专利名称：捕捉图象用的扫描装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及捕捉信息用的扫描装置，例如从纸质载体来的图象，特别是但并非仅仅是涉及用于捕捉在诸如各种类型的钞票这样的金融证券的信息的扫描装置。
已知有各种扫描装置用来捕捉纸质图象载体上的信息。最知名的装置是用于读出条形码的手持扫描器，例如苏联发明者证书NO.1837334的专利。该装置含有光源、会聚透镜、孔径光阑和与光阑耦合的光接收器，所有这些在光学上都是同轴的。在被扫描的载体和孔径光阑之间安装有球面透镜。这样的装置可以有像圆珠笔杆似的形式而且有相当简单的设计。不过，这样一种装置的功能性只限于读条形码，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—在设计上更成熟并具有扩充的功能性一也是已知的(例如US-A-5349172、US-A-5354977、WO94/19766和WO94/19764)。这些装置使用LED阵列来照射被扫描的载体和CCD阵列来获取反射信号。不过，这些装置没有足够的功能在有需要时扫描大量的信息。
同样已知的是桌面扫描装置用于捕捉图象和印刷的信息。这样的装置含有光学单元，包括光源、光导、光接收器和模数转换器以处理从光接收器来的信号(例如俄联邦专利NO.2032217和美国-A-5295196)。
已知装置的缺点包括它们设计的复杂性和照明灯具过多的功率消耗。设计的复杂性主要是复杂光学系统的后果，它使用透镜、反射镜等等作为聚焦元件而这些对制作造成困难并且需要精确的调整以使装置正确工作。尤其是，为了得到足够强度的反射照明光线，需要大量的光能来照亮信息载体。
WO99/18536描述了一种简单得多的扫描装置，并已证明是非常成功的。但是我们已经认识到这个装置还远未利用它的全部能力。
按照本发明，一种用来捕捉图象用的扫描装置，其包含一光学单元，它包括一光源、一光导、和一光接收器，其中该光导包括一其侧面基本上是平行的边的透明构件，该构件具有在平行的两侧面之间延伸的第一个相对的两端，两端之一面对光源并在该平行的两侧面之间非正交地延伸，另一端面对在使用中待扫描的图象；和在该平行的两侧面和第一个相对的两端之间延伸的第二个相对的两端；由此从光源来的光经过一个第一端进入光导，经过另外一个第一端出来之后导向图象上，再被反射回来进入光导，然后被光导导向光接收器，其安排是这样的，使反射光的一部分没有被第二个相对的两端反射而通过到达光接收器，而反射光的另一部分则被第二个相对的两端的一端或两端反射之后通过到达光接收器，这两部分光被导向光接收器的不同部分；该装置还包括一滤波器，这两部分光中的一部分通过它而另一部分则不通过它。
迄今为止，光导和光源均被设计成尽量减小和基本上避免从第二个相对的两端反射出去的。相反，在本发明中，我们正面地利用了这些反射以便产生图象的一或多个进一步的形式以使图象的其它性质能被检测到。这在感光层例如安全性文件被扫描时特别有用因为它们会含有安全性特性，例如在红外照射下会发荧光的特征以及对肉眼也能看得见的特征等。利用本发明，这两种类型的特征通过对来自图象的每种形式的光进行选择性滤波基本上可以同时被检测到。
典型地是，第二个相对的两端将基本上垂直于平行的两侧面并且也可以垂直于第一个相对的两端。这简化了光导的光学结构。
反射光的这两部分可以由诸如线性的CCD阵列这样的单个接收装置接收，也可以导向集中在一起形成一个“光接收器”的不同的接收器件。
在一个例子中，光的反射部分之一是未经滤波而通到光接收器的，而另一部分则在接收之前光被选择性地滤波。在别的例子中，两部分都可以经过滤波。
该光源典型地产生在可见和不可见波长带内的辐射，不可见波长带是红外或者紫外光。不过其它组合也是可能的，例如三或更多的波长带(全部可见、全部不可见、或其混合)或者两个可见波长带，例如红外或紫外。该滤波器或每个滤波器的通频带也要相应地选择。
因此本发明提供一种扫描装置，它在设计上是简单的，提供高性能和高的工作速度而以低的照明功率，以捕捉在可传递的载体上的图象，例如纸上的或塑料上的，而特别是安全性的文件，例如信用卡、身份证以及在传送系统上的钞票，例如在钞票处理机上的钞票。
使用这种形式的光导可将从光源来的光集中到图象载体上，从而能够使用相对较弱的光源而同时提供以简单的方式在紧凑的情况下分开的发送光和接收光(以及相应的发送和接收装置)。
现在将参考
按照本发明的扫描装置的实例，其中图1是用于捕捉图象的扫描装置的示意图，部分是方块图的形式。
该扫描装置包括一光源3，一光导2，一透镜4以及CCD或其它光敏线性阵列5，其在本特定样品中用作为图象接收器，一CCD列阵控制单元6和从一CCD阵列5来的信号的模数转换器7。典型情况是，图象可以是含有诸如钞票、支票、旅行支票和邮政汇票等金融证券的全部公开的和隐藏的元素的信息或图案。
在本例中光源3包括6个钨丝灯泡8，最好是充卤素的，每个15W。当然，任何其它类型的光源都可以使用，数量也不限定为6个。光可以是可见的或不可见的。例如红外光，或都可以是组合的。灯泡安排成行并位于光导2的上部倾斜端10的前面而且实际上与其相接触。光导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—对于平行的两侧面11、12倾斜45°。倾斜角可以根据一系列因素而改变，如在WO-A-99/18536中所述，此处引入作参考。至于考虑到检测系统，该棱镜的角度决定了透镜4和传感器5应放在什么位置，玻璃的折射率在这里同样只起小的作用。玻璃的倾斜角和折射率决定了照明系统的特性(强度、均匀性等)。倾斜角要选择得能优化光的集中和分开的性能，但该角度方便地应在27°-49°的范围内，优选是41°-49°。
在光导2的倾斜端10的对面的一端13面向图象载体(未示出)并且垂直地延伸到平行的两侧面，尽管也可使用其它非垂直的角度。
光导2的两端10和13构成了“第一个相对的两端”，如从图上可以看到的那样，该光导还有一对第二个相对的两端14、15，它们基本上垂直于平行的两侧面11、12和第一个相对的两端10、13。
在使用时，图象载体放在光导2的一端13的下面，例如它可以是静止配置，或者在优选实例中该载体是在13一端的下面移动的。从灯泡8来的在可见和红外波长带的光通过倾斜一端10进入光导2，并且向下通过光导及从13一端射出，随后它射到图象上。然后再经过13一端从图象上的每一点反射回来，一部分光将直接向上经过光导2而不从14、15两端反射，如在图中由阴影面积20表示的，在那里它入射到一端10的内表面上并被反射到透镜4。然后这一部分反射光被聚焦到CCD阵列5的中心部分。从点a1-a4反射的光的示例光线，被表示为入射到阵列上的b1-b4各点。
此外，其余部分的反射光被光导的两端14、15反射离开而沿横向到达端10的外侧两段21、22，然后沿横向经由透镜4反射到CCD阵列5的外侧两段。这样，从点a1、a2来的部分光被从端14反射而到达端10的侧段22，然后由透镜4聚焦到阵列5的点C1、C2上。类似地，从点a3，a4来的部分光被从端15反射而到达阵列5的点C3、C4上。
由此可以看到，该扫描图象的两个复本被阵列5接收。我们通过把不同的光滤波器放在反射光的不同部分的途经上而利用这一情况的优点。在本例中，兰-绿色滤波器25安装在光导2上以便截断部分光20的途径而红外滤波器26、27则安装在光导的基本上与端10的两侧段21、22相重合的地方。
红外滤波器26、27允许红外线通过而阻止其它波长，而兰-绿色滤波器25则允许某些可见辐射通过而禁止其它波长通过。
于是CCD阵列控制器6能够用来从阵列5的不同部分得到彩色信息，它在转换器7中经模/数转换之后被存储，再不就以常规方式被处理。
利用从端14、15反射的辐射的能力，主要是通过增大了比在WO-A-99/18536中描述的系统中所用的阵列5的尺寸而实现的。
典型的光导2的宽度约为100mm，高度约为87mm，厚度约为4mm。
透镜4可以是yamano透镜，其焦距为3.5mm，工作视野为0.5英寸。由于透镜的工作视野边缘处的“桶形”畸变，故红外图象沿扫描轴的尺寸将稍微缩小，典型地比可见图象小6-7％。
虽然所表示的是单一阵列5，但可用多个阵列来替代。
权利要求
1.一种捕捉图象用的扫描装置，其包含一光学单元，它包括一光源、一光导和一光接收器，其中该光导包括一其侧面基本上是平行的透明的构件，该构件具有在平行的两侧面之间延伸的第一个相对的两端，两端之一面对光源并在该平行的两侧面之间非正交地延伸，另一端面对在使用中待扫描的图象；和在该平行的两侧面和第一个相对的两端之间延伸的第二个相对的两端；由此从光源来的光经过一个第一端进入光导，经过另外一个第一端出来之后导向图象上，再被反射回来进入光导，然后被光导导向光接收器，其安排是这样的，使反射光的一部分没有被第二个相对的两端反射而通过到达光接收器，而反射光的另一部分则被第二个相对的两端的一端或两端反射之后通过到达光接收器，这两部分光被导向光接收器的不同部分；该装置还包括一滤波器，这两部分光中的一部分通过它而另一部分则不通过它。
2.按照权利要求1所述的装置，其中第二个相对的两端基本上垂直于两平行边。
3.按照权利要求1所述的装置，其中第二个相对的两端基本上垂直于第一个相对的两端。
4.按照权利要求1到3所述的任何一项的装置，其中光接收器是由单一接收装置形成。
5.按照权利要求4所述的装置，其中光接收器是线性的CCD阵列。
6.按照前述任一权利要求所述的装置，该装置包括两个不同的滤波器，对于反射光的每一部分各有一个。
7.按照权利要求6所述的装置，其中该滤波器包括红外滤波器和蓝-绿滤波器。
8.按照前述任一权利要求所述的装置，其中该或各滤波器被安装在该光导上。
9.按照前述任一权利要求所述的装置，其中该光源产生在可见和不可见波长带的辐射。
10.按照权利要求9的装置，其中不可见波长带是在红外的范围。
全文摘要
一种捕捉图象用的装置,其包含一光学单元,它包括一光源(3)、一光导(2)和一光接收器(5)。该光导(2)包括一其侧面是基本上平行的透明的构件,该构件具有在平行的两侧面(11、12)之间延伸的第一个相对的两端(10、13),两端之一(10)面对光源并在该平行的两侧面之间非正交地延伸,另一端(13)面对在使用中待扫描的图象;和在该平行的两侧面和第一个相对的两端之间延伸的第二个相对的两端(14、15)。从光源(3)来的光经过一个第一端(10)进入光导,经过另一个第一端(13)出来之后导向图象,再被反射回来进入光导,然后被该光导导向光接收器(5)。其安排是这样的,使反射光的一部分没有被第二个相对的两端反射而到达光接收器(5),而反射光的另一部分则被第二个相对的两端的一端或两端反射之后到达光接收器,这两部分光被导向光接收器的不同部分,该装置还包括一滤波器,这两部分光中的一部分经过它而另一部分则不经过它。
文档编号G06K7/10GK1372673SQ00812315
公开日2002年10月2日 申请日期2000年8月24日 优先权日1999年8月30日
发明者V·A·克里乌特索夫 申请人:维克特科学技术合作社