專(zhuān)利名稱(chēng)：用于使平坦物體成像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分的特征的裝置。
背景技術(shù)：
在承印物處理機(jī)、例如印刷機(jī)中，平坦的承印物、頁(yè)張或卷筒紙必須在其輸送過(guò)程 中被監(jiān)視。為此通常使用傳感器或攝像機(jī)，它們也允許監(jiān)視難于接近的位置。但是，由于結(jié) 構(gòu)空間狹窄通常僅允許將傳感器或攝像機(jī)設(shè)置在所述輸送路徑的側(cè)面，從而所述成像并且 由此所述監(jiān)視僅能以低平的角度進(jìn)行。在圖1中(參見(jiàn)所屬的


)示出，在小的或低平的觀察角度下攝取平坦物 體的圖像僅在遵守所謂的沙伊姆弗勒條件的情況下允許近區(qū)域或遠(yuǎn)區(qū)域的清晰成像。由 此，按照沙伊姆弗勒條件導(dǎo)致太大的圖像傳感器偏轉(zhuǎn)角度并且從而常常導(dǎo)致較差的光效率。US 5，526，458教導(dǎo)了一種以沙伊姆弗勒布置的光導(dǎo)元件，其為了引導(dǎo)光而包括緊 密地捆扎的光學(xué)纖維的場(chǎng)。該元件包括平行的進(jìn)入面和排出面，所述纖維在一個(gè)彎曲的軌 道上在所述進(jìn)入面和排出面之間延伸。因此，進(jìn)入的光以改變的角度離開(kāi)該元件并且垂直 地?fù)糁性O(shè)置在下游的檢測(cè)器。然而在該技術(shù)方案中需將偏轉(zhuǎn)的纖維進(jìn)入面的由于有限制的 數(shù)字的孔徑的光損失考慮在內(nèi)。WO 2007/035472A2表明了一種技術(shù)方案，其中，在使合適的物體成像時(shí)使用在光 學(xué)上較密的棱鏡來(lái)縮短光路的部分。DE 68926664T2描述了一種用于條形碼掃描器的檢測(cè)器裝置和照明系統(tǒng)，其具有 大的景深。照明裝置113產(chǎn)生處于窄頻率范圍的光并且被設(shè)置用于沿著第一沙伊姆弗勒平 面相對(duì)于聚焦裝置119投影一個(gè)光層以照亮條紋。DE 4304815公開(kāi)了一種用于借助由多個(gè)設(shè)置在一個(gè)平面中的光點(diǎn)構(gòu)成的光源例 如發(fā)光二極管行來(lái)測(cè)量物體高度輪廓的光學(xué)傳感器，這些發(fā)光二極管也可以具有不同的波 長(zhǎng)。反射光的成像在遵守所謂的沙伊姆弗勒條件的情況下實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下并且從所述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是，提供一種相對(duì)于現(xiàn)有技 術(shù)改進(jìn)的、用于使平坦物體成像的裝置，該裝置允許在遵守沙伊姆弗勒條件的情況下實(shí)現(xiàn) 傳感器的良好光效率并且從而實(shí)現(xiàn)高的敏感度。按照本發(fā)明，所述目的通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的進(jìn) 一步構(gòu)型可由從屬權(quán)利要求以及由說(shuō)明書(shū)和附圖中得出。本發(fā)明的用于使平坦物體如承印物頁(yè)張成像的裝置具有光源、透鏡和圖像傳感 器，其中，物體平面與透鏡軸線之間的(觀察)角度是低平的，即小于45° ；光源在第一區(qū) 域中以第一波長(zhǎng)的光照亮所述平坦物體；光源在第二區(qū)域中以第二波長(zhǎng)的光照亮所述平坦 物體；所述第一波長(zhǎng)短于所述第二波長(zhǎng)；并且所述第一區(qū)域比所述第二區(qū)域更靠近圖像傳感器地設(shè)置。本發(fā)明的裝置以有利的方式允許在遵守沙伊姆弗勒條件的情況下實(shí)現(xiàn)傳感器的 良好光效率并且從而實(shí)現(xiàn)高的敏感度按照本發(fā)明使用兩個(gè)彼此不同的波長(zhǎng)以有利的方式 允許在充分利用所謂的透鏡色差的情況下以有利的方式減小圖像傳感器的通過(guò)沙伊姆弗 勒條件所要求的偏轉(zhuǎn)角度，由此改善圖像傳感器的敏感度。本發(fā)明裝置的在產(chǎn)生彼此不同的波長(zhǎng)方面有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型的 特征可在于光源具有至少兩個(gè)發(fā)光元件。 本發(fā)明裝置的在產(chǎn)生多個(gè)彼此不同的波長(zhǎng)方面有利的、另外的并且從而優(yōu)選的進(jìn) 一步構(gòu)型的特征可在于光源具有發(fā)光元件的一維的行或兩維的場(chǎng)。本發(fā)明裝置的對(duì)于能量有效地且成本低廉地產(chǎn)生分別基本上單色的光有利的并 且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型的特征可在于發(fā)光元件構(gòu)造為發(fā)光二極管。本發(fā)明裝置的另一有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型的特征可在于第一發(fā)光元 件產(chǎn)生基本上處于藍(lán)色光譜范圍中的光并且第二發(fā)光元件產(chǎn)生基本上處于紅色光譜范圍 中的光。因?yàn)樗{(lán)色光和紅色光由于透鏡的色差導(dǎo)致在按照沙伊姆弗勒偏轉(zhuǎn)的圖像平面的最 大在前面或最大在后面的圖像點(diǎn)，所以通過(guò)使用這些可視光譜邊界的不同波長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn) 角度的最大程度的降低。此外，也可以用紫外光和紅外光工作，如果圖像傳感器被設(shè)計(jì)用于 檢測(cè)所述光的話(huà)。本發(fā)明裝置的對(duì)于大面積物體如大印刷規(guī)格的成像有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一 步構(gòu)型的特征可在于光源具有三個(gè)或更多發(fā)光元件并且產(chǎn)生近似連續(xù)的波長(zhǎng)變化曲線。本發(fā)明裝置的另一有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型的特征可在于光源設(shè)置在 平坦物體的上方并且傳感器設(shè)置在平坦物體的旁邊。本發(fā)明裝置的另一有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型的特征可在于圖像傳感器 與透鏡平面之間的(偏轉(zhuǎn))角度小于約30°或小于約20°。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還提出了一種承印物處理機(jī)——例如印刷機(jī)、特別是用于平版 膠印的處理頁(yè)張的輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)或者例如印后處理機(jī)，其特征在于至少一個(gè)如上參照本發(fā)明 所述的裝置。本發(fā)明的承印物處理機(jī)的在結(jié)構(gòu)空間狹小時(shí)有利的并且從而優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型 的特征可在于所述裝置的包括透鏡和圖像傳感器的攝像機(jī)基本上在側(cè)面設(shè)置在承印物輸 送路徑旁邊。所述的本發(fā)明及本發(fā)明的所述有利的進(jìn)一步構(gòu)型也彼此任意組合地構(gòu)成本發(fā)明 的有利的進(jìn)一步構(gòu)型。例如本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式可以包括權(quán)利要求1、3(場(chǎng) 代替行)、4、6、7和8的全部特征。

下面參照附圖借助于至少一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明及本發(fā)明的其它在 結(jié)構(gòu)上和/或功能上有利的進(jìn)一步構(gòu)型。在附圖中，彼此相應(yīng)的元件設(shè)有分別相同的參考 標(biāo)號(hào)。附圖表示圖1是裝置的示意圖；和
圖2是本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出一個(gè)用于使平坦物體2成像的裝置，其具有透鏡3 (或物鏡3)和圖像傳感器4。根據(jù)所謂的沙伊姆弗勒條件，物體平面5、透鏡或物鏡平面6和圖像平面7必須相 交于一交線8，從而物體平面5的每個(gè)物點(diǎn)9通過(guò)假定為理想的透鏡3成像到圖像平面7的 一個(gè)清晰的圖像點(diǎn)10中。在實(shí)際情況中，物點(diǎn)9不允許離透鏡3的中心軸線11太遠(yuǎn)，以便 避免不期望的、不能容忍的成像誤差。如果觀察物體平面5與透鏡軸線11之間的角度A (下面稱(chēng)為觀察角度)、圖像傳 感器4與透鏡平面6的角度B(下面稱(chēng)為偏轉(zhuǎn)角度)以及它們彼此間的關(guān)系，則由待遵守 的沙伊姆弗勒條件得出偏轉(zhuǎn)角度B隨著觀察角度A的減小而增大。在此該偏轉(zhuǎn)角度B可 以具有約45°至超過(guò)約80°的值。如果要將平坦物體2、例如承印物如頁(yè)張形式或卷筒紙形式的紙、紙板或薄膜在機(jī) 器12、例如印刷機(jī)或印后處理機(jī)中進(jìn)行成像，則用于成像的裝置1的設(shè)置可能性由于狹窄 的結(jié)構(gòu)空間常常受到限制并且因此實(shí)際上常常需要將用于成像的裝置1以低平的甚至非 常低平的觀察角度A進(jìn)行設(shè)置。在此將印刷機(jī)12中不可接近的或借助普通手段不能看進(jìn)去的位置上的頁(yè)張行進(jìn) 的監(jiān)視稱(chēng)為例子攝像機(jī)13 (包括透鏡3或物鏡3和圖像傳感器4)在頁(yè)張輸送路徑14的 側(cè)面并且以低平的觀察角度A設(shè)置，以便能夠檢測(cè)頁(yè)張2和/或其頁(yè)張表面，因?yàn)樵谳斔吐?徑14上方不能提供足夠自由的結(jié)構(gòu)空間。然而普通的CXD或CMOS圖像傳感器4不允許太大的偏轉(zhuǎn)角度B——例如大于約 20°至約30°，因?yàn)楣庑驶蛎舾卸入S著偏轉(zhuǎn)角度B的增加而降低，特別是如果圖像傳感 器4裝備了所謂的微透鏡_陣列15的話(huà)?？赡艿慕Y(jié)果是不充分聚焦地成像。圖2示出本發(fā)明的用于使平坦物體2成像的裝置1的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其具有光 源16、透鏡3(或物鏡3)和圖像傳感器4，其中，給出了小于45°的、低平的觀察角度A。按照本發(fā)明，光源16在第一區(qū)域17中以第一波長(zhǎng)的光18并且在不同于第一區(qū)域 17的第二區(qū)域19中以第二波長(zhǎng)的光20照亮平坦物體2。為此可以規(guī)定光源16具有至少 兩個(gè)發(fā)光元件21和22，優(yōu)選發(fā)光二極管(LED或“發(fā)光的二極管”，其產(chǎn)生近似單色的光)。 發(fā)光元件21和22可以設(shè)置在物體平面5上方并且從上面照亮平坦物體2。按照本發(fā)明，所述第一波長(zhǎng)短于所述第二波長(zhǎng)。例如可以設(shè)置藍(lán)色的或近紫外 的LED(約380至約470納米的波長(zhǎng))作為第一發(fā)光元件21并且設(shè)置紅色的或近紅外的 LED(約630至約850納米的波長(zhǎng))作為第二發(fā)光元件22。作為替代方案也可以使用激光 或激光二極管來(lái)照明。按照本發(fā)明，所述第一區(qū)域17(近區(qū)域)比所述第二區(qū)域19 (遠(yuǎn)區(qū)域)更靠近圖 像傳感器4或攝像機(jī)13地設(shè)置，正如可從圖2中得出的那樣。在透鏡和圖像傳感器(或者 說(shuō)攝像機(jī)13)相對(duì)于平坦物體2或相對(duì)于平坦物體的側(cè)邊緣23在側(cè)面設(shè)置方面這意味著 第一區(qū)域17比第二區(qū)域19更靠近該側(cè)邊緣23地設(shè)置。在此，所述側(cè)邊緣是所述平坦物體 的平行于其輸送方向的那個(gè)邊緣。本發(fā)明充分利用所謂色差的在其他情況下有干擾的影響，即，透鏡3具有與波長(zhǎng)相關(guān)的焦距較短波長(zhǎng)的光18在(按照沙伊姆弗勒)偏轉(zhuǎn)的圖像平面7前面聚焦于一點(diǎn)， 而較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光20在(按照沙伊姆弗勒)偏轉(zhuǎn)的圖像平面7后面聚焦于一點(diǎn)。由此，按照 本發(fā)明，偏轉(zhuǎn)角度B能夠以有利的方式被選擇得比僅僅按照沙伊姆弗勒條件所要求的小并 且光效率得以改善。此外，通過(guò)本發(fā)明允許簡(jiǎn)單地并且在考慮到通過(guò)色差引起的干擾方面使用未校正 過(guò)的透鏡3或物鏡3來(lái)代替校正過(guò)的、所謂的消色差透鏡。在本發(fā)明的意義上也可以使用發(fā)光元件例如LED的一維的行24或兩維的場(chǎng)25作 為光源16，其中，產(chǎn)生多于兩個(gè)(三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)、八個(gè)、九個(gè)、十個(gè)或更多)彼 此不同的、用于照亮平坦物體2的波長(zhǎng)。多于兩個(gè)波長(zhǎng)的使用能夠以有利的方式被用來(lái)產(chǎn) 生近似連續(xù)的波長(zhǎng)改變并且從而沿著觀察方向模擬連續(xù)的波長(zhǎng)改變?？捎米鲌D像傳感器4的(XD或CMOS傳感器具有相對(duì)小的尺寸、例如約11毫米的 對(duì)角線，并且所使用的透鏡3優(yōu)選具有相對(duì)小的焦距。因此，該光學(xué)系統(tǒng)具有相對(duì)大的景 深。由此，如果按照本發(fā)明使用兩個(gè)波長(zhǎng)來(lái)代替所述理想地連續(xù)的波長(zhǎng)變化曲線，圖像質(zhì)量 甚至也足夠好。附圖標(biāo)號(hào)表1 裝置2平坦物體3透鏡/物鏡4圖像傳感器5物體平面6透鏡平面/物鏡平面7圖像平面8 交線9 物點(diǎn)10圖像點(diǎn)11透鏡的中心軸線12 機(jī)器13攝像機(jī)14頁(yè)張輸送路徑15微透鏡-陣列16 光源17第一區(qū)域18較短波長(zhǎng)的第一光19第二區(qū)域20較長(zhǎng)波長(zhǎng)的第二光21發(fā)光元件22發(fā)光元件23側(cè)邊緣24發(fā)光元件_行
25發(fā)光元件_場(chǎng)A觀察角度B偏轉(zhuǎn)角度
權(quán)利要求
用于使平坦物體(2)成像的裝置，其具有光源(16)、透鏡(3)和圖像傳感器(4)，其特征在于，物體平面(5)與透鏡軸線(11)之間的角度(A)是低平的，即小于45°；光源(16)在第一區(qū)域(17)中以第一波長(zhǎng)的光(18)照亮所述平坦物體(2)；光源(16)在第二區(qū)域(19)中以第二波長(zhǎng)的光(20)照亮所述平坦物體(2)；所述第一波長(zhǎng)短于所述第二波長(zhǎng)；并且所述第一區(qū)域(17)比所述第二區(qū)域(19)更靠近圖像傳感器(4)地設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述光源(16)具有至少兩個(gè)發(fā)光元件(21，22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2之一的裝置，其特征在于，所述光源(16)具有發(fā)光元件的行 (24)或場(chǎng)(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2至3之一的裝置，其特征在于，所述發(fā)光元件(21，22，24，25)構(gòu)造為發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一的裝置，其特征在于，第一發(fā)光元件(21)產(chǎn)生基本上處于 藍(lán)色光譜范圍中的光，并且第二發(fā)光元件(22)產(chǎn)生基本上處于紅色光譜范圍中的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的裝置，其特征在于，所述光源(16)具有三個(gè)或更多發(fā)光 元件(21，22，24，25)并且產(chǎn)生近似連續(xù)的波長(zhǎng)變化曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的裝置，其特征在于， 所述光源(16)設(shè)置在所述平坦物體(2)上方；并且 圖像傳感器(4)設(shè)置在所述平坦物體(2)旁邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的裝置，其特征在于，圖像傳感器(4)與透鏡平面(6)之間 的角度(B)小于約30°或者小于約20°。
9.承印物處理機(jī)，例如印刷機(jī)、特別是用于平版膠印的處理頁(yè)張的輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)或者例 如印后處理機(jī)，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的裝置(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的承印物處理機(jī)，其特征在于，所述裝置(1)的包括透鏡(3)和圖 像傳感器(4)的攝像機(jī)(13)基本上在側(cè)面設(shè)置在承印物輸送路徑(14)旁邊。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在印刷機(jī)中使平坦物體(2)、例如紙張成像的裝置，具有光源(16)、優(yōu)選LED-行(24)、透鏡(3)和圖像傳感器(4)。物體平面(5)與透鏡軸線(11)之間的角度(A)是低平的，即小于45°；光源(16)在近的第一區(qū)域(17)中以第一波長(zhǎng)的光(18)照亮平坦物體(2)；光源(16)在遠(yuǎn)的第二區(qū)域(19)中以第二波長(zhǎng)的光(20)照亮平坦物體(2)；第一波長(zhǎng)短于第二波長(zhǎng)(優(yōu)選藍(lán)和紅光譜范圍)；第一區(qū)域(17)比述第二區(qū)域(19)更靠近圖像傳感器(4)設(shè)置。本發(fā)明的裝置允許在充分利用透鏡(3)的色差的情況下以有利的方式使圖像傳感器的通過(guò)所謂的沙伊姆弗勒條件要求的偏轉(zhuǎn)角度(B)減小。
文檔編號(hào)B41F33/00GK101848299SQ201010113648
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者A·魯普雷希特, T·穆勒 申請(qǐng)人:海德堡印刷機(jī)械股份公司