Sistema óptico de formación de imágenes que comprende un sensor de línea (5) que se extiende en una dirección de escaneado principal (X) y un elemento óptico (4) de formación de imágenes configurado para generar información de imagen en la superficie de un original (8) que se va a representar en dicho sensor de línea (5),

caracterizado porque

dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes comprende un diafragma (SP) y una serie de superficies reflectantes fuera de eje (R4 a R6, R8 a R10) teniendo cada una de ellas una curvatura y estando configurada cada una de ellas para desviar un rayo de eje de referencia que se refleja sobre el original (8) e incide sobre dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes en una sección secundaria de escaneado perpendicular a la dirección de escaneado principal (X),

porque el medio entre las superficies reflectantes fuera de eje adyacentes (R4 a R6, R8 a R10) de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes es aire,

porque dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes no comprende una superficie de refracción,

porque dicho diafragma (SP) está dispuesto en el centro de la trayectoria óptica entre una superficie (R3) de incidencia de luz y una superficie (R11) de salida de luz de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes, en el que varias de dichas superficies reflectantes fuera de eje (R4 a R6, R8 a R10) se disponen antes así como detrás de dicho diafragma (SP), y

porque las dos superficies reflectantes fuera de eje de cada par (R6, R8; R5, R9; R4, R10) de superficies reflectantes fuera de eje que están compuestas por una de dichas superficies reflectantes fuera de eje dispuesta antes de dicho diafragma (SP) y por una de dichas superficies reflectantes fuera de eje dispuesta detrás de dicho diafragma, estando ambas superficies reflectantes fuera de eje dispuestas en sucesión desde dicho diafragma (SP), en la misma posición, tienen ángulos y direcciones de desviación opuestos entre si

Sistema óptico de formación de imágenes para la lectura de imágenes y aparato para la lectura de imágenes que utiliza el mismo.

La presente invención se refiere a un sistema óptico de formación de imágenes para la lectura de originales y a un aparato para la lectura de imágenes que utiliza el mismo y, particularmente, es adecuado para la lectura de imágenes monocromáticas o imágenes en color utilizando el sensor de línea de un escáner de imágenes, una copiadora digital, un aparato de fax o similar que utilizan un elemento óptico de formación de imágenes compacto en el que se corrigen múltiples aberraciones de manera bien equilibrada y en el que se tiene una elevada capacidad de resolución.

Técnica anterior relacionada

Como aparato para la lectura de imágenes (escáner de imágenes) para leer información de imagen de la superficie de un original, se propone un escáner de imágenes de tipo plano, por ejemplo, en el documento JP 03 113 961 A.

El escáner de imágenes de tipo plano es tal que una lente para la formación de imágenes y un sensor de línea están fijos y únicamente se desplaza un espejo reflectante para, de esta manera, exponer en la rendija y escanear una banda estrecha de la superficie de un original y leer la información de imagen de la misma.

En los últimos años, a efectos de conseguir la simplificación de la estructura del aparato, a menudo se ha producido el caso en el que se adopta un sistema de escaneado de tipo carro integral en el que un espejo, una lente para la formación de imágenes, un sensor de línea, etc. están integrados entre si para, de esta manera, escanear la superficie de un original.

La figura 7 de los dibujos adjuntos es una vista esquemática de las partes esenciales de un aparato para la lectura de imágenes del sistema de escaneado de tipo carro integral según la técnica anterior. En la figura 7, un haz emitido desde una fuente de luz de iluminación (1) ilumina un original (8) situado directamente sobre una bandeja (2) para soporte de originales, y el haz reflejado desde el original (8) dobla su trayectoria óptica en el interior de un carro (6) mediante los espejos reflectantes primero, segundo y tercero (3a), (3b) y (3c) en el orden mencionado, y se forma la imagen en la superficie de un sensor de línea (5) mediante una lente para la formación de imágenes (elemento óptico -4- para la formación de imágenes). El carro (6) se desplaza en la dirección de la flecha (A) (dirección secundaria de escaneado) indicada en la figura 7 mediante un motor (7) secundario de escaneado para, de esta manera, leer la información de imagen del original (8). El sensor de línea (5) de la figura 7 es de una estructura en la que se disponen una serie de elementos receptores de luz en una dirección unidimensional (dirección principal de escaneado).

La figura 8 de los dibujos adjuntos es una ilustración de la estructura básica del aparato para la lectura de imágenes de la figura 7.

En la figura 8, el número de referencia (4) indica la lente para la formación de imágenes, los caracteres de referencia (5R), (5G) y (5B) indican sensores de línea para los colores R(rojo), G(verde) y B(azul) respectivos del sensor de línea (5), y los caracteres de referencia (8R), (8G) y (8B) indican los rangos de lectura de la superficie del original correspondientes a los sensores de línea (5R), (5G) y (5B). En el aparato para la lectura de imágenes mostrado en la figura 7, la superficie del original estacionario es escaneada por el carro (6), pero el escaneado del carro es equivalente a que el sensor de línea (5) y la lente para la formación de imágenes estén estacionarios y que la superficie del original (8) se desplace, tal como se muestra en la figura 8. Escaneando la superficie del original, se puede leer la misma ubicación en diferentes colores a ciertos intervalos de tiempo. Cuando, en la estructura descrita anteriormente, la lente (4) para la formación de imágenes comprende un sistema de refracción ordinario, tiene lugar una aberración cromática axial y una aberración cromática de aumento y, por tanto, en relación al sensor de línea (5G) de referencia, tiene lugar un desenfoque o una desviación posicional en las imágenes de línea formadas en los sensores de línea (5B) y (5R). En consecuencia, cuando se superponen y reproducen las imágenes de los respectivos colores, las imágenes se vuelven imágenes en las que son visibles la difusión o "oozing" y el desajuste defectuoso del color. Es decir, cuando se requiere un comportamiento tal como una elevada apertura o una elevada resolución, no se pueden reunir los requisitos.

Por otra parte, recientemente, también en un sistema óptico no coaxial, se hace evidente la introducción del concepto de un eje de referencia y que una superficie constitutiva se convierte en una superficie asférica asimétrica, mediante la cual se puede construir un sistema óptico en el que las aberraciones se han corregido de manera suficiente. Por ejemplo, un método de diseño para el mismo se muestra en el documento JP 09 005 650 A y los ejemplos de dicho diseño se muestran en los documentos JP 08 292 371 A y JP 08 292 372 A.

Dicho sistema óptico no coaxial se denomina un sistema óptico fuera de eje (que es un sistema óptico definido como un sistema óptico que contiene una superficie curva (una superficie curva fuera de eje) en la que, cuando se considera un eje de referencia a lo largo de un rayo de luz que pasa por el centro de una imagen y por el centro de una pupila, una normal a la superficie en el punto de intersección de una superficie constitutiva con el eje de referencia no se encuentra sobre el eje de referencia y, en este caso, el eje de referencia es de forma curva) . Este sistema óptico fuera de eje es tal que la superficie constitutiva del mismo es generalmente no coaxial y no se produce eclipse ni siquiera en la superficie reflectante de la misma y, por tanto, es fácil de construir un sistema óptico que utiliza una superficie reflectante. También tiene las características de que el dibujo alrededor de una trayectoria óptica puede ser efectuado con relativa libertad y de que un sistema óptico de tipo integral es fácil de realizar mediante la técnica de moldear integralmente una superficie constitutiva.

Por otra parte, se requieren una elevada resolución y una elevada velocidad para un sistema de lectura de originales tal como una copiadora digital y, por tanto, dicho sistema todavía no ha sido compuesto por un sistema óptico de tipo integral. Una lente para la formación de imágenes requerida en el sistema de lectura necesita ser luminosa y de alta resolución y, por tanto, para conseguir un rendimiento óptico, es difícil efectuar un gran ángulo de campo. Si el ángulo de campo es estrecho, la longitud de la trayectoria óptica se volverá larga en consecuencia.

Por otra parte, cuando se va a efectuar la lectura de una imagen en color, como la resolución es mayor, la diferencia de posición en la formación de la imagen para cada color debido a la aberración cromática, y la aberración cromática tal como un registro defectuoso de color en un campo de imagen, afectan de manera adversa al rendimiento óptico.

Un sistema óptico de formación de imágenes que comprende las características resumidas en el preámbulo de la reivindicación 1 es dado a conocer por el documento JP 03 113 961 A.

El documento EP-A-0 790 513 da a conocer un sistema óptico de formación de imágenes que comprende un elemento óptico de formación de imágenes configurado para generar una información de imagen de la superficie de un original que se va a representar sobre un dispositivo de recogida de imágenes tal como un sensor CCD. De acuerdo con una realización de este sistema óptico de formación de imágenes conocido, el elemento óptico de formación de imágenes del mismo comprende, además de un diafragma, una serie de superficies reflectantes fuera de eje teniendo cada una de ellas una curvatura y estando cada una de ellas configurada para desviar un rayo de eje de referencia. El medio entre las superficies reflectantes fuera de eje adyacentes es un material sólido transparente. El elemento óptico de formación de imágenes comprende superficies de refracción además de las superficies reflejantes fuera de eje.

De acuerdo con otra realización del sistema óptico de formación de imágenes, según el documento EP-A-0 790 513, el elemento óptico de formación de imágenes del mismo comprende, además de un diafragma, una serie de superficies reflectantes fuera de eje, teniendo cada una de ellas una curvatura y estando cada una de las mismas configurada...

1. Sistema óptico de formación de imágenes que comprende un sensor de línea (5) que se extiende en una dirección de escaneado principal (X) y un elemento óptico (4) de formación de imágenes configurado para generar información de imagen en la superficie de un original (8) que se va a representar en dicho sensor de línea (5),

caracterizado porque

dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes comprende un diafragma (SP) y una serie de superficies reflectantes fuera de eje (R4 a R6, R8 a R10) teniendo cada una de ellas una curvatura y estando configurada cada una de ellas para desviar un rayo de eje de referencia que se refleja sobre el original (8) e incide sobre dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes en una sección secundaria de escaneado perpendicular a la dirección de escaneado principal (X),

porque el medio entre las superficies reflectantes fuera de eje adyacentes (R4 a R6, R8 a R10) de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes es aire,

porque dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes no comprende una superficie de refracción,

porque dicho diafragma (SP) está dispuesto en el centro de la trayectoria óptica entre una superficie (R3) de incidencia de luz y una superficie (R11) de salida de luz de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes, en el que varias de dichas superficies reflectantes fuera de eje (R4 a R6, R8 a R10) se disponen antes así como detrás de dicho diafragma (SP), y

porque las dos superficies reflectantes fuera de eje de cada par (R6, R8; R5, R9; R4, R10) de superficies reflectantes fuera de eje que están compuestas por una de dichas superficies reflectantes fuera de eje dispuesta antes de dicho diafragma (SP) y por una de dichas superficies reflectantes fuera de eje dispuesta detrás de dicho diafragma, estando ambas superficies reflectantes fuera de eje dispuestas en sucesión desde dicho diafragma (SP), en la misma posición, tienen ángulos y direcciones de desviación opuestos entre si.

2. Sistema óptico de formación de imágenes, según la reivindicación 1, caracterizado porque la información de la imagen no se representa de manera intermedia en dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes, sino que se forma directamente en dicho sensor de línea (5).

3. Sistema óptico de formación de imágenes, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes está compuesto por seis superficies reflectantes fuera de eje (R4 a R6, R8 a R10) y cuando las superficies reflectantes fuera de eje para desviar el rayo de eje de referencia en el sentido contrario a las agujas del reloj se definen como superficies de desviación positiva y la superficie reflectante fuera de eje para desviar el rayo de eje de referencia en el sentido de las agujas del reloj se define como superficie de desviación negativa, dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes tiene el mismo número de superficies de desviación positiva y de superficies de desviación negativa, y la superficie reflectante fuera de eje (R10) más adyacente al lado de salida está dispuesta en el lado del original en el eje de referencia de incidencia en relación con la superficie reflectante fuera de eje (R4) más adyacente al lado de incidencia.

4. Sistema óptico de formación de imágenes, según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas superficies de desviación positiva y dichas superficies de desviación negativa están dispuestas a efectos de ser superficies de desviación opuesta en relación a dicho diafragma (SP).

5. Sistema óptico de formación de imágenes, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque la superficie reflectante fuera de eje (R4) de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes que es más adyacente al lado de incidencia se diseña para tener una acción convergente.

6. Sistema óptico de formación de imágenes, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque al menos una superficie de dicho elemento óptico (4) de formación de imágenes tiene una característica de cortar la luz infrarroja.

7. Aparato para la lectura de imágenes que comprende una bandeja (2) para soporte de originales para situar el original (8) sobre la misma y dicho sistema óptico de formación de imágenes, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.