DE10301961A1

DE10301961A1 - Optische Linseneinrichtung für einen Scanner

Info

Publication number: DE10301961A1
Application number: DE10301961A
Authority: DE
Inventors: Shi-Hua Huang; Po-Hua Fang
Original assignee: Veutron Corp
Current assignee: Transpacific Systems LLC
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-10-30
Also published as: USRE41794E1; US20030193702A1; TW561276B; US6771408B2; JP2003315932A

Abstract

Es wird eine optische Linseneinrichtung eines Bildscanners vorgeschlagen, welche eine Blende und eine Vielzahl von Linsen umfasst. Die Linsen, die Blende und ein Bilderfassungselement sind zum Bilden eines optischen Strahlenweges zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement linear zueinander angeordnet. Unter der Vielzahl der Linsen wird eine Linse, welche dem Dokument zugeordnet ist, als erste Linse bezeichnet und eine andere Linse, welche dem Bilderfassungselement zugewandt ist, als letzte Linse bezeichnet. Der Abstand zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement wird mit BFL bezeichnet und die Länge des Bilderfassungselements wird als Bildhöhe bezeichnet. Die gesamte optische Länge zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement wird mit TT bezeichnet. Die effektive Brennweite der optischen Linseneinrichtung wird mit EFL bezeichnet. Erfindungsgemäß ist bei der optischen Linseneinrichtung der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse größer als 1, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe kleiner als 0,9 und der Quotient aus dem Abstand BFL und dem Abstand TT kleiner als 0,05, sodass die Abstände TT und BFL jeweils reduziert und zudem auch das gesamte Volumen des Bildscanners verringert werden kann. Ferner wird ein Bildscanner vorgeschlagen, bei dem die erfindungsgemäße optische Linseneinrichtung verwendet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Linseneinrichtung für einen Bildscanner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Anwendungsbereiche von optischen Linsensätzen bzw. Linseneinrichtungen können im allgemeinen in verschiedene Kategorien aufgeteilt werden. Eine dieser Kategorien weist endlose Bildabstände und begrenzte oder kurze Objektabstände, wie z. B. der Linsensatz von Schiebeprojektoren, Overheadprojektoren oder Filmprojektoren oder dgl. auf. Eine andere Art von optischen Linsensätzen weist begrenzte oder kurze Bildabstände und endlose Objektabstände auf, wie z. B. die Linsensätze von Kameras, Videokameras, Teleskopen oder dgl. Demnach gibt es zwei Arten von Anwendungsbereichen für Linseneinrichtungen bzw. -sätze mit einem begrenzten Bildabstand und Objektabstand. Der eine Bereich weist einen längeren Bildabstand und einen relativ kurzen Objektabstand, wie z. B. bei dem Linsensatz von Mikroskopen auf und der andere Bereich hat einen größeren Objektabstand und einen relativ kurzen Bildabstand, wobei die ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) des Bildscanners eine Anwendungskategorie von dieser Art von optischen Linsensätzen ist. Für diese besagten Anwendungsbereiche von verschiedenen Arten von optischen Linsensätzen gibt es verschiedene Merkmale und Begrenzungen bezüglich der Ausgestaltung, des Zusammenbaus und der Anwendung für jeden Spiegel in dem Linsensatz. Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die optischen Linsensätze von Bildscannern zu verbessern, welche insbesondere einen langen Objektabstand, jedoch einen relativ kurzen Bildabstand haben.

Gemäß Fig. 1 wird eine Ausgestaltung eines bekannten typischen Flachbrettscanners 1 gezeigt, welcher gegenwärtig auf dem Markt erhältlich ist. Der optische Flachbrettscanner 1 weist ein Dokumentenglasfenster 12 an der Oberseitenfläche des Gehäuses 11 des Scanners 1 auf, um ein Dokument aufzunehmen, welches gescannt werden soll, wobei dies nicht in der Figur dargestellt ist. Durch eine Antriebseinrichtung 13 wird ein optisches Chassis 14 entlang einer linearen Bewegung durch die Führungsstäbe 15 in dem hohlen Gehäuse 11 geführt, so dass ein Bildscannprozess an dem auf dem Glasfenster 12 befindlichen Dokument durchgeführt werden kann.

Gemäß Fig. 2 wird eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 1 durch das optische Chassis 14 des Bildscanners 1 bei der bekannten Ausgestaltung gezeigt. Das optische Chassis 14 umfasst ein hohles Gehäuse 141, eine Lichtquelle 142, welche an einer geeigneten Position an der oberen Seitenoberfläche des Gehäuses 141 angeordnet ist, eine Lichtführungseinrichtung, welche eine Vielzahl von Reflektionsspiegeln 143 umfasst, einen Linsensatz 144 und eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD). Von der Lichtquelle 142 fällt Licht auf das Dokument (nicht in der Figur gezeigt), welches auf dem Dokumentenglasfenster 12 angeordnet ist, wobei das von dem Dokument reflektierte Licht in das Gehäuse 141 des optischen Chassis 14 eintritt, wobei das Licht reflektiert wird und bezüglich seiner Richtung durch die verschiedenen Reflektionsspiegel 143 der Lichtführungseinrichtung zum Vergrößern des optischen Strahlenweges verändert wird, so dass eine geeignete Länge realisiert wird und wobei das Bild dann fokussiert und in der CCD-Einrichtung 145 erfasst wird, welche die gescannten Bilddaten in elektrische Signale umwandelt, die von dem Computer lesbar sind.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfasst der Reflektionsspiegel 143 des optischen Chassis 14 der bekannten Linseneinrichtung ein Glasstück, welches als dünne Platte ausgebildet ist und mit Silber beschichtet ist, sowie zusätzlich ein Federstück 146, einen Befestigungsmechanismus oder Schrauben, welche zum Befestigen des Reflektionsspiegels 143 an einer vorbestimmten Position an der Innenseite des Gehäuses 141 benötigt werden. Da jeder Reflektionsspiegel 143 nur eine Reflektionsebene zum Durchführen nur einer Lichtreflektion aufweist, ergibt sich der Gesamtstrahlweg, abgekürzt als TT, aus dem Gesamtwert von Y1 + Y2 + . . . + Y5 (wie in Fig. 2 gezeigt), wird durch den Linsensatz 144, um ein klares Bild zu fokussieren, der Abstand und der korespondierende Winkel zwischen jedem Reflektionsspiegel 143 benötigt, um entsprechend angeordnet zu werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird eine plane Darstellung gezeigt, um zu verdeutlichen, wie ein Bild des Dokuments 16 durch einen typischen Bildscanner 1 durch den Reflektionsspiegel 143 reflektiert wird und schließlich in der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung (CCD) 145 durch den Linsensatz 144 fokussiert wird. In Fig. 3, wenn ein Bildscanner einen Bildscannprozess durchführt, wird die relative Beziehung der Abstände zwischen dem Dokument 16 und jedes optischen Elements wie folgt ausgedrückt: TT (Gesamtstrahlweg) ist der Abstand zwischen dem Dokument 16 und dem gekoppelten Ladungsträgereinrichtung 145, W ist die Breite des Dokuments 16, die Länge des effektiven Pixelbereichs der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung (CCD) 145 wird als L bezeichnet, die effektive Brennweite wird als EFL des Linsensatzes 144 abgekürzt und der Abstand zwischen der letzten Linse (der Spiegel, der am nächsten zu der CCD Einrichtung angeordnet ist) des Linsensatzes und der CCD 145 wird als BFL (zurückfokussierte Wellenlänge) bezeichnet. Jeder oben beschriebene Wert wird im wesentlichen durch die optischen Ausgestaltungsparameter des Linsensatzes 144 bestimmt.

Bei sämtlichen bekannten Bildscannern 1 sind die Größenordnungen des Abstandes TT und des Abstandes BFL die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Abmessungen des optischen Chassis 14, während die Größe und der belegte Raum während des Scannens des optischen Chassis 14 wieder über 80% des gesamten Volumens eines bekannten Flachbrettscanners 1 belegt. Da der gegenwärtige Trend des Ausgestaltungskonzeptes von elektronischen Informationsprodukten dahin geht, die Abmessungen zu minimieren, das Gewicht zu reduzieren und die Bedienungsfreundlichkeit zu erhöhen sowie die weitere Reduzierung der Abmessungen des optischen Chassis 14 zu erreichen, wird dies somit ein wesentlicher Punkt zum weiteren Verringern des inneren Volumens der Bildscanner 1 sein. Jedoch für sämtliche Produkte von Flachbrettscannern 1, welche gegenwärtig im Stand der Technik zu erhalten sind, sind die Werte für die Abstände TT und BFL relativ groß. Z. B. hat eine bekannte ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD eine Auflösung von 600 dpi, 4 µm Pixelabstand und ist maximal geeignet zum Scannen von A4-Dokumentgrößen, wobei dessen Abstand TT größer als 350 mm ist. Darüber hinaus weist der niedrige Level der gekoppelten Ladungsträgereinrichtung CCD eine geringe Auflösung von 300 dpi , 7 µm Pixelabstand auf und ist geeignet zum Scannen von A4-Größen, wobei der Abstand TT notwendigerweise größer als 240 mm ist. Somit ist bei den Abständen TT bei den bekannten Scannern ein möglicher Raum zur weiteren Verbesserung. Anderseits wird der belegte Raum des optischen Chassis und des Bildscanners sehr groß und ist nicht leicht zu verringern, so dass diese Nachteile verbessert werden sollten.

Die US Patenschriften mit den Nummern 6,208,474; 6,014,262; 6,208,474 B1; 5,386,312 und 6,147,811 offenbaren die strukturellen Ausgestaltungen und Positionen der Spiegel im Inneren von optischen Linsensätzen verschiedener Arten. Jedoch die bekannten Patente weisen die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik auf.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische A Linseneinrichtung für einen Bildscanner vorzuschlagen, bei dem ein relativ kurzer Gesamtstrahlenweg (TT) realisiert wird, sodass das Volumen des optischen Chassis und des Bildscanners reduziert wird. Ferner soll der Abstand BFL zwischen der letzten Linse des Linsensatzes und der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung CCD verringert werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bildscanner mit einer verbesserten optischen Linseneinrichtung vorzuschlagen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und 13 gelöst.

Demnach wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine optische Linseneinrichtung für einen Scanner vorgeschlagen, bei dem die Linseneinrichtung das von einem Dokument reflektierte Bild empfängt und das optische Bild in ein Bild auf einem Bilderfassungselement fokussiert und die optische Linseneinrichtung wenigstens eine Blende und eine Vielzahl von Linsen umfasst. Die Blende, die Linsen und das Bilderfassungselement sind linear zueinander angeordnet, um einen optischen Strahlenweg zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement zu bilden. Auf Grund der verschiedenen Positionen zwischen den Linsen und der Blende können die Linsen in zwei Gruppen unterteilt werden, d. h. einer vorderen Linsengruppe, welche zwischen der Blende und dem Dokument angeordnet ist, und einer hinteren Linsengruppe, welche zwischen der Blende und dem Bilderfassungselement angeordnet ist. Unter der Vielzahl von Linsen wird die dem Dokument zugewandte Linse als erste Linse bezeichnet, während die dem Bilderfassungselement zugewandte Linse als letzte Linse bezeichnet wird, wobei der Abstand zwischen der letzen Linse und dem Bilderfassungselement als BFL abgekürzt wird und die Länge des durch das Bilderfassungselement erfassten Bildes als Bildhöhe bezeichnet wird. Der Abstand zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement wird als TT abgekürzt und die effektive Brennweite der optischen Linseneinrichtung wird als EFL abgekürzt. Erfindungsgemäß ist zumindest vorgesehen, dass bei der optischen Linseneinrichtung der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse etwa größer als 1 ist.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe etwa kleiner als 0,9 und der Quotient aus den Abständen BFL und TT etwa kleiner als 0,05 ist. Insbesondere, wenn das Bilderfassungselement eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 600 dpi und maximal geeignet zum Scannen von A4 Dokumenten ist, wird der Abstand TT etwa kleiner als 200 mm sein.

Wenn das Bilderfassungselement eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 5,25 µm und einer Auflösung von 300 dpi aufweist sowie geeignet ist zum Scannen von maximal A4 Dokumenten, wird Abstand TT etwa kleiner als 200 mm sein.

Wenn vorzugsweise das Bilderfassungselement eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 4 µm und einer Auflösung von 600 dpi aufweist sowie geeignet ist zum Scannen von maximal A3 Dokumenten, wird der Abstand TT etwa kleiner als 280 mm sein.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass, wenn vorzugsweise das Bilderfassungselement eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD ist, welche einen Pixelabstand von 4 µm und eine Auflösung von 1200 dpi aufweist sowie maximal A4 Dokumente scannt, der Abstand TT etwa kleiner als 280 mm und der Abstand BFL etwa kleiner als 25 mm sowie der Quotient aus den Abständen BFL und TT etwa kleiner als 0,1 sind.

Des weiteren wird ein erfindungsgemäßer Bildscanner mit einer optischen Linseneinrichtung, umfassend einen Scannbereich, welcher zum Halten eines zu scannenden Dokuments vorgesehen ist, eine Lichtquelle, welche Licht zu dem Scannbereich emittiert, um ein optisches Bild des Dokuments zu erzeugen, eine Lichtführungseinrichtung, welche wenigstens einen Reflektionsspiegel zum Erstellen des optischen Bildes durch wenigstens eine Reflektion und zum Leiten des reflektierten optischen Bildes in eine vorbestimmte Richtung aufweist, die optische Linseneinrichtung, welche das umgewandelte optische Bild von der Lichtführungseinrichtung empfängt und es in ein Bild fokussiert, ein Bilderfassungselement, welches derart an einer korrespondierenden Position angeordnet ist, dass das optische Bild in ein Bild fokussiert wird, vorgeschlagen, wobei die optische Linseineinrichtung wenigstens eine Blende und das Bilderfassungselement zum Bestimmen eines optischen Lichtweges zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement aufweist, wobei eine dem Dokument zugewandte Linse als erste Linse bezeichnet wird und eine dem Bilderfassungselement zugewandte Linse als letzte Linse bezeichnet wird, und wobei der Quotient aus dem Durchmesser der letzten Linse und dem Durchmesser der ersten Linse etwa größer als 1 ist.

Zur weiteren Beschreibung der Erfindung erfolgt nachfolgend eine detaillierte Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, wobei sich weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen ergeben.

Es zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht eines bekannten Bildscanners;
Fig. 2 eine geschnittene Ansicht des optischen Chassis des bekannten Bildscanners gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine plane Ansicht, welche das Reflektieren eines Bildes durch einen typischen Bildscanner durch den Reflektionsspiegel und schließlich das Fokussieren durch eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD durch den Linsensatz zeigt;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Linseneinrichtung für einen Bildscanner;
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Linseinrichtung für einen Bildscanner;
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Linseneinrichtung für einen Bildscanner;
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Linseneinrichtung für einen Bildscanner;
Fig. 8 eine schematische Ansicht eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Linseneinrichtung für einen Bildscanner;
Fig. 9 eine Tabelle mit Parametern für die optische Linseneinrichtung gemäß der fünf bevorzugten Ausführungsbeispiele, d. h. die bevorzugten Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 4 bis Fig. 8 und der vier Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 10a ein Diagramm, indem eine longitudinal Aberration der optischen Linseneinrichtung gemäß Fig. 5 gezeigt ist; und
Fig. 10b ein Diagramm, indem das Feld der Krümmung/Verzerrung der optischen Linsen gemäß Fig. 5 gezeigt ist.
Die erfindungsgemäße optische Linseneinrichtung eines Bildscanners weist im wesentlichen eine verbesserte Ausgestaltung hinsichtlich des optischen Chassis für einen Bildscanner auf, so dass, nachdem die Linsen in der optischen Linseneinrichtung geeignet ausgestaltet und an die Blende angepasst sind, folgende Merkmale erhalten werden können: der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse ist kleiner 1 und die effektive Brennweite dividiert durch die Bildhöhe ist kleiner 0,9. Bei dieser Art der Ausgestaltung kann die optische Linseneinrichtung für den Bildscanner gemäß der Erfindung einen relativ kurzen Gesamtstrahlweg (TT) und einen relativ kurzen Abstand BFL aufweisen, welcher der Abstand zwischen der letzten Linse und der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung CCD ist, sodass das Volumen des optischen Chassis und des Bildscanners weiter verringert werden kann.
Der detaillierte Aufbau, die Bewegungsweise, die Funktion und andere Merkmale der optischen Linseneinrichtung des Bildscanners gemäß der Erfindung werden im Detail an Hand der folgenden verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Gemäß Fig. 4 wird ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des optischen Linsensatzes 30 des optischen Scanners gemäß der Erfindung gezeigt. Abgesehen von der optischen Linseneinrichtung 30 sind die anderen Elemente des Bildscanners im wesentlichen und entsprechend ähnlich den aus dem Stand der Technik bekannten Teilen, wie z. B. einem Scannbereich 21, einer Lichtquelle 22, einer Lichtführungseinrichtung 23 und einem Bilderfassungselement 25.
Der Scannbereich 21 umfasst üblicherweise ein transparentes Glas-, Acryl- oder Kunststoffmaterial zum Halten eines Dokuments 24, welches gescannt wird. Die Lichtquelle 22 kann Licht zu dem Scannbereich 21 emittieren, um ein optisches Bild von dem Dokument 24 zu erzeugen. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 22 eine lange schmale rohrförmige Lampe, welche an der Lichtführungseinrichtung 23 befestigt ist und Licht auf das Dokument 24 zum Erzeugen eines reflektierten optischen Bildes des Dokuments 24 ausstrahlt. Bei einem anderem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Lichtquelle 22 auch an der anderen Seite des Dokuments 24, d. h. eine Seite des Dokuments 24, welche weiter von der Lichtführungseinrichtung 23 entfernt ist, angeordnet sein und Licht zum Durchdringen des Dokuments 24 emittieren, um das optische Bild des Dokuments 24 zu erzeugen. Die Lichtquelle bei diesem Ausführungsbeispiel kann auch eine lange schmale rohrförmige Lampe sein, welche ein Lichtstützplattenmodul einer planen Lichtquelle oder einer linearen Lichtquelle vorsieht.
Die Lichtführungseinrichtung umfasst einen Reflektionsspiegel, welcher nicht in der Figur gezeigt ist, der wenigstens eine Reflektion an dem optischen Bild durchführt, welches von dem Dokument 24 zum Steigern der optischen Länge vorsieht und welcher dann das optische Licht in eine vorbestimmte Richtung führt und projektiert. Die optische Linseneinrichtung 30 gemäß der Erfindung empfängt dann das übertragene optische Bild von der Lichtführungseinrichtung 23 und fokussiert es in ein Bild, welches von dem Bilderfassungselement 25 erfasst wird. Das Bilderfassungselement 25 kann die empfangenen optischen Bildsignale in die elektronischen Signale umwandeln, welche durch einen nicht weiter dargestellten Computer gelesen und verarbeitet werden können. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Bilderfassungselement 25 eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD sein, welche an einer korrespondierenden Position angeordnet ist, so dass das optische Bild in ein klares Bild fokussiert werden kann. Insbesondere der Scannbereich 21, die Lichtquelle 22, das Dokument 24 und das Bilderfassungselement 25 umfassen Elemente, welche ähnlich wie die aus dem Stand der Technik bekannten Elemente ausgestaltet sind und somit nicht weiter beschrieben werden. Eine Ausnahme bildet u. a. die Lichtführungseinrichtung 23, welche eine geringere Anzahl von Reflektionsspiegeln und ein geringeres Volumen als die aus dem Stand der Technik bekannte Einrichtung aufweist, da die erfindungsgemäße Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 30 andere Elemente umfasst.
Gemäß der Erfindung umfasst die optische Linseneinrichtung 30 wenigstens eine Blende 38 und eine Vielzahl von Linsen 31, 32, 33, 34. Die Vielzahl der Linsen 31, 32, 33, 34 sind linear mit der Blende 38 und dem Bilderfassungselement 25 zum Bestimmen eines optischen Lichtweges zwischen dem Dokument 24 und dem Bilderfassungselement 25 angeordnet. Unter der Vielzahl von Linsen 31, 32, 33, 34 ist eine der Linsen am nächsten zu dem Dokument 24 angeordnet und wird als erste Linse 31 bezeichnet und eine der Linsen ist am nächsten zu dem Bilderfassungselement 25 angeordnet und wird als letzte Linse 34 bezeichnet, während der Abstand zwischen der letzten Linse 34 und dem Bilderfassungselement 25 als BFL bezeichnet wird und die Länge des von dem Bilderfassungselement erfassten Bildes wird als Bildhöhe bezeichnet und der Abstand zwischen dem Dokument 24 und dem Bilderfassungselement 25 wird als TT (Gesamtstrahlweg) bezeichnet. Die effektive Brennweite der optischen Linseneinrichtung 30 wird als EFL abgekürzt. Des weiteren werden auf Grund der unterschiedlichen Position zwischen der Blende 38 und der Linse die Vielzahl der Linsen 31, 32, 33, 34 in zwei Gruppen unterteilt, d. h. einer vorderen Linsengruppe 31, 32, welche zwischen der Blende 38 und dem Dokument 24 angeordnet ist und einer hinteren Linsengruppe 33, 34, welche zwischen der Blende 38 und dem Bilderfassungselement 25 angeordnet ist.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die optische Linseneinrichtung 30 vier Linsen auf, so dass dort die erste Linse 31, die zweite Linse 32, die dritte Linse 33 und die letzte Linse 34 vorgesehen sind. Zwischen der zweiten Linse 32 und der dritten Linse 33 ist die Blende 38 zum Unterteilen der Linsen in die vordere Linsengruppe, d. h. die erste und die zweite Linse 31, 32, und die hintere Linsengruppe, d. h. die dritte und die letzte Linse 33, 34 vorgesehen, wobei an einer geeigneten Position vor der ersten Linse 31, d. h. an der Seite, welche näher zu dem Dokument 34 ist, ein planer Spiegel 39 ohne Krümmung zusätzlich angeordnet ist. Bezüglich der jeweiligen Krümmung der Linsen sind die Linsen sequenziell unterteilt, beginnend mit der ersten Linse 31: konvex-konkav Linse (die erste Linse 31), konkav-konkav Linse (die zweite Linse 32), konvex-konvex Linse (die dritte Linse 33) und konkav-konvex Linse (die letzte Linse 34).
Bei diesem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfüllt die optische Linseineinrichtung 30 vorzugsweise folgende Bedingungen bezüglich der optischen Ausgestaltung wie z. B.:

1. Die maximale Abmessung des zu scannenden Dokuments 24 ist die A4 Größe (210 mm × 297 mm).
2. Das Bilderfassungselement 25 ist eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit 4 µm Pixelabstand und 600 dpi Auflösung sowie mit einer effektiven Erfassungslänge (d. h. die Bildhöhe) des Bilderfassungselements 25 von 20,4 mm.
3. Der Wert für den Durchmesser der letzten Linse 34 dividiert durch den Durchmesser der ersten Linsen 31 ist 2,01. Das bedeutet, dass der Quotient aus dem Durchmesser der letzten Linse dem Durchmesser der ersten Linse gleich 2,01 ist. Gleichzeitig ist der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse größer als 1.
4. Die vordere Linsengruppe (d. h. der Fokus der vorderen Linsengruppe) und die hintere Linsengruppe der optischen Linseneinrichtung 30 sind jeweils 2378,37 mm und 11,68 mm. Die effektive Brennweite (EFL) der optischen Linseneinrichtung 30 ist 13,8 mm und der Abstand BFL zwischen der letzten Linse 34 und dem Bilderfassungselement 25 beträgt 4,84 mm.

Unter den Ausgestaltungsbedingungen, welche vorher beschrieben worden sind, kann sich bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 4 gezeigt ist, folgendes ergeben: der Abstand TT ist kleiner als 200 mm, um den relativ kurzen Abstand von 183,77 mm zu erreichen; der Wert der Bildhöhe dividiert durch den Abstand TT (d. h. Bildhöhe/TT) ist 0,1111; die Brennweite EFL dividiert durch die Bildhöhe (d. h. EFL/Bildhöhe) ist 0,676; der Abstand BFL dividiert durch den Abstand TT (d. h. BFL/TT) ist 0,026. Dies bedeutet, dass der Abstand TT < 200 mm ist und der Abstand BFL kleiner als 10 mm ist. Der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe ist kleiner als 0,9 und der Quotient aus den Abständen BFL und TT ist kleiner als 0,05.
Verglichen mit der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung aus dem Stand der Technik, welche eingangs beschrieben worden ist und eine Auflösung von 600 dpi sowie einen Pixelabstand von 4 µm hat und in der Lage ist, Dokumente der A4- Größe zu scannen, ist der Abstand des bekannten optischen Linsensatzes zumindest größer als 240 mm und der Abstand BFL ist zumindestens größer als 18 mm. Es ist bekannt, dass durch die verbesserte Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 30 gemäß der Erfindung insbesondere der Abstand TT um über 20% verringert werden kann. Darüber hinaus kann auch der Abstand BFL um über 70% unter den gleichen Bedingungen reduziert werden, d. h. das Dokument entspricht A4-Größe, die CCD hat eine Auflösung von 600 dpi und einen Pixelabstand von 4 µm. Somit kann nachgewiesen werden, dass verglichen mit dem Stand der Technik bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 30 sowohl der Abstand TT also auch der Abstand BFL effektiv verringert werden kann, so dass die Anzahl der Reflektionsspiegel des optischen Chassis, d. h. der Lichtführungseinrichtung 23, verringert wird oder die Volumengröße des optischen Chassis, d. h. der Lichtführungseinrichtung 23 so verringert wird, dass nicht nur der benötigte Anordnungsraum reduziert und die schwierige Ausgestaltung der Lichtführungseinrichtung 23 erleichtert werden kann, sondern auch, wenn die Anzahl der Reflektionsspiegel verringert wird, können die Herstellungskosten gesenkt werden und das gesamte Volumen des optischen Bildscanners weiter verringert werden, sodass die Kosten für die Lagerung und den Transport der Produkte ebenfalls verringert wird. Der Produktwert und die Marktkompetenz wird ebenfalls verbessert, da das Produkt insgesamt minimalisiert wird.
Im folgenden werden weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Da die meisten Bauteile identisch oder auch ähnlich den Bauteilen des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiels sind, werden diese mit den gleichen Bezugsnamen und Bezugszahlen bezeichnet und eine weitere Beschreibung nicht wiederholt.
Gemäß Fig. 5 wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 40 des Bildscanners gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Außer der optischen Linseneinrichtung 40 sind die anderen Elemente und Bauteile des Bildscanners im wesentlichen ähnlich denen des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, wie z. B. einem Scannbereich 21, einer Lichtquelle 22, einer Lichtführungseinrichtung 23 und einem Bilderfassungselement 25.
Bei diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die optische Linseineinrichtung 40 eine Blende 48 und eine Vielzahl von Linsen 41, 42, 43, 44, 45, wobei vier Linsen, nämlich die erste Linse 41, die zweite Linse 42, die dritte Linse 43, die vierte Linse 44 und die letzte Linse 45 vorgesehen sind. Zwischen der zweiten und der dritten Linse 42, 43 ist die Blende 48 zum Unterteilen der Linsen 41, 42, 43, 44, 45 in die vordere Linsengruppe (d. h. die erste und die zweite Linse 41, 42) und die hintere Linsengruppe (d. h. die dritte, die vierte und die letzte Linse 43, 44, 45) vorgesehen. An einer geeigneten Position vor der ersten Linse 41 (d. h. die Seite, welche dem Dokument 24 zugewandt ist), ist ein planer Spiegel 49 ohne Krümmung zusätzlich angeordnet. Entsprechend der Krümmung sind die Linsen 41, 42, 43, 44, 45, sequenziell unterteilt als (beginnend von der ersten Linse 41) konvex-konkav Linse (die erste Linse 41), konkav-konkav Linse (die zweite Linse 42), konvex-konvex (die dritte Linse 43), konkav-konvex Linse (die vierte Linse 44) und konkav-konvex Linse (die letzte Linse 45).
Bei diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfüllt die optische Linseneinrichtung 40 die folgenden Bedingungen der optischen Ausgestaltung wie z. B.:

1. Die maximale Abmessung des zu scannenden Dokuments 24 ist A4-Größe.
2. Das Bilderfassungselement 25 ist eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 4 µm und einer Auflösung von 1200 dpi. Die effektiv erfasste Länge (d. h. die Bildhöhe) des Bilderfassungselements 25 beträgt 40,8 mm.
3. Der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse beträgt 1,7; dies bedeutet, dass der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse größer als 1 ist.
4. Der vordere Gruppenfokus und der hintere Gruppenfokus sind jeweils minus 74,94 mm und 19,12 mm, wobei die effektive Brennweite (EFL) 32,18 mm ist und der Abstand BFL zwischen der letzten Linse 45 und dem Bilderfassungselement 25 ist 23,36 mm.

Unter den vorher beschriebenen Ausgestaltungsbedingungen können bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 5 gezeigt ist, folgende Bedingungen erhalten werden: der Abstand TT ist 250 mm, der Quotient aus der Bildhöhe und dem Anstand TT ist 0,1632, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe ist 0,789 und der Quotient aus den Abständen BFL und TT ist 0,093. Dies bedeutet, dass der Abstand TT kleiner als 280 mm, der Abstand BFL kleiner als 25 mm, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe kleiner als 0,9 und der Quotient aus den Abständen BFL und TT kleiner als 0,1 sind.
Verglichen mit der ladungsgekoppelten Speichereinrichtung mit einer Auflösung von 1200 dpi , einem Pixelabstand von 4 µm und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A4, wird der Abstand TT des Bildscanners gemäß des Standes der Technik größer als 350 mm sein. Es ist bekannt, dass durch die verbesserte Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 40 gemäß der Erfindung ein klares Bildsignal des Dokuments 24 mit dem Abstand TT von etwa 250 mm unter den gleichen Ausgestaltungsbedingungen erhalten wird (d. h. das Dokument von A4 Größe der CCD mit 1200 dpi Auflösung und 4 µm Pixelabstand). Die Erfindung ermöglicht eine große Verringerung des Abstandes TT von über 20%.
Gemäß Fig. 6 wird ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 50 eines Bildscanners gemäß der Erfindung gezeigt. Der Bildscanner weist in ähnlicher Weise einen Scannbereich 21, eine Lichtquelle 22, eine Lichtführungseinrichtung 23 und ein Bilderfassungselement 25 auf.
Bei diesem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die optische Linseneinrichtung 50 eine Blende 58 und eine Vielzahl von Linsen 51, 52, 53, wobei drei Linsen, nämlich die erste Linse 51, die zweite Linse 52 und die letzte Linse 53 vorgesehen sind. Zwischen der ersten und der zweiten Linse 51, 52 ist die Blende 58 zum Unterteilen der Linsen 51, 52, 53 in die vordere Linsengruppe (d. h. die erste Linse 51) und die hintere Linsengruppe (d. h. die zweite und die letzte Linse 52, 53) vorgesehen, wobei zusätzlich vor der ersten Linse 51 ein planer Spiegel 59 ohne Krümmung zusätzlich angeordnet ist. Entsprechend der Krümmung sind die Linsen 51, 52, 53 sequenziell unterteilt als konkav-konvexe Linse (die erste Linse 51) konvex-konvexe Linse (die zweite Linse 52) und die konkav-konvexe Linse (die letzte Linse 53).
Bei diesem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 50 werden die folgenden Bedingungen der optischen Ausgestaltungen erfüllt, wie z. B.:

1. Die maximale Größe des zu scannenden Dokuments 24 ist die A4-Größe
2. Das Bilderfassungselement 25 ist eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 5,25 µm und einer Auflösung von 300 dpi und die zu erfassende Länge (d. h. die Bildhöhe) des Bilderfassungselements 25 ist 13,3875 mm.
3. Der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse beträgt 2,48.
4. Der vordere Gruppenfokus und der hintere Gruppenfokus beträgt minus 15,82 mm und 5,88 mm, die effektive Brennweite (EFL) ist 9,79 mm, und der Abstand (BFL) zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement ist 5,04 mm.

Unter den Ausgestaltungsbedingungen, wie sie vorher beschrieben worden sind, können bei dem dritten bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 6 dargestellt ist, folgende Werte erhalten werden: der Abstand TT ist 183,8 mm, der Quotient aus der Bildhöhe und dem Abstand TT ist 0,0728, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe ist 0,731 und der Quotient aus dem Abstand BFL und dem Abstand TT ist 0,027. Dies bedeutet, dass der Abstand TT kleiner als 200 mm ist.
Verglichen mit der CCD mit einer niedrigen Auflösung von 300 dpi , 7 µm Pixelabstand und einer maximalen Dokumentenscanngröße von A4, wird der Abstand TT des Bildscanners gemäß des Standes der Technik größer als 240 mm sein. Es ist bekannt, dass durch die verbesserte Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 50 gemäß der Erfindung ein klareres Bildsignal des Dokuments 24 mit einem Abstand TT von nur 183,8 mm unter den gleichen Ausgestaltungsbedingungen erhalten werden kann (d. h. das Dokument von einer A4 Größe und einer CCD mit 300 dpi Auflösung). Die Erfindung kann somit den Abstand TT um über 20% verringern.
Gemäß Fig. 7 wird ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 60 des Bildscanners gemäß der Erfindung gezeigt. Der Bildscanner weist wieder einen Scannbereich 21, eine Lichtquelle 22, eine Lichtführungseinrichtung 23 und ein Bilderfassungselement 25 auf.
Bei diesem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die optische Linseneinrichtung 60 wenigstens eine Blende 68 und eine Vielzahl von Linsen 61, 62, 63, 64 auf, wobei vier Linsen nämlich die erste Linse 61, die zweite Linse 62, die dritte Linse 63 und die letzte Linse 64 vorgesehen sind. Vor der ersten Linse 61 (die Seite, die dem Dokument 24 zugewandt ist) ist die Blende 68 angeordnet, so dass nur die hintere Linsengruppe folgt (d. h. die erste bis zur letzten Linse 61, 62, 63, 64), wobei vor der Blende 68 ein planer Spiegel 69 ohne Krümmung zusätzlich angeordnet ist. Entsprechend der Krümmung sind die Linsen 61, 62, 63, 64 (beginnend von der ersten Linse 61), sequenziell unterteilt als konvex-konvex Linse (die erste Linse 61), konkav-konkav Linse (die zweite Linse 62), konvex-konvex Linse (die dritte Linse 63) und konkav-konvex Linse (die letzte Linse 64).
Bei diesem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfüllt die optische Linseneinrichtung 60 die folgenden Bedingungen der optischen Ausgestaltung wie z. B.:

1. Die maximale Abmessung des zu scannenden Dokuments ist die A4-Größe. (2) Das Bilderfassungselement 65 ist eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung CCD mit einem Pixelabstand von 5,25 µm und einer Auflösung von 300 dpi sowie der effektiven zu erfassenden Länge (d. h. die Bildhöhe) des Bilderfassungselements 25 von 13,3875 mm.
2. Der Durchmesser der fetzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse beträgt 4,47.
3. Der Frontgruppenfokus und der hintere Gruppenfokus beträgt jeweils 0 mm und 9,93 mm, die effektive Brennweite (EFL) ist 9,93 mm und der Abstand (BFL) zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement ist 5,533 mm.

Unter den Ausgestaltungsbedingungen, wie sie vorher beschrieben sind, werden bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 7 gezeigt, folgende Werte erhalten: der Abstand TT ist 183,8 mm, der Quotient aus der Bildhöhe und dem Abstand TT ist 0,0728, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe ist 0,742 und der Quotient aus dem Abstand BFL und dem Abstand TT ist 0,029.
Verglichen mit der CCD mit einer niedrigen Auflösung von 300 dpi , einem Pixelabstand von 7 µm und einer maximalen Dokumentenscanngröße von A4 wird der Abstand TT des Bildscanners gemäß des Standes der Technik größer als 240 mm sein. Es ist bekannt, dass durch die verbesserte Ausgestaltung der optischen Linseneinrichtung 50 der Erfindung ein klares Bildsignal des Dokuments 24 mit dem Abstand TT von etwa 183,8 mm unter den gleichen Ausgestaltungsbedingungen (d. h. das Dokument weist eine A4-Größe auf und die CCD hat eine Auflösung von 300 dpi ) erhalten. Die Erfindung kann somit den Abstand TT um über 20% verringern.
Gemäß Fig. 8 wird ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 70 des Bildscanners gemäß der Erfindung gezeigt. Der Bildscanner weist ebenso einen Scannbereich 21, eine Lichtquelle 22, eine Lichtführungseinrichtung 23 und ein Bilderfassungselement 25 auf.
Bei diesem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die optische Linseneinrichtung 70 wenigstens eine Blende 78 und eine Vielzahl von Linsen 71, 72, 73, 74, 75 auf, wobei fünf Linsen nämlich die erste Linse 71, die zweite Linse 72, die dritte Linse 73, die vierte Linse 74 und die letzte Linse 75 vorgesehen sind. Zwischen der zweiten und der dritten Linse 72, 73 ist die Blende 78 zum Unterteilen der Linsen 71, 72, 73, 74, 75 in eine vordere Linsengruppe (d. h. die erste und die zweite Linse 71, 72) und in eine hintere Linsengruppe (d. h. die dritte, die vierte und die letzte Linse 73, 74, 75) vorgesehen. An einer geeigneten Position vor der ersten Linse 71 (d. h. die Seite die dem Dokument 24 zugewandt ist) ist ein planer Spiegel 79 ohne Krümmung zusätzlich angeordnet.
Entsprechend der Krümmung sind die Linsen 71, 72, 73, 74, 75 sequenziell unterteilt als (beginnend von der ersten Linse 71) konvex-konkav Linse (die erste Linse 71), konkav-konkav Linse (die zweite Linse 72), konvex-konvex Linse (die dritte Linse 73), konkav-konvex Linse (die vierte Linse 74) und konkav-konvex Linse (die letzte Linse 75).
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel erfüllt die optische Linseneinrichtung 70 die folgenden Bedingungen der optischen Ausgestaltung, wie z. B.:

1. Die maximale Größe des zu scannenden Dokuments 24 ist A3-Größe.
2. Das Bilderfassungselement 25 ist eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung abgekürzt als CCD, mit einem Pixelabstand von 4 µm und einer Auflösung von 600 dpi sowie mit der effektiven zu erfassenden Länge (d. h. die Bildhöhe) des Bilderfassungselements 25 von 28,08 mm.
3. Der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse beträgt 5,89.
4. Der Frontgruppenfokus und der hintere Gruppenfokus sind jeweils 46,82 mm und 36,88 mm sowie die effektive Brennweite (EFL) ist 19,3 mm und der Abstand (BFL) zwischen der letzten Linse 75 und dem Bilderfassungselement 25 beträgt 7 mm.

Unter den vorbeschriebenen Ausgestaltungsbedingungen können mit dem fünften bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 8 gezeigt ist, folgende Werte erhalten werden: der Abstand ist 250 mm, der Quotient aus der Bildhöhe und dem Abstand TT ist 0,1123, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe ist 0,687 und der Quotient aus dem Abstand BFL und dem Abstand TT ist 0,028. Dies bedeutet, dass der Abstand TT kleiner als 280 mm ist.
In Fig. 9 sind die Parameter für jedes bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel korrespondierend mit den Parametern der bevorzugten Ausführungsbeispiele gemäß des Standes der Technik angegeben und aufgelistet, so dass genau die Unterschiede der Ausgestaltungsbedingungen und der erreichbaren Funktion zwischen der optischen Einrichtung der Erfindung und der des Standes der Technik verstanden werden können. In Fig. 9 sind die Ausgestaltungsparameterwerte der optischen Linseneinrichtungen gezeigt, welche separat für die vier Ausführungsbeispiele des Standes der Technik, d. h. Stand der Technik 1 bis Stand der Technik 4 und die fünf bevorzugten Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung (d. h. das erste bis zum fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 4 bis 8 gezeigt) dargestellt sind. Dabei sind verschiedene Punkte zu beschreiben. In der Tabelle gemäß Fig. 9 bedeutet "a4" in der Spalte unter dem Titel "Linsenname" die maximale Größe des zu scannenden Dokuments ist A4, "4u" steht für den Pixelabstand der CCD von 4 µm, 600 dpi entspricht der Auflösung der CCD, "4g" bedeutet, dass vier Linsen vorhanden sind usw. Des weiteren bezeichnet ein "f" in der Spalte "Linsenanordnung" die Position der Blende zwischen den beiden Linsen. Außer bei den Verhältniswerten ist die Einheit für jede Länge oder für jeden Abstand in der Spalte mm.
Aus den aufgelisteten Daten in der Tabelle in Fig. 9 ist es bekannt, dass, wenn die CCD mit ähnlichen Ausgestaltungsbedingungen, wie z. B. gleichen Abmessungen des Dokuments und der gleichen Auflösung, miteinander verglichen werden, die Ausführungsbeispiele der Erfindung den Vorteil der großen Reduktion des Abstandes TT im Vergleich zum dem Stand der Technik aufweisen. Es kann nicht nur die Anzahl der Reflektionsspiegel und die Volumengröße der Lichtführungseinrichtung bei der Erfindung verringert werden, sondern ebenso kann das gesamte Volumen des optischen Bildscanners weiter reduziert werden.
Gemäß Fig. 10a und 10b werden jeweils die charakteristischen Kurven für die longitudinal Aberration und die Feldkrümmung bzw. -verzerrung für das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der optischen Linseneinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Erfindung verifiziert, welches in Fig. 5 dargestellt ist. Aus diesen charakteristischen Kurven ist es ersichtlich, dass die optische Linseneinrichtung 40 gemäß der Erfindung exzellente Kennwerte in der Optik und auch in der Bereitstellung der Auflösung und der Bildqualität durch den Bildscanner ermöglicht.
Die vorher beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele werden verwendet, um die Erfindung im Detail zu beschreiben, wodurch jedoch die Erfindung nicht beschränkt wird. Deshalb sind auch Variationen und Modifikationen möglich, ohne dabei den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Insgesamt wird eine optische Linseneinrichtung eines Bildscanners vorgeschlagen, welche eine Blende und eine Vielzahl von Linsen umfasst. Die Linsen, die Blende und ein Bilderfassungselement sind zum Bilden eines optischen Strahlenweges zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement linear zueinander angeordnet. Unter der Vielzahl der Linsen wird eine Linse, welche dem Dokument zugeordnet ist, als erste Linse bezeichnet und eine andere Linse, welche dem Bilderfassungselement zugewandt ist, als letzte Linse bezeichnet. Der Abstand zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement wird mit BFL bezeichnet und die Länge des Bilderfassungselements wird als Bildhöhe bezeichnet. Die gesamte optische Länge zwischen dem Dokument und dem Bilderfassungselement wird mit TT bezeichnet. Die effektive Brennweite der optischen Linseneinrichtung wird mit EFL bezeichnet. Erfindungsgemäß ist bei der optischen Linseneinrichtung der Durchmesser der letzten Linse dividiert durch den Durchmesser der ersten Linse etwa größer als 1, der Quotient aus der Brennweite EFL und der Bildhöhe etwa kleiner als 0,9 und der Quotient aus dem Abstand BFL und dem Abstand TT etwa kleiner als 0,05, sodass die Abstände TT und BFL jeweils reduziert und zudem auch das gesamte Volumen des Bildscanners verringert werden kann. Ferner wird ein Bildscanner vorgeschlagen, bei dem die erfindungsgemäße optische Linseineinrichtung verwendet wird.

Claims

1. Optische Linseneinrichtung für einen Bildscanner zum Empfangen eines von einem Dokument (24) reflektierten optischen Bildes und zum Fokussieren des optischen Bildes in ein Bild über ein Bilderfassungselement (25), mit einer Blende (38, 48, 58, 68, 78) und mehreren Linsen (31, 32, 33, 34; 41, 42, 43, 44, 45; 51, 52, 53; 61, 62, 63, 64; 71, 72, 73, 74, 75), welche linear mit der Blende (38, 48, 58, 68, 78) angeordnet sind, wobei die Linsen (31, 32, 33, 34; 41, 42, 43, 44, 45; 51, 52, 53; 61, 62, 63, 64; 71, 72, 73, 74, 75) einen optischen Strahlenweg zwischen dem Dokument (24) und dem Bilderfassungselement (25) bilden, wobei entsprechend der unterschiedlichen Positionen zwischen den Linsen (31, 32, 33, 34; 41, 42, 43, 44, 45; 51, 52, 53; 61, 62, 63, 64; 71, 72, 73, 74, 75) und der Blende (38, 48, 58, 68, 78) die Linsen (31, 32, 33, 34; 41, 42, 43, 44, 45; 51, 52, 53; 61, 62, 63, 64; 71, 72, 73, 74, 75) in zwei Gruppen unterteilt sind, nämlich in eine vordere Linsengruppe, welche zwischen der Blende (38, 48, 58, 68, 78) und dem Dokument (24) angeordnet ist und einer hinteren Linsengruppe, welche zwischen der Blende (38, 48, 58, 68, 78) und dem Bilderfassungselement (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Dokument (24) zugewandte Linse als erste Linse bezeichnet wird und dass eine dem Bilderfassungselement (25) zugewandte Linse als letzte Linse bezeichnet wird, wobei der Quotient aus dem Durchmesser der letzten Linse und dem Durchmesser der ersten Linse größer als 1 ist.

2. Optische Linseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus der effektiven Brennweite (EFL) und der Bildhöhe kleiner als 0,9 ist, wobei die Länge des durch das Bilderfassungselement (25) erfassten Bildes als Bildhöhe bezeichnet wird.

3. Optische Linseneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Abstand (BFL) zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement (25) und dem Abstand (TT) zwischen dem Dokument (24) und dem Bilderfassungselement (25) kleiner als 0,05 ist.

4. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vier Linsen (31, 32, 33, 34; 61, 62, 63, 64) vorgesehen sind und die Blende (38, 69) zwischen der zweiten Linse (32, 62) und der dritten Linse (33, 63) vorgesehen ist.

5. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei Linsen (51, 52, 53) vorgesehen sind und die Blende (58) zwischen der ersten Linse (51) und der zweiten Linse (52) vorgesehen ist.

6. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Linsen (41, 42, 43, 44, 45; 71, 72, 73, 74, 75) vorgesehen sind und die Blende (48, 78) zwischen der zweiten Linse (42, 72) und der dritten Linse (43, 73) vorgesehen ist.

7. Optische Linseneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (BFL) kleiner als 10 mm ist.

8. Optische Linseneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 600 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 200 mm ist.

9. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 5,25 µm, einer Auflösung von 300 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 200 mm ist.

10. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 600 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A3 ist, der Abstand (TT) kleiner als 280 mm ist.

11. Optische Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 1200 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von maximal A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 280 mm, der Abstand (BFL) kleiner als 25 mm und der Quotient aus dem Abstand (BFL) und dem Abstand (TT) kleiner als 0,1 sind.

12. Optische Linseneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von vier Linsen (31, 32, 33, 34; 61, 62, 63, 64) die Blende (38, 68) vor den Linsen (31, 32, 33, 34; 61, 62, 63, 64) angeordnet ist.

13. Bildscanner, mit einem Scannbereich (21), welcher zum Halten eines zu scannenden Dokuments (24) vorgesehen ist, einer Lichtquelle (22), welche Licht zu dem Scannbereich (21) emittiert, um ein optisches Bild des Dokuments (24) zu erzeugen, einer Lichtführungseinrichtung (23), welche wenigstens einen Reflektionsspiegel zum Erstellen des optischen Bildes durch wenigstens eine Reflektion und zum Leiten des reflektierten optischen Bildes in eine vorbestimmte Richtung aufweist, einer optischen Linseneinrichtung, welche das umgewandelte optische Bild von der Lichtführungseinrichtung (23) empfängt und es in einem Bild fokussiert, und mit einem Bilderfassungselement (25), welches derart an einer korrespondierenden Position angeordnet ist, dass das optische Bild in einem Bild fokussiert wird, wobei die optische Linseineinrichtung wenigstens eine Blende (38, 48, 58, 68, 78) und das Bilderfassungselement (25) zum Bestimmen eines optischen Lichtweges zwischen dem Dokument (24) und dem Bilderfassungselement (25) aufweist, eine dem Dokument (24) zugewandte Linse als erste Linse bezeichnet wird und dass eine dem Bilderfassungselement (25) zugewandte Linse als letzte Linse bezeichnet wird, wobei der Quotient aus dem Durchmesser der letzten Linse und dem Durchmesser der ersten Linse größer als 1 ist.

14. Bildscanner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus der effektiven Brennweite (EFL) und der Bildhöhe kleiner als 0,9 ist, wobei die Länge des durch das Bilderfassungselement (25) erfassten Bildes als Bildhöhe bezeichnet wird.

15. Bildscanner nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von wenigstens vier Linsen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 45; 61, 62, 63, 64; 71, 72, 73, 74, 75) die Blende (38, 48, 68, 78) zwischen der zweiten Linse (32, 42, 62, 72) und der dritten Linse (33, 43, 63, 73) angeordnet ist.

16. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von wenigstens drei Linsen (51, 52, 53) die Blende (58) zwischen der ersten Linse (51) und der zweiten Linsen (52) angeordnet ist.

17. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Abstand (BFL) zwischen der letzten Linse und dem Bilderfassungselement (25) und dem Abstand (TT) zwischen dem Dokument (24) und dem Bilderfassungselement (25) kleiner als 0,05 ist.

18. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (BFL) kleiner als 10 mm ist.

19. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 600 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 200 mm ist.

20. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine gekoppelte Ladungsträgereinheit (CCD) mit einem Pixelabstand von 5,25 µm, einer Auflösung von 300 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 200 mm ist.

21. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µrn, einer Auflösung von 600 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von maximal A3 ist, der Abstand (TT) kleiner als 280 mm ist.

22. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bilderfassungselement (25) eine ladungsgekoppelte Speichereinrichtung (CCD) mit einem Pixelabstand von 4 µm, einer Auflösung von 1200 dpi und einer maximal zu scannenden Dokumentengröße von A4 ist, der Abstand (TT) kleiner als 280 mm, der Abstand (BFL) kleiner als 25 mm und der Quotient aus dem Abstand (BFL) und dem Abstand (TT) kleiner als 0,1 sind.

23. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von fünf Linsen (41, 42, 43, 44, 45; 71, 72, 73, 74, 75) die Blende (48, 78) zwischen der zweiten Linse (42, 72) und der dritten Linse (43, 73) angeordnet ist.

24. Bildscanner nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von vier Linsen (31, 32, 33, 34; 61, 62, 63, 64) die Blende (38, 68) vor den Linsen (31, 32, 33, 34; 61, 62, 63, 64) angeordnet ist.