DE19504111C2 - Bildlesevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lesen eines Bildes auf einem Zielgegenstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie eine ladungsgekoppelte Einrichtung CCD zum Lesen eines Strichcodes oder eines zweidimensionalen Punktmustercodes.

Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der JP 4-349585A in Patents Abstracts of Japan, Sect. P., Vol. 17 (1993), Nr. 210 (P-1526) bekannt und weist eine LED-Anordnung auf, die in Längsrichtung eines Barcodes angeordnet ist, wobei Licht über ein Lichtleitelement von der LED-Anordnung zu dem Barcode projiziert wird und Information vom Barcode gelesen wird. Die Anordnung weist weiter Reflexionskörper auf, die an der Außenseite des Strahlenganges des von dem Lichtleitelement projizierten Lichts angeordnet sind.

Eine herkömmliche Bildlesevorrichtung ist in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. 59-163677 beschrieben. Bei dieser Anordnung ist die Anzahl der Bauteile erhöht, der Verdrahtungsvorgang ist kompliziert, und die Vorrichtung selbst wird sperrig, was eine Unannehmlichkeit ergibt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildlesevorrichtung zu schaffen, mit der eine gleichmäßige Ausleuchtung des Lesefensters erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Totalreflexionsspiegel (nachfolgend auch Totalreflexionsplatte bezeichnet) hat eine Totalreflexionsoberfläche, um das auf ihn auffallende Licht vollständig zu reflektieren. Der Diffusionsreflexionsspiegel (nachfolgend auch Diffusionsreflexionsplatte bezeichnet) hat eine Diffusionsreflexionsoberfläche, um das auf sie auftreffende Licht zu streuen und zu reflektieren. Ein Winkel, der zwischen einer Normalen auf eine virtuelle Ebene, die drei Punkte an dem Öffnungsrand enthält, und einer Normalen auf den Gesamtreflexionsspiegel gebildet ist, ist 70° oder größer und 80° oder kleiner. Ein Winkel, der zwischen der Normalen auf die virtuelle Ebene und einer Normalen auf den Diffusionsrefle­ xionsspiegel gebildet ist, ist 40° oder mehr und 50° oder weniger. Der Diffusionsspiegel hat eine Diffusionsrefle­ xionsoberfläche, um das auf sie auffallende Licht zu streuen und zu reflektieren. Die Diffusionsreflexionsoberfläche ist mattiert.

Die Reflexionsoberfläche des Diffusionsreflexionsspiegels (nachfolgend auch Diffusionsreflexionsplatte genannt) ist vorzugsweise mattiert.

Ferner ist ein Winkel, der zwischen der Diffusionsrefle­ xionsplatte und einer Ebene gebildet ist, die das Lesefen­ ster einschließt, vorzugsweise 45° ± 5°, und ein Winkel, der zwischen dem Totalreflexionsspiegel und der Ebene, die das Lesefenster einschließt, gebildet wird, ist vorzugsweise 75° ± 5°.

Bei der obigen Anordnung wird ein Teil des Lichts, das von der Diffusionsreflexionsplatte erhalten wird, in Richtung zu der Leseoberfläche bei der Bildlesevorrichtung der vorlie­ genden Erfindung reflektiert. Aus diesem Grund ist ein Be­ reich der Leseoberfläche näher an der Diffusionsreflexions­ platte hell und ein Bereich der Leseoberfläche weiter ent­ fernt von der Diffusionsreflexionsplatte ist dunkel. Ferner wird das von der Totalreflexionsplatte empfangene Licht in Richtung zu der Leseoberfläche reflektiert. Aus diesem Grund ist ein Bereich der Leseoberfläche, der näher an der Gesamtrefle­ xionsplatte ist, hell und ein Bereich der Leseoberfläche, der weiter von der Totalreflexionsplatte entfernt ist, dunkel.

Der Mattierungsgrad auf der Oberfläche der Diffusionsrefle­ xionsplatte wird geändert, um die Lichtmenge, die in Rich­ tung zu der Totalreflexionsplatte reflektiert wird und die Menge an Licht, die in Richtung zu dem Lesefenster reflek­ tiert wird, einzustellen.

Da der Winkel zwischen der Diffusionsreflexionsplatte und der Ebene, die das Lesefenster einschließt, auf 45° ± 5° eingestellt wird, kann das von der Diffusionsreflexions­ platte reflektierte Licht wirksam so gelenkt werden, daß die Hauptrichtung des reflektierten Lichts parallel zu dem Lese­ fenster ist. Da der Winkel zwischen der Totalreflexions­ platte und der Ebene, die das Lesefenster einschließt, auf 75° ± 5° eingestellt wird, kann das meiste des von der To­ talreflexionsplatte reflektierten Lichts wirksam auf das Lesefenster gestrahlt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine Bildlesevor­ richtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine Bildlesevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung zeigt,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Beleuchtungs­ stärkeverteilung auf der Leseoberfläche der Bild­ lesevorrichtung dieser Ausführungsform zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und

Fig. 6A bis 6E Schnittansichten, die jeweils Diffusionsreflexions­ spiegel zeigen.

Eine Bildlesevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 4, 5 und 6A bis 6E beschrieben.

Diese Vorrichtung zielt darauf ab, ein Bild IM auf einem Zielobjekt 10 zu lesen. Diese Vorrichtung umfaßt:

• (a) ein Gehäuse 1 mit einem Fenster 12, das von einem Öff­ nungsrand 1a umgeben ist,
• (b) eine Lichtquelle 23, die in dem Gehäuse 1 angeordnet ist,
• (c) ein Totalreflexionsspiegel 21, der in dem Gehäuse 1 an­ geordnet ist, und
• (d) ein Diffusionsreflexionsspiegel 22, um einen Teil L2 des Lichts L1, das von der Lichtquelle 23 ausgesendet wird, in Richtung zu dem Fenster 12 zu reflektieren und gleich­ zeitig einen anderen Teil L3 des Lichts L1, das von der Lichtquelle 23 ausgesendet wird, in Richtung zu dem Total­ reflexionsspiegel 21 zu reflektieren,

wobei Licht L4, das von dem Totalreflexionsspiegel 21 reflektiert wird, zu dem Fenster 12 geführt wird.

Der Totalreflexionsspiegel 21 hat eine Totalreflexionsober­ fläche 21a, um das auf sie auffallende Licht vollständig zu reflektieren, und der Diffusionsreflexionsspiegel 22 hat eine Diffusionsreflexionsoberfläche 22a, um das auf sie auf­ fallende Licht zu streuen und zu reflektieren.

Ein Winkel A1, der zwischen einer Normalen N1 auf eine vir­ tuelle Ebene VP, die drei Punkte 1b, 1c, und 1d auf dem Öff­ nungsrand 1a enthält, und einer Normalen N21 auf die Total­ reflexionsoberfläche 21a gebildet wird, ist 70° oder größer und 80° oder kleiner. Ein Winkel A2, der zwischen der Norma­ len N21 auf die virtuelle Ebene VP und einer Normalen N22 auf die Diffusionsreflexionsoberfläche 22a gebildet wird, ist 40° oder größer und 50° oder kleiner.

Die Diffusionsreflexionsoberfläche 22a ist mattiert. Der Diffusionsreflexionsspiegel schließt die folgenden Spiegel ein.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 in Fig. 6A umfaßt eine Glasplatte 100 und eine mattierte Aluminiumplatte 200, die auf der Glasplatte 100 gebildet ist.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 in Fig. 6B umfaßt eine mattierte Glasplatte 101 und einen Aluminiumfilm 201, der an der unteren Oberfläche der Glasplatte 101 angebracht ist.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 in Fig. 6C umfaßt eine Glasplatte 103, einen mattierten, transparenten Film 303, der an der oberen Oberfläche der Glasplatte 103 angebracht ist, und einen Aluminiumfilm 203, der an der unteren Ober­ fläche der Glasplatte 103 angebrach ist. Der transparente Film 303 besteht aus einer Polymerverbindung, wie Vinylon oder Nylon.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 in Fig. 6D umfaßt eine Glasplatte 104, deren untere Oberfläche mattiert ist, und einen Aluminiumfilm 204, der auf der unteren Oberfläche der Glasplatte 104 abgeschieden ist.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 in Fig. 6E umfaßt eine erste Glasplatte 105, eine zweite Glasplatte 405, die an der oberen Oberfläche der Glasplatte 105 durch ein Klebemittel 505 angebracht ist und eine freiliegende, mattierte obere Oberfläche 405a aufweist, und einen Aluminiumfilm 205, der an der unteren Oberfläche der ersten Glasplatte 105 ange­ bracht ist.

Um die Oberfläche der Glasplatte aufzurau­ hen, wird Fluorsalpetersäure auf die Oberfläche dieser Glasplatte angewendet, oder die Oberfläche der Glasplatte wird poliert.

Die Vorrichtung umfaßt einen Reflexionsspiegel 3, der eine Normale N30 aufweist, die eine Normale N4 der virtuellen Ebene VP unter einem Winkel A3 von 40° oder größer und 50° oder kleiner schneidet, und einen Bildsensor 5, der in dem Gehäuse 1 angeordnet ist, um ein Bild von dem Zielobjekt 10 zu erfassen. Dieser Bildsensor 5 hat eine Bildaufnahmeober­ fläche 5a, um ein auf sie auffallendes, optisches Bild auf­ zunehmen. Die Bildaufnahmeoberfläche 5a ist im wesentlichen flach. Ein Winkel A5, der zwischen einer Normalen N5 auf die Bildaufnahmeoberfläche 5a und der Normalen N3 auf die virtu­ elle Ebene VP gebildet wird, ist 85° oder größer und 95° oder kleiner, und bevorzugt 90°. Eine Bildformungslinse 4 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. Eine optische Achse OP4 der Bildformungslinse 4 fällt mit der Normalen N5 der Bildauf­ nahmeoberfläche 5a zusammen. Ein Winkel A6, der zwischen der optischen Achse OP4 und der Normalen N30 auf den Reflexions­ spiegel 3 gebildet wird, ist 40° oder größer und 50° oder kleiner und vorzugsweise 45°. Eine Stromversorgung 6 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. Betriebsenergie wird von der Stromversorgung 6 der ladungsgekoppelten Einrichtung oder dem Bildsensor 5 und der lichtaussendenden Einheit oder der Lichtquelle 23 zugeführt. Die Bauteile 3, 4, 5, 6, 21, 22 und 23 sind in dem Gehäuse 1 befestigt. Diese Bauteile sind in dem Gehäuse 1 in der folgenden Weise befestigt.

Der Diffusionsreflexionsspiegel 22 ist an einer inneren Oberfläche 1i des Gehäuses 1 befestigt. Die innere Oberfläche 1i des Gehäuses 1, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist nahezu parallel zu der Diffusionsreflexionsoberfläche 22a des Dif­ fusionsreflexionsspiegel 22. Ein Winkel, der zwischen den Oberflächen 1i und 22a gebildet ist, ist kleiner als 5°. Die Dicke des Diffusionsreflexionsspiegels 22 ist nahezu kon­ stant. Ein Winkel, der zwischen der inneren Oberfläche 1i und der virtuellen Ebene VP gebildet wird, ist 40° oder grö­ ßer und 50° oder kleiner. Ein Winkel, der zwischen der inne­ ren Oberfläche 1i und der virtuellen Ebene VP gebildet wird, ist gleich dem Winkel, der zwischen der Diffusionsrefle­ xionsoberfläche 22a und der virtuellen Ebene VP gebildet wird. Aus diesem Grund kann, wenn der Diffusionsreflexions­ spiegel 22 an der inneren Oberfläche 1i befestigt wird, der Diffusionsreflexionsspiegel 22 positioniert werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, um die Beleuchtung auf die virtuelle Ebene VP konstanter einzustellen. Diese Vorrich­ tung umfaßt ein Element 7, um Licht L10, das direkt von der Lichtquelle 23 auf das Fenster 12 fällt, abzuschirmen. Das Element 7 ist an dem Gehäuse befestigt. Das Licht L10, das abgeschirmt werden soll, geht durch kein Medium mit Ausnahme von Luft AR hindurch und geht durch das Fenster 12, ohne von dem Diffusionsreflexionsspiegel 22 reflektiert zu werden.

Die optische Achse OP4, der Bildformungslinse schneidet den Bildsensor 5 und den Reflexionsspiegel 3. Ein Winkel, der zwischen der Normalen N30 auf den Reflexionsspiegel 3 und der Diffusionsreflexionsoberfläche 22a gebildet wird, ist 85° oder größer und 95° oder kleiner. Ein Winkel zwischen der Totalreflexionsoberfläche 21a und der Diffusionsrefle­ xionsoberfläche 22a ist 25° oder größer und 35° oder klei­ ner.

Die Bildlesevorrichtung wird mehr im einzelnen beschrieben. Die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 be­ schrieben. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt diese Bild­ lesevorrichtung das Gehäuse 1, das einen L-förmigen Ab­ schnitt und einen darin ausgebildeten hohlen Bereich auf­ weist. Das rechteckförmige Lesefenster (Fenster) 12 ist an einem Ende dieses Gehäuses 1 gebildet. Die Form des Gehäuses ist nicht auf die dargestellte beschränkt. Das Gehäuse kann ein kreis­ förmiger oder viereckiger Zylinder mit einem hohlen Bereich sein. Die Form des Lesefensters 12 ist nicht auf die darge­ stellte beschränkt. Das Lesefenster 12 kann eine Trapezform oder eine Rechteckform haben, deren eine oder beide Seiten gekrümmt sind. Eine Beleuchtungseinheit ist nahe dem Lese­ fenster 12 angeordnet. Diese Beleuchtungseinheit weist die Totalreflexionsplatte (Totalreflexionsspiegel) 21, die Diffusionsre­ flexionsplatte (Diffusionsspiegel) 22 und die lichtaussendende Einheit (Lichtquelle) 23 auf. Die Totalreflexions­ platte 21 ist an einer Seite des Lesefensters 12 angeordnet, und die Diffusionsreflexionsplatte 22 ist an der anderen Seite, der Totalreflexionsplatte 21 gegenüberliegend ange­ ordnet. Die lichtaussendende Einheit 23 ist oberhalb der Diffusionsreflexionsplatte 22 angeordnet.

Die Diffusionsreflexionsplatte 22 wird eingestellt, damit sie einen Winkel von 45° ± 5° in bezug auf die Ebene hat, die das Lesefenster 12 einschließt, und zwar aus dem folgen­ den Grund. Obgleich die Beziehung zwischen der Diffusionsre­ flexionsplatte 22 und der Befestigungsposition der lichtaus­ sendenden Einheit 23 von Bedeutung ist, wird, wenn ein Win­ kel, der mit der Ebene, die das Lesefenster 12 einschließt, gebildet wird, klein ist, die Beleuchtung nahe der Diffusi­ onsreflexionsplatte 22 schwach. Wenn jedoch dieser Winkel groß ist, ist die Beleuchtung nahe der Diffusionsreflexions­ platte 22 übermäßig. Aus diesem Grund kann ein Winkel mit Ausnahme des obigen Winkelbereichs in Abhängigkeit von den Beziehungen zu dem Oberflächenzustand der Diffusionsrefle­ xionsplatte 22, der Form der Diffusionsreflexionsplatte 22 selbst, oder einem Material und der Lagebeziehung zu der lichtaussendenden Einheit 23 eingestellt werden. Die Diffu­ sionsreflexionsplatte 22 umfaßt besonders bevorzugt einen mattierten Spiegel dessen Reflexionsoberfläche mattiert ist, ein Teil, der durch Aufbringen von mattierten, transparenten Filmen auf einer Totalreflexionsoberfläche erhalten wird, oder ein Element, das durch Beschichten eines Totalrefle­ xionsspiegels mit mattierten, transparenten Filmen (bei­ spielsweise lichtundurchsichtig, matten Filmen) erhalten wird. Das Mattieren der Diffusionsreflexionsplatte kann er­ reicht werden, indem beispielsweise eine mattierte Alumini­ umplatte oder ein Element verwendet wird, das erhalten wird, indem ein Spiegel an die untere Oberfläche von geschliffenen Glas angebracht wird. Das "Lambert′sche Kosinusgesetz" ist für die Leuchtintensität von gestreutem Licht bekannt. Je­ doch kann der Zustand der matten Oberfläche (d. h. die Ober­ fläche der Diffusionsreflexionsoberfläche 22a) verändert werden, um beliebig die Diffusionseigenschaften der Diffusi­ onsreflexionsplatte 22 einzustellen. Das beliebige Einstel­ len der Diffusionseigenschaften erleichtert die Einstellung einer Größe an gestreutem Licht, das unmittelbar auf die Le­ seoberfläche oder das Zielobjekt 10 gestrahlt wird, und eine Größe an Licht, die indirekt auf das Zielobjekt 10 durch die Totalreflexionsplatte 21 gestrahlt wird. Zum Ändern des Zustandes einer matten Oberfläche wird, wenn transparente Filme auf eine totalreflektierende Oberfläche aufgebracht werden, die Anzahl der transparenten Filme geändert.

Die lichtaussendende Einheit 23 umfaßt eine Platte 231 und Leuchtdioden 232, die auf der Platte 231 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 232 sind auf der Platte 231 in einer einzi­ gen Reihe angeordnet. Jedoch können die Leuchtdioden 232 in zwei oder mehreren Reihen angeordnet werden. Die lichtaus­ sendende Einheit 23 muß nicht aus Leuchtdioden 232 bestehen, sondern es kann eine andere Lichtquelle, wie eine Leucht­ stofflampe verwendet werden. Die lichtaussendende Einheit 23 wird so gebildet, daß sie eine ausreichende Länge hat, die Größe des Lesefensters 12 zu überdecken. Die Länge der Platte 231 der lichtaussendenden Einheit 23 wird gleich oder nahezu gleich zu einer Seite des Lesefensters 12 gewählt, mit einer entsprechenden Anzahl Leuchtdioden 232, um eine ausreichende Lichtmenge zu erhalten.

Die lichtaussendende Einheit 23 wird so eingestellt, daß die Hauptrichtung des von der Diffusionsreflexionsplatte 22 re­ flektierten Lichts ziemlich parallel zu dem Lesefenster 12 ist. Wenn die Hauptrichtung des reflektierten Lichts nahezu parallel zu dem Lesefenster eingestellt wird, kann eine grö­ ßere Lichtmenge in Richtung zu der Totalreflexionsplatte 21 reflektiert werden. Damit das Licht von der lichtaussendenden Einheit 23 nicht direkt auf die Leseoberfläche 12 gestrahlt wird, kann die Ausrichtung der lichtaussendenden Einheit 23 geändert und ihre Lage verscho­ ben werden. Alternativ kann eine L-förmige Lichtabschirmplatte (Element) 7 vorgesehen sein, um einen direkten Auffall von Licht auf die Leseoberfläche 10 zu verhindern, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Lichtquelle kann zusätzlich verschiedene Arten von lichtaussendenden Elementen zu den Leuchtdioden 232 haben. In diesem Fall kann irgendeine Lichtquelle Licht nicht in eine Richtung sondern in alle Richtungen aussenden, d. h. unmit­ telbar Licht nicht nur auf die Diffusionsreflexionsplatte 22, sondern auch auf das Zielobjekt 10 strahlen. Die L-förmige Lichtabschirmplatte 7, die in Fig. 2 gezeigt ist, kann ein direktes Auftreffen von Licht auf das Zielobjekt 10 verhindern. Die Totalreflexionsplatte 21 hat vorzugs­ weise eine maximale Fläche, um wirksam Licht, das von der Diffusionsreflexionsplatte 22 reflektiert worden ist, zu dem Zielobjekt 10 zu reflektieren. Die Totalreflexionsplatte 21 wird unter einem Winkel von 75° ± 5° in bezug auf die Ebene eingestellt, die das Lesefenster 12 enthält, und zwar aus dem folgenden Grund. Wenn der Winkel mit dem Lesefenster 12 überaus groß ist, wird die Beleuchtungsstärke nahe der Gesamtreflexionsplatte 21 schwach. Wenn jedoch der Winkel äußerst klein ist, wird die Beleuchtungsstärke nahe der Ge­ samtreflexionsplatte 21 übermäßig groß.

Die Totalreflexionsplatte 21, die Diffusi­ onsreflexionsplatte 22 und die lichtaussendende Einheit 23 sind so in dem Gehäuse 1 angeordnet, daß die Bilder dieser Bauteile nicht auf der Bildsen­ sorfläche 5 abgebildet werden. Im Gehäuse sind auch eine Stromversorgung (nicht gezeigt) und ein Schalter (nicht ge­ zeigt) angeordnet, um der lichtaussendenden Einheit 23 Strom zuzufüh­ ren.

Der Reflexionsspiegel 3 ist oberhalb des Lesefensters 12 in dem Gehäuse 1 angeordnet. Der Reflexionsspiegel 3 ist so befe­ stigt, daß alle Bildinformationen eingeschlossen wurden, die durch das Lesefenster 12 erhalten werden, und den optischen Weg um ungefähr 90° ändern. Das Bildformungselement (Bildformungs­ linse) 4 ist in dem optischen Weg angeordnet. Die Bildsensor­ fläche 5a ist an dem Brennpunkt des Bildformungselementes 4 angeordnet. Die Bildsensorfläche 5a umfaßt ein Bildaufnahme­ element, wie eine ladungsgekoppelte Einrichtung CCD. Das Bildformungselement 4 und die Bildsensorfläche 5a sind in dem Gehäuse 1 angeordnet. Die Stromversorgung 6 und verschiedene Schaltkreise für den Bild­ sensor 5 sind ebenfalls in dem Gehäuse 1 angeord­ net.

Der Betrieb der Bildlesevorrichtung gemäß der Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben.

Vor dem Betrieb der Bildlesevorrichtung wird die Bildlese­ vorrichtung eingestellt, um eine Bildinformation auf der Leseoberfläche innerhalb des Lesefensters 12 zu überdecken.

Ein Stromschalter wird eingeschaltet, um die Leuchtdioden 232 des lichtaussendenden Elementes 23 mit Strom zu versorgen. Das Licht von den Leuchtdioden 232 wird von der Dif­ fusionsreflexionsplatte 22 in eine vorbestimmte Richtung reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts wird auf das Zielobjekt 10 gestrahlt, und der verbleibende Teil des reflektierten Lichts wird zu der Totalreflexionsplatte 21 geführt, die gegenüber der Diffusionsreflexionsplatte 22 angeordnet ist. Das Licht, das direkt von der Diffusionsreflexionsplatte 22 auf die Leseoberfläche 20 gestrahlt wird, wird so ge­ strahlt, daß ein Bereich der Leseoberfläche, der der Diffu­ sionsreflexionsplatte 22 näher ist, hell ist, und ein Be­ reich der Leseoberfläche, der von der Diffusionsreflexions­ platte 22 weiter entfernt ist, dunkel ist. Das auf die To­ talreflexionsplatte 21 gestrahlte Licht wird zum zweiten Mal reflektiert, um das Zielobjekt 10 so zu bestrahlen, daß ein Bereich der Leseoberfläche, der der Totalreflexions­ platte 21 näher ist, hell ist, und ein Bereich der Leseober­ fläche, der von der Totalreflexionsplatte 21 weiter entfernt ist, dunkel ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Diffu­ sionsreflexionsplatte 22 so eingestellt, daß sie einen Winkel von 45° ± 5° in bezug auf die Ebene hat, die das Lesefenster 12 einschließt und die Hauptrichtung des von der Diffusions­ reflexionsplatte 22 reflektierten Lichts, wird nahezu paral­ lel zu dem Lesefenster 12. Eine größere Menge an reflektier­ tem Licht kann zu der Totalreflexionsplatte gelenkt werden. Gleichzeitig wird der Bereich der Totalreflexionsplatte, der der Diffusionsreflexionsplatte 22 näher ist, hell, während der Bereich der Totalreflexionsplatte, der weiter von der Diffusionsreflexionsplatte 22 entfernt ist, dunkel ist. Die Totoalreflexionsplatte 21 wird eingestellt, daß sie einen Winkel von 75° ± 5° in bezug auf die Ebene hat, die das Le­ sefenster 12 einschließt. Aus diesem Grund kann Licht, das auf die Totalreflexionsplatte 21 gestrahlt wird, zum zweiten Mal und wirksam in Richtung zu dem Zielobjekt 10 reflek­ tiert werden. Durch dieses Licht wird der Bereich der Lese­ oberfläche, der der Totalreflexionsplatte 21 näher ist, hell, während der Bereich der Leseoberfläche, der von der Totalreflexionsplatte 21 weiter entfernt ist, dunkel ist. Das heißt, die Hauptrichtung des zum zweiten Mal durch die Totalreflexionsplatte 21 reflektierten Lichts hat einen Win­ kel von ungefähr 30° in bezug auf die horizontale Richtung des Lesefensters 12. Der Einfallswinkel des direkt von der Diffusionsreflexionsplatte 22 zu dem Lesefenster 12 ge­ strahlten Lichts wird auch auf in etwa 30° eingestellt, wo­ durch die Beleuchtungszustände ausgeglichen werden. Deshalb kann der Beleuchtungszustand des Lesefensters 12 ausgegli­ chen werden.

Die lichtaussendende Einheit 23 ist nahe dem Lesefenster 12 angeordnet, und gleichzeitig wird Licht von der Totalrefle­ xionsplatte 21 mit Licht von der Diffusionsreflexionsplatte 22 zusammengeführt. Aus diesem Grund kann das Lesefenster 12 ausreichend bestrahlt werden, selbst wenn ein Anteil des Lichts von der lichtaussendenden Einheit 23 klein ist. Des­ halb kann, da die Lichtmenge von der lichtaussendenden Ein­ heit 23 klein sein kann, die den Leuchtdioden 232 zugeführte Energie niedrig sein.

Die entsprechende Beleuchtungsstärkeverteilung ist in Fig. 3 gezeigt. Eine charakteristische Kurve "a" zeigt die Beleuch­ tungsstärkeverteilung von gestreutem Licht, das unmittelbar von der Diffusionsreflexionsplatte 22 auffällt. Eine charak­ teristische Kurve "b" gibt die Beleuchtungsstärkeverteilung der zweiten Reflexion von der Totalreflexionsplatte 21 an, d. h., daß durch die Totalreflexion abgestrahlte Licht. Eine charakteristische Kurve "c" gibt die tatsächliche Beleuch­ tungsstärkeverteilung an, die durch das Zusammenfügen der charakteristi­ schen Kurven "a" und "b" erhalten wird. Die Ordinate in Fig. 3 stellt die Be­ leuchtungsstärke des Zielobjekts 10 dar, während die Ab­ szisse die Leseweite darstellt (die rechte Seite auf der Abszisse stellt die Seite der Dif­ fusionsreflexionsplatte dar, während die linke Seite die Seite der Totalreflexionsplatte darstellt).

Da das Lesefenster 12, wie oben beschrieben, bestrahlt wird, kann das Zielobjekt 10 gleichförmig und hell bestrahlt werden, und eine Bildinformation, die eine ausreichend große Lichtmenge aufweist, kann auf der Bildsensorfläche 5 durch den Reflexionsspiegel 3 und das Bildformungselement 4 gebil­ det werden. Diese Bildinformation wird in eine elektrisches Signal durch die Bildsensorfläche 5a umgewandelt, und das elektrische Signal wird ausgegeben.

Ein Teil des Lichts, das von der Diffusionsreflexionsplatte 22 reflektiert worden ist, wird in Richtung zu dem Zielobjekt 10 reflektiert, so daß der Bereich der Leseoberfläche, der der Diffusionsreflexions­ platte näher ist, hell ist, und der Bereich der Leseoberflä­ che, der von der Diffusionsreflexionsplatte 22 weiter ent­ fernt ist, dunkel ist. Zusätzlich ist, da das Licht, das von der Totalreflexionsplatte 21 reflektiert worden ist, in Rich­ tung zu dem Zielobjekt 10 reflektiert wird, der Bereich der Leseoberfläche, der der Totalreflexionsplatte 21 näher ist, hell, und der Bereich der Leseoberfläche, der von der Totalreflexionsplatte 21 weiter entfernt ist, ist dunkel. Der Winkel, der zwischen der Diffusionsreflexionsplatte 22 und der Ebene, die das Lesefenster 12 einschließt, gebildet wird, wird auf 75° ± 5° eingestellt. Die Hauptrichtung des von der Diffusionsreflexionsplatte 22 reflektierten Lichts kann wirksam parallel zu dem Lesefenster 12 gemacht werden. Der Winkel, der zwischen der Totalreflexionsplatte 21 und der Ebene gebildet wird, die das Lesefenster 12 einschließt, wird auf 75° + 5° eingestellt. Deshalb kann das meiste des von der Totalreflexionsplatte 21 reflektierten Lichts wirk­ sam auf das Lesefenster 12 gestrahlt werden.

Die Beleuchtungsstärkeverteilung des Lesefensters 12 wird ausgemittelt, und das gesamte Lesefenser 12 kann gleich­ förmig und hell bestrahlt werden.

Die lichtaussendende Einheit 23 ist nahe dem Lesefenster 12 angeordnet, und gleichzeitig wird das Licht von der Totalre­ flexionsplatte 21 mit dem Licht von der Diffusionsrefle­ xionsplatte 22 zusammengeführt. Deshalb kann das Lesefenster 12 ausreichend mit einer kleineren Lichtmenge von der licht­ aussendenden Einheit 23 als bei der herkömmlichen Bildlese­ vorrichtung beleuchtet werden.

Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung kann durch eine Anordnung erreicht werden, die nur die lichtaussendende Einheit 23, die Diffu­ sionsreflexionsplatte 22 und die Totalreflexionsplatte 21 umfaßt. Deshalb kann die Anzahl der Bauteile bei der vorlie­ genden Erfindung kleiner als diejenige beim Stand der Tech­ nik gemacht werden. Als ein Ergebnis kann eine kompakte Bildlesevorrichtung erhalten werden.

Die Anzahl und die Dicke der transparenten Filme, die auf einen Totalreflexionsspiegel aufgeschichtet werden, kann geändert werden, um den Grad der Mattierung der Oberfläche der Diffusionsreflexionsplatte 22 zu ändern, so daß die in Richtung zu der Totalreflexionsplatte reflek­ tierte Lichtmenge und die in Richtung zum Lesefenster re­ flektierte Lichtmenge eingestellt werden kann. Deshalb kann die Beleuchtungsstärke auf der Leseoberfläche auf einen er­ wünschten Wert eingestellt werden.

Die in Richtung zu der Totalreflexionsplatte reflektierte Lichtmenge und die in Richtung zum Lesefenster reflektierte Lichtmenge können leicht eingestellt werden. Deshalb kann die Beleuchtungsstärke der Leseoberfläche auf einen er­ wünschten Wert eingestellt werden.

Die lichtaussendende Einheit ist nahe dem Lesefenster ange­ ordnet, und gleichzeitig wird das Licht von der Totalrefle­ xionsplatte mit dem Licht von der Diffusionsreflexionsplatte zusammengeführt. Deshalb kann das Lesefenster sogar mit einer kleineren Lichtmenge als derjenigen bei der herkömmlichen Bildlese­ vorrichtung ausreichend beleuchtet werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Lesen eines Bildes auf einem Zielgegenstand mit

• (a) einem Gehäuse (1), in dem ein Fenster (12) vorgesehen ist, das von einem Öffnungsrand (1a) begrenzt wird,
• (b) einer Lichtquelle (23),
• (c) einem Bildsensor (5), auf den das Bild eines Zielgegenstan­ des abgebildet wird,
• (d) einem Reflexionsspiegel (3), um das Bild des Zielgegen­ standes, das durch das Fenster (12) hindurchgegangen ist, in Richtung des Bildsensors (5) zu reflektieren, und
  dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1)
• (e) ein Totalreflexionsspiegel (21), um darauf auffallendes Licht vollständig zu reflektieren und zum Fenster (12) zu lenken, und
• (f) ein Diffusionsreflexionsspiegel (22), um einen Teil (L2) des Lichts (L1), das von der Lichtquelle (23) ausgesendet wird, in Richtung zu dem Fenster (12) zu reflektieren und gleichzeitig einen anderen Teil (L3) des Lichts (L1), das von der Lichtquelle (23) ausgesendet wird, in Richtung zu dem Totalreflexionsspiegel (21) zu streuen und zu reflek­ tieren,

angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Totalreflexionsspiegel (21) eine Totalreflexionsoberfläche und der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine Diffusionsre­ flexionsoberfläche aufweisen und
ein Winkel (A1), der zwischen einer Normalen auf eine virtu­ elle Ebene, die drei Punkte auf dem Öffnungsrand einschließt, und einer Normalen auf den Totalreflexionsspiegel (21) gebil­ det ist, nicht kleiner als 70° und nicht größer als 80° ist, und daß ein Winkel (A2), der zwischen der Normalen der virtu­ ellen Ebene und einer Normalen auf dem Diffusionsreflexions­ spiegel (22) gebildet ist, nicht kleiner als 40° und nicht größer als 50° ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel mattiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine Glasplatte und einen mattierten Aluminiumfilm umfaßt, der auf der Glasplatte ge­ bildet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine Glasplatte umfaßt, de­ ren obere Oberfläche mattiert ist, und ein Aluminiumfilm an der unteren Oberfläche der Glasplatte angebracht ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine Glasplatte, einen mat­ tierten, transparenten Film, der auf eine obere Oberfläche der Glasplatte angebracht ist, und einen Aluminiumfilm um­ faßt, der auf der unteren Oberfläche der Glasplatte ange­ bracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine Glasplatte, deren unte­ re Oberfläche mattiert ist, und einen Aluminiumfilm umfaßt, der auf der unteren Oberfläche der Glasplatte abgeschieden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) eine erste Glasplatte, eine zweite Glasplatte, die an einer oberen Oberfläche der ersten Glasplatte durch ein Klebemittel angebracht ist, und eine freiliegende, mattierte Oberfläche aufweist, und einen Alumi­ niumfilm umfaßt, der an der unteren Oberfläche der Glasplatte angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Element (7) zum Abschirmen von Licht (L10) umfaßt, das direkt von der Lichtquelle (23) zu dem Fenster (12) einfällt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine innere Oberfläche hat, die die virtuelle Ebene unter einem Winkel von nicht kleiner als 45° und nicht größer als 50° schneidet, und daß der Diffusionsreflexions­ spiegel (22) an der inneren Oberfläche befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsreflexionsspiegel (22) zwischen der Lichtquelle (23) und der virtuellen Ebene angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildformungslinse (4) so zwischen dem Bildsensor (5) und dem Reflexionsspiegel (3) angeordnet ist, daß die optische Achse der Bildformungslinse (4) den Bildsen­ sor (5) und den Reflexionsspiegel (3) trifft,
wobei ein Winkel, der zwischen einer Normalen auf den Refle­ xionsspiegel (3) und der Diffusionsreflexionsoberfläche ge­ bildet ist, nicht kleiner als 85° und nicht größer als 95° ist, und
ein Winkel, der zwischen der Totalreflexionsoberfläche und der Diffusionsreflexionsoberfläche gebildet ist, nicht klei­ ner als 25° und nicht kleiner als 35° ist.