УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ И ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G06K7/10 G02B6/10 H04N1/00 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для считывания информации, например, нанесенной на бумажный носитель, и, в частности, но не исключительно, к устройствам для считывания информации с финансовых документов, таких как банкноты различного достоинства.

Уровень техники

Известны различные устройства для считывания информации, нанесенной на бумажный носитель. Наиболее широко известны различные ручные устройства для сканирования и считывания штриховых кодов, см., например, устройство по авторскому свидетельству СССР №1837334. Это устройство содержит установленные вдоль оптической оси источник излучения, собирающую линзу, диафрагму и совмещенный с диафрагмой фотоприемник. Между носителем информации и диафрагмой установлена сферическая линза. Такое устройство может быть выполнено в виде стержня, например, типа авторучки и имеет достаточно простую конструкцию. Однако функциональные возможности такого устройства ограничены считыванием только штрихового кода, при этом его точность, разрешающая способность и быстродействие недостаточно велики для других целей. Известны также другие ручные аппараты, более сложные по конструкции и обладающие более широкими функциональными возможностями (см., например, патенты США №5349172 и 5354977, международные заявки WO94/19766 и WO94/19764). В этих устройствах для освещения носителя информации используются матрицы светодиодов, а для восприятия отраженных сигналов используются линейки приборов с зарядовой связью (ПЗС). Тем не менее, такие устройства не обладают достаточными функциональными возможностями при необходимости считывания большого объема информации.

Известны также настольные устройства для считывания графической и текстовой информации. Такие устройства содержат оптический блок, включающий источник излучения, световод и систему фокусирующих и/или фильтрующих оптических элементов, а также фотоприемник и аналого-цифровой преобразователь сигналов с фотоприемника (см., например, патент РФ №2032217 и патент США №5295196).

Недостатки известных настольных устройств состоят в их конструктивной сложности и большой потребляемой мощности осветителя. Конструктивная сложность устройства обусловлена, в первую очередь, сложностью оптической системы, включающей в качестве фокусирующих элементов линзы, зеркала и т.п., которые сложны в изготовлении и требуют точной настройки для адекватного действия прибора. Кроме того, для получения отраженного излучения достаточной интенсивности необходимо большое количество оптической энергии.

В международной публикации №WO99/18536 описано намного более простое устройство считывания, которое оказалось очень успешным в действии. Однако было установлено, что возможности данного устройства используются далеко не полностью.

В соответствии с настоящим изобретением устройство для считывания графической и текстовой информации содержит оптический блок, включающий источник излучения, световод и фотоприемник, при этом световод представляет собой прозрачный элемент по существу с параллельными боковыми сторонами, причем указанный элемент выполнен с первыми проходящими между параллельными боковыми сторонами противолежащими торцевыми гранями, из которых одна торцевая грань обращена к источнику излучения и проходит между параллельными боковыми сторонами не перпендикулярно к ним, а другая торцевая грань обращена к подлежащей считыванию графической и текстовой информации, и со вторыми противолежащими торцевыми гранями, проходящими между параллельными боковыми сторонами и первыми противолежащими торцевыми гранями, вследствие чего излучение от источника излучения проходит в световод через одну из первых торцевых граней, направляется на информацию после выхода через другую из первых торцевых граней, отражается обратно в световод и затем направляется световодом к фотоприемнику, при этом устройство выполнено таким образом, что одна часть отраженного излучения проходит к фотоприемнику без отражения вторыми противолежащими торцевыми гранями, а другая часть отраженного излучения проходит к фотоприемнику после отражения одной или обеими вторыми противолежащими торцевыми гранями, причем две части направляются к различным участкам фотоприемника, а устройство дополнительно снабжено оптическим фильтром, через который проходит одна из частей излучения и не проходит другая часть.

До настоящего времени при создании световодов и источников излучения стремились к тому, чтобы свести к минимуму и по существу устранить отражение от вторых противолежащих торцевых граней. В противоположность этой тенденции в данном изобретении используется это отражение для получения одной или более версий считываемой информации с целью выявления ее других характеристик. Это решение особенно полезно для тех случаев, когда считыванию подвергаются такие объекты, как документы со средствами защиты, содержащие как видимые невооруженным глазом элементы, так и элементы, высвечиваемые в инфракрасном излучении. С помощью устройства по изобретению элементы обоих типов считываются по существу одновременно посредством избирательной фильтрации излучения от каждой версии изображения информации.

В типовом случае вторые противолежащие торцевые грани расположены перпендикулярно параллельным боковым сторонам и могут быть также перпендикулярны первым противолежащим торцевым граням. Это упрощает оптическую систему световода.

Две части отраженного излучения могут приниматься различными участками единого приемного устройства, такого как линейка ПЗС, или же могут направляться на различные приемные устройства, составляющие вместе "фотоприемник".

В одном из примеров выполнения одна часть отраженного излучения проходит к фотоприемнику без фильтрации, в то время как другая часть фильтруется перед поступлением на фотоприемник. В других примерах выполнения подвергаться фильтрации могут обе части.

В типовом случае источник оптического излучения генерирует излучение в спектральных диапазонах видимого и невидимого излучения, при этом диапазон невидимого излучения представляет собой инфракрасное или ультрафиолетовое излучение. Однако возможны и другие сочетания, такие как три или более диапазонов (либо все видимого излучения, либо все невидимого излучения, либо в комбинации) или два диапазона видимого излучения, например инфракрасного и ультрафиолетового. Полоса (полосы) пропускания каждого фильтра выбираются соответственно.

Таким образом, изобретение обеспечивает создание устройства для считывания информации, которое является простым по конструкции, дает высокое качество работы и имеет высокое быстродействие при низком потреблении мощности на освещение при считывании информации на транспортируемых носителях, таких как, например, бумага или пластик, и в частности, при считывании документов со средствами безопасности, таких как кредитные карты, идентификационные карты и банкноты, в процессе их нахождения на транспортной системе, такой как машина для обработки банкнот.

Использование световода указанного вида обеспечивает концентрацию излучения на носителе информации, позволяя применять относительно слабые источники излучения, и в то же время предоставляя возможность простым и компактным образом разделять передаваемое и принимаемое излучение (и, соответственно, использовать простую и компактную передающую и принимающую аппаратуру).

Перечень фигур чертежей

Пример выполнения устройства для считывания информации будет описан далее со ссылкой на чертеж, который изображает структурную схему устройства для считывания графической и текстовой информации в соответствии с изобретением.

Пример выполнения изобретения

Устройство для считывания информации содержит источник 3 излучения, световод 2, линзу 4 и линейку 5 ПЗС или других фоточувствительных элементов, которая в данном примере является приемником изображения, блок 6 управления линейкой 5 ПЗС и аналого-цифровой преобразователь 7 сигналов линейки 5 ПЗС. В типовом случае графическая и текстовая информация может представлять собой текст и изображения, включая все явные и скрытые элементы, на финансовых документах, таких как банкноты, чеки, дорожные чеки и почтовые денежные переводы.

Источник 3 излучения в данном примере выполнения включает шесть ламп 8 с вольфрамовой нитью, предпочтительно галогенных, мощностью 15 Вт каждая. Разумеется, может использоваться источник любого другого типа, а число ламп может быть отлично от шести. Излучение может быть видимым или невидимым, например инфракрасным или комбинированным. Лампы расположены в одну линию и помещены спереди практически в контакте с верхней скошенной торцевой гранью 10 световода 2. Световод 2 выполнен в виде прозрачной пластины с параллельными боковыми сторонами, в данном примере изготовленной из стекла, причем одна из торцевых граней, в данном примере верхняя торцевая грань 10, скошена под углом 45° к параллельным боковым сторонам 11, 12. Величина угла скоса может быть различной в зависимости от ряда факторов, как подробно описано в международной публикации №WO99/18536, включенной в данное описание в качестве ссылки. Что касается фотоприемной системы, угол призмы определяет места установки линзы 4 и линейки 5 ПЗС, при этом показатель преломления стекла также имеет некоторое значение. Угол скоса и показатель преломления стекла определяют характеристики системы освещения (интенсивность, равномерность и т.д.). Угол скоса выбирается таким, чтобы давать оптимальную концентрацию и оптическое разложение, при этом целесообразный диапазон углов составляет 27-49°, предпочтительно 41-49°.

Торцевая грань 13, лежащая напротив скошенной торцевой грани 10 световода 2, обращена к носителю информации (не показан) и проходит между параллельными сторонами перпендикулярно к ним, хотя могут использоваться и отличные от прямого углы.

Торцевые грани 10, 13 световода 2 образуют "первые противолежащие торцевые грани". Как показано на чертеже, световод имеет пару вторых противолежащих торцевых граней 14, 15, по существу перпендикулярных параллельным боковым сторонам 11, 12 и первым противолежащим торцевым граням 10,13.

При использовании устройства носитель информации находится под торцевой гранью 13 световода 2. Если устройство выполнено стационарным, как в предпочтительном примере выполнения, носитель помещают под торцевую грань 13. Излучение от ламп 8 в диапазонах видимого и инфракрасного излучения поступает в световод 2 через скошенную торцевую грань 10, проходит вниз через световод и выходит через торцевую грань 13, падая далее на информацию на носителе. Затем излучение отражается обратно и проходит через торцевую грань 13. При этом от каждой точки изображения на носителе некоторая часть излучения проходит прямо вверх через световод 2 без отражения от вторых торцевых граней 14, 15, как показано затемненной площадью 20, падает на внутреннюю поверхность торцевой грани 10 и отражается в сторону линзы 4. Далее эта часть отраженного излучения фокусируется на центральный участок линейки 5 ПЗС.

В дополнение к этому другая часть отраженного излучения отражается от вторых торцевых граней 14, 15 световода на наружные поперечные участки 21, 22 торцевой грани 10 и затем отражается через линзу 4 на наружные крайние поперечные участки линейки 5 ПЗС. Таким образом, некоторые лучи от точек а1, а2 отражаются от торцевой грани 14 на участок 22 торцевой грани 10 и затем фокусируются линзой 4 в точки с1, с2 на линейке 5 ПЗС. Таким же образом некоторые лучи от точек а3, а4 отражаются от торцевой грани 15 в точки с3, с4 на линейке 5 ПЗС.

Таким образом, очевидно, что линейка 5 ПЗС воспринимает две копии считываемой информации. Это дало возможность размещения различных оптических фильтров на пути прохода двух различных частей отраженного излучения. В данном примере выполнения сине-зеленый оптический фильтр 25 установлен на световоде 2 на пути части 20 излучения, в то время как инфракрасные оптические фильтры 26, 27 установлены на световоде в совмещении с участками 21, 22 торцевой грани 10.

Инфракрасные оптические фильтры 26, 27 пропускают инфракрасные лучи, препятствуя проходу лучей других длин волн, а сине-зеленый оптический фильтр 25 допускает проход определенного видимого излучения, препятствуя проходу лучей других длин волн.

Блок 6 управления линейкой 5 ПЗС может быть использован далее для получения от различных участков линейки 5 ПЗС цветовой информации, которая после аналого-цифрового преобразования в преобразователе 7 сохраняется в памяти или обрабатывается дальше обычным образом.

Возможность использования отраженного от торцевых граней 14, 15 излучения достигается в первую очередь за счет увеличения размера линейки по сравнению с той, которая используется в устройстве по международной публикации №WO99/18536.

Стандартный световод 2 имеет ширину около 100 мм, высоту около 87 мм и толщину примерно 4 мм.

Линза 4 может представлять собой линзу с фокусным расстоянием 3,5 мм и рабочим полем 12,7 мм. Вследствие "бочкообразного" искажения у кромок рабочего поля линзы инфракрасное изображение будет немного уменьшенным в размере вдоль оси сканирования, в обычном случае на 6-7% меньше видимого изображения.

Изобретение относится к устройствам для считывания информации, например к устройствам для считывания информации с перемещаемых бумажных или пластиковых носителей, таких как банкноты, пластиковые карты. Его применение в сканирующих устройствах позволяет получить технический результат в виде упрощения конструкции, снижения потребляемой мощности, увеличения скорости считывания. Этот результат достигается благодаря тому, что световод имеет форму оптически прозрачной плоскопараллельной пластины, один из торцов которой (обращенный к считываемому документу) перпендикулярен боковым граням пластины, а противоположный торец, под которым расположен источник света, скошен под некоторым углом к боковым граням пластины. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для считывания графической и текстовой информации, содержащее оптический блок, включающий источник излучения, световод и фотоприемник, при этом световод представляет собой прозрачный элемент, по существу, с параллельными боковыми сторонами, выполненный с первыми проходящими между параллельными боковыми сторонами противолежащими торцевыми гранями, из которых одна торцевая грань обращена к источнику излучения и проходит между параллельными боковыми сторонами не перпендикулярно к ним, а другая торцевая грань обращена к подлежащей считыванию графической и текстовой информации, и со вторыми противолежащими торцевыми гранями, проходящими между параллельными боковыми сторонами и первыми противолежащими торцевыми гранями, вследствие чего излучение от источника излучения проходит в световод через одну из первых торцевых граней, направляется на информацию после выхода через другую из первых торцевых граней, отражается обратно в световод и затем направляется световодом к фотоприемнику, при этом устройство выполнено таким образом, что одна часть отраженного излучения проходит к фотоприемнику без отражения вторыми противолежащими торцевыми гранями, а другая часть отраженного излучения проходит к фотоприемнику после отражения одной или обеими вторыми противолежащими торцевыми гранями, причем две части излучения направляются к различным участкам фотоприемника, а устройство дополнительно снабжено оптическим фильтром, через который проходит одна из частей излучения и не проходит другая часть.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторые противолежащие торцевые грани, по существу, перпендикулярны параллельным боковым сторонам.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторые противолежащие торцевые грани, по существу, перпендикулярны первым противолежащим торцевым граням.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде единого приемного устройства.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде линейной матрицы ПЗС.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно включает два различных оптических фильтра, по одному для каждой части отраженного излучения.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанные оптические фильтры включают инфракрасный оптический фильтр и сине-зеленый оптический фильтр.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический фильтр или каждый из оптических фильтров установлен на световоде.9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что источник излучения генерирует излучение в диапазонах видимого и невидимого излучения.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что диапазон невидимого излучения представляет собой диапазон инфракрасного излучения.