CN112334957A - 用于测试文件的方法和传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测试文件例如用于检查有价文件的原真性的方法和传感器，其中使用同一个检测器测量有价文件的反射测量值和发光测量值，所述反射测量值是在使用用于发光激发的激发光照射文件期间检测的，而所述发光测量值是在关断照射之后检测的。为了减少由发光引起的反射测量值的失真，在检测光路中引入光谱检测滤光器，该光谱检测滤光器在激发光的光谱区中具有至少0.5％的透射率。由于光谱检测滤光器的透射率提高，入射在检测器上的激发强度远远超过在激发的同时出现的发光强度，由此减少了上述的失真。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检查文件例如有价文件、尤其是检查文件例如有价文件的原真性的方法和传感器。
背景技术
在现有技术中已知有不同的方法来识别伪造的有价文件。为了检查有价文件尤其是钞票的原真性，可检查其发光特性。荧光和/或磷光能促成发光。为了检测荧光和/或磷光，可在激发光脉冲结束后例如在两个激发光脉冲之间的黑暗阶段检测测量值。
为了区分原真有价文件和伪造文件，例如可检查所研究的有价文件的发光。待识别的伪造有价文件可能是由不同有价文件的部分合成的伪造品。所合成的伪造品可能是由原真的有价文件和伪造的有价文件的部分合成的。为了识别合成的伪造品，提出了许多建议，利用这些建议能识别某些合成的伪造文件，但不能识别另一些合成的伪造文件。
如果原真有价文件的基材在整个区域上带有发光物质但是合成的伪造品的伪造部分是由不发光的基材制成的，那么有可能识别出合成的伪造品。可通过不是在整个区域上都存在发光而是在合成的伪造品的某些部分(在合成的伪造品的伪造部分)中没有发光的特点来识别这种合成的伪造品。
为了判断发光测量值，例如可将这些测量值与有价文件的反射测量值进行比较。为此，需要尽可能地在有价文件的各个相同位置将发光强度与有价文件的反射强度进行比较。到目前为止，除了发光检测器之外，还需要一个额外的检测器来测量有价文件的反射。但是，使用额外的检测器难以在有价文件的同一位置测量反射和发光，尤其是在为了进行检查而使有价文件通过依次使用的两个检测器的捕获区域的情况下，而这种情况是通常的情况。
发明内容
因此，本发明的一个目的是改进对来自同一文件的发光和反射的检测。
此目的是通过由独立权利要求限定的特征实现的。从属权利要求给出了本发明的有利配置和改进。
下面以有价文件为例来说明本发明，但是本发明不限于有价文件，也适合于其它文件。
为了改进对来自同一有价文件的反射和发光的测量，本发明人提出使用同一个检测器来测量有价文件的反射和发光，该检测器在使用用于激发发光的激发光照射有价文件期间检测反射测量值，并且该检测器在关断照射后检测发光测量值。为了进行有价文件的反射测量，要检测为了进行发光测量而照射的激发光的反射。因此，激发光既用于激发发光，又用作反射测量的照射光。由于使用同一个检测器来检测反射测量值和发光测量值，因此反射和发光测量可在几乎相同的有价文件位置进行。这在静态下(即，在有价文件与检测器之间没有相对运动)是可能的，并且在有价文件和检测器相对于彼此输送的情况下也是可能的。在后一种情况下，为了实现此目的，反射测量和发光测量的时间点应在很短时间内是相继的。由于仅使用一个检测器来检测反射测量值和发光测量值，因此不需要使用额外的检测器进行反射测量。
但是，在用激发光照射期间的这种反射测量中，反射测量值可能因与反射同时出现的发光(例如快速增加的有机发光物质的发光)而失真。在这种情况下，在使用激发光照射期间，会检测到反射和发光的叠加。此时，在使用激发光照射期间检测到的反射测量值包含反射强度的一部分和发光强度的一部分。与照射同时出现的发光所引起的失真使得反射测量值的定量评估变得很困难。为了从失真的反射测量值确定反射的实际部分(没有检测到的叠加发光)，可考虑随后进行计算(例如从测量值中减去发光部分)。但是，在发光的量和时间过程未知的情况下，这样做很困难。
本发明基于减少因(与反射同时出现的)发光而引起的反射测量值的失真的思想，但这不是通过尽可能强烈地阻挡检测光路中的激发光(这是通常的情况)实现的，而是通过使一部分激发光穿过检测器实现的。这使得入射在检测器上的这部分激发强度远远超过与激发同时出现的发光强度。由于采用相同的有价文件照射强度或激发强度，因此检测到的反射强度显著提高，而检测到的发光强度保持不变(因为入射在有价文件上的激发强度保持不变)。因此，与发光的相对部分相比，在照射期间检测到的反射测量值中的反射激发强度的相对部分强烈提高。因此，在照射期间检测到的反射测量值不再因用激发光照射期间发出的发光而失真，或者仅轻微地失真。
用于检查文件例如有价文件的传感器包括：
-用于照射文件例如有价文件的照射装置，该照射装置具有适合于激发该文件例如有价文件进行发光的激发光的一个或多个激发光脉冲，以及
-检测器，该检测器用于在使用激发光的激发光脉冲照射所述文件例如有价文件的至少一个时间点检测该文件例如有价文件的至少一个反射测量值，并且用于在相应激发光脉冲结束后的至少一个时间点检测所述文件例如有价文件的至少一个发光测量值，以及
-位于在文件例如有价文件与检测器之间形成的检测光路中的检测滤光器，以及
-用于控制照射装置和检测器的控制装置，以及
-评估装置，该评估装置用于根据由检测器检测的至少一个反射测量值和由检测器检测的至少一个发光测量值来检查文件例如有价文件，尤其是用于检查文件例如有价文件的原真性。
在所述传感器中，使用同一个检测器捕获两个测量值，即，反射测量值和发光测量值。如果该检测器包括多个可分别读出的部分，那么为了分别捕获两个测量值，要照射并读取相同的检测器部分。待检测的防伪特征的发光可以是磷光，并且相应的发光测量值可以是有价文件的磷光测量值。
位于检测光路中的光谱检测滤光器在激发光的光谱区中具有至少0.5％的透射率。激发光的光谱区中的透射光谱的最大值至少为0.5％。光谱检测滤光器的这种提高的透射率使得入射在检测器上的激发强度远远超过与激发同时出现的发光强度。优选所述光谱检测滤光器在激发光的光谱区中具有0.5％至20％的透射率，优选具有1％至10％的透射率。
相比之下，迄今为止使用的发光传感器通常具有安装在有价文件与检测器之间的检测光路中的遮光滤光片，该遮光滤光片仅允许所述发光通过但尽可能阻挡所有不被检测的光谱区，即，也几乎完全阻挡了激发光。例如，在此使用遮光滤光片以有针对性的方式将激发光的光谱区减小104到106倍，以尽可能实现仅测量发光。
本发明可用于任何类型的有价文件检查，在该检查中评估有价文件的反射测量值和发光测量值。特别有利的是，本发明能够改善在几乎相同的有价文件位置处的反射测量值和发光测量值的检测，以便将这些测量值相互比较。这可在以发现合成的伪造品为目标的原真性检查的框架内使用，但也可用于检查有价文件的发光的其它原真性检查。待检查的发光物质可存在于有价文件的整个区域上或存在于有价文件的基材中，或者可仅存在于一个或多个局部区域中。
光谱检测滤光器仅透射由有价文件反射的激发光的一部分。由有价文件反射的激发光被光谱检测滤光器部分地吸收或反射。光谱检测滤光器透射由有价文件反射的入射在光谱检测滤光器上的激发光的至少0.5％，但是优选检测由有价文件反射的入射在光谱检测滤光器上的激发光的至多20％。
但是，有价文件的发光优选几乎完全透过光谱检测滤光器。在有价文件的发光的光谱区中，光谱检测滤光器优选具有至少80％的透射率。发光的光谱区中的透射光谱的最大值至少为80％。优选光谱检测滤光器在发光的光谱区中的最大透射率至少比其在激发光的光谱区中的最大透射率大四倍。
光谱检测滤光器与普通的中性密度滤光器的不同之处在于，它的透射率取决于入射在光谱检测滤光器上的光的波长(即，其透射光谱在所有波长上都是不均匀的)。例如，光谱检测滤光器是具有至少两个透射带的带通滤光器，尤其是干扰滤光器。
在一些实施例中，光谱检测滤光器具有透射光谱，该透射光谱在有价文件的发光的光谱区中具有一个(光谱)发光透射带，在激发光的光谱区中具有一个或多个附加的(光谱)透射带。发光透射带与有价文件的发光在光谱上是重叠的。发光透射带可在光谱上与有价文件的发光部分地重叠，或者在光谱上完全涵盖发光。所述至少一个附加透射带在光谱上与激发光重叠。光谱检测滤光器的透射光谱例如可具有在光谱上完全涵盖激发光的附加透射带。或者，该附加透射带在光谱上可与激发光部分地重叠。
所述发光透射带和至少一个附加透射带例如在光谱上是彼此分开的(尤其是在光谱上不重叠)。作为彼此光谱分离的透射带的一个替代方案，光谱检测滤光器的透射光谱(具有透射性的相应调制)也可从发光的光谱区连续延伸至激发光的光谱区。
在其发光透射带中，光谱检测滤光器优选具有比其附加透射带高的透射率。例如，其发光透射带中的最大透射率至少比所述至少一个附加透射带中的最大透射率大4倍。
在横向上(在检测滤光器的平面内)，检测滤光器尤其具有一致的光谱透射率。因此，光谱检测滤光器的每个横向部分具有相同的光谱透射率。通过光谱检测滤光器，分别在检测滤光器的相同横向位置透射入射在光谱检测滤光器上的有价文件的发光和入射在光谱检测滤光器上的至少0.5％的激发光(从有价文件反射的光)。因此，光谱检测滤光器不依赖于沿着光谱检测滤光器的横向位置透射入射在其上的发光和入射在其上的激发光。例如，光谱检测滤光器在沿着光谱检测滤光器的相同横向位置分别具有发光透射带和至少一个附加透射带。
优选所述至少一个附加透射带在光谱上与所述至少一个发光透射带的距离至少为10纳米，优选至少为20纳米。透射带的光谱距离在此指的是在光谱上彼此最接近的两个透射光谱半值点的光谱距离，在这两个半值点处，相应透射带的透射率已经下降到相应透射带的最大值的50％。
例如，激发光的光谱可具有光谱激发带，该光谱激发带具有上光谱侧(光谱的长波侧)和下光谱侧(光谱的短波侧)。在一些示例性实施例中，光谱检测滤光器具有在光谱上位于激发带的下光谱侧的第一附加光谱透射带和在光谱上位于激发带的上光谱侧的第二附加光谱透射带。激发带的两个光谱侧的附加光谱透射带的优点在于它补偿了测量期间激发光的光谱偏移(例如由于温度所导致)，即，激发带的温度漂移对透过光谱检测滤光器的激发强度水平的影响很小或者没有影响。在光谱检测滤光器的附加光谱透射带在光谱上完全涵盖激发光的激发带的情况下，能获得相同的优点。
采用某些传感器时，通常在检测期间有价文件被相对于检测器输送，例如穿过检测器。这可以以0.1-1米/秒的较低速度实现，但优选以1-15米/秒的高速实现。在输送有价文件期间，在有价文件的第一检测区域中检测相应的反射测量值，并且在反射测量值之后立即检测的相应的发光测量值在有价文件的第二检测区域中检测。在用激发光的激发光脉冲照射相应的第一检测区域的某个时间点检测反射测量值。在第二检测区域不再被激发光的激发光脉冲照射的某个时间点检测相应的发光测量值。
检测反射测量值与检测发光测量值之间的时间间隔优选选择为使得相应的第一和第二检测区域(其第一和第二测量值是紧接着彼此检测的)在面积上(按照它们在有价文件上的面积测量)重叠至少50％，优选重叠至少80％。
光谱检测滤光器在激发光的光谱区中的较大透射率导致在用激发光照射期间检测器检测到通常远远超过发光强度的增大强度。在发光物质的发光缓慢增加(或反射测量值低失真)和低输送速度的情况下，检测滤光器在激发光的光谱区中的透射率不需要像在高失真的情况下那样高。在这些情况下，普通的光电检测器、放大电路和模数转换器既适合于确定照射关断时的低发光强度，也适合于确定照射期间的激发光强度。检测器以相同的灵敏度检测相应的反射测量值和相应的发光测量值。此时，测量的动态区域足够大，从而反射测量值和发光测量值都可在没有过度驱动的情况下被检测到。尤其是，光谱检测滤光器的透射率选择为使得其在激发光的光谱区中稍微低于透过检测滤光器的激发光的强度使检测被过度驱动时的透射率。为了使可用于测量两个测量值的动态区域尽可能大，优选使用硅、锗、砷化铟或砷化铟镓材料体系的一个或多个光电二极管作为检测器。由此检测到的光电流可用适当放大的跨阻转换器进行处理，并且随后用足够大的动态区域进行数字化。优选这在动态区域上线性实现。
若待检测的纸币的发光物质的发光随着时间快速增加(即，使反射测量值强烈失真)，则需要检测滤光器在激发光的光谱区中有较大的透射率以保持低失真。但是，这导致在用激发光照射期间反射测量值的强度较高。在这种情况下，如果在检测期间动态区域(尤其是放大电路和/或模数转换器的动态区域)不足(因而在反射测量值检测期间测量值进入饱和区)，则需要以不同的灵敏度执行测量信号的捕获。对于激发光照射期间的反射测量，需要降低检测器的灵敏度。可使用不同的灵敏度测量由检测器检测的反射测量值和由检测器检测的发光测量值，用于测量反射测量值的灵敏度比用于测量发光测量值的灵敏度低。
所述控制装置可布置为切换检测器或与其连接的电子电路(例如放大电路)，从而以比用于测量发光测量值的灵敏度低的灵敏度测量反射测量值。例如，在检测相应的反射测量值与检测相应的发光测量值之间的时间段内，可切换检测器、与检测器连接的放大器或与检测器连接的电流-电压转换器的灵敏度设置，从而以比用于测量发光测量值的灵敏度低的灵敏度测量反射测量值。尤其是，在检测相应的反射测量值与检测相应的发光测量值之间的时间段内，可切换检测器的偏置电压、放大检测器的输出信号的电子放大器的放大倍率、或与检测器连接的电流-电压转换器的跨阻，从而以比用于检测发光测量值的灵敏度低的灵敏度检测反射测量值。可通过控制单元的切换信号来切换灵敏度，该切换信号例如是与激发光脉冲同步产生的。优选在激发光脉冲开始之前立即切换检测器的灵敏度设置，从而以比用于检测发光测量值的灵敏度低的灵敏度检测反射测量值，并且在激发光脉冲结束之后立即将灵敏度设置重新切换回来，以用于反射测量值的检测。可按50微秒至1毫秒、优选70微秒至300微秒的切换时间切换灵敏度。
所述控制装置可以是用相应的软件编程以控制照射装置和检测器的处理器。该处理器还可配置为产生切换检测器的灵敏度的控制信号。所述评估装置也可以是用相应的软件编程以评估反射测量值和发光测量值的处理器。所述处理器例如布置为用于分析测量信号和评价原真性，并输出原真性评估结果或转发该结果以进一步处理。所述控制装置和所述评估装置可以是不同的装置，也可由相同的装置形成，该装置布置为用于控制照射装置和检测器，并基于由检测器检测的至少一个反射测量值和由检测器检测的至少一个发光测量值来检查有价文件。例如，可为这两个装置使用同一个处理器。
所述检测器尤其是半导体型检测器，例如光电二极管，优选其电荷载流子寿命至多为20微秒。虽然用激发光强烈照射，但是检测器在经过一段较短的时间后又能检测低强度。这允许以更快的速度进行测量或允许两次测量之间的时间间隔较短，并且由此使得检测区域的空间重叠较大，尤其是在高速输送有价文件的情况下。
本发明还涉及一种用于检查文件例如有价文件、尤其是检查文件或有价文件的原真性的方法，该方法包括以下步骤：
-使用适合于激发文件例如有价文件进行发光的激发光的一个或多个激发光脉冲照射文件例如有价文件；
-在用激发光的激发光脉冲照射文件例如有价文件的至少一个时间点，利用检测器检测文件例如有价文件的至少一个反射测量值；
-在相应的激发光脉冲结束之后的至少一个时间点，利用检测器检测文件例如有价文件的至少一个发光测量值；
-基于由检测器检测的至少一个反射测量值和由检测器检测的至少一个发光测量值检查文件例如有价文件。
在检测反射测量值和发光测量值时，在有价文件与检测器之间形成的检测光路中设有光谱检测滤光器，该光谱检测滤光器的光谱透射率选择为使得入射在光谱检测滤光器上的有价文件的发光以及入射在光谱检测滤光器上并被有价文件反射的激发光的至少0.5％透过检测滤光器。
可基于单个离散的反射测量值或发光测量值或基于多个彼此抵消(例如平均)的相应测量值进行评估。可在离散的时间点检测测量值，或者可通过在相应的激发脉冲内(对于反射测量值)或相应的激发脉冲结束后(对于发光测量值)的一个时间段上的时间积分来检测测量值。在每两个激发光脉冲之间，还可检测两个或更多发光测量值，每个发光测量值具有相对于相应的激发光脉冲的不同时间间隔，并且这些发光测量值可用于检查有价文件，例如可相互抵消。
有价文件和检测器可相对于彼此移动，并且照射可沿着有价文件交替开启和关断。或者，照射和检测也可在没有相对运动的情况下进行。
利用本发明的方法和传感器来检查其原真性的文件尤其是有价文件，例如钞票、票据、支票、优惠券、凭证等。但是，利用本发明的方法和传感器还可检查其它文件，例如身份证件。
为了执行本发明的方法，可使用用于检查文件例如有价文件的装置，该装置具有上述的用于检查的传感器(在适用的情况下还有其它传感器)。该装置可配置为用于处理有价文件，例如用于检查有价文件的原真性和/或对有价文件进行分拣。尤其是，该装置可具有输送装置，该输送装置布置为在检测期间将文件例如有价文件以及检测器或具有检测器的传感器相对于彼此输送，例如使有价文件穿过传感器或检测器。传感器的控制装置可布置为驱动检测器以非常小的时间间隔检测相应的反射测量值和相应的发光测量值，使得文件例如有价文件上的用于检测相应的反射测量值和相应的发光测量值的检测区域至少重叠50％，优选至少重叠80％。
附图说明
下面将参照附图以示例方式说明本发明。在附图中：
图1示出了本发明的传感器的示意性结构；
图2a示出了带有荧光印刷油墨的钞票的例子；
图2b示出了从图2a的钞票发出作为沿着钞票的位置x的函数的反射强度R和荧光强度F的过程；
图3a-d示出了激发强度(图3a)、钞票的发光强度(图3b)、发光强度与检测的(具有高抑制)激发强度的叠加(图3c)、发光强度与检测的(具有低抑制)激发强度的叠加(图3d)的时间过程；
图4a-e示出了与激发光和发光的光谱位置相比较的光谱检测滤光器的透射光谱的五个例子；
图5示出了钞票上的第一和第二检测区域的二维位置；
图6示出了在检测期间用于切换灵敏度的电路。
具体实施方式
在下文中，使用钞票3的原真性检查的例子来说明本发明，在钞票3的基材中在整个区域上结合有发光物质，对该发光物质的发光进行评估，以进行原真性检查。在这个例子中看到的图2a的钞票除了具有发光物质之外，还具有荧光印刷油墨11的印记。此外，在钞票上印刷有面额13，并带有采用非荧光印刷油墨12的区域。
图1示出了传感器10，用于捕获有价文件(例如图2a的钞票3)的反射测量值和发光测量值。钞票3在输送装置的作用下沿着一个方向(例如在图1中从右到左)通过传感器10，从而检测器6可依次检测多个测量值，这些测量值作为沿着钞票3的位置x的函数。使用同一个检测器6测量钞票的反射和发光。
在一个实施例中，传感器10具有带有两个发光二极管1a和1b的照射装置，这两个发光二极管从倾斜方向照射钞票3。照射装置的光谱区选择为使得由照射装置发射的光以光学方式激发存在于钞票的整个区域上的发光物质。周期性地开启和关断照射装置，以使用激发光脉冲激发钞票3在沿着钞票的多个位置x发光。在传感器10的检测光路8中，从钞票3发出的光穿过前侧玻璃2，然后穿过透镜4、光谱检测滤光器5和另一个透镜4，该透镜将光导向检测器6。光谱检测滤光器5用于衰减激发光A。传感器10还具有控制装置7，该控制装置确保周期性地开启和关断照射装置，在特定时间点触发反射测量值和发光测量值的检测，并将由检测器检测的反射测量值和发光测量值传送至评估装置9，该评估装置基于反射测量值和发光测量值进行原真性检查。
照射装置的激发光A既用于激发整个区域上存在的发光物质的发光，又用作反射测量的照射光。在使用用于发光激发的激发光脉冲照射期间(参见图3a)，检测器6检测反射测量值。在相应的激发光脉冲结束之后，检测器6检测发光测量值。为了尽可能在相同的有价文件位置测量钞票的反射和发光，以尽可能小的时间间隔检测反射测量值和发光值。通过这种方式，能够在几乎相同的有价文件位置x进行反射和发光测量。优选反射测量值的检测区域(第一检测区域D1)和发光测量值的检测区域(第二检测区域D2)在面积上至少重叠80％，参见图5。
由于反射测量是在用激发光A照射期间进行的，反射测量值可能因与反射同时发生的发光而失真。因此，如图3b所示，快速增加的发光导致反射测量值错误地增大。在这种情况下，在使用激发光照射期间，会检测到反射和发光的叠加，参见图3。在这种情况下，在用激发光照射期间检测到的反射测量值不是仅由反射强度产生的，而是还包含发光强度的一部分。因此，用于检查原真性的反射测量值会因与照射同时发生的发光而失真。
此外，反射测量值也可能因检测到快速增加的附加荧光(例如荧光油墨11的荧光)而失真，钞票响应于激发光A的激发光脉冲只在荧光油墨11的区域中发射荧光，参见图2a和2b。在图2b中，描绘了从钞票3沿着线S发出的反射强度R与沿着钞票的位置x的函数关系。在面值13和非荧光印刷油墨12的区域中，反射强度比印刷区域之外的反射强度低。在荧光印刷油墨11的区域中，钞票的反射也被抑制。但是，在钞票3的该区域中，除了反射之外，还发出荧光印刷油墨11的荧光F，这显著增大了在该区域中检测到的测量值。因此，在荧光印刷油墨11的x位置处，在用激发光照射期间检测到的反射测量值会错误地增大。
因此，在施加在整个区域上的发光物质的发光快速增加的情况下以及在其它局部施加的油墨或荧光物质发出附加荧光F的情况下，在用激发光照射期间检测到的反射测量值MR都会失真。
例如，为了检查钞票3的原真性，可检查结合在基材的整个区域上的发光物质的发光测量值，并且与钞票的反射测量值进行比较。如果现在使用失真的反射测量值进行这种比较，那么可能导致对相应钞票的原真性的错误判断。
在发光传感器中，通常在检测器的检测光路中安装遮光滤光片，该遮光滤光片尽可能地抑制激发光，例如抑制到T*＝10-5，以确保到达检测器的激发光尽可能少。但是，即使采用遮光滤光片也仍然不能完全抑制激发光，而且激发光的强度相当大，因此激发光A的一部分通常仍会到达检测器。虽然有遮光滤光片，但是到达检测器的激发光可能具有与待检测的发光相当的强度，如图3c的情况所示。
已经发现，通过使激发光A的更大部分穿过检测器6而不是在激发光A的检测光路8中采用遮光滤光片，能够解决(由于同时出现的发光导致的)反射测量值MR的失真问题。在传感器10的检测光路8中，安装了光谱检测滤光器5而不是遮光滤光片，该光谱检测滤光器仅部分地抑制激发光，例如仅抑制到T＝10-2，而不是像通常那样尽可能强地抑制。激发光A在检测光路8中的低衰减导致检测的激发强度部分显著增加，而发光的贡献(导致失真)保持不变，这是因为钞票的激发强度不变(入射在钞票上的激发强度不受检测光路中的衰减变化的影响)。此时，由于穿过检测器的激发强度比发光强度对反射测量值的(失真)贡献大得多(由于衰减较少)，因此发光仅导致可忽略不计的反射测量值失真。
图3c示出了在迄今为止的激发光的衰减尽可能强(光谱检测滤光器5的透射率为T*＝10-5)的通常情况下入射在检测器6上的强度的时间过程。
在图3d中示出了在激发光的衰减较少(光谱检测滤光器5的透射率为T＝10-2)的情况下入射在检测器6上的强度的时间过程。在比较图3c和3d时能够发现，在衰减很强的情况下，在时间点t1检测到的反射测量值MR因发光L而明显失真。但是，在衰减较少的情况下，在时间点t1检测到的反射测量值MR几乎不受发光L的影响。在时间点t2，检测发光测量值ML。图3d中发光曲线的下降分支与图3c中的下降分支对应，但是图3d中较大的y标度导致发光曲线的下降分支以及发光测量值ML在y轴上进一步降低。在图3d中的较大y标度下，还能看出，与图3c中的情况相比，在时间点t1检测到的反射测量值MR显著增大。
若待检测的钞票的发光物质的发光随着时间缓慢增加(即，不会使反射测量值过度失真)，则用于激发光的光谱检测滤光器的透射率不需要增大那么多。此时，增大的反射测量值MR和显著降低的发光测量值ML都可用同一个检测器6以足够的精度检测。在适用的情况下，可使用具有特别大的动态区域的特殊检测器6。
若待检测的钞票的发光物质的发光随着时间快速增加(即，使反射测量值强烈失真)，则对于激发光来说，显著增大光谱检测滤光器的透射率是必要的。为了避免在这种情况下使测量被过度驱动，可在测量期间进行动态灵敏度切换。例如，为此可使用具有可切换放大倍数的电流-电压转换器，参见图6所示的电子电路。传感器10的控制装置7借助于半导体开关S1确保电流-电压转换器的放大倍数的切换，该半导体开关通过控制装置7的控制信号Us有选择性地设置为断开或闭合状态。在用激发光脉冲照射期间，S1闭合，使得低阻电阻R2与高阻电阻R1并联。此时，为了检测反射测量值MR，电流-电压转换器具有较低的放大倍数。在检测反射测量值MR之后，控制装置7借助于控制信号Us断开半导体开关S1，使得用于检测低发光测量值ML的电流-电压转换器具有较大的放大倍数。为了避免过驱状态，控制信号Us的时序优选设置为使得半导体开关S1在激发光脉冲开始之前已经闭合，并且仅在激发光脉冲结束之后再次断开。
为了提高电子电路的稳定性，可使用与电阻并联的电容。另外，通过相应地选择电容器，可设置放大带宽。电容的电容值C1和C2例如可根据以下公式来选择：
其中Rx＝R1或R2，并且Cx＝C1或C2
fc＝运算放大器OP的放大带宽积
Ci＝光电二极管的容量和运算放大器OP的输入容量之和。
为了在用强激发光脉冲照射后非常短的时间内检测低发光测量值，优选使用具有高掺杂基材的半导体检测器作为检测器6，例如使用具有高掺杂硅基材的硅光电二极管。尤其是使用基材具有明显短于激发光脉冲与发光测量值ML的检测之间的时间间隔的电荷载流子寿命的半导体检测器。优选半导体检测器的基材中的电荷载流子寿命至多为20微秒，特别优选至多为10微秒。这能实现在激发光脉冲结束后的非常短的时间间隔内检测发光测量值ML，例如在激发光脉冲结束后50微秒-200微秒的时间间隔内。这样，即使在钞票的输送速度较高的情况下，也能使反射测量值的检测区域(第一检测区域D1)和发光测量值的检测区域(第二检测区域D2)在面积上强烈重叠，例如至少重叠80％，如图5所示。
在图4a中，示出了用于激发钞票的激发光A和由钞票发射的发光L的光谱过程的一个例子。此外，在图4a中示例性地示出了位于传感器10的检测光路8中的光谱检测滤光器5的透射光谱T。图4a中的透射光谱T在发光L的光谱区中具有光谱发光透射带BL，并且在激发光A的光谱区中具有附加的光谱透射带BA，该光谱透射带BA在光谱上完全涵盖激发光A的光谱激发带。透射带BL也可完全涵盖发光，但是可选地仅允许发光L的光谱部分通过。
在附加的光谱透射带BA中，光谱检测滤光器5例如允许20％的激发光通过，而在光谱发光透射带BL中，允许95％的激发光通过。在相应的透射带BA和BL的半值点测量的两个透射带BA和BL的光谱距离ΔλF优选至少为10纳米，参见图4a。例如，使用干涉滤光器作为光谱检测滤光器5，其中的透射带BL和BA是根据发光L和激发光A的光谱位置选择的。
光谱检测滤光器5的透射光谱T可具有不同的形状。例如，附加的光谱透射带BA可对称或不对称地位于激发光A的光谱曲线的周围。在图4b-e中，示出了附加的光谱透射带BA的四个例子，该光谱透射带仅与激发光A的光谱激发带部分地重叠。附加的光谱透射带BA例如可位于激发光A的上光谱侧(参见图4b)，或者位于激发光A的下光谱侧(参见图4c)。
图4d和4e的附加的光谱透射带的光谱形状选择为使得激发光A的两个光谱侧的光谱检测滤光器5分别具有附加的光谱透射带，即，在光谱上位于激发光A的下光谱侧的第一附加透射带BAu和在光谱上位于激发光A的上光谱侧的第二附加透射带BAo。这样，即使在激发光A有任何光谱漂移(例如因温度变化而出现)的情况下，透过光谱滤光器5的激发光A的强度也保持不变。这是因为，例如光谱激发带向较长波长的光谱偏移会导致长波侧的透射带BAo中的强度提高而短波侧的透射带BAu中的强度降低。这意味着，这两种变化彼此相反，并且至少部分地相互补偿。相比之下，在两个侧面之一中的单个附加透射带是不太有利的，因为不能实现这种补偿。可选地，在激发光的光谱中心处还可存在第三附加透射带BAm。
Claims (15)
1.一种用于检查文件尤其是有价文件的传感器，例如用于检查文件的原真性，包括：
-照射装置(1a、1b)，该照射装置用于使用适合于激发文件进行发光(L)的激发光(A)的一个或多个激发光脉冲照射文件(3)，以及
-用于检测文件的至少一个反射测量值(MR)和文件的至少一个发光测量值(ML)的检测器(6)，以及
-位于在文件(3)与检测器(6)之间形成的检测光路(8)中的检测滤光器(5)，以及
-用于控制照射装置(1a、1b)和检测器(6)的控制装置(7)，其中该控制装置(7)布置为驱动检测器(6)，使检测器(6)在所述文件被激发光(A)的激发光脉冲照射的至少一个时间点检测该文件的至少一个反射测量值(MR)，并且在相应的激发光脉冲结束之后的至少一个时间点检测该文件的至少一个发光测量值(ML)，
-用于基于由检测器检测的至少一个反射测量值(MR)和由检测器检测的至少一个发光测量值(ML)检查所述文件的评估装置(9)，
其特征在于，检测滤光器(5)是光谱检测滤光器，其光谱透射率选择为使得入射在光谱检测滤光器上的文件的发光以及入射在光谱检测滤光器(5)上的激发光(A)的至少0.5％透过光谱检测滤光器(5)。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光谱检测滤光器(5)的光谱透射率选择为使得入射在光谱检测滤光器上的文件的发光的至少80％透过光谱检测滤光器(5)。
3.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，所述光谱检测滤光器(5)在发光(L)的光谱区中的最大透射率比光谱检测滤光器(5)在激发光(A)的光谱区中的最大透射率至少大4倍。
4.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，所述光谱检测滤光器(5)具有透射光谱，该透射光谱在文件的发光(L)的光谱区中具有光谱发光透射带(BL)，在激发光(A)的光谱区中具有至少一个附加的光谱透射带(BA)。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述至少一个附加的透射带(BA)在光谱上与激发光(A)重叠，尤其是部分地光谱重叠，或者在光谱上完全涵盖激发光(A)。
6.如权利要求4或5所述的传感器，其特征在于，所述光谱检测滤光器(5)在其发光透射带(BL)中的透射率大于在其至少一个附加的透射带(BA)中的透射率。
7.如权利要求4至6中任一项所述的传感器，其特征在于，所述附加的透射带(BA)距所述发光透射带(BL)的光谱距离至少为10纳米，优选至少为20纳米。
8.如权利要求4至7中任一项所述的传感器，其特征在于，所述激发光(A)具有光谱激发带，该光谱激发带具有上光谱侧和下光谱侧，并且所述光谱检测滤光器(5)具有在光谱上位于激发带(A)的下光谱侧的第一附加光谱透射带(BAu)，并具有在光谱上位于激发带(A)的上光谱侧的第二附加光谱透射带(BAo)。
9.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，所述控制装置(7)布置为驱动检测器(6)或与之连接的电子电路，从而以比用于测量相应的发光测量值(ML)的灵敏度低的灵敏度测量相应的反射测量值(MR)。
10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于，所述控制装置(7)布置为在检测相应的反射测量值(MR)与检测相应的发光测量值(ML)之间的时间段内切换检测器(6)、与检测器(6)连接的放大器或与检测器连接的电流-电压转换器的灵敏度设置，从而以比用于测量发光测量值(ML)的灵敏度低的灵敏度测量反射测量值(MR)。
11.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，所述检测器(6)是半导体型检测器，其电荷载流子寿命至多为20微秒。
12.一种用于检查文件、尤其是检查文件的原真性的方法，包括以下步骤：
-使用适合于激发文件进行发光(L)的激发光(A)的一个或多个激发光脉冲照射文件(3)，
-在用激发光(A)的激发光脉冲照射文件的至少一个时间点，利用检测器(6)检测文件的至少一个反射测量值(MR)，
-在相应的激发光脉冲结束之后的至少一个时间点，利用检测器(6)检测文件的至少一个发光测量值(ML)，
-基于由检测器(6)检测的至少一个反射测量值(MR)和基于由检测器检测的至少一个发光测量值(ML)检查文件(3)，
其中，在形成在文件(3)与检测器(6)之间的检测光路(8)中设有光谱检测滤光器(5)，该光谱检测滤光器的光谱透射率(T)选择为使得入射在光谱检测滤光器(5)上的文件的发光(L)以及入射在光谱检测滤光器(5)上并被文件反射的激发光(A)的至少0.5％透过光谱检测滤光器(5)。
13.如权利要求12所述方法，其特征在于，在检测期间相对于彼此输送文件(3)和检测器(6)，并且以非常小的时间间隔检测反射测量值和发光测量值，使得文件上的用于检测相应的反射测量值和相应的发光测量值的检测区域(D1、D2)至少重叠50％，优选至少重叠80％。
14.一种使用如权利要求1至11中任一项所述的传感器检查文件的设备。
15.如权利要求14所述的设备，具有布置为在反射测量值和发光测量值的检测期间相对于彼此输送文件(3)和检测器(6)的输送装置，其特征在于，传感器(10)的控制装置(7)布置为驱动检测器(6)以非常小的时间间隔检测相应的反射测量值(MR)和相应的发光测量值(ML)，使得文件上的用于检测相应的反射测量值和相应的发光测量值的检测区域(D1、D2)至少重叠50％，优选至少重叠80％。
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