DE10007887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Echtheitsprüfung von mit Sicherheitsdruckfarbe bedruckten Objekten, beispielsweise Banknoten, Sicherheits-, Ausweis- oder Wertdokumente, durch Messung von von einem zu überprüfenden Objekt ausgehendem, insbesondere reflektiertem oder transmittiertem, Licht. DOLLAR A Zur Gewährleistung einer besonders zuverlässigen Echtheitsprüfung ist vorgesehen, das von dem zu überprüfenden Objekt ausgehende Licht in solchen Spektralbereichen zu detektieren, welche außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen. DOLLAR A Um darüber hinaus eine bedienungsfreundliche und sichere Echtheitsprüfung zu erreichen, ist vorgesehen, das vom Objekt ausgehende Licht an mehreren Stellen des Objekts in mindestens zwei ausgewählten Spektralbereichen zu detektieren und dabei für jeden Spektralbereich jeweils eine Meßreihe zu erzeugen, zwei Meßreihen aneinander anzupassen und anschließend die Echtheitsprüfung durch Vergleich der aneinander angepaßten beiden Meßreihen durchzuführen. DOLLAR A Eine besonders kompakte, bedienungs- und justierfreundliche Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen Objekt und Detektor mindestens eine Blende zur Einstellung der Größe eines auf dem Objekt zu untersuchenden Bereichs vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten, insbesondere von bedrucktem Blattgut, durch Messung von von einem zu überprüfenden Objekt ausgehendem, insbeson­ dere reflektiertem oder transmittiertem, Licht gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 bzw. 10 und 18.
Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit werden Objekte, insbesondere Banknoten, Sicherheits-, Ausweis- oder Wertdokumente, in bestimmten Flä­ chenbereichen mit geeigneten Sicherheitsdruckfarben bedruckt, welche im sichtbaren Spektralbereich, d. h. im Wellenlägenbereich zwischen etwa 400 nm und etwa 800 nm, einen bestimmten Farbeindruck vermitteln und zusätzlich in unsichtbaren, z. B. ultravioletten oder infraroten, Spektralberei­ chen ein für die jeweilige Sicherheitsdruckfarbe charakteristisches Refle­ xions- oder Transmissionsverhalten aufweisen. Wird beispielsweise ein Si­ cherheitsdokument mit Hilfe eines Farbkopierers nachgemacht, so läßt sich prinzipiell zwar der sichtbare Farbeindruck eines bedruckten Flächenbe­ reichs reproduzieren. Da handelsübliche Farbpartikel jedoch nicht das für spezielle Sicherheitsdruckfarben charakteristische spektrale Verhalten in unsichtbaren Spektralbereichen aufweisen, lassen sich gefälschte Sicher­ heitsdokumente im allgemeinen durch eine entsprechende Messung deren Reflexions- oder Transmissionsverhaltens in unsichtbaren Spektralbereichen erkennen.
Die Offenlegungsschrift JP 52-11992 beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von Banknoten. Eine Banknote wird mit Licht aus einer breitbandigen Lichtquelle bestrahlt. Das von einer Stelle der Banknote reflektierte oder transmittierte Licht wird mit zwei spektral unter­ schiedlich empfindlichen Fotodetektoren im sichtbaren und infraroten Spektralbereich gemessen. Die Ausgangssignale der beiden Fotodetektoren wer­ den in einem Differenzverstärker verstärkt und in einer nachgeschalteten Schwellenwert- und Logikschaltung ausgewertet. Liegt die Differenz zwi­ schen den beiden Ausgangssignalen innerhalb eines vorgegebenen Wertebe­ reichs, so liefert die Logikschaltung ein binäres Signal, welches die Echtheit bestätigt bzw. eine Fälschung anzeigt. Diese Überprüfung kann an mehreren Stellen der Banknote wiederholt werden, wobei die Echtheit der Banknote dann bestätigt wird, wenn an allen oder an den meisten Stellen ein entspre­ chendes Signal der Logikschaltung geliefert wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der vorgegebene Wertebereich im Verlauf der Betriebsdauer der Vorrichtung nachgeregelt werden muß, da sich die Empfindlichkeit oder der Dunkelstrom der beiden Fotodetektoren aufgrund von Alterungseffekten i. a. jeweils unterschiedlich stark ändert und somit die Differenz der Signale variiert. Darüber hinaus kann dieses Verfah­ ren bei der Echtheitsprüfung insbesondere von stellenweise verschmutzten Dokumenten oder bei verrauschten Meßsignalen falsche Ergebnisse liefern, da an jeder zu prüfenden Stelle des Dokuments lediglich eine binäre Aus­ wertung der Differenz der beiden Ausgangssignale und damit eine Ja/Nein- Entscheidung über die Echtheit des zu überprüfenden Dokuments erfolgt.
Die Messung mit zwei Fotodetektoren, von denen jeweils einer im sichtbaren und einer im infraroten Spektralbereich empfindlich ist, eignet sich überdies lediglich zur Prüfung von solchen Druckfarben, welche im Übergangsbe­ reich zwischen dem sichtbaren und infraroten Spektralbereich einen stufen­ artigen Reflexions- oder Transmissionsverlauf und im infraroten Spektralbe­ reich einen im wesentlichen konstanten Verlauf aufweisen.
Bei dem in der US 3,491,243 offenbarten Verfahren wird das zu prüfende bedruckte Blattgut mit weißem Licht beleuchtet und das von einzelnen Farbbereichen des Blattguts reflektierte oder transmittierte Licht von im sichtbaren Spektralbereich empfindlichen Zellen detektiert, welche jeweils aus einem fotoleitenden Element mit einer bestimmten spektralen Empfind­ lichkeit und einem davor angeordneten Farbfilter mit einer bestimmten spektralen Durchlässigkeit bestehen. Als Material für die fotoleitenden Ele­ mente wird beispielsweise Cadmiumsulfid (CdS) verwendet, das für Wellen­ längen unterhalb etwa 550 nm empfindlich ist. Die Größe des auf dem be­ druckten Blattgut zu vermessenden Bereichs kann durch eine auf ein röhren­ förmiges Gehäuse aufgesetzte Sammellinse festgelegt werden.
Mit diesem Meßprinzip wird lediglich die Farbe des Blattguts maschinell erfaßt und überprüft. Dies hat den Nachteil, daß ein nachgemachtes Doku­ ment, welches bei einer Sichtprüfung mit dem menschlichen Auge denselben Farbeindruck zeigt wie ein echtes Dokument, mit Hilfe dieses Meßprinzips nicht als Fälschung erkannt werden kann.
Darüber hinaus ist die Festlegung der Größe des auf dem Blattgut zu ver­ messenden Bereichs durch eine auf das röhrenförmige Gehäuse aufgesetzte Linse platzaufwendig und steht daher dem Erfordernis nach einem mög­ lichst kompakten Aufbau entgegen. Insbesondere ist bei jeder gewünschten Größenänderung des auf dem Blattgut zu vermessenden Bereichs eine mit hohem Justageaufwand verbundene Geometrieänderung erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches eine zuver­ lässige und bedienungsfreundliche Echtheitsprüfung erlaubt. Desweiteren soll eine Vorrichtung angegeben werden, welche eine zuverlässige Echtheitsprüfung ermöglicht, einen kompakten Aufbau aufweist und einfach zu bedienen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren und Vorrichtungen gemäß den An­ sprüchen 1 und 4 bzw. 10 und 18 gelöst.
Erfindungsgemäß ist bei dem Verfahren entsprechend Anspruch 1 vorgese­ hen, das von mindestens einer Stelle des zu überprüfenden Objekts ausge­ hende Licht in Spektralbereichen zu detektieren, welche außerhalb des sicht­ baren Spektralbereichs liegen.
Auf diese Weise läßt sich das spektrale Transmissions- oder Reflexionsver­ halten des zu überprüfenden bedruckten Objekts in unsichtbaren Spektral­ bereichen besonders genau bestimmen. Hierdurch werden die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dahingehend verbessert, daß nicht nur einfache, wie z. B. stufenartige spektrale Verläufe in einem Übergangsbe­ reich zwischen dem sichtbaren zu einem unsichtbaren Spektralbereich, son­ dern auch jede andere Art spektraler Verläufe in unsichtbaren Spektralberei­ chen zuverlässig nachgewiesen werden können. Insbesondere lassen sich auf diese Weise spezielle fälschungssichere Sicherheitsdruckfarben nachweisen, welche einen für den jeweiligen Sicherheitsdruckfarbentyp charakteristi­ schen spektralen Verlauf in unsichtbaren Spektralbereichen aufweisen. Die Echtheitsprüfung von mit solchen speziellen Sicherheitsdruckfarben be­ druckten Objekten mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren würde dagegen nur unzureichend genaue Ergenisse liefern.
Eine besonders hohe Bedienungsfreundlichkeit sowie Zuverlässigkeit bei der Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten wird insbesondere dadurch er­ reicht, daß für jeden definierten Spektralbereich jeweils eine Meßreihe erzeugt wird und die Echtheitsprüfung durch Vergleich der erzeugten Meß­ reihen erfolgt. In vorteilhafter Weise kann hierbei zusätzlich die bereits oben beschriebene Anpassung zweier Meßreihen mit anschließender Auswertung vorgenommen werden.
Ein anderer Aspekt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lösung der Aufgabenstellung besteht gemäß Anspruch 4 darin, daß die Detektion des von einem bedruckten Objekt ausgehenden Lichts an mehreren Stellen des Objekts erfolgt, wobei an jeder Stelle für jeden definierten Spektralbereich ein Meßwert erzeugt wird. Die Messung erfolgt hierbei sowohl an Stellen, welche innerhalb eines bestimmten mit Sicherheitsdruckfarbe bedruckten Flächenbereichs des Objekts liegen, als auch an Stellen, welche außerhalb dieses Flächenbereichs liegen und i. a. lediglich mit einer Druckfarbe be­ druckt sind, welche keinen charakteristischen Verlauf in den definierten Spektralbereichen aufweist.
Für jeden definierten Spektralbereich ergibt sich eine aus den entsprechen­ den Meßwerten bestehende erste und zweite Meßreihe. Das von dem Objekt ausgehende Licht kann hierbei reflektiertes, insbesondere remittiertes, und/oder transmittiertes Licht sein. Die eigentliche Echtheitsprüfung erfolgt nun anhand der ersten und zweiten Meßreihe. Die beiden Meßreihen wer­ den hierzu aneinander angepaßt, indem die Meßwerte der ersten Meßeihe in Werte einer angepaßten Reihe umgerechnet werden. Die Werte der angepaß­ ten Reihe haben hierbei die Eigenschaft, daß sie in definierten Bereichen nur geringfügig von den Werten der zweiten Meßreihe abweichen. Die genann­ ten definierten Bereiche werden dadurch festgelegt, daß dort die erste und zweite Meßreihe im wesentlichen einen gleichen qualitativen Verlauf auf­ weisen. Der im wesentlichen gleiche qualitative Verlauf in den definierten Bereichen resultiert i. a. aus dem spektralen Verhalten des bedruckten Ob­ jekts außerhalb des Flächenbereichs.
Nach erfolgter Anpassung der beiden Meßreihen kann durch Vergleich der angepaßten Reihe mit der zweiten Meßreihe mit hoher Genauigkeit der Flä­ chenbereich ermittelt werden, in welchem sich das spektrale Verhalten von den übrigen Bereichen des bedruckten Objekt unterscheidet, und eine ent­ sprechende Auswertung und Echtheitsprüfung durch Vergleich der beiden angepaßten Meßreihen in diesem Bereich kann erfolgen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Einfluß von zeitlich variie­ renden Dunkelströmen, Verstärkungsfaktoren und Empfindlichkeiten der jeweiligen Fotodetektoren eliminiert. Das in den definierten Spektralberei­ chen unterschiedliche Spektralverhalten des Flächenbereichs läßt sich damit quantitativ analysieren, indem z. B. das Verhältnis oder die Differenz der beiden angepaßten Reihen gebildet wird. Dies führt einerseits zu einer zu­ verlässigen Echtheitsprüfung und gewährleistet andererseits ein hohes Maß an Bedienungsfreundlichkeit, da eine etwaige Anpassung von Paramatern zur Auswertung, wie z. B. Schwellenwerte für die Differenz zweier Detek­ torsignale, entfallen kann, da durch die Anpassung der beiden Meßreihen bei jedem zu prüfenden Objekt eine Elimination zeitlich variierender Ein­ flüsse vorgenommen wird. Darüber hinaus wird eine Verfälschung des Prü­ fungsergebnisses, insbesondere durch lokal begrenzte Verschmutzungen auf dem bedruckten Objekt, deutlich reduziert, da der Einfluß von Verschmut­ zungen durch die Anpassung der Meßreihen, insbesondere unter Einbezie­ hung von Meßwerten außerhalb lokal begrenzter Verschmutzungsbereiche, herausgemittelt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten gemäß Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur De­ tektion des vom Objekt ausgehenden Lichts vorgesehenen Detektionseinhei­ ten in definierten Spektralbereichen empfindlich sind, welche außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen. Bei den Detektionseinheiten kann es sich insbesondere um fotoempfindliche Elemente, wie z. B. Fotodioden, handeln, welche in den definierten Spektralbereichen empfindlich sind. Optional kann vor ein oder mehrere fotosensitive Elemente ein Filter angeordnet sein, wel­ ches die spektrale Empfindlichkeit der jeweiligen Detektionseinheit zusätz­ lich beeinflußt. Insgesamt erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen besonders kompakten, einfachen und kostengünstigen Aufbau, da auf zu­ sätzliche, spektral auflösende optische Elemente, wie z. B. Prismen, Gitter oder ähnliches, verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, daß bei der Implementierung der einzelnen Komponenten der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung der Aufwand zur Justierung der einzelnen Komponenten sehr gering ist.
Besonders einfach und kostengünstig läßt sich die erfindungsgemäße Vor­ richtung dadurch realisieren, daß die zur Bestrahlung des zu untersuchen­ den Objekts vorgesehene Lichtquelle ein breitbandiges Spektrum aufweist, welches die definierten Spektralbereiche zumindest teilweise einschließt. Hierzu eignen sich beispielsweise Glühlampen. Hierdurch kann auf den Ein­ satz verschiedener einzelner Lichtquellen, wie z. B. Leuchtdioden unter­ schiedlicher spektraler Emission, verzichtet werden.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sieht vor, daß die Detektionseinheiten nebeneinander angeordnete fo­ tosensitive Elemente aufweisen. Die fotosensitiven Elemente können hierbei z. B. auf einem gemeinsamen Träger, so angeordnet sein, daß die Ränder der fotosensitiven Elemente aneinandergrenzen. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um ein Keramiksubstrat handeln. Ein Vorteil dieser dicht ne­ beneinander angeordneten fotosensitiven Elemente besteht darin, daß et­ waige, durch unterschiedliche Positionen der Elemente bedingte, Parallaxen­ fehler sehr gering gehalten werden, d. h., daß beide fotosensitiven Elemente etwa denselben Ausschnitt aus dem zu überprüfenden Objekt sehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, daß Parallaxenfehler praktisch vollständig vermieden werden können, in­ dem die fotosensitiven Elemente hintereinander angeordnet werden. Die Art und Reihenfolge der Elemente ist hierbei so zu wählen, daß jedes fotosensi­ tive Element durchlässig ist für das mit dem jeweils dahinterliegenden foto­ sensitiven Elementen zu detektierende Licht. Bei einem Detektor mit bei­ spielsweise zwei im infraroten Spektralbereich empfindlichen Elementen auf Halbleiterbasis wird hierzu ein erstes Element vor ein zweites Element ange­ ordnet, wobei das Halbleitermaterial des ersten Elementes so zu wählen ist, daß dessen Absorptionskante bei kleineren Wellenlängen liegt als dies bei dem Halbleitermaterial des zweiten, dahinterliegenden Elementes der Fall ist.
Ein weiterer Aspekt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lösung der Aufgabenstellung besteht gemäß Anspruch 18 darin, zwischen Objekt und Detektor mindestens eine Blende zur Einstellung der Größe eines auf dem Objekt zu vermessenden Bereichs vorzusehen, aus welchem das vom Objekt ausgehende Licht vom Detektor detektiert wird. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte und kostengünstige Vorrichtung realisiert, bei welcher durch die Öffnung der Blende sowie deren Abstand zum Objekt bzw. Detek­ tor die Größe des zu vermessenden Bereichs gezielt und einfach definiert werden kann. Abstände und Art der Blende sind hierbei bevorzugterweise so zu wählen, daß der auf dem Objekt zu vermessende Bereich groß ist ge­ genüber Unebenheiten auf dem Objekt, wie beispielsweise Knitterfalten, je­ doch klein ist gegenüber Flächenbereichen auf dem Objekt, innerhalb derer ein charakteristisches Spektralverhalten nachgewiesen werden soll.
Die Erfindung wird nun anhand von in Figuren dargestellten Beispielen nä­ her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 den schematischen Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 unterschiedliche definierte Spektralbereiche;
Fig. 4 zwei in unterschiedlichen Spektralbereichen erzeugte Meßreihen;
Fig. 5 die beiden Meßreihen aus Fig. 4 nach erfolgter erfindungsgemäßer Anpassung und
Fig. 6 die aus den angepaßten Meßreihen aus Fig. 5 ermittelte Differenz.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung. Das zu überprüfende bedruckte Objekt 10 wird mit Licht aus den bei­ den Lichtquellen 12 bestrahlt. Bevorzugterweise werden hierzu. Lichtquellen 12 verwendet, welche ein breitbandiges Spektrum aufweisen, das neben An­ teilen im sichtbaren Spektralbereich auch Anteile in nicht sichtbaren Spek­ tralbereichen, wie z. B. UV- und/oder Infrarot-Licht, enthält. Das von den Lichtquellen 12 ausgehende Licht wird von dem zu überprüfenden Objekt 10 zumindest teilweise reflektiert und von einer Fokussiereinrichtung 16 in die Ebene einer Blende 15 abgebildet, wobei das durch die Blendenöffnung ge­ hende Licht auf den Detektor 13 trifft. Als Fokussiereinrichtung 16 werden bevorzugterweise selbstfokussierende Linsen eingesetzt. Bei selbstfokussie­ renden Linsen handelt es sich um zylinderförmige optische Elemente aus einem Material, welches einen von der optischen Achse des Zylinders zu dessen Mantel hin abnehmenden Brechungsindex aufweist. Durch die Ver­ wendung einer solchen Linse wird eine vom Abstand Objekt-Detektor unab­ hängige und justierfreie 1 : 1-Abbildung des zu vermessenden Bereichs auf die Detektionseinheit erreicht.
Zur gezielten Festlegung der Größe eines auf dem Objekt 10 zu vermessen­ den Bereichs für einen Meßvorgang wird in dem Strahlengang eine Blende 15 angeordnet, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Lochblende aus­ gebildet ist.
Der Detektor 13 besteht im gezeigten Beispiel aus zwei hintereinander ange­ ordneten Detektionseinheiten 14, welche jeweils in unterschiedlichen Spek­ tralbereichen empfindlich sind. Die Detektionseinheiten 14 enthalten hierbei jeweils ein fotoempfindliches Element, wobei das näher am Objekt 10 lie­ gende fotoempfindliche Element für diejenigen Spektralbereiche durchlässig ist, in denen das dahinter liegende Element empfindlich ist. Die von den fo­ toempfindlichen Elementen erzeugten Ausgangssignale gehen in eine Aus­ werteeinheit 20 und werden dort zur Echtheitsprüfung des Objekts 10 wei­ terverarbeitet. Optional kann das zu überprüfende Objekt 10 auf einer - hier nur stark schematisiert dargestellten - Transporteinrichtung 11 an der ge­ samten Sensorvorrichtung vorbeitransportiert werden. So kann das Objekt 10 beispielsweise mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit befördert werden, wobei mit dem Detektor 13 in bestimmten Zeitabständen eine Messung des von dem Objekt 10 reflektierten Lichts vorgenommen wird. Auf diese Weise wird das Objekt 10 in Form einer Spur nebeneinander liegender oder ggf. überlappender einzelner Ortsbereiche einzelner Messungen abge­ tastet. Durch eine entsprechende Speicherung der bei der Messung an einer Stelle jeweils für die beiden definierten Spektralbereiche ermittelten Meß­ werte erhält man schließlich für jedes der beiden fotoempfindlichen Elemen­ te eine Meßreihe, welche das Reflexionsverhalten des Objekts 10 abhängig vom jeweiligen Ort der Messung widerspiegelt.
Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gegenüber dem in Fig. 1 erläuterten Beispiel sind die Detektionseinheiten 14 des Detektors 13 in bezug auf das zu vermessende Objekt 10 nicht hintereinander, sondern nebeneinander ange­ ordnet. In der in Fig. 2 gewählten Darstellung hat man sich die nebeneinan­ der angeordneten Detektionseinheiten 14 senkrecht zur Zeichenebene ange­ ordnet zu denken. Die zur Begrenzung des auf dem Objekt 10 zu vermes­ senden Bereichs vorgesehene Blende 15 ist in diesem Beispiel vorzugsweise eine Spaltblende, deren Spalt ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Durch die Wahl eines ausreichend langen Blendenspaltes im Verhältnis zur Ausdehnung der beiden nebeneinander angeordneten Detektionseinheiten 14 können etwaige auftretende Parallaxenfehler sehr geringgehalten werden. Bei einer ausreichend großen Spaltlänge wirken sich darüber hinaus Fehler­ quellen bei der Messung sowie in dem bedruckten Objekt selbst geringer aus. Solche Fehlerquellen sind z. B. unterschiedliche Lagen verschiedener zu überprüfender Objekte relativ zur Meßvorrichtung, herstellungsbedingte unterschiedliche Lagen von zu vermessenden bedruckten Bereichen auf dem Objekt sowie Abweichungen im Schnitt, d. h. in Form und/oder Größe, der bedruckten Objekte. Durch eine entsprechende Wahl der Lage der Blende 15 zwischen Detektor 13 und Objekt 10 wird ebenfalls die Größe des zu vermessenden Bereichs auf dem Objekt 10 festgelegt. Im dargestellten Beispiel ist die Blende 15 näher am Detektor 13 als am Objekt 10, prinzipiell stellt je­ doch auch der umgekehrte Fall eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung dar.
Vor die Detektionseinheiten 14 ist in diesem Beispiel ein Filter 17 angeord­ net, das nur in den relevanten Spektralbereichen durchlässig ist. So kann für Messungen mit im infraroten Spektralbereich empfindlichen Fotoelementen ein handelsübliches Filter verwendet werden, um den Einfluß von entspre­ chend kurzwelligerem Licht zu eliminieren. Im übrigen gelten für dieses Ausführungsbeispiel die Erläuterungen zu Fig. 1.
Um eine besonders zuverlässige Echtheitsprüfung von mit Sicherheitsdruck­ farben bedruckten Objekten zu erreichen, können für die Detektionseinhei­ ten 14 in den dargestellten Beispielen jeweils fotoempfindliche Elemente ein­ gesetzt werden, die jeweils in nicht sichtbaren Spektralbereichen, z. B. im in­ fraroten oder ultravioletten Bereich, empfindlich sind. Auf diese Weise wird eine sehr genaue und sichere Bestimmung des dem Auge verborgenen spek­ tralen Verhaltens des zu untersuchenden Objekts 10 erreicht.
Fig. 3 zeigt Beispiele für definierte Spektralbereiche, in welchen das von dem zu überprüfenden Objekt 10 ausgehende Licht detektiert wird. In diesem qualitativen Schema sind die einzelnen Spaktralbereiche über der Wellen­ länge λ auf einer nichtlinearen Skala aufgetragen. Erfindungsgemäß liegen die Spektralbereiche außerhalb des sichtbaren (VIS) Spektralbereichs. Im dargestellten Fall liegen zwei der definierten Spektralbereiche UV1 und UV2 im Ultravioletten, während die anderen Spektralbereiche IR1, IR2 und IR3 im Infraroten liegen. Wie das Beispiel zeigt, können die definierten Spektralbe­ reiche (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) eine unterschiedliche spektrale Breite aufweisen. Eine unterschiedliche spektrale Breite ist dann von Vorteil, wenn z. B. in Spektralbereichen detektiert werden soll, in denen das vom Objekt 10 ausge­ hende Licht unterschiedlich breite Absorptionsverläufe, insbesondere Ab­ sorptionsbanden, aufweist. Prinzipiell ist es auch möglich, daß sich die defi­ nierten Spektralbereiche (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) teilweise überlappen. Die Messung des von dem zu überprüfenden Objekt 10 ausgehenden Lichts in wenigstens zwei dieser definierten Spektralbereiche (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) erfolgt über die einzelnen Detektionseinheiten 14 des Detektors 13, welche in den entsprechenden definierten Spektralbereichen (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) empfindlich sind. Beispielsweise kann die spektrale Empfindlichkeit einer gewählten Detektionseinheit 14 im entsprechenden Spektralbereich (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) ein Maximum aufweisen oder im wesentlichen in­ nerhalb des entsprechenden Spektralbereichs (UV1, UV2, IR1, IR2, IR3) liegen. Die Breite eines definierten Spektralbereichs, in welchem Licht detektiert werden soll, kann hierbei im wesentlichen der Breite der spektralen Emp­ findlichkeit der Detektionseinheit 14 entsprechen. Eine Auswahl einzelner definierter Spektralbereiche, in denen das vom Objekt 10 ausgehende Licht detektiert werden soll, erfolgt je nach Art des spektralen Verhaltens der zu überprüfenden Sicherheitsdruckfarbe. So können z. B. zwei Spektralbereiche im Ultravioletten (UV1 und UV2) oder Infraroten (IR2 und IR3) oder aber auch jeweils ein Spektralbereich im Ultravioletten (UV1) und Infraroten (IR2) ausgewählt werden.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in welchem zwei Meßreihen I1 und I2 dargestellt sind, welche in zwei unterschiedlichen definierten Spektralbereichen, bei­ spielsweise mit einer der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Vorrichtungen, ermittelt wurden. Die Meßwerte der beiden Meßreihen I1 und I2 sind in Ab­ hängigkeit ihres Ortes X, an dem sie auf dem Objekt detektiert wurden, dar­ gestellt. Wie in dem Diagramm zu erkennen ist, weisen die beiden dargestellten Meßreihen I1 und I2 Bereiche B auf, in welchen die beiden Meßreihen einen im wesentlichen gleichen qualitativen Verlauf aufweisen. Demgegen­ über weichen die Meßreihen I1 und I2 im Bereich A deutlich qualitativ von­ einander ab. Erfindungsgemäß werden die beiden Meßreihen I1 und I2 an­ einander angepaßt, indem die Meßreihe I1 in der Weise umgerechnet wird, daß sich deren neu berechnete Werte in den Bereichen B nur noch geringfü­ gig von den Werten der zweiten Meßreihe I2 unterscheiden.
Bevorzugterweise erfolgt die Umrechnung der Meßwerte der ersten Meßrei­ he I1 in die Werte der angepaßten Reihe I'1 durch eine lineare Transformati­ on, welche durch Multiplikation der Werte der ersten Meßreihe I1 mit einem ersten Parameter a1 und anschließende Addition eines zweiten Parameters a2 vorgenommen wird:
I'1 = a1I1 + a2.
Mit dieser Transformation werden einerseits durch den ersten Parameter a1 unterschiedliche Verstärkungsfaktoren oder Empfindlichkeiten und anderer­ seits durch den zweiten Parameter a2 Offsetfehler, beispielsweise in Form unterschiedlicher Dunkelströme in den Detektoreinheiten, berücksichtigt. Darüber hinaus ist die lineare Transformation eine rechentechnisch einfach zu realisierende Umrechnung.
Vorzugsweise werden die beiden Parameter a1 und a2 aus den Meßwerten der Meßreihen I1 und I2 an Stellen eines lokalen Minimums I1j bzw. I2j und eines benachbarten lokalen Maximums I1k bzw. I2k im definierten Bereich B ermittelt. Diese rechentechnisch einfach umzusetzende Methode erlaubt eine besonders einfache und schnelle Bestimmung der zur Anpassung der beiden Meßreihen I1 und I2 erforderlichen Parameter a1 und a2. In das Diagramm der Fig. 4 sind beispielhaft Stellen lokaler Minima I1j und I2j sowie benach­ barter Maxima I1k und I2k der beiden Meßreihen I1 und I2 eingezeichnet. Die beiden zur Anpassung über eine lineare Transformation der ersten Meßreihe I1 erforderlichen Parameter a1 und a2 errechnen sich hierbei wie folgt:
a1 = (I2k - I2j)/(I1k - I1j)
a2 = <I2< - a1 <I1<.
Bei den Größen <I1< und <I2< handelt es sich um den Mittelwert der jeweili­ gen Meßreihe I1 bzw. I2.
Alternativ können die beiden Parameter a1 und a2 auch durch ein sogenann­ tes Least-Square-Fit-Verfahren ermittelt werden. Hierbei werden in einem numerischen Verfahren diejenigen Parameter a1 und a2 ermittelt, für welche die Summe aus dem Quadrat der Differenzen der Meßwerte der angepaßten Meßreihen minimal wird:
Σ (I2 - I'1)2 = minimal, wobei I'1 = a1I1 + a2.
Dieses Verfahren hat den Vorteil einer besonders hohen Genauigkeit in der Anpassung der beiden Meßreihen, da die Bestimmung der für die Anpas­ sung erforderlichen Parameter a1 und a2 über alle oder zumindest einen be­ stimmten Teilbereich der Werte der beiden Reihen erfolgt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ermittlung der beiden Parame­ ter a1 und a2 in zwei Durchläufen erfolgt. In einem ersten Durchlauf wird eine Anpassung der Meßreihen zunächst über alle Meßwerte der beiden Meßreihen I1 und I2 vorgenommen. Die angepaßten Meßreihen I'1 und I2 werden anschließend miteinander verglichen wobei der Meßwertbereich A ermittelt wird, welcher sich im wesentlichen mit dem Flächenbereich des bedruckten Objekts deckt und in welchem die angepaßten Meßreihen I'1 und I2 voneinander abweichen. Um den Unterschied des spektralen Reflexions- oder Transmissionsverhalten des bedruckten Objekts in diesem Meßwertbe­ reich A besonders genau sowohl qualitativ als auch quantitativ analysieren zu können, wird anschließend in einem zweiten Durchlauf eine erneute An­ passung der Meßreihen I1 und I2 vorgenommen. Die Bestimmung der Para­ meter a1 und a2 in diesem zweiten Durchlauf erfolgt jedoch lediglich unter Einbeziehung derjenigen Meßwerte, welche außerhalb des bestimmten Meßwertbereichs A liegen, d. h. über die in den Bereichen B liegenden Meß­ werte.
Das in Fig. 5 dargestellte Diagramm zeigt eine aus der Meßreihe I1 umge­ rechnete angepaßte Reihe I'1 sowie die zweite Meßreihe I2. Wie deutlich zu erkennen ist, weichen nun die beiden Reihen in den Bereichen B nur gering­ fügig voneinander ab. Demgegenüber tritt in dem Bereich A die Abwei­ chung der beiden angepaßten Meßreihen I'1 und I2 deutlich hervor. Der in dem Bereich A deutlich abweichende Verlauf der beiden angepaßten Meß­ reihen I'1 und I2 kann nun quantitativ ausgewertet werden.
Eine quantitative Auswertung kann beispielsweise durch Bildung der Diffe­ renz zwischen den beiden angepaßten Meßreihen I2-I'1 erfolgen. Das Er­ gebnis einer solchen Differenzbildung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Höhe der Differenz zwischen den beiden angepaßten Meßreihen im Bereich A kann nun zur Echtheitsprüfung als Maß für ein im Bereich A abweichendes spek­ trales Verhalten des zu untersuchenden bedruckten Objekts herangezogen werden.

Claims (22)

1. Verfahren zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten durch Messung von von einem zu überprüfenden Objekt (10) ausgehendem Licht in minde­ stens zwei definierten Spektralbereichen, wobei
  • - das zu überprüfende Objekt (10) mit Licht bestrahlt wird, welches ein Spektrum mit Anteilen in den definierten Spektralbereichen aufweist,
  • - von mindestens einer Stelle des zu überprüfenden Objekts (10) ausgehen­ des Licht in den definierten Spektralbereichen detektiert wird und
  • - die Echtheitsprüfung anhand des in einem ersten Spektralbereich detek­ tierten Lichts mit dem in einem zweiten Spektralbereich detektierten Licht erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralbereiche, in welchen das von mindestens einer Stelle des zu überprüfenden Objekts (10) ausgehende Licht detektiert wird, außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Detektion des von dem Objekt (10) ausgehenden Lichts an mehreren Stellen des Objektes (10) erfolgt, so daß für jeden definierten Spektralbe­ reich eine Meßreihe (I1, I2) aus einzelnen Meßwerten erzeugt wird, und
  • - die Echtheitsprüfung anhand der Meßreihen (I1, I2) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine erste (I1) und eine zweite (I2) Meßreihe aneinander angepaßt werden, indem aus den Meßwerten der ersten Meßreihe (I1) Werte einer angepaß­ ten Reihe (I'1) ermittelt werden, welche in Bereichen (B), in denen beide Meßreihen (I1, I2) im wesentlichen einen gleichen qualitativen Verlauf aufweisen, nur geringfügig von den Wertender zweiten Meßreihe (I2) abweichen, und
  • - die Echtheitsprüfung durch Vergleich der aneinander angepaßten Meß­ reihen (I'1, I2) erfolgt.
4. Verfahren zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten durch Messung von von einem zu überprüfenden Objekt (10) ausgehendem Licht in minde­ stens zwei definierten Spektralbereichen, wobei
  • - das zu überprüfende Objekt (10) mit Licht bestrahlt wird, welches ein Spektrum mit Anteilen in den definierten Spektralbereichen aufweist,
  • - das von dem zu überprüfenden Objekt (10) ausgehende Licht in den de­ finierten Spektralbereichen detektiert wird und
  • - die Echtheitsprüfung anhand des in den definierten Spektralbereichen detektierten Lichts erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Detektion des von dem Objekt (10) ausgehenden Lichts an mehreren Stellen des Objekts (10) erfolgt, so daß für jeden definierten Spektralbe­ reich jeweils eine Meßreihe (I1, I2) aus einzelnen Meßwerten erzeugt wird,
  • - eine erste (I1) und zweite (I2)Meßreihe aneinander angepaßt werden, in­ dem aus den Meßwerten der ersten Meßreihe (I1) Werte einer angepaßten Reihe (I'1) ermittelt werden, welche in mindestens einem Bereich (B), in welchem beide Meßreihen (I1, I2) im wesentlichen einen gleichen qualita­ tiven Verlauf aufweisen, nur geringfügig von den Werten der zweiten Meßreihe (I2) abweichen, und
  • - die Echtheitsprüfung durch Vergleich der aneinander angepaßten Meß­ reihen (I'1, I2) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Umrechnung der Meßwerte der ersten Meßreihe (I1) in die Werte der angepaßten Reihe (I'1) durch eine lineare Transformation erfolgt und
  • - die lineare Transformation durch Multiplikation der Meßwerte der ersten Meßreihe (I1) mit einem ersten Parameter (a1) und anschließende Addition eines zweiten Parameters (a2) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pa­ rameter (a1, a2) aus den Meßwerten der beiden Meßreihen (I1, I2) an den Stellen jeweils eines lokalen Minimums (I1j, I2j) und jeweils eines lokalen Maximums (I1k, I2k) in den definierten Bereichen ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Pa­ rameter (a1, a2) ermittelt werden, für welche die Summe aus dem Quadrat der Differenzen der Werte der angepaßten Meßreihen (I'1, I2) minimal wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der beiden Parameter (a1, a2) in zwei Durchläufen erfolgt, wobei
  • - in einem ersten Durchlauf eine Anpassung der Meßreihen (I1, I2) durch Bestimmung der beiden Parameter (a1, a2) aus allen Meßwerten der bei­ den Meßreihen (I1, I2) erfolgt,
  • - durch anschließenden Vergleich der angepaßten Reihen (I'1, I2) miteinan­ der ein Meßwertbereich (A) ermittelt wird, in welchem die angepaßten Reihen (I'1, I2) voneinander abweichen, und
  • - in einem zweiten Durchlauf eine erneute Anpassung der Meßreihen (I1, I2) durch erneute Bestimmung der beiden Parameter (a1, a2) erfolgt, wobei die Bestimmung der beiden Parameter (a1, a2) lediglich aus außerhalb des bestimmten Meßwertbereichs (A) liegenden Werten der beiden Meßreihen (I1, I2) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der aneinander angepaßten Reihen (I'1, I2) durch Subtrak­ tion der beiden Reihen (I'1, I2) voneinander erfolgt.
10. Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten durch Mes­ sung von von einem zu überprüfenden Objekt (10) ausgehendem Licht in mindestens zwei definierten Spektralbereichen mit
  • - mindestens einer Lichtquelle (12) zur Bestrahlung des Objektes (10) mit Licht, welches Anteile in den definierten Spektralbereichen aufweist, und
  • - mindestens einem Detektor (13) zur Detektion des von dem Objekt (10) ausgehenden Lichts, wobei der Detektor (13) Detektionseinheiten (14) aufweist, welche jeweils in einem der definierten Spektralbereiche emp­ findlich sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die definierten Spektralbereich, in welchen die Detektionseinheiten (14) empfindlich sind, außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ quelle (12) ein breitbandiges Spektrum aufweist, welches die definierten Spektralbereiche zumindest teilweise einschließt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine optische Einrichtung zwischen Objekt (10) und Detektor (13) zur Fokussierung des vom Objekt (10) ausgehenden und vom Detektor (13) zu detektierenden Lichts angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch Einrichtung eine selbstfokussierende Linse (16) enthält.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Objekt (10) und Detektor (13) mindestens eine Blende (15) zur Einstellung der Größe eines auf dem Objekt (10) zu vermessenden Bereichs vorgesehen ist, aus welchem das vom Objekt (10) ausgehende Licht vom Detektor (10) detektiert wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Detektionseinheiten (14) des Detektors (13) nebeneinander an­ geordnete photosensitive Elemente aufweisen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Detektionseinheiten (14) des Detektors (13) hintereinander an­ geordnete photosensitive Elemente aufweisen, wobei jedes photosensitive Element durchlässig ist für das mit den jeweils dahinter liegenden photo­ sensitiven Elementen zu detektierende Licht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß vor mindestens einem der photosensitiven Elemente der Detekti­ onseinheiten (14) mindestens ein optisches Filter (17) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten durch Mes­ sung von von einem zu überprüfenden Objekt (10) ausgehendem Licht in mindestens zwei definierten Spektralbereichen mit
  • - mindestens einer Lichtquelle (12) zur Bestrahlung des Objektes (10) mit Licht, welches Anteile in den definierten Spektralbereichen aufweist, und
  • - mindestens einem Detektor (13) zur Detektion des vom Objekt (10) ausge­ henden Lichts,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Objekt (10) und Detektor (13) min­ destens eine Blende (15) zur Einstellung der Größe eines auf dem Objekt (10) zu vermessenden Bereichs vorgesehen ist, aus welchem das vom Objekt (10) ausgehende Licht vom Detektor (13) detektiert wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (15) eine runde Blendenöffnung aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (15) eine rechteckige, insbesondere spaltförmige, Blendenöffnung aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich mindestens eine Abbildungsoptik zwischen Objekt (10) und Detektor (13) zur Fokussierung des vom Objekt (10) ausgehenden und vom Detektor (13) zu detektierenden Lichts vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbil­ dungsoptik mindestens eine selbstfokussierende Linse (16) umfaßt.
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