Soczewki

Soczewki (Lenses) w kontekście budowy skanerów i kserokopiarek (szczególnie tych z technologią CCD i starszych analogowych) są kluczowymi komponentami układu optycznego. Ich podstawową rolą jest skupianie światła odbitego od skanowanego dokumentu i rzutowanie (projektowanie) tego światła na powierzchnię czujnika obrazu (np. linijki CCD) lub na bęben światłoczuły (w kserokopiarkach analogowych).

Działanie soczewek opiera się na zasadach optyki geometrycznej. Soczewka, poprzez swoją krzywiznę, załamuje promienie światła przechodzące przez nią. W układzie optycznym skanera/kserokopiarki soczewka działa jak obiektyw aparatu fotograficznego – zbiera światło z szerokiego obszaru (fragmentu skanowanego dokumentu) i skupia je na mniejszym obszarze (na linijce czujnika CCD).

W typowym skanerze płaskim z technologią CCD, po tym jak światło odbite od dokumentu zostanie kilkukrotnie odbite przez lustra i skierowane w kierunku czujnika, trafia ono na soczewkę. Soczewka wykonuje kilka kluczowych zadań:

  1. Skupienie światła: zbiera rozproszone światło odbite od dokumentu i koncentruje je, aby zwiększyć jego intensywność docierającą do czujnika.
  2. Rzutowanie obrazu: tworzy zmniejszony (zogniskowany) obraz fragmentu skanowanego dokumentu na powierzchni linijki czujnika CCD. Czujnik CCD to linia bardzo małych elementów światłoczułych (pikseli), a soczewka musi “skurczyć” obraz fragmentu dokumentu, aby dokładnie zmieścił się na tej linijce. Skalowanie obrazu przez soczewkę jest niezbędne, ponieważ czujnik CCD jest znacznie mniejszy niż szerokość skanowanego dokumentu.
  3. Zapewnienie ostrości: soczewka musi być precyzyjnie ustawiona w stosunku do czujnika obrazu, aby obraz rzutowany na czujnik był ostry. Odległość między soczewką a czujnikiem (odległość obrazowa) oraz między soczewką a skanowanym dokumentem (odległość przedmiotowa) muszą być odpowiednio dobrane (zgodnie z prawami optyki i ogniskową soczewki), aby uzyskać ostre odwzorowanie.

W starszych kserokopiarkach analogowych, układ optyczny (z lustrami i soczewkami) działał podobnie, ale światło odbite od dokumentu było rzutowane bezpośrednio na bęben światłoczuły. W tych kserokopiarkach, często stosowano soczewki z możliwością zmiany ogniskowej lub zestawy wymiennych soczewek, co pozwalało na powiększanie lub pomniejszanie kopii w stosunku do rozmiaru oryginału.

W skanerach wykorzystujących technologię CIS (Contact Image Sensor), tradycyjne, złożone układy soczewek i luster są w dużej mierze zastąpione przez proste soczewki walcowe lub światłowody, które kierują światło bezpośrednio z diod LED (znajdujących się bardzo blisko dokumentu) na linijkę czujnika CIS, która również znajduje się bardzo blisko szyby. Eliminuje to potrzebę rzutowania obrazu na dużą odległość i stosowania skomplikowanych soczewek, co czyni skanery CIS bardziej kompaktowymi i energooszczędnymi, ale może wpływać na głębię ostrości.

Jakość i czystość soczewek w układzie optycznym są kluczowe dla jakości skanowania/kopiowania. Uszkodzenia powierzchni (zadrapania), zabrudzenia (kurz, odciski palców) lub nieprawidłowe ustawienie soczewek prowadzi do:

  • Rozmycia obrazu (utrata ostrości).
  • Niejednolitej jasności lub kolorystyki.
  • Zniekształceń geometrycznych.
  • Smug lub plam na zeskanowanych/skopiowanych dokumentach.

Z tego powodu, soczewki w skanerach i kserokopiarkach są zazwyczaj umieszczone wewnątrz szczelnej obudowy i wymagają rzadkiego czyszczenia, najlepiej przez wyspecjalizowany serwis.