CN103311800B - 线形光源生成装置和有价票据检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线形光源生成装置，包括：激光器组，包括多个半导体激光器，其中，多个半导体激光器并列固定在一个金属框架上；圆透镜组，包括多个圆透镜，位于多个半导体激光器的出射方向，以用于将每个半导体激光器射出的椭圆形光斑转换为线形光斑；柱面镜，位于圆透镜组的光斑的出射方向，用于将经圆透镜转换后的所述线形光斑转换为连续均匀的长线形光源，以使用长线形光源对有价票据的光致发光特征进行检测。本发明还提供了一种有价票据检测系统。通过该技术方案，可以对运动状态下的有价票据的光致发光特征进行稳定检测。
Description
技术领域
本发明涉及有价票据中光致发光防伪特征的检测技术领域，具体而言，涉及一种线形光源生成装置和一种有价票据检测系统。
背景技术
对于光致发光特征的检测系统可以大致描述如下：如图1所示，使用激发光谱照射标的物，使之产生发射光谱，光电探测器对发射光谱进行光电转换，形成模拟电信号，经过电路处理后，输出到后续信号处理模块，得出检测结论。
检测结论可以反映特征的生产质量，即油墨质量和印刷质量，或者反映有价票据的真伪，即特征的有无。
对于生产质量控制，需要达到定量检测的标准，即光源出射光的激发功率、波长需要保持恒定，从而保证对特征的激发条件一致。
现有检测技术中检测光源一般为单点光源，可以在静态下进行检测，对于运动状态下的有价票据则无法实现稳定检测，无法在机具平台上实现有效检测。单点光源进行动态检测，光源宽度一般无法覆盖整个有价票据的票面，有价票据运动时会存在左右漂移，使得检测结论不稳定。造成误报率和漏报率增加。
同时，检测光源也可采用线形光源，对于实现大功率线形光源，一种技术路线是光纤耦合方案：采用一个大功率的光源（LED、卤素灯或者激光器），在出射端设计光学耦合器，将多股光纤的一端聚集成束，再将激光器出射光耦合进光纤束，光纤束的另外一端排成光纤阵列，这样出射光就会形成线形。
光纤耦合方案有如下缺陷：
（1）光学耦合器存在功率损失，会降低半导体激光器的激发功率，高效率的光学耦合器设计和加工的难度大。
（2）半导体激光器出射光具有高斯效应，即使经过光学整形后，功率分布也并不均匀，加之光纤阵列中的光纤一般都是随机排成阵列，所以线形光源的功率分布就存在随机性，无法做到均匀。
（3）光纤束中的光纤在加工过程中，不可避免存在损坏率，这样也会导致线形光源不均匀，甚至部分缺失。试验还发现激光器功率大的时候容易使耦合光纤束的端面发热损坏。这些都是应用中的不稳定因素。
（4）光纤耦合方案中的光源体积和光束阵列体积普遍都较大，难于集成在一个较小的空间内，所以一般都是分开使用，这样就不适用于中小型的银行机具。
因此，需要一种新的技术方案，以期解决以上问题中至少之一。
发明内容
本发明正是针对上述问题中至少之一，提出了一种新的有价票据检测技术，可以对运动状态下的有价票据中的光致发光特征进行稳定检测。
有鉴于此，本发明提出了一种线形光源生成装置，包括：激光器组，包括多个半导体激光器，其中，所述多个半导体激光器并列固定在一个金属框架上；圆透镜组，包括多个圆透镜，位于所述多个半导体激光器的出射方向，其中，半导体激光器和圆透镜一一对应，以用于将每个半导体激光器射出的椭圆形光斑转换为线形光斑；柱面镜，位于所述圆透镜组的光斑的出射方向，用于将经所述圆透镜转换后的所述线形光斑转换为连续均匀的长线形光源，以使用所述长线形光源对有价票据进行检测；半导体制冷器，连接于所述金属框架和机械安装结构之间，用于对所述激光器组的温度进行控制，从而控制出射光波长，在检测到所述激光器组的温度高于预设温度时，采取制冷操作，在检测到所述激光器组的温度低于预设温度时，采取制热操作，其中，所述金属框架、所述机械安装结构和所述半导体制冷器的连接方式包括：以低熔点的材料作为焊料烧结在一起。
其中，可以通过调整圆透镜的位置，与半导体激光器的距离等来对光斑进行调整工序，这样虽然每个激光器出射的线状光斑都存在中央功率强，两端功率弱的情况，但是可以通过在光斑拼接调整的工序里将相邻激光器功率弱的两端形成叠加，从而满足光斑均匀性的要求。同时通过半导体制冷器来将温度控制在恒定状态，这样可以保证激发光波长稳定。
其中，机械安装结构是指任何可以安装该线形光源生成装置的物体。将金属框架、机械安装结构和半导体制冷器以低熔点的材料作为焊料烧结在一起，保证了装置的牢固性，同时实现简单。
在上述技术方案中，优选地，还包括：电流保持单元，连接于所述激光器组和所述单片机之间，用于对所述激光器组中的电流进行检测，并将检测的电流反馈至所述单片机，以供所述单片机对所述激光器组中的电流进行控制，以保持电流的恒定。
在该技术方案中，将激光器驱动单元、单片机、激光器组和电流保持单元构成电流闭环控制控制，这样可以保持电流的恒定，从而保持激发功率的稳定。在保证激发光波长和激发功率稳定的情况下，即可满足光致发光特征的检测需求，这样就可以定量检测特征的质量，或定性检测特征的有无。
在上述技术方案中，优选地，还包括：PD模块，包括多个PD（Photo-Diode，光电二极管），连接于所述多个半导体激光器的出射背光口和光功率检测单元之间，所述PD与所述半导体激光器一一对应，以获取每个半导体激光器的出射背光功率的模拟电信号，并将获取的所述模拟电信号发送至所述光功率检测单元；所述光功率检测单元，连接于所述PD模块和所述单片机之间，用于接收所述模拟电信号，并经过模拟/数字转换后，确定所述激光器组的功率值，以将所述激光器组的功率值反馈至所述单片机，以由所述单片机对激光器组的功率进行控制。
在该技术方案中，在保证激发功率稳定，并确定激发波长稳定的情况下，即可满足光致发光特征的检测需求，这样就可以定量检测特征的质量，或定性检测特征的有无。
在上述技术方案中，优选地，所述激光器组的功率值、所述出射光波长的稳定性、所述长线形光源分布的均匀性，均满足动态定量检测有价票据中光致发光特征的要求。
在上述技术方案中，优选地，柱面镜的轴线与所述圆透镜的出射光的轴线垂直且相交。
根据本发明的另一方面，还提供了一种有价票据检测系统，所述系统利用光致发光特征对有价票据进行检测，包括如上面技术方案中所述的线形光源生成装置。
通过以上技术方案，可以对运动状态下的有价票据进行稳定检测。
附图说明
图1示出了相关技术中的光致发光特征的检测系统的示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的侧面结构图；
图3示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的原理框架图；
图4示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的总体结构图；
图5A和图5B示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的光路原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图2示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的侧面结构图。
如图2所示，根据本发明的实施例的线形光源生成装置200，包括：激光器组202，包括多个半导体激光器，其中，所述多个半导体激光器并列固定在一个金属框架上；圆透镜组204，包括多个圆透镜，位于所述多个半导体激光器的出射光口，其中，半导体激光器和圆透镜一一对应，以用于将每个半导体激光器射出的椭圆形光斑转换为线形光斑；柱面镜206，位于所述圆透镜组的光斑的出射方向，用于将经所述圆透镜转换后的所述线形光斑转换为连续均匀的长线形光源，以使用所述长线形光源对有价票据进行检测；半导体制冷器208，连接于所述金属框架和机械安装结构之间，用于对所述激光器组的温度进行控制，从而控制出射光波长，在检测到所述激光器组的温度高于预设温度时，采取制冷操作，在检测到所述激光器组的温度低于预设温度时，采取制热操作，其中，所述金属框架、所述机械安装结构和所述半导体制冷器的连接方式包括：以低熔点的材料作为焊料烧结在一起。
其中，可以通过调整圆透镜的位置，与半导体激光器的距离等来对光斑进行调整工序，这样虽然每个激光器出射的线状光斑都存在中央功率强，两端功率弱的情况，但是可以通过在光斑拼接调整的工序里将相邻激光器功率弱的两端形成叠加，从而满足光斑均匀性的要求。同时通过半导体制冷器来将温度控制在恒定状态，这样可以保证激发光波长稳定。
其中，机械安装结构是指任何可以安装该线形光源生成装置的物体。将金属框架、机械安装结构和半导体制冷器以低熔点的材料作为焊料烧结在一起，保证了装置的牢固性，同时实现简单。
下面结合图2，对本发明的线形光源生成装置的原理进行详细说明。
图3示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的原理框架图。
如图3所示，根据本发明的实施例的线形光源生成装置200还包括：电流保持单元306，连接于所述激光器组202和所述单片机302之间，用于对所述激光器组202中的电流进行检测，并将检测的电流反馈至所述单片机302，以供所述单片机对所述激光器组中的电流进行控制。
在该技术方案中，将激光器驱动单元304、单片机302、激光器组202和电流保持单元306构成电流闭环控制控制。在保证激发光波长和激发功率稳定的情况下，即可满足光致发光特征的检测需求，这样就可以定量检测特征的质量，或定性检测特征的有无。
在上述技术方案中，优选地，还包括：PD模块308，包括多个PD，一端连接于激光器组202的出射背光口，另一端连接于光功率检测单元310，其中一个PD对应一个半导体激光器，以获取每个半导体激光器的出射背光，并将获取的反映所述每个半导体激光器的出射背光功率的模拟电信号发送至所述光功率检测单元310；所述光功率检测单元310，连接于所述PD模块308和所述单片机302之间，用于接收模拟电信号，并经模拟/数字转换后确定所述激光器组的功率值，以将所述激光器组的功率值反馈至单片机，以由所述单片机对激光器组的功率进行控制。
在该技术方案中，在保证激发功率稳定，并确定激发波长稳定的情况下，即可满足光致发光特征的检测需求，这样就可以定量检测特征的质量，或定性检测特征的有无。
在上述技术方案中，优选地，所述激光器组的功率值、所述出射光波长的稳定性、所述长线形光源分布的均匀性，均满足动态定量检测有价票据中光致发光特征的要求。
在上述技术方案中，优选地，柱面镜的轴线与所述圆透镜的出射光的轴线垂直且相交。
根据本发明的另一方面，还提供了一种有价票据检测系统，所述系统利用光致发光特征对有价票据进行检测，包括如上面技术方案中所述的线形光源生成装置。
图2和图3所示的线形光源生成装置结合，即构成了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的总体结构图，如图4所示。
图5A和图5B示出了根据本发明的实施例的线形光源生成装置的光路原理图。
如图5A所示，每个半导体激光器502都配有单个圆透镜504。如图5B所示，出射方向整体配有柱面镜506。这样，并列的半导体激光器射出的光斑先由单个透镜整理为短线形，再由柱面镜整理为连续的均匀的长线型。每个激光器出射的线状光斑在光斑拼接调整的工序里形成叠加，从而满足线形光源连续性和均匀性的要求。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明相对现有技术具有以下优点：
1、单点检测向扫描检测发展是机读检测技术的一个发展趋势，攻关目标中的动态定量检测模块实际上就是一种线阵传感器，类似复印机和扫描仪，可以以运动的方式完成机读特征的定量检测和图案分布检测。本发明研制了基于半导体激光器的线形光源，可以完整覆盖票据的票面，完全避免了单点检测的缺点。
2、本发明相比较光纤耦合方案，其优点是功率损失小、体积小、加工装配方便。虽然每个激光器出射的线状光斑都存在中央功率强，两端功率弱的情况，但是可以在光斑拼接调整的工序里将相邻激光器功率弱的两端形成叠加，从而满足均匀性的要求。此技术路线的不足之处是，为了保证一体化激光器中每个激光器的波长一致性，必须要进行筛选，这样就造成了成品率相对低一些，但是不会造成成本大幅度提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种线形光源生成装置，用于有价票据检测系统，其特征在于，包括：
激光器组，包括多个半导体激光器，其中，所述多个半导体激光器并列固定在一个金属框架上；
圆透镜组，包括多个圆透镜，位于所述多个半导体激光器的出射方向，其中，所述圆透镜与所述半导体激光器一一对应，以用于将每个半导体激光器射出的椭圆形光斑转换为线形光斑；
柱面镜，位于所述圆透镜组的光斑的出射方向，用于将经所述圆透镜转换后的所述线形光斑转换为连续均匀的长线形光源，以供用户使用所述长线形光源对有价票据进行检测；
半导体制冷器，连接于所述金属框架和机械安装结构之间，用于对所述激光器组的温度进行控制，以控制出射光波长，并在检测到所述激光器组的温度高于预设温度时，采取制冷操作，在检测到所述激光器组的温度低于预设温度时，采取制热操作。
2.根据权利要求1所述的线形光源生成装置，其特征在于，还包括：单片机和激光器组驱动单元，
所述单片机，连接于所述激光器组驱动单元，向所述激光器组驱动单元发送驱动信号；
所述激光器组驱动单元，连接于所述激光器组和所述单片机之间，接收来自所述单片机的驱动信号，以驱动所述激光器组运行。
3.根据权利要求1所述的线形光源生成装置，其特征在于，所述金属框架和所述半导体制冷器的连接方式包括：以低熔点的材料作为焊料烧结在一起。
4.根据权利要求1所述的线形光源生成装置，其特征在于，所述机械安装结构和所述半导体制冷器的连接方式包括：以低熔点的材料作为焊料烧结在一起。
5.根据权利要求2所述的线形光源生成装置，其特征在于，还包括：
电流保持单元，连接于所述激光器组和所述单片机之间，用于对所述激光器组中的电流进行检测，并将检测的电流反馈至所述单片机，以供所述单片机对所述激光器组中的电流进行控制。
6.根据权利要求2所述的线形光源生成装置，其特征在于，还包括：
PD模块，包括多个PD，连接于所述多个半导体激光器的出射背光口和光功率检测单元之间，其中，所述PD与所述半导体激光器一一对应，以获取每个半导体激光器的出射背光功率的模拟电信号，并将获取的所述模拟电信号发送至所述光功率检测单元。
7.根据权利要求6所述的线形光源生成装置，其特征在于，还包括：
所述光功率检测单元，连接于所述PD模块和所述单片机之间，用于接收所述模拟电信号，并经过模拟/数字转换后，确定所述激光器组的功率值，以将所述激光器组的功率值反馈至所述单片机，以由所述单片机对激光器组的功率进行控制。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的线形光源生成装置，其特征在于，所述柱面镜的轴线与所述圆透镜的出射光的轴线垂直且相交。
9.一种有价票据检测系统，所述系统利用光致发光特征对有价票据进行检测，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的线形光源生成装置。
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