[发明专利]紫外扫描仪

说明书

本发明涉及光学扫描设备，特别涉及用于防伪用途的紫外CCD扫描仪。

扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的输入设备。可以利用扫描仪输入照片建立自己的电子影集；输入各种图片建立自己的网站；扫描手写信函再用E-mail发送出去以代替传真机；还可以利用扫描仪配合OCR软件输入报纸或书籍的内容，免除键盘输入汉字的辛苦，最后还可以将扫描仪用作证件、凭证等识别装置的输入设备。

扫描仪一般分为CCD扫描仪和PMT扫描仪两类，以下简述CCD扫描仪的基本工作原理。CCD扫描仪是由线性CCD(电荷耦合器件)器件组成的阵列构成的电子式扫描仪，它可感知光线的强弱。一般将多个这样的器件排列为矩阵形式，集成在一起。当排列成线性时，便称为线性CCD。当光照射到CCD器件上时，它将接收的光能量转换为电信号，由于光的强弱不同，因而转换的电信号大小不一，可利用A/D转换，再将此信号转换为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。    

由上可见，在扫描仪获取图像的过程中，有两个元器件起着关键作用。一个是CCD(电荷耦合器件)，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。这两个元件的性能直接影响扫描仪的整体性能指标。

CCD是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。如果我们想增加图像的分辨率，就必须增加CCD上的光敏单元数量。实际上，CCD的性能决定了扫描仪的x方向的光学分辨率。

A/D变换器是将模拟量(Analog)转变为数字量(Digital)的半导体元件。从CCD获取的电信号是对应于图像明暗的模拟信号，就是说图像由暗到亮的变化可以用从低到高的不同电平来表示，它们是连续变化的，即所谓模拟量。A/D变换器的工作是将模拟量数字化，例如将0至1V的线性电压变化表示为0至9的10个等级的方法是：0至小于0.1V的所有电压都变换为数字0，0.1至小于0.2V的所有电压都变换为数字1，依此类推0.9至小于1.0V的所有电压都变换为数字9。实际上，A/D变换器能够表示的范围远远大于10，通常是2⁸＝256、2¹⁰＝1024或者2¹²＝4096。如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像分成1024个灰度等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。

由几千个感光元件构成的CCD器件，一般做在20～30mm长的衬底上，因而它可感知条状光线，所以为了使CCD器件感知原来图稿的图像，必须使用长条状光源，然后用光学透镜将照射到原稿图像上的条状反射光在传送到CCD的感光区域而成像，CCD扫描仪对原稿图像进行步进式的机械传动扫描，对图像一行的扫描采用光电电子扫描。因为光源为线光源，故可一条线一条线地成像，然后再移动图稿或成像部分，使图稿与成像部分相对移动，而完成逐行的扫描。这两种扫描方式是相互独立的，因而对图稿的扫描可随意重复或不按顺序进行。

CCD扫描仪从扫描得到的信息来分，又有二值化扫描仪、灰度扫描仪和彩色扫描仪。二值化扫描仪只能得到黑白两色信息(即1、0)，它主要用于扫描黑白文稿、灰度扫描仪则是将彩色图像用灰度表示，即用深浅度不同的黑色表示彩色图像。彩色图像扫描仪比较复杂，关键部分是成像系统，一般有三类：一类采用三片的滤色镜，按行或页进行三次扫描，分别得到图像的红、绿、蓝信息，由这三个信息可合成彩色图像信息。另一类采用单色镜，将扫描图像分成红、绿、蓝三色，用三个CCD器件分别接收，从而得到彩色图像信息。第三类则是采用了红、绿、蓝三个光源，分三次分别对原稿进行扫描，即在一个CCD上成像三次，得到分别为红、绿、蓝的三种成像，再经合成便可得到原稿的彩色图像信息。