CN102792341A - 钞票鉴定仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用透射光进行检测的钞票鉴定仪。该仪器的技术结果在于为被鉴定钞票提供均匀亮度。该仪器的组件包括照射光源(1)、放置在钞票(2)侧对面的照射接收器(3)、放置在被鉴定钞票和照射光源之间的光束波导(4)；光束波导是梯形四棱镜。光束波导(4)的其中一个侧面朝向照射光源，用作照射的输入面，对面的输出侧面则朝向钞票表面；其它所有侧面是反射面。照射光源(1)均沿着光束波导(4)的输入面放置，且与输入面的间距相同，以便输出面上被邻近照射光源照亮的区域互相重叠；第一个和最后一个光源的所在位置与钞票边缘之间的距离是前述间距的一半。

Description

钞票鉴定仪

技术领域

本发明涉及使用透射光进行检验的钞票鉴定仪。

背景技术

已知专利号为RU2344481的钞票鉴定仪(2007年7月20日公布，G07D7/12)。该仪器有一个线形光源和一个线形传感器，钞票在这两个组件之间移动；线形传感器记录从光源发出并穿透钞票的光线。为了提供均匀照明，带有照明设备的Ulbricht圆柱体(例如，发光二极管)被用作光源和附加成像系统。但是，从光源发出并照射到钞票的光线效率低于50％，光照强度在被记录区域的边缘仍易变弱。导致光线效率低的原因在于Ulbricht圆柱体内的反射具有扩散性，以及Ulbricht圆柱体的光输出与成像系统的光输出之间只存在部分匹配。

已知专利号为RU2007109222的钞票识别器设备(2008年9月20日公布，G06F1/00)。该设备有一个光学照射源组件；该组件中包含有一定数量的、且波长各不相同的发光二极管组合，以及一个位于钞票进给路径对面的光接收器组件，在钞票进给路径和光学照射源组件之间有一定数量的光电二极管；此外，透镜系统放在钞票进给路径和光接收器组件之间。根据这种方案，每一个透镜为钞票上的一个圆形区域提供照明。随着钞票沿着路径的定向移动，开始检验钞票的一个或多个部分。这可以确保该设备操作简易且价格便宜；但是，如果想在沿着路径移动钞票时进行精确识别，则需要穿透钞票整个表面的透射光，而这种光只可能通过与钞票宽度相同的均匀照明才能实现。为达到这一要求(依据已知的发明)，该设备需要大量发光二极管组合和透镜；如此一来，其将失去设计简易性，同时也导致成本增加。

发明内容

所述钞票鉴定仪的发明目的在于确保为被鉴定钞票提供均匀照明。

以下本发明公开的技术解决方案使得本发明目的得以实现：在装有照射光源(至少具有一个波长)的钞票鉴定仪中，在照射光源和被鉴定钞票之间有一个光束波导，照射光的接收器放在被鉴定钞票的侧对面；前述光束波导将照射光源发出的光照射到钞票表面。光束波导是一个梯形四棱镜，其中一个侧面(用作照射输入面)朝向照射光源，对面的输出侧面则朝向钞票表面；其它侧面均是反射面，照射光源沿着输入面所放的位置(各个照射光源的相互间距相同)相对于其中心线而言是对称的，且输出面上被邻近照射光源照亮的区域互相重叠。在此情形下，第一个和最后一个光源的所在位置与钞票边缘之间的距离是照射光源间距的一半。

钞票鉴定仪的照射光源间距可依据如下标准选择，即，对于每一个照射光源，在输出面上距离邻近光源最近的一点上测量的照射功率密度，是在位于光束波导输入面和输出面的中心线所在平面上的、且与照射光源间距相同的一点上测量的照射功率密度的2倍。

光学系统可以放在钞票鉴定仪的照射接收器与被鉴定钞票之间。

光扩散器可以放在钞票鉴定仪的光束波导与被鉴定钞票之间。

钞票鉴定仪的照射光源可以是发光二极管束构成的组合物。此外，这些束也可以由位于邻近照射光源之连接直线上的发光二极管组成，通过这种方式，对于任何位于束中心位置以外的发光二极管，均会有一个相对于束中心而言与其位置相对称的发光二极管，且具有相同波长。

从照射光源发出的光通过光束波导照射到钞票上，该光束波导是四棱镜，其侧面决定光束波导的纵向大小(长度)，横截面的形状则决定其厚度及宽度。光束波导位于钞票移动方向的横向位置，完全可以覆盖钞票的宽度。光束波导的横截面是梯形面，因此，棱镜的两个对立侧面相互平行，并传送照射光；其中一个侧面朝向光源，另一个则朝向钞票。其它两个侧面相互平行或构成一定角度，是反射面以及光束波导的末端面。光束波导的这种设计，可确保将照射光源发出的光通过棱镜上除输入面和输出面之外的其它所有侧面反射回去。

进入光束波导的光在到达光束波导输出面之前，会经过多次反射。在与钞票移动方向相垂直的光束波导纵向横截面上，从光源发出并照射到输出面的光几乎不会经过任何反射。在特定平面上，每个照射光源发出的照射通量在到达输出面之前会显著增大；在这种情形下，邻近光源发出的照射通量在到达钞票表面之前会相互重叠，确保钞票的整个表面会得到连续照明。将末光源放离钞票的距离保持为照射光源间距S的一半，即可确保钞票边缘的照明均匀性。光束波导的末端面也反射光线，该反射会形成实际照射光源的虚拟图像，且该虚像与实际照射光源位于同一轴线上。

确保在输出面上距离邻近光源最近的一点上测量的每个照射光源的照射功率密度，是在位于光束波导输入面和输出面的中心线所在平面上的、且与照射光源间距相同的一点上测量的该光源照射功率密度的2倍，使得依据照射光源的技术参数确定其最佳间距成为可能，这是因为，在邻近两个照射光源之间的某一点上，这两个邻近光源的照射功率密度会出现叠加。这可确保基于与照射光源之间的距离而定期改变照明的振幅变平。

光学照射系统可以安装在接收器和钞票之间，用于增加钞票的光学图像清晰度。

安装在光束波导与钞票之间的另一个光扩散器可以增大照射的漫散射，并提高照明均匀性。

如将发光二极管的组合物用作光源，则通过不同波长的照射来显示钞票的光学图像是可能的；在这种情形下，将发光二极管在组合物对称放置，可确保发光二极管任何连接图的照明均匀性。

附图说明

图1为本发明所述钞票鉴定仪的光束波导纵截面的光透射图

图2为光束波导横截面的光透射图

图3为钞票表面的照射功率分布模式

图4为发光二极管在组合物中的位置

具体实施方式

本发明所述钞票鉴定仪的组件包括照亮被鉴定钞票2的照射光源1和位于钞票侧对面的照射接收器3。运送装置(图中未示)使钞票沿着箭头所指的路径6移动。光束波导4放在钞票2和照射光源1之间。至少可以发出一个波长光的发光二极管被用作光源1；所述光源将沿着其与间距S的中心线放置在光束波导4的输入面5旁边。为确保钞票表面2的照明均匀性，发光二极管所放的位置应符合其照射分布模式。输入面与输出面之间的距离和光源的间距S是可以被优化的参数。当光束波导4输入面与输出面之间的距离增大，以致一个光源的照明宽度可以覆盖整个输出面时，所有光源照射到输出面上的照明实际上将会恒定不变。但是，光束波导4输入面与输出面之间的距离增大会导致整个仪器的尺寸增加。另外一个方法是增加光源1数量，并降低其间距S。如使用此法，邻近光源1的照射重叠性将会增加，从而可以达到高度均匀性。但这个方法将导致仪器价格会随着所需的照明均匀性的增加而急剧上涨。

大量发光二极管的组合具有椭圆形照射分布模式。选用最佳的光源间距使得鉴定仪增加对被鉴定钞票2的照明均匀性成为可能，且无需显著增加光束波导4的尺寸及光源1数量。图3所示的是具有更合适所述光源1变量的设备。所述光源间距基于如下条件选定，即，对于每个照射光源，在钞票表面上距离任何邻近光源最近的点A上测量的照射功率密度，是在位于光束波导输入面和输出面的中心线所在平面上的、与任何邻近光源间距相同的点B上所测量的照射功率密度的2倍。曲线7相当于一个发光二极管的照射功率密度。如果本条件得到满足，则在与两个邻近光源间距相同的一点上测得的这两个邻近光源的照射功率密度会叠加，其总和等于在离照射光源最近的一点上测量的照射功率密度。图3中的曲线8表示相邻发光二极管的功率密度总和。依此，功率密度的总值会基于间距S而定期变化，并有两个最大值和两个最小值。根据计算结果，所述光源数量最佳时，功率密度偏离其平均值的容许幅度在±5％以内。在这种情况下，输入面与输出面之间的最佳距离将会很小，略小于所述光源1的间距S。

上述为实现照明均匀性而采取的方法是基于以精确数字表示的几何与能量的关系。所述光源会偏离其准确位置、光束波导与其指定的几何形状有偏差、以及标准照射模式会出现偏差，这些现象在工业生产中都是不可避免的，对照明的均匀性可能会有所损害。但是，这种损害的持续性取决于制造公差。考虑到偏离值极限，计算并确定出在既定生产条件下可以实现的照明均匀性是有可能的。

根据更为可取的装置，末照射光源1距离光束波导4端面6的距离是间距S的一半。光束波导4是四棱镜，其朝向照射光源和朝向钞票的侧面均是透光的，其它侧面(包括端面6)是反光的。从所述光源1发出的光线穿过光束波导时会经过侧面及端面的多次内反射。端面6产生的反射形成对所述光源1的虚像1′(图1所示)。所述光源的虚像1′与实际照射光源之间的距离同样为间距S，并在路径宽度以外的两边延伸出一排光源。虚拟光源1′发出的光照射到光束波导4的输出面，之后又照射到钞票2表面，似乎其是由无穷多的光源所发出的，并穿过不受棱镜底部限制的无穷大光束波导。这种方法为钞票边缘提供了均匀照明。

通过光束波导照射钞票的光线是散射的。钞票表面发出的散射光到达接收器3。钞票两边的油墨层以及钞票纸张中的成分(水印、金属线)对光的吸收，会导致钞票表面各个部分的可见度不同。接收器会在投射光中将钞票表面的不同可见度表现为钞票的光学图像。

如果对钞票的光学图像清晰度要求不高，则接收器3可以做成多元件半导体的线性排列，紧挨着钞票2表面放置。钞票图像的模糊度取决于线性排列的接收面与钞票表面之间的距离。

为增加图像清晰度，可以在接收器3和钞票2之间安放一个光学图像传输系统。例如，该光学图像传输系统可以做成梯度折射率微透镜阵列。类似的光学系统(例如，Cellfoc类型的光学系统)是著名的先进系统。

世界某些国家的钞票上有高分子膜做成的透明窗。光线穿过该透明窗时不会发生散射，光束将沿着其从光束波导输出面离开的路径继续向前直到接收器。因此，在到达光检测器3时，照明均匀性会受到影响(从而有损于成像质量)。为纠正这一现象，可以在光束波导4输出面和钞票2之间另外再放置一个光扩散器，尤其可以将其直接放在光束波导的输出面上。

为了使用不同的波长来显示钞票的光学图像，可以使用能交替发出各种波长的光源1。例如，使用多芯片的发光二极管可以满足这一要求，在这种二极管中，各种可发出不同波长的芯片被紧密排放在一起。在其它设备中，照射光源被做成组合物，即紧密放在一起的发光二极管束。在这种情形下，束的中心被视为照射光源的所在位置。

当使用组合物形式的照射光源时，各个发光二极管均是独立的照射光源。对于末照射光源，某个发光二极管比其它发光二极管离棱镜底部更近，所述光源的虚拟图像也相应地比其它光源的虚拟图像离棱镜底部更近。这会影响实际和虚拟照射光源之间距的一致性，以致会在某种程度上降低钞票边缘的照明均匀性。如果与光源间距S相比，发光二极管束的尺寸很小，则这一现象可以忽略不计。

但是，如果发光二极管束以及位于束中心位置以外的发光二极管至少使用两种可发出相同波长的发光二极管，且这种二极管位于邻近照射光源的连接直线上，相对于束中心而言，其位置具有对称性，即如图4所示，则上述影响可以完全避免。例如，如果发光二极管束使用的是红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光二极管，则可以按照BGRG′B′的顺序将其放在照射光源的连接直线上，并使其相互间距相同。红光二极管位于束中心，蓝光二极管B和′B′以及绿光二极管G和G′均放在束中心的两侧，并保持对称。在这种情形下，在被棱镜底部反射时，虚拟照射光源1′显示的发光二极管顺序将会是B′G′RGB。因此，这三种颜色发光二极管的实际和虚拟照射光源将会保持恒定间距S，无需在钞票边缘额外提供均匀照明。

工业实用性

基于通过投射光获得的光学图像，本发明所述钞票鉴定仪也可用于鉴定其它加密文件。

Claims (17)

1.一种钞票鉴定仪包括至少可发出一个波长光的照射光源(1)和位于被鉴定钞票(2)侧对面的光源接收器(3)，其不同之处表现在位于照射光源(1)和被鉴定钞票(2)之间的光束波导(4)；该光束波导将照射光源发出的光照射到钞票表面，其外形为梯形四棱镜；光束波导的其中一个侧面(5)是照射输入面，朝向照射光源(1)，对面的输出面则朝向钞票表面(2)；其它侧面均是反射面；沿着输入面对称放置的照射光源(1)的相互间距(S)均相同，且输出面上被邻近照射光源照亮的区域会相互重叠；第一个和最后一个光源的所在位置与钞票边缘之间的距离是照射光源间距的一半。

2.根据权利要求1所述钞票鉴定仪，其特征在于，照射光源(1)的间距取决于如下条件：对于每一个照射光源，在输出面上距离邻近光源最近的点(A)上测量的照射功率密度，是在位于光束波导输入面和输出面的中心线所在平面上的、且与照射光源间距相同的点(B)上测量的照射功率密度的2倍。

3.根据权利要求1所述钞票鉴定仪，其特征在于位于照射光源和被鉴定钞票之间设置光学系统。

4.根据权利要求2所述钞票鉴定仪，其特征在于位于照射光源和被鉴定钞票之间设置光学系统。

5.根据权利要求1所述钞票鉴定仪，其特征在于位于光束波导和被鉴定钞票之间设置光扩散器。

6.根据权利要求2所述钞票鉴定仪，其特征在于位于光束波导和被鉴定钞票之间设置光扩散器。

7.根据权利要求3所述钞票鉴定仪，其特征在于位于光束波导和被鉴定钞票之间设置光扩散器。

8.根据权利要求4所述钞票鉴定仪，其特征在于位于光束波导和被鉴定钞票之间设置光扩散器。

9.根据权利要求1所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

10.根据权利要求2所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

11.根据权利要求3所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

12.根据权利要求4所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

13.根据权利要求5所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

14.根据权利要求6所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

15.根据权利要求7所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

16.根据权利要求8所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源是用发光二极管束做成的组合物。

17.根据权利要求9-16所述钞票鉴定仪，其特征在于照射光源由发光二极管束组成，发光二极管位于邻近照射光源的连接直线上，通过这种方式，对于任何位于束中心位置以外的发光二极管，均会有一个相对于束中心而言与其位置相对称的发光二极管，且具有相同波长。

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