RU2305865C2 - Device for reading graphical and textual information - Google Patents
Device for reading graphical and textual information Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305865C2 RU2305865C2 RU2005136817/09A RU2005136817A RU2305865C2 RU 2305865 C2 RU2305865 C2 RU 2305865C2 RU 2005136817/09 A RU2005136817/09 A RU 2005136817/09A RU 2005136817 A RU2005136817 A RU 2005136817A RU 2305865 C2 RU2305865 C2 RU 2305865C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- face
- prism
- reading
- lens
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для считывания графической и текстовой информации, например паспортно-визовых документов, на контрольно-пропускных пограничных пунктах, в местах таможенного контроля аэропортов, железных и автомобильных дорог.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to read graphic and textual information, for example passport and visa documents, at checkpoints at border checkpoints, in places of customs control of airports, railways and highways.
Известно фотосчитывающее устройство (RU 2222033 С1, кл. 7 G02B 6/24, G06K 7/14, 2004/01/20), применяемое в устройствах проверки подлинности банкнот и других ценных документов.A photographing device is known (RU 2222033 C1, cl. 7 G02B 6/24, G06K 7/14, 2004/01/20) used in authentication devices for banknotes and other valuable documents.
Известное фотосчитывающее устройство содержит центральный световод и оптически и механически связанную с ним, по крайней мере, одну пару боковых световодов с источниками излучения. Один конец центрального световода обращен к освещаемому исследуемому объекту, к другому концу обращен матричный фотоприемник, подключенный к блоку регистрации.Known photo-reading device contains a Central fiber and optically and mechanically associated with it, at least one pair of side fibers with radiation sources. One end of the central fiber is facing the illuminated object under study, the other end is facing a matrix photodetector connected to the registration unit.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится необходимость сканирования находящейся на носителе информации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known device include the need to scan information stored on the medium.
Известно также фотосчитывающее устройство текстовой и графической информации (RU 2032217 С1, кл. 6 G06K 7/14, 27.03.1995), содержащее источник света, - полупроводниковый лазер, фокусирующий элемент, последовательно расположенные зеркало, установленное под углом не более 45° к нормали плоскости носителя информации и оптически связанное через него с объективом, линейку независимых фотоприемных элементов, каждый из которых подключен через усилитель к соответствующему пороговому элементу.Also known is a photo-reading device for text and graphic information (RU 2032217 C1, cl. 6 G06K 7/14, 03/27/1995), containing a light source, a semiconductor laser, a focusing element, a mirror in series, mounted at an angle of not more than 45 ° to the normal the plane of the information carrier and optically connected through it to the lens, a line of independent photodetector elements, each of which is connected through an amplifier to the corresponding threshold element.
При перемещении носителя информации по двум координатам относительно создаваемого лазером пятна подсветки на линейку фотоэлементов последовательно проецируются изображения участков носителя информации, при этом реакция фотоэлементов несет информацию, имеющуюся на носителе.When the information carrier is moved in two coordinates relative to the backlight created by the laser, images of the information carrier sections are sequentially projected onto the photocell array, while the reaction of the photocells carries the information available on the medium.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится необходимость сканирования находящейся на носителе информации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known device include the need to scan information stored on the medium.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению относится известное устройство для считывания графической и текстовой информации (RU 2237282 С2, кл. 7 G06K 7/10, G02B 6/10, H04N 1/00, 27.09.2004).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution relates to a known device for reading graphic and textual information (RU 2237282 C2, CL 7 G06K 7/10,
Известное устройство содержит источник излучения, выполненный в виде линейки ламп накаливания, световод с участком, оптически связанным с носителем информации, и фотоприемник - линейку фотоприемных элементов, подключенных к аналого-цифровому преобразователю. Световод выполнен в виде оптически прозрачной плоскопараллельной пластины, один из торцов которой (обращенный к считываемому документу) перпендикулярен боковым граням пластины, а противоположный торец, под которым расположен источник излучения, скошен под некоторым углом к боковым граням пластины. Вторые торцевые грани пластины выполнены отражающими.The known device contains a radiation source, made in the form of a line of incandescent lamps, a fiber with a section optically connected to the storage medium, and a photodetector - a line of photodetector elements connected to an analog-to-digital converter. The fiber is made in the form of an optically transparent plane-parallel plate, one of the ends of which (facing the document to be read) is perpendicular to the side faces of the plate, and the opposite end, under which the radiation source is located, is beveled at an angle to the side faces of the plate. The second end faces of the plate are made reflective.
Изображение освещенного участка носителя информации, отражаясь от скошенного торца пластины, направляется на объектив, в плоскости изображения которого размещена линейка фотоприемных элементов, сигналы от которых после аналого-цифрового преобразования в преобразователе сохраняются в памяти или обрабатываются дальше обычным образом.The image of the illuminated section of the information carrier, reflected from the beveled end of the plate, is sent to the lens, in the image plane of which there is a line of photodetector elements, the signals from which after analog-to-digital conversion in the converter are stored in memory or processed further in the usual way.
Для считывания полного объема информации с носителя его перемещают (сканируют) относительно торца, перпендикулярного боковым граням пластины - входной грани световода.To read the full amount of information from the carrier, it is moved (scanned) relative to the end face perpendicular to the side faces of the plate — the input face of the fiber.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится нелинейность спроецированного на линейку фотоприемных элементов изображения считываемого участка носителя вследствие его «бочкообразного» искажения у кромок рабочего поля линзы, ограниченное поле зрения устройства и необходимость сканирования находящейся на носителе информации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the nonlinearity of the readable portion of the medium projected onto the line of photodetector elements due to its “barrel-like” distortion at the edges of the lens’s working field, the limited field of view of the device and the need to scan the information on the medium.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение скорости считывания информации, уменьшение габаритов устройства и повышение качества изображения.The task to which the invention is directed is to increase the speed of reading information, reducing the size of the device and improving the image quality.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении поля зрения устройства при одновременном уменьшении его габаритов и повышении качества изображения.The technical result obtained by the implementation of the invention is to increase the field of view of the device while reducing its size and improving image quality.
Указанный технический результат при, осуществлении изобретения достигается тем, что в заявляемом устройстве для считывания графической и текстовой информации, включающем осветитель, последовательно установленные световод с участком оптической связи с объектом считывания, объектив, матричный фотоприемник и подключенный к нему блок обработки изображения объекта считывания, в отличие от известного устройства, световод выполнен в виде двух последовательно с зазором установленных призм - четырехгранной с участком для размещения объекта считывания и меньшей по ширине трехгранной прямоугольной; осветитель выполнен в виде, по крайней мере, одной пары линеек источников света, установленных симметрично вблизи противоположных боковых граней четырехгранной призмы и/или вблизи ее выходной грани симметрично относительно трехгранной призмы; у четырехгранной призмы отражающая грань, смежная с участком для размещения объекта считывания, соизмерима с ним и образует острый угол с входной гранью, обеспечивающий полное внутреннее отражение возвращенной к ней линии визирования, а отражающая грань, противоположная входной, образует с ней оптический клин; при этом другие углы между гранями четырехгранной призмы и их длины выбираются из условия трехкратного отражения от них линии визирования и ее падения на расположенную под тупым углом к входной - выходную грань и сопрягаемую с ней входную гипотенузную грань прямоугольной призмы под углом, близким к нормальному, причем параметры прямоугольной призмы выбираются из условия отражения линии визирования от ее первой катетной грани, размещенной в одной плоскости с входной гранью первой призмы, второго полного внутреннего отражения от входной гипотенузной грани и падения на выходную вторую катетную грань под нормальным углом; при этом между объективом и выходной гранью прямоугольной призмы установлена дополнительная отрицательная плоско-вогнутая линза, с центром кривизны сферической поверхности которой на линии визирования совмещен входной зрачок объектива, в плоскости изображения которого установлен матричный фотоприемник.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the inventive device for reading graphic and textual information, including a illuminator, sequentially installed optical fiber with a section of optical communication with the reading object, a lens, an array photodetector and an image processing unit of the reading object connected to it, unlike the known device, the fiber is made in the form of two in series with the gap of the installed prisms - tetrahedral with a section for placing the object reading and a smaller width of a triangular rectangular; the illuminator is made in the form of at least one pair of rulers of light sources installed symmetrically near the opposite side faces of the tetrahedral prism and / or near its exit face symmetrically with respect to the trihedral prism; for a tetrahedral prism, the reflecting face adjacent to the site for the reading object is commensurate with it and forms an acute angle with the input face, which provides full internal reflection of the line of sight returned to it, and the reflecting face opposite the input forms an optical wedge with it; in this case, other angles between the faces of the tetrahedral prism and their lengths are selected from the condition of triple reflection of the line of sight from it and its fall on the output face and the input hypotenous face of the rectangular prism, which is at an angle close to normal, located at an obtuse angle to the input one, and the parameters of a rectangular prism are selected from the condition of reflection of the line of sight from its first leg, placed in the same plane as the input face of the first prism, the second total internal reflection from the input hypotenuse face and falling on the output second cathete face at a normal angle; at the same time, an additional negative plane-concave lens is installed between the lens and the output face of the rectangular prism, with the center pupil of the spherical surface of which on the line of sight is the entrance pupil of the lens, in the image plane of which an array photodetector is installed.
Указанный технический результат достигается также тем, что боковые грани и/или освещаемые участки выходной грани четырехгранной призмы выполнены матовыми, за исключением локальных участков на них, сопрягаемых с источниками света, участок для размещения объекта считывания снабжен установленным с зазором защитным стеклом в виде плоскопараллельной пластины, и между отрицательной линзой и объективом установлено поворотное зеркало.The specified technical result is also achieved by the fact that the side faces and / or the illuminated sections of the output face of the tetrahedral prism are made opaque, with the exception of local sections on them that are interfaced with light sources, the area for accommodating the reading object is equipped with a protective glass installed with a gap in the form of a plane-parallel plate, and a rotary mirror is mounted between the negative lens and the lens.
На фиг.1 изображено заявляемое устройство, на фиг.2 - то же, вид сверху.Figure 1 shows the inventive device, figure 2 is the same, a top view.
Заявляемое устройство для считывания графической и текстовой информации содержит осветитель 1, последовательно установленные световод 2, плосковогнутую линзу 3, объектив 4, матричный фотоприемник 5 и подключенный к нему блок 6 обработки изображения объекта считывания 7.The inventive device for reading graphic and textual information comprises a illuminator 1, a sequentially mounted light guide 2, a flat-
Световод 2 (фиг.1) представляет собой установленные последовательно четырехгранную 8 - первую призму и трехгранную прямоугольную 9 - вторую призму с зазором 10 между ними. Четырехгранная призма 8 имеет входную 11, две отражающих - 12 и 13 и выходную 14 грани. На входной грани 11 имеется участок 15 для размещения на нем объекта считывания 7 - носителя графической и текстовой информации.The light guide 2 (figure 1) is a sequentially mounted tetrahedral 8 - the first prism and a trihedral rectangular 9 - the second prism with a gap 10 between them. The tetrahedral prism 8 has an input 11, two reflective - 12 and 13, and an
Осветитель 1 объекта считывания 7 представляет собой одну или несколько пар линеек 16 источников света, предпочтительно светодиодов, которые установлены (фиг.2) попарно симметрично вблизи боковых граней 17 и 18 четырехгранной призмы 8 или вблизи участков 19 и 20 выходной грани 14 симметрично относительно трехгранной призмы 9, ширина которой меньше ширины четырехгранной призмы 8. Пары линеек 16 источников света могут быть установлены в обоих указанных местах.The lighter 1 of the reading object 7 is one or more pairs of
У четырехгранной призмы 8 отражающая грань 12, смежная с участком 15 для размещения объекта считывания 7, соизмерима с ним и образует острый угол с входной гранью 11, обеспечивающий полное внутреннее отражение от нее возвращенной гранью 12 линии визирования. Отражающая грань 13 противоположной входной гранью 11 образует с ней оптический клин, с основанием, сопрягаемым с ребром отражающей грани 12.At the tetrahedral prism 8, the reflecting face 12 adjacent to the plot 15 for receiving the reading object 7 is comparable with it and forms an acute angle with the input face 11, which ensures complete internal reflection from it by the returned face line 12 of the line of sight. The reflecting face 13 of the opposite input face 11 forms an optical wedge with it, with the base mating with the edge of the reflecting face 12.
Угол оптического клина между входной 11 и отражающей 13 гранями, тупой угол между входной 11 и выходной 14 гранями, а также длины всех граней четырехгранной призмы 8 выбираются минимальными из условия трехкратного отражения от них линии визирования и ее падения на выходную грань 14 и сопрягаемую с ней входную гипотенузную грань 21 прямоугольной призмы 9 под углом, близким к нормальному.The angle of the optical wedge between the input 11 and the reflecting 13 faces, the obtuse angle between the input 11 and the
Одна катетная грань 22 прямоугольной призмы 9, размещенная в одной плоскости с входной гранью 11 четырехгранной призмы 8, образует с гипотенузной гранью 21 угол, обеспечивающий полное внутреннее отражение гипотенузной гранью 21, отраженной катетной гранью 22 возвращенной линии визирования и падение ее на выходную - другую катетную грань 23 прямоугольной призмы 9 под нормальным углом.One
Отражающие грани 12 и 13 четырехгранной призмы 8 и отражающую катетную грань 22 прямоугольной призмы 9 целесообразно выполнить зеркальными.The reflecting faces 12 and 13 of the tetrahedral prism 8 and the reflecting
За выходной гранью 23 прямоугольной призмы 9 установлена отрицательная плоско-вогнутая линза 3, с центром кривизны сферической поверхности которой на линии визирования совмещен входной зрачок объектива 4, в плоскости изображения которого установлен матричный фотоприемник 5, подключенный к блоку 6 обработки изображения объекта считывания 7.A negative plane-
Боковые грани 17 и 18 четырехгранной призмы 8 и/или участки 19 и 20 ее выходной грани 14, в зависимости от того, где будут установлены линейки 16 светодиодов, целесообразно выполнить матовыми за исключением локальных участков на них, сопрягаемых с источниками света линеек 16.The
Участок 15 для размещения объекта считывания 7 на входной грани 11 четырехгранной призмы 8 целесообразно снабдить установленным с зазором защитным стеклом 24 в виде плоскопараллельной пластины.Section 15 to accommodate the reading object 7 on the input face 11 of the tetrahedral prism 8, it is advisable to provide installed with a gap protective glass 24 in the form of a plane-parallel plate.
Между отрицательной линзой 3 и объективом 4 для уменьшения продольных габаритов устройства по длине может быть установлено поворотное зеркало 25.A
Устройство для считывания графической и текстовой информации работает следующим образом.A device for reading graphic and text information works as follows.
Излучение светодиодов линеек 16, прошедшее через не ослабляющие световые потоки полированные участки матовых поверхностей, например, боковых граней 17 и 18 четырехгранной призмы 8, испытывая множественные отражения внутри призмы, в том числе от матовых поверхностей, создает равномерное диффузное освещение участка 15 для размещения объекта считывания 7 и, соответственно, размещенного на защитном стекле 24 самого объекта считывания 7.The radiation of the LEDs of the
Пучок лучей, и, соответственно, линия визирования от освещенного объекта считывания 7, расположенного в предметной плоскости объектива 4, проходя через защитное стекло 24 и входную грань 11 четырехгранной призмы 8, отражается от смежной с участком 15 грани 12 в сторону входной грани 11 под углом, обеспечивающим полное внутреннее отражение от нее.The beam of rays, and, accordingly, the line of sight from the illuminated reading object 7, located in the objective plane of the lens 4, passing through the protective glass 24 and the input face 11 of the tetrahedral prism 8, is reflected from the adjacent face 15 of the face 12 towards the input face 11 at an angle providing full internal reflection from it.
После второго отражения от грани 11 пучок падает на отражающую грань 13 и, отразившись от нее (третье отражение), направляется под углом, близким к нормальному, в сторону выходной грани 14 четырехгранной призмы 8. Далее пучок света проходя выходную грань 14 первой призмы 8 и сопрягаемую с ней входную гипотенузную грань 21 второй призмы 9, отражается от ее катетной грани 22, падает на гипотенузную грань 21 под углом, обеспечивающем полное внутреннее отражение от нее. Отразившись, пучок лучей через выходную катетную грань 23 под нормальным углом выходит из призменной системы. Далее пучок лучей проходит отрицательную плоско-вогнутую линзу 3, уменьшающую угол схождения пучка, и после поворотного зеркала 25 фокусируется объективом 4 в плоскости изображения - на матричном фотоприемнике 5, создавая изображение считываемого объекта 7.After the second reflection from the face 11, the beam falls on the reflecting face 13 and, reflected from it (third reflection), is directed at an angle close to normal to the
С матричного фотоприемника 5 сигнал поступает на блок 6 обработки изображения, где происходит последующая обработка считанного изображения.From the
Угол между гранями 11 и 12 призмы 8 и длина грани 12 выбирается из условия обеспечения минимальной толщины четырехгранной призмы 8 и обеспечения полного внутреннего отражения входной гранью 11 возвращенного к ней пучка. За счет этого разработанная призменная система (световод 2) имеет высоту меньшую, чем наименьший линейный размер считываемого документа, а за счет многократного отражения пучка лучей в призмах увеличивает оптическую длину хода луча, что, в свою очередь, позволяет уменьшить длину световода 2 и снизить требования к качеству объектива 4.The angle between the faces 11 and 12 of the prism 8 and the length of the face 12 is selected from the condition of ensuring the minimum thickness of the tetrahedral prism 8 and ensuring full internal reflection by the input face 11 of the beam returned to it. Due to this, the developed prism system (fiber 2) has a height less than the smallest linear size of the document being read, and due to the multiple reflection of the beam in the prisms, it increases the optical path length of the beam, which, in turn, reduces the length of fiber 2 and reduces the requirements to lens quality 4.
В поле зрения оптической системы устройства находится весь считываемый документ, что исключает необходимость его сканирования и повышает скорость его считывания.The entire readable document is in the field of view of the optical system of the device, which eliminates the need for scanning and increases the speed of its reading.
Визирная линия в оптической системе устройства перпендикулярна плоскости считываемого документа 7, что позволяет получить на матричном фотоприемнике 5 изображение считываемого документа 7 без геометрических искажений, что, в свою очередь, упрощает и ускоряет последующую обработку изображения считанного документа, одновременно упрощает и удешевляет блок 6 обработки изображения объекта считывания.The sight line in the optical system of the device is perpendicular to the plane of the read document 7, which allows you to get an image of the read document 7 on the
В опытном образце заявляемого устройства для считывания текстовой и графической информации в качестве комплектующих были использованы в качестве осветителя линейка со светодиодами L-314LWC фирмы «PARA LIGHT ELECTRONICS CO, Ltd», Тайвань, объектив модель TV Lens F1,4-16 фирмы «ERNITEC», Дания, в качестве приемника - матричный фотоприемник с блоком обработки изображения объекта считывания модель MAA-3150LC-U, ЗАО «Иста-техника», Россия. Испытания опытного образца показали, что время считывания и распознавания изображения паспорта составляет менее 1 с.In the prototype of the inventive device for reading text and graphic information as components, a ruler with L-314LWC LEDs from PARA LIGHT ELECTRONICS CO, Ltd, Taiwan, a lens model TV Lens F1,4-16 from ERNITEC were used as illuminators , Denmark, as the receiver - a matrix photodetector with an image processing unit for the reading object model MAA-3150LC-U, ZAO Ista-tehnika, Russia. Tests of the prototype showed that the time of reading and recognition of the image of the passport is less than 1 s.
Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.Thus, it is seen that the above information confirms the possibility of implementing the claimed invention, achieving the specified technical result and solving the problem.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136817/09A RU2305865C2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Device for reading graphical and textual information |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136817/09A RU2305865C2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Device for reading graphical and textual information |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005136817A RU2005136817A (en) | 2007-06-10 |
RU2305865C2 true RU2305865C2 (en) | 2007-09-10 |
Family
ID=38312050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005136817/09A RU2305865C2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Device for reading graphical and textual information |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305865C2 (en) |
-
2005
- 2005-11-18 RU RU2005136817/09A patent/RU2305865C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005136817A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6429927B1 (en) | Imaging device, especially for optical fingerprinting | |
US5187748A (en) | Optical apparatus for fingerprint identification system | |
US8094305B2 (en) | Efficient optical arrangement for illumination and detection of label-free biosensors and method to reduce interference fringes in label-free imaging | |
KR860007608A (en) | Uneven Surface Data Detection Device | |
WO2006128177A3 (en) | Electro-optical scanner having exit window with light collecting optics | |
US8811690B2 (en) | Imaging device having a prismatic element | |
JP3153412B2 (en) | Data symbol reading device | |
HU227013B1 (en) | Device for verifying documents | |
US5256868A (en) | Contact scanners for scanning images of an illuminated film onto a photosensor array | |
RU2305865C2 (en) | Device for reading graphical and textual information | |
RU53041U1 (en) | DEVICE FOR READING GRAPHIC AND TEXT INFORMATION | |
US3783295A (en) | Optical scanning system | |
JPS63241510A (en) | Optical type scanner with telecentric train camera | |
CN103335279B (en) | Light-emitting device and imageing sensor | |
WO2016086720A1 (en) | Hyperspectral scanner | |
JP2005525892A (en) | Subject image playback device | |
US5627689A (en) | Light-supplying optical device | |
RU2237282C2 (en) | Device for reading graphic and text information | |
US6409088B1 (en) | Scanning device for capturing images | |
JP2677351B2 (en) | 3D object external inspection system | |
US4758715A (en) | Illumination device for optical recognition and reading having curved mirrors | |
US7221489B2 (en) | Live print scanner with holographic platen | |
JP3222659B2 (en) | Data symbol reading device | |
RU2210108C2 (en) | Image read-out scanning device | |
CN221882483U (en) | A Spectral Confocal Measurement System Based on Multi-Slits |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081119 |