專利名稱：捕捉圖象用的掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及捕捉信息用的掃描裝置，例如從紙質(zhì)載體來的圖象，特別是但并非僅僅是涉及用于捕捉在諸如各種類型的鈔票這樣的金融證券的信息的掃描裝置。
已知有各種掃描裝置用來捕捉紙質(zhì)圖象載體上的信息。最知名的裝置是用于讀出條形碼的手持掃描器，例如蘇聯(lián)發(fā)明者證書NO.1837334的專利。該裝置含有光源、會聚透鏡、孔徑光闌和與光闌耦合的光接收器，所有這些在光學(xué)上都是同軸的。在被掃描的載體和孔徑光闌之間安裝有球面透鏡。這樣的裝置可以有像圓珠筆桿似的形式而且有相當簡單的設(shè)計。不過，這樣一種裝置的功能性只限于讀條形碼，它的精度、分辨率和工作速度不足以用于其它目的。其它手持器械—在設(shè)計上更成熟并具有擴充的功能性一也是已知的(例如US-A-5349172、US-A-5354977、WO94/19766和WO94/19764)。這些裝置使用LED陣列來照射被掃描的載體和CCD陣列來獲取反射信號。不過，這些裝置沒有足夠的功能在有需要時掃描大量的信息。
同樣已知的是桌面掃描裝置用于捕捉圖象和印刷的信息。這樣的裝置含有光學(xué)單元，包括光源、光導(dǎo)、光接收器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器以處理從光接收器來的信號(例如俄聯(lián)邦專利NO.2032217和美國-A-5295196)。
已知裝置的缺點包括它們設(shè)計的復(fù)雜性和照明燈具過多的功率消耗。設(shè)計的復(fù)雜性主要是復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的后果，它使用透鏡、反射鏡等等作為聚焦元件而這些對制作造成困難并且需要精確的調(diào)整以使裝置正確工作。尤其是，為了得到足夠強度的反射照明光線，需要大量的光能來照亮信息載體。
WO99/18536描述了一種簡單得多的掃描裝置，并已證明是非常成功的。但是我們已經(jīng)認識到這個裝置還遠未利用它的全部能力。
按照本發(fā)明，一種用來捕捉圖象用的掃描裝置，其包含一光學(xué)單元，它包括一光源、一光導(dǎo)、和一光接收器，其中該光導(dǎo)包括一其側(cè)面基本上是平行的邊的透明構(gòu)件，該構(gòu)件具有在平行的兩側(cè)面之間延伸的第一個相對的兩端，兩端之一面對光源并在該平行的兩側(cè)面之間非正交地延伸，另一端面對在使用中待掃描的圖象；和在該平行的兩側(cè)面和第一個相對的兩端之間延伸的第二個相對的兩端；由此從光源來的光經(jīng)過一個第一端進入光導(dǎo)，經(jīng)過另外一個第一端出來之后導(dǎo)向圖象上，再被反射回來進入光導(dǎo)，然后被光導(dǎo)導(dǎo)向光接收器，其安排是這樣的，使反射光的一部分沒有被第二個相對的兩端反射而通過到達光接收器，而反射光的另一部分則被第二個相對的兩端的一端或兩端反射之后通過到達光接收器，這兩部分光被導(dǎo)向光接收器的不同部分；該裝置還包括一濾波器，這兩部分光中的一部分通過它而另一部分則不通過它。
迄今為止，光導(dǎo)和光源均被設(shè)計成盡量減小和基本上避免從第二個相對的兩端反射出去的。相反，在本發(fā)明中，我們正面地利用了這些反射以便產(chǎn)生圖象的一或多個進一步的形式以使圖象的其它性質(zhì)能被檢測到。這在感光層例如安全性文件被掃描時特別有用因為它們會含有安全性特性，例如在紅外照射下會發(fā)熒光的特征以及對肉眼也能看得見的特征等。利用本發(fā)明，這兩種類型的特征通過對來自圖象的每種形式的光進行選擇性濾波基本上可以同時被檢測到。
典型地是，第二個相對的兩端將基本上垂直于平行的兩側(cè)面并且也可以垂直于第一個相對的兩端。這簡化了光導(dǎo)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
反射光的這兩部分可以由諸如線性的CCD陣列這樣的單個接收裝置接收，也可以導(dǎo)向集中在一起形成一個“光接收器”的不同的接收器件。
在一個例子中，光的反射部分之一是未經(jīng)濾波而通到光接收器的，而另一部分則在接收之前光被選擇性地濾波。在別的例子中，兩部分都可以經(jīng)過濾波。
該光源典型地產(chǎn)生在可見和不可見波長帶內(nèi)的輻射，不可見波長帶是紅外或者紫外光。不過其它組合也是可能的，例如三或更多的波長帶(全部可見、全部不可見、或其混合)或者兩個可見波長帶，例如紅外或紫外。該濾波器或每個濾波器的通頻帶也要相應(yīng)地選擇。
因此本發(fā)明提供一種掃描裝置，它在設(shè)計上是簡單的，提供高性能和高的工作速度而以低的照明功率，以捕捉在可傳遞的載體上的圖象，例如紙上的或塑料上的，而特別是安全性的文件，例如信用卡、身份證以及在傳送系統(tǒng)上的鈔票，例如在鈔票處理機上的鈔票。
使用這種形式的光導(dǎo)可將從光源來的光集中到圖象載體上，從而能夠使用相對較弱的光源而同時提供以簡單的方式在緊湊的情況下分開的發(fā)送光和接收光(以及相應(yīng)的發(fā)送和接收裝置)。
現(xiàn)在將參考


按照本發(fā)明的掃描裝置的實例，其中圖1是用于捕捉圖象的掃描裝置的示意圖，部分是方塊圖的形式。
該掃描裝置包括一光源3，一光導(dǎo)2，一透鏡4以及CCD或其它光敏線性陣列5，其在本特定樣品中用作為圖象接收器，一CCD列陣控制單元6和從一CCD陣列5來的信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器7。典型情況是，圖象可以是含有諸如鈔票、支票、旅行支票和郵政匯票等金融證券的全部公開的和隱藏的元素的信息或圖案。
在本例中光源3包括6個鎢絲燈泡8，最好是充鹵素的，每個15W。當然，任何其它類型的光源都可以使用，數(shù)量也不限定為6個。光可以是可見的或不可見的。例如紅外光，或都可以是組合的。燈泡安排成行并位于光導(dǎo)2的上部傾斜端10的前面而且實際上與其相接觸。光導(dǎo)2是透明的平面平行板，在本例中由玻璃制成，它的端面之一—在本例中是上端10—對于平行的兩側(cè)面11、12傾斜45°。傾斜角可以根據(jù)一系列因素而改變，如在WO-A-99/18536中所述，此處引入作參考。至于考慮到檢測系統(tǒng)，該棱鏡的角度決定了透鏡4和傳感器5應(yīng)放在什么位置，玻璃的折射率在這里同樣只起小的作用。玻璃的傾斜角和折射率決定了照明系統(tǒng)的特性(強度、均勻性等)。傾斜角要選擇得能優(yōu)化光的集中和分開的性能，但該角度方便地應(yīng)在27°-49°的范圍內(nèi)，優(yōu)選是41°-49°。
在光導(dǎo)2的傾斜端10的對面的一端13面向圖象載體(未示出)并且垂直地延伸到平行的兩側(cè)面，盡管也可使用其它非垂直的角度。
光導(dǎo)2的兩端10和13構(gòu)成了“第一個相對的兩端”，如從圖上可以看到的那樣，該光導(dǎo)還有一對第二個相對的兩端14、15，它們基本上垂直于平行的兩側(cè)面11、12和第一個相對的兩端10、13。
在使用時，圖象載體放在光導(dǎo)2的一端13的下面，例如它可以是靜止配置，或者在優(yōu)選實例中該載體是在13一端的下面移動的。從燈泡8來的在可見和紅外波長帶的光通過傾斜一端10進入光導(dǎo)2，并且向下通過光導(dǎo)及從13一端射出，隨后它射到圖象上。然后再經(jīng)過13一端從圖象上的每一點反射回來，一部分光將直接向上經(jīng)過光導(dǎo)2而不從14、15兩端反射，如在圖中由陰影面積20表示的，在那里它入射到一端10的內(nèi)表面上并被反射到透鏡4。然后這一部分反射光被聚焦到CCD陣列5的中心部分。從點a1-a4反射的光的示例光線，被表示為入射到陣列上的b1-b4各點。
此外，其余部分的反射光被光導(dǎo)的兩端14、15反射離開而沿橫向到達端10的外側(cè)兩段21、22，然后沿橫向經(jīng)由透鏡4反射到CCD陣列5的外側(cè)兩段。這樣，從點a1、a2來的部分光被從端14反射而到達端10的側(cè)段22，然后由透鏡4聚焦到陣列5的點C1、C2上。類似地，從點a3，a4來的部分光被從端15反射而到達陣列5的點C3、C4上。
由此可以看到，該掃描圖象的兩個復(fù)本被陣列5接收。我們通過把不同的光濾波器放在反射光的不同部分的途經(jīng)上而利用這一情況的優(yōu)點。在本例中，蘭-綠色濾波器25安裝在光導(dǎo)2上以便截斷部分光20的途徑而紅外濾波器26、27則安裝在光導(dǎo)的基本上與端10的兩側(cè)段21、22相重合的地方。
紅外濾波器26、27允許紅外線通過而阻止其它波長，而蘭-綠色濾波器25則允許某些可見輻射通過而禁止其它波長通過。
于是CCD陣列控制器6能夠用來從陣列5的不同部分得到彩色信息，它在轉(zhuǎn)換器7中經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換之后被存儲，再不就以常規(guī)方式被處理。
利用從端14、15反射的輻射的能力，主要是通過增大了比在WO-A-99/18536中描述的系統(tǒng)中所用的陣列5的尺寸而實現(xiàn)的。
典型的光導(dǎo)2的寬度約為100mm，高度約為87mm，厚度約為4mm。
透鏡4可以是yamano透鏡，其焦距為3.5mm，工作視野為0.5英寸。由于透鏡的工作視野邊緣處的“桶形”畸變，故紅外圖象沿掃描軸的尺寸將稍微縮小，典型地比可見圖象小6-7％。
雖然所表示的是單一陣列5，但可用多個陣列來替代。
權(quán)利要求
1.一種捕捉圖象用的掃描裝置，其包含一光學(xué)單元，它包括一光源、一光導(dǎo)和一光接收器，其中該光導(dǎo)包括一其側(cè)面基本上是平行的透明的構(gòu)件，該構(gòu)件具有在平行的兩側(cè)面之間延伸的第一個相對的兩端，兩端之一面對光源并在該平行的兩側(cè)面之間非正交地延伸，另一端面對在使用中待掃描的圖象；和在該平行的兩側(cè)面和第一個相對的兩端之間延伸的第二個相對的兩端；由此從光源來的光經(jīng)過一個第一端進入光導(dǎo)，經(jīng)過另外一個第一端出來之后導(dǎo)向圖象上，再被反射回來進入光導(dǎo)，然后被光導(dǎo)導(dǎo)向光接收器，其安排是這樣的，使反射光的一部分沒有被第二個相對的兩端反射而通過到達光接收器，而反射光的另一部分則被第二個相對的兩端的一端或兩端反射之后通過到達光接收器，這兩部分光被導(dǎo)向光接收器的不同部分；該裝置還包括一濾波器，這兩部分光中的一部分通過它而另一部分則不通過它。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二個相對的兩端基本上垂直于兩平行邊。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二個相對的兩端基本上垂直于第一個相對的兩端。
4.按照權(quán)利要求1到3所述的任何一項的裝置，其中光接收器是由單一接收裝置形成。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其中光接收器是線性的CCD陣列。
6.按照前述任一權(quán)利要求所述的裝置，該裝置包括兩個不同的濾波器，對于反射光的每一部分各有一個。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其中該濾波器包括紅外濾波器和藍-綠濾波器。
8.按照前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該或各濾波器被安裝在該光導(dǎo)上。
9.按照前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該光源產(chǎn)生在可見和不可見波長帶的輻射。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，其中不可見波長帶是在紅外的范圍。
全文摘要
一種捕捉圖象用的裝置,其包含一光學(xué)單元,它包括一光源(3)、一光導(dǎo)(2)和一光接收器(5)。該光導(dǎo)(2)包括一其側(cè)面是基本上平行的透明的構(gòu)件,該構(gòu)件具有在平行的兩側(cè)面(11、12)之間延伸的第一個相對的兩端(10、13),兩端之一(10)面對光源并在該平行的兩側(cè)面之間非正交地延伸,另一端(13)面對在使用中待掃描的圖象;和在該平行的兩側(cè)面和第一個相對的兩端之間延伸的第二個相對的兩端(14、15)。從光源(3)來的光經(jīng)過一個第一端(10)進入光導(dǎo),經(jīng)過另一個第一端(13)出來之后導(dǎo)向圖象,再被反射回來進入光導(dǎo),然后被該光導(dǎo)導(dǎo)向光接收器(5)。其安排是這樣的,使反射光的一部分沒有被第二個相對的兩端反射而到達光接收器(5),而反射光的另一部分則被第二個相對的兩端的一端或兩端反射之后到達光接收器,這兩部分光被導(dǎo)向光接收器的不同部分,該裝置還包括一濾波器,這兩部分光中的一部分經(jīng)過它而另一部分則不經(jīng)過它。
文檔編號G06K7/10GK1372673SQ00812315
公開日2002年10月2日 申請日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者V·A·克里烏特索夫 申請人:維克特科學(xué)技術(shù)合作社