[发明专利]提高的扫描设备设计

说明书

优先权声明

本申请要求2007年8月29日提交的美国临时申请No.60/966,582的优先权。

背景技术

一种嵌入式光学标记(Embedded Optical Signature，EOS)可以作为，例如刮涂层下面的图像，被添加到一个刮开型彩票上。从刮掉的刮涂层下面露出的EOS确认数据可与彩票的条形码资料(未被隐藏在刮涂层下面)一同被处理以使彩票被验证，而不需要此单业务的发起人再做其他事情。EOS也可被用于保证一份打印文档的真实性，例如在线彩票，或者用于提供版权保护，或者用于承载额外信息，例如个人表格填写的姓名和地址。

为了处理来自文档(例如，刮开型彩票，在线彩票，收据，投注单等)的EOS，一般需要扫描设备或照相机以采集该文档的数字图像。廉价的摄像头，线性传感器，或接触式图像传感器可以用来提供这种图像采集功能。然而，在这类应用中可能会遇到某些问题。

例如，无论要采集打印文档上的EOS或其他信息，优选地，扫描设备应该能采集相关的数据而不受周围环境的干扰。线性或者接触式图像传感器(Contact Image Sensors，CIS)典型地包括一个能够将文档移动经过传感器或者将传感器移动经过文档的机械装置。一种将扫描头与环境的光污染相隔绝的方法是在暗化环境下提供内部照明。然而，对于这种系统，在扫描头上的微量的灰尘或者碎屑可以产生大量的图像噪声，因为随着文档或者扫描头在一个维度的移动，扫描头只采集到另一个维度的图像。图1中示出了这个问题：扫描100是用带有小颗粒灰尘的扫描头扫描的空白文档，同时，扫描105示出了使用干净的扫描头扫描的同一份文档。由于容易受到灰尘造成的噪声干扰，这种扫描设备不适合工作于灰尘环境，例如处理刮开型彩票的环境。另外，如果调查问卷或投注单(bet slip)是用圆珠笔填写并且未留足够时间使墨迹完全干，则墨水会转移到扫描头上并在线性或CIS扫描设备上造成这种沾污引入的噪声。另外，从内在性质上说，机械扫描设备的可靠性比全电子设备的可靠性差

二维相机扫描设备可以最小化灰尘和墨水噪声的影响，同时通过消除物理地移动文档或者扫描头的必要而增加可靠性。另外，与目标文档相隔一段距离地安装相机，这提供了一个开放空间使得相机镜头与灰尘/墨水噪声源相隔离。如果相机设置在压板上方，因为新文档被提供用于每次的扫描，而在文档表面向上被扫描的情况下将不存在可见的残留的灰尘被留在扫描表面上或者玻璃压板上，所以灰尘和墨水噪声问题可以被进一步减少。然而，在压板之上的相机间距使得环境光或者放置不当的扫描设备照明光源造成直接反射噪音(即，眩光)。参考图2，图像200示出了带有环境眩光的刮开型彩票，同时图像205示出了不带有环境眩光的刮开型彩票。图像210示出了带有内部光照造成的眩光的刮开型彩票的相机图像，同时，图像215示出了不带有内部光照造成的眩光的相同的刮开型彩票。

来自环境光源的眩光噪声可以通过将相机扫描设备包围于一个不透光的外壳内而被消除。然而，打开门或者移动遮帘对操作者来说可能很不方便且很慢。精心设置光源也可以消除扫描设备内在的眩光噪声。例如图3A所示，当光源300被移入非反射区305时，眩光被消除或者减少。图3B示出了，在两边之上大约2英寸各有一个光源的情况下，压板320的一个相机视图，同时在两边之上大约2英寸各有一个光源以及一个扩散器的情况下，压板325上的眩光更少。图4示出使用不同的光源位置时，光强与x-y位置之间的关系。例如，图400说明了一个在其上1英寸处有侧面照明源的压板，图405说明了一个在其上2英寸处有侧面照明源的压板，图410说明了一个在其上4英寸处有侧面照明源的压板，图415说明了一个在其上5英寸处有侧面照明源的压板。如图3A，3B以及4所示，将光源移动进一步远离压板将大幅提高侧向照明均匀性并充分地提高前后向的照明均匀性，但需要具有更大空间的扫描设备外罩。另外，在压板上方安装相机且不固定文档在一个平面之内，在该文档被弯曲时将引入潜在的新的误差源。更具体地，被扫描平面与相机之间距离的可变性可能引入限制符号大小的位置误差。

如果相机未被理想地平行于压板平面地安装，则会产生梯形误差(trapezoidal error)。如果引入反光镜以求减小扫描设备外罩的体积，则合适的对齐变得更加重要，这是因为任何的对齐误差将被以两倍地放大。

最后，基于相机和压板的扫描系统对由人操作者不正确的对齐压板上文档所造成的误差敏感。而这个问题因机动化的一维扫描设备(例如，CIS)的使用变得无足轻重，因为电机可被用以帮助对齐文档。