ES2243376T3 - Dispositivo de reproduccion para reproducir un objeto alargado. - Google Patents
Dispositivo de reproduccion para reproducir un objeto alargado.Info
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Abstract
Dispositivo de reproducción para reproducir un objeto alargado (7) con: - al menos un dispositivo de lentes cilíndricas verticales (10, 11), que concentra luz procedente del objeto alargado (7) en una dirección vertical, y - varios elementos de lente dispuestos en forma de matriz al menos en una fila de lentes (12) detrás del dispositivo de lentes cilíndricas verticales (10, 11), que concentran en cada caso luz procedente del objeto alargado (7) en una dirección horizontal, caracterizado porque - cada uno de los varios elementos de lente comprende al menos una capa colectora horizontal (13) transparente para la luz procedente del objeto alargado (7), que presenta un índice de refracción (14) con un gradiente en dirección horizontal, - el espesor óptico de la capa colectora horizontal (13) se elige de tal modo que la imagen (9) del objeto reproducido (7) tiene la misma orientación detrás de la capa colectora horizontal (13) que el objeto reproducido (7).
Description
Dispositivo de reproducción para reproducir un
objeto alargado.
La presente invención se refiere en general a un
dispositivo de reproducción para reproducir un objeto alargado
conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
En el caso de una exploración de un objeto, por
ejemplo de un texto o una imagen impreso/a para detectar la
información allí archivada, el objeto se ilumina normalmente por
filas. La luz irradiada por la fila del objeto iluminada presenta
una intensidad, que se corresponde con el texto o la imagen
impreso/a. Se reproduce mediante una óptica de reproducción sobre un
dispositivo receptor, normalmente también en forma de filas o
matrices, a través del cual las oscilaciones de intensidad de la luz
se transforman en señales eléctricas para el tratamiento y la
indicación ulteriores del resultado de la exploración.
Ejemplos de aparatos que se basan en esta técnica
son escáneres de lecho plano y aparatos de lectura para películas
radiográficas. En el caso de impresoras LED se activan
selectivamente LEDs (diodos emisores de luz) dispuestos en forma de
fila o matriz, y la luz irradiada por ellos se enfoca mediante una
óptica de reproducción sobre un medio fotosensible, desde el cual se
transmite después a un papel que discurre a lo largo.
En las formas aplicativas citadas es tarea de la
óptica de reproducción reproducir de forma óptima un objeto
alargado, desde el cual se irradia luz sobre una superficie que
tiene fundamentalmente las mismas dimensiones geométricas que el
objeto a reproducir.
Una óptica de este tipo con un conjunto de lentes
se conoce por ejemplo del documento US 6 088 164. En el caso de esta
óptica de reproducción se enfocan rayos luminosos desde un foco
luminoso, que se compone de varios elementos emisores de luz
dispuestos en forma de línea, sobre una superficie de un medio de
archivo mediante un conjunto de lentes, que se compone de varias
lentes colectoras que están dispuestas de tal modo en la dirección
de exploración que se obtienen dos filas alternadas una con relación
a la otra.
El inconveniente en este estado de la técnica
consiste en que, a causa de las condiciones marginales geométricas,
para el conjunto de lentes (tamaño constructivo máximo) está
limitada la abertura, de tal modo que es reducida la intensidad
luminosa de la óptica de reproducción. Esto es todavía más válido
cuando el conjunto de lentes tiene una estructura de conjunto de
fibras. En este caso se producen además fenómenos de diafonía
("crosstalk").
Del documento DE 199 62 775 según el siguiente
estado de la técnica que hace patente el preámbulo de la
reivindicación 1, se conoce un dispositivo para leer informaciones
archivadas en una capa de memoria. En el caso de este dispositivo la
radiación de emisión, que es irradiada por un chasis radiográfico
iluminado, se reproduce mediante un medio óptico de reproducción
sobre un medio de recepción cuya abertura numérica es mayor, con
relación a las filas activadas del chasis radiográfico
transversalmente a la dirección de las filas, que en la dirección de
las filas. El medio de reproducción se compone con ello de dos
lentes cilíndricas paralelas a las filas activadas y de un conjunto
de lentes, dispuesto entre las lentes cilíndricas, con lentes
cilíndricas perpendiculares a las filas activadas.
Esta estructura con lentes cilíndricas es muy
complicada y por ello cara a causa de las muchas superficies no
esféricas rectificadas.
Es tarea de la presente invención crear una
óptica de reproducción que presente una intensidad luminosa óptima,
pueda fabricarse económicamente y permita una reproducción de vista
correcta, con una estructura compacta y menor complejidad de
ajuste.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención
mediante un dispositivo de reproducción con las particularidades
según la reivindicación 1. Formas de ejecución y aplicaciones
preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones
subordinadas.
La idea en la que se basa la invención es
utilizar, en lugar de lentes elementos ópticos con índice de
refracción dependiente de la posición y, de este modo, sustituir las
costosas superficies rectificadas de fabricación por un "conjunto
de índices de gradiente (GRIN)" en forma de fila. En especial se
sustituyen conforme a la invención las lentes que sirven para la
concentración horizontal de la luz. Con ello se entiende aquí y
desde ahora por horizontal la dirección paralela al objetivo
alargado y por vertical la dirección perpendicular a éste. En lugar
del conjunto de lentes formado por lentes cilíndricas horizontales
se usa de este modo una pila de capas de cristal transparentes,
presentando las capas de cristal en el plano horizontal un índice de
refracción variable (índice de gradiente, GRIN). En otras palabras,
el dispositivo de reproducción conforme a la invención para
reproducir un objeto alargado con al menos un dispositivo de lentes
cilíndricas verticales, que concentra la luz procedente del objeto
alargado en una dirección vertical, y varios elementos de lente
dispuestos en forma de matriz en al menos una fila de lentes detrás
del dispositivo de lentes cilíndricas verticales, que concentran en
cada caso la luz procedente del objeto alargado en una dirección
horizontal, está caracterizado porque cada uno de los varios
elementos de lente comprende al menos una capa colectora horizontal
transparente para la luz procedente del objeto alargado, que
presenta un índice de refracción con un gradiente en dirección
horizontal.
En una forma de ejecución preferida se elige el
espesor óptico de la al menos una capa colectora horizontal
transparente, de tal modo que a través de la misma se genera una
reproducción 1:1.
Además de su índice de refracción al menos
algunas de las capas colectoras horizontales pueden presentar en
cada caso al menos una superficie curvada cilíndrica, a través de la
cual entra luz en la capa o sale de ella. Mediante la combinación de
conjunto de índice de gradiente y superficie curvada puede
producirse una mayor potencia colectora de luz, que supera en mucho
a la de superficies curvadas como las que se describen en el estado
de la técnica.
La óptica de reproducción puede usarse en un
dispositivo para leer informaciones archivados en una capa de
memoria con una fuente de radiación para activar o iluminar una
región en forma de fila de la capa de memoria con una radiación
primaria, de tal modo que la capa de memoria emite una radiación
secundaria en dependencia de la información archivada en la misma,
poseyendo varias superficies en forma de matriz fotosensibles
dispuestas en al menos en una fila de recepción para recibir la
radiación secundaria de la capa de memoria, discurriendo la al menos
una fila de recepción fundamentalmente en paralelo a la región en
forma de fila de la capa de memoria, estando dispuesta la óptica
entre la fuente de radiación y la al menos una fila de recepción y
siendo transparente a la radiación secundaria.
Una ventaja de la invención consiste entre otras
cosas en que la graduación o adaptación de las dimensiones
geométricas de los elementos ópticos es posible para requisitos
cambiantes, con unos costes relativamente bajos, en un amplio
margen.
Se obtienen particularidades y ventajas
adicionales de la invención de la siguiente descripción de formas de
ejecución y ejemplos de ejecución preferidos, haciéndose referencia
a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente la
estructura de una impresora convencional.
Las figuras 2A, 2B y 2C muestran un corte de una
primera forma de ejecución de la óptica de reproducción conforme a
la invención o las particularidades y características de un elemento
de la misma.
La figura 3 muestra esquemáticamente la
estructura de un escáner de transparencias, al que puede aplicarse
la invención.
La figura 4 muestra esquemáticamente la
estructura de un dispositivo de lectura por reflexión, al que puede
aplicarse la invención.
La impresora en la figura 1 comprende un foco
luminoso 1, que está alojada en una carcasa 2 con un reflector. El
foco luminoso se compone de varios elementos aislados (no
representados), por ejemplo diodos emisores de luz (LEDs), que
pueden activarse selectivamente unos con independencia de los otros.
Su luz se reproduce mediante una óptica de reproducción 4 sobre un
medio fotosensible 3. El medio fotosensible puede ser con ello un
semiconductor o una película fotosensible, que es iluminada
selectivamente por la impresora. Según la activación de los
elementos aislados del foco luminoso se genera mediante la luz 5 una
imagen 6 del foco luminoso 1 sobre el medio 3, en donde para mayor
claridad se han representado tanto el foco luminoso 1 como la figura
6 del foco luminoso 1 mediante un trazo negro
grueso.
grueso.
Una primera forma de ejecución de la óptica de
reproducción 4 se ha representado con detalles en la figura 2A.
Mediante la óptica de reproducción 4 se reproduce un objeto alargado
7. El objeto alargado 7 puede ser un foco luminoso, con lo que la
luz 5es luz primaria. Sin embargo, el objeto alargado 7 puede ser
igualmente un objeto no luminoso, que es iluminado por un foco
luminoso primario. La luz 5 es entonces luz secundaria, que procede
del objeto. Mediante la óptica de reproducción 4 se genera en un
plano de imágenes 8 una reproducción 9 del objeto 7. El dispositivo
de reproducción comprende en la forma de ejecución mostrada un
dispositivo de lentes cilíndricas verticales delantero 10 y un
dispositivo de lentes cilíndricas verticales trasero 11, que
concentran en cada caso la luz 7 procedente del objeto alargado en
una dirección vertical. ("Vertical" significa transversal a la
extensión longitudinal del objeto, "horizontal" significa en la
dirección de la extensión longitudinal del objeto).
Para reproducir el objeto 7 también en dirección
horizontal sobre el plano de imagen 8, se han dispuesto varios
elementos de enfoque entre el dispositivo de lentes cilíndricas
verticales delantero 10 y el trasero 11 en forma de fila o matriz.
Los elementos de enfoque de esta matriz o fila 12 son lentes
cilíndricas en el estado de la técnica, cuya dirección longitudinal
discurre verticalmente respecto al objeto 7, de tal manera que a
través de ellos se concentra en una dirección horizontal la luz 7
procedente del objeto alar-
gado.
gado.
Sin embargo, debido a que estas lentes
cilíndricas son de fabricación costosa y se necesitan numerosas de
tales lentes cilíndricas a lo largo del objeto 7, en el caso de la
óptica de reproducción conforme ala invención se utilizan en lugar
de los elementos de lente en cada caso una capa colectora horizontal
13, de tal modo que se obtiene una pila 12 de capas de cristal 13.
Cada una de las capas colectoras horizontales 13 se corresponde
ópticamente con una lente colectora cilíndrica, que concentra la luz
en dirección horizontal.
Para esto la capa colectora horizontal aislada
presenta un índice de refracción, que depende de la posición y cuyo
recorrido 14 se muestra en la figura 2B. Como puede deducirse de la
representación en perspectiva de la figura 2B, el recorrido del
índice de refracción presenta un gradiente en dirección horizontal,
es decir, el índice de refracción es elevado en el plano central de
la capa colectora horizontal 13 que se extiende en la dirección de
propagación de la luz, mientras que el índice de refracción es bajo
en los bordes de la capa colectora horizontal 13.
Las características de reproducción de una capa
colectora horizontal 13 de este tipo se muestran en la figura 2C. La
luz penetra a través de una superficie de entrada 15 plana en la
capa colectora horizontal 13 y se desvía, según el punto de entrada
en la superficie de entrada 15, con un ángulo diferente respecto a
la superficie de entrada 15. Según su punto de entrada en la capa
colectora horizontal 13 y el ángulo respecto a la superficie de
entrada 15 se refractan rayos luminosos sobre la superficie de
entrada 15. Se ha representado el recorrido de dos rayos luminosos
en la capa colectora horizontal 13, uno a la derecha del centro y el
otro a la izquierda del central de la capa colectora horizontal 13.
Su camino óptico en la capa colectora horizontal 13 produce en cada
caso una rama de una elipse 16, una en sentido horario y la otra en
contra del sentido horario. Tras el recorrido de la elipse 16 se
obtiene de este modo una imagen invertida del objeto reproducido.
Para que la imagen tenga detrás de la capa colectora horizontal 13
la misma orientación que el objeto reproducido, es necesario elegir
de tal manera el espesor óptico de la capa colectora horizontal 13,
que la luz recorra dos elipses o en general un número par de ellas.
En la figura 2C son éstas las dos elipses 16 y 17.
En el caso de una forma de ejecución especial de
las capas colectoras horizontales 13, representada en la figura 2C,
las superficies de entrada 18 y las superficies de salida 19 están
curvadas cilíndricamente. Por medio de esto se consigue que la
dependencia local del ángulo de refracción de la distancia al plano
central de la capa puede variarse incluso tras la generación del
índice de refracción (o a la inversa, primero se cree un perfil de
las superficies de entrada y salida y después, mediante la
generación de un gradiente de índice de refracción en el cristal, se
varíe la dependencia del ángulo de refracción de la distancia al
plano central). En especial se amplía mediante la creación de un
parámetro adicional (desarrollo del índice de refracción y curvatura
de las superficies de entrada y salida) el margen de las
características de reproducción de la óptica de reproduc-
ción 4.
ción 4.
Con preferencia se busca una reproducción 1:1 a
través de la capa colectora horizontal 13, es decir, la imagen es en
dirección horizontal igual de grande que el objeto reproducido. Sin
embargo, básicamente puede elegirse cualquier escala de
reproducción.
El espesor de la capa colectora horizontal 13, es
decir, su extensión en dirección horizontal (paralela a la extensión
longitudinal del objeto) se determina mediante el desarrollo del
gradiente del índice de refracción, dicho más exactamente mediante
la diferencia entre el índice de refracción máximo y el mínimo y
mediante la abertura de la parábola. Por ejemplo puede crearse en un
cristal determinado, mediante intercambio de iones, un índice de
refracción máximo de 1,65 y un índice de refracción mínimo de 1,56
con un espesor de entre 0,8 mm y 1,3 mm. Para minimizar el número de
los componentes del dispositivo conforme a la invención se utilizan
con preferencia las capas colectoras horizontales 13 de este tipo
con el máximo espesor posible.
La extensión de la capa colectora horizontal 13
en dirección vertical se prefija fundamentalmente mediante la
extensión del dispositivo de lentes cilíndricas verticales delantero
y del trasero 10 u 11 en dirección vertical. Es lógico elegir la
extensión de la capa colectora horizontal 13 en dirección vertical,
de tal modo que la luz procedente del dispositivo de lentes
cilíndricas verticales 10 llena por completo la capa colectora
horizontal.
Para impedir una diafonía entre las diferentes
capas 13, se añaden entre las capas 13 con preferencia capas de
absorción (no representadas). Estas capas de absorción cumplen en
especial simultáneamente la función de conectar mecánicamente entre
sí las capas colectoras horizontales 13, es decir, las capas de
absorción son capas de pegamiento.
La óptica de reproducción representada en las
figuras 2A a C es apropiada, aparte de en impresoras, especialmente
para leer informaciones de capas de memoria. Esto se explica a
continuación con base en dos ejemplos aplicativos. En la figura 3 se
muestra un escáner de transparencias, que se designa en general con
20. La óptica de reproducción forma parte del escáner de
transparencias 20 para leer informaciones archivadas en una capa de
memoria 23. Una fuente de radiación 21 sirve para activar o iluminar
una región en forma de fila 24 de la capa de memoria 23 con una
radiación primaria 22. Mediante la radiación primaria 22 se activa
la capa de memoria 23 (es decir, la luz primaria 22 es absorbida en
principio por la capa de memoria), y la capa de memoria 23 emite en
dependencia de la información allí archivada una radiación
secundaria 25. Esta radiación secundaria 25 se reproduce sobre
varias superficies 28 sensibles a la luz, dispuestas en una matriz
27, de tal manera que allí se obtiene una imagen de la fila de
activación 24. Para mayor claridad se han representado la fila de
activación y su imagen sobre la matriz 27 como trazo grueso. Esta
matriz 27 es en especial un conjunto CCD, que se lee a distancias
regulares, tratándose ulteriormente a continuación sus señales de
salida mediante un sistema electrónico (no mostrado).
El dispositivo de reproducción 26 está
estructurado por ejemplo como la forma de ejecución en las figuras
2A a C.
Un ejemplo aplicativo adicional para la óptica de
reproducción conforme a la invención es un dispositivo de lectura
por reflexión 29 según la figura 4. Un dispositivo de lectura por
reflexión 29 de este tipo sirve en especial para leer chasis
radiográficos con una capa de memoria 23. En esta capa de memoria se
archiva información por medio de luz radiográfica. Tras su
activación con un foco de luz primaria se emite a través de la capa
de memoria, en la región 24 activada en forma de fila, luz
secundaria que se reproduce mediante la óptica de reproducción 26
sobre un matriz 27 de superficies 28 sensibles a la luz. En un
dispositivo de este tipo para leer chasis radiográficos, la luz
primaria y la luz secundaria tienen en ciertas circunstancias
diferentes longitudes de onda. Por ello es por un lado necesario que
la óptica de reproducción sea transparente a la luz secundaria, y
por otro lado puede impedirse mediante la elección inteligente del
margen de transmisión de la óptica de reproducción 26 que incida en
la matriz 27 luz primaria.
- 1
- Foco luminoso
- 2
- Carcasa, reflector
- 3
- Medio fotosensible
- 4
- Óptica de reproducción
- 5
- Camino óptico
- 6
- Imagen del foco luminoso
- 7
- Objeto
- 8
- Plano de reproducción
- 9
- Imagen del objeto en el plano de reproducción
- 10
- Lente cilíndrica delantero para concentración vertical de la luz
- 11
- Lente cilíndrica trasera para concentración vertical de la luz
- 12
- Fila de lentes horizontales, pila de capas colectoras horizontales transparentes
- 13
- Capa colectora horizontal transparente
- 14
- Desarrollo del índice de refracción en la capa colectora horizontal transparente
- 15
- Superficie de entrada de luz de la capa colectora horizontal transparente
- 16
- Primera inversión de la imagen en la capa colectora horizontal transparente
- 17
- Segunda inversión de la imagen en la capa colectora horizontal transparente
- 18
- Superficie de entrada cilíndrica
- 19
- Superficie de salida cilíndrica
- 20
- Escáner de transparencias
- 21
- Foco luminoso de escáner de transparencias
- 22
- Radiación primaria
- 23
- Capa de memoria
- 24
- Región iluminada (en forma de fila) de la capa de memoria
- 25
- Radiación secundaria
- 26
- Óptica de reproducción
- 27
- Conjunto (CCD) de superficies sensibles a la luz
- 28
- Superficie sensible a la luz
- 29
- Dispositivo de lectura por reflexión para chasis radiográficos
Claims (8)
1. Dispositivo de reproducción para reproducir un
objeto alargado (7) con
- al menos un dispositivo de lentes cilíndricas
verticales (10, 11), que concentra luz procedente del objeto
alargado (7) en una dirección vertical, y
- varios elementos de lente dispuestos en forma
de matriz al menos en una fila de lentes (12) detrás del dispositivo
de lentes cilíndricas verticales (10, 11), que concentran en cada
caso luz procedente del objeto alargado (7) en una dirección
horizontal,
caracterizado
porque
- -
- cada uno de los varios elementos de lente comprende al menos una capa colectora horizontal (13) transparente para la luz procedente del objeto alargado (7), que presenta un índice de refracción (14) con un gradiente en dirección hori- zontal,
- -
- el espesor óptico de la capa colectora horizontal (13) se elige de tal modo que la imagen (9) del objeto reproducido (7) tiene la misma orientación detrás de la capa colectora horizontal (13) que el objeto reproducido (7).
2. Dispositivo según la reivindicación 1
caracterizado porque la extensión de la al menos una capa
colectora horizontal (13) transparente en dirección vertical se
corresponde fundamentalmente con la extensión del dispositivo de
lentes cilíndricas verticales delantero y del trasero (10, 11) en
dirección vertical.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque se elige el espesor óptico
de la al menos una capa colectora horizontal (13) transparente, de
tal modo que a través de la misma se genera una reproducción
1:1.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque al menos algunas de las
capas colectoras horizontales (13) presentan en cada caso al menos
una superficie curvada cilíndrica (18, 19), a través de la cual
entra luz en la capa o sale de ella.
5. Dispositivo de impresión con un foco luminoso
(1) activable para la iluminación selectiva de un medio fotosensible
(3) y un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Dispositivo para leer informaciones archivadas
en una capa de memoria (23) con
- una fuente de radiación (1) para activar o
iluminar una región (24) en forma de fila de la capa de memoria (23)
con una radiación primaria (22), de tal modo que la capa de memoria
(23) emite una radiación secundaria en dependencia de la información
archivada en la misma,
- varias superficies (28) en forma de matriz
fotosensibles dispuestas en al menos en una fila de recepción (27)
para recibir la radiación secundaria de la capa de memoria (23),
discurriendo la al menos una fila de recepción (27) fundamentalmente
en paralelo a la región (29) en forma de fila de la capa de
memoria,
caracterizado porque entre
la fuente de radiación (1) y la al menos una fila de recepción (27)
está dispuesto un dispositivo de reproducción según una de las
reivindicaciones anteriores, que es transparente a la radiación
secundaria.
7. Escáner de transparencias (20) con una capa de
memoria (23) para archivar informaciones y un dispositivo según la
reivindicación 6.
8. Dispositivo de lectura por reflexión (29) para
chasis radiográficos con una capa de memoria (23) para archivar
informaciones y un dispositivo según la reivindicación 6.
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