JP2004127235A

JP2004127235A - Optoelectronic document reading apparatus and method for reading indicia

Info

Publication number: JP2004127235A
Application number: JP2003061594A
Authority: JP
Inventors: Sivasamy Premjeyanth; シバサミー　プレムジェヤンス; Michael Robert Balderston; マイケル　ロバート　バルダーストン
Original assignee: Canadian Bank Note Co Ltd
Current assignee: Canadian Bank Note Co Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-04-22
Also published as: DE10309659A1; HK1056941A1; CA2375577C; CN1288892C; AU2003200909A1; CA2375577A1; AU2003200909B2; CN1458618A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a document reading apparatus in which indicia appearing on a document in a mechanically readable zone (MRZ) thereof is made visible only under illumination by non-visible light. <P>SOLUTION: An optoelectronic image sensor (CCD) captures a document image including the indicia rendered visible by the UV source illumination, and the covert indicia is identified from the captured image. An optical path, being folded by two mirrors, extends between a reading surface and the image sensor. A lens for focusing light defining the image onto the image sensor is provided in the optical path. The reader may also include arrays of visible light sources for illuminating visible light indicia, in addition to UV and IR LED arrays, and any IR light sources may also be used for illuminating visible OCR characters. A controller is provided to sequentially drive each different light source bank. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはセキュリティ機器の分野、より特定的には、可視光スペクトル外の照明、すなわち紫外線（ＵＶ）または赤外線（ＩＲ）光の存在下でのみ可視状態になる内容を読取るためのオプトエレクトロニクス文書読取り装置であって、かかる内容が、文書上に印刷された、テキスト、画像またはその他の印（ｉｎｄｉｃｉａ）の形態か、あるいは文書の基材内に埋込まれた表面が可視の内容の形態をとるオプトエレクトロニクス文書読取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
パスポートまたはその他の身分証明文書といったような文書のセキュリティを改善するための既知の方法のいくつかは、紫外線（ＵＶ）光の存在下でのみ可視状態となる材料を利用する。かかる材料は、ＵＶ−可視の印を文書に印刷すべくセキュリティ印刷のために用いられるある種のインクに添加されてきており、これによるとかかる文書を見る一般の人はその文書上にこのような印が存在することに気づかないものの、知識を有する人（例えば税関員）ならば、ＵＶ照明下でかかる文書を点検してその文書の真正を査定する目的でかかる印を識別することになる。かかる隠されたＵＶ印刷の印の識別において使用される既知のデバイスは、ＵＶ照明を発出するＵＶ螢光管を含んでなる。使用中、点検すべき文書は、文書上のあらゆる隠されたＵＶ可視の印が可視光で螢光を発する（すなわち点検者に対して可視状態になる）ような形で、かかるデバイスにより発出されるＵＶ照明の下に置かれる。しかしながら、不利なことには、かかるデバイスは、単に特定のエリアを照明する役割しか果たさず、ＵＶ螢光インクを用いて印刷された不可視の印を、デバイス自体が読取ること（すなわち解釈するための自動プロセスを介して）はできないという点において、受動的なものにすぎない。その代わり、かかる既知のデバイスのユーザは、その文書が何らかの隠された印を含むか否かを見極めるために、結果として得られた画像を手で見て個人的に解釈することが求められる。その上、ＵＶ螢光管は、冗長な安定化時間をもち、従って、ＵＶインクで印刷された印影を読取るために自動化されたデバイスが必要とするような何らかの高速処理アプリケーションに対処すべく使用することができない。さらに、かかる管は、それらが生成する照明のピーク波長が、一般的に経時的に変動することから、本質的に不安定な（従って、信頼性が低い）ものである。
【０００３】
従って、ＵＶまたはＩＲ光の照明を受けた場合にのみ可視状態になるものをもつセキュリティ文書を、比較的高速に処理するための自動化ベースで動作する文書読取り装置に対するニーズがある。さらに、かかるＵＶインク（またはＩＲ−インク）で印刷された隠された印を全ページにわたり読取ることのできる文書読取り装置に対するニーズもある。また、読取るべき文書の１またはそれ以上の所定の表面エリア上の特定の印に応じて、赤外線、可視光線および紫外線周波数帯域のうちのいずれかの中にある周波数または周波数帯域をもつ光により、かかるエリアを照明し、１つのかかる周波数または帯域から別の周波数または帯域に急速に切換えることができるような読取り装置に対するニーズもある。さらにまた、かかる印を自動的に読取り解釈することのできる文書読取り装置に対するニーズもある。その上、可動部分の削減または除去を可能にする半導体部品から構成されるような文書読取り装置に対するニーズもある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１の印は、可視光での照明を受けた場合には不可視であり、所定の周波数範囲の不可視光での照明を受けた場合には可視状態になる、文書の機械読取り可能ゾーン内の第１の印の自動読取りのためのオプトエレクトロニクス文書読取り装置および方法が提供される。読取り装置によって読取られるべき機械読取り可能ゾーンを含む文書を配置するための読取り面が提供される。複数の第１の光源が、読取り面から離れたところにあり、第１の印を可視にすべく駆動されたときに所定の周波数範囲の不可視光（例えば３７０ｎｍのピーク波長をもつＵＶ光）で読取り面上の文書の機械読取り可能ゾーンを照明するように構成されている。画像センサが、このセンサ上に集束された光により画定された画像を捕捉し、捕捉された画像を表わす電子データを生成するように構成されている。光路が、読取り面と画像センサとの間に延び、センサ上に画像を画定する光を集束させるように構成されたレンズを含んでなる。第１の光源が駆動されたときに読取り面上の文書の機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射された光によって画定された第１の印を含む文書画像が、光路を介して画像センサに転送され、この画像センサにより捕捉される。文書コントローラが、捕捉された画像から印を識別し、表示および／または処理のため識別された印を出力するように構成されている。
【０００５】
第１の光源は、所定の紫外線周波数範囲の光を発出するように構成されたＵＶＬＥＤでよく、かくして第１の印は、所定の紫外線周波数範囲の光による照明を受けた場合には可視光を発出するようなＵＶ螢光物質を含む。好ましくは、光路は、その内部で複数の反射表面により折り畳まれている。
【０００６】
読取り装置はまた、好ましくは、可視光での照明を受けた場合に可視になる機械読取り可能ゾーン内の第２の印の自動読取り用としてさらに構成されている。複数の第２の光源（例えば可視ＬＥＤ）が、読取り面から離れて配置され、駆動されたときに可視光（例えば６５０ｎｍのピーク波長をもつ）で機械読取り可能ゾーンを照明するように構成されている。第２の光源の駆動時に、文書画像は、機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射された光により画定された第２の印を含んでいる。さらに文書読取り装置は、好ましくは、ＯＣＲ標準仕様に従って構成された文字を含む機械読取り可能ゾーン内の第３の印の自動読取り用としてさらに構成されている。複数の第３の光源（例えばＩＲ　ＬＥＤ）が、読取り面から離れて配置され、第３の光源が駆動されたときにＯＣＲ標準仕様に従って所定の赤外線周波数範囲の光で機械読取り可能ゾーンを照明するように構成されている。第３の光源が駆動されたとき文書画像は、機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射された光により画定された第３の印を含んでいる。
【０００７】
（例えば、ＩＲ、可視光およびＵＶといった順で逐次的ベースで）光源の駆動を制御するように構成されたコントローラと、レンズと画像センサとの間の光路内に配置され、第１の光源の反射光を除去するように構成された光学フィルタと、捕捉された画像から印を識別し、表示および／または処理のためにその識別された印を出力するように構成された文書コントローラと、を提供することもできる。
【０００８】
光源は、第１の列が第１の光源を含み、第２の列が第２の光源を含み、第３の列が第３の光源を含むように配置され、各列の光源は、機械読取り可能ゾーンに均等な照明を提供するように配置されている。さらに、光源の各列から生成された照明は、画像センサの飽和を回避するのに相当する強度を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下で、好ましい実施形態およびそれに関する以下の図を参考にして詳述するが、この図において全体にわたり同じ参照番号は同じ要素を示している。
【００１０】
図１および２は、本発明による文書読取り装置の好ましい実施形態が応用する光学的動作原理を示す。高速に制御されて、３つの異なるタイプのＬＥＤ、すなわち赤外線周波数帯域内の光を発出するＩＲ　ＬＥＤ、可視光周波数帯域（可視スペクトル）内の光を発出する可視光ＬＥＤ、および紫外線周波数帯域内の光を発出するＵＶ　ＬＥＤの列を含む光源アレイ３５から発出された光で、文書１０が照明される。異なるタイプの該ＬＥＤ（すなわちＩＲ、可視光およびＵＶ）は、好ましい実施形態では、順番に点灯され、かくしてＬＥＤは、ＬＥＤのタイプに従って逐次的に、例えば最初にＩＲ照明、第２に可視光照明そして第３にＵＶ照明という順序で点灯される。必要ならば、ユーザは、対象とする特定の画像を高速に照明して読取るために使用されるＬＥＤタイプの１つに対応するように、周波数または周波数のカテゴリ（例えば、ＵＶ）を選択することができる。
【００１１】
機械読取り可能な旅券（ＭＲＴＤ）といったような数多くのセキュリティ文書は、光学文字認識（ＯＣＲ）仕様を用いて文字読取りを統制する国際標準化機構ＩＳＯ１８３１規格ならびにかかる文字が可視状態のものであることを要求する国際民間航空機関ＩＣＡＯにより設定された旅行用文書についての仕様（９３０３文書、７．２．１節）の両方に適合していなければならない印刷された情報を含む。ＩＳＯ１８３１に規定されるように、文書の機械読取り可能ゾーン（ＭＲＺ）内に現われるあらゆるセキュリティフィーチャは、Ｂ９００の範囲にある、すなわちスペクトルの近赤外（９００±５０ｎｍ）部分内のあらゆるＯＣＲ文字の正確な読取りと干渉するものであってはならない。
【００１２】
必要ならば、（ｉ）上述のＯＣＲ規格に従って文字を読取ることおよび（ｉｉ）隠されたＩＲ可視の印を照明してかかる印を可視的なひいては読取り可能なものにすること、という２つの目的のいずれかまたは両方のために、ＩＲ　ＬＥＤ列を使用可能である。かかる実施形態においては、隠された印は、ＩＲ　ＬＥＤにより発出された周波数のＩＲ照明下で螢光を発する材料（すなわちインク）を用いて、文書上に印刷されることになる。このようにして、かかる隠されたＩＲ可視の印は、本明細書に記述されている実施形態の隠されたＵＶ可視の印と同じ要領で機能することになる。
【００１３】
透明なウインドウ（図示せず）が、文書１０を置くための読取り面と読取り装置用の保護ハウジング表面とを提供し、該ウィンドウは、図１および２に示す読取り装置の光学部品と文書との間にある。
【００１４】
ＬＥＤが発出した光波は、かかる照明下で読取るべき文書の機械読取り可能ゾーン（ＭＲＺ：Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｒｅａｄａｂｌｅ　Ｚｏｎｅ）全体に均一な（すなわち均等な）照明を提供し、こうして文書を１ページずつ迅速に読みとることができる。文書１０により発出および／または反射された光波は、下部ミラー２０に到達してここで上部ミラー２５に向けて反射され、ここで下向きになって、まず最初は、文書が発出／反射した光波の光子を収集し集束するレンズ３０を通過し、次に光学フィルタ３２を通して、そしてその後オプトエレクトロニクス画像センサ４０上へと至る。
【００１５】
図示するとおり、レンズ３０およびミラー２０、２５の光学特性および機械上の配置は、次のように設定される。すなわち、全ＭＲＺ（本明細書に記述する実施形態では最高１２０ｍｍ×８０ｍｍである）が、かなりのひずみを生じさせることなくオプトエレクトロニクス画像センサ４０（本明細書に記述する実施形態では６．９１ｍｍ×４．６ｍｍ）上に集束させられるように、かつより長い光路が読取り装置内部にてコンパクトな配置で折畳まれるように、設定される。
【００１６】
ＵＶ　ＬＥＤ照明により励起される、文書１０上の印刷された螢光発生物質は、センサ４０上に鮮明な画像を生成するのに要するスペクトルよりも広い光波周波数スペクトルを発出し、光学フィルタ３２（４２０ｎｍにて遮断波長をもつ）は、その広いスペクトルを削減する。光学フィルタ３２は、可視光または近ＩＲ光に影響を及ぼさないが、反射された不要なＵＶ電磁波（ＣＣＤ画像センサはこの電磁波に対する感度が高く、この電磁波が画像を過度に明るくかつ不明瞭に見えるようにする）および紫色周波数帯域内のいくらかの可視光を除去し、かかる光波が画像センサ４０に到達しないようにする。有利なことには、不要なＵＶスペクトル成分を除去することにより、可視および近ＩＲ帯域の画像が改善される。
【００１７】
本明細書に記述する文書読取り装置内にて用いるために選択された画像センサ４０は、ＣＣＤ（電荷結合素子）、具体的には、米国のＥａｓｔｍａｎ　Ｋｏｄａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙにより製造または供給されている製品識別番号ＫＡＦ−４０１Ｅとして販売されるセンサである。他の実施形態において使用するのに適した他のセンサとしては、製品識別番号ＫＡＣ−１３１０としてＫｏｄａｋから供給されているようなＣＭＯＳセンサおよびＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｎｓｏｒ）がある。
【００１８】
１２０ｍｍ×８０ｍｍのＭＲＺ（視野エリア）（図３に示す文書１０のエリア５０を参照）が、ポータブルデータファイル（ＰＤＦ）画像、写真といった可視画像、ＯＣＲテキスト、ＵＶ印刷物などといったような特定のフィーチャの抽出のため、画像センサ４０によって捕捉され、抽出されたフィーチャ、そしてときには捕捉された画像もまた、ＲＳ−２３２ポート、パラレルポートまたはイーサネットインタフェースデバイスを用いてホストコンピュータまでセンサ４０によって伝送される。有利には、ＣＣＤ４０および付随するハードウェアは、この視野エリアについて７６８画素×５１２画素の解像度を有するデジタルデータの形で画像を捕捉する（もし必要なら、別のセンサを選択することによって、より高い解像度を得ることができる）。
【００１９】
読取り装置の光路は、図２によって示されている。光路の幾何形状は、レンズ３０の倍率（本明細書で記述する実施形態においては０．０５８）、視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｖｉｅｗ）および焦点距離（本明細書で記述する実施形態においては１０．３ｍｍ）に依存する。図１および２に示す２つのミラー２０、２５は、経路を折畳み、かくしてそのサイズを最小限にしてコンパクトな読取り装置とするために用いられる。レンズのＦ数（記述する実施形態については、２．８に選択される）は、照明、焦点深度、回折および収差効果に基づいて、選択される。
【００２０】
従来当業者は、多重スペクトル帯域を用いた場合の色収差効果およびＵＶ光管に付随する前述の性能上の欠点に起因して、本発明による高解像度の自動画像読取り装置を動作させることができないと考えていた。可視スペクトルの近傍またはそれ以下まで拡がるピーク周波数を発出する可視／不可視光ＬＥＤデバイスがレーザ技術での使用のために既知となった。驚くべきことに、本出願人は、ＵＶ光を発出するように構成された類似の半導体ＬＥＤデバイスのアレイが、自動ＵＶ画像読取りを達成するために、文書読取り装置内でうまくかつ有利に使用できる、ということを見出した。
【００２１】
本出願人は、充分な焦点深度を持つレンズ３０の使用と組合せて、適切なＵＶ照明を伴う適切なＵＶ螢光印刷材料を使用すると、許容可能なレベルまで、かかる色収差の効果を低減させることを発見した。さらに、文書のＵＶ螢光発生材料は、光を吸収する、可視の印刷された文字／画像とは異なり、ＵＶ照明下で光源として作用することから、ＵＶインクで印刷されたものの読取り精度向上を目的とする場合には、次の２つのことが必要である。すなわち、（ｉ）文書基材と、この文書全体にわたり設けられた保護被覆とが、ＵＶデッド（ｄｅａｄ）であること（つまり、読取るべき正しい画像と干渉するであろう余分なＵＶ励起可能物質を含んではならないこと）、そして、（ｉｉ）ＵＶインクで印刷されたエリアの背景エリアが吸収性（すなわち暗い）であってかつ非干渉性であること、が必要である。さらには、画像センサの飽和を回避することが必要であるが、これは、異なるＬＥＤ列を発光させたときに文書から発出／反射されるそれぞれの光の強度を確実に整合させることによって（すなわち、ＬＥＤの駆動レベルを適切に制御することによって）、回避される。
【００２２】
ＵＶ　ＬＥＤ（ＵＶ管と比べて）の使用により、ＵＶ照明の露光時間を、密に制御しかつ高速に切換えることが可能となる。具体的には、５０ナノセカンドの安定化時間を有するＬＥＤを使用した場合、ＵＶ照明を、数ミリセカンド以内でオン／オフ切換えすることができる。文書を照明するために使用すべきＵＶ光の周波数の選択は、選択すべきＵＶ　ＬＥＤによって、決まり、さらにこのＵＶ　ＬＥＤ自体は、読取り装置によって読取られるべき隠れたセキュリティ材料として使用されるインクまたは基材の励起材料によって、決まる。好ましい実施形態においては、Ｎｉｃｈｉａ　ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（日亜化学工業株式会社）によりＮＳＨＵ５５０Ｅという製品識別番号で製造および／または供給されているＵＶ　ＬＥＤが、ＵＶ光源アレイ内での使用のために選択された。このＵＶ　ＬＥＤ製品は、３７０ｎｍにてピーク波長をもつ狭い帯域の照明を発出し、５０ｎｓという短い安定化時間（すなわち駆動してからピーク波長での照明に達するまでに必要な時間）を備える。このＵＶ　ＬＥＤにはまた、静電気放電（ＥＳＤ）に対する保護のためのツェナーダイオードが内蔵されている。ここに本出願人は次のことを発見した。すなわち、予め定めたＵＶ　周波数の光（すなわち、好ましい実施形態においては波長３７０ｎｍの光）により励起されたときに、可視光の適切な周波数（すなわち、好ましい実施形態においては約４２３ｎｍの波長の青色光）を発出するＵＶ螢光印刷用インクを選択すると共に、本明細書で記述するようなソフトウェアを使用することで許容可能なレベルにまで色収差効果を低減させるに充分な焦点深度とより少ない色収差とを呈するレンズ３０の使用と組合わせて、ＵＶインク印刷された印の使用可能な画像の捕捉という結果をもたらすことを、発見した。望ましくないのは、いくらかの不要な光周波数がレンズ３０上に反射させられることであるが、これらの不要なＵＶ光周波数を遮断するために、光路内には、センサ４０の前段に光学フィルタ３２が含まれる。このフィルタ３２は、４２０ｎｍでカットオフを有する高域通過ＵＶフィルタである（ＧＧ４２０いう識別番号でＥｄｍｕｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｏｐｔｉｃｓにより供給および／または製造されているもの）。
【００２３】
当該技術分野においてＵＶ螢光インクは周知のものであり、当業者であれば、任意のある応用として、文書上に隠された内容を印刷すべく使用するＵＶ螢光インクを適切に選択することは容易にできるだろう。例えば、熱転写印刷への応用として、東京のアルプス電気株式会社に譲渡された米国特許第６，１５５，１６８号で記述されたインクを選択して使用することができる。適切なＵＶ螢光インクのさらなる提供元としては、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ，　Ｕ．Ｓ．Ａ．のＡｎｇｓｔｒｏｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｉｎｃがある。レーザ印刷への応用として、この会社から、適切なＵＶ螢光静電トナーが入手できる。
【００２４】
文書読取り装置は（その内容が本明細書に参考として取り入れられている２０００年４月１９日付の前記譲受人の係属米国特許出願第０９／５５３，４５４号および対応ＰＣＴ公開出願第ＷＯ０１／８０５１２号の中で詳述されているように）、次のものを検出しおよび処理することができる。すなわち、ソース画像に基づいて、オーバーレイされた偏向（ｏｖｅｒｌａｉｄ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）および暗号化画像を用いて、Ｐｉｘｅｌｐｌｅｘ　画像と呼ばれる本出願の譲受人により提供されるような、セキュリティデバイス画像、２次元バーコードおよびテキストの機械読取り可能な文字ラインといったものを含む、ＵＶ螢光インクで印刷された異なるタイプの秘匿画像を含む異なるタイプの隠された内容を検出および処理することができる。
【００２５】
必要ならば、光路には、ホログラムまたはキネグラムといった文書に適用される光学的に可変のデバイスを認証するため、反射状態と透明状態とをもつ静電ミラー（図１に示されていない）を含むことができる。
【００２６】
図３は、文書、すなわちパスポートの識別ページのサンプルレイアウトの平面図を示しており、これによると、ＵＶ螢光材料を含む独立した５つのセキュリティフィールドが設けられている。フィールド１および３は各々、選択されたＵＶＬＥＤの周波数帯域に対応する予め定めたＵＶ周波数により照明を受けたときに螢光を発する適切な螢光色素材料で印刷された機械読取り可能なテキスト（英数字文字）を含む。ＵＶ照明を受けたテキスト画像は、画像センサ４０により検出され、次に従来のＯＣＲ−Ｂテキストアルゴリズム（かかるアルゴリズムは、当業者にとって周知であり、市場で容易に入手可能である）を用いて解釈される。好ましくは、これらのフィールドにより提供されるセキュリティを増大させるため、テキストは、適切なソフトウェアアルゴリズム（かかるアルゴリズムは、市場で容易に入手可能である）を用いてスクランブルされ暗号化される。好ましい実施形態においては、フィールド３の内容は、パスポート番号に対応する数字であり、従ってこのフィールドは、文書上に現われる可視的に印刷されたパスポート番号に対するクロスチェックとして使用されるようになっている。
【００２７】
図３に示すサンプル文書のフィールド２は、テキストを表わす符号化された印を含み、このテキストは、ＵＶ螢光材料内に一連の垂直線として現われるように、偏向画像を用いて、符号化されている。この印はまた、画像センサ４０により検出され、読取り装置内の適切なソフトウェアによって解釈される（すなわち復号化される）。
【００２８】
フィールド４は、ＵＶ螢光材料内に印刷されたポータブルデータファイル（ＰＤＦ）４１７画像の形態の２次元バーコードからなる。当業者にとっては周知であるように、２次元バーコード画像は、使用される特定の解像度により許容されるように、画像および英数字テキストの任意の組合せとすることができる。ＰＤＦ画像は、画像センサ４０により検出され、読取り装置内の適切なソフトウェアによって解釈される。必要ならば、バーコードは、複数の部分に分割され、これらの部分は予め定めたやり方（読取り装置のソフトウェアシステムによって、既知かまたは学習された情報である）で、文書ページ全体にわたり分配される。バーコードのいずれも通常の光の下ではユーザに見えないので、バーコードがそのように断片化されたとしてもユーザに影響を及ぼすことはない。しかしながら、読取り装置によって読取られる断片の特定の配置は、読取り装置にとって既知の予め定めた配置と一致しなければならないので、それは正にもう１つのセキュリティフィーチャを文書に与えることになる。読取り装置が読取ったバーコード断片の配置が、既知の配置に一致しないことが分かった場合、読取り装置はその文書を、該装置自身が行った認証査定プロセスにおいて不合格になったものとして、識別する。
【００２９】
フィールド５は、ＵＶ螢光材料内に印刷されたセキュリティデバイスＰｉｘｅｌｐｌｅｘ　画像を含む。図３に示すように、隠されたＰｉｘｅｌｐｌｅｘ　画像により表わされる暗号化ソース画像は、好ましくは、認証された所持者に対しそのパスポートが発行された時に識別ページにあったとおりのパスポート所持者の写真であると、このパスポートの所持者の写真は、Ｐｉｘｅｌｐｌｅｘ　画像を復号したときに顕示される。
【００３０】
さらなるセキュリティフィーチャ（図３には示さず）が文書ページの基材の材料により与えられるが、これは、フィールド１〜５のいずれにも制限されるものではない。すなわち、それは文書ページを構成する枚葉紙内におけるＵＶ螢光パルプ繊維のランダム分布である。セキュリティ書類の通常の製造中にこのような繊維が少々導入されることと、そして結果として仕上った紙基体内においてそれらの繊維の位置がランダムに決まることとは、既知である。これらの繊維のランダム性は、文書が作成されまたは発行される時にページ上のそれらの位置を識別し、これらの特定の位置を、その特定の文書と関連付けることによってセキュリティを与えるために、有効に使用される。文書読取り装置は、これらの繊維をページ上のそれらの位置と共に検出して読取った情報を、文書の作成または発行時の繊維の位置に関する既知の情報と比較する。これら２つの情報が一致しない場合、読取り装置は、認証査定プロセスで不合格になったものとしてこの文書を識別する。
【００３１】
図４は、文書読取り装置の好ましい実施形態におけるＬＥＤ列３５の配置を例示している。ＬＥＤは、図１および２に示すように、読取り装置内でかつ読取り装置を横断して設けるための２つの取付け用タブ３４を有する熱可塑性材料片の形で、基板３６上に取付けられる。各ＬＥＤ列内のＬＥＤのパターン（配置）は、以下の要因を考慮に入れて、文書１０に対し充分かつ均等な照明を提供するように構成される。以下の要因とは、（ｉ）ＬＥＤの指向性（視角）と、（ｉｉ）画像についての非線形な人間の視覚（すなわち、輝度の単位変化は、視覚的感受性の変化に対応しない）と、（ｉｉｉ　）飽和を回避するための画像センサ（ＣＣＤ）のダイナミックレンジと、（ｉｖ）センサの量子効率（ＱＥ）が、赤色でより高く青色でより低いというように波長変化に対して変動する画像センサ（ＣＣＤ）の応答と、（ｖ）基板上にはめ込むために必要なコンパクト性と、である。図４において示されるように、ＵＶ　ＬＥＤ３７は、基板３６の各端部に向かう程多く該ＵＶ　ＬＥＤ３７が位置づけされるように、基板全体にわたり側方に分配されている。同様に、近ＩＲ　ＬＥＤ３８および可視光ＬＥＤ３９はそれぞれ、基板３６の端部でより集中するように、基板３６全体にわたり側方に分配されている。
【００３２】
３列（セット）のＬＥＤは、印刷材料（すなわちインク）の明度に基づいて決定される一周期で順次駆動される。この駆動時間は、標準的に１０ミリセカンドから２秒の間である。好ましい実施形態での通常の動作モードにおいて、ＬＥＤ列を駆動するための好ましいシーケンス順序は、ＩＲ　ＬＥＤ、可視光ＬＥＤそしてその後にＵＶ　ＬＥＤである。近ＩＲ　ＬＥＤは、ＩＳＯ１８３１規格を満たすべく９００±５０ｎｍの範囲のピーク周波数で発光する。可視光ＬＥＤは、４００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲で発光し、ＵＶ　ＬＥＤは３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲で発光しそれぞれ、６５０ｎｍおよび３７０ｎｍでピーク周波数を有する。しかしながら、ある与えられた応用のためにユーザにとって関心ある特定の印刷画像を照明すべく、ある与えられた時間でＬＥＤのいずれかまたは全てを駆動するということもできる。例えば、ＩＳＯ１８３１規格に従った光学文字認識処理を使用して文書上に印刷されたテキストを読取ることが要求された場合に、ＩＲ　ＬＥＤを駆動することができる。同様にして、読取り装置により読取られるページ上の可視的に印刷された内容を照明すべく、可視光ＬＥＤを駆動することができ、かつ／または、ＵＶ螢光インクで印刷された画像を照明するために、ＵＶ　ＬＥＤを駆動することができる。照明された画像は、画像センサ４０上に集束され、ホストコンピュータのソフトウェアシステムによって解釈されて、ユーザに対して結果（すなわち読取った画像）の表示を生成する。
【００３３】
図５は、ブロック図の形で、好ましい文書読取り装置の構成要素およびその相互作用を示している。好ましい実施形態においては、ＣＣＤである画像センサ４０は、印加された照明下で可視であってかつ画像ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４５にデジタルデータ形式で転送すべき画像の捕捉を行う。フラッシュメモリチップ４７が、ファームウェアおよびコンフィギュレーションデータを格納するために、備えられている。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、デジタル化画像情報に対する処理機能を果たし、好ましい実施形態において使用するために選択されたＤＳＰは、ＴＭＳ３２０Ｃ３２という製品識別番号で、Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓにより供給される。ＣＣＤ４０から画像ＲＡＭ４５へのデータ転送、ＤＳＰ１１０と画像ＲＡＭ４５との間のデータバスの制御、（ＬＥＤアレイ３５の制御を含めた）周辺インタフェースの制御および画像強調を含む、図５に示すようなさまざまなコントローラ機能を実行するため、好ましい実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）論理チップの形態での読取り装置コントローラ６０が使用される。結果として得られた文書画像は、シリアル、パラレルまたはイーサネットインタフェース７０にて、ホストコンピュータ（図示せず）に転送される。
【００３４】
文書検出器８０は、光検出器とＩＲセンサ回路の組合せを用いて、読取り装置の読取り面上の文書１０の存在を検出する。操作状態を示すため、ユーザインタフェースＬＥＤ（ＵＩ　ＬＥＤ）９０が備えられる。ＬＥＤアレイ列３５のＬＥＤは、文書読取り装置上で実行中のソフトウェアによって高速に制御可能な半導体デバイスである。最高４データトラックを読取ることのできる磁気読取り装置１００もまた、文書に付された磁気ストリップにデータがある場合にはそれを読取るべく具備される。
【００３５】
図６は、文書読取り装置により実行される文書コントローラファームウェアによって実施される工程を示すフローチャートである。文書コントローラソフトウェアは、文書読取り装置により実行される動作を制御するものであって、その制御を行うにあたり、入力を処理し所要の出力を生成するためにどのソフトウェア要素を実行すべきかを決定する。このようにして、文書読取り装置の機能は、コントローラソフトウェアの範囲内に入るコンフィギュレーションを有する文書（すなわち、それにより処理できる文書）に制限される。かくして、文書読取り装置は予め定めたタイプの文書に有効に整合させられる。
【００３６】
文書の存在が、読取り装置の文書検出器８０により検出された場合に、文書は、可視光、ＩＲおよびＵＶ照明のうちの１またはそれ以上のものでＭＲＺをそれぞれ照明すべくＩＲ、可視光およびＵＶ　ＬＥＤ列を励起することにより、走査される。上述のように、これらの異なる照明周波数のＬＥＤ列は通常逐次的な順序で励起されるが、必要ならば、指定された（個別の）順序で励起可能である。照明を印加した結果として、文書のＭＲＺに現われる各走査された（すなわち可視的）画像は、読取り装置の画像センサ（すなわち図５中のＣＣＤ４０）によって捕捉され、（要求に応じて）実行される１またはそれ以上のアプリケーション処理のためにホストコンピュータへ転送される。文書コントローラソフトウェアのフィーチャ特定要素は、文書画像の個々のフィーチャ（印）を特定し識別する。具体的には、図３を参照すると、該特定要素は文書の機械読取り可能ゾーン（ＭＲＺ）の次の印、すなわち可視写真５１、バーコード５２、ＯＣＲテキスト５３、５４およびＵＶ可視フィールド１〜４を特定し識別する。
【００３７】
所望の処理工程を実施するように適切に構成された個々のソフトウェア要素によって、異なるタイプのフィーチャが、それぞれ異なる形で処理される。ＯＣＲソフトウェア要素１２０は、フィーチャのＯＣＲ−Ｂ文字のラインを認識し解釈する従来の処理工程に従ってＯＣＲフィーチャ５３、５４を処理する。当業者にとっては既知の通り、ＯＣＲソフトウェア要素は好ましくは、識別された文字の中に考えられる誤りを判定するための、コンテキストおよびフォーマット検査用の処理工程を含んでいる。ＯＣＲソフトウェア要素１２０は、それが決定した解釈後の文字を出力し、この出力は、モニタ上で表示しかつ／または要求に応じてさらに処理する目的でホストコンピュータに転送される。必要ならば、出力されたその文字は、（例えば、その他のソフトウェアアプリケーションによる付随した処理を必要としない場合）、代わりに電子表示装置に直接転送してもよい。
【００３８】
ＰＤＦソフトウェア要素１３０は、ＰＤＦ４１７バーコードフィーチャ５２を切り離し、分析し、復号する。ＵＶフィールドソフトウェア要素１４０は、ＵＶフィールド１〜５の画像を決定し、該当する場合、前述のＯＣＲおよびＰＤＦソフトウェア要素を用いてこれらの画像を処理する。読取り装置の磁気カード読取り装置によって読取られたデータを処理するために、好ましくは磁気カード読取り装置ソフトウェア要素も提供される。ＯＣＲ要素の出力については、これらのソフトウェア要素の各出力は、さらなる処理および／またはモニタ上での表示のためにホストコンピュータへ転送される。
【００３９】
上述した実施形態内で利用された個々のオプトエレクトロニクスシステムおよびソフトウェア処理機能は、当業者にとっては充分理解できるものである。オプトエレクトロニクスおよび画像処理の分野の当業者であれば、代替としてその他のさまざまな実現が考案可能であることを理解し、本発明を応用してそのさまざまなアプリケーションを実現できるものと予想される。
【００４０】
従って、例示を目的として本明細書に記述された特定の実施形態は、特許請求の範囲によって規定され請求される本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による文書読取り装置の光学的動作原理および光路をそれぞれ例示する概略図（その１）である。
【図２】本発明による文書読取り装置の光学的動作原理および光路をそれぞれ例示する概略図（その２）である。
【図３】本発明による文書読取り装置と共に使用するよう考慮された文書例であり、可視光スペクトル外の照明下でのみ可視状態になるインクを用いて異なるタイプの識別用の印が印刷されている５つの全く異なるフィールド（エリア）を含む文書例の平面図である。
【図４】本発明による文書読取り装置の好ましい実施形態の中で使用されるＩＲ、可視光およびＵＶの各ＬＥＤの相対的な数を例示する概略図である。
【図５】本発明による文書読取り装置の好ましい実施形態の構成要素を示す概略的ブロック図である。
【図６】図５の文書読取り装置上で実行されるソフトウェア例によって実施される工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…文書
２０…下部ミラー
２５…上部ミラー
３０…レンズ
３２…光学フィルタ
３４…取付け用タブ
３５…光源アレイ
３６…基板
３７…ＵＶ　ＬＥＤ
３８…近ＩＲ　ＬＥＤ
３９…可視光ＬＥＤ
４０…オプトエレクトロニクス画像センサ
４５…画像ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
４７…フラッシュメモリチップ
５１…可視写真
５２…バーコード
５３、５４…ＯＣＲテキスト
６０…読取り装置コントローラ
７０…イーサネットインタフェース
８０…文書検出器
９０…ユーザインタフェースＬＥＤ（ＵＩ　ＬＥＤ）
１００…磁気読取り装置
１１０…デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention relates generally to the field of security equipment, and more particularly to reading content that is only visible in the presence of illumination outside the visible light spectrum, i.e. ultraviolet (UV) or infrared (IR) light. Optoelectronic document reader, wherein the content is in the form of text, images or other indicia printed on the document, or a surface embedded in the substrate of the document is visible. It relates to an optoelectronic document reader in the form of content.
[0002]
2. Description of the Related Art
Some of the known methods for improving the security of documents, such as passports or other identification documents, utilize materials that are only visible in the presence of ultraviolet (UV) light. Such materials have been added to certain inks used for security printing to print UV-visible indicia on a document, so that the average person viewing such a document may have such a mark on the document. Anyone who is unaware of the presence of such a mark but has knowledge (eg, a customs officer) will inspect such document under UV illumination and identify such mark for the purpose of assessing the authenticity of the document. . Known devices used in identifying such hidden UV printed indicia comprise a UV tube emitting UV illumination. In use, the document to be inspected is emitted by such a device in such a way that any hidden UV-visible indicia on the document fluoresces with visible light (ie becomes visible to the inspector). Under UV illumination. Disadvantageously, however, such devices serve only to illuminate a particular area, and the device itself can read (ie, interpret) invisible indicia printed using UV fluorescent ink. It is only passive in that it cannot (via an automated process). Instead, users of such known devices are required to manually view and personally interpret the resulting image to determine if the document contains any hidden marks. In addition, UV tubes have redundant stabilization times and are therefore used to address any high-speed applications such as those required by automated devices to read imprints printed with UV ink. I can't. Further, such tubes are inherently unstable (and therefore unreliable) because the peak wavelength of the illumination they produce generally varies over time.
[0003]
Accordingly, there is a need for a document reader that operates on an automated basis to process security documents having visibility only when exposed to UV or IR light, at a relatively high speed. There is also a need for a document reader that can read hidden marks printed with such UV ink (or IR-ink) over all pages. Also, depending on the particular indicia on one or more predetermined surface areas of the document to be read, the light having a frequency or frequency band within any of the infrared, visible and ultraviolet frequency bands, There is also a need for a reader that can illuminate such an area and rapidly switch from one such frequency or band to another. There is also a need for a document reader that can automatically read and interpret such indicia. In addition, there is a need for a document reader, such as one comprised of semiconductor components that allows for the reduction or elimination of moving parts.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention, the first indicia is invisible when illuminated with visible light and becomes visible when illuminated with invisible light in a predetermined frequency range. An optoelectronic document reader and method for automatic reading of a first mark in a readable zone is provided. A reading surface is provided for placing a document containing a machine readable zone to be read by a reader. A plurality of first light sources are located away from the reading surface and are invisible light in a predetermined frequency range (eg, UV light having a peak wavelength of 370 nm) when driven to make the first mark visible. The document is configured to illuminate a machine readable zone of the document on the reading surface. An image sensor is configured to capture an image defined by the light focused on the sensor and generate electronic data representative of the captured image. An optical path extends between the reading surface and the image sensor and includes a lens configured to focus light defining an image on the sensor. A document image including a first mark defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone of the document on the reading surface when the first light source is activated is transmitted to the image sensor via the optical path. Transferred and captured by this image sensor. A document controller is configured to identify the indicia from the captured image and output the identified indicia for display and / or processing.
[0005]
The first light source may be a UV LED configured to emit light in a predetermined ultraviolet frequency range, such that the first mark emits visible light when illuminated by light in the predetermined ultraviolet frequency range. Contains UV fluorescent material that emits. Preferably, the light path is folded by a plurality of reflecting surfaces inside it.
[0006]
The reader is also preferably further configured for automatic reading of the second indicia in the machine readable zone that becomes visible when illuminated with visible light. A plurality of second light sources (e.g., visible LEDs) are located away from the reading surface and configured to illuminate the machine readable zone with visible light (e.g., having a peak wavelength of 650 nm) when activated. I have. Upon actuation of the second light source, the document image includes a second mark defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone. Further, the document reader is preferably further configured for automatic reading of a third indicia in a machine readable zone that includes characters configured according to the OCR standard specification. A plurality of third light sources (eg, IR LEDs) are located remotely from the reading surface and illuminate the machine readable zone with light in a predetermined infrared frequency range according to the OCR standard when the third light source is driven. It is configured as follows. When the third light source is activated, the document image includes a third mark defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone.
[0007]
A controller configured to control the driving of the light source (e.g., on a sequential basis, such as IR, visible light, and UV); and a controller disposed in an optical path between the lens and the image sensor; An optical filter configured to remove the reflected light; and a document controller configured to identify the indicia from the captured image and output the identified indicia for display and / or processing. Can also be provided.
[0008]
The light sources are arranged such that the first row includes a first light source, the second row includes a second light source, and the third row includes a third light source, wherein each row of light sources comprises a machine. It is arranged to provide even illumination to the readable zone. Furthermore, the illumination generated from each row of light sources has an intensity corresponding to avoiding saturation of the image sensor.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is described in detail below with reference to preferred embodiments and the following figures relating thereto, in which like reference numerals designate like elements throughout.
[0010]
1 and 2 show the optical operating principle applied by a preferred embodiment of the document reader according to the invention. Controlled at high speed, three different types of LEDs emit light in the infrared frequency band: an IR LED that emits light in the visible light frequency band (visible spectrum), and a visible light LED that emits light in the visible light frequency band (visible spectrum). The document 10 is illuminated with light emitted from a light source array 35 that includes a row of UV LEDs that emit light. The different types of the LEDs (ie IR, visible light and UV) are, in a preferred embodiment, illuminated sequentially, so that the LEDs are sequentially arranged according to the type of LED, eg first IR illumination, second visible light illumination And thirdly, they are turned on in the order of UV illumination. If necessary, the user selects a frequency or a category of frequencies (e.g., UV) to correspond to one of the LED types used to rapidly illuminate and read the particular image of interest. Can be.
[0011]
Many security documents, such as machine readable passports (MRTD), require the International Organization for Standardization ISO1831 standard to control character reading using the Optical Character Recognition (OCR) specification and that such characters be visible. Includes printed information that must conform to both the specifications for travel documents set by the International Civil Aviation Organization ICAO (9303 document, section 7.2.1). As specified in ISO 1831, any security features that appear in the machine readable zone (MRZ) of the document are in the B900 range, ie, the correctness of any OCR characters in the near infrared (900 ± 50 nm) portion of the spectrum. Should not interfere with accurate reading.
[0012]
If necessary, the dual purpose of (i) reading characters according to the above-mentioned OCR standard and (ii) illuminating the hidden IR visible marks so that such marks are visible and thus readable. An IR LED array can be used for either or both. In such an embodiment, the hidden mark would be printed on the document using a material (ie, ink) that fluoresces under IR illumination at the frequency emitted by the IR LED. In this manner, such hidden IR-visible indicia will function in the same manner as the hidden UV-visible indicia of the embodiments described herein.
[0013]
A transparent window (not shown) provides a reading surface for placing the document 10 and a protective housing surface for the reader, the window being provided between the reader's optics and the document shown in FIGS. between.
[0014]
The light waves emitted by the LEDs provide uniform (i.e., even) illumination throughout the machine readable zone (MRZ) of the document to be read under such illumination, thus quickly reading the document one page at a time. Can be. The lightwaves emitted and / or reflected by the document 10 reach the lower mirror 20 and are now reflected towards the upper mirror 25, where they are directed downwards, first of all of the lightwaves from which the document was emitted / reflected. It passes through a lens 30 that collects and focuses photons, then through an optical filter 32, and then onto an optoelectronic image sensor 40.
[0015]
As illustrated, the optical characteristics and mechanical arrangement of the lens 30 and the mirrors 20 and 25 are set as follows. That is, the entire MRZ (up to 120 mm × 80 mm in the embodiments described herein) can be used without significant distortion to generate the optoelectronic image sensor 40 (6.91 mm × 80 mm in the embodiments described herein). (4.6 mm) and the longer optical path is folded inside the reader in a compact arrangement.
[0016]
The printed fluorescer on document 10, excited by the UV LED illumination, emits a lightwave frequency spectrum that is broader than that required to produce a sharp image on sensor 40, and optical filter 32 (420 nm). Has a cut-off wavelength) reduces its broad spectrum. The optical filter 32 does not affect visible or near-IR light, but reflected unwanted UV radiation (CCD image sensors are sensitive to this radiation, which makes the image appear too bright and unclear. And remove some visible light within the violet frequency band so that such light waves do not reach the image sensor 40. Advantageously, removing visible UV spectral components improves the image in the visible and near IR bands.
[0017]
The image sensor 40 selected for use in the document reader described herein is a CCD (charge coupled device), specifically a product identification number manufactured or supplied by Eastman Kodak Company of the United States. It is a sensor sold as KAF-401E. Other sensors suitable for use in other embodiments include CMOS sensors such as those supplied by Kodak as product identification number KAC-1310 and Contact Image Sensors (CIS).
[0018]
A 120 mm × 80 mm MRZ (field of view) (see area 50 of document 10 shown in FIG. 3) is used to store specific features such as portable data file (PDF) images, visible images such as photographs, OCR text, UV prints, etc. For extraction, the features captured and extracted by the image sensor 40, and sometimes the captured image, are also transmitted by the sensor 40 to a host computer using an RS-232 port, a parallel port or an Ethernet interface device. Advantageously, the CCD 40 and associated hardware capture the image in the form of digital data with a resolution of 768 pixels x 512 pixels for this viewing area (if necessary, by selecting another sensor, higher Resolution can be obtained).
[0019]
The optical path of the reader is shown by FIG. The geometry of the optical path is determined by the power of lens 30 (0.058 in the embodiment described herein), field of view (FOV), and focal length (10.10 in the embodiment described herein). 3 mm). The two mirrors 20, 25 shown in FIGS. 1 and 2 are used to fold the path and thus minimize its size and make it a compact reader. The F-number of the lens (selected for the described embodiment to be 2.8) is selected based on illumination, depth of focus, diffraction and aberration effects.
[0020]
Conventionally, those skilled in the art will recognize that due to the chromatic aberration effects of using multiple spectral bands and the aforementioned performance disadvantages associated with UV light tubes, it is not possible to operate the high resolution automatic image reader according to the present invention. I was thinking. Visible / invisible light LED devices that emit peak frequencies that extend near or below the visible spectrum have become known for use in laser technology. Surprisingly, Applicants have found that an array of similar solid state LED devices configured to emit UV light can be successfully and advantageously used in a document reader to achieve automatic UV image reading. I found that.
[0021]
Applicants have found that using appropriate UV fluorescent printing materials with appropriate UV illumination, in combination with the use of a lens 30 with sufficient depth of focus, reduces the effects of such chromatic aberrations to an acceptable level. Was found. In addition, the UV fluorescent emission material of the document acts as a light source under UV illumination, unlike visible printed characters / images, which absorb light, thus improving the reading accuracy of those printed with UV ink. For the purpose, the following two things are necessary. That is, (i) that the document substrate and the protective coating provided throughout the document are UV dead (i.e., extra UV excitable material that would interfere with the correct image to be read). And (ii) that the background area of the area printed with UV ink is absorbing (ie, dark) and incoherent. Furthermore, it is necessary to avoid saturation of the image sensor, but this is done by ensuring that the intensity of the respective light emitted / reflected from the document when different LED strings are fired (ie , By appropriately controlling the drive levels of the LEDs).
[0022]
The use of UV LEDs (compared to UV tubes) allows the exposure time of UV illumination to be tightly controlled and switched at high speed. Specifically, when using an LED with a stabilization time of 50 nanoseconds, the UV illumination can be switched on / off within a few milliseconds. The choice of the frequency of the UV light to be used to illuminate the document depends on the UV LED to be selected, which in turn is used by the ink or substrate used as a hidden security material to be read by the reader. It depends on the excitation material of the material. In a preferred embodiment, UV LEDs manufactured and / or supplied by Nichia Corporation (Nichia Corporation) under the product identification number NSHU550E were selected for use in UV light source arrays. This UV LED product emits a narrow band of illumination with a peak wavelength at 370 nm and has a short settling time of 50 ns (i.e., the time required from drive to reach illumination at the peak wavelength). The UV LED also has a built-in Zener diode for protection against electrostatic discharge (ESD). Here, the applicant has discovered the following. That is, when excited by light of a predetermined UV frequency (ie, light of wavelength 370 nm in the preferred embodiment), the appropriate frequency of visible light (ie, blue light of a wavelength of about 423 nm in the preferred embodiment). ), And a depth of focus sufficient to reduce the chromatic aberration effect to an acceptable level using software as described herein, and with less chromatic aberration. It has been found that in combination with the use of a lens 30 exhibiting the following results in the capture of a usable image of the UV ink printed indicia. Undesirably, some unwanted light frequencies are reflected off the lens 30, but in order to cut off these unwanted UV light frequencies, an optical filter 32 Is included. This filter 32 is a high pass UV filter with a cut-off at 420 nm (supplied and / or manufactured by Edmund Industrial Optics with the identification number GG420).
[0023]
UV fluorescent inks are well known in the art, and one of ordinary skill in the art will be able to properly select the UV fluorescent ink to use for printing hidden content on a document, as any given application. Would be easy. For example, as an application to thermal transfer printing, the ink described in US Pat. No. 6,155,168 assigned to Alps Electric Co., Ltd. of Tokyo can be selectively used. Additional sources of suitable UV fluorescent inks include Kentucky, U.S.A. S. A. Angstrom Technologies Inc. Suitable UV fluorescent electrostatic toners are available from this company for laser printing applications.
[0024]
The document reader is disclosed in the assignee's pending U.S. patent application Ser. No. 09 / 553,454 and corresponding PCT Publication No. WO 01/80512, filed Apr. 19, 2000, the contents of which are incorporated herein by reference. (As detailed in), the following can be detected and processed: That is, a security device image, two-dimensional barcode and text, such as provided by the assignee of the present application, referred to as a Pixelplex image, using an overlaid deflection and an encrypted image based on the source image. Different types of hidden content can be detected and processed, including different types of concealed images printed with UV fluorescent ink, including such machine-readable character lines.
[0025]
If necessary, the optical path includes an electrostatic mirror (not shown in FIG. 1) having a reflective state and a transparent state to authenticate an optically variable device applied to the document, such as a hologram or kinegram. be able to.
[0026]
FIG. 3 shows a plan view of a sample layout of a document, i.e., a passport identification page, according to which five independent security fields containing UV fluorescent material are provided. Fields 1 and 3 are each machine-readable text (English) printed with a suitable fluorochrome material that fluoresces when illuminated by a predetermined UV frequency corresponding to the selected UVLED frequency band. Numeric characters). The UV-illuminated text image is detected by image sensor 40 and then interpreted using a conventional OCR-B text algorithm (such algorithms are well known to those skilled in the art and are readily available on the market). Is done. Preferably, the text is scrambled and encrypted using a suitable software algorithm (such algorithms are readily available on the market) to increase the security provided by these fields. In the preferred embodiment, the contents of field 3 is a number corresponding to the passport number, so that this field is intended to be used as a cross check against a visually printed passport number appearing on the document. .
[0027]
Field 2 of the sample document shown in FIG. 3 contains coded indicia representing text, which is encoded using the deflected image to appear as a series of vertical lines in the UV fluorescent material. ing. The indicia is also detected by the image sensor 40 and interpreted (ie, decoded) by appropriate software in the reader.
[0028]
Field 4 consists of a two-dimensional barcode in the form of a Portable Data File (PDF) 417 image printed in UV fluorescent material. As is well known to those skilled in the art, a two-dimensional barcode image can be any combination of image and alphanumeric text as permitted by the particular resolution used. The PDF image is detected by the image sensor 40 and interpreted by appropriate software in the reader. If necessary, the barcode is divided into parts, which are distributed over the document pages in a predetermined manner (information that is known or learned by the software system of the reader). . None of the barcodes is visible to the user under normal light, so the barcode will not affect the user if so fragmented. However, since the particular arrangement of the fragments read by the reader must match a predetermined arrangement known to the reader, it will just add another security feature to the document. If the reader finds that the location of the barcode fragment read does not match the known location, the reader identifies the document as a rejection in the certification assessment process performed by the reader itself. I do.
[0029]
Field 5 contains a security device Pixelplex image printed in UV fluorescent material. As shown in FIG. 3, the encrypted source image represented by the hidden Pixelplex image is preferably a picture of the passport holder as it was on the identification page when the passport was issued to the authenticated holder. , The photo of the holder of this passport will be revealed when the Pixelplex image is decoded.
[0030]
Additional security features (not shown in FIG. 3) are provided by the material of the substrate of the document page, but are not limited to any of fields 1-5. That is, it is a random distribution of UV fluorescent pulp fibers within the sheets that make up the document page. It is known that a small amount of such fibers are introduced during the normal production of security documents, and that their location is randomized within the finished paper substrate. The randomness of these fibers is useful to identify their location on a page when a document is created or published, and to provide security by associating these particular locations with that particular document. used. The document reader detects these fibers along with their location on the page and compares the read information with known information about the location of the fibers at the time of document creation or publication. If the two information do not match, the reader identifies the document as having failed the certification assessment process.
[0031]
FIG. 4 illustrates the arrangement of the LED array 35 in the preferred embodiment of the document reader. The LEDs are mounted on a substrate 36 in the form of a piece of thermoplastic material having two mounting tabs 34 for mounting within and across the reader, as shown in FIGS. The pattern (arrangement) of the LEDs in each LED row is configured to provide sufficient and even illumination of the document 10, taking into account the following factors. The following factors include (i) the directivity (viewing angle) of the LED, (ii) the non-linear human vision of the image (i.e., a unit change in luminance does not correspond to a change in visual sensitivity), and ( iii) an image sensor (CCD) dynamic range to avoid saturation and (iv) an image sensor in which the quantum efficiency (QE) of the sensor varies with wavelength changes, such as higher in red and lower in blue. (CCD) response and (v) the compactness needed to fit onto the substrate. As shown in FIG. 4, the UV LEDs 37 are distributed laterally across the substrate such that more UV LEDs 37 are positioned toward each end of the substrate 36. Similarly, the near IR LED 38 and the visible light LED 39 are each distributed laterally across the substrate 36 so as to be more concentrated at the edge of the substrate 36.
[0032]
The three rows (sets) of LEDs are sequentially driven in one cycle determined based on the brightness of the printing material (ie, ink). This drive time is typically between 10 milliseconds and 2 seconds. In the normal mode of operation of the preferred embodiment, the preferred sequence order for driving the LED string is IR LED, visible LED, and then UV LED. The near-IR LED emits light at a peak frequency in the range of 900 ± 50 nm to satisfy the ISO1831 standard. Visible light LEDs emit in the range of 400 nm to 660 nm, and UV LEDs emit in the range of 360 nm to 380 nm, with peak frequencies at 650 nm and 370 nm, respectively. However, it is also possible to drive any or all of the LEDs at a given time to illuminate a particular printed image of interest to the user for a given application. For example, the IR LED can be driven when required to read text printed on a document using an optical character recognition process according to the ISO1831 standard. Similarly, the visible light LED can be driven to illuminate the visually printed content on the page read by the reader, and / or illuminate the image printed with UV fluorescent ink. Therefore, the UV LED can be driven. The illuminated image is focused on an image sensor 40 and interpreted by a software system of the host computer to produce a display of the result (ie, the read image) to the user.
[0033]
FIG. 5 shows, in block diagram form, the components of a preferred document reading device and their interaction. In the preferred embodiment, the image sensor 40, which is a CCD, captures images that are visible under applied illumination and are to be transferred in digital data format to an image random access memory (RAM) 45. A flash memory chip 47 is provided for storing firmware and configuration data. A digital signal processor (DSP) performs the processing functions on the digitized image information, and the DSP selected for use in the preferred embodiment is supplied by Texas Instruments with a product identification number of TMS320C32. Various controls, such as those shown in FIG. 5, include data transfer from the CCD 40 to the image RAM 45, control of the data bus between the DSP 110 and the image RAM 45, control of peripheral interfaces (including control of the LED array 35), and image enhancement. To perform the controller functions, the preferred embodiment uses a reader controller 60 in the form of a Field Programmable Gate Array (FPGA) logic chip. The resulting document image is transferred over a serial, parallel or Ethernet interface 70 to a host computer (not shown).
[0034]
The document detector 80 detects the presence of the document 10 on the reading surface of the reader using a combination of a photodetector and an IR sensor circuit. A user interface LED (UI LED) 90 is provided to indicate an operation state. The LEDs in the LED array 35 are semiconductor devices that can be controlled at high speed by software running on the document reader. A magnetic reader 100 capable of reading up to four data tracks is also provided for reading data, if any, from a magnetic strip attached to the document.
[0035]
FIG. 6 is a flowchart illustrating steps performed by the document controller firmware executed by the document reading device. The document controller software controls the operations performed by the document reading device and, in doing so, determines which software element to execute to process inputs and produce the required output. In this way, the functionality of the document reader is limited to documents having a configuration that falls within the scope of the controller software (ie, documents that can be processed by it). Thus, the document reader is effectively matched to a predetermined type of document.
[0036]
When the presence of the document is detected by the document detector 80 of the reader, the document is IR, visible and illuminated to illuminate the MRZ with one or more of visible light, IR and UV illumination, respectively. It is scanned by exciting the UV LED string. As mentioned above, the LED strings at these different illumination frequencies are usually excited in a sequential order, but can be excited in a specified (individual) order if necessary. Each scanned (ie, visible) image that appears in the MRZ of the document as a result of applying illumination is captured by the image sensor of the reader (ie, CCD 40 in FIG. 5) and executed (on demand). Transferred to host computer for one or more application processes. The feature identification element of the document controller software identifies and identifies individual features (marks) of the document image. Specifically, with reference to FIG. 3, the particular elements are the next indicia in the machine readable zone (MRZ) of the document: visible photograph 51, barcode 52, OCR text 53, 54 and UV visible fields 1-4. Identify and identify
[0037]
Different types of features are each processed differently, with individual software elements appropriately configured to perform the desired processing steps. The OCR software element 120 processes the OCR features 53, 54 according to conventional processing steps for recognizing and interpreting the OCR-B character lines of the feature. As known to those skilled in the art, OCR software elements preferably include processing steps for context and format checking to determine possible errors in the identified characters. The OCR software element 120 outputs the determined interpreted characters, which are transferred to a host computer for display on a monitor and / or for further processing upon request. If necessary, the output character may be transferred directly to the electronic display instead (eg, if no additional processing by other software applications is required).
[0038]
The PDF software element 130 separates, analyzes, and decodes the PDF417 barcode features 52. UV field software component 140 determines the images of UV fields 1-5 and processes these images, if applicable, using the OCR and PDF software components described above. Preferably, a magnetic card reader software element is also provided for processing data read by the magnetic card reader of the reader. For the output of the OCR elements, the output of each of these software elements is forwarded to a host computer for further processing and / or display on a monitor.
[0039]
The individual optoelectronic systems and software processing functions utilized within the embodiments described above will be well understood by those skilled in the art. Those skilled in the fields of optoelectronics and image processing will appreciate that various other implementations can be devised as alternatives, and it is anticipated that the present invention may be applied to accomplish the various applications.
[0040]
Therefore, the specific embodiments described herein for purposes of illustration do not limit the scope of the invention, which is defined and claimed by the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram (part 1) illustrating the optical operation principle and optical path of a document reading apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram (part 2) illustrating the optical operation principle and the optical path of the document reading apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is an example document considered for use with a document reading device according to the present invention, wherein different types of identifying indicia have been printed using ink that becomes visible only under illumination outside the visible light spectrum. FIG. 4 is a plan view of an example document including five completely different fields (areas).
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the relative numbers of IR, visible and UV LEDs used in a preferred embodiment of the document reader according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic block diagram showing components of a preferred embodiment of the document reading apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a flow chart illustrating steps performed by an example software running on the document reading device of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
10. Document
20 ... Lower mirror
25 ... Top mirror
30 ... Lens
32 ... Optical filter
34 ... Mounting tab
35 ... Light source array
36 ... Substrate
37… UV LED
38… Near IR LED
39… visible LED
40 ... Optoelectronic image sensor
45 ... Image random access memory (RAM)
47 ... Flash memory chip
51 ... Visible photo
52 ... Barcode
53, 54 ... OCR text
60 ... Reader controller
70 ... Ethernet interface
80 ... Document detector
90 ... User interface LED (UI LED)
100 ... magnetic reader
110 ... Digital signal processor (DSP)

Claims

文書の機械読取り可能ゾーン内の第１の印を自動読取りするための文書読取り装置であって、前記第１の印は、可視光の照明を受けた場合には不可視であり、所定の周波数範囲の不可視光の照明を受けた場合には可視であるオプトエレクトロニクス読取り装置において、
（ａ）前記読取り装置によって読取られるべき前記機械読取り可能ゾーンをなす、文書を配置するための読取り面と、
（ｂ）前記読取り面から離れたところに配置される複数の第１の光源であって、前記第１の印を可視化すべく該第１の光源が駆動されたときに、前記所定の周波数範囲の不可視光で前記読取り面上の、文書の前記機械読取り可能ゾーンを照明するように構成された複数の第１の光源と、
（ｃ）画像センサであって、その上に集束された光により画定される画像を捕捉すると共にその捕捉された画像を表わす電子データを生成するように構成される画像センサと、
（ｄ）前記読取り面と前記画像センサとの間に延び、前記画像センサ上に画像を画定するように光を集束させるレンズを備える光路と、
（ｅ）前記捕捉された画像から前記印を識別すると共に表示および／または処理のためにその識別された印を出力するように構成された文書コントローラと、を含み、ここに、
前記第１の光源が駆動されたときに前記読取り面上の、前記文書の前記機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射される光によって画定される前記第１の印を含む文書画像が、前記光路を介して前記画像センサに転送され該画像センサにより捕捉されることを特徴とする印読取り用オプトエレクトロニクス文書読取り装置。A document reader for automatically reading a first mark in a machine readable zone of a document, wherein the first mark is invisible when illuminated with visible light and has a predetermined frequency range. In an optoelectronic reader that is visible when illuminated by invisible light,
(A) a reading surface for placing a document, said reading surface forming said machine readable zone to be read by said reading device;
(B) a plurality of first light sources arranged at a distance from the reading surface, wherein the predetermined frequency range is set when the first light source is driven to visualize the first mark; A plurality of first light sources configured to illuminate the machine readable zone of a document on the reading surface with invisible light of
(C) an image sensor configured to capture an image defined by the light focused thereon and to generate electronic data representative of the captured image;
(D) an optical path extending between the reading surface and the image sensor, the optical path including a lens that focuses light to define an image on the image sensor;
(E) a document controller configured to identify the indicia from the captured image and output the identified indicia for display and / or processing, wherein:
A document image including the first indicia defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone of the document on the reading surface when the first light source is activated, wherein the document image comprises: An optoelectronic document reader for reading indicia, which is transferred to the image sensor via an optical path and captured by the image sensor.

前記第１の光源は、所定の紫外線周波数範囲の光を発出するように構成されたＵＶ　ＬＥＤであり、前記第１の印は、前記所定の紫外線周波数範囲の前記光による照明を受けた場合に可視光を発出するようなＵＶ螢光物質を含む請求項１に記載の文書読取り装置。The first light source is a UV LED configured to emit light in a predetermined ultraviolet frequency range, and the first mark is provided when the first mark is illuminated by the light in the predetermined ultraviolet frequency range. 2. The document reader according to claim 1, comprising a UV fluorescent substance that emits visible light.

前記レンズと前記画像センサとの間の前記光路内に配置された光学フィルタをさらに含んでなり、該光学フィルタが、前記第１の光源の反射光を除去するように構成される請求項２に記載の文書読取り装置。3. The apparatus of claim 2, further comprising an optical filter disposed in the optical path between the lens and the image sensor, wherein the optical filter is configured to remove reflected light of the first light source. Document reader as described.

前記光路が、該光路内の複数の反射表面により折り畳まれる請求項３に記載の文書読取り装置。4. The document reader according to claim 3, wherein the optical path is folded by a plurality of reflective surfaces in the optical path.

前記機械読取り可能ゾーン内の第２の印の自動読取り用にさらに構成され該第２の印は可視光での照明を受けた場合に可視になると共に、前記読取り面から離れたところに配置される複数の第２の光源であって、該第２の光源が駆動されたときに可視光で前記機械読取り可能ゾーンを照明するように構成される複数の第２の光源を、さらに含んでなり、ここに該第２の光源が駆動されると、前記機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射された光により画定される前記第２の印を前記文書画像が含むことになる請求項４に記載の文書読取り装置。Further configured for automatic reading of a second mark in the machine readable zone, wherein the second mark is visible when illuminated with visible light and is located away from the reading surface. A plurality of second light sources, the plurality of second light sources being configured to illuminate the machine readable zone with visible light when the second light sources are activated. Wherein the document image will include the second indicia defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone when the second light source is activated. Document reader as described.

前記機械読取り可能ゾーン内の第３の印の自動読取り用にさらに構成され該第３の印はＯＣＲ標準仕様に従って構成された文字を含むと共に、前記読取り面から離れたところに配置される第３の光源であって、該第３の光源が駆動されたときに前記ＯＣＲ標準仕様に従って所定の赤外線周波数範囲の光で前記機械読取り可能ゾーンを照明するように構成される複数の第３の光源を、さらに含んでなり、ここに該第３の光源が駆動されると、前記機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射された光により画定される前記第３の印を前記文書画像が含むことになる請求項５に記載の文書読取り装置。A third mark further configured for automatic reading of a third mark in the machine readable zone, wherein the third mark includes characters configured according to OCR standard specifications and is located remote from the reading surface; A plurality of third light sources configured to illuminate the machine readable zone with light in a predetermined infrared frequency range according to the OCR standard when the third light source is driven. Wherein the document image includes the third indicia defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone when the third light source is activated. 6. The document reading device according to claim 5, wherein

前記第２の光源は可視ＬＥＤである請求項６に記載の文書読取り装置。The document reading device according to claim 6, wherein the second light source is a visible LED.

前記第３の光源はＩＲ　ＬＥＤである請求項７に記載の文書読取り装置。The document reading device according to claim 7, wherein the third light source is an IR LED.

前記光源の駆動を制御するように構成されたコントローラをさらに含む請求項８に記載の文書読取り装置。The document reading device according to claim 8, further comprising a controller configured to control driving of the light source.

前記コントローラは、前記第１、第２および第３の光源を順次駆動するように構成される請求項９に記載の文書読取り装置。The document reading device according to claim 9, wherein the controller is configured to sequentially drive the first, second, and third light sources.

前記光源が、前記第３の光源、前記第２の光源および前記第１の光源の順序で駆動される請求項１０に記載の文書読取り装置。The document reading apparatus according to claim 10, wherein the light sources are driven in the order of the third light source, the second light source, and the first light source.

前記光源は、第１の列が前記第１の光源を含み、第２の列が前記第２の光源を含み、第３の列が前記第３の光源を含むように配置されており、各前記列の前記光源は、前記機械読取り可能ゾーンを均等に照明をするように配置される請求項１１に記載の文書読取り装置。The light sources are arranged such that a first row includes the first light source, a second row includes the second light source, and a third row includes the third light source; The document reader of claim 11, wherein the light sources in the row are arranged to evenly illuminate the machine readable zone.

前記列から生成される照明は、前記画像センサの飽和を回避するのに相当する強度を有する請求項１２に記載の文書読取り装置。13. The document reading device according to claim 12, wherein the illumination generated from the columns has an intensity corresponding to avoiding saturation of the image sensor.

前記第１の光源による前記照明は、３７０ｎｍのピーク波長を有する請求項１３に記載の文書読取り装置。14. The document reader according to claim 13, wherein the illumination by the first light source has a peak wavelength of 370 nm.

前記第２の光源による前記照明は、６５０ｎｍのピーク波長を有する請求項１４に記載の文書読取り装置。15. The document reader according to claim 14, wherein the illumination by the second light source has a peak wavelength of 650 nm.

前記第３の光源による前記照明は、８５０ｎｍのピーク波長を有する請求項１５に記載の文書読取り装置。The document reader of claim 15, wherein the illumination by the third light source has a peak wavelength of 850nm.

前記第１の印は、符号化情報を含む請求項２に記載の文書読取り装置。3. The document reading device according to claim 2, wherein the first mark includes encoded information.

文書の機械読取り可能ゾーン内の第１の印を自動読取りするための方法であって、前記第１の印は、可視光の照明を受けた場合には不可視であり、所定の周波数範囲の不可視光の照明を受けた場合には可視となる方法において、
（ａ）前記機械読取り可能ゾーンをなす、文書を配置するための読取り面を提供する段階と、
（ｂ）前記読取り面から離れたところに配置される複数の第１の光源であって、前記第１の印を可視化すべく該第１の光源が駆動されたときに前記所定の周波数範囲の不可視光で前記読取り面上の、文書の前記機械読取り可能ゾーンを照明するように構成された複数の第１の光源を提供する段階と、
（ｃ）画像センサであって、その上に集束された光により画定される画像を捕捉すると共にその捕捉された画像を表わす電子データを生成するように構成される画像センサを提供する段階と、
（ｄ）前記読取り面と前記画像センサとの間に延び、前記画像センサ上に画像を画定するように光を集束させるレンズを含む光路を提供する段階と、
（ｅ）前記捕捉された画像から前記印を識別すると共に表示および／または処理のためにその識別された印を出力するように構成された文書コントローラを提供する段階と、
を含んでなる方法であって、ここに、
前記第１の光源が駆動されたときに前記読取り面上の、前記文書の前記機械読取り可能ゾーンにより発出および／または反射される光によって画定される前記第１の印を含む文書画像が、前記光路を介して前記画像センサに転送され、前記画像センサにより捕捉される方法。A method for automatically reading a first mark in a machine readable zone of a document, wherein the first mark is invisible when illuminated with visible light and invisible in a predetermined frequency range. In a way that is visible when exposed to light,
(A) providing a reading surface for placing a document, said reading surface forming said machine readable zone;
(B) a plurality of first light sources arranged at a distance from the reading surface, the first light sources being in the predetermined frequency range when the first light source is driven to visualize the first mark; Providing a plurality of first light sources configured to illuminate the machine readable zone of a document on the reading surface with invisible light;
(C) providing an image sensor configured to capture an image defined by light focused thereon and to generate electronic data representative of the captured image;
(D) providing an optical path including a lens extending between the reading surface and the image sensor and focusing light to define an image on the image sensor;
(E) providing a document controller configured to identify the indicia from the captured image and output the identified indicia for display and / or processing;
Wherein the method comprises:
A document image including the first indicia defined by light emitted and / or reflected by the machine readable zone of the document on the reading surface when the first light source is activated, wherein the document image comprises: A method wherein the image is transferred to the image sensor via an optical path and captured by the image sensor.

前記第１の光源は、所定の紫外線周波数範囲の光を発出するように構成されたＵＶ　ＬＥＤであり、前記第１の印は、前記所定の紫外線周波数範囲の前記光による照明を受けた場合に可視光を発出するようなＵＶ螢光物質を含む請求項１８に記載の方法。The first light source is a UV LED configured to emit light in a predetermined ultraviolet frequency range, and the first mark is provided when the first mark is illuminated by the light in the predetermined ultraviolet frequency range. 19. The method according to claim 18, comprising a UV fluorescent substance that emits visible light.

前記レンズと前記画像センサとの間の前記光路内に配置された光学フィルタを提供する段階をさらに含んでなり、該光学フィルタが、前記第１の光源の反射光を除去するように構成される請求項１９に記載の方法。Providing an optical filter disposed in the optical path between the lens and the image sensor, wherein the optical filter is configured to remove reflected light of the first light source. The method according to claim 19.