CN1334947A - 带有平面壁的光学传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于验钞器的改进的光学传感器,利用一具有平壁的非球面透镜作为通路中开口的辐射孔塞和聚焦装置的组合。发射器和接收器紧密地定位于一公共的支座上并大体上位于该透镜的焦点上。由钞票反射的辐射被聚焦并由该接收器接收。该透镜还用来准直发射器所产生的辐射以扫描钞票。

Description

带有平面壁的光学传感器

发明领域

本发明涉及验钞器，具体地说，涉及具有光学扫描器以测量纸钞在经过传感器移动时的反射率的验钞器。

发明背景

鉴定钞票以确定它们的真实性在理论上是比较简单的，但是，在实践中要以节约成本的方式来实现却是相当困难的。钞票是在它移过传感器时扫描钞票的条状区域或安全纸而被鉴定的。钞票通常是根据光学特性、磁特性及/或根据电容量来鉴定的。

钞票的光学特性是通过测量钞票所反射的辐射量而鉴定的。光学传感器包括产生不同波长辐射并将辐射聚焦在钞票的特定目标位置上的发射器。反射的辐射被测量并与参考信号相比较以确定是接受还是拒绝该钞票。

这种光学鉴定之所以困难在于钞票对光学传感器的确切距离是变化的，因为钞票在它所沿着通过的尺寸过大的通路中移动时基本上是浮着的。此外，在通路中尽管钞票是沿着中心的，但它可能在纵向或侧向成一角度。同此，间距和角度会改变，这影响测得的信号。此外，钞票中的折痕也会使角度变动，而这又影响了从钞票反射回传感器的辐射量。影响测量信号的其它因素还包括由光学传感器反射回接收器的辐射量，这个辐射不是被钞票所反射的。信号的这一部分一般产生所谓的串扰，并且希望把它的水平维持在尽可能小。

通路一般还包括在光学传感器和钞票之间的另外的元件或表面，这些元件或表面能引起反射的辐射，这同样是不取决于钞票的。例如，可能会有一个窗口构件形成了通路的一部分，光学传感器就直接在窗口后面。窗口提供了所需的平滑通路，但增加了串扰。

其它的光学钞票扫描装置曾把发射器放在相对于钞票的一第一锐角的位置，并相应地将接收器放在另外的角度上以接收反射的辐射。提供了两种不同的光学设计以使发射的和接收的辐射聚焦。很遗憾，这些系统相对于钞票在通路内的位置的变化以及由钞票的折痕的变化会产生明显的变化。

本发明提供一种光学传感器，它在钞票移动通过该传感器时测量钞票的光学反射性质中具有改进的准确度。

发明概述

按照本发明的验钞器，包括一通路，钞票通过它而移动；以及一光学传感器，被定位于这个通路中以便鉴定在钞票表面上的光学特性。该光学传感器包括一透镜、多个辐射发射器和一辐射接收器。该透镜具有一通常为平的第一表面和一凸的第二表面。这些表面相配合而确定该透镜的焦点，该焦点面向凸面。该通路包括一开口，它接纳该透镜，且以透镜的平表面封闭该开口并形成通路的一部分。辐射发射器和辐射接收器紧密地群集在透镜的焦点处并包括一屏蔽件，其将接收器与发射器的直接辐射隔离。该透镜将发射器发射的辐射准直以产生大体上平行的辐射光线，它在通过传感器时被钞票反射。从钞票反射的辐射则射到透镜上并被透镜聚焦而导向接收器。该透镜将由其凸面和平表面反射的射线从接收器引开，从而减少接收器和发射器之间的串扰。

按照本发明的一个优选方面，发射器中的每一个发射不同波长的辐射。

按照本发明的另一方面，发射器群集在一起，其间有最小的间距。

按照本发明的另外一方面，发射器和接收器由一个屏蔽件隔开。

按照本发明的又一方面，发射器和接收器均安装在一公共的电路板上。

按照本发明的再一方面，该发射器包括至少两种不同类型的发射器，以产生具有两种所需波长的辐射用以测试钞票。

按照本发明的进一方面，提供五个发射器，它们中的每一个产生不同辐射的波长以测试钞票。

附图简介

本发明的优选实施例示于图中，其中：

图1是验钞器的部分示意图，表明钞票正移动经过光学传感器；

图2是光学传感器的光电子部件的顶视图；

图3是沿图2A-A的截面图；以及

图4是表明发射器和接收器为减少串扰而定位的示意图。

优选实施例的详细说明

验钞器2包括一个通路4供钞票10移动通过光学传感器14之用。通路包括一个外壁6和一个内壁8，在内壁8上有一个开口22。光学传感器14包括一个透镜16，其尺寸适合于装入开口22中，其总体如图1所示。透镜16包括一个平坦表面18，它形成了通道内壁8的延续并有效地闭合了开口22。透镜还包括一个凸面20，它面向光电子学部件26。透镜最好是非球面透镜。

透镜和固定在线路板28上的光电子部件26协同工作。光电子部件包括一系列焊接到线路板上的引脚。

光电子部件26的详细情况和它与透镜的关系示于图2和3。5个发射器30以集群型式安排装在支座27上使得发射器之间的间距相当小。发射器是无方向性的，最好能发射不同波长的辐射以便在钞票移动经过传感器时鉴定它的反射性能。接收器32也定位于支座27上，它和发射器30利用隔片或挡板34分开，后者对接收器32屏蔽以免受发射器30的直接辐射。接收器32的位置与发射器紧密相邻并稍微偏离焦点。

传感设备的光学性质更加详细地示于图4中。发射器30位于透镜的焦点并产生辐射。大部分辐射经过透镜而发送并形成准直的光束以便在钞票移动经过传感器时照射到它的条带上。由钞票反射的辐射入射到透镜上被再导向并聚焦到接收器32上。钞票与透镜之间的间距变化不会明显地改变结果，因为辐射是准直的并且形成了平行射线。接收器的相对于焦点位置的轻微偏离是无关紧要的。

由透镜反射的辐射被表示为反射光束38、40、42和44，如果被接收就成为不希望的串扰。光束38和40入射到透镜的凸面20并被该表面反射。大多数辐射将通过透镜去照射钞票，但有一部分辐射将被反射。透镜的凸起的性质将这一辐射导引向外而远离接收器32。这样，从透镜的非球面20反射的辐射指向外面因而对接收器所收到的信号的影响是最小的。

反射的辐射42和44是由于辐射通过了透镜的第一表面而被透镜的平坦表面18反射而产生的。这种反射的辐射聚焦在点50，它位于接收器32的一侧。在这种情况下，由平坦表面18所返回的辐射聚焦在接器一侧之外的点上，因此这样反射的辐射对接收器的影响就被减小。

光接收器32和发射器30可以方便地都制造在一个公共的支座上且它们的位置是精密地确定的。非球面透镜16恰当地处理发出的辐射以产生准直的波束去照射钞票，而从钞票反射的辐射则被聚焦并导向位于透镜焦点近旁的接收器32。在这样的安排下，由光接收器产生的信号与被扫描的钞票的光学性质有更接近的相关性。

现在的光学安排被设计成能接受这一点，即钞票在通路中的晃动是不能消除的并且钞票对光学传感器的分隔距离是要变化的。由于使用了辐射的准直了的波束来照射钞票，这种距离变化的影响已经减小。这种结构还利用光学透镜的平坦表面来形成通道壁的延续，因为这样，可以消除外加的光学构件。透镜还被设计成使透镜本身所反射的任何辐射的一大部分被引导离开接收器或聚焦到接收器边上的一点。这样，所测到的由透镜所反射的辐射被减少而且一般说来对于不同的波长的辐射却是相同的。

这种结构还使用多个无方向性的发射器以产生几种不同波长的辐射。这些波长被选择来揭露某些在伪造钞票中所使用的墨水。最好是三种发射器发射可见范围内的辐射而两种发射器发射红外范围内的辐射。

现在的结构导致了扫描钞票的改善了的精确性以及简化的系统。

利用本发明，实现了光学传感器的非常简单的结构。透镜设计成可用作为通道开孔的一个塞子，因此透镜能用来恰当地处理辐射并用作为通路的窗口。透镜的平坦表面形成了通路壁的延续并且当钞票移动经过光学传感器时不会改变其位置、透镜的内部表面是做成非球面的(像双曲面的)。这一形状减少了发射器和接收器之间的串扰。基本上，由透镜的平坦表面反射的辐射大体上都引向远离接收器。在本结构中，多个光发射器和光检测器位于透镜中心线的最接近的邻近并且是在透镜焦点的边上。发射器发出的辐射形成准直的波束去照射钞票，而从钞票反射的辐射则总体上导向光检测器。这种结构的另一方面是透镜的平坦表面，它用来闭合通道的开口。由于简化了光学途径和降低了会反射的辐射的数量，这减少了串扰。多个发射器尽可能紧密地装在一起。发射器的这种组合或群集有利地产生不同波长的信号，这是由光学系统的性质大体上相同而实现的。在这种方式下，测得的信号更正确地对应于钞票的实际性质。

虽然这里已详细说明了本发明的各种优选实施例，熟悉本技术的人都清楚，对此可作出各种变动而不背离本发明的精神或所附权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种验钞器，包括一个通路，钞票通过它而移动经过一光学传感器并由它鉴定钞票表面的光学特性；所述光学传感器包括一透镜、多个辐射发射器和一辐射接收器，所述透镜具有大体上是平的第一表面和凸的第二表面，利用所述这些表面限定所述透镜的焦点，该焦点面对所述凸面；所述通路包括一在其中的开口，该开口接纳所述透镜并以所述平表面闭合所述开口并形成所说通路的一部分；所述辐射发射器和所述辐射接收器紧密地群集在所述焦点上并包括一屏蔽件，它将所述接收器与所述发射器的直接辐射隔离；所述透镜将所述发射器发出的辐射准直，以产生平行的辐射光线去照射经过所述传感器移动的钞票，并将该钞票反射而入射到该透镜上的辐射聚焦到所述接收器上；所述透镜的所述凸面被选择成把该凸面反射的辐射导引到离开所述接收器，以减少所述接收器和所述发射器之间的串扰。

2.如权利要求1所述的验钞器，其中所述透镜是非球面透镜。

3.如权利要求2所述的验钞器，其中所述发射器发射不同波长的辐射。

4.如权利要求1所述的验钞器，其中所述发射器是无方向性的发射器，而且所述发射器是以相互间最小间隔群集在一起的。

5.如权利要求2所述的验钞器，其中所述发射器和所述接收器由一屏蔽件隔开。

6.如权利要求1所述的验钞器，其中所述发射器和所述接收器均位于安装在一电路板上的一共同支座上。

7.如权利要求2所述的验钞器，其中所述发射器包括至少两种不同类型的发射器，以产生两种具有所需波长的辐射用于检测钞票。

8.如权利要求6所述的验钞器，其中所述发射器包括至少5个发射器，其中每一个发射不同波长的辐射。

9.在一扫描钞票用的验钞器中，一种光学传感器包括一凸透镜，它具有一平的表面定位于通路壁的一个开口中，钞票就沿着该通路移动，所述平表面则形成该壁的延续；所述透镜和多个发射器协调以准直所发射的辐射来测试钞票，而且所述接收器紧密邻近所述发射器定位并与其隔开，以尽量减小直接辐射，其中所述发射器和所述接收器位于所述透镜的焦点上。

10.在权利要求9所述的验钞器中，其中所述的透镜是非球面透镜。

11.在权利要求9所述的验钞器中，其中所述发射器是无方向性发射器，而且所述接收器也是无方向性的。