CN221151422U - 五色光扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五色光扫描仪，涉及扫描仪技术领域。具体包括控制单元、光源、CIS感应器单元、转换单元、数据处理单元和上位机，控制单元与光源、转换单元和数据处理单元电性连接，其中，光源包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、红外发光二极管和紫外发光二极管；CIS感应器单元设有R通道、G通道和B通道用于输出模拟信号。采用CIS(接触式图像传感器)扫描模式，按照CCD(电荷耦合器件)模式扫描仪输出图像数字信息，改***件连接及控制逻辑的连接，一次扫描可同时获取三种(白光、红外、紫外)图像，并且红外和紫外的图像均为彩色模式图像。

Description

五色光扫描仪

技术领域

本实用新型涉及扫描仪技术领域，特别涉及一种五色光扫描仪，一次扫描采集得到白光(含R、G、B基色图像)、红外、紫外三种图像数据。

背景技术

扫描仪包括光电转换部件、光源部件、A/D转换器、控制主板和机械传动部件等五大部件。光电转换部件是扫描仪的核心，主要包括CCD(电荷耦合器件)或CIS(接触式影像感光器件)。

光源发出光并经过反射和透射聚焦后，CCD将感应的光转换为电压信号，光的强弱对应电压的大小。CCD需要有一套精密配合的光学***，将感应到的光信号转换为模拟电信号，再通过A/D转换器(Analog to Digital Converter，A/D)处理成数字信号。

基于RGB色彩模式，红基色图像、绿基色图像和蓝基色图像合成可以得到了对应了彩色的图像。基色图像中只包含了相应的单色信息，对应RGB色彩模式，R1R2R3……Rn、G1G2G3……Gn、B1B2B3……Bn，经过排列组合得到R1G1B1 R2G2B2 R3G3B3……RnGnBn，经过控制***分别储存为对应的图片。

不同于CCD，CIS集扫描光源、传感器、放大器为一体，对光源照射到扫描原稿上的反射光进行感光后将光信号转变为模拟电信号，再由扫描仪主板上的A/D转换器将电信号转变为数字信号传输给电脑。

通常情况下，扫描仪只能采集白光下的图像，随着扫描仪的广泛应用，特别是在金融、证券、安防、海关、机场等领域，采集防伪票据、紫外图像、证照证件图像，用于可信交易、真伪识别、信息采集等，普通的扫描仪无法满足应用需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种扫描仪，一次扫描能够同时获得白光、红外和紫外图像的设备。

根据本实用新型，提出一种五色光扫描仪，包括控制单元、光源、CIS感应器单元、转换单元、数据处理单元和上位机，所述控制单元与所述光源、所述转换单元和所述数据处理单元电性连接，所述CIS感应器单元与所述转换单元电性连接，其中，

所述光源包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、红外发光二极管和紫外发光二极管；

所述CIS感应器单元设有R通道、G通道和B通道用于输出模拟信号。

优选的，所述光源集成到所述CIS感应器单元上，所述控制单元控制所述红色发光二极管、所述绿色发光二极管、所述蓝色发光二极管同时点亮或熄灭，且与所述红外发光二极管和紫外发光二极管依次点亮或熄灭。

优选的，所述转换单元设置有与所述CIS感应器单元的R通道、G通道和B通道相对应的R通道、G通道和B通道。

优选的，所述CIS感应器单元感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出模拟信号，所述转换单元接收来自所述CIS感应器单元发出的模拟信号后转换为数字信号并输出给所述控制单元，所述控制单元接收来自所述转换单元的数字信号并输出给数据处理单元和上位机。

优选的，所述转换单元、所述控制单元和/或所述数据处理单元支持RGB或BGR顺序排列数据模式。

优选的，所述数据处理单元处理后将数据分成三份(单面扫描状态下)或六份(双面扫描状态下)同时输出给上位机。

优选的，所述控制单元和/或所述数据处理单元合成或存储的图像为彩色模式图像。

本实用新型技术方案采用CIS(接触式图像传感器)扫描模式，按照CCD(电荷耦合器件)模式扫描仪输出图像数字信息，在原有的扫描仪上增加红外发光二极管和紫外发发光二极管，改***件连接及控制逻辑的连接，一次扫描可以同时获取三种(白光、红外光、紫外光)图像，并且红外光、紫外光图像为彩色模式图像，实现多功能扫描，方便快捷。

附图说明

参照附图，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，附图仅用于说明的目的，而非对本实用新型的保护范围进行限制。

图1为本实用新型实施例中涉及的五色光扫描仪的扫描模式框图；

图2为本实用新型实施例中涉及的五色光扫描仪的硬件物理连接(CIS内部结构)原理图(一)；

图3为本实用新型实施例中涉及的五色光扫描仪的硬件物理连接(主板连接)原理图(二)。

附图标号说明：

11、控制单元；12、光源；13、CIS感应器单元；14、转换单元；15、数据处理单元；16、上位机。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

本申请结合CCD和CIS扫描模式的特点提出了一种五色光扫描仪，其扫描模式参见图1。包括控制单元11、光源12、CIS感应器单元13、转换单元14、数据处理单元15和上位机16。

控制单元11与光源12、转换单元14和数据处理单元15电性连接，CIS感应器单元13与转换单元14电性连接。

光源12包括R_LED(红基色)、G_LED(绿基色)、B_LED(蓝基色)、IR_LED(红外)和UV_LED(紫外)五种光源，即红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、红外发光二极管和紫外发光二极管，其中R_LED(红基色)、G_LED(绿基色)和B_LED(蓝基色)同时点亮或熄灭，R_LED(红基色)、G_LED(绿基色)和B_LED(蓝基色)同时点亮时合成白光。

控制单元11依次控制白光(合成光)、红外和紫外依次点亮和熄灭，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出模拟信号，转换单元14，接收来自CIS感应器单元13R通道、G通道和B通道的输出模拟信号并转换为数字信号输出给控制单元11，控制单元11将接收到的数字信号输出给数据处理单元15进行处理，最终将处理后的数据传给上位机16。

控制单元11为用于供专门的集成电路芯片(ASIC)，通过电路控制实现光源12的切换(白光、红外和紫外)。

可知的，CIS感应器单元13对感应到的信号进行处理需要时间，CIS感应器单元13的R通道、G通道和B通道第一次有效模拟信号在下一次点灯时输出。控制单元11控制R_LED(红基色)、G_LED(绿基色)和B_LED(蓝基色)同时点亮合成白光，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出无效信号，控制单元11控制IR_LED(红外)点亮(白光、红外和紫外是依次点亮)，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出白光模拟信号，控制单元11控制UV_LED(紫外)点亮，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出红外模拟信号，再扫描下一行稿件信息，控制单元11控制白光(合成光)点亮，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出紫外模拟信号，控制单元11控制光源切换，CIS感应器单元13感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出模拟信号。

CIS感应器单元13输出的模拟信号通过转换单元14上对应的R通道、G通道和B通道转换为数字信号并输出给控制单元11。

转换单元14为模拟前端(AFE)，将模拟信号转换为数字信号，并对信噪比、信噪失真以及线性度进行控制，比较常见的模拟前端有AD984x系列、AD9923A系列、LM98640系列等。

转换单元14将模拟信号转换为数字信号并输出给控制单元11。数据排列形式有RGB顺序或BGR顺序，其中：W：白光；I：红外；U：紫外；Ln：稿件的第n行。

第一种排列方式(RGB顺序)：

W_R(L₁,1)W_G(L₁,1)W_B(L₁,1)W_R(L₁,2)W_G(L₁,2)W_B(L₁,2)……W_R(L₁,n)W_G(L₁,n)W_B(L₁,n)

I_R(L₁,1)I_G(L₁,1)I_B(L₁,1)I_R(L₁,2)I_G(L₁,2)I_B(L₁,2)……I_R(L₁,n)I_G(L₁,n)I_B(L₁,n)

U_R(L₁,1)U_G(L₁,1)U_B(L₁,1)U_R(L₁,2)U_G(L₁,2)U_B(L₁,2)……U_R(L₁,n)U_G(L₁,n)U_B(L₁,n)

W_R(L₂,1)W_G(L₂,1)W_B(L₂,1)W_R(L₂,2)W_G(L₂,2)W_B(L₂,2)……W_R(L₂,n)W_G(L₂,n)W_B(L₂,n)

……

U_R(L_n,1)U_G(L_n,1)U_B(L_n,1)U_R(L_n,2)U_G(L_n,2)U_B(L_n,2)……U_R(L_n,n)U_G(L_n,n)U_B(L_n,n)

第二种排列方式(BGR顺序)：

W_B(L₁,1)W_G(L₁,1)W_R(L₁,1)W_B(L₁,2)W_G(L₁,2)W_R(L₁,2)…W_B(L₁,n)W_G(L₁,n)W_R(L₁,n)

I_B(L₁,1)I_G(L₁,1)I_R(L₁,1)I_B(L₁,2)I_G(L₁,2)I_R(L₁,2)…I_B(L₁,n)I_G(L₁,n)I_R(L₁,n)

U_B(L₁,1)U_G(L₁,1)U_R(L₁,1)U_B(L₁,2)U_G(L₁,2)U_R(L₁,2)…U_B(L₁,n)U_G(L₁,n)U_R(L₁,n)

W_B(L₂,1)W_G(L₂,1)W_R(L₂,1)W_B(L₂,2)W_G(L₂,2)W_R(L₂,2)…W_B(L₂,n)W_G(L₂,n)W_R(L₂,n)

……

U_B(L_n,1)U_G(L_n,1)U_R(L_n,1)U_B(L_n,2)U_G(L_n,2)U_R(L_n,2)…U_B(L_n,n-1)U_G(L_n,n-1)U_R(L_n,n-1)U_B(L_n,n)U_G(L_n,n)U_R(L_n,n)

控制单元11接收到来自转换单元14的数字信号并对数字信号进行重新排列，该功能也可以由数据处理单元15完成，将重排后的数据输出给上位机16，通过上位机16的应用软件获得对应的扫描图片。

控制单元11或数据处理单元15对数字信号处理成对应光源信息数据，分别获得白光数据、红外数据和紫外数据，数据排列形式有RGB顺序或BGR顺序。其中：W：白光；I：红外；U：紫外；Ln：稿件的第n行。

第一份数据：白光数据

W_R(L₁,1)W_G(L₁,1)W_B(L₁,1)W_R(L₁,2)W_G(L₁,2)W_B(L₁,2)……W_R(L₁,n)W_G(L₁,n)W_B(L₁,n)

W_R(L₂,1)W_G(L₂,1)W_B(L₂,1)W_R(L₂,2)W_G(L₂,2)W_B(L₂,2)……W_R(L₂,n)W_G(L₂,n)W_B(L₂,n)

……

W_R(L_n,1)W_G(L_n,1)W_B(L_n,1)W_R(L_n,2)W_G(L_n,2)W_B(L_n,2)……W_R(L_n,n)W_G(L_n,n)W_B(L_n,n)

第二份数据：红外数据

I_R(L₁,1)I_G(L₁,1)I_B(L₁,1)I_R(L₁,2)I_G(L₁,2)I_B(L₁,2)……I_R(L₁,n)I_G(L₁,n)I_B(L₁,n)

I_R(L₂,1)I_G(L₂,1)I_B(L₂,1)I_R(L₂,2)I_G(L₂,2)I_B(L₂,2)……I_R(L₂,n)I_G(L₂,n)I_B(L₂,n)

……

I_R(L_n,1)I_G(L_n,1)I_B(L_n,1)I_R(L_n,2)I_G(L_n,2)I_B(L_n,2)……I_R(L_n,n)I_G(L_n,n)I_B(L_n,n)

第三份数据：紫外数据

U_R(L₁,1)U_G(L₁,1)U_B(L₁,1)U_R(L₁,2)U_G(L₁,2)U_B(L₁,2)……U_R(L₁,n)U_G(L₁,n)U_B(L₁,n)

U_R(L₂,1)U_G(L₂,1)U_B(L₂,1)U_R(L₂,2)U_G(L₂,2)U_B(L₂,2)……U_R(L₂,n)U_G(L₂,n)U_B(L₂,n)

……

U_R(L_n,1)U_G(L_n,1)U_B(L_n,1)U_R(L_n,2)U_G(L_n,2)U_B(L_n,2)……U_R(L_n,n)U_G(L_n,n)U_B(L_n,n)

可知的，上述对应光源信息数据的排列方式也可以为BGR顺序。

第一份数据：白光数据

W_B(L₁,1)W_G(L₁,1)W_R(L₁,1)W_B(L₁,2)W_G(L₁,2)W_R(L₁,2)……W_B(L₁,n)W_G(L₁,n)W_R(L₁,n)

W_B(L₂,1)W_G(L₂,1)W_R(L₂,1)W_B(L₂,2)W_G(L₂,2)W_R(L₂,2)……W_B(L₂,n)W_G(L₂,n)W_R(L₂,n)

……

W_B(L_n,1)W_G(L_n,1)W_R(L_n,1)W_B(L_n,2)W_G(L_n,2)W_R(L_n,2)……W_B(L_n,n)W_G(L_n,n)W_R(L_n,n)

第二份数据：红外数据

I_B(L₁,1)I_G(L₁,1)I_R(L₁,1)I_B(L₁,2)I_G(L₁,2)I_R(L₁,2)……I_B(L₁,n)I_G(L₁,n)I_R(L₁,n)

I_B(L₂,1)I_G(L₂,1)I_R(L₂,1)I_B(L₂,2)I_G(L₂,2)I_R(L₂,2)……I_B(L₂,n)I_G(L₂,n)I_R(L₂,n)

……

I_B(L_n,1)I_G(L_n,1)I_R(L_n,1)I_B(L_n,2)I_G(L_n,2)I_R(L_n,2)……I_B(L_n,n)I_G(L_n,n)I_R(L_n,n)

第三份数据：紫外数据

U_B(L₁,1)U_G(L₁,1)U_R(L₁,1)U_B(L₁,2)U_G(L₁,2)U_R(L₁,2)……U_B(L₁,n)U_G(L₁,n)U_R(L₁,n)

U_B(L₂,1)U_G(L₂,1)U_R(L₂,1)U_B(L₂,2)U_G(L₂,2)U_R(L₂,2)……U_B(L₂,n)U_G(L₂,n)U_R(L₂,n)

……

U_B(L_n,1)U_G(L_n,1)U_R(L_n,1)U_B(L_n,2)U_G(L_n,2)U_R(L_n,2)……U_B(L_n,n)U_G(L_n,n)U_R(L_n,n)

再通过上位机16的应用软件将对应的含有图像信息的数据存储成对应的彩色、红外、紫外图片。

通过数据处理单元处理后将数据分成三份(单面扫描状态)或六份(双面扫描状态)同时输出给上位机，控制单元和/或数据处理单元合成或存储的图像为彩色模式图像。

示例性的，光源12还可以为阴极荧光灯光源或卤素灯光源，白光LED发光可以通过使用多个互补色的LED发光二极管混合形成白光，也可以在单色LED发光二极管上涂覆相应的荧光粉形成白光。蓝色LED发光二极管激发钇铝石榴石(YAG)荧光粉可以得到白光。实施例中利用红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管同时打开混合成白光。

红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管作为一组，与红外发光二极管和紫外发光二极管组成五种颜色的三组光源。在进行扫描时，依次在三组光源之间切换点亮，按照白光、红外、紫外顺序依次点亮，可以获得对应的光源照射下的图像数据。

在不同光源照射下可以突出稿件的不同信息特征，如防伪标志在紫外照射下可以显现，红外条件下可以滤除原稿上面的红色信息。

实施例中的五色光扫描仪还配合传动***，带动稿件移动，完成整幅稿件的扫描。

传动***包括步进电机和伺服电机，其中步进电机可以通过脉冲信号控制电机角位移量，进而实现控制电机的转速和加速度，达到准确定位的目的。伺服电机，将电压信号转换为转矩和转速，能精确控制运动位置及运动速度。

本申请还公开了一种硬件控制逻辑的连接***，

如图2和图3所示的CIS内部结构示意图和扫描仪主板连接示意图，图2中，VOUT-R、VOUT-G、VOUT-B为并行输出的三段模拟数据，VDD为电源输入引脚，VLED1、VLED2为电源输入引脚，GND为接地，CLK为采集时钟，RS为图像分辨率模数引脚，SP为启动脉冲信号(采集同步信号)。

D4为UV(紫外)发光二极管，D5为IR(红外)发光二极管，D6为BLUE(蓝色)发光二极管，D7为RED(红色)发光二极管，D8为GREEN(绿色)发光二极管，R201-R207均为电阻器，LED_UV、LED_IR、LED_R、LED_G和LED_B为各个光源控制引脚。

图2中，红色发光二极管D7、绿色发光二极管D8和蓝色发光二极管D6的各个光源控制引脚LED_R、LED_G和LED_B通过FFC线连接到扫描仪主板端(图3中)控制信号LED_R引脚，红外发光二极管D5的控制引脚连接到控制信号LED_G引脚，紫外发光二极管D4的控制引脚连接到控制信号LED_B引脚。通过控制单元11发出控制信号依次点亮白光(红色发光二极管D7、绿色发光二极管D8和蓝色发光二极管D6同时点亮)、红外发光二极管D5和紫外发光二极管D4，光源照射到稿件反射到图像传感器，然后分别通过R通道、G通道和B通道输出稿件图像的模拟信号，最后转换单元14转换成数字信号，通过图像处理模块分别得到对应的白光图像、红外图像和紫外图像。

上述实施例中通过接触式图像传感器(CIS)扫描模式，按照电荷耦合器件(CCD)式扫描仪输出图像数字信息，在原有的扫描仪上增加红外发光二极管和紫外发发光二极管，改***件连接及控制逻辑的连接，即可实现多功能扫描，方便快捷。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.五色光扫描仪，包括控制单元(11)、光源(12)、CIS感应器单元(13)、转换单元(14)、数据处理单元(15)和上位机(16)，所述控制单元(11)与所述光源(12)、所述转换单元(14)和所述数据处理单元(15)电性连接，所述CIS感应器单元(13)与所述转换单元(14)电性连接，其特征在于：

所述光源(12)包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、红外发光二极管和紫外发光二极管；

所述CIS感应器单元(13)设有R通道、G通道和B通道用于输出模拟信号。

2.根据权利要求1所述的五色光扫描仪，其特征在于，所述光源(12)集成到所述CIS感应器单元(13)上，所述控制单元(11)控制所述红色发光二极管、所述绿色发光二极管、所述蓝色发光二极管同时点亮或熄灭，且与所述红外发光二极管和紫外发光二极管依次点亮或熄灭。

3.根据权利要求1所述的五色光扫描仪，其特征在于，所述转换单元(14)设置有与所述CIS感应器单元(13)的R通道、G通道和B通道相对应的R通道、G通道和B通道。

4.根据权利要求1所述的五色光扫描仪，其特征在于，所述CIS感应器单元(13)感应到稿件的反射光并通过R通道、G通道和B通道输出模拟信号，所述转换单元(14)接收来自所述CIS感应器单元(13)发出的模拟信号后转换为数字信号并输出给所述控制单元(11)，所述控制单元(11)接收来自所述转换单元(14)的数字信号并输出给数据处理单元(15)和上位机(16)。

5.根据权利要求4所述的五色光扫描仪，其特征在于，所述转换单元(14)、所述控制单元(11)和/或所述数据处理单元(15)支持RGB或BGR顺序排列数据模式。

6.根据权利要求4所述的五色光扫描仪，其特征在于，单面扫描状态下，所述数据处理单元(15)处理后将数据分成三份同时输出给所述上位机(16)。

7.根据权利要求4所述的五色光扫描仪，其特征在于，双面扫描状态下，所述数据处理单元(15)处理后将数据分成六份同时输出给所述上位机(16)。

8.根据权利要求5至7中任一所述的五色光扫描仪，其特征在于，所述控制单元(11)和/或所述数据处理单元(15)合成或存储的图像为彩色模式图像。