BR112018003900B1

BR112018003900B1 - Dispositivo receptor de feixes, dispositivo de inspeção para determinação da qualidade de um objeto, e, separador.

Info

Publication number: BR112018003900B1
Application number: BR112018003900-4A
Authority: BR
Inventors: Yoichi Kawamura; Nobuyoshi Ikeda; Norihide Takeyama; Yoshikazu Kanai
Original assignee: Satake Corporation; Genesia Corporation
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2022-02-15
Also published as: KR102602108B1; CN108139334A; CN108139334B; TWI603071B; EP3343208A4; JP2017044644A; KR20180039711A; US10702891B2; EP3343208A1; TW201712322A; JP5943366B1; EP3343208B1; BR112018003900A2; WO2017038766A1; US20180250713A1

Abstract

dispositivo receptor de feixes, dispositivo de inspeção para determinação da qualidade de um objeto, e, separador. o objetivo da presente invenção é prover um dispositivo provido com uma unidade óptica compacta e altamente precisa, que, enquanto captura uma imagem de um material granular ou similares, que é o assunto, à curta distância, é capaz de capturar uma imagem inteira do mesmo. se, por exemplo, um espelho côncavo parabólico deslocado é usado como um espelho curvado côncavo provido na unidade óptica, quando um sistema óptico de condensação tendo uma pupila de entrada é disposto na posição focal geométrica do espelho côncavo parabólico deslocado, um grupo de raios de luz que entra paralelamente ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico deslocado se torna um raio principal telecêntrico no que se refere à superfície do objeto que é ortogonal ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico deslocado, e, portanto, é possível detectar a luz divergente de cada ponto objeto na superfície do objeto alvo sem um ponto cego em um plano imagem secundário feito pelo sistema óptico de condensação que está na posição focal do espelho côncavo parabólico deslocado. uma vez que uma imagem do assunto alvo é adicionalmente detectada depois de um feixe de luz, que foi refletido pelo espelho côncavo parabólico deslocado, ser levado a entrar no sistema óptico de condensação depois de ter sido desviado por um espelho refletor, tornar o dispositivo notavelmente compacto e alcançar um baixo preço foi possibilitado.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para determinar o tipo e qualidade de materiais granulares, tais como grânulos de resina ou grãos, ou alternativamente produtos semelhantes a folhas, tais como nori, e mais particularmente refere-se à tecnologia em relação à estrutura de uma unidade óptica para detectar opticamente uma peça defeituosa ou material estranho inesperado.

Fundamentos da Técnica

[002] Na técnica relacionada, máquinas de triagem para selecionar grãos, tais como arroz e grãos de soja, grânulos de resina, grãos de café e outros objetos granulares alvo com base nos critérios predeterminados, tais como cor e tamanho são conhecidas. As máquinas de triagem podem remover seletivamente misturas no material estranho inesperado (ver Documento de Patente 1 abaixo).

[003] A máquina de triagem pode verter os objetos alvo em uma calha de transporte inclinado de uma posição de cima a ser largado através da calha de transporte. O um ou um par de unidades ópticas posicionadas através da trajetória para baixo na máquina de triagem pode capturar imagens dos objetos granulares durante a sua queda. Com base em um resultado de uma inspeção da unidade óptica, os objetos alvo que são determinados como material estranho ou fora dos critérios são transportados pela força do ar ejetado de uma embocadura ejetora em um tanque de armazenamento separado no qual os objetos alvo dentro dos critérios são largados e armazenados. Isso também se aplica para os objetos alvo em um transportador, e os objetos que a unidade óptica detecta como materiais estranhos ou fora do critério são transportados pelo outro transportador para serem distinguíveis dos objetos alvo dentro dos critérios.

[004] Além disso, um dispositivo de triagem de objeto granular é descrito, em que a luz de uma região alvo de medida é refletida por um refletor, a passagem óptica é curvada por outro refletor e a luz curvada é recebida em um dispositivo receptor de luz (ver Documento de Patente 2 abaixo).

Lista de Citações Literatura de Patente

[005] Documento de Patente 1: JP 2007-283204 A

[006] Documento de Patente 2: JP 2006-234744 A

Sumário da Invenção Problema Técnico

[007] Como ilustrado na vista transversal seccional do dispositivo de triagem retratada na FIG. 2 do Documento de Patente 1, unidades ópticas conhecidas requerem um par de câmeras e um par de fontes de luz instalado para ficarem de frente um ao outro ao longo da trajetória descendente do objeto alvo para formar imagens lados múltiplos de um objeto granular alvo. Para aumentar a eficiência de triagem durante a formação de imagem dos objetos alvo usando tal sistema óptico sem introdução de pontos cegos, é desejável capturar imagens de todos os pontos objetos no plano objeto do objeto alvo. Dessa forma, é preferível capturar imagens de uma “vista descendente direta” que é uma direção ortogonal à ou aproximadamente ortogonal à superfície de fluxo de cada ponto objeto no plano objeto para baixo. Portanto, em máquinas de triagem conhecidas, a câmera é usada para estar arranjada em uma posição distanciada longe da trajetória descendente. Como resultado, há uma tendência para que unidades ópticas sejam grandes em tamanho, de tal forma que a máquina de triagem como um todo também se torne inevitavelmente maior. Ademais, isso resulta em problemas onde, quando a detecção é baseada em formação de imagens de uma posição que está muito longe, a precisão da detecção também pode diminuir.

[008] Para mitigar esse problema, um método para tentar efetuar uma configuração que está próxima a uma vista descendente direta estreitando o ângulo de visão enquanto mantendo a área alvo de medida larga; isto é, um método para separar consideravelmente a região alvo de medida J do meio receptor de luz 5 é descrito no Documento de Patente 2. No entanto, com esse método, o tamanho do dispositivo tende a se tornar maior. Em vista disso, o Documento de Patente 2 descreve ainda uma configuração em que refletores 10 e 10A são inseridos em uma trajetória óptica entre a região alvo de medida J e o meio receptor de luz para refletir a luz da região alvo de medida e, em seguida, refletores secundários 11, 11A refletem a seguir a luz em direção ao dispositivo refletor de luz 5, pelo qual a trajetória óptica pode ser curvada na direção do eixo geométrico óptico e o dispositivo inteiro pode ter suas dimensões reduzidas.

[009] Aqui, como entendido facilmente a partir da FIG. 15 e da FIG. 16 do Documento de Patente 2, os refletores secundários 11 e 11A bloquearão, dentre a luz da região alvo de medida J, a luz de trás que corresponde à segunda porção refletora. Dessa forma, FIG. 2 do Documento de Patente sugere que a superfície refletora seja inclinada de tal forma que a luz da região alvo de medida J não seja bloqueada pela porção refletora e que a trajetória óptica seja curvada em uma direção ortogonal à região alvo de medida.

[0010] Tal arranjo para elementos ópticos alcança o efeito de desviar a trajetória óptica na direção do eixo geométrico óptico sem estar acompanhado por uma aberração óptica desde que o refletor seja plano. No entanto, como espelhos refletores planos não podem operar no ângulo formado pela trajetória óptica e o eixo geométrico óptico, o efeito de tentar minimizar o dispositivo inserindo o refletor permanece limitado.

[0011] Em contraste, em um caso onde o refletor é uma superfície côncava, como ele pode operar no ângulo formado pela trajetória óptica e o eixo geométrico óptico, além de desviar o próprio eixo geométrico óptico, maiores reduções de dimensão podem ser alcançadas em comparação com o caso do refletor plano. Em geral, contudo, o uso de espelhos côncavos pode ser acompanhado por efeitos secundários incluindo aberrações ópticas tal como embaçamento da trajetória óptica e distorção geométrica peculiar a espelhos côncavos, de tal maneira que novos problemas aparecem em que a degradação de imagens adquiridas ocorre.

[0012] Em vista disso, a presente invenção tem como objetivo prover um dispositivo compacto e altamente preciso para a detecção óptica de contaminação de material estranho desviando de critérios predeterminados incluídos em objetos alvo através de aquisição confiável de informação óptica para os objetos alvo de uma distância próxima e comparando-a com os critérios predeterminados.

Solução para o Problema

[0013] Para alcançar os objetivos acima, a presente invenção se refere a um dispositivo em que uma lente está arranjada para estar de frente a um espelho côncavo de deslocamento que é um elemento em uma unidade óptica para adquirir informação óptica para um objeto alvo e a unidade óptica é configurada para formar uma primeira trajetória óptica associada com um primeiro raio a uma segunda trajetória óptica associada com um segundo raio para determinar uma direção de um raio principal propagando em direção ao espelho côncavo deslocado de cada um dos pontos objetos, em que o primeiro raio passa por um centro de uma pupila de entrada da lente como um raio principal depois de feixes propagados de quaisquer pontos objetos na superfície de entrada serem refletidos por um espelho côncavo deslocado e a primeira trajetória óptica é uma trajetória segmentada do primeiro raio de um ponto de reflexo na superfície do espelho côncavo da pupila de entrada da lente, e em que o segundo raio é incluso em um feixe propagado de um ponto conjugado correspondendo ao centro da entrada da pupila e a segunda trajetória óptica é uma trajetória do ponto de reflexo da pupila de entrada da lente quando o feixe propagado do ponto conjugado é refletido pelo espelho côncavo deslocado de acordo com um raio local de desvio no ponto de reflexo; e em que o diâmetro da pupila de entrada é arranjado para permitir que os raios marginais relacionados ao raio principal passem pela pupila de entrada e o objeto está disposto onde o ponto conjugado para um ponto imagem da lente associado com cada raio principal corresponde com cada ponto objeto na superfície do objeto. Por causa dessas características, ao ajustar a constante cônica (ou excentricidade) do espelho côncavo deslocado e selecionando a forma da superfície do espelho côncavo deslocado para ser um espelho de superfície côncavo quádrica ou, em particular, uma superfície esférica, uma superfície elipsoide, uma superfície parabólica ou uma superfície hiperboloide, é possível controlar o ângulo de inclinação do raio principal se deslocando de cada ponto objeto ao espelho côncavo com relação ao eixo geométrico de simetria geométrica (eixo geométrico óptico) do espelho côncavo para que seja paralelo, divergente ou convergente.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0014] Na unidade óptica do dispositivo de acordo com a presente invenção, uma lente é posicionada para ficar de frente para um espelho côncavo deslocado, o que permite um raio local de desvio para variar com qualquer local ou orientação em uma superfície do espelho côncavo deslocado e como a pupila de entrada da lente é configurada para ser a pupila de saída do feixe emitido do feixe que reflete do espelho côncavo deslocado, cada raio principal pertencendo ao feixe emitido de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo em direção ao espelho côncavo deslocado propaga ao longo da trajetória óptica em direção à posição da pupila de entrada do espelho côncavo deslocado definido por meio de uma forma da superfície local de cada ponto de reflexo no espelho côncavo deslocado é refletido pelo espelho côncavo deslocado e que, então, procede em direção ao centro da entrada da lente.

[0015] Dessa forma, somente por meio de um espelho côncavo deslocado em que só a porção desviada para refletir o feixe de cada ponto objeto no plano objeto é removida, uma unidade óptica capaz de juntar luz eficientemente de um objeto alvo em uma lente de diâmetro pequeno pode ser usado para efetuar um tamanho e custo reduzidos para o dispositivo de entrada sem usar um sistema óptico de formação de imagem primário tendo um diâmetro de entrada grande ou alternativamente arranjando uma lente em uma posição longe do objeto alvo como visto em máquinas de triagem convencional, com nenhuma ocorrência de interferência na trajetória óptica entre a luz divergente (que se propaga) de dentro de um campo amplo de visão e o componente óptico.

[0016] Além disso, no dispositivo de acordo com a invenção, pelo menos um espelho de desvio de trajetória pode ser arranjado entre o espelho côncavo deslocado e a lente e os raios refletido pelo espelho côncavo deslocado podem ser curvados em uma direção predeterminada. Em particular, usando uma pluralidade de espelhos de desvio de trajetória, o projeto óptico é distinguido pelo fato de que os raios refletidos são configurados para serem curvados múltiplas vezes. Como resultado, o tamanho do envelope da unidade óptica no dispositivo pode ser reduzido, o que pode contribuir miniaturização adicional do dispositivo inteiro.

Breve Descrição Dos Desenhos

[0017] A FIG. 1 é uma vista transversal seccional esquemática ilustrando um exemplo de uma unidade óptica de um dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0018] A FIG. 2 é uma vista transversal seccional esquemática de quando uma unidade óptica e o meio de iluminação estão alojados em uma carcaça.

[0019] A FIG. 3 é um diagrama ilustrando um princípio óptico quando a presente invenção é realizada por meio de uma lente convexa.

[0020] A FIG. 4 é um diagrama ilustrando um princípio óptico quando a presente invenção é realizada por meio de um espelho parabólico.

[0021] As FIGS. 5A a 5C são diagramas ilustrando um estado de reflexo de luz em um espelho parabólico.

[0022] A FIG. 6 é um diagrama para explicar uma trajetória óptica de luz divergente de um objeto alvo.

[0023] A FIG. 7 é um diagrama ilustrando como uma trajetória óptica se curva quando raios de uma pluralidade de objetos alvo arranjados em uma linha reta são incidentes.

[0024] A FIG. 8 é um diagrama ilustrando que uma imagem condensada por uma lente é distorcida.

[0025] As FIGS. 9A a 9D são diagramas para explicar tipos de espelhos de superfície côncava quádrica.

[0026] As FIGS. 10A e 10B são diagramas para explicar um ponto focal geométrico em cada superfície cônica.

[0027] As FIGS. 11A a 11C são diagramas ilustrando uma trajetória óptica do espelho de superfície côncava quádrica.

[0028] A FIG. 12 é um diagrama ilustrando um exemplo em que o espelho côncavo inteiro é composto de uma pluralidade de espelhos de superfície côncava quádrica parcial.

[0029] A FIG. 13 é um diagrama ilustrando um exemplo de uma configuração da aparência externa de uma máquina de triagem convencional.

[0030] A FIG. 14 é uma vista transversal seccional da máquina de triagem retratada na FIG. 13.

Descrição de Modalidades

[0031] Doravante, uma modalidade em que o dispositivo da presente invenção é aplicado a uma máquina de triagem será descrita com referência aos desenhos. Aqui, assume-se que os objetos alvo detectados e selecionados pela máquina de triagem são grãos de arroz e a informação óptica em relação aos grãos de arroz é obtida. Como arroz coletado pode incluir matéria estranha, tais como arroz defeituoso e pedras, é necessário removê-los e a máquina de triagem de acordo com a presente modalidade pode separar arroz dentro dos critérios de arroz sobre s critérios que se baseiam na informação óptica.

[0032] Note que a presente invenção refere-se particularmente à unidade óptica 100 dentro da estrutura da máquina de triagem, detalhes da configuração funções da máquina de triagem além daqueles da unidade óptica serão omitidos aqui.

[0033] O espelho côncavo incluído na unidade óptica do dispositivo do dispositivo de acordo com a invenção não requer necessariamente que o espelho côncavo inteiro seja definido como uma única forma de espelho de superfície côncava quádrica, e o uso de curvas cônicas que formam superfícies côncavos e espelhos côncavos arbitrários cujo raio de curvatura varia de acordo com a posição e orientação na superfície são possíveis. No entanto, como será descrito mais tarde, na unidade óptica usada na primeira até a terceira modalidades, o espelho côncavo arbitrário é um espelho côncavo quádrico e casos serão descritos então em que cada um dos tipos de espelho côncavo em parábola, tipo de espelho côncavo elíptico e tipo de espelho côncavo hiperbólico são usados.

[0034] Primeiro, a relação entre espelhos côncavos quádricos e curvas cônicas será descrita. Uma curva cônica é um nome genérico para um grupo de curvas obtidas como formas de contorno de uma seção transversal quando um cone é cortado por um plano arbitrário. Essas curvas cônicas podem ser classificadas com círculos, elipses, parábolas e hipérboles e, como ilustrada nas FIGS. 9A a 9D, o perfil de uma seção transversal cortada ao longo de um plano perpendicular (com um ângulo de inclinação de 90°) ao eixo geométrico do cone pode ser um círculo como na FIG. 9A, o perfil de uma seção transversal cortada ao longo de um plano com um ângulo de inclinação maior do que o ângulo da metade do vértice do cone pode ser uma elipse como na FIG. 9B, o perfil de uma seção transversal cortada ao longo de um plano com um ângulo de inclinação paralelo ao ângulo de meio vértice do cone (isto é, um plano paralelo à linha geratriz) pode ser uma parábola como na FIG. 9C, o perfil de uma seção transversal cortada ao longo de um plano com um ângulo inclinação menor do que o ângulo da metade do vértice do cone pode ser uma curva hiperbólica como na FIG. 9D.

[0035] Esses círculos, elipses, parábolas e hipérboles são curvas quadráticas e cada uma delas têm duas singularidades chamadas pontos geométricos focais f1 e f2. Em particular, os dois pontos focais independentes da “elipse” existem dentro de um espaço fechado envolvido pela curva (FIG. 10A). O “círculo” é uma elipse especial, onde os dois pontos focais f1 e f2 compartilham o mesmo ponto de tal maneira que somente um ponto focal (isto é, o centro do círculo) está presente. A “parábola” é uma elipse em que um dos dois pontos focais existe no infinito. A “hipérbole” é uma elipse em que um dos pontos focais f1 existe fora do espaço fechado envolvido pela curva (FIG. 10B). Superfícies esféricas, elipsoidais, parabólicas e hiperbólicas são formadas quando formas de contorno são giradas em volta de um eixo geométrico conectando os dois pontos focais dessas curvas quadráticas e, quando vistas do interior de cada superfície, elas se tornam superfícies côncavas esféricas, superfícies côncavas elípticas, superfícies côncavas parabólicas e superfícies côncavas hiperbólicas que pertencem à superfície côncava quádrica.

[0036] Por exemplo, ao olhar para uma curva elíptica na FIG. 10A, a soma de comprimentos de linhas retas indo de um ponto focal f1 para o outro ponto focal f2 por meio de um ponto (P) na curva elíptica se torna um valor constante (f1P + f2P), in dependente de que ponto P seja selecionado na curva elíptica.

[0037] Quando esse contexto geométrico é considerado em associação com fenômenos ópticos, pode-se entender que quando um raio emergindo de um ponto focal f1 é refletido em um ponto P arbitrário da superfície côncava quádrica, ele alcança com segurança o outro ponto focal f2 sem aberração. Isso permanece verdade até em um caso onde o ponto focal lateral de saída é substituído com o ponto focal lateral de entrada. Os dois pontos focais f1 e f2 do espelho de superfície côncava quádrica são comutativos e estão em uma relação conjugada.

[0038] Note, no entanto, que os pontos focais f1 e f2 da superfície côncava quádrica descrita acima são pontos focais geométricos e não coincidem necessariamente com os pontos focais ópticos. Quando um dos pontos focais geométricos f1 é associado com o “ponto objeto”, que é o ponto inicial do raio com base na definição óptica, o outro ponto focal geométrico f2 somente é associado com um “ponto imagem” de acordo com a definição óptica. Isto é, isso não indica um “ponto focal” de acordo com a definição óptica. Um “ponto focal” de acordo com a definição óptica é um ponto tal que, quando um feixe paraxial paralelo ao eixo geométrico de simetria geométrica da superfície côncava quádrica é incidente, o feixe converge depois de ser refletido pela superfície côncavo quádrica. Aqui, o feixe do ponto objeto sendo paralelo ao eixo geométrico de simetria da superfície côncava quádrica corresponde ao caso onde o ponto objeto está posicionado no infinito, torna-se claro que somente o paraboloide côncavo da superfície côncava quádrica tem um ponto focal f1 com ponto objeto. Dessa forma, nesse caso, o ponto imagem coincide com o ponto focal geométrico f2.

[0039] Em contraste, no caso em que a superfície côncava quádrica é uma superfície esférica, então os dois pontos focais descritos acima coincidem e, quando um ponto objeto está posicionado em um ponto focal f1 existente no centro da esfera, o outro ponto geométrico focal f2 existente no centro da esfera também corresponde ao ponto imagem. Portanto, inevitavelmente, o ponto objeto está posicionado no infinito; isto é, quando raios incidentes na superfície esférica do ponto objeto são um feixe paralelo, a luz refletida da superfície esférica não é mais concentrada em um ponto focal geométrico f2, e a luz refletida é, em vez disso, direcionada a uma posição mais perto da superfície esférica do que do ponto focal f2. Isto é, a posição do ponto focal de acordo com a definição óptica não coincide mais com o ponto focal geométrico f2.

[0040] Como a forma da superfície de antenas parabólicas bem conhecidas coincide com um paraboloide definido como uma superfície curvada obtida pela rotação em volta de seu eixo geométrico de simetria, espelhos côncavos parabólicos tendo formas côncavas parabólicas são também chamados de espelhos côncavos parabólicos. Uma unidade óptica usando um espelho côncavo parabólica (estritamente falando, um “espelho côncavo parabólico deslocado” onde o espelho côncavo parabólico foi deslocado) tendo essa superfície parabólica especial onde o ponto focal óptico e o ponto focal geométrico coincidem será descrita na primeira modalidade.

Primeira Modalidade

[0041] Para descrever a unidade óptica 100 da máquina de triagem na primeira modalidade, o conceito de um sistema óptico telecêntrico ao lado do objeto será explicado primeiro.

(1) Sistema Óptico Telecêntrico no espaço do Objeto

[0042] Como ilustrado na FIG. 3, raios incidentes paralelos ao eixo geométrico óptico da lente 1 interceptam naturalmente o eixo geométrico óptico na posição do ponto focal Pf na saída da lente 1. Por causa dessa propriedade, em um caso onde uma abertura é posicionada na posição do ponto focal Pf, um raio (raio principal) passando através do centro da abertura se deslocará paralelamente ao eixo geométrico óptico da lente 1 antes de alcançar a lente 1. Dessa forma, o que é conhecido como um sistema óptico telecêntrico no espaço do objeto é formado.

[0043] Na FIG. 3, o princípio do sistema óptico telecêntrico foi descrito usando a lente convexa 1, mas a FIG. 4 ilustra esse princípio usando um espelho refletor. O símbolo 2’ é um espelho côncavo parabólico e o símbolo 6 é o plano objeto na superfície do objeto alvo. Dentre os raios irradiados de cada ponto do objeto alvo X, quando um grupo de raios paralelos do eixo geométrico óptico (eixo geométrico de simetria) do espelho côncavo parabólico 2’ são refletidos pelo espelho côncavo parabólico 2’, o grupo de raios paralelos procedem interceptando-se entre si no ponto focal Pf do espelho côncavo parabólico devido às características ópticas do espelho côncavo parabólico. Por causa dessa propriedade, em um caso onde uma abertura é posicionada na posição do ponto focal Pf, um raio (raio principal) passando através do centro da abertura se deslocará em paralelo ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico antes de alcançar o espelho côncavo parabólico. Isto é, um sistema óptico telecêntrico no espaço do objeto é formado. Quando a abertura acima da posição do ponto focal Pf é usada como pupila de saída do espelho de superfície côncava quádrica que reflete o feixe divergente de cada ponto objeto no plano objeto, no caso onde a forma da pupila é circular, por exemplo, a luz divergente de cada ponto objeto se torna um feixe divergente tendo uma forma cônica (com um ângulo de divergência θ) com cada raio principal como um eixo geométrico e alcança o espelho côncavo parabólico 2. Naquele momento, a pupila de entrada para o espelho côncavo parabólico é formada no infinito. O princípio pode ser direcionado com o princípio óptico já descrito em termos da relação entre a pupila de entrada e a pupila de saído do espelho de superfície côncava quádrica que reflete o conjunto de feixes divergentes de cada ponto objeto no plano objeto e a posição do ponto focal geométrico.

[0044] Além disso, quando o plano objeto 6 ortogonal ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico 2’ na seção transversal na FIG. 4 inclui o ponto focal óptico do espelho côncavo parabólico 2’ (de tal forma que a distância para o objeto L e a distância focal f coincidem), o feixe divergente tendo a forma cônica (com o ângulo de divergência θ) com o grupo de raios paralelos ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico 2’ sendo seu eixo geométrico viaja como um feixe paralelo ao longo do raio principal refletido depois de ser refletido pelo espelho côncavo parabólico 2’ até que alcance a lente 3.

[0045] Depois de refletir do objeto alvo com o espelho côncavo parabólico, a unidade óptica 100 da presente modalidade é configurada para guiar a luz do fotodetector usando a lente. Cada raio principal divergente de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo e que passa através do centro da pupila de entrada da lente após ser refletido pelo espelho côncavo em parábola se desloca em paralelo ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico. A pupila de entrada do grupo de raios em direção ao espelho côncavo parabólico é posicionada no infinito.

[0046] Em particular, como ilustrado na FIG. 11B, o feixe divergente de um ponto objeto Xb no plano objeto é refletido pelo espelho côncavo parabólico 2b e viaja em direção à lente 3b tendo a pupila de entrada na posição do ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo em parábola 2b. O feixe que alcança a lente 3b é subsequentemente concentrado no ponto imagem Ib da lente 3b. Nesse momento, particularmente no caso onde a distância do objeto coincide com a distância focal de acordo com a definição óptica da superfície parabólica do espelho côncavo parabólico 2b, os feixes refletidos por um espelho côncavo parabólica 2b e se deslocando em direção à 3b se torna um feixe paralelo.

[0047] Como descrito acima, quando cada raio incidente no espelho côncavo parabólico passa através dos pontos geométrico e focal óptico do espelho côncavo parabólico em paralelo ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico, em um caso onde a lente 3 tendo uma pupila de entrada nessa posição do ponto focal é arranjada e um raio passa através do centro da pupila de entrada depois de ser refletido pelo espelho côncavo parabólico 2’ é tomado como o raio principal, isso é o equivalente a usar um raio como o raio principal, em que o raio é emitido de cada ponto no plano objeto perpendicular ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico e emergir na direção ortogonal do plano objeto. Depois de ser refletido pelo espelho côncavo parabólico 2’, considerando que o feixe que passa através da lente 3 emerge de cada ponto objeto no plano objeto 6 do objeto alvo X enquanto exibe uma divergência cônica (com um ângulo de divergência θ) em volta do raio principal, pode-se facilmente entender que as propriedades da unidade óptica 100 usando o espelho côncavo parabólico são tais que uma vista descendente direta pode ser alcançada do plano objeto 6 do objeto alvo (isto é, imagens podem ser capturadas de uma direção ortogonal ao ou aproximadamente ortogonal ao plano objeto). Lente refratárias com aberturas grandes são caras e em um caso onde uma unidade óptica 100 usando tal lente devesse ser incorporada a uma máquina de triagem, isso poderia levar a um significante aumento no custo de fabricação da máquina de triagem. Na presente modalidade, no entanto, ao usar um espelho côncavo parabólico (na prática, um espelho côncavo parabólico deslocado a ser descrito posteriormente) que pode garantir campo amplo de visão no lugar de uma lente cara, é possível adquirir informação óptica para um objeto alvo enquanto reduz significantemente o custo de fabricação da máquina de triagem.

[0048] Note que, enquanto a unidade óptica 100 da presente modalidade é baseada no princípio óptico do sistema óptico telecêntrico no espaço do objeto, pode-se assumir que o grupo paralelo do raio principal ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico 2’ é incidente no espelho côncavo parabólico. Note, no entanto, que até em um caso onde o raio principal incidente no espelho côncavo parabólico não está perfeitamente paralelo ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico, não se tornará impossível de realizar imediatamente a vista descendente direta com relação ao plano objeto do objeto alvo X. Em um caso onde um raio arbitrário incluído no feixe divergente do objeto alvo passa através da pupila de entrada da lente de focagem 3 depois de ser refletido pelo espelho côncavo parabólico 2’ viaja em direção ao espelho côncavo parabólico ao longo da normal no ponto objeto no plano objeto do objeto alvo X ortogonal ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico, pode-se entender que a unidade óptica 100 equipada com o espelho côncavo parabólico retém a propriedade de permitir uma vista descendente direta do plano objeto 6 do objeto alvo X mesmo que o raio não seja o raio principal. A necessidade de substituir esses raios principais particularmente aparece em casos quando a posição arranjada da pupila de entrada determinada pela lente de focagem 3 não está arranjada de tal forma a coincidir estritamente com a posição do ponto focal geométrico do espelho côncavo parabólico 2’ e também quando o espelho côncavo parabólico 2’ não está formada como uma superfície estritamente matemática ou parabólica geométrica. A unidade óptica 100 equipada com o espelho côncavo parabólico (na prática, um espelho côncavo parabólico deslocado a ser descrito posteriormente) inclui casos em que a substituição dos raios principais ocorre em consideração dessa necessidade e não requer estritamente a condição de que o “raio principal” incidente no espelho côncavo parabólico seja completamente paralelo ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico.

(2) Espelho Côncavo Parabólico Deslocado

[0049] FIG. 1 é uma vista transversal seccional esquemática de uma unidade óptica 100 usado na máquina de triagem de acordo com a presente modalidade e ilustra um exemplo de uma unidade óptica incorporando um espelho côncavo parabólico deslocado 2. Como ilustrado na FIG. 13 e na FIG. 14, para detectar um grande número de grãos de arroz com a unidade óptica 100, os grãos de arroz são vertidos em um plano guia com uma largura fixa, referida como uma calha de transporte 52, e os grão são largados de uma vez da posição de cima da máquina de triagem.

[0050] FIG. 2 é uma vista transversal seccional esquemática de quando uma unidade óptica 100 e o meio de iluminação 30 estão alojados em uma carcaça. Na unidade óptica 100, além de objetos alvo autofluorescentes, no caso de objetos alvo não-autofluorescentes, ao irradiar o objeto alvo com luz do meio de iluminação 30 na máquina de triagem, o objeto alvo próprio pode ser considerado como uma fonte de luz. Como tal, quando os grãos de arroz vertidos dentro da calha de transporte caem de uma posição de cima, o grupo de raios emitidos de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo X são refletidos pelo espelho côncavo parabólico deslocado.

[0051] Note que uma unidade óptica 100 detecta luz que é incidente em direção ao espelho côncavo parabólico deslocado 2 de um lado da metade de um grão de arroz e a luz divergente da metade oposta do grão de arroz é detectada pelo mesmo princípio de detecção usando uma unidade óptica pareado tendo a mesma estrutura.

[0052] Como descrito acima, a unidade óptica 100 da presente modalidade utiliza um espelho côncavo parabólico deslocado 2 tendo uma superfície parabólica parcial desviada do eixo geométrico óptico da superfície parabólica do espelho côncavo parabólica como ilustrado na FIG. 5. FIG. 7 é uma vista superior do espelho côncavo parabólico 2 na FIG. 6, em que a luz incidente entra em direção ao espelho côncavo parabólico e é refletida. Apear o reflexo repetido da luz ser descrito posteriormente, como ilustrado na FIG. 7, a direção em relação ao comprimento do espelho côncavo parabólico deslocado 2 (a direção vertical na FIG. 7) é uma superfície parabólica tendo uma largura de, por exemplo, várias dezenas de centímetros de acordo com a largura da calha de transporte. Dessa maneira, o espelho côncavo parabólico deslocado 2 arranjado na unidade óptica 100 da primeira modalidade é formado com uma largura estreitada na direção vertical do paraboloide inteiro, de tal forma que a luz divergente de uma pluralidade de grãos de arroz em queda pode ser refletida coletivamente após deslizar pela calha de transporte.

[0053] Como descrito acima, uma característica dessa unidade óptica 100 é que ela usa um espelho côncavo parabólico 2, o qual é uma superfície parabólica parcial desviada de um eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico 2’. Como tal, a luz incidente refletida por um paraboloide que não inclui um eixo geométrico de simetria (eixo geométrico óptico) no centro do espelho côncavo parabólico. Supondo que o grupo do raio principal do objeto seja arranjado em um plano incluindo o eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico usando um espelho côncavo parabólico ordinário 2’ em que a superfície parabólica do espelho côncavo parabólico é simétrica com o eixo geométrico óptico interposto entre estes, como no Documento de Patente 2, a lente 3 arranjada na posição do ponto focal de um espelho côncavo parabólico bloqueia a progressão da luz do ponto objeto do grão de arroz que seria incidente no espelho côncavo parabólico 2 (ver FIG. 5A). Em contraste, esse problema pode ser evitado onde o espelho côncavo parabólico deslocado 2 é utilizado. Isto é, como ilustrado na FIG. 5B, quando a luz divergente do arroz é refletida pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2, a posição do ponto focal do espelho côncavo parabólico deslocado em que a luz refletida do grupo do raio principal é concentrada existe em uma posição que não interfere com a trajetória óptica do objeto alvo X para o espelho côncavo parabólico deslocado 2. Dessa forma, como a lente 3 tendo a pupila de entrada na posição do ponto focal do espelho côncavo parabólico 2 não está presente dentro ou na linha da trajetória óptica da luz a ser incidente no espelho côncavo parabólico deslocado 2, é possível detectar com segurança a luz dos grãos de arroz. Isso é porque a presente invenção difere de um arranjo ilustrado na FIG. 15 e na FIG. 16 do Documento de Patente 2 descrito acima em que a luz incidente se deslocando de trás das porções refletoras secundárias 11, 11A em direção às porções refletoras primárias 10, 10A de um objeto é bloqueada pelas porções refletoras secundárias 11, 11A e o meio receptor de luz 5.

[0054] Note que, em vez de usar o espelho côncavo parabólico deslocado 2 ilustrado na FIG. 5B, em um caso onde o espelho côncavo parabólico ordinário 2’ ilustrado na FIG. 5A é inclinado em uma tentativa de alcançar a mesma função do espelho côncavo parabólico deslocado 2, o grupo do raio principal dos grãos de arroz corresponde à luz incidente em um ângulo incidente θ que não é paralelo ao eixo geométrico óptico do ponto de visto do espelho côncavo parabólico 2’’ depois de ser inclinado (ver FIG. 5C).

[0055] Como a aberração gerada por este reduz o concentrado no mesmo ponto do grupo do raio principal, mesmo em um caso onde a lente 3 é arranjada na posição de concentrado da luz refletida, a aberração se propaga para o plano imagem quádrico do fotodetector e a deterioração da imagem, tal como embaçamento, ocorre, de tal forma que se torna impossível detectar informação óptica de alta definição dos grãos de arroz. Para evitar isso, a unidade óptica 100 de acordo com a presente modalidade tem uma configuração de tal forma que a detecção de luz é realizada por meio de uma lente 3 arranjada na posição do ponto focal depois de um grupo de raios principais se deslocando em direção ao espelho côncavo parabólico deslocado 2 que não é um espelho côncavo parabólico 2 e paralelo ao eixo geométrico óptico.

(3) Desvio da Trajetória Óptica

[0056] Como descrito acima, um dos propósitos a serem resolvidos na presente invenção é alcançar a redução de tamanho do dispositivo e, para esse propósito, é necessário reduzir o tamanho da unidade óptica 100 ao máximo possível. Dessa forma, como ilustrado na FIG. 1, medidas são tomadas para reduzir o tamanho da unidade óptica curvando a trajetória óptica ao longo de partes.

[0057] FIG. 6 e na FIG. 7 ilustra a desvio da trajetória óptica pela unidade óptica 100. Depois de um feixe divergente com cada ponto no grão de arroz como um ponto objeto é refletido pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2, antes de alcançar a posição do ponto focal do espelho côncavo parabólico 2 onde os raios principais pertencentes a cada feixe interceptam-se entre si, o espelho refletor 4 devolve a trajetória óptica ao espelho côncavo parabólico deslocado de tal forma que ele está de frente para o espelho refletor 5. O espelho refletor 5 mais uma vez reflete o grupo de raios devolvidos em direção ao espelho refletor 4. Em particular, o espelho que recebe o grupo de raios nesse momento é o mesmo espelho refletor que recebe a luz refletida pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2 e o espelho refletor 4 realiza a segunda reflexão. Subsequentemente, o grupo de raios vai para a lente 3’ e forma uma imagem na imagem na superfície formador de imagem 10’ atrás da lente 3’ para detectar os grãos de arroz. Note que, na unidade óptica 100 da presente modalidade, após o espelho refletor 4 realizar a segunda reflexão para que a luz seja direcionada para ambos o sensor de imagem de raio infravermelho próximo 7’ posicionado no plano de formação de imagem traseiro 10’ e o sensor de imagem visível 7 posicionado no plano de formação de imagem 10, um espelho dicroico 9 é usado como um elemento de ramificação de trajetória óptica. O comprimento da trajetória óptica até a lente 3 após ser refletido por um espelho côncavo parabólico deslocado corresponde ao total do comprimento da trajetória óptica total obtido pela soma da pluralidade das trajetórias ópticas curvadas. Além de dividir a trajetória óptica com base no comprimento de onda do grupo de raios, elementos de ramificação de trajetória óptica 9, tal como o espelho dicroico 9, podem também ser usados para permitir uma pluralidade de sensores de imagem para processar cada uma de suas respectivas regiões com um campo amplo de visão com relação à pluralidade de grãos de arroz em queda. Ademais, em vez de processar um campo amplo de visão com uma resolução uniforme, por exemplo, a trajetória óptica de um grupo específico de raios pode ser controlada pelo elemento de ramificação de trajetória óptica de tal forma que provenha variação na resolução espacial da região alvo observada de tal maneira que o centro do campo de visão se torne uma região de detecção de alta resolução.

[0058] Como descrito acima, no caso da presente modalidade, em um caso onde a reflexão pelo espelho dicroico 9 excluída, um total de quatro reflexões (incluindo reflexões pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2) são realizadas. Nesse momento, o tamanho e ângulo de inclinação das superfícies do espelho podem ser ajustadas de tal maneira que um espelho refletor 4 forme duas reflexões com base no desenho detalhado da trajetória óptica. Curvando a trajetória óptica uma pluralidade de vezes, torna-se possível colocar a lente 3 em uma posição o mais perto possível ao espelho côncavo parabólico deslocado 2 enquanto mantém-se a correspondência à trajetória óptica até a lente 3 depois da reflexão pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2. Dessa forma, as unidades ópticas 100 das máquinas de triagem às quais o dispositivo da presente invenção é aplicado podem reduzir significantemente em tamanho em comparação com técnicas conhecidas, o número de espelhos refletores a serem usados pode ser sucessivamente diminuído e um efeito de redução de custo de produção da máquina de triagem junto com a supressão de maneira compactada do comprimento total dos raios de luz pode ser alcançado.

[0059] Note que a trajetória óptica não precisa ser necessariamente curvada e não é necessário que o número total de reflexões seja quatro vezes como na presente modalidade. Ademais, casos em que a reflexão pelo espelho refletor 4 é realizada uma vez ou alternativamente três ou mais vezes estão incluídos. Decisões sobre desviar a trajetória óptica e o sobre o número de vezes que ela deve ser curvada podem ser apropriadamente feitas com base no tamanho da máquina de triagem ou da unidade óptica, na posição onde as lentes estão arranjadas e similares.

[0060] Além disso, quando a unidade óptica 100 está realmente em um dispositivo como uma máquina de triagem ou similar, não é necessariamente requerido que o plano objeto 6 esteja localizado na posição do ponto focal f do espelho côncavo parabólico deslocado 2 (por exemplo, que a distância do objeto L e a distância focal f coincidam). Para o propósito de miniaturizar a máquina de triagem, isto é, alcançar a compactação da unidade óptica 100, é possível ter um plano objeto 6 mais próximo ao espelho côncavo parabólico deslocado do que a posição focal f. Como o plano objeto 6 se aproxima do espelho côncavo parabólico deslocado 2, o grupo de raios refletidos do espelho côncavo parabólico deslocado 2 não se torna paralelo e o ângulo de divergência se torna grande, mas isso pode ser mitigado ou resolvido pelo aumento do tamanho da pupila de entrada da lente usada na lente 3. Ademais, embaçamento e distorção de imagens causadas pelo fato de que o grupo de raios refletidos pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2 não são paralelos pode ser mitigado ou resolvido realizando correção da aberração com a lente 3. Similarmente, devido a relação posicional com vários componentes incluídos na unidade óptica 100, a distância do objeto L pode ser uma distância maior do que a distância focal f do espelho côncavo parabólico deslocado 2. Nesse caso também, a aberração resultante do fato de que o grupo de raios refletidos pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2 não eram paralelos pode ser corrigido pela lente 3.

(4) Correção de Distorção de Imagem Condensada.

[0061] A luz refletida pelo espelho côncavo parabólico deslocado 2 pode ser refratada uma pluralidade de vezes de tal forma que a imagem óptica formada no plano de formação de imagem pela lente 3 é clara e livre de embaçamento. No entanto, como um espelho côncavo parabólico deslocado 2 é usado no lugar de um espelho côncavo parabólico ordinário 2’, é inevitável que uma imagem distorcida seja detectada devida à influência do deslocamento. Em um caso onde o sensor de imagem visível 7 é um sensor de linha unidimensional, a imagem óptica correspondente a um arranjo de elemento receptor de luz linear do sensor de elemento de elemento receptor de luz é distorcida como ilustrado na FIG. 8 e é impossível capturar o objeto linear inteiro como uma imagem instantânea.

[0062] Dessa forma, é necessário corrigir essa informação distorcida. Portanto, na unidade óptica 100 da presente modalidade, a distorção da imagem detectada é resolvida pela inclinação do eixo geométrico óptico da lente 3. Isto é, inclinando o eixo geométrico óptico da lente 3 de tal forma que a luz incidente do espelho côncavo parabólico deslocado incidente na lente 3 é incidente de maneira oblíqua no eixo geométrico óptico da lente 3, a mesma quantidade de distorção foi gerada na lente 3 em uma direção oposta àquela gerada pelo espelho côncavo parabólico deslocado. Como resultado, a distorção da imagem detectada é cancelada e é possível detectar o objeto linear inteiro como um campo instantâneo de visão mesmo no caso onde o sensor de imagem de raio infravermelho próximo 7’ e o sensor de imagem visível são arranjados em um arranjo de elemento receptor de luz linear.

[0063] Além disso, o grau de distorção descrito acima pode variar dependendo dos erros de fabricação e similares. Além da eliminação por um método de inclinação do próprio eixo geométrico óptico da lente 3, essa variação pode ser compensada mudando o ângulo de inclinação do raio principal com relação à lente 3 ajustando o ângulo de inclinação dos espelhos refletores 4 e 5.

[0064] Restringindo intensamente ambos o raio de curvatura da superfície refletora do espelho côncavo parabólico deslocado 2 utilizada e quantidade de erro permissível da constante cônica, a forma da superfície que pode ser considerada por coincidir suficientemente com uma superfície parabólica ideal pode ser realizada. Ademais, em um caso onde a precisão assegurada durante o corte do deslocamento para o tamanho requerido e o erro de montagem com relação à unidade óptica 100 é minimizado, o raio principal correspondente a cada ponto objeto na superfície do grão de arroz constitui um raio telecêntrico com precisão suficiente.

[0065] Na realidade, no entanto, transformar uma superfície curvada côncavo em um espelho parabólico ideal e manter erros de corte e erros de montagem mais próximos de zero possível pode não resultar somente em custos de fabricação extremamente altos, mas também podem ser associados às dificuldades técnicas de fabricação. Dessa forma, em um sistema óptico imperfeito que é meramente montado com um espelho côncavo fabricado com precisão realista, o grupo de raios principais se deslocando do ponto objeto para o espelho côncavo não é necessariamente um grupo de raio telecêntrico.

[0066] Em tal caso, para compensar pelo colapso da relação geométrica ideal entre a superfície parabólica desviada e a superfície da pupila de entrada da lente, é desejável compensar as imperfeições na fabricação do sistema óptico ajustando os ângulos de arranjo da pluralidade de espelhos refletores 4 e 5 de tal forma que o raio principal pode ser considerado de maneira suficiente como um raio telecêntrico.

[0067] Quando a informação óptica para cada grão de arroz é adquirida pela unidade óptica 100 descrita acima, a máquina de triagem pode compará-la com os critérios predeterminados e determinar se é matéria estranha ou se está fora dos critérios. Então, pelo meio de triagem (não ilustrados) que utiliza a força do ar ejetada de uma embocadura de ejeção, os grãos de arroz que são determinados como sendo matéria estranha ou estando fora dos critérios são soprados para fora e transportados para um tanque separado do tanque de armazenamento em que os grãos de arroz que estão dentro dos critérios caem e são armazenados.

Segunda Modalidade

[0068] A seguir, uma unidade óptica será descrita, a qual usa um espelho côncavo elíptico deslocado no lugar do espelho côncavo parabólico deslocado usado na primeira modalidade.

[0069] Como a importância técnica do “deslocamento” usado pelo espelho côncavo parabólico deslocado, o efeito operacional de desviar a trajetória óptica usando pelo menos um espelho refletor e o método de corrigir a distorção da imagem condensada descrita na primeira modalidade se aplica similarmente à segunda modalidade, a descrição repetida dessa será omitida aqui (isso também se aplica à terceira e à quarta modalidade a serem descritas posteriormente).

[0070] Como ilustrado na FIG. 11A, no caso da segunda modalidade, como um espelho côncavo elíptico deslocado 2a obtido pelo deslocamento de um espelho côncavo elíptico ordinário é utilizado, o fato de que o grupo de raios principais de cada ponto objeto Xa no plano objeto é divergente em relação ao eixo geométrico de simetria geométrica (isto é, o eixo geométrico óptico) do espelho côncavo elíptico deslocado difere do grupo de raios principais da primeira modalidade que são paralelo com relação ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico deslocado.

[0071] A razão pela qual o grupo de raios principais se deslocando de cada ponto objeto Xa no plano objeto para o espelho côncavo elíptico deslocado 2a exibe divergência em relação ao eixo geométrico óptico O do espelho côncavo elíptico deslocado 2a é a seguinte.

[0072] Essa unidade óptica em que uma lente 3a tendo uma pupila de entrada arranjada em um ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo elíptico deslocado 2a para que fique de frente para o espelho côncavo elíptico deslocado 2a funciona como um sistema óptico em que a pupila de saída para o grupo de raios principais refletidos do espelho côncavo elíptico deslocado 2a seja arranjada no ponto focal geométrico f2. Dessa forma, o outro ponto focal geométrico f1 do espelho côncavo elíptico deslocado 2a torna-se inevitavelmente a pupila de entrada para o grupo de raios refletidos pelo espelho côncavo elíptico deslocado 2a. Em contraste, como os dois pontos focais geométricos f1 e f2 do espelho côncavo elíptico deslocado 2a são contidos dentro do espaço fechado formado pelo elipsoide, a trajetória óptica de cada raio principal se deslocando de cada ponto objeto Xa no plano abjeto 6 do objeto alvo para um ponto de reflexão arbitrário Pi (onde i = 1, 2, ..., n) no espelho côncavo elíptico deslocado 2a será sempre tomada como a trajetória óptica divergente de um foco geométrico f1 no eixo geométrico óptico O do espelho côncavo elíptico deslocado 2a para o ponto de reflexão Pi (onde i = 1, 2, ..., n).

[0073] Dessa maneira, posicionando a pupila de saída para o feixe refletido pelo espelho côncavo elíptico deslocado 2a no local de um ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo elíptico deslocado 2a, cada feixe saindo de cada ponto objeto Xa no plano objeto em direção ao espelho côncavo elíptico deslocado 2a prossegue enquanto passa através de uma porção da passagem óptica com o ponto focal geométrico f1 espelho côncavo elíptico deslocado 2a como a pupila de entrada. Isto é, antes de ser refletido pelo espelho côncavo elíptico deslocado 2a, cada raio principal pertencendo a cada feixe emitido de cada ponto objeto Xa no plano objeto do objeto alvo se propaga na trajetória óptica emitida do ponto focal geométrico f1 em direção ao espelho côncavo elíptico deslocado 2a enquanto diverge em relação um ao outro e, depois da reflexão pelo espelho côncavo elíptico deslocado 2a converge em direção ao ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo elíptico deslocado sem nenhuma aberração.

[0074] Dessa forma, no caso de o objeto alvo observado seja esférico, por exemplo, torna-se possível para o espelho côncavo elíptico deslocado 2a conduzir a trajetória óptica olhando para baixo da parte mais superior (polo norte) ao longo da periferia da esfera e a trajetória óptica olhando para cima do ponto mais inferior (polo sul) da esfera simultaneamente, o que tem o mérito de que se torna mais fácil adquirir com segurança a informação óptica completa no plano objeto.

[0075] Note que cada feixe divergente emitido de Xa ao longo de cada raio principal emitido de cada ponto objeto Xa no plano objeto 6 enquanto exibir divergência é refletido pelo espelho côncavo elíptico deslocado 2a e converge em direção à lente 3a que tem uma pupila de entrada na posição do ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo elíptico deslocado 2a. Subsequentemente, os feixes divergentes convergem nos pontos de imagem Ia respectivos da lente 3. Nesse momento, no entanto, particularmente em casos onde a distância do objeto coincide com a distância focal do espelho côncavo elíptico deslocado 2a, é evidente que os feixes direcionado para a lente 3a após serem refletidos pelo espelho côncavo elíptico deslocado se tornam um feixe paralelo.

Terceira Modalidade

[0076] A seguir, uma unidade óptica usando um espelho côncavo hiperbólico deslocado será descrita.

[0077] Como ilustrado na FIG. 11C, uma característica de usar um espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c é que o grupo do raio principal de cada ponto objeto Xc do plano objeto incidente no espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c é convergente em relação ao eixo geométrico de simetria geométrica (isto é, o eixo geométrico óptico O) do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c.

[0078] A razão pela qual o grupo de raios chefes se deslocando de cada ponto objeto Xc no plano objeto do objeto alvo em direção espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c exibe convergência em relação ao eixo geométrico óptico O é a seguinte.

[0079] Isso significa que a unidade óptica em que uma lente 3c tendo uma pupila de entrada arranjada em um ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c para que fique de frente para o espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c é um sistema óptico em que a pupila de saída para o grupo de raios principais refletidos do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c seja arranjada no ponto focal geométrico f2. Dessa forma, o outro ponto focal geométrico f1 do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c torna-se inevitavelmente a pupila de entrada para o grupo de raios emitidos do ponto objeto no plano objeto do objeto alvo e refletidos pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c. Em contraste, como a pupila de entrada formada no local do ponto focal geométrico f1 existe no espaço do lado convexo do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c (isto é, fora do espaço fechado formado pelo hiperboloide), cada raio principal emitido de cada ponto objeto Xc no plano objeto existindo no espaço do lado côncavo do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c pode somente progredir em direção ao outro foco geométrico f1 com convergência.

[0080] Dessa maneira, posicionando a pupila de saída para o feixe refletido pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c no local do ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo hiperbólico deslocado localizado no espaço do lado côncavo de espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c, cada feixe saindo de cada ponto objeto Xc no plano objeto em direção ao espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c prossegue enquanto passa através de uma porção da passagem óptica que se propaga com o outro ponto focal geométrico do espelho côncavo hiperbólico deslocado localizado no espaço do lado convexo do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c da pupila de entrada. Isto é, antes de ser refletido pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c, cada raio principal pertencendo a cada feixe emitido de cada ponto objeto Xc no plano objeto do objeto alvo se propaga em direção ao outro ponto focal geométrico f1 enquanto converge em relação um ao outro e, depois da reflexão pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado converge em direção a um dos pontos focas geométricos f2 sem nenhuma aberração.

[0081] Dessa forma, no caso de o objeto alvo observado ser esférico, por exemplo, o raio da parte mais superior (polo norte) e parte mais inferior (polo sul) da esfera são obstruídos pelo próprio objeto alvo e não alcançam o espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c, o que significa que uma unidade óptica observando a superfície hemisférica de um objeto alvo esférico não consegue adquirir informação óptica para toda a superfície hemisférica (outra unidade óptica do par observa o restante da superfície hemisférica). No entanto, como essa propriedade óptica funciona vantajosamente reduzindo o tamanho do espelho côncavo curvado que é necessário para refletir cada feixe emitido de cada ponto objeto Xc no plano objeto do objeto e passa através da pupila de entrada da lente 3c, o uso do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c é vantajoso para atingir um tamanho compacto para todo o dispositivo.

[0082] Notado que cada feixe divergente emitido de Xc ao longo de cada raio principal emitido de cada ponto objeto Xc no plano objeto 6 é refletido pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c e converge em direção à lente 3c que tem uma pupila de entrada na posição do ponto focal geométrico f2 do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c. Subsequentemente, os feixes divergentes convergem nos pontos de imagem Ic respectivos da lente 3. Nesse momento, no entanto, particularmente em casos quando a distância do objeto coincide com a distância focal do espelho côncavo hiperbólico deslocado 2c, é evidente que os feixes direcionado para a lente 3c após serem refletidos pelo espelho côncavo hiperbólico 2c se tornam um feixe paralelo.

Quarta Modalidade

[0083] Ademais, a quarta modalidade, combinando arbitrariamente os espelhos de superfície quádrica retratados em cada uma das primeira a terceira modalidades, um espelho côncavo arbitrário que permite o raio local da desvio e a constante cônica (ou alternativamente a excentricidade) variar continuamente de acordo com a posição e orientação do espelho curvado côncavo (de maneira geral, uma superfície de forma livre, um espelho asférico amórfico sem nenhuma simetria rotacional ou um espelho asférico com rotação de ordem superior) pode ser usado. Um exemplo disso é ilustrado na FIG. 12.

[0084] No caso onde o espelho côncavo arbitrário ilustrado na FIG. 12, a vizinhança do eixo geométrico óptico tem uma forma côncava elíptica, a área fora daquela tem uma forma côncava parabólica (paraboloide) e a área mais exterior que pé uma forma côncava hiperbólica. No entanto, deve ser notado que a FIG. 12 é meramente um exemplo e o cuja porção local do espelho curvado côncavo corresponde à cuja forma superfície curvada pode ser arbitrariamente combinada.

[0085] No entanto, mesmo em um caso onde um espelho côncavo arbitrário é usado o qual tem constantes cônicas que diferem dependendo da posição e da direção na superfície, o fato de que a pupila de entrada da lente 3 arranjada para ficar de frente para o espelho côncavo arbitrário é associada com a pupila de saída para cada feixe emitido de cada ponto objeto no plano objeto 6 do objeto alvo refletido pelo espelho côncavo arbitrário é exatamente o mesmo que nas primeira a terceira modalidades. Dessa forma, a pupila de entrada para feixes do plano objeto do objeto alvo que tem uma relação conjugada com a pupila de saída por meio do espelho côncavo arbitrário é formada em um local diferente dependendo da posição do raio principal de cada feixe refletido pelo espelho côncavo arbitrário. Potencializando isso, é possível melhorar o grau de liberdade do controle do ângulo de inclinação do raio principal se deslocando de cada ponto objeto do plano objeto do objeto alvo em direção ao espelho côncavo arbitrário em relação ao eixo geométrico de simetria geométrica (eixo geométrico óptico) do espelho côncavo arbitrário. Usando esse grau de liberdade do controle do ângulo de inclinação, em uma seção particular do eixo geométrico óptico do espelho côncavo arbitrário, o tipo de arranjo dos componentes ópticos na unidade óptica pode ser determinado de tal forma que, enquanto arranjando cada raio principal para exibir convergência em relação um ao outro, cada um dos raios principais em seções transversais ortogonais à seção particular exibe divergência em relação um ao outro.

[0086] O ângulo formado pelo raio principal e a normal ao objeto alvo pode ser controlado não somente pela forma da superfície do espelho côncavo, mas também pode ser controlado pelo estado de orientação do objeto alvo em relação ao espelho côncavo. Um exemplo disso pode ser realizado pela unidade óptica usando o espelho parabólico deslocado 2 da primeira modalidade. Fazendo referência de novo à configuração da unidade óptica 100 da primeira modalidade na FIG. 7, FIG. 7 é uma vista transversal seccional ilustrando como um grupo de raios de uma pluralidade de objetos (por exemplo, grãos de arroz) arranjados em uma linha reta são incidentes em direção um espelho parabólico deslocado. Nessa vista transversal seccional, cada raio principal pertencendo a cada feixe se propaga em paralelo ao eixo geométrico óptico e é incidente no espelho parabólico deslocado 2. Isto é, na seção transversal da FIG. 7, como o plano objeto 6 é arranjado para ser ortogonal ao eixo geométrico óptico do espelho parabólico deslocado, a relação entre cada raio principal e cada plano objeto é naturalmente tal que uma relação ortogonal é estabelecida.

[0087] Em contraste, a FIG. 6 também é uma vista transversal seccional da unidade óptica 100 e ilustra a relação da seção transversal ortogonal na FIG. 7. Diferentemente da ortogonalidade entre o plano objeto 6 e o eixo geométrico óptico do espelho parabólico deslocado na FIG. 7, na FIG. 6, o eixo geométrico óptico do espelho parabólico deslocado e o plano objeto 6 não são ortogonais e como resultado, o plano objeto 6 do objeto alvo não é ortogonal para cada raio principal. Uma operação para prevenir a direção da normal tridimensional do plano objeto de coincidir com a direção do raio principal é realizada na seguinte configuração como um exemplo. Isto é, similar à unidade óptica da máquina de triagem conhecida na FIG. 14, a máquina de triagem da primeira modalidade se refere a um caso em que dois conjuntos de unidades ópticas incluindo o espelho parabólico deslocado ilustrado na FIG. 6 são arranjados como um para ficarem de frente um para o outro e imprensar um objeto alvo e cada unidade óptica 100 forma imagens da frente e de trás (esquerda e direita) do objeto alvo. Hipoteticamente, em um caso onde a unidade óptica para formação de imagens da metade frontal do objeto fosse arranjada de tal forma que os raios principais de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo fossem ortogonais a cada plano objeto 6, uma parte do meio de iluminação 30 (ver FIG. 2) para iluminar o objeto alvo em um das unidades ópticas 100 se tornaria uma placa de fundo da outro unidade óptica oposto que forma a imagem da metade traseira do objeto alvo e o prato de fundo pode ser sobreposto em um campo de visão de uma das unidades ópticas 100. Dessa forma, em um caso onde o plano objeto do objeto alvo não é ortogonal ao eixo geométrico óptico do espelho parabólico deslocado 2 e a relação posiciona ilustrada na FIG. 6 para capturar imagens da direção oblíqua em relação ao plano objeto 6 é usada, é possível evitar problemas em que uma parte do meio de iluminação 30 em um do par de unidades ópticas que serve como uma placa de fundo para a outra unidade óptica sobreponha-se ao campo de visão de uma das unidades ópticas. Note que tal arranjo é significante não somente na primeira modalidade, mas similarmente se aplica a cada arranjo retratado na segunda modalidade à quarta modalidade.

[0088] Como descrito aqui, o espelho côncavo incluído na unidade óptica do dispositivo de acordo com a presente invenção pode incluir um espelho côncavo arbitrário com uma curva cônica que forma uma superfície côncava e um raio de curvatura que varia de acordo com posição e orientação na superfície, mas em consideração com a facilidade de manutenção e o custo de manutenção do espelho côncavo, espelhos de superfície côncava quádrica geralmente usados podem também ser usados em alguns casos. Nesse caso, posicionando a pupila de saída para o feixe após a reflexão por um espelho de superfície côncava quádrica no ponto focal geométrico de um ou mais espelhos de superfície côncava quádrica, no que se refere ao raio principal que emerge do plano objeto do objeto alvo e passa através do centro da pupila de saída, a trajetória óptica de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo para o espelho de superfície côncava quádrica exibe uma direção de propagação diferente dependendo do tipo de espelho de superfície côncava quádrica. Em particular, quando o espelho de superfície côncava quádrica é um espelho côncavo parabólico, a trajetória óptica se torna paralela ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo parabólico. No caso de o espelho de superfície côncava quádrica ser um espelho côncavo hiperbólico, a trajetória óptica exibe convergência no que se refere ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo hiperbólico, e quando o espelho de superfície côncava quádrica é um espelho côncavo elíptico, a trajetória óptica exibe divergência no que se refere ao eixo geométrico de simetria do espelho côncavo elíptico. Isso se aplica similarmente ao espelho de superfície côncava quádrica deslocado.

[0089] Em casos onde um espelho côncavo parabólico deslocado é usado como um espelho de superfície côncava quádrica devido às características de propagação da trajetória óptica dos raios principais se deslocando dos pontos objetos no plano objeto para o espelho de superfície côncava quádrica conforme o tipo do espelho de superfície côncava quádrica, é possível configurar uma unidade óptica que permite uma vista descendente direta de um plano objeto ortogonal ao eixo geométrico de simetria geométrica do espelho côncavo parabólico deslocado. Dessa forma, os feixes divergentes originários de cada ponto objeto são refletidos enquanto cada feixe refletido incluindo raios principais são concentrados em uma lente arranjada na posição focal óptica e geométrica do espelho côncavo parabólico deslocado e a informação óptica da superfície do objeto alvo para a formação de uma imagem do objeto alvo completo pode ser detectada sem pontos cegos.

[0090] Além disso, quando um espelho côncavo hiperbólico deslocado é usado como espelho de superfície côncava quádrica, como o sistema óptico pode ser configurado usando um espelho côncavo menor do que o tamanho do campo de visão a custo de uma redução da telecentricidade, é vantajoso que trocas possam ser feitas livremente entre o grau de pontos cegos na periferia do plano objeto (o polo norte e o polo sul) do objeto alvo e o grau de miniaturização da unidade óptica.

[0091] Ademais, quando um espelho côncavo elíptico deslocado é usado como espelho de superfície côncava quádrica, como vantagem pode ser provido que possibilita a configuração de uma unidade óptica que pode formar imagens periféricas do plano objeto de um objeto alvo com uma inclinação maior do que a do espelho côncavo parabólico deslocado, isso facilita a densificação da informação óptica do objeto alvo.

[0092] Quando o espelho de superfície côncava quádrica é uma superfície parabólica, uma superfície hiperbólica ou uma superfície elíptica é definida pela constante cônica (ou alternativamente a excentricidade) do espelho de superfície côncava quádrica. Em espelhos côncavos genéricos, à constante cônica é permitida ter diferentes valores para cada seção transversal incluindo raios principais que alcançam o espelho côncavo de cada ponto objeto no plano objeto do objeto alvo. Por exemplo, em uma seção transversal, o espelho côncavo pode corresponder à forma transversal seccional do espelho côncavo elíptico e, em outra seção transversal, isso pode corresponder a uma forma de superfície cortada do espelho côncavo hiperbólico. Tais formas superficiais são particularmente referidas como superfícies anamórficas ou alternativamente superfícies de forma livre. Nesse caso também, deve-se notar que a relação e efeito da pupila de entrada e da pupila de saída no que diz respeita aos feixes divergentes de cada ponto objeto no plano objeto são os mesmos que a relação e efeito alcançados quando a pupila de entrada e a pupila de saída são posicionados no ponto focal geométrico do espelho de superfície côncava quádrica.

[0093] Em particular, como o dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado usando uma unidade óptica tendo um espelho de superfície côncava quádrica, a função do espelho côncavo de concentrar as trajetórias ópticas e a função de desviar as trajetórias ópticas sem aberração na seção transversal de deslocamento são simultaneamente realizadas, de tal for que se torna possível reduzir adicionalmente o tamanho do envelope da unidade óptica no dispositivo. Nesse momento, deve-se notar que a desvio da trajetória óptica pelo espelho de superfície côncava quádrica não é feito pelo desvio de deslocamento (ajuste de ângulo de inclinação) do deslocamento do próprio espelho de superfície côncava quádrica, mas isso é alcançado pelo deslocamento (mudança). Portanto, mesmo em um caso onde a direção do deslocamento e a quantidade de deslocamento da trajetória da luz refletida pelo espelho de superfície côncava deslocado são selecionados para não interferir com a trajetória óptica incidente no espelho de superfície côncava quádrica, a supressão da aberração permanece inalterada e a vantagem técnica percebida em que a informação óptica para o plano objeto do objeto alvo não deteriora é realizada.

Aplicabilidade Industrial

[0094] Na primeira modalidade a quarta modalidade, exemplos foram descritos de máquinas de triagem que visam grãos de arroz, mas a presente invenção não está necessariamente limitada a estas. Por exemplo, é evidente que grãos além de arroz como soja, particulados sólidos, como café e semente, folhas de chá e tabletes, e além disso grânulos de resina contendo tinta colorida de resinas sintéticas, tais como para choques automobilísticos, que são processadas em grânulos em um processo de reciclo podem ser usados como alvos de triagem para a máquina de triagem da presente invenção.

[0095] Além disso, quando os objetos alvo não forem objetos alvo granulares, tal como arroz, mas objetos alvo em folha ou em forma filme colocados em um transportador, por exemplo, é possível para objetos alvo em forma de folha serem observados pela direção vertical pela unidade óptica 100, um meio de modificação na trajetória de transporte no transportador pode ser ativado quando matéria estranha é detectada no objeto alvo em forma de folha, e somente aqueles objetos alvo em forma de folha que incluem matéria estranha podem ser transportados para o caixas de armazenamento para objetos alvo fora do padrão.

Claims

1. Dispositivo (100) receptor de feixes que se propagam a partir de cada um dentre pontos objeto (Xa, Xb, Xc) sobre uma superfície (6) de um objeto (X), dispositivo este que compreende: uma unidade óptica (3) localizada para estar de frente para um espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) o qual permite um raio de curvatura local variar com qualquer local ou orientação sobre uma superfície do espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c); a unidade óptica (3) é configurada para: compreender pelo menos uma lente (3a, 3b, 3c); conformar uma primeira trajetória óptica associada com um primeiro raio a uma segunda trajetória óptica associada com um segundo raio para determinar direção de um raio principal que se propaga em direção ao espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) a partir de cada um dos pontos objeto (Xa, Xb, Xc), caracterizado pelo fato de que o primeiro raio passa por um centro da pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c) como um raio principal após feixes propagados a partir de quaisquer pontos objeto (Xa, Xb, Xc) sobre a superfície (6) do objeto (X) serem refletidos pelo espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c), e a primeira trajetória óptica é uma trajetória segmentada do primeiro raio a partir de um ponto de reflexão sobre uma superfície do espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) para a pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c), em que o segundo raio é incluído num feixe propagado a partir de um ponto conjugado que corresponde ao centro da pupila de entrada, e a segunda trajetória óptica é uma trajetória a partir do ponto de reflexão para a pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c) quando o feixe propagado a partir do ponto conjugado é refletido pelo espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) de acordo com um raio de curvatura local no ponto de reflexão, e em que o diâmetro da pupila de entrada é arranjado para permitir os raios marginais relacionados aos raios principais passarem através da pupila de entrada, e o objeto (X) está disposto onde o ponto conjugado para um ponto de formação de imagem da lente (3a, 3b, 3c) associado com cada raio principal corresponde a cada ponto objeto (Xa, Xb, Xc) sobre uma superfície (6) do objeto (X).

2. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) compreender um espelho de superfície côncava quádrica deslocada, e uma forma da qual é definida por um raio de curvatura centrado e uma constante cônica, e a unidade óptica (3) ser adicionalmente configurada para: dispor a pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c) em uma posição de um ponto focal geométrico do espelho de superfície côncava quádrica deslocada e um ponto conjugado óptico relevante ao centro da pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c) em um outro ponto focal geométrico; e conformar aquela primeira trajetória óptica para cada raio principal com aquela segunda trajetória óptica para cada raio em feixes que se propagam a partir do outro ponto focal geométrico quando cada raio principal é propagado na direção do um ponto focal geométrico, onde a pupila de entrada da lente (3a, 3b, 3c) está localizada, depois que cada raio principal é refletido pelo espelho de superfície côncava quádrica deslocada.

3. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que quando o espelho de superfície côncava quádrica deslocada é um espelho côncavo parabólico deslocado (2, 2b), dito um ponto focal geométrico do espelho côncavo parabólico deslocado (2, 2b) corresponde a uma posição de um ponto opticamente focal para o espelho côncavo parabólico deslocado (2, 2b); os raios a partir de cada ponto objeto (Xb) são focados no ponto focal óptico sem quaisquer aberrações, em que os raios estão visando o espelho côncavo parabólico deslocado (2, 2b) em paralelo ao eixo geométrico óptico do espelho côncavo parabólico deslocado (2, 2b); e em que os ditos raios representam não somente o raio principal que corresponde a cada um dos pontos objeto (Xb) no objeto (X), mas também relação ortogonal com a superfície do objeto (X) em pelo menos uma superfície de seção transversal incluindo o raio principal.

4. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que quando o espelho de superfície côncava quádrica deslocada é um espelho côncavo hiperbólico deslocado (2c), dito um ponto focal geométrico do espelho côncavo hiperbólico deslocado (2c) corresponde a uma posição de um ponto de imagem sobre eixo geométrico no campo criado pelo espelho côncavo hiperbólico deslocado (2c), e o outro ponto focal geométrico corresponde à posição da pupila de entrada para raios opticamente visando o espelho côncavo hiperbólico deslocado (2c), e em que os raios que se propagam a partir do ponto objeto (Xc) em direção àquele outro ponto focal geométrico configuram um grupo de raios principais que correspondem a cada um dos pontos objeto (Xc) sobre a superfície (6) do objeto, e o grupo de raios principais visando o espelho côncavo hiperbólico deslocado (2c) a partir do objeto (X) representa um feixe como um feixe que converge opticamente.

5. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que quando o espelho de superfície côncava quádrica deslocada é um espelho côncavo elipsoidal deslocado (2a), dito um ponto focal geométrico do espelho côncavo elipsoidal deslocado (2a) corresponde a uma posição de um ponto de imagem sobre eixo geométrico no campo criado pelo espelho côncavo elipsoidal deslocado (2a), e o outro ponto focal geométrico corresponde à posição da pupila de entrada para raios opticamente visando o espelho côncavo elipsoidal deslocado (2a), e em que os raios que se propagam a partir do ponto objeto (Xa) em direção àquele outro ponto focal geométrico configuram um grupo de raios principais que correspondem a cada um dos pontos objeto (Xa) sobre a superfície (6) do objeto e o grupo de raios principais visando o espelho côncavo elipsoidal deslocado (2a) a partir do objeto (X) representa um feixe como um feixe que diverge opticamente.

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um espelho de desvio de trajetória de luz (4), em que o espelho de desvio de trajetória de luz (4) está disposto numa trajetória óptica de feixes até os feixes refletidos pelo espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) chegarem na pupila de entrada.

7. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que aquele pelo menos um espelho de desvio de trajetória de luz (4) funciona para desviar a trajetória óptica dos feixes mais do que duas vezes sobre a superfície do espelho, o que é para os feixes depois da reflexão pelo espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c).

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6 ou reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma direção de propagação do raio principal é mudada/inclinada de uma direção teoricamente ideal quando uma superfície do espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c) não é uma forma teórica ou a superfície não está teoricamente disposta, e a direção de propagação mudada/inclinada é corretamente compensada arranjando-se uma direção de reflexão do espelho de desvio de trajetória de luz (4).

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma anamorfose potencial de cada um dos objetos (X) como diretamente alinhados é corrigida mediante inclinação de um eixo geométrico óptico da lente (3a, 3b, 3c) numa direção que equilibra distorção na anamorfose relativa ao raio principal refletido pelo espelho côncavo deslocado (2, 2a, 2b, 2c).

10. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a distorção é arranjada com ângulos mútuos inclinados de uma pluralidade de espelhos de desvio de trajetória de luz (4).

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um raio que não seja o raio principal incluído no feixe propagado a partir de cada um dos pontos objeto (Xa, Xb, Xc) sobre a superfície (6) do objeto (X) alcança o ponto de formação de imagem (Ia, Ib, Ic) da lente (3a, 3b, 3c) através da pupila de entrada depois que aquele pelo menos um raio é refletido pelo espelho de superfície côncava quádrica deslocada.

12. Dispositivo de inspeção para determinação da qualidade de um objeto (X), caracterizado pelo fato de que é configurado para comparar uma imagem detectada usando-se o dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 com critérios ou limites predeterminados.

13. Separador, caracterizado pelo fato de que é configurado para: comparar uma imagem detectada usando-se o dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 com critérios ou limites predeterminados para determinar a qualidade do objeto; e separar o objeto com base na qualidade.