DE3875714T2 - Vorrichtung zur beleuchtung von dokumenten. - Google Patents

Vorrichtung zur beleuchtung von dokumenten.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Dokumentbeleuchtungsgerät im allgemeinen und sie betrifft insbesondere ein Beleuchtungsgerät, das besonders nützlich ist zur gleichmäßigen Beleuchtung einer schmalen Abtastlinie, wie sie beispielsweise in Dokumentabbildungs- und Fotokopiergeräten verwendet wird.
  • Gegenwärtig werden zur Beleuchtung von Dokumenten in einigen Facsimilemaschinen Anordnungen von Grünlicht emittierenden Dioden (LEDs) verwendet. Diese LEDs emittieren typischerweise Licht mit einer Spitzen-Wellenlänge von 565 Nanometer mit einer Spektralbreite von 60 Nanometer. Für schwarz/weiße Dokumente mit einem ausreichend hohen Kontrast erzeugt die Verwendung derartiger grüner LEDs gute Dokumentbilder. Für farbige Dokumente jedoch ist die Lichtquelle mit engem Spektrum von den genannten grünen LEDs nicht geeignet. Beispielsweise kann bei den genannten LEDs ein heller Farbhintergrund auf einem Dokument dunkler als erwartet auf einem Bild des Dokuments erscheinen, während ein in einer bestimmten Farbe auf dem Dokument gedrucktes dunkles Zeichen heller als erwartet auf dem Bild herauskommt. Folglich wird der Kontrast zwischen dem Zeichen und seinem Hintergrund erheblich reduziert. Im Extremfall kann die Kontrastverringerung zu einem Informationsverlust in dem endgültigen elektronischen Bild führen.
  • Die Anordnungen der Patente JP-A-6189764 und JP-A-5843656 gehen einen Weg, um dieses Problem zu verringern. Sie beschreiben zwei parallele lineare Lichtanordnungen, die zur Beleuchtung einer Abtastlinie positioniert sind. Eine Anordnung besteht aus Grünlicht emittierenden Dioden, und die andere Anordnung besteht aus Licht emittierenden Dioden einer anderen Farbe, z. B. rot in dem ersten japanischen Abstrakt und gelb in dem zweiten japanischen Abstrakt.
  • Ein Nachteil der in den japanischen Abstrakten beschriebenen Anordnungen besteht darin, daß sie in der Weise beschränkt sind, in der sie für verschiedene Zwecke angepaßt werden können und zwar aufgrund ihrer Verwendung von nur zwei Farben.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dokumentbeleuchtungsgerät zu schaffen, das bezüglich der Anpaßbarkeit zur Verwendung mit unterschiedlichen Dokumententypen verbessert ist.
  • Demzufolge wird gemäß der Erfindung ein Gerät geschaffen zum Beleuchten einer Linie mit Lichtquellen von unterschiedlicher Spektralcharakteristik, angeordnet in einer ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnung und Positioniervorrichtungen zum Positionieren der ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnung derart, daß sie die zugeordneten optischen Strahlungen der Lichtquellen auf die zu beleuchtende Linie richten, dadurch gekennzeichnet, daß jede der linearen Lichtquellenanordnungen Lichtquellen von drei unterschiedlichen Spektralcharakteristiken aufweist, wobei die Lichtquellen in einer periodischen, sich wiederholenden Folge angeordnet sind, in der die drei Spektralcharakteristiken einander immer in der gleichen Reihenfolge folgen.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 eine allgemeine diagrammartige Perspektivansicht eines Dokumentbeleuchtungsgerätes gemäß dieser Erfindung ist;
  • Fig. 2 eine diagrammartige Ansicht ist, die zeigt, wie Lichtquellen A, B und C in einer Lichtanordnung in einer periodischen, sich wiederholenden Folge ABCA angeordnet sind;
  • Fig. 3 eine Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 2 ist, die zeigt, wie erste und zweite Lichtanordnungen relativ zueinander versetzt sind in einer Richtung längs der Abtastlinie des Gerätes;
  • Fig. 4 eine Draufsicht in diagrammartiger Form auf ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist, bei der Lichtkonzentratoren zum Richten von Licht auf die zugeordnete Abtastlinie verwendet werden;
  • Fig. 5 eine seitliche Perspektivansicht der Ausführungsform nach Fig. 4 ist;
  • Fig. 6 eine Schnittansicht in diagrammartiger Form der Lichtkonzentratoren gemäß Fig. 4 und 5 ist; und
  • Fig. 7 eine diagrammartige Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Dokumentbeleuchtungsgerätes dieser Erfindung ist.
  • Fig. 1 ist eine allgemeine diagrammartige Perspektivansicht eines Gerätes 10 gemäß dieser Erfindung zum Beleuchten einer Abtastlinie in einer Abtastebene. Während das Gerät 10 für viele Anwendungen benutzt werden kann, in denen ein schmaler Streifen einer gleichförmigen Beleuchtung erforderlich ist, wie in Facsimile-, Fotokopier-, Maschinenansichts-, Roboter- und Industrie-Inspektionsanwendungen, bezieht sich das gezeigte bestimmte Gerät 10 auf ein Gerät zum Abbilden von Dokumenten, wie Schecks, in einer Finanzinstitution, wie einer Bank.
  • Das Gerät 10 umfaßt eine Dokumentenbahn 12 mit aufrechten Seitenwänden 12-1 und 12-2, die gemäß Fig. 1 voneinander beabstandet sind, um ein Dokument 14 dazwischen aufzunehmen. Die Dokumentenbahn 12 und der Dokumententransport 16 stellen die Vorrichtungen zum Bewegen des Dokuments 14 in einer Abtastebene (als gestricheltes Rechteck 18 gezeigt) dar, die eine Abtastlinie 20 aufweist, d. h. eine Linie, die zu beleuchten ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Abtastlinie 20 vertikal ausgerichtet und ist senkrecht zu der Bewegung des Dokuments 14 in der Dokumentenbahn 12, wie durch den Pfeil 22 angezeigt wird.
  • Das Gerät 10 weist auch eine optische Achse 24 auf, die senkrecht zur Abtastlinie 20 ausgerichtet ist. Ein Linsensystem 26 wird dazu verwendet, von dem Dokument 14 an der Abtastlinie reflektiertes Licht durch das Linsensystem 26 zu einem Abbildungssensor 28 zu leiten.
  • Zwei Lichtanordnungen 30 und 32 (Fig. 1) werden zur Beleuchtung der Abtastlinie 20 verwendet, und sie stellen einen Teil des Gerätes 10 dar. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Lichtanordnungen 30 und 32 symmetrisch bezüglich der optischen Achse mittels üblicher Positionierungsvorrichtungen, wie Klammern 30-1 und 32-1 positioniert. Die Lichtanordnungen 30 und 32 sind auch unter einem Winkel theta (Θ) bezüglich der optischen Achse 24 positioniert, welcher Winkel etwa 30 Grad ist. Die Funktion der Lichtanordnungen 30 und 32 ist es, Licht in der Abtastlinie 20 zu erzeugen, das sowohl aus räumlicher als auch als aus spektraler Überlagerung resultiert.
  • Jede Lichtanordnung 30 und 32 hat Lichtquellen A, B und C, die in einer sich periodisch wiederholenden Folge ABCA angeordnet sind, wie dies am besten in Fig. 2 gezeigt ist. Jede der Lichtquellen A, B und C hat eine unterschiedliche spektrale Charakteristik, so daß die Ausgangssignale der Lichtanordnungen 30 und 32, wenn sie auf die Abtastlinie 20 gerichtet sind, eine resultierende spektrale Verteilung der optischen Strahlung erzeugen, die die Summe der Spektralverteilung der optischen Strahlungen der Lichtquellen A, B und C ist. Mit anderen Worten ist die resultierende Spektralverteilung die gleiche für alle Punkte längs der Abtastlinie 20. Diesbezüglich sind die Lichtanordnungen 30 und 32 relativ zueinander in einer Richtung versetzt, die sich längs der Abtastlinie 20 erstreckt, so daß sich bei Seite-an-Seite-Anordnung eine Beziehung nach Fig. 3 ergeben würde. Es ist zu beachten, daß jeweils eine Lichtquelle in einer Anordnung zwischen zwei unterschiedlichen Lichtquellen in der entgegengesetzten Anordnung angeordnet wäre. Beispielsweise liegt die oberste Lichtquelle A (wie in Fig. 3 dargestellt) in der Lichtanordnung 32 zwischen den Lichtquellen B und C in der Lichtanordnung 30. Entsprechend liegt die unterste Lichtquelle B in der Lichtanordnung 30 zwischen den Lichtquellen C und A in der Lichtanordnung 32. Somit sind die Lichtintensität und der Spektralgehalt an jedem gegebenen Punkt längs der Abtastlinie 20 entsprechend den komplementären Lichtquellen A, B und C. Somit wird das Beleuchtungsmuster für ein Dokument 14 (Fig. 1), das an einer Abtastlinie 20 beleuchtet wird, die folgenden Eigenschaften haben:
  • 1. Es wird eine gleichförmige Lichtintensität über die vollständige Abtastlinie 20 vorhanden sein; und
  • 2. Für jeden Punkt längs der Abtastlinie 20 wird die resultierende Spektralverteilung der optischen Strahlung die Summe der Spektralverteilungen der Lichtquellen A, B und C sein.
  • Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung ist, daß die Lichtquellen A, B und C derart gewählt sind, daß sie die geeigneten Spektralverteilungen für die besondere Anwendung besitzen, in der das Gerät 10 benutzt wird. Wenn beispielsweise Finanzdokumente 14, wie Schecks, verarbeitet werden, dann können die Lichtquellen A, B und C grüne, gelbe bzw. rote LEDs sein. Diese sind übliche LEDs, wobei jedes LED seine eigene zugeordnete Fokussierlinse, wie Linse 34 aufweist, wie dies nur schematisch für Lichtquelle B in Fig. 1 gezeigt ist. Die optischen Strahlungen von den LEDs haben die folgenden annähernden Wellenlängenbereiche:
  • Grün = 525 - 610 nm;
  • Gelb = 540 - 640 nm; und
  • Rot = 575 - 705 nm.
  • Basierend auf der Verfügbarkeit von farbigen LEDs im Handel können die Prinzipien dieser Erfindung ausgeweitet werden, so daß sie andere Farben von LEDs einschließen, beispielsweise blau, grün und rot.
  • Im Zusammenhang mit der Diskussion der Lichtanordnungen 30 und 32 wurde zuvor angegeben, daß jede der Lichtquellen A, B und C ihre eigene zugeordnete Fokussierlinse 34 hat, um Licht auf die Abtastlinie 20 zu lenken. Naturgemäß richtet bei dieser Art von System das Linsensystem 26 das von einem Dokument 14 längs der Abtastlinie 20 reflektierte Licht auf einen kleinen üblichen Abbildungssensor 28, der selbst wiederum eine Anordnung von Lichtsensoren umfaßt, wobei jeder Sensor ein "Pixel" oder eine Bildfläche oder -element der Abtastlinie 20 darstellt.
  • Die Prinzipien dieser Erfindung können auch erweitert werden, daß sie ein Gerät einschließen, bei dem die Lichtquellen A, B und C keine integrierten Fokussierlinsen aufweisen. In diesem Zusammenhang zeigen die Fig. 4, 5 und 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Gerät einen externen Lichtkonzentrator dazu verwendet, Licht von den Lichtanordnungen auf die Abtastlinie zu richten.
  • Das Gerät 36 gemäß den Fig. 4, 5 und 6 ist im Prinzip gleich dein Gerät 10 (Fig. 1), das bereits beschrieben wurde; somit werden die gleichen in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen zur Beschreibung identischer Teile in den Fig. 4, 5 und 6 verwendet. Die Fig. 4, 5 und 6 sind ebenfalls schematisch dargestellt, was eine Vereinfachung dieser Figuren fördert. Der grundlegende Unterschied zwischen dem Gerät 36 und dem Gerät 10 besteht darin, daß die erste und zweite Lichtanordnung 38 und 40 keine Fokussierlinse 34 (Fig. 1) haben, die jeder der Lichtquellen A, B und C in den Lichtanordnungen 30 und 32 zugeordnet ist. Außerdem enthält das Gerät 36 einen Lichtkonzentrator 38-1 für die Lichtanordnung 38, und in ähnlicher Weise ist ein Lichtkonzentrator 40-1 für die Lichtanordnung 40 vorgesehen. Die Lichtquellen in den Lichtanordnungen 38 und 40 sind in der gleichen periodischen, sich wiederholenden Folge ABCA angeordnet, wie sie im Zusammenhang mit Gerät 10 diskutiert wurde, und sie können die verschiedenen LEDs umfassen, die im Zusammenhang mit Gerät 10 erwähnt wurden.
  • Die Lichtkonzentratoren 38-1 und 40-1 sind identisch; somit wird nur eine Beschreibung des Lichtkonzentrators 38-1 gegeben. Der Lichtkonzentrator 38-1 ist ein zylindrischer Reflektor, dessen Querschnitt einen Teil einer Ellipse darstellt. Fig. 6 zeigt beispielsweise einen Querschnitt der Lichtkonzentratoren 38-1 und 40-1. Es ist zu beachten, daß der Querschnitt des Lichtkonzentrators 38-1 ein Teil einer Ellipse 42 ist, die in gestricheltem Umriß gezeigt ist. Die große Achse 44 der Ellipse 42 ist unter dem Winkel theta (Θ) zur optischen Achse 24 angeordnet. Die Lichtanordnung 38 ist an einem der Brennpunkte F1 der Ellipse 42 angeordnet, während die Abtastlinie 20 im anderen Brennpunkt F2 positioniert ist. Die Lichtanordnung 38 ist derart angeordnet, daß sie sich in einer Richtung längs der Abtastlinie 20 erstreckt und parallel dazu ist. Die einzelnen Lichtguellen A, B und C der Lichtanordnung sind in einer periodischen, sich wiederholenden Folge wie diejenige gemäß Fig. 2 angeordnet und die Lichtquellen A, B und C sind angeordnet, um ihre Ausgangslichtstrahlen auf den Lichtkonzentrator 38-1 zu richten. Licht von dem Lichtkonzentrator 38-1 wird dann auf die Abtastlinie 20 gerichtet (dargestellt durch den Brennpunkt F2), wie dies beispielsweise durch Lichtrichtungspfeile 46 und 48 gezeigt ist. Die Lichtkonzentratoren 38-1 und 40-1 haben übliche hochreflektierende Flächen, um das Licht wie beschrieben auszurichten, und sie sind verstellbar in einem Rahmen 50 des Gerätes 36 mittels einer Klammer 52 (Fig. 5) positioniert.
  • Der Brennpunkt F2 (Fig. 6) ist ein gemeinsamer Brennpunkt für die Ellipsen 42 und 54. Es ist auch aus Fig. 6 zu entnehmen, daß die Lichtkonzentratoren 38-1 und 40-1 Querschnitte aufweisen, die nicht symmetrisch bezüglich ihrer zugeordneten größeren Achsen 44 bzw. 56 sind. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Lichtkonzentratoren 38-1 und 40-1 und rührt von einer Beschränkung her, die durch die Eigenschaften von LEDs diktiert wird, wenn diese als die Lichtquellen A, B und C verwendet werden.
  • Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abbildungsgerätes, das allgemein mit 58 bezeichnet ist. Das Gerät 58 ist identisch mit dem Gerät 10, das bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, mit Ausnahme des nachfolgend Beschriebenen; somit werden die gleichen Bezugszeichen zur Beschreibung gleicher Teile des Gerätes 58 verwendet. Die Lichtanordnungen 30 und 32 richten Licht auf die Abtastlinie 20, die in der Abtastebene 18 angeordnet ist, wie dies zuvor bezüglich des Gerätes 10 (Fig. 1) beschrieben wurde. Die wesentlichen Unterschiede zwischen dem Gerät 58 und dem Gerät 10 sind, daß das Gerät 58 eine selbstfokussierende Linsenanordnung 60 und einen größeren Abbildungssensor 62 anstelle des üblichen fotografischen Linsensystems 26 und des kleineren Abbildungssensors 28 verwendet. Die selbstfokussierende Linsenanordnung 60 ist im Handel erhältlich, beispielsweise als Teil Nummer SLA-09 von der NSG America, Inc. Der Vorteil des Gerätes 58 ist, daß die Größe des durch die Linsenanordnung 60 geformten Bildes die gleiche ist wie die Größe der Abtastlinie 20.

Claims (10)

1. Ein Gerät zum Beleuchten einer Linie (20) mit Lichtquellen von unterschiedlicher Spektralcharakteristik, angeordnet in einer ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnung (30,32) und Positioniervorrichtungen (30-1,32-1) zum Positionieren der ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnung (30,32) derart, daß sie die zugeordneten optischen Strahlungen der Lichtquellen auf die zu beleuchtende Linie (20) richten, dadurch gekennzeichnet, daß jede der linearen Lichtquellenanordnungen Lichtquellen von drei unterschiedlichen Spektralcharakteristiken aufweist, wobei die Lichtquellen in einer periodischen, sich wiederholenden Folge angeordnet sind, in der die drei Spektralcharakteristiken einander immer in der gleichen Reihenfolge folgen.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen Licht emittierende Dioden sind.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen Grün-, Gelb- bzw. Rotlicht emittierende Dioden sind.
4. Gerät entweder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der emittierenden Dioden eine integrierte Fokussierlinse (34) zugeordnet hat.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnungen (30,32) die zugeordneten Lichtquellen derart angeordnet hat, daß sie eine lineare Anordnung bilden, die sich parallel zu der zu beleuchtenden Linie (20) erstreckt.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite lineare Lichtquellenanordnung (30,32) relativ zueinander in einer Richtung längs der zu beleuchtenden Linie (20) versetzt sind, derart, daß bei Nebeneinanderanordnung der Anordnungen jede Lichtquelle in einer der linearen Anordnungen zwischen Lichtquellen der anderen beiden Spektralcharakteristiken in der anderen Anordnung positioniert wäre.
7. Gerät entweder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite lineare Lichtquellenanordnung (30,32) symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten einer senkrecht zu der zu beleuchtenden Linie (20) sich erstreckenden Linie (24) und unter einem vorbestimmten Winkel zu dieser angeordnet sind.
8. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zylindrisch geformten Reflektor (38-1,40-1) für jede der ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnungen (38,40) zum Richten von Licht von der zugeordneten ersten und zweiten linearen Lichtquellenanordnung (38,40) auf die zu beleuchtende Linie (20).
9. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine lichtempfindliche Anordnung (28), die parallel zu der zu beleuchtenden Linie (20) angeordnet ist und ein Linsensystem (26) zum Richten von von einem Dokument (14) an der zu beleuchtenden Linie (20) reflektierten Licht auf die lichtempfindliche Anordnung (28).
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (26) eine selbstfokussierende Linsenanordnung (60) aufweist, deren Länge gemessen längs der zu beleuchtenden Linie (20) ausreicht, um ein Bild an der lichtempfindlichen Anordnung (28) zu erzeugen, das das gleiche ist wie das an der zu beleuchtenden Linie (20) vorhandene zugeordnete Objekt.
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