die Vorrichtung 2 eindringen.
Das Sensorträgermaterial 11 ist aus einem Harz gebildet, beispielsweise aus einem Glas/Epoxid-Verbundstoff. Das Sensorträgermaterial 11 ist mit mehreren Sensorelementen 3 und anderen Komponenten, beispielsweise einer Treiberschaltung und einer Verarbeitungsschaltung für Signale, die nicht dargestellt sind, vorgesehen. Das Sensorträgermaterial 11 wird am Gehäuse 12 befestigt, wobei die vertikal untere Öffnung 12b des Gehäuses 12 so verschlossen wird, dass sich die Sensorelemente 3 innerhalb der Öffnung 12b befinden.
Die Sensorelemente 3 sind in Hauptscanrichtung angeordnet und mit einem Befestigungselement, beispielsweise einem Klebstoff, auf dem Sensorträgermaterial 11 befestigt. Jedes der Sensorelemente 3 ist für den zugehörigen Linsenkörper 5 vorgesehen und empfängt das durch den zugehörigen Linsenkörper 5 gebündelte Licht. Das Sensorelement 3 ist vorzugsweise an einer Position angeordnet, die durch die optische Achse AX1 des zugehörigen Linsenkörpers 5 gehört. Das Sensorelement 3 ist beispielsweise aus einer integrierten Sensorschaltung (IC) gebildet. Das Sensorelement 3 empfängt das durch den zugehörigen Linsenkörper 5 gebündelte Licht, wandelt das Licht durch photoelektrische Umwandlung in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal aus. Die von den Sensorelementen 3 ausgegebenen elektrischen Signale werden von der Signalverarbeitungsschaltung in Bilddaten umgewandelt. Die optische Achse AX1 des Linsenkörpers 5 liegt parallel zur Z-Achse. Die optische Achse AX1 des Linsenkörpers 5 liegt orthogonal zur XY-Ebene, die auch als orthogonale Ebene der optischen Achse bezeichnet wird.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, umfasst das optische Element 1 die Linsenanordnung 6, die mehrere Linsenkörper 5 umfasst, die in einer Linie in der Hauptscanrichtung angeordnet sind, und eine Transmissionselementanordnung 8, die mehrere transmissive Elemente 7 umfasst, die es ermöglichen, dass Licht, das durch eine Endfläche einfällt, durch die andere Endfläche austritt.
Die Linsenanordnung 6 umfasst die Linsenkörper 5 und zwei seitliche Platten 56, um die Linsenkörper 5 dazwischen zu halten. Die Linsenkörper 5 sind in Ausführungsform 1 in der Hauptscanrichtung angeordnet und stehen dabei in Kontakt miteinander. Die Linsenkörper 5 bündeln das Licht des zu lesenden Objekts D. Die Erstreckungsrichtungen der optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 sind orthogonal zur Hauptscanrichtung und zur Nebenscanrichtung. Mit anderen Worten: Die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 verlaufen parallel zur Z-Achse. Die Linsenkörper 5 bündeln das von den Lichtquellen 9 emittierte und vom zu lesenden Objekt D reflektierte Licht. Jeder der Linsenkörper 5 hat eine kreiszylindrische Form und ist vorzugsweise aus einer Stablinse gebildet, bei der es sich um eine Gradientenindexlinse handelt, deren Brechungsindex in radialen Richtungen variiert und die dazu bestimmt ist, ein aufrechtes nicht-vergrößertes Bild zu erzeugen.
Die beiden seitlichen Platten 56 halten die Linsenkörper 5 zwischen sich und sind in Richtung der Y-Achse einander gegenüberliegend angeordnet. Die seitlichen Platten 56 haben eine flache Form und sind aus einem lichtblockierenden Material gebildet. Das Material umfasst beispielsweise Metalle, wie Aluminium und Eisen, und Kunststoffe. Der Raum zwischen den zwei seitlichen Platten 56 ist vorzugsweise mit einem lichtblockierenden Klebstoff gefüllt. Diese Struktur kann eine Abweichung der Relativpositionen der Linsenkörper 5 und der seitlichen Platten 56 zueinander unterdrücken.
Die Transmissionselementanordnung 8 verhindert eine Überlappung der von den benachbarten Linsenkörpern 5 erzeugten Bilder, d.h. sie trennt die optischen Wege des von den benachbarten Linsenkörpern 5 konvergierten Lichts. Die Transmissionselementanordnung 8 umfasst die transmissiven Elemente 7 und zwei seitliche Platten 78, die die transmissiven Elemente 7 zwischen sich halten. Die transmissiven Elemente 7 sind in Ausführungsform 1 in der Hauptscanrichtung angeordnet, während sie miteinander in Kontakt stehen.
Die transmissiven Elemente 7 sind in Verbindung mit den jeweiligen Linsenkörpern 5 vorgesehen. Die transmissiven Elemente 7 sind an Positionen angeordnet, die näher an dem zu lesenden Objekt D liegen als die zugehörigen Linsenkörper 5 zugehören, oder an Positionen, die weiter von dem zu lesenden Objekt D entfernt sind als die zugehörigen Linsenkörper 5 zugehörig sind. Die transmissiven Elemente 7 in Ausführungsform 1 sind an Positionen angeordnet, die weiter von dem zu lesenden Objekt D entfernt sind als die Linsenkörper 5, mit anderen Worten, zwischen den Linsenkörpern 5 und den Sensorelementen 3. Jedes der transmissiven Elemente 7 ist in Kontakt mit dem in Erstreckungsrichtung der optischen Achse AX1 zugehörigen Ende des zugehörigen Linsenkörpers 5 angeordnet, und zwar mit dem in Richtung der Z-Achse negativen Ende.
Die transmissiven Elemente 7 sind in der Hauptscanrichtung in einer Linie angeordnet, wobei sie zumindest in der Nebenscanrichtung, also zumindest in der Y-Achsenrichtung, von den zugehörigen Linsenkörpern 5 abgewichen sind. Die transmissiven Elemente 7 sind in Ausführungsform 1 in einer Linie in der X-Achsenrichtung angeordnet, während sie in den Y-Achsenrichtungen von den Linsenkörpern 5 abgewichen sind. Mit anderen Worten, die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 sind von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Sub-Scan-Richtung abgewichen.
Das transmissive Element 7 ist aus einem Material mit einem gleichförmigen Brechungsindex gebildet, unabhängig von den Positionen im transmissiven Element 7, und hat eine säulenartige Form, die sich entlang der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5 erstreckt. Das Material mit einem gleichförmigen Brechungsindex bedeutet, dass das Material an jeder Position einen Brechungsindex aufweist, der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, der Herstellungsfehler einschließt. Beispielsweise handelt es sich bei dem transmissiven Element 7 um ein kreiszylindrisches Element aus Glas oder Harz, das einen gleichförmigen Brechungsindex und eine gleichförmige Durchlässigkeit unabhängig von den Positionen im transmissiven Element 7 aufweist. Das transmissive Element 7 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine hinreichend geringe Verformung aufweist, beispielsweise aus einem Material, das keine Verformung aufweist. Das transmissive Element 7 in Ausführungsform 1 hat eine kreiszylindrische Form mit demselben Durchmesser wie der des Linsenkörpers 5.
Das transmissive Element 7 ermöglicht die Übertragung des von den Lichtquellen 9 emittierten Lichts. Im Einzelnen lässt das transmissive Element 7 das Licht durch eine Endfläche eintreten und durch die andere Endfläche austreten. Das transmissive Element 7 in Ausführungsform 1 lässt das von dem Linsenkörper 5 einfallende Licht durch die dem Linsenkörper 5 zugewandte Endfläche, d.h. die in eine positive Z-Achsenrichtung weisende Endfläche, durch die dem Sensorelement 3 zugewandte Endfläche, d.h. die in eine negative Z-Achsenrichtung weisende Endfläche, austreten.
Die beiden seitlichen Platten 78 halten die transmissiven Elemente 7 zwischen sich und sind in Y-Achsenrichtung einander gegenüberliegend angeordnet. Die seitlichen Platten 78 haben die Form einer flachen Platte und sind aus einem lichtundurchlässigen Material gebildet. Das Material umfasst beispielsweise Metalle, wie Aluminium und Eisen, und Harze. Der Raum zwischen den zwei seitlichen Platten 78 ist vorzugsweise mit einem lichtblockierenden Klebstoff gefüllt. Diese Struktur kann eine Abweichung der Relativpositionen der transmissiven Elemente 7 und der seitlichen Platten 78 zueinander unterdrücken.
Die seitliche Oberfläche jedes transmissiven Elements 7, d.h. der äußere Umfang des transmissiven Elements 7 um die Z-Achse herum, wurde zumindest entweder einer Behandlung zur Unterdrückung der diffusen Reflexion des an der seitlichen Oberfläche ankommenden externen Lichts oder einer Behandlung zur Unterdrückung der regelmäßigen Reflexion des an der seitlichen Oberfläche ankommenden externen Lichts unterzogen. Wie in 4 dargestellt, umfasst das transmissive Element 7 in Ausführungsform 1 ein kreiszylindrisches Element 71 und ein Reflektionsunterdrückungselement 72, das aus einem rohrförmigen Element gebildet ist, dessen Innenumfang mit dem Außenumfang des kreiszylindrischen Elements 71 in Kontakt steht. Im Einzelnen wird das transmissive Element 7 durch Aufbringen des Reflektionsunterdrückungselements 72 aus einem schwarzen Harz auf den Außenumfang des kreiszylindrischen Elements 71 gebildet. Das Reflektionsunterdrückungselement 72, das aus einem schwarzen Harz gebildet ist, unterdrückt Licht, das an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 reflektiert wird. Das Reflektionsunterdrückungselement 72 absorbiert auch Licht innerhalb des transmissiven Elements 7, das versucht, durch die Seitenfläche auszutreten. Der oben erwähnte lichtblockierende Klebstoff, der zwischen die beiden seitlichen Platten 78 gefüllt ist, kann als Reflektionsunterdrückungselement 72 dienen.
5 veranschaulicht ein Vergleichsbeispiel, bei dem die Linsenkörper nicht von den transmissiven Elementen in der Unterabtastungsrichtung abgewichen sind. Eine in 5 dargestellte Bildlesevorrichtung 90 weist dieselbe Konfiguration wie die Bildlesevorrichtung 2 auf, unterscheidet sich aber von der Bildlesevorrichtung 2 dadurch, dass mehrere Linsenkörper 91 nicht von mehreren transmissiven Elementen 92 in den Y-Achsenrichtungen abgewichen sind. 5 ist eine Ansicht einer Linsenanordnung der Bildlesevorrichtung 90 in Richtung der positiven Z-Achse. In 5 sind die Konturen der Linsenkörper 91 mit durchgezogenen Linien und die Konturen der transmissiven Elemente 92 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Linsenkörper 91 sind in Hauptscanrichtung angeordnet und liegen aneinander an. Die transmissiven Elemente 92 sind in der Hauptscanrichtung angeordnet und berühren sich dabei.
Für den Fall, dass die transmissiven Elemente 92 aufgrund von Herstellungsfehlern in den transmissiven Elementen 92 einen kleineren Durchmesser als die Linsenkörper 91 haben, sind die Mittelachsen der transmissiven Elemente 92 von den optischen Achsen der zugehörigen Linsenkörper 91 abgewichen. Die Endfläche des transmissiven Elements 92 am linken Ende in 5 liegt daher beispielsweise den Endflächen der beiden Linsenkörper 91 am linken Ende gegenüber und berührt diese. Diese Struktur ermöglicht es unbeabsichtigt, dass Licht, das aus den zwei benachbarten Linsenkörpern 91 austritt, in dasselbe transmissive Element 92 eintritt, was zu einer Überlappung der von den zwei benachbarten Linsenkörpern 91 erzeugten Bilder führt.
Im Folgenden wird eine Struktur zur Unterdrückung der Endfläche eines einzelnen transmissiven Elements 92 beschrieben, die den Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 91 gegenüberliegt, wie sie in 5 dargestellt ist.
Wie in 6 und 7, einer Ansicht der Linsenanordnung 6 in positiver Z-Achsen-Richtung, dargestellt, können die transmissiven Elemente 7 aufgrund von Herstellungsfehlern der transmissiven Elemente 7 in einigen Fällen einen kleineren Durchmesser als die Linsenkörper 5 haben. In Ausführungsform 1 sind die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 in der Nebenscanrichtung von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, abgewichen, wie in 1 dargestellt.
Im Einzelnen ist der Kontaktpunkt L1 zwischen zwei miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörpern 5 zumindest in der Nebenscanrichtung in der XY-Ebene von dem Kontaktpunkt L2 zwischen den zwei transmissiven Elementen 7, die sich in Kontakt befinden und diesen beiden miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörpern 5 zugehören, abgewichen.
Beispielsweise ist in 7 der Kontaktpunkt L1 zwischen den zwei Linsenkörpern 5, die sich in der Mitte der X-Achse berühren, in Richtung der Y-Achse in der XY-Ebene von dem Kontaktpunkt L2 zwischen den zwei transmissiven Elementen 7, die sich in der Mitte der X-Achse berühren, abgewichen. Beispielsweise ist in 7 der Kontaktpunkt L1 zwischen den zwei Linsenkörpern 5, die am linken Ende miteinander in Kontakt stehen, sowohl in Richtung der Y-Achse als auch in Richtung der Z-Achse vom Kontaktpunkt L2 zwischen den zwei transmissiven Elementen 7, die am linken Ende miteinander in Kontakt stehen, abgewichen.
Wie oben beschrieben, sind die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Sub-Scan-Richtung abgewichen. Wie in 7 dargestellt, ist die Endfläche des Linsenkörpers 5, der die Endfläche jedes der transmissiven Elemente 7 gegenüberliegt, somit nicht die Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 5, sondern die Endfläche des zugehörigen Linsenkörpers 5.
Die Endfläche eines Linsenkörpers 5 liegt nur teilweise der Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements 7 gegenüber, wie in den 6 und 7 dargestellt. Ein Abschnitt des aus dem Linsenkörper 5 austretenden Lichts tritt somit nicht in das diesem Linsenkörper 5 zugehörige transmissive Element 7 ein, d. h. in das transmissive Element 7, das mit diesem Linsenkörper 5 in Kontakt steht, und breitet sich in Richtung eines benachbarten transmissiven Elements 7 aus. Das Licht, das sich wie oben beschrieben in Richtung des benachbarten transmissiven Elements 7 ausbreitet, tritt nicht in das benachbarte transmissive Element 7 ein, sondern breitet sich in Richtung der Seitenfläche des benachbarten transmissiven Elements 7 aus, da die Endfläche jedes transmissiven Elements 7 nicht den Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 5 gegenüberliegt.
Das an der Seitenfläche des benachbarten transmissiven Elements 7 ankommende Licht wird von der Seitenfläche absorbiert, die wie oben beschrieben mit dem Reflektionsunterdrückungselement 72 versehen ist. Aufgrund der Abweichung der Mittelachse C1 des transmissiven Elements 7 von der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5 zumindest in der Nebenscanrichtung und aufgrund des an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 vorgesehenen Reflektionsunterdrückungselements 72 kann diese Struktur die optischen Pfade des von den benachbarten Linsenkörpern 5 konvergierten Lichts trennen. Die Struktur kann daher eine Überlappung zwischen Bildern unterdrücken, die von zwei aneinander angrenzenden Linsenkörpern 5 gebildet werden.
Wie mit den durchgezogenen Pfeilen in 6 veranschaulicht, breitet sich ein Abschnitt des Lichts, das von einem Linsenkörper 5 durch eine Endfläche des transmissiven Elements 7 einfällt, gerade innerhalb des transmissiven Elements 7 aus und trifft auf das Sensorelement 3 ein. Ein anderer Abschnitt des Lichts, der vom Linsenkörper 5 durch die eine Endfläche des transmissiven Elements 7 einfällt, trifft auf die Seitenfläche des transmissiven Elements 7. Wenn das Licht an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 unter einem Einfallswinkel eintrifft, der gleich oder größer als der kritische Winkel ist, wird das Licht vollständig reflektiert, breitet sich gerade innerhalb des transmissiven Elements 7 aus und erreicht das Sensorelement 3. Wenn das Licht durch die eine Endfläche des transmissiven Elements 7 in einem großen Winkel von der Mittelachse C1 einfällt und an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 in einem kleinen Einfallswinkel eintrifft, wird das Licht nicht total reflektiert, sondern gebrochen und dann von dem Reflektionsunterdrückungselement 72, das an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 vorgesehen ist, absorbiert.
Die Länge des transmissiven Elements 7 kann in der Erstreckungsrichtung der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5, d.h. in Richtung der Z-Achse, verlängert werden. Das verlängerte transmissive Element 7 kann das durch die eine Endfläche des transmissiven Elements 7 einfallende Licht unterdrücken, das direkt durch die andere Endfläche austritt, ohne auf die Seitenfläche des transmissiven Elements 7 zu treffen. Das Licht, das durch die eine Endfläche des transmissiven Elements 7 in einem großen Winkel zur Mittelachse C1 einfällt, gelangt somit nicht auf die andere Endfläche des transmissiven Elements 7 und tritt auch nicht durch diese aus. Mit anderen Worten, das transmissive Element 7 lässt nur das Licht erfolgreich austreten, das an der Seitenfläche des transmissiven Elements 7 unter einem Einfallswinkel eintrifft, der gleich oder größer als der kritische Winkel ist.
Das von einem Sensorelement 3 empfangene Licht, wenn die Mittelachse C1 des transmissiven Elements 7 von der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5 abweicht, hat eine geringere Intensität als das von dem Sensorelement 3 empfangene Licht, wenn die Mittelachse C1 des transmissiven Elements 7 mit der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5 übereinstimmt. Die Abweichung der Mittelachse C1 des transmissiven Elements 7 von der optischen Achse AX1 des Linsenkörpers 5 liegt vorzugsweise in dem Bereich, der eine Intensität des von dem Sensorelement 3 empfangenen Lichts gewährleisten kann, die für das Lesen von Informationen über das zu lesende Objekt D ausreicht, um ein hochgenaues Abtasten des zu lesenden Objekts D zu ermöglichen. Die Mittelachse C1 mindestens eines der transmissiven Elemente 7 stimmt vorzugsweise mit der optischen Achse AX1 des zugehörigen Linsenkörpers 5 überein.
Wie oben beschrieben, umfasst das optische Element 1 der Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 1 die Linsenkörper 5 und die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehörigen transmissiven Elemente 7. Da die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Nebenscanrichtung abgewichen sind, ist die Endfläche des transmissiven Elements, der die Endfläche eines jeden Linsenkörpers 5 gegenüberliegt, dabei die Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements 7.
Der Linsenkörper 5 hat in einem Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene eine Länge in Hauptscanrichtung an einer ersten Position, die in Nebenscanrichtung von einer auf der optischen Achse liegenden zweiten Position abweicht, die kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an der zweiten Position. Das transmissive Element 7 weist in einem Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene an einer dritten Position eine Länge in Hauptscanrichtung auf, die in Nebenscanrichtung von einer auf der Mittelachse liegenden vierten Position abweicht und kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an der vierten Position. Da die transmissiven Elemente 7 von den zugehörigen Linsenkörpern 5 zumindest in der Nebenscanrichtung abgewichen sind, ist die Endfläche des transmissiven Elements, der die Endfläche jedes der Linsenkörper 5 gegenüberliegt, nicht die Endflächen von zwei oder mehr transmissiven Elementen 7, sondern die Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements 7
Die transmissiven Elemente 7 umfassen jeweils das Reflektionsunterdrückungselement 72 an der Seitenfläche. Diese Struktur kann verhindern, dass die Endfläche des transmissiven Elements 7 den Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 5 gegenüberliegt, und die optischen Pfade des aus den Linsenkörpern 5 austretenden Lichts unabhängig von einem Fehler in der Anordnung von mindestens einem der Linsenkörper 5 und der transmissiven Elemente 7 voneinander trennen. Die Struktur kann daher erreichen, dass das optische Element 1 und die Vorrichtung zum Lesen von Bildern 2 in der Lage sind, eine Überlappung zwischen den von den Linsenkörpern 5 erzeugten Bildern zu unterdrücken.
Ausführungsform 2
Die Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 können in einer anderen Weise als in dem oben beschriebenen Beispiel angeordnet sein. Die Beschreibung von Ausführungsform 2 bezieht sich auf ein optisches Element 1, das Linsenkörper 5 und transmissive Elemente 7 umfasst, die in anderer Weise als in Ausführungsform 1 angeordnet sind, und auf eine Bildlesevorrichtung 2, die dieses optische Element 1 umfasst, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zu Ausführungsform 1 liegt.
Wie in 8 und 9 dargestellt, die eine Ansicht der Linsenanordnung 6 in den positiven Z-Achsenrichtungen ist, umfasst das optische Element 1 der Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 2 mehrere Linsenkörper 5, die mit Abständen dazwischen angeordnet sind, und mehrere transmissive Elemente 7, die mit Abständen dazwischen angeordnet sind. Beispielsweise sind die Linsenkörper 5 in regelmäßigen Abständen angeordnet, und die transmissiven Elemente 7 sind in unregelmäßigen Abständen angeordnet. Die Mittelachse C1 des transmissiven Elements 7 am linken Ende stimmt also mit der optischen Achse AX1 des zugehörigen Linsenkörpers 5 überein, während die Mittelachsen C1 der anderen transmissiven Elemente 7 von den optischen Achsen AX1 der zugehörigen Linsenkörper 5 in 8 abgewichen sind.
In der Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 2 sind die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Nebenscanrichtung wie in Ausführungsform 1 abgewichen.
10 zeigt ein Vergleichsbeispiel, bei dem die Linsenkörper nicht von den transmissiven Elementen in der Nebenscanrichtung abgewichen sind. Eine in 10 dargestellte Bildlesevorrichtung 90 hat die gleiche Konfiguration wie die Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 2, unterscheidet sich jedoch von der Bildlesevorrichtung 2 dadurch, dass mehrere Linsenkörper 93 nicht von mehreren transmissiven Elementen 94 in den Y-Achsenrichtungen abgewichen sind. 10 ist eine Ansicht einer Linsenanordnung der Bildlesevorrichtung 90 in Richtung der positiven Z-Achse. In 10 sind die Konturen der Linsenkörper 93 mit durchgezogenen Linien und die Konturen der transmissiven Elemente 94 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Linsenkörper 93 sind mit Abständen zueinander in Hauptscanrichtung angeordnet. Die transmissiven Elemente 94 sind in Hauptscanrichtung mit Abständen zueinander angeordnet. Die Linsenkörper 93 und die transmissiven Elemente 94 haben eine kreiszylindrische Form mit demselben Durchmesser.
Durch Fehler in der Anordnung der transmissiven Elemente 94 können die Mittelachsen der transmissiven Elemente 94 von den optischen Achsen der zugehörigen Linsenkörper 93 abweichen. Beispielsweise liegen die Endflächen der transmissiven Elemente 94 am rechten und linken Ende in 10 den Endflächen der zugehörigen Linsenkörper 93 völlig entgegengesetzt, während jedes der beiden transmissiven Elemente 94 in der Mitte der X-Achse in 10 nicht nur mit der Endfläche des zugehörigen Linsenkörpers 93, sondern auch mit der Endfläche eines anderen Linsenkörpers 93, der dem zugehörigen Linsenkörper 93 benachbart ist, in Kontakt steht. Diese Struktur ermöglicht es ungewollt, dass Licht, das aus zwei benachbarten Linsenkörpern 93 austritt, in dasselbe transmissive Element 94 eintritt, was zu einer Überlappung der Bilder führt, die von den zwei benachbarten Linsenkörpern 93 gebildet werden.
Im Folgenden wird eine Struktur zur Unterdrückung der Endfläche eines einzelnen transmissiven Elements 94 beschrieben, die den Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 93 gegenüberliegt, wie sie in 10 dargestellt ist.
Wie in den 8 und 9 dargestellt, kann in einigen Fällen ein Fehler in der Anordnung von mindestens einem der Linsenkörper 5 und den transmissiven Elementen 7 auftreten. In Ausführungsform 2 weicht der Mittelpunkt L3 des Liniensegments, das den Minimalabstand zwischen zwei benachbarten Linsenkörpern 5 darstellt, zumindest in der Nebenscanrichtung vom Mittelpunkt L4 des Liniensegments ab, das den Minimalabstand zwischen den zwei transmissiven Elementen 7 darstellt, die einander benachbart sind und den zwei benachbarten Linsenkörpern 5 zugehören, und zwar in der XY-Ebene orthogonal zu den optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5, d. h. in der Ebene orthogonal zur optischen Achse, wie in den 8 und 9 dargestellt.
Da die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Nebenscanrichtung, wie oben beschrieben, abgewichen sind, ist die Endfläche des transmissiven Elements 7, der die Endfläche jedes der Linsenkörper zugehört, nicht die Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 5, sondern die Endfläche des zugehörigen Linsenkörpers 5, wie in 9 dargestellt.
Wie oben beschrieben, umfasst das optische Element 1 der Bildlesevorrichtung 2 gemäß Ausführungsform 2 mehrere Linsenkörper 5, die mit Abständen dazwischen angeordnet sind, und mehrere transmissive Elemente 7, die mit Abständen dazwischen in Verbindung mit den jeweiligen Linsenkörpern 5 angeordnet sind. Die optischen Achsen AX1 der Linsenkörper 5 sind von den Mittelachsen C1 der transmissiven Elemente 7, die den jeweiligen Linsenkörpern 5 zugehören, zumindest in der Nebenscanrichtung abgewichen. Die transmissiven Elemente 7 umfassen jeweils das Reflektionsunterdrückungselement 72 an der Seitenfläche. Diese Struktur kann verhindern, dass die Endfläche eines transmissiven Elements 7 den Endflächen von zwei oder mehr Linsenkörpern 5 gegenüberliegt, und die optischen Pfade des aus den Linsenkörpern 5 austretenden Lichts unabhängig von einem Fehler in der Anordnung von mindestens einem der Linsenkörper 5 und der transmissiven Elemente 7 voneinander trennen. Die Struktur kann daher erreichen, dass das optische Element 1 und die Vorrichtung zum Lesen von Bildern 2 in der Lage sind, eine Überlappung zwischen den von den Linsenkörpern 5 erzeugten Bildern zu unterdrücken.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu verstehen. Die Komponenten des optischen Elements 1 können in einer anderen Weise als in den oben beschriebenen Beispielen angeordnet sein. Wie in 11 dargestellt, können die Linsenanordnung 6 und die Transmissionselementanordnung 8 mit einem Zwischenraum dazwischen in den Z-Achsenrichtungen angeordnet und durch das Gehäuse 12 gehalten werden.
Die Transmissionselementanordnung 8 kann auch an einer Position angeordnet sein, die näher am zu lesenden Objekt D ist als die Linsenanordnung 6. Im Einzelnen kann das optische Element 1, wie in 12 dargestellt, eine Transmissionselementanordnung 8 umfassen, die mehrere transmissive Elemente 7 umfasst, die es ermöglichen, dass Licht, das von dem zu lesenden Objekt D durch eine Endfläche einfällt, durch die anderen Endflächen austritt, sowie eine Linsenanordnung 6, die mehrere Linsenkörper 5 umfasst, die das durch die anderen Endflächen der transmissiven Elemente 7 austretende Licht bündeln und die zugehörigen Sensorelemente 3 veranlassen, Bilder zu erzeugen.
Obwohl die anderen Endflächen der transmissiven Elemente 7 der Transmissionselementanordnung 8 in dem in 12 dargestellten Beispiel mit den Endflächen der Linsenkörper 5 der Linsenanordnung 6 in Kontakt sind, können die transmissiven Elemente 7 und die Linsenkörper 5 auch mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sein, wie in 13 dargestellt.
Die Sensorelemente 3 können an anderen Positionen als in den oben beschriebenen Beispielen angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Sensorelementen 3 in den X-Achsen-Richtungen identisch mit dem Abstand zwischen den Linsenkörpern 5 in den X-Achsen-Richtungen sein oder davon abweichen.
Die Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 können in einer anderen Weise als in den oben beschriebenen Beispielen angeordnet sein. Die Linsenkörper 5 können in unregelmäßigen Abständen angeordnet sein, und die transmissiven Elemente 7 können in regelmäßigen Abständen angeordnet sein.
Die Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 können jede beliebige Form außer der in den oben beschriebenen Beispielen haben. Beispielsweise können die transmissiven Elemente 7 eine kreiszylindrische Form mit einem größeren Durchmesser als der der Linsenkörper 5 haben. In diesem Fall sind die transmissiven Elemente 7 in Kontakt miteinander angeordnet, und die Linsenkörper 5 sind mit Abstand dazwischen angeordnet.
Beispielsweise haben die Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 nicht notwendigerweise eine kreiszylindrische Form. Insbesondere können zumindest einer der Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 die Form einer Säule mit einem elliptischen oder polygonalen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer Kontur aufweisen, die durch eine Kombination von gekrümmten Linien und geraden Linien in der XY-Ebene, d.h. in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene, definiert ist. Im Einzelnen weisen die Linsenkörper 5 in einem Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene jeweils eine Länge in Hauptscanrichtung an einer ersten Position auf, die in Nebenscanrichtung von einer auf der optischen Achse liegenden zweiten Position abweicht, die kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an der zweiten Position. Die transmissiven Elemente 7 haben im Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene jeweils eine Länge in Hauptscanrichtung an einer dritten Position, die in Nebenscanrichtung von einer auf der Mittelachse liegenden vierten Position abweicht, die kürzer ist als eine Länge in Hauptscanrichtung an der vierten Position. Alternativ können die Linsenkörper 5 und die transmissiven Elemente 7 in einem Querschnitt jeweils eine kleinere Länge in Hauptscanrichtung an einer Position aufweisen, die näher an einer Kante in Nebenscanrichtung liegt. Die Querschnittsformen der Linsenkörper 5 und der transmissiven Elemente 7 können Abschnitte an verschiedenen Positionen in der Nebenscanrichtung umfassen, die in der Hauptscanrichtung die gleiche Länge aufweisen.
Die transmissiven Elemente 7 können aus einem anderen Material als in den oben beschriebenen Beispielen gebildet sein. Die transmissiven Elemente 7 können aus einem beliebigen Material gebildet sein, das die Übertragung des von den Lichtquellen 9 emittierten Lichts ermöglicht, das zum Abtasten des zu lesenden Objekts D verwendet werden soll. In einem beispielhaften Fall, in dem die Lichtquellen 9 Licht, wie Infrarotlicht oder ultraviolettes Licht, außer sichtbarem Licht, emittieren, sind die transmissiven Elemente 7 aus einem Material, wie beispielsweise Germanium, Acrylharz oder Glas, gebildet.
Die Reflektionsunterdrückungselemente 72 können aus einem anderen Material als in den oben beschriebenen Beispielen gebildet sein. Die Reflektionsunterdrückungselemente 72 können aus jedem Material gebildet werden, das die Reflexion des von den Lichtquellen 9 ausgesandten Lichts unterdrücken kann, das zum Abtasten des zu lesenden Objekts D verwendet wird.
Obwohl das zu lesende Objekt D in den oben beschriebenen Ausführungsformen relativ zu der feststehenden Bildlesevorrichtung 2 verschoben wird, kann die Bildlesevorrichtung 2 relativ zu dem feststehenden zu lesenden Objekt D verschoben werden, um Informationen auf dem zu lesenden Objekt D zu lesen. Der Transport des zu lesenden Objekts D in der Nebenscanrichtung, d.h. in der Transportrichtung, kann durch den Transport des zu lesenden Objekts D selbst oder durch Verschiebung der Bildlesevorrichtung 2 erreicht werden.
Die Lichtquellen 9 können an anderen Positionen als in den oben beschriebenen Beispielen angeordnet sein. Beispielsweise kann die Bildlesevorrichtung 2 Lichtquellen 9 umfassen, die an Positionen auf der positiven Seite in den Z-Achsen-Richtungen als die transmissive Platte 10 angeordnet sind. In diesem Fall wird das zu lesende Objekt D zwischen der transmissiven Platte 10 und den Lichtquellen 9 transportiert.
Die Lichtquellen 9 können auch außerhalb der Vorrichtung 2 installiert werden. Insbesondere können die Lichtquellen 9 außerhalb des Gehäuses 12 in dem optischen Element 1 installiert werden, das dazu bestimmt ist, das von dem zu lesenden Objekt D reflektierte Licht zu bündeln, und in dem optischen Element 1, das dazu bestimmt ist, das durch das zu lesende Objekt D durchlaufende Licht zu bündeln.
Die transmissive Platte 10 ermöglicht die Übertragung des von den Lichtquellen 9 ausgesandten Lichts, bei dem es sich um Licht außer dem sichtbaren Licht handeln kann. Die transmissive Platte 10 kann aus einem Material gebildet sein, das die Übertragung von Licht, beispielsweise von Infrarotlicht oder ultraviolettem Licht, ermöglicht. Die transmissive Platte 10 kann aus einem beliebigen Material gebildet sein, das die Übertragung des von den Lichtquellen 9 ausgestrahlten Lichts ermöglicht, auch wenn das Material die Übertragung von sichtbarem Licht nicht zulässt. Die transmissive Platte 10 ist nicht notwendigerweise an der Vorrichtung 2, insbesondere an dem Gehäuse 12, befestigt, es sei denn, die transmissive Platte 10 muss die Transportfläche für das zu lesende Objekt D bilden.
Die Lichtquellen 9 können eine andere Konfiguration als die in den oben beschriebenen Beispielen aufweisen. Beispielsweise können die Lichtquellen 9 jeweils mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen und ein sich in Hauptscanrichtung erstreckendes Trägermaterial, auf dem die LEDs vorgesehen sind. In diesem Fall sind die LEDs in der Hauptscanrichtung in einem Array angeordnet. Die in 1 dargestellten zwei Lichtquellen 9 auf beiden Seiten des optischen Elements 1 können durch eine einzige Lichtquelle 9 ersetzt werden.
Das Sensorträgermaterial 11 kann an jeder beliebigen Stelle außerhalb der oben beschriebenen Beispiele angeordnet sein, vorausgesetzt, dass die auf dem Sensorträgermaterial 11 angebrachte Sensoranordnung 4 das von der Linsenanordnung 6 gebündelte Licht empfangen kann.
Obwohl die Linsenkörper 5 in den oben beschriebenen Ausführungsformen Gradientenindexlinsen mit kreiszylindrischer Form sind, können die Linsenkörper 5 jeweils beliebige Linsenkörper eines aufrichtenden optischen Systems mit gleicher Vergrößerung sein. Beispielsweise können die Linsenkörper 5 Mikrolinsen sein.
Die transmissiven Elemente 7 können eine beliebige Struktur außer der in den oben beschriebenen Beispielen haben, vorausgesetzt, dass die transmissiven Elemente 7 es ermöglichen, dass Licht, das durch eine Endfläche einfällt, durch die andere Endfläche austritt. Beispielsweise können die transmissiven Elemente 7 die Form eines kreisförmigen Zylinders haben, der ein durchgehendes Loch aufweist, das sich durch den Zylinder in der Erstreckungsrichtung der Mittelachse C1 erstreckt. Mit anderen Worten, die transmissiven Elemente 7 können eine hohlzylindrische Form haben.
Das Vorstehende beschreibt einige Ausführungsbeispiele zu Erläuterungszwecken. Obwohl in der vorangegangenen Erörterung bestimmte Ausführungsformen vorgestellt wurden, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem 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 ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der Erfindung wird nur durch die umfassten Ansprüche definiert, zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, auf die diese Ansprüche Anspruch haben.
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-96276 , die am 9. Juni 2021 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
BEZUGSZEICHENLISTE

D: zu lesendes Objekt
1: optisches Element
2, 90: Bildlesevorrichtung
3: Sensorelement
4: Sensoranordnung
5, 91, 93: Linsenkörper
6: Linsenanordnung
56: seitliche Platte
7, 92, 94: transmissives Element
71: rund-zylindrisches Element
72: Reflektionsunterdrückungselement
8: Transmissionselementanordnung
78: seitliche Platte
9: Lichtquelle
10: transmissive Platte
11: Sensorträgermaterial
12: Gehäuse
12a, 12b: Öffnung
AX1: optische Achse
C1: Mittelachse
L1, L2: Kontaktpunkt
L3, L4: Mittelpunkt

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

WO 2020196168 [0005]
JP 202196276 [0070]

Claims

Ein optisches Element, umfassend: eine Linsenanordnung, die Linsenkörper umfasst, die in einer Linie in einer Hauptscanrichtung angeordnet sind und so konfiguriert sind, dass sie Licht von einem zu lesenden Objekt konvergieren; und transmissive Elemente, die aus einem Material mit einem gleichförmigen Brechungsindex gebildet sind, wobei die transmissiven Elemente an Positionen, die näher an dem zu lesenden Objekt liegen als die zugehörigen Linsenkörper, oder an Positionen, die weiter von dem zu lesenden Objekt entfernt sind als die zugehörigen Linsenkörper, angeordnet sind, wobei die transmissiven Elemente eine säulenartige Form haben, die sich entlang optischer Achsen der Linsenkörper erstreckt, wobei die transmissiven Elemente so konfiguriert sind, dass sie es ermöglichen, dass Licht, das durch eine Endfläche einfällt, durch andere Endflächen austritt, wobei die Linsenkörper jeweils in einem Querschnitt in einer zur optischen Achse orthogonalen Ebene eine Länge in der Hauptscanrichtung an einer ersten Position aufweisen, die kürzer ist als eine Länge in der Hauptscanrichtung an einer zweiten Position durch die optische Achse, wobei die zur optischen Achse orthogonale Ebene orthogonal zur optischen Achse des Linsenkörpers ist, wobei die erste Position von der zweiten Position in einer die Hauptscanrichtung schneidenden Nebenscanrichtung abweicht, die transmissiven Elemente jeweils in einem Querschnitt in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene eine Länge in der Hauptscanrichtung an einer dritten Position aufweisen, die kürzer ist als eine Länge in der Hauptscanrichtung an einer vierten Position durch eine Mittelachse des transmissiven Elements, wobei die dritte Position von der vierten Position in der Nebenscanrichtung abweicht, und die optischen Achsen der Linsenkörper zumindest in der Nebenscanrichtung von den Mittelachsen der transmissiven Elemente, die den jeweiligen Linsenkörpern zugehören, abweichen, und eine Endfläche des transmissiven Elements, der eine Endfläche jedes der Linsenkörper gegenüberliegt, dadurch eine Endfläche des zugehörigen transmissiven Elements ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die transmissiven Elemente in der Hauptscanrichtung in einer Linie angeordnet sind, während sie in der Nebenscanrichtung von den zugehörigen Linsenkörpern abweichen.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linsenkörper und die transmissiven Elemente kreiszylindrische Formen mit gleichem Durchmesser aufweisen.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Oberfläche jedes der Linsenkörper, die dem zugehörigen transmissiven Element gegenüberliegt, zumindest teilweise in einer Erstreckungsrichtung der optischen Achse einer Oberfläche des transmissiven Elements gegenübersteht, die dem zugehörigen Linsenkörper gegenüberliegt.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest einer der Linsenkörper oder die transmissiven Elemente in Kontakt miteinander angeordnet sind.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Linsenkörper in Kontakt zueinander angeordnet sind, die transmissiven Elemente in Kontakt miteinander angeordnet sind, und ein Kontaktpunkt zwischen zwei der miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörper zumindest in der Nebenscanrichtung von einem Kontaktpunkt zwischen zwei der transmissiven Elemente, die miteinander in Kontakt stehen und den zwei miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörpern zugehören, in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene abweicht.
Optisches Element nach Anspruch 6, wobei der Kontaktpunkt zwischen den zwei miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörpern in der Nebenscanrichtung und der Hauptscanrichtung von dem Kontaktpunkt zwischen den zwei transmissiven Elementen, die miteinander in Kontakt stehen und den zwei miteinander in Kontakt stehenden Linsenkörpern zugehören, in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene abweicht.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Linsenkörper mit Abständen dazwischen angeordnet sind, die transmissiven Elemente mit Abständen dazwischen angeordnet sind, und ein Mittelpunkt eines Liniensegments, das einen Minimalabstand zwischen zwei der zueinander benachbarten Linsenkörper repräsentiert, zumindest in der Nebenscanrichtung von einem Mittelpunkt eines Liniensegments abweicht, das einen Minimalabstand zwischen zwei der zueinander benachbarten transmissiven Elemente repräsentiert und zu den zwei einander benachbarten Linsenkörpern gehören, in der zur optischen Achse orthogonalen Ebene.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die transmissiven Elemente jeweils die Form eines Kreiszylinders mit einem durchgehenden Loch haben, das sich durch den Kreiszylinder in einer Erstreckungsrichtung einer Mittelachse erstreckt.
Eine Bildlesevorrichtung, umfassend: das optische Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und eine Sensoranordnung mit Sensorelementen, die in Verbindung mit den jeweiligen Linsenkörpern der Linsenanordnung des optischen Elements verknüpft sind, wobei die Sensorelemente so konfiguriert sind, dass sie das von den Linsenkörpern konvergierte Licht empfangen.