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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur spektral
aufgelösten Erfassung von optischer Detektionsstrahlung,
die von einem durch einen Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung
in einer vorgegebenen Transportrichtung transportierten Wertdokument
ausgeht, und ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegung und/oder
einer Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich der
Sensoreinrichtung.
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Unter
Wertdokumenten werden im Rahmen der Erfindung blattförmige
Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären
Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht
beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher
nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale
auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d. h.
die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele
für solche Wertdokumente sind Coupons, Gutscheine, Schecks
und insbesondere Banknoten.
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Wertdokumente
stellen bedingt durch ihren Wert einen nicht unerheblichen Anreiz
zur Fälschung, d. h. zur nicht autorisierten Herstellung
von Dokumenten mit ähnlichen physischen Eigenschaften,
dar. Um solche Fälschungen zu erschweren, enthalten Wertdokumenten
in der Regel nur schwer erhältliche und/oder nur wenig
bekannte Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe, die ein charakteristisches
Remissions- bzw. Lumineszenzspektrum aufweisen. Zur Prüfung
eines Wertdokuments auf Echtheit bzw. das Vorliegen einer Fälschung,
kann von dem Wertdokument ausgehende optische Strahlung in dem durch
den charakteristischen Teil des Spektrums der Farb- bzw. Lumineszenzstoffs
mittels einer Sensoreinrichtung erfaßt und mit vorgegebenen Spektren
verglichen werden.
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Eine
solche Prüfung der Wertdokumente kann insbesondere maschinell
erfolgen, wobei die Wertdokumente durch einen Erfassungsbereich
der Sensoreinrichtung transportiert werden. Der Erfassungsbereich
ist dabei und im Folgenden dadurch definiert, daß aus diesem
Bereich kommende Strahlung von der Sensoreinrichtung erfaßt
und detektiert bzw. gemessen wird. Bei der maschinellen Prüfung ist
es notwendig, die verwendete Sensoreinrichtung so anzusteuern, daß diese
die Eigenschaften des Wertdokuments erfaßt, wenn sich dieses
im Erfassungsbereich befindet.
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Bei
einer solchen maschinellen Prüfung stellt sich das Problem,
daß sich die Detektionseigenschaften der Sensoreinrichtung
im Laufe der Zeit oder bei längerem Betrieb verändern
können. Insbesondere kann beispielsweise eine Verschiebung
von Spektren zu höheren oder niedrigeren Wellenlängen auftreten,
d. h. eine Spektrallinie in dem Spektrum eines vorgegebenen Stoffs
kann bei einer Wellenlänge detektiert werden, die gegenüber
der tatsächlichen, der Spektrallinie entsprechenden Wellenlänge
verschoben ist. Dieses Verhalten kann die Unterscheidung von echten
und gefälschten Wertdokumenten beeinträchtigen.
Dieser Nachteil wird dadurch verschärft, daß eine
entsprechende Verschiebung nicht oder nicht früh genug
erkannt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung
zur spektral aufgelösten Erfassung von optischer Detektionsstrahlung,
die von einem durch einen Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung
in einer vorgegebenen Transportrichtung transportierten Wertdokument ausgeht,
zu schaffen, bei der eine Veränderung von Detektionseigenschaften
der Sensoreinrichtung leicht erkannt werden kann und, vorzugsweise,
solche Veränderungen einfach wenigstens teilweise kompensiert
werden können. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren
angegeben werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoreinrichtung zur spektral
aufgelösten Erfassung von optischer Detektionsstrahlung,
die von einem durch einen Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung
in einer vorgegebenen Transportrichtung transportierten Wertdokument
ausgeht, umfassend eine Detektionseinrichtung zur spektral aufgelösten
Detektion der Detektionsstrahlung in wenigstens einem vorgegebenen
spektralen Detektionsbereich und Abgabe von Detektionssignalen,
die wenigstens eine, insbesondere spektrale, Eigenschaft der detektierten
Detektionsstrahlung wiedergeben, wenigstens eine Referenzstrahlungseinrichtung,
die optische Referenzstrahlung abgibt, die wenigstens teilweise
in einen Detektionsstrahlengang der Detektionseinrichtung eingekoppelt
wird und die ein Spektrum mit einer Struktur, die innerhalb des
vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs liegt, insbesondere mit
wenigstens einem schmalen Band, das innerhalb des vorgegebenen spektralen
Detektionsbereichs liegt, und/oder mit wenigstens einer Kante, die
innerhalb des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs liegt,
aufweist, und die eine Strahlungsquelle aufweist, die die Referenzstrahlung
abgibt oder deren Strahlung zur Erzeugung der Referenzstrahlung
verwendet wird und die als Sender einer Lichtschranke oder eines
Lichttasters fungiert, mittels derer bzw. dessen eine Bewegung und/oder
eine Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich erfaßbar
ist, und eine Steuer-Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist,
Detektionssignale der Detektionseinrichtung zu empfangen, auszuwerten
und Auswertesignale in Abhängigkeit von dem Ergebnis der
Auswertung abzugeben, und die weiter dazu ausgebildet ist, Detektionssignale,
die die Eigenschaft der Referenzstrahlung wiedergeben, zur Prüfung und/oder
zum Abgleich der Detektionseinrichtung und/oder zur Bereitstellung
von Korrekturdaten, die bei der Auswertung von Detektionssignalen,
die die wenigstens eine Eigenschaft von von dem Wertdokument ausgehender
Detektionsstrahlung wiedergeben, verwendbar sind, zu verwenden.
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Die
Sensoreinrichtung ist also dazu eingerichtet, spektral aufgelöst
optische Eigenschaften entlang eines Transportpfades in einer vorgegebenen
Transportrichtung transportierter Wertdokumente zu erfassen. Die
eigentliche Erfassung erfolgt dabei mittels der Detektionseinrichtung,
die zur spektral aufgelösten Detektion von optischer von
dem Wertdokument ausgehender Strahlung in dem beispielsweise in
Abhängigkeit von Eigenschaften der zu untersuchenden Wertdokumente
vorgegebenen spektralen Detektionsbereich, die die Detektionsstrahlung darstellt,
ausgebildet ist. Unter einer spektral aufgelösten Erfassung
wird dabei insbesondere eine über einen kontinuierlichen
Wellenlängenbereich erfolgende Erfassung oder eine über
mehrere, vorzugsweise mehr als acht, Wellenlängenintervalle
erfolgende Erfassung verstanden. Zur Erzeugung der Detektionsstrahlung
kann das Wertdokument beispielsweise mit Beleuchtungsstrahlung beleuchtet
werden, die beispielsweise ohne Wellenlängenänderung mehr
oder weniger diffus als Detektionsstrahlung zurückgeworfen
wird. Bei entsprechender Ausstattung des Wertdokuments mit wenigstens
einem lumineszierenden Merkmal kann dieses jedoch auch mit Beleuchtungsstrahlung
beleuchtet werden, die das Wertdokument zur Abgabe von Lumineszenzstrahlung
anregt, die dann die Detektionsstrahlung bildet.
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Die
Detektionsstrahlung gelangt dabei entlang des Detektionsstrahlengangs
von dem Erfassungsbereich zu einer eine spektrale Aufspaltung bewirkenden
Einrichtung der Detektionseinrichtung, von der die Spektralkomponenten
zu wenigstens einem Empfang- bzw. Detektionselement der Detektionseinrichtung
gelangen. Die Lage des Erfassungsbereichs ist wenigstens durch die
Lage und die Ausbildung der Detektionseinrichtung gegeben. Der Transportpfad
und die Transportrichtung ergeben sich unter anderen durch die Lage
des Erfassungsbereichs, die Forderung, daß ein Wertdokument ohne
seitliche Ablenkung im Bereich unmittelbar vor dem Erfassungsbereich
in diesen eintreten soll, und, falls die Sensoreinrichtung mehrere
Spuren aufweist, deren Lage.
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Wird
ein Wertdokument entlang des Transportpfads zu der Sensoreinrichtung
transportiert, kann die Detektionseinrichtung die Detektionsstrahlung
von wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments erfassen, der
sich in dem Erfassungsbereich befindet.
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Die
Referenzstrahlungseinrichtung dient zur Abgabe von optischer Referenzstrahlung,
die in den Detektionsstrahlengang der Detektionseinrichtung eingekoppelt
wird und somit von dieser spektral ausgelöst erfaßt
werden kann. Unter optischer Strahlung wird dabei Strahlung im ultravioletten,
sichtbaren oder infraroten Spektralbereich verstanden. Die Einkopplung
kann an einer beliebigen Stelle des Detektionsstrahlengangs erfolgen,
die noch eine spektrale Detektion erlaubt, vorzugsweise erfolgt
die Einkopplung jedoch derart, daß die Referenzstrahlung
aus dem Erfassungsbereich kommt. Der Strahlengang der Referenzstrahlung
ist weitgehend durch die Referenzstrahlungseinrichtung bestimmt,
kann aber auch teilweise durch die Lage des Wertdokuments bestimmt
sein. Je nach Ausführungsform der Referenzstrahlungseinrichtung
und damit des Referenzstrahlengangs kann die Einkopplung entweder
erfolgen, wenn sich kein Wertdokument im Erfassungsbereich befindet,
oder, wenn sich ein Wertdokument im Erfassungsbereich befindet.
Im ersten Fall gelangt die Referenzstrahlung wenigstens teilweise
direkt in den Detektionsstrahlengang; insbesondere kann der Referenzstrahlengang
direkt in den Detektionsstrahlengang führen. Im zweiten
Fall kann eine Remission der Referenzstrahlung durch einen im Erfassungsbereich
be findlichen Abschnitt des Wertdokuments erfolgen, so daß die
remittierte Referenzstrahlung in den Detektionsstrahlengang gelangt.
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Zur
Erzeugung der Referenzstrahlung verfügt die Referenzstrahlungseinrichtung über
eine Strahlungsquelle, die entweder die Referenzstrahlung unmittelbar
abgibt oder deren Strahlung zur Erzeugung der Referenzstrahlung,
beispielsweise durch Beleuchtung eines fluoreszierenden Referenzmaterials
mit Strahlung der Strahlungsquelle, verwendbar ist.
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Da
das Spektrum der Referenzstrahlung wenigstens teilweise innerhalb
des spektralen Detektionsbereichs der Detektionseinrichtung und
damit der Sensoreinrichtung liegt und vorgegeben bzw. bekannt ist,
kann die Referenzstrahlung dazu genutzt werden, wenigstens eine
optische, insbesondere spektrale, Eigenschaft der Sensor- bzw. Detektionseinrichtung
zu prüfen, die Sensor- bzw. Detektionseinrichtung abzugleichen
und/oder zur Bereitstellung von Daten, insbesondere Korrekturdaten,
die bei einer Auswertung von Detektionssignalen bei der Untersuchung
eines Wertdokuments verwendet werden, dienen.
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Zu
diesem Zweck ist die mit der Detektionseinrichtung über
wenigstens eine Signalverbindung verbundene Steuer- und Auswerteeinrichtung vorgesehen,
die auch die Auswertung der Detektionssignale bei der Erfassung
von optischer Detektionsstrahlung von einem Wertdokument und Ausgabe entsprechender
Auswertesignale übernimmt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung
kann prinzipiell auf beliebige Art und Weise aufgebaut sein und
insbesondere einen Prozessor, einen Speicher, in dem ein Computerprogramm
gespeichert ist, bei dessen Ausführung durch den Prozessor
die Funktion der Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgeführt
werden, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und/oder
ein programmable gate array”, ins besondere ein ”field
programmable gate array” (FPGA), oder auch Kombinationen
dieser Komponenten umfassen.
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Das
Spektrum der Referenzstrahlung ist durch die Ausbildung der Referenzstrahlungseinrichtung
gegeben, wie noch näher ausgeführt werden wird.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann die Detektionssignale unmittelbar
oder nach Umsetzung in Daten, die die Eigenschaft der Detektionsstrahlung darstellen,
verwenden.
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Die
Strahlungsquelle der Referenzstrahlungseinrichtung dient weiter
als Sender einer Lichtschranke oder eines Lichttasters, mittels
derer bzw. dessen die Bewegung und/oder die Lage des Wertdokuments
relativ zu dem Erfassungsbereich erfaßbar ist, und die
bzw. der so zur Ansteuerung entsprechender Komponenten der Sensoreinrichtung,
insbesondere der Detektionseinrichtung und der Steuer- und Auswerteeinrichtung
verwendet werden kann. Die Strahlungsquelle erfüllt daher
eine Doppelfunktion, nämlich die einer Quelle zur Erzeugung
von Referenzstrahlung oder für Referenzstrahlung und die eines
Senders einer Lichtschranke oder eines Lichttasters. Unter einer
Lichtschranke wird dabei eine Einrichtung verstanden, die einen
Sender zur Abgabe optischer Strahlung entlang eines Lichtschrankenstrahlengangs,
einen Empfänger zum Empfangen sich entlang des Lichtschrankenstrahlengangs
ausbreitende Strahlung des Senders und Abgabe entsprechender Empfangssignale
und eine wenigstens mit dem Empfänger verbundenen Auswerteeinrichtung,
die Empfangssignale des Empfängers daraufhin auswertet,
ob von dem Sender abgegebene optische Strahlung entlang des Schrankenstrahlengangs durch
ein Objekt abgeschirmt wird und den Empfänger nicht erreicht
oder nicht, umfaßt. Eine Lichtschranke prüft daher,
ob ihr Strahlengang durch ein Objekt unterbrochen wurde. Die Lichtschranke
kann als Reflexionslichtschranke oder Einweg-Lichtschranke ausgebildet sein.
Ein Lichttaster dagegen verfügt über einen Sender
zur Abgabe optischer Strahlung entlang eines Sendestrahlengangs,
einen Empfänger zum Empfang optischer Strahlung des Senders,
die aus dem Bereich des Sendestrahlengangs von einem Objekt remittiert
wird, und zur Abgabe entsprechender Empfängersignale und
eine mit wenigstens dem Empfänger verbundenen Auswerteeinrichtung,
die auf der Basis der Empfängersignale ermittelt, ob sich
ein Objekt in dem Sendestrahlengang befindet und ein entsprechendes
Signal abgibt.
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Durch
die Doppelfunktion der Strahlungsquelle kann ein vereinfachter Aufbau
der Sensoreinrichtung erhalten werden.
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Die
Aufgabe wird somit auch gelöst durch ein zum Erfassen einer
Bewegung und/oder einer Lage des Wertdokuments relativ zu einem
Erfassungsbereich einer Sensoreinrichtung zur spektral aufgelösten
Erfassung von optischer Detektionsstrahlung, die von einem durch
einen Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung in einer vorgegebenen
Transportrichtung transportierten Wertdokument ausgeht, wobei die
Sensoreinrichtung eine Detektionseinrichtung zur spektral aufgelösten
Detektion der Detektionsstrahlung in wenigstens einem vorgegebenen
spektralen Detektionsbereich und Abgabe von Detektionssignalen,
die wenigstens eine, insbesondere spektrale, Eigenschaft der detektierten
Detektionsstrahlung wiedergeben, besitzt, bei dem ein Wertdokument
entlang eines Transportpfades in den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung
in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert wird, optische
Strahlung erzeugt wird, die wenigstens teilweise auf den Transportpfad
des Wertdokuments gerichtet ist, so daß sie zur Erfassung
einer Bewegung und/oder einer Lage des Wertdokuments relativ zu
dem Erfassungsbereich geeignet ist, und die zur Bereitstellung von
Referenzstrahlung dient, die in einen Detektionsstrahlengang der
Detektionseinrichtung eingekoppelt wird und ein Spektrum mit einem
schmalen Band, das innerhalb des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs
liegt, und/oder wenigstens ein Spektrum mit einer Kante, die innerhalb
des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs liegt, aufweist,
die aus dem Erfassungsbereich kommende Referenzstrahlung unter Bildung
von Detektionssignalen erfaßt wird, die die Eigenschaft
der Referenzstrahlung wiedergeben, und die Detektionssignale zur
Prüfung und/oder zum Abgleich der Detektionseinrichtung und/oder
zur Bereitstellung von Korrekturdaten, die bei der Auswertung von
Detektionssignalen, die die wenigstens eine Eigenschaft von von
dem Wertdokument ausgehender Detektionsstrahlung wiedergeben, verwendbar
sind, verwendet werden, und die von dem Transportpfad kommende optische
Strahlung oder aus dem Erfassungsbereich kommende Referenzstrahlung
erfaßt wird und zur Erfassung der Bewegung und/oder der
Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich oder zur
Ermittlung, ob und/oder wann ein Wertdokument in den Erfassungsbereich
eintritt und/oder sich ein Wertdokument wenigstens teilweise in
dem Erfassungsbereich befindet, verwendet wird.
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Unter
der Eigenschaft der Referenzstrahlung wie auch allgemein der Detektionsstrahlung
wird im Rahmen der Erfindung eine durch wenigstens einen Zahlenwert
darstellbare Eigenschaft verstanden.
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Unter
einer Prüfung wird dabei zum einen verstanden, daß ermittelt
wird, ob ein der erfaßten Eigenschaft der Referenzstrahlung
entsprechender Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls
liegt. Je nach Ergebnis der Ermittlung kann dann ein entsprechendes
Signal erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung wird unter den Begriff
der Prüfung zum anderen auch eine Kalibrierung verstanden.
Unter einer Kalibrierung wird verstanden, daß bei vorgegebenen
Bedingungen ein Zusammenhang bzw. eine Abwei chung zwischen einem
der erfaßten Eigenschaft der Referenzstrahlung entsprechender Wert
und einem vorgegebenen, vorzugsweise bekannten, Wert für
die Eigenschaft der Referenzstrahlung zu ermitteln und die Abweichung
bzw. den Zusammenhang darstellende Daten zu speichern.
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Unter
einem Abgleich, auch als Justierung, wird eine Änderung
der Sensoreinrichtung verstanden, durch die Abweichung zwischen
einem der erfaßten Eigenschaft der Referenzstrahlung entsprechender
Wert und einem vorgegebenen, vorzugsweise bekannten, Wert für
die Eigenschaft der Referenzstrahlung möglichst weit reduziert
wird.
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Die
erfaßte Eigenschaft der Detektionsstrahlung kann aber auch
im Sinne eines Abgleichs der Sensoreinrichtung dazu benutzt werden,
eine Korrektur bei der Auswertung von Detektionssignalen durchzuführen.
Dazu können bei dem Verfahren aus den Detektionssignalen
für die Referenzstrahlung Daten, im Folgenden auch als
Korrekturdaten bezeichnet, ermittelt werden, die in einem Speicher,
beispielsweise in der Steuer- und Auswerteeinrichtung, gespeichert
und später bei der Auswertung von Detektionssignalen bei
der Prüfung von Wertdokumenten verwendet werden. Die Ermittlung
der Daten aus den Detektionssignalen für die Referenzstrahlung kann
mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung erfolgen, die hierzu
entsprechend ausgebildet ist.
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Durch
die Verwendung der insbesondere schmalbandigen Referenzstrahlung
oder von Referenzstrahlung mit einer Kante im Spektrum können Veränderungen
von Detektionseigenschaften der Sensoreinrichtung leicht erkannt
werden.
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Die
Lichtschranke bzw. der Lichttaster müssen noch über
einen Empfänger für die Strahlung der Strahlungsquelle
verfügen. Hierzu sind verschiedene Optionen gegeben. Gemäß einer
ersten Alternative wird für die Lichtschranke bzw. den
Lichttaster optische Strahlung verwendet, die nicht die Referenzstrahlung
ist. Dazu kann die Sensoreinrichtung als Empfänger der
Lichtschranke oder des Lichttasters, wenigstens ein nicht zur Detektionseinrichtung
gehörendes Detektionselement zur Umsetzung von Strahlung
der Strahlungsquelle in elektrische Empfangssignale aufweisen, das
keine Detektionsstrahlung empfängt. Dies ermöglicht
es, die Detektionseinrichtung nur dann einzuschalten, wenn tatsächlich
ein Wertdokument im Erfassungsbereich ist. Bei dieser Alternative
kann die Referenzstrahlung prinzipiell beliebig in den Detektionsstrahlengang
eingekoppelt werden, vorzugsweise erfolgt die Einkopplung der Referenzstrahlung
in den Detektionsstrahlengang jedoch in Abhängigkeit von
der Lage eines Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich. Dies
bietet den Vorteil, daß die Referenzstrahlung aus dem Erfassungsbereich
kommend in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt werden kann,
so daß für die Prüfung der Detektionseinrichtung
Verhältnisse verwendet werden, die denen bei der eigentlichen
Erfassung der Eigenschaften eines Wertdokuments entsprechen.
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Bei
einer andere Alternative wird für die Lichtschranke bzw.
den Lichttaster als Strahlung Referenzstrahlung verwendet. Bei einer
ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung als
Empfänger der Lichtschranke oder des Lichttasters, wenigstens
ein nicht zur Detektionseinrichtung gehörendes Detektionselement
zur Umsetzung von Referenzstrahlung in elektrische Empfangssignale aufweisen,
das keine Detektionsstrahlung empfängt. Auch bei dieser
Ausführungsform kann insbesondere die Einkopplung der Referenzstrahlung
in den Detektionsstrahlengang in Abhän gigkeit von der Lage
eines Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich erfolgen, jedoch
ist dies nicht unbedingt notwendig.
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Bei
dem Verfahren kann also zur Erfassung der Bewegung und/oder der
Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich oder zur
Ermittlung, ob und/oder wann ein Wertdokument in den Erfassungsbereich
eintritt und/oder sich ein Wertdokument wenigstens teilweise in
dem Erfassungsbereich befindet, ein nicht zur Detektionseinrichtung
gehörendes Detektionselement, das keine Detektionsstrahlung
empfängt, zur Umsetzung der optischen Strahlung oder von
Referenzstrahlung in elektrische Empfangssignale, aus denen die
Lage oder Bewegung eines Wertdokuments ermittelbar ist, verwendet wird
und bei dem aus den Empfangssignalen ermittelt wird, ob und/oder
wann ein Wertdokument in den Erfassungsbereich eintritt und/oder
sich ein Wertdokument wenigstens teilweise in dem Erfassungsbereich
befindet.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform der anderen Alternative dient
bei der Sensoreinrichtung wenigstens ein Abschnitt der Detektionseinrichtung
als Empfänger der Lichtschranke oder des Lichttasters. Dies
erlaubt es, die Anzahl von Detektionselement sehr gering zu halten.
In diesem Fall kann insbesondere die Steuer- und Auswerteeinrichtung
weiter so ausgebildet sein, daß sie aus den Detektionssignalen der
Detektionseinrichtung als Empfangssignalen ermittelt, ob und/oder
wann ein Wertdokument in den Erfassungsbereich eintritt und/oder
sich ein Wertdokument wenigstens teilweise in dem Erfassungsbereich
befindet.
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Bei
dem Verfahren kann dann entsprechend die Referenzstrahlung in Abhängigkeit
von der Lage eines Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich
wenigstens teilweise in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt
wer den. Zur Detektion der Bewegung und/oder der Lage des Wertdokuments
relativ zu dem Erfassungsbereich aus Detektionssignalen der Detektionseinrichtung,
die eine Eigenschaft der Referenzstrahlung wiedergeben, kann dann
ermittelt werden, ob und/oder wann ein Wertdokument in den Erfassungsbereich
eintritt und/oder sich ein Wertdokument wenigstens teilweise in
dem Erfassungsbereich befindet.
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Insbesondere
kann die Referenzstrahlung wenigstens teilweise auf den Transportpfad
des Wertdokuments gerichtet sein, so daß sie zur Detektion
einer Bewegung und/oder einer Lage des Wertdokuments relativ zu
dem Erfassungsbereich geeignet ist. Dann kann vor der Erfassung
der Eigenschaft der Referenzstrahlung und/oder zur nachfolgenden Erfassung
der spektralen Eigenschaft eines Wertdokuments durch die Referenzstrahlung
gebildete Strahlung detektiert und zur Erfassung der Bewegung und/oder
der Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich verwendet
werden.
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Bei
allen Alternativen kann insbesondere der Sensoreinrichtung ein Transportpfad
zugeordnet sein, der zum Antransport eines Wertdokuments entlang
der Transportrichtung in den Erfassungsbereich vorgesehen ist, und
die optische Strahlung in Richtung auf den Transportpfad, vorzugsweise
als Referenzstrahlung, abgegeben werden. Die Strahlungsquelle kann
dann ihre Strahlung, vorzugsweise die Referenzstrahlung, in Richtung
auf den Transportpfad abgeben. Dies erlaubt einen besonders einfachen
Aufbau der Lichtschranke bzw. des Lichttasters.
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Eine
besonders genaue Prüfung bzw. Kalibrierung der Detektionseinrichtung
bzw. genaue Auswertung der Detektionssignale wird ermöglicht,
wenn bei der Sensoreinrichtung die Referenzstrahlungseinrichtung
so ausgebildet ist, daß das Band des Referenzstrahlungsspektrums
innerhalb des spektralen Detektionsbereichs eine Breite kleiner
als 5 nm aufweist. Dementsprechend wird bei dem Verfahren vorzugsweise
Referenzstrahlung verwendet, in deren Spektrum das Band innerhalb
des spektralen Detektionsbereichs eine Breite kleiner als 5 nm aufweist. Die
Breite des Bandes ist dabei die volle Breite bei der halben Maximalintensität
(”full width at half maximum”, FWHM).
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Als
Referenzstrahlungseinrichtungen können prinzipiell beliebige
Einrichtungen verwendet werden, die optische Strahlung mit dem erforderlichen
Spektrum abgeben.
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So
kann beispielsweise die Referenzstrahlung dadurch gebildet werden,
daß mit der optischen Strahlung eine lumineszierende Probe
zur Abgabe von Referenzstrahlung in Form von Lumineszenzstrahlung
angeregt wird. Dazu kann die Referenzstrahlungseinrichtung eine
lumineszierende Probe aufweisen, die durch die optische Strahlung
der Strahlungsquelle zur Abgabe von Referenzstrahlung in Form von
Lumineszenzstrahlung anregbar ist. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß keine hohen Anforderungen an die Strahlungsquelle
gestellt zu werden brauchen.
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Vorzugsweise
kann jedoch die Strahlungsquelle der Referenzstrahlungseinrichtung
unmittelbar als Referenzstrahlungsquelle dienen, die die Referenzstrahlung
abgibt, die, gegebenenfalls nach Filterung, das Spektrum mit einem
schmalen Band, das innerhalb des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs
liegt, und/oder wenigstens ein Spektrum mit einer Kante, die innerhalb
des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs liegt, aufweist.
Durch die direkte Erzeugung der Referenzstrahlung in der Referenzstrahlungsquelle
kann eine sehr langlebige stabile Erzeugung von Referenzstrahlung
bekannter Eigenschaften erzielt werden, was bei Verwendung von Lu mineszenzstrahlung
lumineszierender Substanzen als Referenzstrahlung nicht unbedingt
der Fall ist. Auch ist eine Verschmutzung der lumineszierenden Probe
nicht zu befürchten. Beispielsweise kann die Referenzstrahlungseinrichtung
eine Referenzstrahlungsquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode oder
eine Laserdiode und ein dieser nachgeordnetes schmalbandiges Filter
zur Erzeugung der schmalbandigen Referenzstrahlung aufweisen. Bei dem
Verfahren kann dementsprechend optische Strahlung, deren Spektrum
wenigstens teilweise innerhalb des spektralen Detektionsbereichs
liegt, erzeugt und die erzeugte Strahlung zur Bildung der Referenzstrahlung
schmalbandig gefiltert werden.
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Weiter
kann bei der Sensoreinrichtung die die Strahlungsquelle als Quelle
für die Referenzstrahlung dient und als Quelle für
die Referenzstrahlung eine temperaturstabilisierte kantenemittierende Laserdiode
oder eine kantenemittierende Laserdiode mit einem wellenlängenselektiven
optischen Resonator, insbesondere einem Resonator mit hoher Güte, umfassen.
Bei dem Verfahren kann dann die Referenzstrahlung von wenigstens
einer temperaturstabilisierten kantenemittierenden Laserdiode oder
eine kantenemittierende Laserdiode mit einem wellenlängenselektiven
optischen Resonator, insbesondere einem Resonator mit hoher Güte,
abgegeben werden. Grundsätzlich sind entsprechende Einrichtungen
bekannt. Eine entsprechende Einrichtung ist in der Patentanmeldung
DE 10 2005 040 821
A1 beschrieben. Bei Verwendung des Resonators hat dieser
eine Eigenfrequenz, die der gewünschten Wellenlänge
der Referenzstrahlung entspricht.
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Zur
Reduktion von Temperatureinflüssen können als
Strahlungsquellen für die Referenzstrahlung alternativ
auch Laserdioden mit ”distributed feedback”, sog.
DFR-Laserdioden, oder Laserdioden mit ”distributed Bragg
reflector”, sog. DBR-Laserdioden verwendet werden, die
für den hier verfolg ten Zweck nicht mit einer Temperaturstabilisierung
ausgestattet zu sein brauchen.
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Eine
noch einfachere Alternative besteht jedoch darin, daß bei
der Sensoreinrichtung die Strahlungsquelle als Quelle für
die Referenzstrahlung dient und wenigstens eine oberflächenemittierende Laserdiode
umfaßt. Bei dem Verfahren wird die Referenzstrahlung dann
vorzugsweise mittels wenigstens einer oberflächenemittierenden
Laserdiode erzeugt. Die Verwendung einer solchen Laserdiode bietet gleich
mehrere Vorteile. So weisen solche Laserdioden ein sehr schmalbandiges
Emissionsspektrum auf, so daß vorzugsweise zwischen Referenzstrahlungseinrichtung
und Detektionseinrichtung kein Filter oder keine Referenzsubstanz
notwendig ist, um die spektrale Bandbreite der Referenzstrahlung
zu begrenzen. Weiter ist die Lage des Bandes verglichen mit Laserdioden
eines anderen Typs relativ unempfindlich gegen Temperatureinflüsse,
so daß keine Temperaturstabilisierung notwendig ist. Darüber hinaus
ist die von oberflächenemittierenden Laserdioden abgegebene
Strahlung nicht sehr divergent. Dies hat den Vorteil, daß bei
der Sensoreinrichtung vorzugsweise im Strahlengang nach der oberflächenemittierenden
Laserdiode bis zu der Detektionseinrichtung kein fokussierendes
optisches Element oder kein lumineszierenden Stoffe zur Erzeugung
der Referenzstrahlung vorgesehen zu sein braucht und nicht vorgesehen
ist.
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Prinzipiell
können beliebige Eigenschaften der erfaßten Referenzstrahlung
verwendet werden. Insbesondere zur Erfassung von Spektren ist es
jedoch bevorzugt, daß als Eigenschaft der Referenzstrahlung
eine spektrale Eigenschaft der Referenzstrahlung ermittelt und bei
der Prüfung bzw. dem Abgleich bzw. der Auswertung zu verwendet
wird. Dazu kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung weiter dazu
ausgebildet sein, als Eigenschaft der Referenzstrahlung eine spektrale
Eigenschaft der Referenzstrahlung zu ermitteln und bei der Prüfung
bzw. dem Abgleich bzw. der Ermittlung der Daten für die
Auswertung zu verwenden. Insbesondere kann sie ermitteln, ob die
Detektionssignale, die die spektralen Eigenschaften der Referenzstrahlung
wiedergeben, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit den
bekannten bzw. vorgegebenen entsprechenden Eigenschaften der Referenzstrahlung,
wie sie durch die Referenzstrahlungseinrichtung bestimmt und gegebenenfalls
unabhängig ermittelt wurden, übereinstimmt. Als
spektrale Eigenschaft kann insbesondere die Lage eines Maximums
des Spektrums oder der Schwerpunkt ermittelt über einen
vorgegebenen Wellenlängenbereich um das Band bzw. die Kante
verwendet werden.
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Es
ist jedoch auch alternativ oder in Kombination möglich,
als Eigenschaft der Referenzstrahlung die Intensität der
Referenzstrahlung zu ermitteln und bei der Prüfung bzw.
dem Abgleich bzw. der Ermittlung der Daten für die Auswertung
zu verwenden. Bei der Sensoreinrichtung kann dazu die Steuer- und Auswerteeinrichtung
weiter dazu ausgebildet sein, als Eigenschaft der Referenzstrahlung
deren Intensität zu ermitteln und bei der Prüfung
bzw. dem Abgleich bzw. der Auswertung zu verwenden. Auf diese Weise
kann beispielsweise auch die Empfindlichkeit der Detektionseinrichtung
ermittelt werden, da bei der Auswertung spektraler Eigenschaften
die absoluten Intensitätswerte in dem spektralen Detektionsbereich
nicht unbedingt verwendet zu werden brauchen.
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Insbesondere
wenn ein Abgleich gewünscht ist, kann bei der Sensoreinrichtung
die Detektionseinrichtung eine spektrographische Einrichtung mit
einem Detektionselementfeld und einer räumlich dispergierende
Einrichtung, die Detektionsstrahlung in Spektralkomponenten räumlich
aufspaltet, die auf das Detektionselementfeld fallen, besitzen und
die Sensoreinrichtung kann weiter wenigstens einen von der Steuer-
und Auswerteinrichtung an steuerbaren Aktor aufweisen, der mechanisch
mit dem Detektionselementfeld, das dann beweglich gelagert ist, oder
wenigstens einem beweglich gelagerten optischen Element der spektrographischen
Einrichtung, das die Lage der Spektralkomponenten auf dem Detektionselementfeld
wenigstens teilweise bestimmt, insbesondere eine räumlich
dispergierenden Einrichtung oder ein Eintrittsspalt, gekoppelt ist.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist dann dazu ausgebildet, in
Abhängigkeit von den Detektionssignalen für die eingekoppelte
Referenzstrahlung den Aktor so anzusteuern, daß eine Abweichung
einer Lage der Spektralkomponenten der Referenzstrahlung auf dem
Detektionselementfeld von einer vorgegebenen Lage reduziert wird.
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Die
Eigenschaften der Detektionseinrichtung können von einer
Reihe von Faktoren abhängen. Beispielsweise kann bei dem
Verfahren die Temperatur wenigstens eines Teils der Detektionseinrichtung und/oder
eines Teils einer zur Erzeugung der Referenzstrahlung verwendeten
Referenzstrahlungseinrichtung und/oder eines mit der Detektionseinrichtung
und/oder der Referenzstrahlungseinrichtung verbundenen Temperaturausgleichselements
erfaßt und bei der Prüfung bzw. dem Abgleich bzw.
der Ermittlung der Daten für die Auswertung verwendet werden.
Die Sensoreinrichtung kann dazu wenigstens einen über eine
Signalverbindung mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbundenen
Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur wenigstens eines Teils
der Detektionseinrichtung und/oder eines Teils der Referenzstrahlungseinrichtung
und/oder eines mit der Detektionseinrichtung und/oder der Referenzstrahlungseinrichtung
verbundenen Temperaturausgleichselements aufweisen; die Steuer-
und Auswerteeinrichtung kann weiter dazu ausgebildet sein, bei der
Prüfung bzw. dem Abgleich bzw. der Auswertung auch die
erfaßte Temperatur zu verwenden. Auf diese Wei se kann eine
Trennung verschiedener Einflüsse auf die Sensoreinrichtung
erfolgen.
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Ein
Temperatureinfluß braucht aber nicht nur bei der Detektionseinrichtung
aufzutreten. Bei vielen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung
eine Beleuchtungseinrichtung umfassen, die zur Erfassung der spektralen
Eigenschaft von einem Wertdokument ausgehender Detektionsstrahlung,
beispielsweise Lumineszenzstrahlung, optische Beleuchtungsstrahlung
in den Erfassungsbereich auf ein darin befindliches Wertdokument
abgibt, vom daraufhin die Detektionsstrahlung ausgeht. Dann kann
die Temperatur wenigstens eines Teils der Beleuchtungseinrichtung
zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs und/oder eines mit dieser
verbundenen Temperaturausgleichselements erfaßt und bei
der Prüfung bzw. dem Abgleich bzw. der Ermittlung der Daten
für die Auswertung verwendet werden. Die Sensoreinrichtung
kann dann eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung wenigstens
eines Teils des Erfassungsbereichs und wenigstens einen über
eine Signalverbindung mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbundenen
Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur wenigstens eines Teils
der Beleuchtungsstrahlungseinrichtung und/oder eines mit dieser
verbundenen Temperaturausgleichselements aufweisen; die Steuer-
und Auswerteeinrichtung kann weiter dazu ausgebildet sein, bei der
Prüfung bzw. dem Abgleich bzw. der Auswertung die erfaßte Temperatur
zu verwenden. Auf diese Weise kann auch ein Einfluß der
Beleuchtungseinrichtung berücksichtigt werden, wobei hier
jedoch der Einfluß nicht durch Messung unter Verwendung
der Referenzstrahlung und der Detektionseinrichtung ermittelbar
ist.
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Die
Erfindung kann prinzipiell für beliebige Sensoreinrichtungen
der eingangs genannten Art eingesetzt werden. Vorzugsweise wird
jedoch als Detektionseinrichtung eine Detektionseinrichtung verwendet
wird, deren spek traler Detektionsbereich eine Breite von weniger
als 400 nm aufweist. Dementsprechend kann bei der Sensoreinrichtung
die Detektionseinrichtung so ausgebildet sein, daß der
spektrale Detektionsbereich eine Breite von weniger als 400 nm aufweist.
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Die
Detektionseinrichtung kann zur Aufspaltung in spektrale Komponenten
beliebige, insbesondere auch bekannte, Einrichtungen bzw. Elemente aufweisen.
Insbesondere kann die Detektionseinrichtung beispielsweise ein diffraktives,
in dem vorgegebenen spektralen Detektionsbereich dispergierendes Element
aufweist. Beispiele für solche Elemente sind optische Gitter,
insbesondere auch abbildende Gitter.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Detektionseinrichtung ein refraktives,
in dem vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs dispergierendes
Element aufweisen. Ein Beispiel für ein solches Element ist
ein geeignetes Prisma.
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Die
Detektionseinrichtung kann prinzipiell beliebige Empfangs- bzw.
Detektionselemente zur Erfassung der von dem dispergierenden Element spektral
aufgetrennten Komponenten aufweisen, solange diese in dem notwendigen
Spektralbereich empfindlich sind. Vorzugsweise wird zur Detektion spektraler
Komponenten der Detektionsstrahlung und der in den Detektionsstrahlengang
eingekoppelten Referenzstrahlung, bzw. der entsprechenden Spektralkomponenten
ein ortsauflösendes CMOS-, NMOS- oder CCD-Feld verwendet.
Die Sensoreinrichtung kann dementsprechend ortsauflösendes CMOS-,
NMOS- oder CCD-Feld zur Detektion spektraler Komponenten der Detektionsstrahlung
und der in den Detektionsstrahlengang eingekoppelten Referenzstrahlung
aufweisen. Solche Felder sind einfach und günstig erhältlich.
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Da
bei CCD-Feldern die einzelnen Detektionselemente nacheinander ausgelesen
werden, kann es sich als günstig erweisen, daß,
insbesondere für eine schnelle Detektion, die Detektionseinrichtung eine
Anordnung einzelner Detektionselemente aufweist, deren Signale unabhängig
voneinander, vorzugsweise parallel auslesbar sind. Bei dem Verfahren
wird dementsprechend zur Detektion der Detektion- und Referenzstrahlung
bzw. von deren Spektralkomponenten eine Anordnung einzelner Detektionselemente
verwendet, deren Signale unabhängig voneinander, vorzugsweise
parallel, ausgelesen werden. Diese Ausführungsform erlaubt
nicht nur ein schnelles Auslesen, sondern auch eine Anpassung der
Größen und Eigenschaften der einzelnen Detektionselemente
entsprechend der gewünschten spektralen Empfindlichkeit.
Möglichkeiten hierzu sind beispielsweise in der Anmeldung
WO 2006/010537 A1 der Anmelderin
beschrieben, deren Inhalt insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung
aufgenommen wird.
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Die
Referenzstrahlungseinrichtung kann so ausgebildet und angeordnet
sein, daß die Referenzstrahlung in Abhängigkeit
von der Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich
in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt wird. Hierzu sind insbesondere
zwei Möglichkeiten denkbar. Zum einen kann durch entsprechende
Ausbildung und Anordnung der Referenzstrahlungseinrichtung die Referenzstrahlung,
eventuell nach Umlenkung, aus dem Erfassungsbereich, d. h. wie normale
Detektionsstrahlung bei Untersuchung eines Wertdokuments, in den
Detektionsstrahlengang eingekoppelt werden. Befindet sich ein Wertdokument
im Erfassungsbereich, schirmt es die Referenzstrahlung ab und diese
kann nicht in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt werden. Hierzu
kann beispielsweise eine Quelle für die Referenzstrahlung
in Bezug auf ein Wertdokument in dem Erfassungsbereich gegenüber
der Detektionseinrichtung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich,
daß die Quelle für die Referenzstrahlung in Bezug
auf ein Wertdokument in dem Erfassungsbereich auf derselben Seite
wie die Detektionseinrichtung angeordnet ist und ein auf der gegenüberliegenden
Seite angeordnetes, die Referenzstrahlung in Richtung der Detektionseinrichtung
umlenkendes optisches Element aufweist. Diese Alternative hat den
Vorteil, daß die Referenzstrahlung unmittelbar verwendet
werden kann.
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Zum
anderen ist es möglich, daß die Referenzstrahlungseinrichtung
so ausgebildet und angeordnet ist, daß die Referenzstrahlung
ein in dem Erfassungsbereich befindliches Wertdokument beleuchtet
und daß die von dem beleuchteten Bereich ausgehende Strahlung,
d. h. von dem Wertdokument remittierte bzw. zurückgeworfene
Referenzstrahlung in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt wird. Diese
Alternative kann sich anbieten, wenn aus Platzgründen die
Sensoreinrichtung nur auf einer Seite des Transportpfades angeordnet
werden soll.
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Die
genannten Alternativen haben den Vorteil, daß die Referenzstrahlung
tatsächlich den gleichen Weg nimmt wie die Detektionsstrahlung
und damit ein großer Anteil möglicher Quellen
für Störungen der Detektionseinrichtung erfaßt
wird.
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Weiter
kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung der Sensoreinrichtung die
Detektionssignale so auswerten, daß die Detektion einer
Bewegung und/oder einer Lage des Wertdokuments relativ zu dem Erfassungsbereich
vor und/oder nach der Ermittlung der wenigstens einen Eigenschaft
der Referenzstrahlung erfolgt. Die Lichtschranke oder der Lichttaster
kann somit zur Steuerung der Prüfung bzw. des Abgleichs
der Sensoreinrichtung bzw. der Ermittlung der Daten zur Auswertung
verwendet werden. Insbesondere kann das Verfahren zum Prüfen und/oder
Abgleichen und/oder Ermittlung der Daten zur Auswertung nach jedem
Erkennen einer Annähung eines Wertdokuments an den oder
eines Eintreten eines Wertdokuments in den Erfassungsbereich ausgeführt
werden. Damit kann jedes Wertdokument unabhängig von der
Anzahl der unmittelbar nacheinander geprüften Wertdokumente
mit hoher Qualität geprüft werden.
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Diese
Lichtschranke oder der Lichttaster kann aber insbesondere auch zur
Steuerung der Erfassung spektraler Eigenschaften eingesetzt werden.
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So
kann in Abhängigkeit von der erfaßten Lage oder
Bewegung des Wertdokuments, die Intensität der Referenzstrahlung
für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum und/oder in
Abhängigkeit von den Detektionssignalen abgeschaltet oder
reduziert und danach wieder eingeschaltet bzw. erhöht werden.
Bei der Sensoreinrichtung kann dazu die Steuer- und Auswerteeinrichtung
weiter dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von der erfaßten
Lage oder Bewegung des Wertdokuments, die Referenzstrahlungseinrichtung
für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum und/oder in
Abhängigkeit von Detektionssignalen der Detektionseinrichtung
in einen Ruhezustand und danach wieder in einen Betriebszustand einzuschalten.
Unter dem Ruhezustand wird dabei ein Zustand der Beleuchtungseinrichtung
verstanden, in dem die optische Beleuchtungsstrahlung nicht oder
mit reduzierter Intensität abgegeben wird. Insbesondere
kann die Schaltung in den Ruhezustand, vorzugsweise in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit, nach einem vorgegebenen Zeitintervall
erfolgen; das Zeitintervall kann so gewählt sein, daß eine
spätere Detektion der spektralen Eigenschaft des Wertdokuments
nicht gestört wird.
-
Weiter
kann nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Erkennung eines
Eintritts eines Wertdokuments in den Erfassungsbereich, vorzugsweise, zur
Beleuchtung des Wertdokuments in dem Erfassungsbereich optische
Be leuchtungsstrahlung in einem vorgegebenen spektralen Beleuchtungsbereich mit
einer vorgegebenen Mindestintensität erzeugt und in den
Erfassungsbereich gestrahlt werden und, vorzugsweise bei Austritt
des Wertdokuments aus dem Erfassungsbereich die optische Beleuchtungsstrahlung
abgeschaltet oder deren Intensität reduziert werden. Bei
der Sensoreinrichtung kann dazu die Steuer- und Auswerteeinrichtung
so ausgebildet sein, daß sie nach Erkennen eines Eintritts
eines Wertdokuments in den Erfassungsbereich nach einem vorgegebenen
Zeitintervall eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Wertdokuments
in dem Erfassungsbereich mit optischer Beleuchtungsstrahlung in
einem vorgegebenen spektralen Beleuchtungsbereich in einen Betriebszustand
schaltet, und vorzugsweise bei Austritt des Wertdokuments aus dem
Erfassungsbereich in eine Ruhezustand schaltet. Das vorgegebene
Zeitintervall kann insbesondere so gewählt sein, daß während
des Zeitintervalls die Erfassung der Eigenschaft der Referenzstrahlung
erfolgen kann und/oder nach Ablauf des Zeitintervalls ein vorgegebener
Bereich des Wertdokuments mit der Sensoreinrichtung erfaßt
werden kann. Wenigstens im zweiten Fall kann die Dauer des Zeitintervalls
in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit gewählt
sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Banknotensortiervorrichtung,
-
2 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung der Banknotensortiervorrichtung in 1 mit
einem Abschnitt einer Transporteinrichtung,
-
3 eine
schematische Darstellung einer Detektionseinrichtung der Sensoreinrichtung
in 2,
-
4 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung einer Banknotensortiervorrichtung nach
einer zweiten Ausführungsform mit einem Abschnitt einer
Transporteinrichtung,
-
5 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung einer Banknotensortiervorrichtung nach
einer dritten Ausführungsform mit einem Abschnitt einer
Transporteinrichtung,
-
6 eine
schematische Darstellung einer Detektionseinrichtung einer Sensoreinrichtung
einer Banknotensortiervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform,
-
7 eine
schematische Darstellung einer Detektionseinrichtung einer Sensoreinrichtung
einer Banknotensortiervorrichtung nach einer fünften Ausführungsform,
-
8 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung einer Banknotensortiervorrichtung nach
einer sechstes Ausführungsform,
-
9 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung einer Banknotensortiervorrichtung nach
einer siebten Ausführungsform mit einem Abschnitt einer
Transporteinrichtung, und
-
10 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung einer Banknotensortiervorrichtung nach
einer weiteren Ausführungsform mit einem Abschnitt einer
Transporteinrichtung.
-
Eine
Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 in 1,
die eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten 12,
im Beispiel von Banknoten, umfaßt, verfügt über
ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu bearbeitenden
Wertdokumenten 12, einen Vereinzler 16, der auf
Wertdokumente 12 in dem Eingabefach 14 zugreifen
kann, eine Transporteinrichtung 18 mit einer Weiche 20,
und entlang eines durch die Transporteinrichtung 18 gegebenen
Transportpfades 22 eine vor der Weiche 20 angeordnete
Vorrichtung 24 zur Untersuchung von Wertdokumenten, sowie
nach der Weiche 20 ein erstes Ausgabefach 26 für
als echt erkannte Wertdokumente und ein zweites Ausgabefach 28 für
als nicht echt erkannte Wertdokumente. Eine zentrale Steuer- und
Auswerteeinrichtung 30 ist wenigstens mit der Untersuchungsvorrichtung 24 und
der Weiche 20 über Signalverbindungen verbunden
und dient zur Ansteuerung der Untersuchungsvorrichtung 24,
der Auswertung von Prüfsignalen der Untersuchungsvorrichtung 24 sowie
zur Ansteuerung wenigstens der Weiche 20 in Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Auswertung der Prüfsignale.
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Die
Untersuchungsvorrichtung 24 in Verbindung mit der Steuer-
und Auswerteeinrichtung 30 dient zur Erfassung von optischen
Eigenschaften der Wertdokumente 12 und Bildung von diese
Eigenschaften wiedergebenden Prüfsignalen.
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Während
des Vorbeitransports eines Wertdokuments 12 mit einer vorgegebenen
Transportgeschwindigkeit in einer durch den Transportpfad 22 vorgegebenen
Transportrichtung T erfaßt die Untersuchungsvorrichtungen 24 optische
Eigenschaftswerte des Wertdokuments, wobei die entsprechenden Prüfsignale
gebildet werden.
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Aus
den Prüfsignalen der Untersuchungsvorrichtung 24 ermittelt
die zentrale Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 bei einer
Prüfsignalauswertung, ob das Wertdokument nach einem vorgegebenen Echtheitskriterium
für die Prüfsignale als echt erkannt wird oder
nicht.
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Die
zentrale Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verfügt
dazu insbesondere neben entsprechenden Schnittstellen für
die Sensoren über einen Prozessor 32 und einen
mit dem Prozessor 32 verbundenen Speicher 34,
in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert
ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 32 die
Vorrichtung steuert bzw. die Prüfsignale auswertet und
entsprechende der Auswertung die Transporteinrichtung 18 ansteuert.
-
Insbesondere
kann die zentrale Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, genauer
der Prozessor 32 darin, ein Echtheitskriterium prüfen,
in das beispielsweise Referenzdaten für ein als echt anzusehendes Wertdokument
eingehen, die vorgegeben und in dem Speicher 34 gespeichert
sind. In Abhängigkeit von der ermittelten Echtheit oder
Nichtechtheit steuert die zentrale Steuer- und Auswerteeinrichtung 30,
insbesondere der Prozessor 32 darin, die Transporteinrichtung 18,
genauer die Weiche 20, so an, daß das Wertdokument 12 entsprechend
seiner ermittelten Echtheit zur Ablage in das erste Ausgabefach 26 für als
echt erkannte Wertdokumente oder in das zweite Ablagefach 28 für
als nicht echt erkannte Wertdokumente transportiert wird.
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Die
Untersuchungsvorrichtung 24 umfaßt eine Sensoreinrichtung
zur spektral aufgelösten Erfassung von optischer Detektionsstrahlung,
die von einem in der vorgegebenen Transportrichtung T transportierten
Wertdokument 12 ausgeht. Im Beispiel handelt es sich bei
der Detektionsstrahlung um Lumineszenzstrahlung im nichtsichtbaren
Bereich des optischen Spektrums.
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Die
im Folgenden mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Sensoreinrichtung 24 ist
in 2 genauer dargestellt. Sie umfaßt eine
Beleuchtungseinrichtung 36 zur Beleuchtung wenigstens eines
Teils eines ebenen Erfassungsbereichs 38 in dem Transportpfad 22,
in den über den Transportpfad 22 zu untersuchende
Wertdokumente 12 gelangen, und eine Detektionseinrichtung 40.
Eine Steuereinrichtung, insbesondere zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 36,
und eine Auswerteinrichtung, insbesondere zur Verarbeitung und Auswertung
von Detektionssignalen der Detektionseinrichtung 40 sind
in einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 42, im Beispiel einer
programmierten Datenverarbeitungseinrichtung, zusammengefaßt,
die in diesem Beispiel einen nicht gezeigten Prozessor und einen
nicht gezeigten Speicher, in dem ein von dem Prozessor ausführbares
Programm zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 36 und
zur Auswertung der Detektionssignale der Detektionseinrichtung 40 gespeichert
ist, umfaßt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 ist über eine
Signalverbindung mit der zentralen Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verbunden.
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Weiter
ist ein Lichttaster 44 vorgesehen, der über einen
Sender 46 und einen Empfänger 48 verfügt,
die zur Ansteuerung des Senders 46 bzw. zur Auswertung
von Signalen des Empfängers 48 mit der Steuer-
und Auswerteeinrichtung 42 verbunden sind. In anderen Ausführungsbeispielen
könnte die Auswertung der Signale des Empfängers
auch durch eine separate Lichttastersteuerung erfolgen, deren Ausgang
dann mit der Steuer- und Auswerteinrichtung 42 verbunden
ist.
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Die
Beleuchtungseinrichtung 36 dient zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs
mit optischer Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich,
in diesem Beispiel im Infraroten, und verfügt dazu als
Beleuchtungsstrah lungsquelle über ein Feld von gleich ausgebildeten
oberflächenemittierenden Laserdioden (”vertical
cavity surface emitting laser diode”, VCSEL), die im Beispiel
gleich von der Steuer- und Auswerteinrichtung 42 über
eine entsprechende Signalverbindung angesteuert werden. Von diesen Laserdioden
abgegebene Strahlung, im folgenden als Beleuchtungsstrahlung bezeichnet,
wird von einer nicht gezeigten strahlbündelnden Optik der
Beleuchtungseinrichtung 36 zu einem parallelen Strahlenbündel
gesammelt.
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Zur
Beleuchtung des Erfassungsbereichs 38 wird die Beleuchtungsstrahlung
durch ein Umlenkelement 50 der Detektionseinrichtung 40,
im Beispiel einen dichroitischen Strahlteiler, der für
die Beleuchtungsstrahlung reflektierend ist, zu einer Fokussieroptik 52 gelenkt,
die die Beleuchtungsstrahlung auf den Erfassungsbereich 38 fokussiert.
Befindet sich darin ein Wertdokument 12, wird der im Erfassungsbereich
befindliche Abschnitt mit einem entsprechenden Beleuchtungsmuster
beleuchtet.
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Durch
die Beleuchtung angeregte optische Strahlung, bei einem echten Wertdokument 12 in Form
von Lumineszenzstrahlung, die innerhalb eines durch die Art der
Wertdokumente bzw. der darin vorhandenen Luminophore vorgegebenen
spektralen Detektionsbereichs liegt, wird dabei von dem Abschnitt
abgegeben und gelangt als Detektionsstrahlung in den Detektionsstrahlengang
der Detektionseinrichtung 40.
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Die
in
3 für das Ausführungsbeispiel
genauer dargestellte Detektionseinrichtung
40 dient zur spektral
aufgelösten Detektion der Detektionsstrahlung in wenigstens
dem vorgegebenen spektralen Detektionsbereich und Abgabe von Detektionssignalen,
die wenigstens eine, insbesondere spektrale, Eigenschaft der detektierten
Detektionsstrahlung wiedergeben. Eine solche Detektionseinrichtung
ist genauer in der
deutschen
Patentanmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 10
2006 017 256 beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme
in die Beschreibung aufgenommen wird.
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In
diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Detektionseinrichtung 40 dazu
eine Detektionsoptik 54, eine spektrographische Einrichtung 56 mit
einer Erfassungseinrichtung 58 zur spektral aufgelösten Erfassung
von durch die spektrographische Einrichtung erzeugten Spektralkomponenten.
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Die
Detektionsoptik 54 verfügt entlang eines Detektionsstrahlengangs
zunächst die Fokussieroptik 52, die den Erfassungsbereich
nach Unendlich abbildet, d. h. aus dem Erfassungsbereich 38 kommende
Detektionsstrahlung in ein paralleles Strahlenbündel überführt,
und das selektiv durchlässige Umlenkelement 50,
das für Strahlung in dem vorgegebenen spektralen Detektionsbereich
transparent ist. Die Detektionsoptik 54 umfaßt
ferner eine Kondensoroptik 60 zur Fokussierung der parallelen
Detektionsstrahlung auf eine Eintrittsöffnung bzw. einen
Eintrittsspalt der spektrographischen Einrichtung 56. Zwischen der
Kondensoroptik 60 und der spektrographischen Einrichtung 56 sind
optional ein Filter 62 zur Ausfilterung unerwünschter
spektraler Anteile aus dem Detektionsstrahlengang, insbesondere
im Wellenlängenbereich der Beleuchtungsstrahlung, sowie
ein Umlenkelement 64, im Beispiel ein Spiegel, zur Umlenkung
der Detektionsstrahlung um einen vorgegebenen Winkel, im Beispiel
90°, angeordnet.
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Die
spektrographische Einrichtung 56 verfügt über
eine Eintrittsblende 66 mit einer im Ausführungsbeispiel
spaltförmigen Blendenöffnung, die einen Eintrittspalt
darstellt und deren Längsausdehnung wenigstens näherungsweise
orthogonal zu der durch den Detektionsstrahlengang definierten Ebene verläuft.
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Durch
die Blendenöffnung eintretende Detektionsstrahlung wird
durch eine im Beispiel achromatische Kollimations- und Fokussieroptik 68 der spektrographischen
Einrichtung 56 zu einem parallelen Bündel gebündelt.
Die Kollimations- und Fokussieroptik 68 ist, wie die anderen
Optiken auch, in den Figuren nur symbolische als Linse dargestellt,
wird jedoch tatsächlich häufig als Kombination
von Linsen ausgeführt sein. Darunter, daß diese
Optik achromatisch ist, wird verstanden, daß sie in dem
Wellenlängenbereich, in dem die spektrographische Einrichtung 56 arbeitet
in Bezug auf chromatische Aberrationen korrigiert ist. Eine entsprechende
Korrektur in anderen Wellenlängenbereichen ist nicht notwendig. Die
Eintrittsblende 66 und die Kollimations- und Fokussieroptik 68 sind
so angeordnet, daß die Blendenöffnung wenigstens
in guter Näherung in der eintrittsblendenseitigen Brennfläche
der Kollimations- und Fokussieroptik 68 liegt.
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Die
spektrographische Einrichtung 56 verfügt weiter über
eine räumlich dispergierende Einrichtung 70, im
Beispiel ein optisches Reflexionsgitter, das einfallende Detektionsstrahlung,
d. h. aus dem Erfassungsbereich kommende optische Strahlung, wenigstens
teilweise in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge
in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten zerlegt.
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Die
Erfassungseinrichtung 58 der spektrographischen Einrichtung 56 besitzt
eine Detektoranordnung 72, die zur in wenigstens einer
Raumrichtung ortsauflösenden Detektion der Spektralkomponenten
dient. Bei der Detektion von der Detektoranordnung gebildete Detektionssignale
werden der Steuer- und Auswerteinrichtung 42 zugeführt,
die die Detektionssignale erfaßt und auf der Basis der
Detektionssignale einen Vergleich des erfaßten Spektrums
mit vorgegebenen Spektren durchführt. Die Steuer- und Auswer teeinrichtung 42 ist
mit der Steuereinrichtung 10 verbunden, um dieser über
entsprechende Signale das Ergebnis des Vergleichs zu übermitteln.
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Die
räumlich dispergierende Einrichtung 70 ist im
vorliegenden Beispiel ein Reflexionsgitter mit einer Linienstruktur,
deren Linien parallel zu einer Ebene durch die Längsrichtung
der Blendenöffnung und einer optischen Achse der Kollimations-
und Fokussieroptik 68 verlaufen. Der Linienabstand ist
so gewählt, daß die Detektionsstrahlung in dem
vorgegebenen spektralen Detektionsbereich, im Beispiel im Infratoren,
spektral zerlegt werden kann. Die dispergierende Einrichtung 70 ist
dazu so ausgerichtet, daß die getrennten Spektralkomponenten,
im Beispiel die erste Beugungsordnung durch die Kollimations- und
Fokussieroptik 68 auf die Erfassungseinrichtung 58,
genauer die Detektoranordnung 72 fokussiert werden.
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Die
Detektoranordnung 72 verfügt über eine zeilenförmige
Anordnung von Detektionselementen 74 für die Spektralkomponenten,
die wenigstens näherungsweise parallel zur der Richtung
der räumlichen Aufspaltung der Spektralkomponenten, d.
h. hier der durch die Spektralkomponenten aufgespannten Fläche,
in diesem Fall genauer eine Ebene, ausgerichtet ist. Dabei werden
die Spektralkomponenten durch die Kollimations- und Fokussieroptik 68 auf
die Detektoranordnung 72 abgebildet.
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Die
zeilenförmig angeordneten Detektionselemente 74 sind
so ausgebildet, daß deren Signale unabhängig voneinander,
vorzugsweise parallel auslesbar sind.
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Um
einen möglichst kompakten Aufbau zu erzielen, ist zum einen
die dispergierende Einrichtung 70 in zwei Richtungen gegenüber
der Detektoranordnung 72 und der Richtung der einfallenden
Detektionsstrahlung zwi schen der Kollimations- und Fokussieroptik 68 und
der dispergierenden Einrichtung 70, geneigt. Da im Ausführungsbeispiel
die Richtung der Detektionsstrahlung zwischen der Kollimations- und
Fokussieroptik 68 und der dispergierenden Einrichtung 70,
parallel zur optischen Achse der Kollimations- und Fokussieroptik 68 verläuft,
ist erstens das ebenen Reflexionsgitter 70 und damit auch
dessen Linienstruktur gegenüber der optischen Achse O der Kollimations-
und Fokussieroptik 68 in der Ebene des Detektionsstrahlengangs
geneigt. Daher ist wenigstens im Bereich zwischen der dispergierenden
Einrichtung 70 und der Kollimations- und Fokussieroptik 68 die
durch die Spektralkomponenten erzeugte Fläche, im Beispiel
eine Ebene, gegenüber der Richtung der Detektionsstrahlung
bzw. der optischen Achse O der Kollimations- und Fokussieroptik
um den Winkel α geneigt. Insbesondere ist eine Normale
auf das ebene Reflexionsgitter 70 in der Ebene des Detektionsstrahlengangs
um einen Winkel α gegenüber der optischen Achse
O der Kollimations- und Fokussieroptik 68 geneigt (vgl. 3).
Zweitens ist die dispergierende Einrichtung 70, genauer
das Einfallslot für spekulare Reflexion, d. h. hier die
Normale auf die Ebene der Linienstruktur des Reflexionsgitters 70, um
einen Winkel gegenüber der Richtung der Detektionsstrahlung
bzw. der optische Achse O zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik 68 und
der dispergierenden Einrichtung 70 geneigt, so daß die
erste Beugungsordnung auf die Detektoranordnung 72 fällt.
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Zum
anderen ist die Zeile von Detektionselementen 74 der Detektoranordndung
wenigstens näherungsweise in einer Ebene mit der Blendenöffnung der
Eintrittsblende 66 und in einer Richtung orthogonal zu
der durch die Ausbreitungsrichtungen der Spektralkomponenten definierten
Ebene von der Blendenöffnung beabstandet, in 3 oberhalb
der Blendenöffnung, angeordnet. In 3 sind der Übersichtlichkeit
halber die Eintrittsblende 66 und die Empfangsflächen
der Detektionselemente 74 parallel zur Brennebe ne der Kollimations-
und Fokussieroptik 68 voneinander beabstandet gezeigt,
tatsächlich liegen sie jedoch im wesentlichen in einer
gemeinsamen Ebene. In der Richtung parallel zur Zeile der Detektionselemente 74 gesehen,
liegt die Blendenöffnung etwa in der Mitte der Zeile.
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Bei
der Detektion wird also von einem Punkt auf dem Wertdokument 12 im
Erfassungsbereich 38 ausgehende Detektionsstrahlung entlang
des Detektionsstrahlengangs durch die Fokussieroptik 52 zu
einem parallelen Bündel gebündelt, das durch den
dichroitischen Strahlteiler tritt, und von der Kondensoroptik 60 auf
die Eintrittsblende 66 abgebildet wird. Diese wird entlang
des Detektionsstrahlengangs durch die Kollimations- und Fokussieroptik 68 nach Unendlich
auf die räumlich dispergierende Einrichtung 70 abgebildet,
die die auf sie auftreffende Strahlung in Spektralkomponenten zerlegt.
Die Spektralkomponenten der ersten Beugungsordnung werden wieder
durch die Kollimations- und Fokussieroptik 68 auf die Detektoranordnung 72 abgebildet,
wobei jedem Detektionselement 74 eine Wellenlänge
bzw. ein Wellenlängenbereich entspricht. Ein dem Detektionselement
entsprechendes Detektionssignal gibt insbesondere die Intensität
bzw. Leistung der empfangenen Spektralkomponente wieder. Die Detektionseinrichtung 40 gibt
den spektralen Eigenschaften der Detektionsstrahlung entsprechende
Detektionssignale an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 ab.
Die Detektionssignale werden von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 empfangen
und ausgewertet.
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Der
Lichttaster 44 besitzt als Sender 46, eine Strahlungsquelle
in Form einer oberflächenemittierende Laserdiode, die optische
Referenzstrahlung in einem schmalen Wellenlängenbereich
mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 1 nm abgibt, der innerhalb
des vorgegebenen spektralen Detektionsbereichs liegt. Beispielsweise
kann das Maximum im Bereich von 760 nm, 808 nm, 948 nm oder auch
980 nm liegen. Der Sender 46 dient in diesem Ausführungsbeispiel
als Referenzstrahlungseinrichtung und Referenzstrahlungsquelle.
Die Laserdiode 46 ist so auf den Erfassungsbereich 38 gerichtet,
daß von einem von ihr beleuchteter Abschnitt eines Wertdokuments 12 in
dem Erfassungsbereich 38 ausgehende remittierte Referenzstrahlung
in den Detektionsstrahlengang gelangt, d. h. eingekoppelt wird.
Der reflektierte Anteil der Referenzstrahlung gelangt zu dem Empfänger 48,
einem Photodetektionselement mit einer vorgeschalteten Blende, das
im Bereich der Referenzstrahlung empfindlich ist, und bei Auftreffen von
Referenzstrahlung entsprechende Signale ausgibt.
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Wie
aus 2 offensichtlich, kann Referenzstrahlung nur in
den Detektionsstrahlengang eingekoppelt werden und zu dem Empfänger
gelangen, wenn sich ein Abschnitt des Wertdokuments 12 im Erfassungsbereich 38 befindet.
Die Einkopplung hängt also von der Lage des Wertdokuments 12 relativ
zu dem Erfassungsbereich 38 ab.
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Die
Sensoreinrichtung 24 arbeitet folgendermaßen:
Zunächst
sind der Lichttaster 44, die Beleuchtungseinrichtung 36 und
die Detektionseinrichtung 40 ausgeschaltet.
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Erfaßt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 ein Signal eines
nicht gezeigten Transportsensors an der Transportstrecke, das die
Ankunft eines herantransportierten Wertdokuments 12 anzeigt,
versetzt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 den Sender 46,
d. h. die Referenzstrahlungseinrichtung, in den Betriebszustand,
in dem dieser Referenzstrahlung in den Erfassungsbereich 38 abgibt.
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Detektiert
der Empfänger 48 nach einer in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit der Wertdokumente gewählten
Zeitdauer keine Referenzstrahlung, versetzt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 den
Sender 46 wieder in den ausgeschalteten Zustand.
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Wird
jedoch ein Wertdokument 12 wie angekündigt in
den Erfassungsbereich transportiert, wird ein Teil der auf das Wertdokument 12 fallenden
Referenzstrahlung in Richtung des Empfängers 48 reflektiert.
Detektiert der Empfänger 48 Referenzstrahlung und
gibt ein entsprechendes Signal an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 ab,
schaltet diese die Detektionseinrichtung 40 ein und erfaßt
deren Detektionssignale wenigstens für die Detektionselemente, auf
die bei richtiger Einstellung Spektralkomponenten der Referenzstrahlung
fallen sollten, und zu diesen benachbarte Detektionselemente.
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Da
der Abschnitt des Wertdokuments 12 in dem Erfassungsbereich 38 von
der Referenzstrahlung beleuchtet wird, gelangt von diesem remittierte, beispielsweise
zurückgestreute, Referenzstrahlung in den Detektionsstrahlengang
und wird in Spektralkomponenten zerlegt, die auf die Detektoranordnung 72 fokussiert
werden. Diese erzeugt entsprechende Detektionssignale, die spektrale
Eigenschaften der Referenzstrahlung wiedergeben bzw. darstellen,
und gibt diese an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 ab.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 empfängt die
Detektionssignale für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise
einem in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, der für die Erfassung von
1 mm des Wertdokuments notwendig ist, und ermittelt, ob die durch
die Detektionssignale dargestellte spektrale Eigenschaft, wenigstens
einem vorgegebenen Kriterium genügt. Im Beispiel prüft
sie, ob das auf Basis der De tektionssignale ermittelte Maximum des
Spektrums der Detektionsstrahlung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs
von dem durch die oberflächenemittierende Laserdiode 46 gegebenen
Maximums des Spektrums der Referenzstrahlung liegt. Ist dies nicht der
Fall wird ein Fehlersignal ausgegeben.
-
Andernfalls
wird der Sender 46 ausgeschaltet. Nach einem vorgegebenen,
ebenfalls in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, in dem Detektionssignale zur Bestimmung von
Offset-Werten erfaßt und die Offset-Werte bestimmt werden,
wird die Beleuchtungseinrichtung 36 eingeschaltet und die
spektralen Eigenschaften des Wertdokuments werden erfaßt.
Dabei ist jedem der Detektorelemente der Detektoranordnung eine
Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich zugeordnet.
-
Nach
Ablauf einer weiteren in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
und der Länge des längsten der zu erwartenden
Wertdokuments in Transportrichtung entsprechenden Zeitraums werden
die Beleuchtungseinrichtung 36 und die Detektionseinrichtung 40 wieder
abgeschaltet.
-
Ein
zweites in 4 schematisch gezeigtes Ausführungsbeispiel
für eine Sensoreinrichtung 24' unterscheidet sich
von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung
des Lichttasters und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 42.
Alle anderen Teile sind unverändert, so daß für
diese jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet werden wie im ersten
Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu diesen
auch hier entsprechend gelten.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel übernimmt die Detektionseinrichtung 40 die
Rolle des Empfängers des Lichttasters. Statt des Lichttasters 44 ist
nun nur eine Strahlungsfalle 76 für von einem
Wertdokument 12 in dem Erfassungs bereich 38 reflektierte
Referenzstrahlung vorgesehen, die entsprechende Referenzstrahlung
absorbiert.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' unterscheidet sich
von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 des ersten Ausführungsbeispiels
nur darin, daß sie die Detektionseinrichtung 40 so
ansteuert bzw. deren Detektionssignale so auswertet, daß die Detektionseinrichtung 40 als
Empfänger des Lichttasters arbeitet.
-
Genauer
ist sie dazu ausgebildet, folgendes Verfahren auszuführen.
-
Erfaßt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' ein Signal des
nicht gezeigten Transportsensors an der Transportstrecke, das die
Ankunft eines herantransportierten Wertdokuments 12 anzeigt,
versetzt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' den Sender 46,
d. h. die Referenzstrahlungseinrichtung, in den Betriebszustand,
in dem dieser Referenzstrahlung in den Erfassungsbereich 38 abgibt,
und die Detektionseinrichtung 40 in ihren Betriebszustand,
sofern die Detektionseinrichtung nicht ohnehin im Dauerbetrieb betrieben
wird. Ab diesem Zeitpunkt erfaßt die Steuer- und Auswerteinrichtung 42' von
der Detektionseinrichtung 40 abgegebene Detektionssignale.
-
Detektiert
die Detektionseinrichtung 40 nach einer in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit der Wertdokumente gewählten
Zeitdauer keine Referenzstrahlung und erfaßt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 42' dementsprechend keine Detektionssignale,
die durch die Referenzstrahlung bedingt sind, versetzt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 42' den Sender 46 wieder
in den ausgeschalteten Zustand und schaltet die Detektionseinrichtung
ab.
-
Wird
jedoch ein Wertdokument 12 wie angekündigt in
den Erfassungsbereich 38 transportiert, wird der im Erfassungsbereich
befindliche Abschnitt des Wertdokuments 12 durch die Referenzstrahlung beleuchtet.
Die von dem beleuchtenden Abschnitt in Richtung des Detektionsstrahlengangs
gestreute Referenzstrahlung wird in den Detektionsstrahlengang in
Richtung der Detektionseinrichtung 40 als Empfänger
eingekoppelt, und in Spektralkomponenten zerlegt, die auf die Detektoranordnung 72 fokussiert werden.
Die Detektionseinrichtung 40 erzeugt entsprechende Detektionssignale,
die spektrale Eigenschaften der Referenzstrahlung wiedergeben bzw. darstellen,
und gibt diese an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' ab.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' erfaßt
diese Detektionssignale und wertet sie zunächst nur daraufhin
aus, ob überhaupt Referenzstrahlung erfaßt wurde,
und stellt gegebenenfalls fest, daß ein Objekt von dem
Lichttaster erfaßt wurde.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' empfängt die
Detektionssignale für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise
einem in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, der für die Erfassung von
1 mm des Wertdokuments notwendig ist, weiter und ermittelt, ob die durch
die Detektionssignale dargestellte spektrale Eigenschaft, wenigstens
einem vorgegebenen Kriterium genügt. Im Beispiel prüft
sie, ob das auf Basis der Detektionssignale ermittelte Maximum des
Spektrums der Detektionsstrahlung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs
von dem durch die oberflächenemittierende Laserdiode 46 gegebenen
Maximums des Spektrums der Referenzstrahlung liegt. Ist dies nicht
der Fall wird ein Fehlersignal an die zentrale Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 ausgegeben, die
eine Anzeige einer entsprechenden Fehlermeldung auf einer nicht
gezeigten Anzeige ansteuert.
-
Andernfalls
wird der Sender 46 ausgeschaltet. Die folgenden Schritte
entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Ein
drittes Ausführungsbeispiel für eine Sensoreinrichtung 24'',
das schematisch in 5 veranschaulicht ist, unterscheidet
sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß statt
eines Lichttasters eine Lichtschranke verwendet wird. Das bedeutet,
daß die Referenzstrahlungseinrichtung und die Steuer- und
Auswerteeinrichtung geändert sind. Alle anderen Teile sind
unverändert, so daß für gleiche Teile
gleiche Bezugszeichen verwendet werden und die Erläuterungen
zu diesen auch hier gelten.
-
Die
Referenzstrahlungseinrichtung 46'' verfügt wie
in den ersten beiden Ausführungsbeispielen als Referenzstrahlungsquelle 78 über
die gleiche oberflächenemittierende Laserdiode und über
ein Umlenkelement 80, im Beispiel einen Spiegel, der von
der Referenzstrahlungsquelle abgegebene Referenzstrahlung ablenkt
und in den Detektionsstrahlengang einkoppelt, wenn sich kein Wertdokument
im Erfassungsbereich 38 befindet. Dazu ist das Umlenkelement
auf der der Detektionseinrichtung 40 gegenüberliegenden
Seite des Transportpfades angeordnet.
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Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 42'' ist, bis auf die im
Folgenden genannten Modifikationen wie die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' ausgebildet.
Insbesondere ist sie dazu ausgebildet, folgende Schritte aufzuführen.
-
Erfaßt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42'' ein Signal des
nicht gezeigten Transportsensors an der Transportstrecke, das die
Ankunft eines herantransportierten Wertdokuments 12 anzeigt,
versetzt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 den Sender 46,
d. h. die Referenzstrahlungseinrichtung, in den Betriebszustand,
in dem dieser Referenzstrahlung in den Erfassungsbereich 38 abgibt,
und die Detektionseinrichtung 40 in ihren Betriebszustand,
sofern die Detektionseinrichtung nicht ohnehin im Dauerbetrieb betrieben
wird. Ab diesem Zeitpunkt erfaßt die Steuer- und Auswerteinrichtung 42'' von
der Detektionseinrichtung 40 abgegebene Detektionssignale.
-
Solange
sich kein Wertdokument 12 im Erfassungsbereich 38 befindet
wird die von der Laserdiode 78 abgegebene und von dem Umlenkelement 80 umgelenkte
Referenzstrahlung in den Detektionsstrahlengang eingekoppelt und
in Spektralkomponenten zerlegt, die auf die Detektoranordnung 72 fokussiert
werden. Die Detektionseinrichtung 40 erzeugt entsprechende
Detektionssignale, die spektrale Eigenschaften der Referenzstrahlung
wiedergeben bzw. darstellen, und gibt diese an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42'' ab.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42'' erfaßt
diese Detektionssignale und ermittelt, ob die durch die Detektionssignale
dargestellte spektrale Eigenschaft, wenigstens einem vorgegebenen
Kriterium genügt. Im Beispiel prüft sie, ob das
auf Basis der Detektionssignale ermittelte Maximum des Spektrums
der Detektionsstrahlung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs
von dem durch die oberflächenemittierende Laserdiode 78 gegebenen
Maximums des Spektrums der Referenzstrahlung liegt. Ist dies nicht
der Fall wird ein Fehlersignal ausgegeben.
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Andernfalls
wird die Erfassung von Detektionssignalen fortgesetzt. Erst wenn
ein Wertdokument in den Erfassungsbereich 38 eintritt,
wird der optische Pfad von dem Umlenkelement 80 zu der
Detektionseinrichtung 40 unterbrochen. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 42'' kann
nun keine Detektionssignale mehr empfangen, die spektrale Eigenschaften
der Referenzstrahlung darstellen. Sie prüft daher dauernd,
ob solche Signale noch vorhanden sind und wenn diese nicht mehr
vorhanden sind, schaltet sie die Re ferenzstrahlungseinrichtung,
im Beispiel die Referenzstrahlungsquelle 78, ab, da sie
einen Eintritt des Wertdokuments in den Erfassungsbereich 38 erkennt.
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Nach
einem vorgegebenen, in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, in dem Detektionssignale zur Bestimmung
von Offset-Werten erfaßt und die Offset-Werte bestimmt werden,
wird die Beleuchtungseinrichtung 36 eingeschaltet und die
spektralen Eigenschaften des Wertdokuments werden wie im ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben erfaßt.
-
Nach
Ablauf einer weiteren in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
und der Länge des längsten der zu erwartenden
Wertdokumente in Transportrichtung entsprechenden Zeitraums wird die
Beleuchtungseinrichtung 36 wieder ab- und die Referenzstrahlungseinrichtung 78 eingeschaltet.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem
zweiten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung der in 6 gezeigten
Detektionseinrichtung und die der Steuer- und Auswerteeinrichtung.
Alle anderen Teile sind im wesentlichen unverändert gegenüber
bzw. analog zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet,
so daß für solche Teile jeweils dieselben Bezugszeichen
verwendet werden wie im zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die
Detektionseinrichtung
82 unterscheidet sich von der Detektionseinrichtung
40 unter
anderem dadurch, daß statt der Kollimations- und Fokussieroptik
68 in
Verbindung mit dem Reflexionsgitter
70 ein abbildendes
Gitter verwendet wird. Details zu der Detektionseinrichtung können
der Anmeldung
WO 2006/010537
A1 der Anmelderin entnommen werden, deren ge samter Inhalt
hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
-
Wie
die Detektionseinrichtung 40 verfügt die Detektionseinrichtung 82 über
die Fokussieroptik 52, das Umlenkelement 50, die
Kondensoroptik 60, das Filter 62 und das Umlenkelement 64,
allerdings gegenüber der Lage beim ersten Ausführungsbeispiel etwas
gedreht, die alle wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet
sind, weswegen für sie auch dieselben Bezugszeichen wie
im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
-
Eine
spektrographische Einrichtung 84 der Detektionseinrichtung 82 verfügt
wiederum über eine wie im ersten Ausführungsbeispiel
ausgebildete Eintrittsblende 66, für die dasselbe
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet
wird. Als räumlich dispergierende Einrichtung kommt ein
abbildendes Gitter 86 zum Einsatz, das gleichzeitig eine spektrale
Zerlegung der auf es fallenden Detektionsstrahlung durch Beugung
und, da es als Hohlspiegel ausgebildet ist, eine Abbildung des durch
die Eintrittsblende 66 gebildeten Eintrittsspalts für
wenigstens einige der durch es gebildeten Spektralkomponenten der
Detektionsstrahlung auf eine Erfassungseinrichtung 58 vornimmt.
Die Erfassungseinrichtung 58 besitzt eine zeilenförmige
Detektoranordnung 88 der spektrographischen Einrichtung 84 bzw.
der Detektionseinrichtung 82, die wie die Detektoranordnung 72 ausgebildet
ist.
-
Weiter
verfügt die Detektionseinrichtung 82 über
eine Abgleicheinrichtung, die es erlaubt, die Lage der Spektralkomponenten
bzw. der Bilder des Eintrittsspalts der Eintrittsblende für
die Spektralkomponenten auf der Detektoranordnung 88 zu
verändern.
-
Zum
einen ist hierzu wenigstens ein geeignetes Bauteil der spektrographischen
Einrichtung beweglich, vorzugsweise spielfrei, gelagert.
-
Zum
anderen verfügt die Detektionseinrichtung 82 über
einen Aktor (bzw. eine Stelleinrichtung) 90, der mit dem
wenigstens einen Bauteil der spektrographischen Einrichtung 84,
im Beispiel dem räumlich dispergierenden Element 86,
mechanisch gekoppelt ist, um die Lage einer vorgegebenen durch die
spektrographische Einrichtung erzeugten Spektralkomponente auf der
Detektoranordnung zu verändern. Der Aktor 90 ist
dazu mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung über eine
Signalverbindung verbunden und bewegt auf die Stellsignale der Steuer-
und Auswerteeinrichtung hin das wenigstens eine Bauteil der spektrographischen
Einrichtung, im Beispiel das räumlich dispergierende Element 86.
-
Im
Beispiel verfügt der Aktor 90 über ein
Piezoelement, das auf entsprechende Stellsignale hin eine sehr genaue
Bewegung des Bauteils zuläßt. Obwohl prinzipiell
eine Drehung des abbildenden Gitters 86 zur Verschiebung
der Lage der Spektralkomponenten auf der Detektoranordnung 88 theoretisch günstiger
wäre, sind im vorliegenden Beispiel das Bauteil so gelagert
und der Aktor 90 so mit dem Bauteil mechanisch gekoppelt,
daß das Bauteil linear in einer Richtung bewegt werden
kann, die orthogonal zu der optischen Achse des abbildenden Gitters
und parallel zur Aufspaltungsrichtung der Spektralkomponenten verläuft.
Diese Lagerung ist wesentlich einfacher als eine Lagerung, die ein
Schwenken erlaubt.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 unterscheidet sich von
der Steuer- und Auswerteeinrichtung 42' dadurch, daß sie
nicht nur eine Prüfung der Detektionseinrichtung 82 durchführt,
sondern auch einen Abgleich. Sie ist insbesondere dazu ausgebildet,
das folgende Verfahren durchzuführen.
-
Erfaßt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 ein Signal des nicht
gezeigten Transportsensors an der Transportstrecke, das die Ankunft
eines herantransportierten Wertdokuments 12 anzeigt, versetzt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 den Sender 46,
d. h. die Referenzstrahlungseinrichtung, in den Betriebszustand,
in dem dieser Referenzstrahlung in den Erfassungsbereich 38 abgibt,
und die Detektionseinrichtung 82 in ihren Betriebszustand,
sofern die Detektionseinrichtung nicht ohnehin im Dauerbetrieb betrieben
wird. Ab diesem Zeitpunkt erfaßt die Steuer- und Auswerteinrichtung 92 von
der Detektionseinrichtung 82 abgegebene Detektionssignale.
-
Detektiert
die Detektionseinrichtung 82 nach einer in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit der Wertdokumente gewählten
Zeitdauer keine Referenzstrahlung und erfaßt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 92 dementsprechend keine Detektionssignale,
die durch die Referenzstrahlung bedingt sind, versetzt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 92 den Sender 46 wieder
in den ausgeschalteten Zustand und schaltet die Detektionseinrichtung
ab.
-
Wird
jedoch ein Wertdokument 12 wie angekündigt in
den Erfassungsbereich transportiert, wird der im Erfassungsbereich
befindliche Abschnitt des Wertdokuments 12 durch die Referenzstrahlung
beleuchtet. Die von dem beleuchtenden Abschnitt in Richtung des
Detektionsstrahlengangs gestreute Referenzstrahlung wird in den
Detektionsstrahlengang in Richtung der Detektionseinrichtung 82 als
Empfänger des Lichttasters eingekoppelt, und in Spektralkomponenten
zerlegt, die auf die Detektoranordnung 72 fokussiert werden.
Die Detektionseinrichtung 82 erzeugt entsprechende Detektionssignale,
die spektrale Eigenschaften der Referenzstrahlung wiedergeben bzw.
darstellen, und gibt diese an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 ab.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 erfaßt
diese Detektionssignale und wertet sie zunächst daraufhin
aus, ob überhaupt Referenzstrahlung erfaßt wurde,
und erkennt, wenn dies der Fall ist, daß ein Objekt von
dem Lichttaster erfaßt wurde.
-
Wurde
ein Objekt, d. h. das Wertdokument durch den Lichttaster erfaßt,
erfaßt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 die
folgenden Detektionssignale für einen vorgegebenen Zeitraum,
beispielsweise einem in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, der für die Erfassung von
1 mm des Wertdokuments notwendig ist, weiter und ermittelt eine
Abweichung der durch die Detektionssignale dargestellten spektralen
Eigenschaft von der für die Referenzstrahlung vorgegebenen
spektralen Eigenschaft, die im Beispiel durch die oberflächenemittierende
Laserdiode 46 bestimmt ist. Im Beispiel ermittelt sie genauer
die Differenz zwischen der Wellenlängen des auf Basis der
Detektionssignale ermittelten Maximums des Spektrums der Detektionsstrahlung
und des durch die oberflächenemittierende Laserdiode 46 gegebenen
Maximums des Spektrums der Referenzstrahlung. Dabei braucht sie
nicht unbedingt die Wellenlängen explizit zu ermitteln,
vielmehr ist es auch möglich, nur Differenzen zwischen
der erfaßten Lage des Maximums auf der Detektoranordnung 88 und
der vorgegebenen Lage des Maximums auf der Detektoranordnung zu
bilden.
-
In
Abhängigkeit von der ermittelten Differenz steuert sie
nun den Aktor 90 so an, daß dieser das Bauteil,
hier das dispergierende Element 86 so bewegt, daß die
Differenz reduziert wird. Beispielsweise kann der Betrag der Verschiebung
proportional zu der Differenz gewählt werden oder aus einer
Tabelle ausgelesen werden, in der die notwendigen Verschiebungen
bzw. Stellsignale für vorgegebene Differenzen abgelegt
sind. Eine solche Tabelle kann durch Versuche oder Berechungen ermittelt
werden.
-
Damit
wird ein Abgleich der Detektionseinrichtung erzielt.
-
Obwohl
sich für ein einzelnes Wertdokument damit nur eine Steuerung
ergibt, kann bei Untersuchung mehrerer schnell aufeinander folgender
Wertdokumente ein einer Regelung der Detektionseinrichtung entsprechendes
Ergebnis erzielt werden, da sich die Einflüsse, die eine
unerwünschte Dejustierung bewirken, nur sehr viel langsamer ändern.
-
Die
folgenden Schritte, d. h. die Offset-Ermittlung und die Erfassung
der Detektionssignale, die spektrale Eigenschaften der Lumineszenzstrahlung darstellen,
entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Bei
einer anderen Variante kann statt der Verstellung des dispergierenden
Elements eine Verstellung der Eintrittsblende 66, genauer
des Eintrittsspalts, erfolgen.
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Bei
noch einer anderen Variante wird nicht wenigstens ein Bauteil der
spektrographischen Einrichtung bewegt, sondern die Detektoranordnung 88 ist
entlang seiner Längsrichtung linear beweglich gelagert
und mit einem entsprechenden Aktor zur Bewegung der Detektoranordnung
gekoppelt.
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Eine
entsprechende Einstellbarkeit der spektrographischen Einrichtung
ist auch auf die anderen Ausführungsbeispiele übertragbar.
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Ein
fünftes Ausführungsbeispiel in 7 unterscheidet
sich von dem vierten Ausführungsbeispiel zum einen dadurch,
daß das abbildende Gitter fest gehalten ist und der Aktor 90 entfällt,
und zum anderen durch die Ausbildung der Erfassungseinrichtung 58,
d. h. der Detektoranordnung 72 bzw. des Detektoranordnung 88.
Weiter ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung gegenüber
dem vierten Ausführungsbeispiel modifiziert. Für
die gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel
unveränderten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet
wie im vierten Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu
diesen gelten auch hier entsprechend.
-
Die
Detektoranordnung 88' umfaßt ein zeilenförmiges
CCD-Feld, das sich in seiner Längsrichtung parallel zu
der Richtung der räumlichen Aufspaltung der Spektralkomponenten
erstreckt. Das CCD-Feld bietet eine hohe räumliche Auflösung,
im Beispiel umfaßt das zeilenförmige CCD-Feld 256 in einer
Zeile angeordnete Detektorelemente.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung ist nun dazu ausgebildet, Korrekturdaten
zu ermitteln, die für eine Korrektur von erfaßten
Detektionsergebnissen verwendbar sind. Dies ist mit einem Abgleich
der Sensoreinrichtung vergleichbar.
-
Insbesondere
ist die Steuer- uns Auswerteeinrichtung 92' zur Durchführung
des folgenden Verfahrens ausgebildet.
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Erfaßt
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92' ein Signal des
nicht gezeigten Transportsensors an der Transportstrecke, das die
Ankunft eines herantransportierten Wertdokuments 12 anzeigt,
versetzt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92' den Sender 46,
d. h. die Referenzstrahlungseinrichtung, in den Betriebszustand,
in dem dieser Referenzstrahlung in den Erfassungsbereich 38 abgibt,
und die Detektionseinrichtung 82' in ihren Betriebszustand,
sofern die Detektionseinrichtung nicht ohnehin im Dauerbetrieb betrieben
wird. Ab diesem Zeitpunkt erfaßt die Steuer- und Auswerteinrichtung 92' von
der Detektionseinrichtung 82' abgegebene Detektionssignale.
-
Detektiert
die Detektionseinrichtung 82' nach einer in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit der Wertdokumente gewählten
Zeitdauer keine Referenzstrahlung und erfaßt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 92' dementsprechend keine Detektionssignale,
die durch die Referenzstrahlung bedingt sind, versetzt die Steuer-
und Auswerteeinrichtung 92' den Sender 46 wieder
in den ausgeschalteten Zustand und schaltet die Detektionseinrichtung 92' ab.
-
Wird
jedoch ein Wertdokument 12 wie angekündigt in
den Erfassungsbereich 38 transportiert, wird der im Erfassungsbereich 38 befindliche
Abschnitt des Wertdokuments 12 durch die Referenzstrahlung
beleuchtet. Die von dem beleuchtenden Abschnitt in Richtung des
Detektionsstrahlengangs gestreute Referenzstrahlung wird in den
Detektionsstrahlengang in Richtung der Detektionseinrichtung 82' als
Empfängers eingekoppelt, und in Spektralkomponenten zerlegt,
die auf die Erfassungseinrichtung 58 bzw. die Detektoranordnung 88' fokussiert werden.
Die Detektionseinrichtung 82' erzeugt entsprechende Detektionssignale,
die spektrale Eigenschaften der Referenzstrahlung wiedergeben bzw. darstellen,
und gibt diese an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 ab.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92 erfaßt
diese Detektionssignale und wertet sie zunächst nur daraufhin
aus, ob überhaupt Referenzstrahlung erfaßt wurde,
und stellt gegebenenfalls fest, daß ein Objekt von dem
Lichttaster erfaßt wurde.
-
Wurde
ein Objekt, d. h. das Wertdokument durch den Lichttaster erfaßt,
erfaßt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92' die
folgenden Detektionssignale für einen vorgegebenen Zeitraum,
beispielsweise einem in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
gewählten Zeitraum, der für die Erfassung von
1 mm des Wertdokuments notwendig ist, weiter und ermittelt eine Abweichung
der durch die Detektionssignale dargestellten spektralen Eigenschaft
von der für die Referenzstrahlung vorgegebenen spektralen
Eigenschaft, die im Beispiel durch die oberflächenemittierende
Laserdiode 46 bestimmt ist. Im Beispiel ermittelt sie genauer
auf Basis der Detektionssignale für die Referenzstrahlung
das Detektionselement, das die maximale Intensität, d.
h. das Maximum des Spektrums erfaßt hat. Dies ist implizit eine
Ermittlung einer Ist-Lage des Maximums auf einer Wellenlängeskala.
Sie speichert dann die Lage des Maximums oder die Abweichung der
Lage des Maximums von der Soll-Lage des Maximums bei perfekter Einstellung
der Detektionseinrichtung 82' darstellende Korrekturdaten
ab.
-
Alternativ
könnte sie auch die Wellenlänge des Maximums und
die Abweichung von der vorgegebenen Wellenlänge des Maximums
ermittelt und entsprechende Korrekturdaten speichern.
-
Der
folgende Schritt der Offset-Ermittlung erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel.
-
Es
wird dann die Beleuchtungseinrichtung 36 eingeschaltet
und die spektralen Eigenschaften des Wertdokuments werden erfaßt.
Dabei ist jedem der Detektionselemente der Detektoranordnung eine Wellenlänge
oder ein Wellenlängenbereich zugeordnet. Bei der Umsetzung
der Detektionssignale in Wellenlängen wird jetzt, je nach
Variante, unter Verwendung der Korrekturdaten eine Korrektur des
erfaßten Spektrums entsprechend einer Verschiebung in der Wellenlängenabhängigkeit
durchgeführt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen,
daß jedem der Detektionselement entsprechend der ermittelten
Abweichung bzw. entsprechend den Korrekturdaten eine korrigierte
Wellenlänge bzw. ein korrigierter Wellenlängenbereich
zu geordnet wird. Die resultierenden Daten können dann mit
vorgegebenen Spektren echter Wertdokumente verglichen werden.
-
Alternativ
könnten auch die vorgegebenen Spektren unter Verwendung
der Korrekturdaten verschoben werden, nachdem eine Umsetzung der
Detektionssignale in Intensitäten als Funktion der Wellenlänge
bzw. des Wellenlängenbereichs erfolgt ist.
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Nach
Ablauf einer weiteren in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
und der Länge des längsten der zu erwartenden
Wertdokumente in Transportrichtung entsprechenden Zeitraums schaltet
die Steuer- und Auswerteeinrichtung 92' die Beleuchtungseinrichtung 36 und
die Detektionseinrichtung 40 wieder ab.
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Ein
sechstes Ausführungsbeispiel in 8 unterscheidet
sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß an
der Beleuchtungseinrichtung 36 und einem Temperaturausgleichselement 94 der
Detektionseinrichtung 40, das Wärme von den optischen
Bauelementen und der Detektoranordnung abführen soll, Temperatursensoren 96 bzw. 98 angeordnet
sind, die eine Temperatur der Beleuchtungseinrichtung 36 und
des Temperaturausgleichselements 94 und damit der Detektionseinrichtung 40 erfassen
und entsprechende Temperatursignale an die mit den Temperatursensoren über
Signalleitungen verbundene Steuer- und Auswerteeinrichtung 100 abgeben.
-
Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 100 ist eine Kombination
der Steuer- und Auswerteeinrichtungen des ersten und des fünften
Ausführungsbeispiels. In Bezug auf die Funktion des Lichttasters
ist sie wie die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 des ersten
Ausführungsbeispiels und in Bezug auf die Ermittlung und
Speicherung von Korrekturdaten sowie deren Verwen dung wie die des
fünften Ausführungsbeispiels ausgebildet. Die
Steuer- und Auswerteeinrichtung 100 ist darüber
hinaus dazu ausgebildet, die Temperatursignale der Temperatursensoren 96 und 98 zu
erfassen und bei der Ermittlung der Korrekturdaten wie auch der
Ermittlung der spektralen Eigenschaften von Detektionssignalen für
Detektionsstrahlung von einem mittels der Beleuchtungseinrichtung 36 beleuchtetes
Wertdokument zu verwenden. Hierzu sind die Auswirkungen der Temperaturänderungen
in Form von Temperaturkorrekturdaten, die durch Versuche oder unter
Verwendung von Modellen für die Beleuchtungseinrichtung
und die Detektionseinrichtung erhalten werden können, in
der Steuer- und Auswerteeinrichtung 100 gespeichert.
-
Ein
siebtes Ausführungsbeispiel in 9 unterscheidet
sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur darin, daß bei
der Sensoreinrichtung 24''' die Beleuchtungsstrahlung schräg
auf das Wertdokument gestrahlt und die Detektionsstrahlung entsprechend schräg
erfaßt wird.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem ersten
Ausführungsbeispiel dadurch, daß als Strahlungsquelle
statt der oberflächenemittierenden Laserdiode eine temperaturstabilisierte
kantenemittierende Laserdiode, eine DFR- oder eine DBR-Laserdiode
oder eine kantenemittierende Laserdiode mit einem optischen Resonator
hoher Güte, der eine wesentliche Verstärkung nur
der gewünschten Referenzstrahlungswellenlängen
bewirkt, umfaßt.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel in 10 unterscheidet
sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß die
Referenzstrahlung indirekt erzeugt wird. Statt des Senders 46 wird
eine Laserdiode 102 verwendet, deren optische Strahlung
auf eine im Strahlengang unterhalb des Erfassungsbe reichs eine im
vorgegebenen Wellenlängenbereich der Referenzstrahlung
lumineszierende Probe 104 fällt. Diese optische
Strahlung der Laserdiode ist so gewählt, daß sie
die Probe 104 zur Abgabe von Lumineszenzstrahlung als Referenzstrahlung
im oben genannten Sinne anregen kann, die dann in den Detektionsstrahlengang
eingekoppelt wird.
-
Bei
weiteren Ausführungsbeispielen ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung
dahingehend geändert, daß sie zusätzlich
zu der spektralen Eigenschaft der Referenzstrahlung auch deren Gesamtintensität ermittelt
und bei der Prüfung, dem Abgleich oder der Ermittlung von
Korrekturdaten verwendet.
-
In
anderen Ausführungsbeispielen kann auch eine Detektionseinrichtung
verwendet werden, wie sie in der
WO 01/88846 A1 beschrieben ist und die unter
anderem ein zweidimensionales CCD-Feld als Detektoranordnung benutzt.
-
Obwohl
in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Referenzstrahlengang
und der Detektionsstrahlengang wenigstens teilweise parallel zu derselben
Ebene bzw. in derselben Ebene verlaufen, braucht dies nicht der
Fall zu sein. Beispielsweise ist es im ersten Ausführungsbeispiel
auch denkbar, daß die durch den Lichttaster 44 und
seinen Strahlengang bestimmte Ebene orthogonal zu der Ebene des
in 1 gezeigten Detektionsstrahlengangs der Beleuchtungs-
und Sensoreinrichtung verläuft.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005040821
A1 [0035]
- - WO 2006/010537 A1 [0047, 0119]
- - DE 102006017256 [0078]
- - WO 01/88846 A1 [0157]