專利名稱：接觸式圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線陣圖像讀取裝置，具體說是一種采用復(fù)合透鏡陣列的接觸式圖 像傳感器。
背景技術(shù)：
圖1是現(xiàn)有接觸式圖像傳感器的斷面圖，圖中1是能發(fā)出光并均勻照射原稿的線 照明光源，2是將原稿反射光匯聚并進(jìn)行成像的棒狀透鏡陣列，3是排列成直線的用于接收 棒狀透鏡陣列2所匯聚的光并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的感光部(光敏集成電路)，4是搭載 排列成直線的感光部3的傳感器基板，6是容納光源1、透鏡2、傳感器基板4的框架，5是 設(shè)置在框架6上的搭載原稿的透光板，10為原稿。在上述圖像讀取裝置中，光源1發(fā)出的光，透過透光板5，照射到外面的原稿10上 ，原稿10上的文字黑色區(qū)域光被吸收，而在原稿其它的白色底色區(qū)域，光幾乎100%被反 射，這些反射光再穿過透光板5，被透鏡2收集，照射到傳感器基板4上搭載的感光部3 的表面。感光部3是由許多感光像素以及能將照射到各感光像素上的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并 將信號輸出的驅(qū)動電路組成。接收的光轉(zhuǎn)換成電信后經(jīng)過驅(qū)動電路輸出，作為圖像(文字) 信息向外輸出。原稿不斷移動，其上所記載的圖像信息(文字)就會被連續(xù)讀取下來。隨著防偽技術(shù)的發(fā)展，要求圖像傳感器不僅僅要具有傳統(tǒng)的圖像掃描功能，還要 能對原稿中的防偽圖像信息進(jìn)行掃描。通常為了使接觸式圖像傳感器能掃描出紙幣、有價 證券等帶有防偽信息的原稿中的防偽圖像信息，接觸式圖像傳感器的光源部分除了傳統(tǒng)的 可見光之外，又引入了不可見光如紅外光、紫外光等。圖2是另一種現(xiàn)有的增加了紫外光的接觸式圖像傳感器的斷面圖，圖中Ia是能發(fā) 出紫外光并能均勻照射原稿的紫外光照明光源，Ib是可見光光源，8是紫外光隔離裝置。其 它與圖1符號相同的則與圖1相同或相當(dāng)。在上述接觸式圖像傳感器中，光源Ia放出的紫外光，透過透光板5，照射到需要掃 描的原稿10上，原稿10中隱藏的防偽標(biāo)記在紫外光的激勵作用下產(chǎn)生熒光，這些熒光再穿 過透光板5，被棒狀透鏡陣列2所匯集，照射到傳感器基板4上搭載的感光部3上，并由感光 部3將其轉(zhuǎn)換成電信號并向外輸出。同時，為了防止原稿反射的紫外光進(jìn)入感光部3產(chǎn)生 無效的干擾信號，通常需使用紫外光隔離裝置8對照射到感光部3的紫外光進(jìn)行屏蔽。可 見光圖像的掃描過程與前述相同。圖3為現(xiàn)有接觸式圖像傳感器中使用的棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)圖，其包括具有 支撐作用的第一側(cè)板21，具有支撐作用的第二側(cè)板22，單體棒狀透鏡200，由單體棒狀透鏡 200按直線排列成的單陣列透鏡201，以及透鏡與側(cè)板之間的粘接材料23。在上述圖像傳感 器中，紫外光照射原稿產(chǎn)生的激勵光以及可見光照射原稿產(chǎn)生的反射光都是通過透鏡2中 的單陣列透鏡201中的每一個單體棒狀透鏡200匯聚到感光部表面的。其它與圖1符號相 同的則與圖1相同或相當(dāng)。上述接觸式圖像傳感器中存在以下問題由于目前紫外光光源的發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)比不上可見光光源的發(fā)光強(qiáng)度，因此由紫外光照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光的強(qiáng)度比原稿反向的可 見光的強(qiáng)度要低很多，而且棒狀透鏡陣列對光的傳輸系數(shù)也是一定的，因此與由原稿反射 的反射光經(jīng)由棒狀透鏡陣列匯聚到感光部3并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換之后產(chǎn)生的信號相比，紫外光 照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光經(jīng)棒狀透鏡陣列匯聚到感光部3并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換所生成的電信 號，其信噪比非常低，所得到的圖像的質(zhì)量非常差無法達(dá)到防偽鑒別的目的。如果以微弱的 熒光信號為參考基準(zhǔn)進(jìn)行圖像處理，而反射光的圖像因強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熒光信號，因此會出 現(xiàn)過飽和狀態(tài)，產(chǎn)品也無法正常使用。另外，由于紫外光源的制作成本比可見光要高很多， 如果為了提高紫外光照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光信號的強(qiáng)度而加強(qiáng)紫外光源的發(fā)光強(qiáng)度的 話，光源的制作成本會非常高也會影響產(chǎn)品的推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對紫外光產(chǎn)生的熒光圖像信號和 對可見光產(chǎn)生的反射圖像信號能進(jìn)行有效的平衡，使兩種圖像信號都能精確讀取和輸出的 高精確的接觸式圖像傳感器。本發(fā)明可以通過如下措施達(dá)到。一種接觸式圖像傳感器，包括光源、棒狀透鏡陣列、感光部、傳感器基板、框架、透 光板，其特征在于光源為至少能發(fā)出包括紫外光在內(nèi)的兩種顏色的光并能均勻照射原稿讀 取位置，感光部由兩部分組成，一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的反射光信息的反 射光感光部，另一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的激勵光信息的激勵光感光部，棒 狀透鏡陣列內(nèi)部由多列排列成直線的單陣列透鏡組成。本發(fā)明的接觸式圖像傳感器，構(gòu)成復(fù)合棒狀透鏡陣列的單陣列透鏡中的每一個單 個的棒狀透鏡是相同的，并且單個棒狀透鏡的直徑為d，單個棒狀透鏡在焦點(diǎn)位置平面內(nèi)的 有效作用直徑為D，復(fù)合棒狀透鏡陣列內(nèi)部所排列的單列透鏡陣列的列數(shù)可達(dá)到D/d。根據(jù) 單個透鏡的TC值、直徑、長度及開口角的不同，一般可達(dá)到3列至8列左右。本發(fā)明的接觸式圖像傳感器，激勵光感光部設(shè)置于由多列單陣列透鏡組成的棒狀 透鏡陣列的中心軸位置上。在此位置上，復(fù)合棒狀透鏡陣列中的每一單陣列的透鏡都能收 集到圖像讀取位置處的原稿的激勵光信號并成像與激勵光感光部表面，由感光部將其轉(zhuǎn)換 成電信號向外輸出，由于有多列單陣列的透鏡進(jìn)行激勵光的收集，因此收集到的光的信號 的強(qiáng)度加大了，轉(zhuǎn)換后的電信號也加強(qiáng)了。同時在激勵光感光部表面處設(shè)置有能夠防止原 稿反射的紫外光到達(dá)激勵光感光部的紫外光隔離裝置，以消除原稿反射的紫外光到達(dá)激勵 光感光部產(chǎn)生干擾信號。本發(fā)明的接觸式圖像傳感器，反射光感光部設(shè)置于激勵光感光部的一側(cè)，位于棒 狀透鏡陣列的靠近邊緣的單陣列透鏡的中心軸位置上。這樣只有正對著反射光感光部的單 陣列的透鏡或其旁邊的單陣列透鏡才會對收集原稿的反射光信號起作用，這樣收集到的光 信號會仍然保持原來的強(qiáng)度而不會因?yàn)橥哥R列數(shù)的增加而加強(qiáng)。因此其由反射光感光部轉(zhuǎn) 換成的電信號也是保持了原來的強(qiáng)度。本發(fā)明的接觸式圖像傳感器，其紫外光與其它顏色的光分時發(fā)光，這樣可以分別 獲取激勵光的信號以及可見光的反射光信號。本發(fā)明的效果是，接觸式圖像傳感器采用了復(fù)合棒狀透鏡陣列，以及兩種感光部即激勵光感光部和反射光感光部，感光部設(shè)置于棒狀透鏡陣列的中心位置，可以收集到更 多的激勵光信號以提供激勵光信號的輸出強(qiáng)度，反射光感光部設(shè)置于棒狀透鏡陣列的邊 緣，保持反射光信號的輸出強(qiáng)度不變，這樣使用激勵光信號與反射光信號基本達(dá)到統(tǒng)一的 輸出強(qiáng)度，大大提高了圖像的讀取質(zhì)量。
圖1為現(xiàn)有的接觸式圖像傳感器的截面圖。圖2為另一種接現(xiàn)在觸式圖像傳感器的截面圖。圖3為現(xiàn)有接觸式圖像傳感器使用的棒狀透鏡陣列局部示意圖圖4為本發(fā)明的接觸式圖像傳感器的截面示意圖。圖5為本發(fā)明中使用的棒狀透鏡陣列的示意圖。圖6為本發(fā)明中使用的棒狀透鏡陣列的局部放大示意圖。圖7為本發(fā)明中作用的棒狀透鏡陣列的結(jié)構(gòu)特性示意圖。圖8為本發(fā)明的接觸式圖像傳感器的感光部與棒狀透鏡陣列的相對位置示意圖。圖9為本發(fā)明中原稿發(fā)出的光與接收透鏡的位置關(guān)系圖圖10為棒狀透鏡陣列中各單陣列透鏡接收光的強(qiáng)度的示意圖。圖11為激勵光感光部接收透鏡匯聚光的示意圖。圖12為反射光感光部接收透鏡匯聚光的示意圖。圖13為本發(fā)明的棒狀透鏡陣列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為本發(fā)明的棒狀透鏡陣列的另一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖15為本發(fā)明實(shí)施例2的接觸式圖像傳感器的截面示意圖。圖16為本發(fā)明實(shí)施例3的接觸式圖像傳感器的截面示意圖。圖17為本發(fā)明實(shí)施例4的接觸式圖像傳感器的截面示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的斷面結(jié)構(gòu)圖，圖中Ia是可以發(fā)出紫外光并能均 勻照射原稿的紫外光源，Ib是能發(fā)出單色或多色可見光并能均勻照射原稿的可見光光源， 20是復(fù)合棒狀透鏡陣列，用于收集光源照射原稿產(chǎn)生的反射光或激勵光，3a是接收棒狀透 鏡陣列20所匯聚的紫外光源照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光的激勵光感光部，3b是接收棒狀透 鏡陣列20所匯聚的可見光光源照射原稿產(chǎn)生的反射光的反射光感光部。4是搭載排列成直線的光敏集成電路3a和3b的傳感器基板，6是容納紫外光 源la、可見光光源lb、棒狀透鏡陣列20以及傳感器基板4的框架，5是設(shè)置在框架6上的 搭載原稿的透光板，8是涂在3a上的紫外光濾光膜，10為原稿。7是為接觸式圖像傳感器 提供電壓信號、邏輯控制信號、光源控制信號以及向外輸出圖像信號的插座。棒狀透鏡陣列20是一個細(xì)長條形的結(jié)構(gòu)，其長度覆蓋整個掃描范圍，其整體結(jié)構(gòu) 示意圖如圖5所示。圖6是棒狀透鏡陣列的局部放大圖，整個棒狀透鏡陣列20包括具有支 撐作用的側(cè)板21及22，單體棒狀透鏡200，由單體棒狀透鏡200按直線排列成的單陣列透 鏡201，多列單透鏡陣列201緊密排列夾在支撐側(cè)板21和22之間，側(cè)板與透鏡之間由粘接 材料23粘接固定。棒狀透鏡陣列是單陣列透鏡排列的列數(shù)與單體透鏡的特征有關(guān)。單體透鏡的共役長度為TC，高度為Z，直徑為d，透鏡的開口角為θ，透鏡兩端對應(yīng)的TC值所在的平面即是 兩端的焦點(diǎn)平面，在焦點(diǎn)平面內(nèi)，透鏡的有效作用范圍的直徑為D，也就是說以透鏡的軸線 為中心，焦點(diǎn)平面內(nèi)的直徑D的范圍內(nèi)的光才可能進(jìn)入透鏡被透鏡收集，此范圍以外的光 無法被透鏡收集，如圖7所示。D值的大小與透鏡參數(shù)的關(guān)系為D= (TC-Z) *Tan θ+d對于焦點(diǎn)平面內(nèi)的透鏡中心軸上的一點(diǎn)來說，其所發(fā)光的光對應(yīng)于透鏡端面平面 內(nèi)的同樣D范圍之內(nèi)才滿足透鏡開口角的特性，也就是說在透鏡端面的平面內(nèi)的D范圍之 內(nèi)的光才有可能被接收， 超過此范圍的光就無法被接收了。所以棒狀透鏡陣列20中單陣列 透鏡201的有效列數(shù)為D/d。本實(shí)話例中使用的透鏡的TC值為10mm，透鏡高度為4. 4mm,直徑為0. 35mm,透鏡 的開口角為12度，所以本實(shí)施例中使用的棒狀透鏡陣列20是由5列單陣列透鏡201構(gòu)成 的。實(shí)際中D/d往往不會是個整數(shù)，所以實(shí)際的列數(shù)取D/d的近似值就可以了。但不管比 D/d大還是小，都在本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。在本實(shí)施例中，接收紫外光源照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光信號的激勵光感光部3a 設(shè)置于整個復(fù)合棒狀透鏡陣列的中心軸的位置上，接收可見光光源照射原稿產(chǎn)生的反射光 信號的反射光感光部3b設(shè)置于3a的一側(cè)，位于復(fù)合棒狀透鏡陣列中最邊緣的單陣列透鏡 的中心軸上，如圖8所示。圖8中給出了感光部與棒狀透鏡陣列的相對位置的局部結(jié)構(gòu)示 意圖。激勵光感光部3a正對于棒狀透鏡陣列20的5列單陣列透鏡201的中心一列的軸線 位置上，反射光感光部3b位于激勵光感光部3a的一側(cè)，正對于棒狀透鏡陣列20的邊緣的 單陣列透鏡201的中心軸上。通常的原稿，如紙幣、有價證券或紙張文稿等，其表面并非是鏡面，而是一種粗糙 的表面，光無論從哪個方向照射到原稿上，無論是原稿的反射光還是激勵光，都可以近似地 看成是亂散光，即在原稿側(cè)面的各個方向上都有，而且在與原稿垂直方向上強(qiáng)度比較大，而 與原稿平等的方向上其強(qiáng)度比較小。因此對于棒狀透鏡陣20中的5列單陣列透鏡來說，中 心的一列單陣列透鏡接收到的光最強(qiáng)，兩側(cè)的會稍微弱一些。如圖9和圖10所示。圖9為 本發(fā)明中原稿發(fā)出的光與接收透鏡的位置關(guān)系圖，圖10為棒狀透鏡陣列中各單陣列透鏡 接收光的強(qiáng)度的示意圖。本實(shí)施例中采用的棒狀透鏡陣列是包含5列單陣列透鏡，在光源不變，原稿也相 同的情況下，其接收到的光的強(qiáng)度是只有一列的棒狀透鏡陣列的4倍左右，大大提高了原 稿提供的光信號的利用率。尤其是對于紫外光照射原稿產(chǎn)生的激勵光這種比較微弱的信號 來說，這種方法對于提高圖像的讀取質(zhì)量其效果是非常明顯的。在本實(shí)施例中，接收紫外光源照射原稿激勵產(chǎn)生的熒光信號的激勵光感光部3a 設(shè)置于整個復(fù)合棒狀透鏡陣列的中心軸的位置上，其接收透鏡匯聚光的示意圖如圖11所 示。在整個透鏡的中心位置上，每一列單陣列透鏡201都能將收集到的激勵光匯聚成像于 激勵光感光部3a表面，大大提高了光信號的利用率。3a將光信號轉(zhuǎn)換成電信號并向外輸
出ο在本實(shí)施例中，接收可見光光源照射原稿產(chǎn)生的反射光信號的反射光感光部3b 設(shè)置于3a的一側(cè)，位于復(fù)合棒狀透鏡陣列中最邊緣的單陣列透鏡的中心軸上，其接收透鏡 匯聚光的示意圖如圖12所示。在整個透鏡的一側(cè)的邊緣位置上，只有這一側(cè)靠近邊緣的單陣列透鏡201都能將收集到的反射光匯聚成像于反射光感光部3b表面，另一側(cè)的單透鏡陣 列由于光的入射角度大于透鏡的開口角θ，因此無法被透鏡收集，這樣基本保證了整個透 鏡收集到的反射光信號基本保持原來的水平不會增加太多，使之與激勵光的信號基本達(dá)到 一種強(qiáng)度平衡狀態(tài)，有利于對圖像數(shù)據(jù)的處理，以便能得到清晰的圖像掃描結(jié)果。在本實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列20內(nèi)部的單陣列透鏡采用交錯排列的方式構(gòu) 成，如 圖13所示，也可以采用圖14的正交排列方式，也可以在棒狀透鏡陣列內(nèi)部兩種排列方式都 使用，無論哪種排列方式都具有本發(fā)明的效果，都在本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。實(shí)施例2 在上述實(shí)施例中，采用了激勵光感光部和反向光感光部分別接收強(qiáng)度 兩種差別較大的激勵光信號和反射光信號，并通過感光部的位置不同來調(diào)節(jié)接收光信號的 強(qiáng)度。本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之外在于感光部只設(shè)置了激勵光感光部而光源只設(shè)置了 能發(fā)出紫外光的紫外光源，激勵光感光部仍設(shè)置于棒狀透鏡陣列20的中心軸位置上。如圖 15所示。本實(shí)施例的接觸式圖像傳感器適用于不需要對常規(guī)的可見光圖像進(jìn)行讀取，而只 單獨(dú)用于對個別防偽圖像的熒光信號進(jìn)行讀取鑒別的場合。實(shí)施例3 在本實(shí)施例中，光源只設(shè)置了常規(guī)的可見光光源lb，感光部只設(shè)置了常 規(guī)的反射光感光部3b，并且感光部3b設(shè)置于棒狀透鏡陣列20的中心軸位置上。本實(shí)施例 的接觸式圖像傳感器適用于只對常規(guī)圖像進(jìn)行高速讀取的場合。通常讀取速度越高時，讀 取一行的時間就越短，感光部接受光照的時間就會越短，圖像傳感器的輸出信號強(qiáng)度越低。 本實(shí)施例將可見光感光部3b也設(shè)置于棒狀透鏡20的中心軸位置上，在同樣的掃描速度下， 可以大幅提高信號的輸出強(qiáng)度；也可以保持輸出信號的強(qiáng)度不變而實(shí)現(xiàn)掃描速度的大幅提 尚ο實(shí)施例4 本實(shí)施例是在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上增加了外置透過光源100，如圖17所 示，適用于對原稿的透過圖像進(jìn)行高速讀取的場合。外置光源100包括導(dǎo)光棒101，電路基 板102，光源框架103，光源透光板104，以及電氣連接插座105，光源的發(fā)光部設(shè)置于光源的 兩端(圖中未畫出)。外置光源發(fā)出的光可以是可見光，也可以是紅外光或紫外光等不可見光。外置光 源100與內(nèi)置光源Ib分別由控制器控制其發(fā)光時間，控制器與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，當(dāng) 進(jìn)行反射光圖像讀取時，內(nèi)置光源Ib開啟，外置光源100關(guān)閉。當(dāng)要進(jìn)行透過圖像讀取時， 外置光源100開啟，內(nèi)置光源Ib關(guān)閉。
權(quán)利要求一種接觸式圖像傳感器，包括光源、棒狀透鏡陣列、感光部、傳感器基板、框架、透光板，其特征在于光源為至少能發(fā)出包括紫外光在內(nèi)的兩種顏色的光并能均勻照射原稿讀取位置，感光部由兩部分組成，一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的反射光信息的反射光感光部，另一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的激勵光信息的激勵光感光部，復(fù)合棒狀透鏡陣列內(nèi)部由多列排列成直線的單陣列透鏡組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于構(gòu)成復(fù)合棒狀透鏡陣列的單 陣列透鏡中的每一個單個的棒狀透鏡是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于單個棒狀透鏡的直徑為d，單 個棒狀透鏡在焦點(diǎn)位置平面內(nèi)的有效作用直徑為D，復(fù)合棒狀透鏡陣列內(nèi)部所排列的單列 透鏡陣列的列數(shù)為D/d。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于激勵光感光部設(shè)置于由多列 單陣列透鏡組成的棒狀透鏡陣列的中心軸位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于激勵光感光部在棒狀透鏡陣 列的中心軸位置上將所有單陣列透鏡收集到的激勵光信號轉(zhuǎn)換成電信號并向外輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于激勵光感光部表面處設(shè)置有 能夠防止紫外光到達(dá)激勵光感光部的紫外光隔離裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于反射光感光部設(shè)置于激勵光 感光部的一側(cè)，位于棒狀透鏡陣列的靠近邊緣的單陣列透鏡的中心軸位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于反射光感光部在棒狀透鏡陣 列的靠近邊緣的單陣列透鏡的中心軸位置上將部分單陣列透鏡收集到的反射光信號轉(zhuǎn)換 成電信號并向外輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于紫外光與其它顏色的光分時 發(fā)光。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用由復(fù)合透鏡陣列組成的棒狀透鏡陣列的接觸式圖像傳感器，它包括至少能發(fā)出包括紫外光在內(nèi)的兩種顏色的光并能均勻照射原稿讀取位置的光源，能將原稿的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并向外部輸出的排列成直線的感光部，并且感光部由兩部分組成，一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的反射光信息的反射光感光部，另一部分為用于接收光源照到原稿上產(chǎn)生的激勵光信息的激勵光感光部，以及能將原稿的產(chǎn)生的光信號匯聚并成像于感光部表面的復(fù)合棒狀透鏡陣列，復(fù)合棒狀透鏡陣列內(nèi)部由多列排列成直線的單陣列透鏡組成，本實(shí)用新型能有效平衡紫外光激勵原稿產(chǎn)生的熒光信號與普通可見光照射原稿產(chǎn)生的反射光的圖像信號的強(qiáng)度，提高圖像讀取的質(zhì)量。
文檔編號H04N1/031GK201733368SQ20102028710
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者巨占岳, 戚務(wù)昌, 澤江哲則 申請人:威海華菱光電有限公司