CN101297328B - 用于钞票鉴定的光传感器阵列 - Google Patents

Abstract

当钞票以一定方式经过鉴定通道时，钞票接收器照射该钞票，以确定钞票在通道宽度上的位置。光传感器阵列接收来自钞票表面的反射光，并且在整个被照射的钞票上具有一系列的响应分区。根据钞票位置，对这些分区进行采样和分析，以便确定钞票的真伪。本发明还公开设备和方法步骤。

Description

用于钞票鉴定的光传感器阵列

技术领域

本发明涉及用于钞票鉴定的光传感器阵列以及钞票鉴定的方法。具体来说，在钞票移动经过传感装置时，该光传感器阵列照射该钞票，并且从钞票表面的至少75％收集信息。

背景技术

现在，钞票鉴定通常被执行，并且，因为人们很容易得到生产伪造钞票的技术，而且伪造钞票的质量也显著提高，所以钞票鉴定变得更加关键。大部分国家的货币不停地将不同的安全特征加入到它们的钞票中，从而使得假钞票更容易被检测出，并且起到制止伪造钞票的作用。

自动货币接收设备例如自动贩卖机、代币分发机(tokendispensing machine)和其它自动设备都包含钞票接收器。该钞票接收器沿着鉴定路径传送钞票并进行各种测试以预测钞票的真伪。这些钞票接收器通常包含具有照射源的光学传感器，当钞票移动经过鉴定路径时，该照射源对钞票的特定条状区域进行照射。该光学传感器包含用于鉴定反射光的探测器，并且可以包含滤光以在不同频率进行光鉴定。

钞票接收器通常包含一系列的光学传感器，这些光学传感器鉴定钞票的各条状区域以便检测在钞票的不同位置上设置的不同的安全特征。这种鉴定器通常包含用于确定钞票的磁、静电、透明度和其他特性的不同的传感器。这种钞票接收器包含足够的用来鉴定所接收到的钞票的不同面额的关键方面的光学传感器，因此这些光学传感器设置在整个鉴定路径的不同点上。用于扫描钞票表面的传感器的数量与钞票接收器的成本之间存在折衷。对钞票表面进行全扫描能够提供更多的数据，并且能够提高对钞票真假的预测能力，但是很难降低附加成本，此外，还有对数据进行有效分析所花费的时间的限制。

通常，如果该钞票沿着钞票鉴定路径更缓慢地移动或者提供更多的时间允许该钞票接收器考量所有的数据，则能够提高预测能力。但不幸的是，从用户的角度来看，鉴定过程必须基本上实时地完成；不然交易可能会被中断。在某些应用中，接受收到伪造钞票的额外风险比增加交易时间和改进钞票鉴定可能更有利可图。

与现有的钞票鉴定系统有关的另一个问题涉及钞票以不同的方式放置在鉴定路径中。钞票可以以小的角度供给入鉴定路径，并且/或者鉴定路径的宽度可以比钞票的宽度大，这样的话，被照射的条状区域的精确位置就处于一个范围内，而不能准确地获知。这些因素也影响了钞票鉴定的准确性。

人们对提供快速地、且成本可接受的有效钞票鉴定的需求从未间断。

本发明提供致力于解决上述问题的有效方案。

发明内容

根据本发明的钞票鉴定方法包括：沿着鉴定路径将钞票移动经过光学传感装置，其中，钞票相对于该光学传感装置的精确位置是未知的。该方法包括：当钞票移动经过所述传感装置时，使用光学传感装置对该钞票进行大体的照射；以及将从被照射的钞票表面反射的光聚焦到光阵列上，从而提供与钞票表面的至少75％相对应的条状区域分析。

所述条状区域分析包括至少50个分区，并且，利用所述条状区域分析来确定所述钞票相对于所述光学传感装置的位置。一旦知道了该位置，就可以选择性地使用所述至少50个分区来相对于标准鉴定该钞票的真伪。在使用此装置的情况下，当钞票相对于其宽度内的所述50个分区的位置已知时，可以改善分析，并且，当钞票的精确位置未知时，并不一定具有相当大的偏差。

根据本发明的一个方面，所述方法包括在选择用于鉴定钞票真伪的分区时确定被照射的钞票相对于所述光学传感装置的角度。

在本发明的另一个方面中，所述反射光聚焦到光阵列上，该光阵列具有至少64个像素，每个像素形成一个分区。

在本发明的另一个方面中，与光学传感装置相关的照射步骤是对所述鉴定路径的整个宽度进行照射，从而使得面向所述光学传感装置的钞票表面的100％都被照射到，并且所述光阵列接收在整个鉴定通道宽度上的反射光。

在本发明的另一个方面中，使用对钞票表面进行全照射以确定钞票相对于所述光阵列的边缘区域，并且，所述鉴定只使用表示来自该钞票的响应的分区。

在本发明的另一个方面中，聚焦的步骤包括使用至少3个透镜将反射光会聚到所述光阵列上。

在本发明的另一个方面中，选择性地使用所述至少50个分区的步骤包括对随着钞票的确定位置而变化的不同分区进行一系列的鉴定。

附图说明

本发明的优选实施例在下面的附图中示出，其中：

图1是图解光传感器阵列和透镜装置的钞票鉴定路径的侧面图；

图2是光传感器阵列和透镜装置的俯视图；

图3是示出最后的会聚透镜的附加细节的剖面图；

图4是供替换的最后的会聚透镜装置的剖面图；

图5示出在图1中所示的一个偏转器的另一种变型。

具体实施方式

图1和图2中所示的光学传感装置2提供了各种部件的细节及其相对于钞票鉴定路径12的位置。钞票14向前移动经过通常表示为17的鉴定位置，并且，该钞票的上表面16被照射。

各种不同部件固定在PCB板4上，并且包括表示为6的发光LCD。可以理解，钞票鉴定在不同频率进行，因此可以提供不同的LCD，以便对钞票14的整个宽度以及在鉴定条状区域17处鉴定通道的整个宽度进行全照射。某些LCD可以聚焦到钞票的某个条状区域上，而探测器从鉴定路径的整个宽度上接收响应。可以提供对钞票和鉴定通道进行这种照射的各种装置。在这种情况下，聚焦光学元件8接收LCD 6的光，并在钞票14的整个宽度上对其进行适当的照射。该光穿过钞票鉴定路径12上的窗口10。可以理解，该窗口还可以提供发射光的理想的聚焦或分布。

可以提供用于照射钞票的其它装置。

钞票14在鉴定通道12的整个宽度上的确切位置通常不能精确获知。允许在这个位置上有一些偏差，使得钞票可以更简单地供给入钞票接收器，而且钞票的宽度可以根据特定的货币而改变。此外，如图1所示，钞票相对于光学传感装置2的确切位置也可以改变。钞票14通常按照由钞票行进的方向18所指的方向移动经过光学传感装置2。由于钞票可以包括折痕等，所以钞票在鉴定路径的高度上的位置会改变，而且该路径被增大以便减少阻塞的可能性。

本发明的光学传感装置2将从鉴定条状区域17反射的光聚焦到光传感器阵列30上。初始的反射光穿过窗口10并到达会聚偏转器36，该会聚偏转器36将反射光引导到会聚偏转器34，该会聚偏转器34再将所述光引导到物镜32。然后，物镜32将该光聚焦到光传感器阵列30上。

如图2所示，会聚偏转器34和36中的每一个都使光会聚，这些偏转器以彼此间隔一定距离的方式置于PCB板4上，并且有效地沿着钞票鉴定路径的长度放置，从而允许在保持光质量的同时有效地会聚光。

光传感器阵列30接收来自整个钞票鉴定路径的光，所述光沿着光传感器阵列30的长度提供。钞票的上表面16反射最初被偏转器36反射和会聚的光。该偏转器可以是图1中所示的棱镜元件，但也优选的是，该偏转器如图2所示的那样开始会聚光。第二会聚偏转器36使光继续会聚。

光传感器阵列30是显著影响传感器装置的成本的部件之一，因此，光传感器阵列的像素数与成本要进行折衷。具有64个像素或128个像素的光阵列被证明是有效的。

第一会聚偏转器36具有与路径宽度几乎相等的长度，并接收来自路径宽度的光。与此不同的是，第二会聚偏转器34的长度较短，并且这个元件将光向光传感器阵列30返回。

图3示出物镜32和光阑40的细节，该物镜32与该光阑40协作以将光引导到光传感器阵列30。此装置允许大约60度的视角，而且该光阑元件40有效地限制了来自光传感器阵列30的不需要的光。

可以这样理解，各种光学部件的尺寸及其将来自鉴定路径的光会聚和聚焦到光传感器阵列30上的能力决定了不同透镜之间的间隔量，这也影响传感器的成本。

图4示出更复杂的最后的透镜装置，该透镜装置包括附加的光学元件42。在使用这种装置的情况中，视角是大约80度。

图5示出就第一偏转器36而言可以使用的另一方面。在这种情况下，面向钞票的表面52设置为凹面，以便限制鉴定条状区域17的宽度。从上面的描述中可以知道，反射光被会聚并有效地沿着光传感器阵列30的长度聚焦。准确地确定被鉴定的条状区域在光传感器阵列内的位置会为鉴定提供更好的数据。可以这样理解，在钞票沿着钞票鉴定路径移动时，对提供给光传感器阵列的光信号的鉴定进行采样，并且，基于所选的分区组的响应，对更好的定位数据进行分析，使得提高准确性和/或更频繁地采样成为可能。

由于可能要探测钞票的前尾边缘、钞票的侧边缘以及钞票在光传感器阵列30的长度上的位置，对钞票14的全照射就特别有用。这样，能够在整个钞票宽度上更准确地识别来自光传感器阵列的不同像素的响应，因此将其与标准进行比较的鉴定软件可以得以改进。由于被照射的条状区域的位置不能准确地确定并且被扩大，所以以前的与光学传感器有关的大部分软件的准确性较低。因此，由于该响应可能不是针对完全对齐的钞票，就确定匹配而言要求有更高的偏差。使用本发明的装置，可以确定钞票的边缘，并且来自光传感器阵列30的适当分区的响应可以用来与标准进行比较。此外，来自光传感器阵列的感应的不同部分可以用来鉴定其它的安全特征，例如，包括：水印。当两个或更多个不同条状区域的位置实际上已知时，也可以对它们之间提供有效的比较。基本上来说，光传感器阵列30允许更准确地确定钞票的不同部分或者确定钞票在鉴定路径内的位置。然后，使用来自合适的分区的光阵列的响应。对钞票边缘进行感测是理想的，但是其它的装置也可以用于定位钞票。

可以这样理解，本系统基于光传感器阵列，并由几个光学部件组成，所述光学部件使被钞票反射的光聚焦并使其聚焦到该阵列的像素上。入射到每个像素上的光来自钞票表面上的相应的很小的区域。优选地，本系统允许从钞票的整个宽度上收集信息，以便更准确地鉴定。在使用这种装置的情况下，可能在钞票(bill)的两面上都提供光学传感器装置，并且也可以进行交叉比较。

在图1和图2的实施例中，一排或两排发光二极管5可以与光学元件8共同工作。它们被有效地用来将来自LED的光引导到钞票表面，从而使光基本上均匀地分布。可以使用不同类型的LED，而且LED可以是不同波长的，并一个一个地交替或循环使用。因此，根据要鉴定的具体钞票和准确度要求，该照射系统可以有相当大的不同。

对前边缘的感测也允许准确地评估钞票长度上的不同点。

一系列的光学透镜和偏转器将来自钞票的光聚焦到光传感器阵列的像素上。入射到各个像素上的光只来自于钞票表面的相应的很小区域。在钞票和光传感器阵列30之间设置的各种光学元件共同协作以减少本系统的总尺寸，同时对钞票鉴定通道的整个宽度提供有效的扫描。

紧接于光传感器阵列30之前的透镜装置可以包括具有弯月面的单透镜弯月形物镜，该物镜由有机玻璃例如聚碳酸酯制成。也可以使用双透镜不对称物镜，其中的两个透镜都由相同的有机玻璃制成。假定光传感器阵列具有128个像素，在使用第一种透镜的情况下，光阑40允许大约40度的视角。其中夹有限制光阑的双透镜系统可以提供60度的视角。

第一偏转器36是具有90度反射角的全反射棱镜。第二偏转器34将光以180度的角度反射，并将其向光传感器阵列30返回。由于第一反射器装置的会聚，第二偏转器的长度只是路径宽度的大约一半。

在使用本系统并对钞票进行全照射的情况下，对于对来自光传感器阵列的信号的每一次采样，都能够确定钞票的边缘，并且，通过选择要考量的合适像素就可以将对来自光传感器装置的响应的鉴定限定到钞票上感兴趣的特定区域。

本系统也能够选择哪些像素应当被认为是有源像素。钞票在鉴定通道内的确切位置确实会改变，并且本系统允许将对有源像素的准确确定与前一个采样和后一个采样进行比较。对于钞票的整个长度，该有源像素不必一定是同一个，实际上，其可能改变。例如，对于在某一个角度的钞票，这是事实。鉴定时有源像素跟踪和有源像素的确定提高了准确性，并简化了与标准响应的比较。

本系统也允许对可能只在钞票某一部分上设置的某些特征进行鉴定。例如，可以在右下角设置水印，并且，对于该部分，本系统能够有效地使用来自该光传感器阵列30的响应，因而，当该水印被照射时，就可以评估该水印的质量。这与具有非常有限的宽度的传感器形成鲜明的对比，在这种情况下，只有部分水印被照射到。如前所述，也可以控制发光二极管，以允许对这些所选部分进行更有效的鉴定。

本发明的另一个方面是安全特征并不一定与钞票的边缘平行地放置。例如，安全特征可以设置成与钞票横向方向呈一定的角度。根据本发明，可以实现对与钞票长度上的角度和位置相对应的不同像素的鉴定。当前边缘和侧边缘在路径宽度内被感测到并且要考量的合适像素可以被确定时，这是可能的。当对于每个采样都可以确定侧边缘时，还考虑在钞票移动经过鉴定通道时钞票角度位置的任何变化。

本发明的另一个方面是关于识别有时用于尝试使本系统失效的特定技术。众所周知，在钞票上贴一个线状元件(string likemember)，以便一旦钞票接收器确定了该钞票为真时就将其抽回。钞票的条状区域分析允许聪明人将该线状元件适当地贴在钞票的不进行鉴定的区域上。使用本发明的对钞票鉴定通道的全照射以及对钞票边缘的探测，可以轻易地识别这种线状元件。

如前所述，本系统允许对钞票前后边缘进行准确的探测，这使得测量过程与钞票在鉴定通道内的当前位置同步。由于使用本装置可以对钞票进行全照射，所以，不需要用于探测钞票前尾边缘的分离的传感器。此外，全照射使得对这些边缘的识别被证明是准确的并提供有关选择性地使用钞票全扫描的全部信息。

尽管本文详细地描述了本发明的不同优选实施例，但是，本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的实质或所附权利要求的范围的情况下，可以对本发明进行各种变型。

Claims (12)

1.一种钞票鉴定方法，包括：将钞票沿着鉴定路径移动经过光学传感装置，其中，所述钞票相对于所述光学传感装置的精确位置是未知的，当所述钞票移动经过所述光学传感装置时，使用所述光学传感装置对所述钞票进行照射，将从被照射的钞票表面反射的光聚焦到光传感器阵列上，以提供与所述钞票表面的至少75％相对应的条状区域分析，所述条状区域分析包括至少50个分区；使用所述条状区域分析来确定所述钞票相对于所述光学传感装置和所述至少50个分区的位置，选择性地使用所述至少50个分区中的一些来鉴定所述钞票相对于标准的真伪。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：在选择用于鉴定所述钞票的真伪的分区时，鉴定被照射的钞票相对于所述光学传感装置的角度。

3.如权利要求1所述的方法，其中，反射光被聚焦到光传感器阵列上，该光传感器阵列具有至少64个像素，并且，每个像素形成所述分区中的一个分区。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的使用所述光学传感装置对所述钞票进行照射的步骤对所述鉴定路径的整个宽度进行照射，使得面向所述光学传感装置的钞票表面的100％都被照射到，并且所述光传感器阵列接收所述鉴定路径的整个宽度上的反射光。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述条状区域分析使用所述分区来确定所述钞票相对于所述光传感器阵列的边缘区域，并且，对于所述钞票的鉴定，所述条状区域分析只使用表示来自所述钞票的响应的所述分区。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述的聚焦的步骤包括使用至少3个透镜将反射光会聚到所述光传感器阵列上。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述的选择性地使用所述至少50个分区中的一些的步骤包括对随着所述钞票的确定位置而变化的不同分区进行一系列的鉴定。

8.一种钞票接收器，包括：

钞票鉴定通道，用于将钞票移动经过所述钞票鉴定通道的装置；

在所述钞票鉴定通道中的钞票鉴定位置，包括：

照射系统，用于当钞票移动经过所述钞票鉴定位置时照射所述钞票的宽度；

透镜装置，用于将从所述钞票的被照射的宽度反射的光会聚并聚焦到光传感器阵列上；

所述光传感器阵列，具有一定的长度，在其长度上具有至少50个分区，所述至少50个分区接收来自钞票宽度的反射光并允许对与钞票的条状部分相对应的不同分区进行研究；以及

处理装置，用于在所述钞票移动经过所述钞票鉴定通道时对所述分区进行采样，并提供钞票真伪的评估。

9.如权利要求8所述的钞票接收器，其中，所述照射系统以所述钞票的整个宽度都被照射到的方式照射所述钞票鉴定通道。

10.如权利要求8所述的钞票接收器，其中，所述处理装置包括用来确定所述钞票在所述钞票鉴定通道中的位置以及其后选择用于分析的不同分区的分析。

11.如权利要求9所述的钞票接收器，其中，所述处理装置包括用来确定所述钞票在所述钞票鉴定通道中的位置以及其后选择用于分析的不同分区的分析。

12.如权利要求11所述的钞票接收器，其中，所述处理装置确定被照射的钞票的侧边缘的位置。

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