SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA LA FORMACIÓN ÓPTICA DE IMÁGENES DE OBJETOS SOBRE UN DISPOSITIVO DE DETECCIÓN POR MEDIO DE UN ORIFICIO DE DIMENSIONES MUY REDUCIDAS.

Sistema de formación de imágenes integrado, para la formación óptica de imágenes (1) de un objeto (2) que está situado en un plano del objeto sobre un dispositivo de detección (7),

por medio de métodos ópticos de reflexión, que comprende el dispositivo de detección (7) que está situado en un plano de detección, una abertura de muy pequeñas dimensiones (4), situada entre el plano objeto y el plano de detección para formar imagen del objeto (2) sobre el dispositivo de detección (7), y un dispositivo de iluminación (6) para iluminar el objeto (2) en el plano del objeto, caracterizado porque se disponen elementos de atenuación óptica (5) entre el dispositivo de iluminación (6) y el plano del objeto, que cambia la iluminación del objeto (2) por el dispositivo de iluminación (6), de manera que las áreas centrales del objeto (2) están iluminadas según una intensidad de iluminación más baja que las áreas periféricas del objeto (2), para compensar sustancialmente la disminución de brillo periférico, intrínseca del sistema, de una imagen del objeto captada por una abertura estenoscópica (4) sobre el dispositivo de detección (7), y que los elementos (5) de atenuación óptica adoptan forma de una máscara laminar (3) que tiene una o varias estructuras de abertura (11), y la abertura estenoscópica (4) adopta forma de una máscara laminar (3) y está integrada sobre la máscara laminar (3) que comprende también las estructuras de abertura (11)

Sector de la invención

La presente invención se refiere a la formación óptica de imágenes de objetos, en particular motivos ópticos 5 o códigos portadores de informaciones, sobre un dispositivo de detección y en particular en un elemento CCD o CMOS con ayuda de una abertura u orificio de dimensiones muy reducidas o pequeño orificio estenoscópico. La invención se refiere en especial a sistemas que tienen dispositivos especiales que compensan sustancialmente los defectos de formación de imágenes provocados por la abertura u orificio estenoscópico y en particular la disminución de brillo en la zona periférica intrínseca del sistema, de una imagen del objeto formada por un orificio estenoscópico 10 sobre el dispositivo de detección.

Además, la invención se refiere a sistemas para captar información óptica que comprende un sistema para formación óptica de imágenes de un objeto que lleva información óptica y un dispositivo de evaluación en línea que recoge la información óptica del objeto a partir de la imagen del mismo formada sobre el dispositivo detector y proporciona esta información para su posterior proceso o visualización. 15

Además, la invención se refiere a sistemas analíticos del elemento de pruebas que comprende, como mínimo, un elemento de pruebas y un dispositivo de evaluación que contiene los sistemas, según la invención, para recoger la información óptica.

Finalmente, la invención se refiere a métodos para la formación de imagen por medios ópticos sobre un dispositivo de detección por medio de un orificio estenoscópico que puede compensar sustancialmente los defectos 20 de formación de imagen provocados por el orificio estenoscópico y en particular la disminución de brillo periférico intrínseco del sistema de una imagen del objeto formada por un orificio estenoscópico sobre el dispositivo de detección.

Estado de la técnica:

La formación óptica de imágenes de objetos sobre dispositivos de detección juega un papel principal en 25 muchos sectores técnicos. Así, por ejemplo, la formación óptica de imágenes de motivos o dibujos ópticos monodimensionales o bidimensionales sobre dispositivos de detección que se utilizan habitualmente en especial en sistemas de lectura, tales como lectores de códigos o escáneres, que se utilizan para recoger información sobre los objetos que llevan estos motivos ópticos y para transferir la información a un sistema de evaluación en línea.

Los motivos o dibujos ópticos que se utilizan frecuentemente para almacenar o transferir información son, 30 por ejemplo, monodimensionales (1D, por ejemplo, códigos de barras) o bidimensionales (2D, por ejemplo, códigos de matriz de datos) que se aplican a objetos, por ejemplo, por impresión sobre los mismos o por adherencia sobre los objetos y que contienen información sobre el objeto. En este caso, la información está codificada en el motivo óptico del código. Se forma una imagen del mismo sobre un dispositivo de detección que en primer lugar registra la imagen de dicho motivo o dibujo. A continuación, la información del objeto cuya imagen se ha formado puede ser 35 recogida del mismo y proporcionada para su proceso o visualización posteriores. Así, por ejemplo, unidades estructurales, componentes individuales, productos intermedios y también productos finales puede ser identificados de manera inequívoca y pueden ser controlados con dicho código lo que, entre otras cosas, posibilita un control de producción y almacenamiento y la trazabilidad de productos en caso de que se produzcan errores. Son sectores típicos de aplicación de estos códigos la tecnología de almacenamiento y de manipulación de materiales, 40 aseguramiento de la calidad, supervisión de materiales, control de producción, identificación de muestras en la industria farmacéutica y en el sistema sanitario, en la industria del automóvil, en analizadores de química y bioquímica y para manipulación de documentos.

Estos sistemas ópticos se utilizan también para registrar motivos ópticos, especialmente en sistemas analíticos químicos y de diagnóstico y especialmente en sistemas analíticos de elementos de prueba. En estos 45 sistemas analíticos de elementos de prueba se utilizan códigos ópticos que se encuentran sobre el respectivo elemento de prueba o un objeto que se dispone de manera específica con este objetivo, tal como un objeto de codificación específica para un lote, básicamente para suministrar información específica al dispositivo de evaluación sobre la prueba que se está llevando a cabo en cada caso y/o el elemento de prueba específico. Estos sistemas analíticos del elemento de pruebas se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente alemana número 50 102004011648.2.

Los sistemas ópticos de lectura utilizados en aplicaciones industriales utilizan usualmente lentes ópticas en métodos ópticos de reflexión, que forman una imagen del motivo óptico sobre un dispositivo de detección. Otros diseños están realizados, por ejemplo, en forma de escáneres que utilizan parcialmente motivos o códigos ópticos parcialmente transparentes en un proceso de transmisión. Si bien los códigos monodimensionales pueden ser 55 registrados de manera relativamente fácil por medio de sensores de líneas o escáneres que se desplazan con respecto al objeto portador del código, los motivos o dibujos ópticos bidimensionales tales como códigos 2D son

objeto de formación de imagen en primer lugar sobre un dispositivo de detección y estas imágenes son evaluadas posteriormente, habitualmente por medio de algoritmos de software especiales. Estos sistemas de lectura para motivos ópticos bidimensionales utilizan habitualmente sensores de tipo matriz óptica tales como sensores CCD o CMOS como dispositivos de detección.

Para lograr una buena calidad de imagen del sistema de formación de imágenes es importante que estos 5 sistemas tengan características de formación de imágenes que resultan en una distribución de brillo sustancialmente uniforme, intrínseca del sistema, en el plano de detección. A este respecto, el término distribución de brillo intrínseca del sistema en el plano de detección, se comprenderá con el significado de que se refiere a la distribución de brillo de la imagen de un objeto uniforme y en particular a una superficie de color uniforme y especialmente estructurada de manera uniforme, homogénea, sobre un dispositivo de detección que está situado en el plano de detección. Esta 10 distribución de brillo permite la obtención de información sobre las características fundamentales de formación de imágenes del sistema óptico. Una imagen de un objeto uniforme de este tipo puede ser considerada como un tipo de imagen de fondo que representa las características de formación de imágenes intrínsecas del sistema, incluyendo los defectos de formación de imágenes intrínsecos del sistema. Un objetivo del que se tiene que formar la imagen que lleva la información, debe poder ser distinguido con respecto a dicha imagen de fondo intrínseca del sistema, 15 por ejemplo en forma de áreas definidas de un brillo o color distintos. Si una imagen de fondo intrínseca del sistema resulta ya en apreciables diferencias de brillo en el plano de detección, estas diferencias de brillo intrínsecas del sistema se superpondrían sobre las deferencias del brillo que son debidas al verdadero objeto portador de la información del que se tienen que formar imagen y que son deseadas y necesarias para la transformación de la información, por ejemplo, en forma de zonas demasiado claras u oscuras. Esto complicaría considerablemente, 20 falsearía o impediría la captación y evaluación de la información real a transferir.

Se han propuesto varias soluciones en la técnica anterior para conseguir la distribución de brillo intrínseca del sistema con la máxima homogeneidad en el plano de detección:

Así, por ejemplo, el lector de código 2D “Quadrus” de la firma Microsan Company (Freising, Alemania) tiene 20 LED individuales de alto rendimiento como fuentes de luz para iluminar el objeto de la forma más 25 homogénea posible.

El documento de patente alemán publicado DE 4221069 describe un dispositivo óptico para la formación de imágenes de motivos ópticos tales como un código de barras, cuya imagen es formada sobre un fotosensor. El dispositivo óptico comprende una lente de formación de imágenes para formar la imagen del código de barras y un sensor de líneas CCD para registrar y evaluar la información de la imagen del código de barras. El sistema...

1. Sistema de formación de imágenes integrado, para la formación óptica de imágenes (1) de un objeto (2) que está situado en un plano del objeto sobre un dispositivo de detección (7), por medio de métodos ópticos de reflexión, que comprende

el dispositivo de detección (7) que está situado en un plano de detección,

una abertura de muy pequeñas dimensiones (4), situada entre el plano objeto y el plano de detección para 5 formar imagen del objeto (2) sobre el dispositivo de detección (7), y

un dispositivo de iluminación (6) para iluminar el objeto (2) en el plano del objeto, caracterizado porque

se disponen elementos de atenuación óptica (5) entre el dispositivo de iluminación (6) y el plano del objeto, que cambia la iluminación del objeto (2) por el dispositivo de iluminación (6), de manera que las áreas centrales del objeto (2) están iluminadas según una intensidad de iluminación más baja que las áreas periféricas del objeto (2), 10 para compensar sustancialmente la disminución de brillo periférico, intrínseca del sistema, de una imagen del objeto captada por una abertura estenoscópica (4) sobre el dispositivo de detección (7),

y que los elementos (5) de atenuación óptica adoptan forma de una máscara laminar (3) que tiene una o varias estructuras de abertura (11),

y la abertura estenoscópica (4) adopta forma de una máscara laminar (3) y está integrada sobre la máscara 15 laminar (3) que comprende también las estructuras de abertura (11).

2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos de atenuación óptica (5) adoptan forma de estructuras de abertura (11) que consisten en líneas concéntricas de baja transmisión y áreas intermedias de alta transmisión, diseñándose sus anchuras y/o separación entre si de manera tal que las áreas centrales del objeto (2) están iluminadas con una intensidad de luz más baja que las áreas periféricas del objeto (2). 20

3. Sistema, según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el dispositivo de iluminación (6) contiene varias fuentes de luz individuales por delante de las cuales están dispuestos elementos de atenuación óptica (5), de manera tal que como resultado de la superposición de las intensidades de iluminación de las fuentes de luz individuales en el plano del objeto, las áreas centrales del objeto (2) están iluminadas con una intensidad de luz menor que las áreas periféricas del objeto (2). 25

4. Sistema, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la abertura de muy pequeñas dimensiones (4) tiene un diámetro de 10 a 1000 m, preferentemente de 20 a 500 m, siendo especialmente preferente de 50 a 200 m.

5. Sistema, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de detección (7) es un elemento sensor óptico, en particular un elemento CCD o un elemento CMOS. 30

6. Sistema para el registro y proceso de información óptica que comprende

un objeto (2) que lleva información óptica, especialmente en forma de motivos o códigos ópticos,

un sistema para formación óptica de imágenes (1) de un objeto (2), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y

un dispositivo de evaluación que registra la información óptica del objeto (2) procedente de la imagen del 35 objeto (2) sobre el dispositivo detector (7) y la proporciona para proceso posterior o visualización.

7. Sistema analítico de elemento de pruebas que comprende

un elemento de prueba (12) que soporta información óptica particular, información óptica codificada con respecto al tipo de prueba, número de lote, fechas de fabricación, sumas de comprobación o para la función de calibrado, 40

y un dispositivo de evaluación que contiene un sistema, según la reivindicación 6, para registrar y evaluar la información óptica del elemento de prueba (12).