可排除干扰的扫描仪的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  14

专利名称:可排除干扰的扫描仪的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种扫描仪,尤其涉及光学图像扫描仪光源的改进。
背景技术
随着计算机技术和光学图像传感器技术的发展,文档扫描仪被做得越来越小巧实用,越来越多的人在越来越多的领域使用扫描仪。例如中国专利ZL 01226070公开的一种结构精巧的名片扫描仪。另一方面随着社会的进步,越来越多的证件、文件出于防伪、防拷贝等目的,设计防伪网纹或其它防伪标记,这些防伪网纹或防伪标记与证件上的有用信息(例如姓名、号码、相片等)迭加在一起,人眼可以轻易区分。在一些需要登记证件的部门,人们希望使用扫描仪读入、存档身份证、护照等具有防伪网纹或其它防伪标记的证件,但是现有的黑白或彩色扫描仪不能区分防伪网纹或其它防伪标记与有用信息,所以也就不能在电脑上将有用的信息提取出来,更难以进行光学识别,而且占用太多电脑存储资源。利用同样的原理可以采用不同波长的光源和光学图像传感器选择获得被扫描物上不同色彩的文字图像信息。另外,如果某种反复使用、收集信息的规格表格,例如一次考试的答题卡、邮局或银行收集的用户信息等,希望使用扫描仪有选择地提取其中填写的信息,将非常有利于手写体文字信息的识别和存储。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可排除干扰的扫描仪,可有效去除防伪网纹或其它防伪标记的干扰,提取有用信息,或者根据需要提取被扫描物的部分信息。
本实用新型公开的一种可去除被扫描物防伪标记的扫描仪,包括控制模块、存储模块、光学图像传感器模块、马达及其驱动模块,其特征在于,所述光学图像传感器模块中有可组合使用或者单独使用的至少一个可见光发光二极管和红外或者紫外发光二极管。所述至少一个可见光发光二极管可以是红色、绿色和蓝色发光二极管。
本实用新型的光源设置可以有两种其一是所述至少一个可见光发光二极管和红外或者紫外发光二极管发出的光进入导光棒并通过导光棒的作用在被扫描物的扫描行上具有均匀的亮度。其二是所述红外发光二极管或者紫外发光二极管是一排在被扫描物扫描行方向上排列的发光二极管阵列;所述至少一个可见光发光二极管或者红色、绿色、蓝色发光二极管发出的光进入导光棒通过导光棒的作用在被扫描物的扫描行上具有均匀的亮度。
本实用新型的所述光学图像传感器模块包括图像传感器模组,所述图像传感器模组中还包括能过滤掉紫外光的滤光片;所述能过滤紫外光的滤光片位于所述柱状透镜阵列和所述被扫描物之间、或者位于所述柱状透镜阵列和所述图象传感器阵列之间。
本实用新型在光学扫描仪中利用红外光源或紫外光源,使扫描获得的图像能有效去除防伪网纹或其它防伪标记的干扰,或者通过扫描有效显现不可见的防伪标记,或者利用单色光源从被扫描物上选择获取某种色彩的图像信息,使信息便于识别和保存。


本实用新型包括如下附图图1是光学图像扫描仪的电路原理框图;图2是一种平板式光学图像扫描仪的结构示意图;图3是馈纸式光学图像扫描仪的结构示意图;图4是馈纸式光学图像扫描仪内部安装示意图;图5是本实用新型的图像传感器的组成示意图;图6是本实用新型的图像传感器的结构示意图;图7是本实用新型的图像传感器的又一种结构示意图;图8是一种证件扫描仪的工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
众所周知,各种物质材料对不同波长的光具有不同的反射率和吸收率,表面颜色的色谱在红色到蓝色之间的材料对红外光具有较高的反射率,而黑色材料对红外光具有较高的吸收率。如果一种印刷品上具有色谱在红色到蓝色之间的彩色网纹背景,同时又具有黑色的文字信息,在红外光照射下用图像传感器扫描就能将背景与文字信息区别开来。利用同样的原理可以采用不同波长的光源和光学图像传感器选择获得被扫描物上不同色彩的文字图像信息。例如,如果某种表格采用绿色印制,再采用黑色笔填写,则扫描仪使用单色绿光源扫描,即可提取黑色笔填写的信息,非常有利于手写体文字信息的识别和存储。
如图1所示的是光学图像扫描仪的电路原理框图,包括控制模块10,存储模块20,光学图像传感器模块30,接口模块40,马达及其驱动模块50和控制面板模块60。
控制模块10是扫描仪的主控芯片,负责和主机通信,产生各个模块所需要的控制信号,接收图像传感器传来的数据并进行处理,然后上传给主机电脑。
存储模块20作为数据处理转换过程中的缓冲临时存储空间,这是因为主控芯片进行处理转换的、图像传感器传来的数据量很大。存储模块还可存放一些扫描仪的识别代码,如扫描仪的类型,级别,版本号和生产商的ID等。
光学图像传感器30,根据主控芯片的控制信号选择并按顺序点亮红、绿、兰、红外或者紫外灯管进行扫描,并把扫描所得信号传给主控芯片。
接口模块40是一个接口电路,它是主控芯片和电脑间双向通信的一个界面接口。
马达及其驱动模块50,可根据主控芯片的四相输入信号,产生足够大的驱动能力通过马达驱动走纸,或者驱动光学图像传感器30扫描。
控制面板模块60设置键控电路、工作状态指示灯等,能够增强扫描仪的性能,使之更人性化,操作更灵活,使用更方便。
作为本实用新型的一个实施例,如图2所示是一种证件扫描仪的结构示意图,包括上盖1,中盖2,下盖5;在中盖2和下盖5之间有光学图像传感器模组3及其移动轨道和装配组件,还有马达4及其传动机构。图2所示的是一种平板型扫描仪,本领域技术人员都能理解,根据本实用新型的原理,也可以设计成馈纸式扫描仪。
本实用新型的馈纸式扫描仪的实施例见图3、和图4。如图3所示,馈纸式扫描仪包括壳体101、驱动及扫描装置102及电路板103。其中壳体101包括上盖11和下盖12,组合后其内部形成空腔,在上盖11上设有证件入口111,证件出口设于上盖11和下盖12的交界处。驱动及扫描装置102包括第一支撑件211和第二支撑件212,还包括图像传感器模组3、滚杆23、驱动马达24、减速齿轮组25。第一支撑件211和第二支撑件212分别固定于下盖12的相对两侧,在第一支撑件211和第二支撑件212的相对面上各设有枢接柱2111、2121和枢接孔2112、2122,在图像传感器模组3的两端相对于枢接柱2111、2121的位置处各设有枢接孔221,枢接柱2111、2121与其相对应的枢接孔221之间的配合使图像传感器模组3定位于第一支撑件211和第二支撑件212之间并临近证件出口处;同时滚杆23两端相对配合于第一支撑件211和第二支撑件212上所设的枢接孔2112、2122中,该设计结构使得滚杆23和图像传感器模组3相互平行并具有一定间隔用于被扫描物的通过。驱动马达24组装于第一支撑件211上,由大小不一的齿轮所组成的减速齿轮组25也定位于第一支撑件211上,减速齿轮组25将驱动马达24的动力传递并减速后驱动滚杆23转动。电路板103定位于下盖12内,并与图像传感器模组3和驱动马达24具有电连接,电路板103还连接可用于连接电脑主机的接口装置131,该接口装置131不仅可作为数据通道,同时还是电源通道,通过电路板103提供驱动马达24和图像传感器模组3的电源。在上盖11上证件入口111的一侧有红外窗口113,在该红外窗口113位置之下有红外传感器132,用于感知是否有被扫描物插入,并利用该信号使扫描仪准备扫描。
如图4所示,壳体1内图像传感器模组3与滚杆23临近于证件出口,当被扫描物由上盖11上证件入口111插入,该被扫描物将进入壳体1并从图像传感器模组3和滚杆23之间通过,图像传感器模组3和滚杆23之间的间隙使得证件的两面同时接触图像传感器模组3的扫描表面和滚杆23的表面。由于图像传感器模组3接触被扫描物的扫描表面是光滑面,故当扫描开关132启动驱动马达24旋转,或由接口装置131透过外部软件指令启动驱动马达24旋转时,滚杆23藉其表面的摩擦力带动被扫描物通过图像传感器模组3的扫描表面,并将被扫描物送往出口,此时图像传感器模组3将被扫描物的光学影像转换为电信号传递至电路板103上,再通过连接装置131传送至电脑主机。在图像传感器模组3的两侧面分别用螺丝固定弹簧夹持片222,并分别以弹簧223连接该弹簧夹持片222和相应第一支撑件211和第二支撑件212上的小凸起物2113和2123;该结构能使得图像传感器模组3可以绕枢接柱2111、2121构成的轴线做有限角度的转动,并提供一定的弹性压力使被扫描物贴近图像传感器模组3的扫描面;而且能适应被扫描物的不同厚度,并利用滚杆23的表面摩擦力带动被扫描物经过。
如图5所示的是本实用新型的图像传感器模块30的组成示意图,包括红外二极管阵列模块31、三原色光源模块32、柱状透镜阵列模块33、传感器模块34、增益和补偿控制模块35;红外二极管阵列模块31包括一排在相当于被扫描件宽度方向上排列的红外光发光二极管阵列;三原色光源模块32包括红色、绿色、蓝色三种发光二极管,三色发光二极管发出的光可以通过导光管的作用使其在相当于被扫描文件宽度的长度上具有均匀的亮度;柱状透镜阵列33能够将来自于被扫描文件的反射光或透射光聚焦到光学图像传感器上;图像传感器模块34接收光信号、并根据其强度转换成电信号,该电信号被通过移位寄存器读出并传送给增益和补偿控制模块35;增益和补偿控制模块35根据增益和补偿系数对扫描信号进行处理。
如图5所示图像传感器模块30只是本实用新型的一个具体实施例,并不是对本实用新型的限制,该领域的技术人员都能理解具体设计方案可以有多种,例如红外二极管阵列模块31也可以采用导光棒,三原色光源模块32也可以采用发光二极管阵列。
本实用新型也可以设计成紫外光源和三原色光源的组合。
本实用新型的图像传感器模块具有四种光源,可以在扫描中选择采用一种、或多种光源,例如选择三色光源、红外光源工作,或者选择紫外光源扫描,根据具体需要选择单色可见光源实施扫描。图像传感器模块也可以只包括一种可见光源和红外或者紫外光源。
图像传感器模块30中包括图像传感器模组3,如图6所示的是本实用新型的图像传感器模组3的结构示意图,图像传感器模组3的长度相当于被扫描件的宽度,在其端面上沿长度方向并行设置有红外或者紫外二极管阵列301和三原色光源导光棒302,在红外或者紫外二极管阵列301和三原色光源导光棒302之间设置有柱状透镜阵列33,在图像传感器模组3的底部、正对柱状透镜阵列33处有图像传感器阵列304,在图像传感器模组3的底部、图像传感器阵列304的旁边还有印刷电路板309,图中还示意性地表示出被扫描件308的位置。
图7是本实用新型的图像传感器模组的又一种结构示意图,图像传感器模组3的外轮廓为长方体,其长度相当于被扫描件的宽度,包括玻璃371;导光棒372;光源373;透镜组374;外壳375;电路板376;电连接器378和金属夹子377;在电路板376上正对透镜组374处还有图像传感器阵列304。光源373中具有红、绿、蓝三原色发光二极管和红外发光二极管或者紫外发光二极管;光源373中也可以只有一种发光二极管;光源373上正对导光棒372的端面上具有能透过各种光线的光窗并与导光棒372紧密配合,从而使光源373发出的光经过导光棒372的作用均匀照射在玻璃371上用于扫描。透镜组374安装于外壳375中,被扫描件反射的光经过玻璃371照射于透镜组374,并被汇聚于图像传感器阵列304。图像传感器阵列304将该光信号转换为电信号,该电信号经过电路板376上的前置放大等处理后通过电连接器378传出。金属夹子377将图像传感器模组3的玻璃371、外壳375和电路板376夹紧组合在一起。
在某些印刷品例如纸币上,具有用紫外敏感材料制作的防伪标记,这种防伪标记在可见光的环境下是不可见的,但在紫外光照射下,会被激发出可见光,从而显现出防伪标记。针对这种防伪标记,本实用新型的一个实施例是,一种扫描仪,采用紫外和可见光光源,并在透镜和被扫描物之间、或者在透镜和图象传感器阵列之间具有能过滤紫外光的滤光片。
扫描仪的硬件在软件控制下协同工作,按用户设置的扫描方式获取被扫描件的图像数据,以便用户从中提取所需的有用信息。在与扫描仪连接的主机装置中具有扫描仪的驱动程序。作为本实用新型的一个实施例,图8所示是具有四种光源的扫描仪的工作流程示意图。
在扫描仪连接后,首先应初始化扫描仪782,然后检测是否已进行过校正,如否,则获得并保存三原色光源和红外光源的校正数据784;当用户请求扫描后,扫描运行并记录扫描数据786,然后将扫描数据按用户需求处理787,再将处理后的数据按用户需求的方式提交给用户788。
在初始化扫描仪782步骤中,完成扫描仪与电脑主机的连接,和扫描仪自身的初始化。
在获得并保存三原色光源和红外光源的校正数据784步骤中可得到各种校正数据,用来在真正的图像获取过程中去改进图像的原始数据,以便提供给用户最佳的扫描数据。这是为了解决不同的扫描仪及被扫描件上不同点的一致性问题,因为在各种实际的情况下,图像传感模块获取的信号对不同的扫描仪并不能产生相同的输出,并且针对整行的不同点产生的输出基准不同。在该步骤中从实际信号获得整行的最适当的增益和补偿,并获取整行的最适当的曝光时间。在无照明的条件下,实际扫描获取一行的信号,使用程序计算整行数据的增益。在完全照明的条件下,调整曝光时间,使输出达到最适当的预定值,保存此曝光时间;并在此曝光时间下,实际扫描获取一行的信号,使用程序计算整行数据的补偿。然后从实际信号获得整行中不同点的最适当的增益和补偿。在无照明的条件下,实际扫描获取多行信号,使用程序计算平均各行数据后各点的增益。在最适当的曝光时间下,实际扫描获取多行信号,使用程序计算平均各行数据后各点的补偿。
在扫描运行并记录扫描数据786步骤中,首先进行硬件设置,例如设置马达转速、光学图像传感器的分辨率等。在获取数字信号后,必须将数字信号根据校正的增益和补偿的数据进行校正。该校正后的数字信号(图像像素)即可完全重现被扫描资料的图像。在扫描运行时,根据用户设置既可以红外扫描和三原色光源扫描分别进行,即先用红外光源将被扫描件扫一遍,再用三原色光源扫一遍;也可以红外扫描和三原色光源扫描同时进行,还可以选择一种光源单独工作完成对被扫描件的扫描。
在将扫描数据按用户需求处理787步骤中,可以将扫描数据组织成一幅图像,或者组织成分别含有不同信息的两幅图像。
在将处理后的数据按用户需求的方式提交给用户788步骤中,将扫描获得的数据通过显示、打印、或传真的方式提供给用户。
权利要求1.一种可排除干扰的扫描仪,包括控制模块(10)、存储模块(20)、光学图像传感器模块(30)、马达及其驱动模块(50),其特征在于,所述光学图像传感器模块(30)中有可单独使用或组合使用的至少一个可见光发光二极管和红外或者紫外发光二极管。
2.根据权利要求1所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述至少一个可见光发光二极管和红外或者紫外发光二极管发出的光进入导光棒并通过导光棒的作用在被扫描物的扫描行上具有均匀的亮度。
3.根据权利要求1所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述红外发光二极管或者紫外发光二极管是一排在被扫描物的扫描行方向上排列的发光二极管阵列;所述至少一个可见光发光二极管发出的光进入导光棒并通过导光棒的作用在被扫描物的扫描行上具有均匀的亮度。
4.根据权利要求1所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述至少一个可见光发光二极管是红色、绿色和蓝色发光二极管。
5.根据权利要求1、2或4所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述光学图像传感器模块(30)包括图像传感器模组(3),该图像传感器模组(3)包括红外或者紫外二极管阵列(301)、导光棒(302)、柱状透镜阵列(33)、图像传感器阵列(304)和印刷电路板(309);所述红外或者紫外二极管阵列(301)、导光棒(302)和柱状透镜阵列(33)在端面上平行并列,所述柱状透镜阵列(33)位于所述红外或者紫外二极管阵列(301)和所述导光棒(302)之间;所述图像传感器阵列(304)位于所述图像传感器模组(3)的相对于端面的底部、正对所述柱状透镜阵列(33);所述印刷电路板(309)位于所述图像传感器模组(3)的相对于端面的底部、所述图像传感器阵列(304)的旁边。
6.根据权利要求1、2或3所述的可排除干扰的的扫描仪,其特征在于,所述光学图像传感器模块(30)包括图像传感器模组(3),该图像传感器模组(3)包括玻璃(371)、导光棒(372)、光源(373)、透镜组(374)、电路板(376)、电连接器(378)和图像传感器阵列(304);所述光源(373)中具有至少一个可见光发光二极管和红外发光二极管或者紫外发光二极管;所述光源(373)正对所述导光棒(372)的端面上具有能透过各种光线的光窗并与导光棒(372)紧配合,所述光源(373)发出的光经过所述导光棒(372)的作用均匀照射在所述玻璃(371)上;被扫描物反射的光经过玻璃(371)照射于透镜组(374),并被汇聚于所述图像传感器阵列(304),所述图像传感器阵列(304)位于电路板(376)上正对透镜组(374)处;所述图像传感器阵列(304)将该光信号转换为电信号并经过电路板(376)上的前置放大处理后通过电连接器(378)传出。
7.根据权利要求5所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述图像传感器模组(3)中还包括能过滤掉紫外光的滤光片;所述能过滤紫外光的滤光片位于所述柱状透镜阵列(33)和所述被扫描物之间、或者位于所述柱状透镜阵列(33)和所述图象传感器阵列(304)之间。
8.根据权利要求6所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述图像传感器模组(3)中还包括能过滤掉紫外光的滤光片;所述能过滤掉紫外光的滤光片位于所述透镜组(374)和所述被扫描物之间、或者位于所述透镜组(374)和所述图象传感器阵列(304)之间。
9.根据权利要求5所述的可排除干扰的扫描仪,其特征在于,所述图像传感器模组(3)的两侧面分别有用螺丝固定的弹簧夹持片(222),该两弹簧夹持片(222)分别与其相应的第一支撑件(211)上的小凸起物(2113)之间、以及第二支撑件(212)上的小凸起物(2123)之间以弹簧(223)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种可排除干扰的扫描仪,通过对光学图像传感器光源的改进达到有效去除防伪网纹或其它防伪标记的干扰的目的,或者通过扫描有效显现不可见的防伪标记,或者从被扫描物上选择获取某种图像信息,使信息便于识别和保存。该扫描仪包括控制模块(10)、存储模块(20)、光学图像传感器模块(30)、马达及其驱动模块(50),所述光学图像传感器模块(30)中包括可以在一次扫描中任意组合使用或者单独使用的至少一个可见光发光二极管和红外或者紫外发光二极管。
文档编号G06K9/20GK2556729SQ0227166
公开日2003年6月18日 申请日期2002年7月9日 优先权日2002年7月9日
发明者侯兰忠, 黄荣智, 龚邦正, 顾成武, 张建平, 时新军, 孙宏伟 申请人:矽感科技(深圳)有限公司

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