DE102018004884A1

DE102018004884A1 - Verfahren und Sensor zur Prüfung von Dokumenten

Info

Publication number: DE102018004884A1
Application number: DE102018004884.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Deckenbach; Julia Danhof; Ulf Ehrhardt; Martin Clara
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24
Also published as: CN112334957A; CN112334957B; US11756362B2; EP3811343A1; WO2019242879A1; EP3811343B1; US20210248855A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sensor zur Prüfung von Dokumenten, z.B. zur Echtheitsprüfung von Wertdokumenten, bei dem derselbe Detektor für eine Remissionsmessung und eine Lumineszenz-Messung des Wertdokuments verwendet wird, wobei der Remissions-Messwert während der Beleuchtung des Wertdokuments mit einem für die Lumineszenzanregung verwendeten Anregungslicht detektiert wird, und der Lumineszenz-Messwert nach Ausschalten der Beleuchtung. Um eine Verfälschung des Remissions-Messwerts durch die Lumineszenz zu reduzieren, wird in den Detektionsstrahlengang ein spektraler Detektionsfilter eingebracht, der im Spektralbereich des Anregungslichts eine Transmission von mindestens 0,5% hat. Durch die erhöhte Transmission des spektralen Detektionsfilters wird erreicht, dass die auf den Detektor treffende Anregungsintensität die gleichzeitig mit der Anregung auftretende Lumineszenz-Intensität weit übertrifft und so die genannte Verfälschung reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sensor zur Prüfung von Dokumenten, z.B. von Wertdokumenten, insbesondere zur Echtheitsprüfung von Dokumenten, z.B. von Wertdokumenten.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Erkennung gefälschter Wertdokumente bekannt. Zur Echtheitsprüfung von Wertdokumenten, insbesondere von Banknoten, können diese auf ihre Lumineszenzeigenschaften geprüft werden. Zur Lumineszenz können Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz beitragen. Zur Detektion der Fluoreszenz- und/oder Phosphoreszenz werden Messwerte nach Ende eines Anregungslichtpulses detektiert, z.B. in der Dunkelphase zwischen zwei Anregungslichtpulsen.
Zur Unterscheidung echter Wertdokumente von Fälschungen wird z.B. die Lumineszenz eines untersuchten Wertdokuments geprüft. Bei den zu erkennenden gefälschten Wertdokumenten kann es sich um composed-Fälschungen handeln, die aus Teilen unterschiedlicher Wertdokumente zusammengesetzt sind. Die composed-Fälschungen können aus Teilen echter und gefälschter Wertdokumente zusammengesetzt sein. Zur Erkennung von composed-Fälschungen gibt es viele Vorschläge, mit denen jeweils manche composed-Fälschungen erkennbar sind, andere jedoch nicht.
Eine Möglichkeit zur Erkennung von composed-Fälschungen gibt es, falls das Substrat des echten Wertdokuments vollflächig mit einem lumineszierenden Stoff versehen ist, der gefälschte Abschnitt der composed-Fälschung aber aus einem nichtlumineszierenden Substrat hergestellt wurde. Eine solche composed-Fälschung kann daran erkannt werden, dass die Lumineszenz nicht vollflächig vorhanden ist, sondern an manchen Stellen der composed-Fälschung (im gefälschten Abschnitt der composed-Fälschung) fehlt.
Für die Beurteilung der Lumineszenz-Messwerte werden diese beispielsweise im Vergleich zu Remissions-Messwerten des Wertdokuments betrachtet. Dafür ist es wünschenswert, an möglichst jeweils derselben Position des Wertdokuments die Intensität der Lumineszenz mit der Intensität der Remission des Wertdokuments zu vergleichen. Bisher wird für die Remissionsmessung eines Wertdokuments ein zusätzlicher Detektor benötigt, der zusätzlich zu dem Lumineszenz-Detektor bereit gestellt werden muss. Mit einem zusätzlichen Detektor ist die Messung von Remission und Lumineszenz an derselben Position des Wertdokuments jedoch schwierig, gerade dann wenn das Wertdokument - wie meist üblich - zu dessen Prüfung nacheinander durch die Erfassungsbereiche der beiden verwendeten Detektoren transportiert wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Detektion der Lumineszenz und der Remission von demselben Dokument zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel von Wertdokumenten erläutert, ist aber nicht auf Wertdokumente beschränkt, sondern auch für andere Dokumente geeignet.
Um die Messung von Remission und Lumineszenz von demselben Wertdokument zu verbessern, wird vorgeschlagen, denselben Detektor für die Remissionsmessung und die Lumineszenz-Messung des Wertdokuments zu verwenden, wobei der Remissions-Messwert während der Beleuchtung des Wertdokuments mit einem für die Lumineszenz-Anregung verwendeten Anregungslicht detektiert wird, und der Lumineszenz-Messwert nach Ausschalten der Beleuchtung. Zur Remissionsmessung des Wertdokuments wird dabei die Remission des für die Lumineszenz-Messung eingestrahlten Anregungslichts detektiert. Das Anregungslicht wird also sowohl zur Anregung der Lumineszenz als auch als Beleuchtungslicht für die Remissionsmessung verwendet. Falls derselbe Detektor verwendet wird, können Remissions- und Lumineszenz-Messung an nahezu derselben Wertdokumentposition durchgeführt werden. Dies ist sowohl statisch möglich, d.h. ohne Relativbewegung zwischen Wertdokument und Detektor, aber auch in dem Fall, wenn das Wertdokument und der Detektor relativ zueinander transportiert werden. In letzterem Fall sollten dazu die Messzeitpunkte für die Remissions- und die Lumineszenz-Messung entsprechend kurz aufeinander folgen.
Bei einer solchen Remissionsmessung während des Beleuchtens mit Anregungslicht kann der Remissions-Messwert jedoch durch eine gleichzeitig mit der Remission auftretende Lumineszenz (bei schnell anklingender Lumineszenz z.B. organischer Lumineszenz-Stoffe) verfälscht sein. Während der Beleuchtung mit Anregungslicht wird in solchen Fällen eine Überlagerung von Remission und Lumineszenz detektiert. Der während der Beleuchtung mit Anregungslicht detektierte Remissions-Messwert enthält dann einen Anteil der Remissions-Intensität und einen Anteil der Lumineszenz-Intensität. Eine quantitative Auswertung des Remissions-Messwerts wird aufgrund der Verfälschung durch die gleichzeitig mit der Beleuchtung auftretende Lumineszenz erschwert.
Um aus dem verfälschten Remissions-Messwert den tatsächlichen Anteil der Remission zu bestimmen (ohne der überlagert detektierten Lumineszenz), könnte ein nachträgliches Herausrechnen in Betracht gezogen werden (z.B. den Lumineszenz-Anteil von dem Messwert zu subtrahieren). Dies erweist sich aber als schwierig, wenn die Höhe und der zeitliche Verlauf der Lumineszenz nicht bekannt sind.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, die Verfälschung des Remissions-Messwerts aufgrund der (gleichzeitig mit der Remission auftretenden) Lumineszenz dadurch zu verringern, dass das Anregungslicht im Detektionsstrahlengang nicht- wie sonst üblich - möglichst stark blockiert wird, sondern ein Teil des Anregungslicht gezielt bis zum Detektor durchgelassen wird. Damit wird erreicht, dass der auf den Detektor treffende Anteil der Anregungsintensität die gleichzeitig mit der Anregung auftretende Lumineszenz-Intensität weit übertrifft. Denn bei gleicher Beleuchtungsintensität bzw. Anregungsintensität des Wertdokuments wird dann eine deutlich erhöhte Remissions-Intensität detektiert, während die detektierte Lumineszenz-Intensität gleich bleibt (da die auf das Wertdokument treffende Anregungsintensität unverändert bleibt). Der relative Anteil der remittierten Anregungsintensität an dem während der Beleuchtung detektierten Remissions-Messwert nimmt dadurch im Vergleich zum relativen Anteil der Lumineszenz stark zu. Der während der Beleuchtung detektierte Remissions-Messwert ist daher nicht mehr oder nur mehr geringfügig durch die während der Beleuchtung mit Anregungslicht emittierte Lumineszenz verfälscht.
Der verwendete Sensor zur Prüfung von Dokumenten, z.B. von Wertdokumenten, umfasst:

- eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Dokuments, z.B. eines Wertdokuments, mit einem oder mehreren Anregungslichtpulsen eines Anregungslichts, das dazu geeignet ist, das Dokument, z.B. Wertdokument, zur Emission von Lumineszenzlicht anzuregen, und
- einen Detektor zum Detektieren mindestens eines Remissions-Messwerts des Dokuments, z.B. Wertdokuments, zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem das Dokument, z.B. Wertdokument, mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts beleuchtet wird, und zum Detektieren mindestens eines Lumineszenz-Messwerts des Dokuments, z.B. Wertdokuments, zu mindestens einem Zeitpunkt nach Ende des jeweiligen Anregungslichtpulses, und
- einen Detektionsfilter, der sich in einem zwischen dem Dokument, z.B. Wertdokument, und dem Detektor gebildeten Detektionsstrahlengang befindet, und
- eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung und des Detektors und
- eine Auswerteeinrichtung zum Prüfen des Dokuments, z.B. Wertdokuments, anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Remissions- Messwerts und anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Lumineszenz- Messwerts, insbesondere zur Echtheitsprüfung des Dokuments, z.B. Wertdokuments.

Bei dem Sensor wird derselbe Detektor für die Erfassung beider Messwerte, d.h. des Remissions- Messwerts und des Lumineszenz- Messwerts, verwendet. Falls der Detektor mehrere getrennt voneinander auslesbare Abschnitte umfasst, werden bei der Erfassung beider Messwerte jeweils dieselben Detektor-Abschnitte beleuchtet und ausgelesen. Die Lumineszenz des zu detektierenden Sicherheitsmerkmals kann eine Phosphoreszenz sein und der jeweilige Lumineszenz-Messwert ein Phosphoreszenz-Messwert des Wertdokuments sein.
Der im Detektionsstrahlengang befindliche spektrale Detektionsfilter hat im Spektralbereich des Anregungslichts eine Transmission von mindestens 0,5%. Das Maximum des Transmissionsspektrums im Spektralbereich des Anregungslichts beträgt mindestens 0,5%. Durch diese erhöhte Transmission des spektralen Detektionsfilters wird erreicht, dass die auf den Detektor treffende Anregungsintensität die gleichzeitig mit der Anregung auftretende Lumineszenz-Intensität weit übertrifft. Vorzugsweise weist der spektrale Detektionsfilter im Spektralbereich des Anregungslichts eine Transmission im Bereich von 0,5% bis 20%, bevorzugt im Bereich von 1% bis 10%, auf.
Im Gegensatz dazu wird bei den bisherigen Lumineszenzsensoren üblicherweise ein Sperrfilter im Detektionsstrahlengang zwischen Wertdokument und dem Detektor eingebaut, der nur das Lumineszenzlicht durchlässt und alle Spektralbereiche so weit wie möglich blockiert, die nicht detektiert werden sollen, d.h. auch das Anregungslicht nahezu vollständig blockiert. Beispielsweise wird dazu ein Sperrfilter verwendet, der gezielt den Spektralbereich des Anregungslichts um einen Faktor 10⁴ bis 10⁶ reduziert, um zu erreichen, dass möglichst nur die Lumineszenz gemessen wird.
Die Erfindung ist für jede Art der Wertdokumentprüfung einsetzbar, bei der sowohl Remissions-Messwerte als auch Lumineszenz-Messwerte eines Wertdokuments ausgewertet werden. Besonders vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Detektion von Remissions-Messwerten und Lumineszenz-Messwerten an nahezu derselben Wertdokumentposition, um diese Messwerte miteinander zu vergleichen. Dies kann im Rahmen einer Echtheitsprüfung eingesetzt werden, die das Auffinden von composed-Fälschungen zum Ziel hat, aber auch für andere Echtheitsprüfungen, bei denen die Lumineszenz des Wertdokuments geprüft wird. Der zu prüfende Lumineszenzstoff kann vollflächig auf dem Wertdokument oder im Substrat des Wertdokuments vorhanden sein oder auch nur in einem oder mehreren Teilbereichen.
Der spektrale Detektionsfilter transmittiert nur einen Anteil des von dem Wertdokument remittierten Anregungslichts. Das von dem Wertdokument remittierte Anregungslicht wird durch den spektralen Detektionsfilter teilweise absorbiert oder reflektiert. Der spektrale Detektionsfilter transmittiert mindestens einen Anteil von 0,5% des auf den spektralen Detektionsfilter auftreffenden Anregungslichts, das von dem Wertdokument remittiert wurde, doch vorzugsweise höchstens einen Anteil von 20% des auf den spektralen Detektionsfilter auftreffenden Anregungslichts, das von dem Wertdokument remittiert wurde.
Das Lumineszenzlicht des Wertdokuments wird aber bevorzugt nahezu vollständig durch den spektralen Detektionsfilter transmittiert. Im Spektralbereich des Lumineszenzlichts des Wertdokuments weist der spektrale Detektionsfilter vorzugsweise eine Transmission von mindestens 80% auf. Das Maximum des Transmissionsspektrums im Spektralbereich des Luminesenzlichts beträgt mindestens 80%. Vorzugsweise ist die maximale Transmission, die der spektrale Detektionsfilter im Spektralbereich des Lumineszenzlichts aufweist, um mindestens einen Faktor vier größer ist als die maximale Transmission, die er im Spektralbereich des Anregungslichts aufweist.
Der spektrale Detektionsfilter unterscheidet sich von üblichen Neutraldichtefiltern dadurch, dass seine Transmission von der Wellenlänge des auf den spektralen Detektionsfilter auftreffenden Lichts abhängt (d.h. sein Transmissionsspektrum ist nicht über alle Wellenlängen gleichmäßig). Beispielsweise ist der spektrale Detektionsfilter ein Bandpassfilter mit mindestens zwei Transmissionsbanden, insbesondere ein Interferenzfilter.
In manchen Ausführungsbeispielen weist der spektrale Detektionsfilter ein Transmissionsspektrum auf, das eine (spektrale) Lumineszenz-Transmissionsbande im Spektralbereich des Lumineszenzlichts des Wertdokuments aufweist und eine oder mehrere zusätzliche (spektrale) Transmissionsbanden im Spektralbereich des Anregungslichts. Die Lumineszenz-Transmissionsbande überlappt spektral mit dem Lumineszenzlicht des Wertdokuments. Die Lumineszenz-Transmissionsbande kann mit dem Lumineszenzlicht des Wertdokuments spektral teilweise überlappen oder dieses spektral vollständig einschließen. Die mindestens eine zusätzliche Transmissionsbande überlappt spektral mit dem Anregungslicht. Das Transmissionsspektrum des spektralen Detektionsfilters kann z.B. eine zusätzliche Transmissionsbande aufweisen, die das Anregungslicht spektral vollständig einschließt. Alternativ kann/können die zusätzliche/ n Transmissionsbande/n mit dem Anregungslicht spektral teilweise überlappen.
Die Lumineszenz-Transmissionsbande und die mindestens eine zusätzliche Transmissionsbande sind beispielsweise spektral voneinander getrennt (insbesondere spektral nicht überlappend). Alternativ zu spektral voneinander getrennten Transmissionsbanden kann sich das Transmissionsspektrum des spektralen Detektionsfilters - bei entsprechender Modulation des Transmissionsgrades - auch durchgehend vom Spektralbereich des Lumineszenzlichts bis zum Spektralbereich des Anregungslichts erstrecken.
In seiner Lumineszenz-Transmissionsbande weist der spektrale Detektionsfilter vorzugsweise eine größere Transmission auf als in seiner/n zusätzlichen Transmissionsbande/n. Beispielsweise ist die maximale Transmission in seiner Lumineszenz-Transmissionsbande um mindestens einen Faktor 4 größer ist als die maximale Transmission in der mindestens einen zusätzlichen Transmissionsbande.
Der Detektionsfilter weist lateral (in der Ebene des Detektionsfilters) insbesondere eine gleichmäßige spektrale Transmission auf. Jeder laterale Abschnitt des spektralen Detektionsfilters hat also dieselbe spektrale Transmission. Durch den spektralen Detektionsfilter wird - jeweils an derselben lateralen Position des Detektionsfilters - sowohl das auf den spektralen Detektionsfilter treffende Lumineszenzlicht des Wertdokuments als auch mindestens 0,5% des auf den spektralen Detektionsfilter treffenden (von dem Wertdokument remittierten) Anregungslichts transmittiert. Der spektrale Detektionsfilter transmittiert das auf ihn treffende Lumineszenzlicht und das auf ihn treffende Anregungslicht also unabhängig von der lateralen Position entlang des spektralen Detektionsfilters. Zum Beispiel weist der spektrale Detektionsfilter die Lumineszenz-Transmissionsbande und die mindestens eine zusätzliche Transmissionsbande jeweils an derselben lateralen Position entlang des spektralen Detektionsfilters auf.
Vorzugsweise hat die mindestens eine zusätzliche Transmissionsbande von der mindestens einen Lumineszenz-Transmissionsbande spektral einen Abstand von mindestens 10 nm, bevorzugt von mindestens 20 nm. Als spektraler Abstand der Transmissionsbanden wird dabei der spektrale Abstand der beiden einander spektral am nächsten liegenden Halbwertspunkte des Transmissionsspektrums bezeichnet, an denen die Transmission der jeweilige Transmissionsbande auf 50% des Maximalwerts der jeweiligen Transmissionsbande abgefallen ist.
Beispielsweise kann das Spektrum des Anregungslicht eine spektrale Anregungsbande aufweisen, die eine obere spektrale Flanke (langwellige Seite des Spektrums) und eine untere spektrale Flanke (kurzwellige Seite des Spektrums) aufweist. In einigen Ausführungsbeispielen weist der spektrale Detektionsfilter eine erste zusätzliche spektrale Transmissionsbande auf, die spektral in der unteren spektralen Flanke der Anregungsbande liegt, und eine zweite zusätzliche spektrale Transmissionsbande, die spektral in der oberen spektralen Flanke der Anregungsbande liegt. Der Vorteil von zusätzlichen spektralen Transmissionsbanden in beiden spektralen Flanken der Anregungsbande ist es, dass dadurch ein spektrales Schieben des Anregungslichts während der Messung (z.B. temperaturbedingt) ausgeglichen wird, d.h. eine Temperaturdrift der Anregungsbande hat keinen oder kaum Einfluss auf die Höhe der durch den spektrale Detektionsfilter transmittierten Anregungsintensität. Derselbe Vorteil wird erreicht, wenn die zusätzliche spektrale Transmissionsbande des spektralen Detektionsfilters die Anregungsbande des Anregungslichts spektral vollständig einschließt.
Bei manchen Sensoren ist es üblich, dass das Wertdokument während des Detektierens relativ zum Detektor transportiert wird, z.B. an diesem vorbei transportiert wird. Dies kann mit relativ geringer Geschwindigkeit von 0,1 -1 m/s erfolgen, bevorzugt aber mit hoher Geschwindigkeit von 1-15 m/s. Während des Transportierens des Wertdokuments wird der jeweilige Remissions-Messwert dann in einem ersten Detektionsbereich des Wertdokuments detektiert und der jeweilige Lumineszenz-Messwert, der unmittelbar nach dem Remissions-Messwert detektiert wird, in einem zweiten Detektionsbereich des Wertdokuments. Der Remissions-Messwert wird zu einem Zeitpunkt detektiert, zu dem der jeweilige erste Detektionsbereich mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts beleuchtet wird. Der jeweilige Lumineszenz-Messwert wird zu einem Zeitpunkt detektiert, zu dem der zweite Detektionsbereich nicht mehr mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts beleuchtet wird.
Der zeitliche Abstand zwischen dem Detektieren des Remissions-Messwerts und dem Detektieren des Lumineszenz-Messwerts wird vorzugsweise so gewählt, dass der jeweilige erste und zweite Detektionsbereich, deren erster und zweiter Messwert unmittelbar nacheinander detektiert werden, flächenmäßig (gemessen an ihrer Fläche auf dem Wertdokument) zu mindestens 50% überlappen, bevorzugt zu mindestens 80%.
Die relativ große Transmission des spektralen Detektionsfilters im Spektralbereich des Anregungslichts führt dazu, dass der Detektor während der Beleuchtung mit Anregungslicht eine erhöhte Intensität detektiert, die die Lumineszenz-Intensität üblicherweise weit übertrifft. Bei langsam anklingenden Lumineszenzstoffen (bzw. geringer Verfälschung des Remissions-Messwerts) und geringen Transportgeschwindigkeiten wird keine so große Transmission des Detektionsfilters im Spektralbereich des Anregungslichts benötigt als im Fall einer großen Verfälschung. In diesen Fällen sind übliche Photodetektoren, Verstärkerschaltungen und A/D-Wandler dazu geeignet, sowohl die geringe Intensität des Lumineszenzlichts bei ausgeschalteter Beleuchtung zu bestimmen als auch die Intensität des Anregungslichts während der Beleuchtung. Der Detektor detektiert den jeweiligen Remissions-Messwert und den jeweiligen Lumineszenz-Messwert dabei mit derselben Empfindlichkeit. Der Dynamikbereich der Messung ist dann groß genug, dass sowohl den Remissions-Messwert als auch den Lumineszenz-Messwert ohne Übersteuerung detektiert werden kann. Die Transmission des spektralen Detektionsfilters wird insbesondere so gewählt, dass diese im Spektralbereich des Anregungslichts etwas geringer ist als eine diejenige Transmission, ab der die Intensität des durch den Detektionsfilter transmittierten Anregungslicht die Detektion übersteuert. Um bei der Messung der beiden Messwerte einen möglichst großen Dynamikbereich zur Verfügung zu haben, wird als Detektor bevorzugt eine oder mehrere Photodioden der Materialsysteme Si, Ge, InAs oder InGaAs verwendet. Die damit detektierten Fotoströme können mit einem Transimpedanzwandler geeigneter Verstärkung sowie anschließender Digitalisierung mit hinreichend großem Dynamikbereich verarbeitet werden. Bevorzugt erfolgt dies linear über den Dynamikbereich.
Falls der zu detektierende Lumineszenzstoff der Banknote zeitlich schnell anklingt (d.h. den Remissions-Messwert stark verfälscht), wird eine relativ große Transmission des Detektionsfilters im Spektralbereich des Anregungslichts benötigt, um die Verfälschung gering zu halten. Dies führt jedoch zu einer relativ hohen Intensität für den Remissions-Messwert während der Beleuchtung mit Anregungslicht. Falls in einem solchen Fall der Dynamikbereich bei der Detektion, insbesondere der Dynamikbereich der Verstärkerschaltung und/oder des A/D-Wandlers, nicht ausreicht (so dass der Messwert bei der Detektion des Remissions-Messwerts in Sättigung geht) wird eine Erfassung der Messsignale mit unterschiedlicher Empfindlichkeit durchgeführt. Für die Remissionsmessung während der Beleuchtung mit Anregungslicht wird die Empfindlichkeit des Detektors dabei reduziert. Der von dem Detektor detektierte Remissions-Messwert und von dem Detektor detektierte Lumineszenz-Messwert können mit unterschiedlicher Empfindlichkeit gemessen werden, wobei der Remissions-Messwert mit geringerer Empfindlichkeit gemessen wird als der Lumineszenz-Messwert.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Detektor oder eine mit diesem verbundene elektronische Schaltung (z.B. Verstärkerschaltung) so umzuschalten, dass der Remissions-Messwert mit geringerer Empfindlichkeit gemessen wird als der Lumineszenz-Messwert. Beispielsweise kann in dem Zeitraum zwischen der Detektion des jeweiligen Remissions-Messwerts und des jeweiligen Lumineszenz-Messwerts eine Empfindlichkeits-Einstellung des Detektors oder eines mit dem Detektor verbundenen Verstärkers oder eines mit dem Detektor verbundenen Strom-Spannungs-Wandlers so umgeschaltet werden, dass der Remissions-Messwert mit geringerer Empfindlichkeit gemessen wird als der Lumineszenz-Messwert. Insbesondere kann in dem Zeitraum zwischen der Detektion des jeweiligen Remissions-Messwerts und des jeweiligen Lumineszenz-Messwerts die Vorspannung des Detektors oder die Verstärkung des elektronischen Verstärkers, der das Ausgangssignal des Detektors verstärkt, oder die Transimpedanz eines mit dem Detektor verbundenen Strom-Spannungs-Wandlers so umgeschaltet werden, dass der Remissions-Messwert mit geringerer Empfindlichkeit detektiert wird als der Lumineszenz-Messwert. Die Empfindlichkeit kann durch ein Schaltsignal der Steuereinrichtung umgeschaltet werden, das z.B. synchron mit den Anregungslichtpulsen erzeugt wird. Vorzugsweise wird die Empfindlichkeits-Einstellung des Detektors unmittelbar vor Beginn des Anregungslichtpulses so umgeschaltet, dass der Remissions-Messwert mit geringerer Empfindlichkeit detektiert wird als der Lumineszenz-Messwert, und unmittelbar nach Ende des Anregungslichtpulses für die Detektion des Remissions-Messwerts wieder zurück geschaltet. Die Empfindlichkeit kann mit einer Umschaltzeit von 50 µs bis 1 ms umgeschaltet werden, vorzugsweise mit einer Umschaltzeit von 70 µs bis 300 µs.
Die Steuereinrichtung kann ein Prozessor sein, der mit entsprechender Software zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung und des Detektors programmiert ist. Der Prozessor kann auch dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal zu erzeugen, das die Empfindlichkeit des Detektors umschaltet. Die Auswerteeinrichtung kann auch Prozessor sein, der mit entsprechender Software zur Auswertung der Remissions- und Lumineszenz-Messwerte programmiert ist. Der Prozessor ist z.B. zur Analyse der Messsignale und zur Echtheitsbewertung eingerichtet und gibt das Ergebnis der Echtheitsbewertung aus oder zur Weiterverarbeitung weiter. Die Steuereinrichtung und die Auswerteeinrichtung können unterschiedliche Einrichtungen sein oder können durch dieselbe Einrichtung gebildet werden, die sowohl zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung und des Detektors eingerichtet ist, als auch zum Prüfen des Wertdokuments anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Remissions- Messwerts und anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Lumineszenz-Messwerts. Beispielsweise kann derselbe Prozessor für beides verwendet werden.
Der Detektor ist insbesondere ein halbleiterbasierter Detektor, z.B. eine Photodiode, bevorzugt mit einer Ladungsträgerlebensdauer von höchstens 20 µs. Trotz intensiver Bestrahlung mit Anregungslicht ist der Detektor dann nach kurzer Zeit wieder zur Detektion von geringen Intensitäten fähig. Dies erlaubt eine schnellere Messung bzw. einen geringen zeitlichen Abstand der beiden Messungen und damit großen räumlichen Überlapp der Detektionsbereiche, gerade auch im Fall großer Transportgeschwindigkeiten des Wertdokuments.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Prüfung von Dokumenten, z.B. Wertdokumenten, insbesondere zur Echtheitsprüfung der Dokumente bzw. Wertdokumente, mit den Schritten:

- Beleuchten eines Dokuments, z.B. Wertdokuments, mit einem oder mehreren Anregungslichtpulsen eines Anregungslichts, das dazu geeignet ist, das Dokument, z.B. Wertdokument, zur Emission von Lumineszenzlicht anzuregen,
- Detektieren mindestens eines Remissions-Messwerts des Dokuments, z.B. Wertdokuments ,zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem das Dokument, z.B. Wertdokument, mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts beleuchtet wird, mittels eines Detektors,

- Detektieren mindestens eines Lumineszenz-Messwerts des Dokuments, z.B. Wertdokuments ,zu mindestens einem Zeitpunkt nach Ende des jeweiligen Anregungslichtpulses mittels des Detektors,
- Prüfen des Dokuments, z.B. Wertdokuments, anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Remissions- Messwerts und anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Lumineszenz- Messwerts.

Beim Detektieren des Remissions-Messwerts und des Lumineszenz-Messwerts befindet sich in einem zwischen dem Wertdokument und dem Detektor gebildeten Detektionsstrahlengang ein spektraler Detektionsfilter, dessen spektrale Transmission so gewählt ist, dass durch den Detektionsfilter sowohl das auf den spektralen Detektionsfilter auftreffende Lumineszenzlicht des Wertdokuments als auch mindestens 0,5% des auf den spektralen Detektionsfilter auftreffenden Anregungslichts transmittiert wird, das von dem Wertdokument remittiert wurde.
Die Auswertung kann auf Basis eines einzigen diskreten Remissions- bzw. Lumineszenz-Messwerts oder auf Basis mehrerer der jeweiligen Messwerte erfolgen, die miteinander verrechnet (z.B. gemittelt) werden. Die Messwerte können zu diskreten Zeitpunkten detektiert werden oder durch zeitliches Aufintegrieren über einen Zeitabschnitt innerhalb des jeweiligen Anregungspulses (beim Remissions-Messwert) bzw. nach Ende des jeweiligen Anregungspulses (beim Lumineszenz-Messwert) detektiert werden. Zwischen jeweils zwei Anregungslichtpulsen können auch zwei oder mehrere Lumineszenz-Messwerte mit jeweils unterschiedlichem Zeitabstand zum jeweiligen Anregungslichtpuls detektiert werden und diese Lumineszenz-Messwerte zur Prüfung des Wertdokuments verwendet werden, z.B. miteinander verrechnet werden.
Das Wertdokument und der Detektor können relativ zueinander bewegt werden und die Beleuchtung entlang des Wertdokuments abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Alternativ kann die Beleuchtung und Detektion auch ohne Relativbewegung erfolgen.
Die Dokumente, deren Echtheit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Sensor geprüft wird, sind insbesondere Wertdokumente, beispielsweise Banknoten, Tickets, Schecks, Coupons, Gutscheine, etc. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Sensor können aber auch andere Dokumente, z.B. Ausweisdokumente, geprüft werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung zur Prüfung von Dokumenten, z.B. Wertdokumenten, verwendet werden, die den oben genannten Sensor zur Prüfung (und ggf. weitere Sensoren) aufweist. Die Vorrichtung kann zur Bearbeitung, z.B. zur Echtheitsprüfung und/oder zur Sortierung, von Wertdokumenten ausgebildet sein. Insbesondere kann die Vorrichtung eine Transporteinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Dokument, z.B. Wertdokument, und den Detektor bzw. den Sensor, der den Detektor aufweist, während des Detektierens relativ zueinander zu transportieren, z.B. das Wertdokument an dem Sensor bzw. Detektor vorbei zu transportieren. Die Steuereinrichtung des Sensors kann dazu eingerichtet sein, den Detektor so anzusteuern, dass der jeweilige Remissions-Messwert und der jeweilige Lumineszenz-Messwert mit derart geringem zeitlichem Abstand voneinander detektiert werden, dass die Detektionsbereiche auf dem Dokument, z.B. Wertdokument, von denen der jeweilige Remissions-Messwert und der jeweilige Lumineszenz-Messwert detektiert werden, zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 80%, überlappen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Es zeigen:

1 Schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensors,
2a Beispiel für eine Banknote mit fluoreszenzierender Druckfarbe,
2b Verlauf der von der Banknote aus 2a ausgehenden Remissions-intensität R und Fluoreszenzintensität F als Funktion der Position x entlang der Banknote,
3a-d zeitlicher Verlauf der Anregungsintensität (3a), der Lumineszenz-Intensität der Banknote (3b), der Überlagerung aus Lumineszenz-Intensität und der (bei starker Unterdrückung) detektierten Anregungsintensität (3c), der Überlagerung aus Lumineszenz-Intensität und der (bei geringer Unterdrückung) detektierten Anregungsintensität (3d,)
4a-e fünf Beispiele für Transmissionsspektren des spektralen Detektionsfilters im Vergleich zur spektralen Lage des Anregungslichts und des Lumineszenzlichts,
5 zweidimensionale Lage des ersten und zweiten Detektionsbereichs auf der Banknote,
6 elektrische Schaltung zur Umschaltung der Empfindlichkeit bei der Detektion.

Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel der Echtheitsprüfung einer Banknote 3 erläutert, in deren Substrat vollflächig ein Lumineszenzstoff eingebracht ist, dessen Lumineszenz zur Echtheitsprüfung ausgewertet wird.
Die in diesem Beispiel betrachtete Banknote aus 2a weist- zusätzlich zu dem Lumineszenzstoff - einen Aufdruck aus fluoreszierender Druckfarbe 11 auf. Desweiteren ist der Nennwert 13 der Banknote aufgedruckt und ein Bereich mit nichtfluoreszierender Druckfarbe 12 versehen.
1 zeigt einen Sensor 10, der sowohl zur Erfassung von Remissions-Messwerten als auch von Lumineszenz-Messwerten eines Wertdokuments, wie z.B. der Banknote 3 aus 2a, eingerichtet ist. Die Banknote 3 wird mit Hilfe einer Transporteinrichtung entlang einer Richtung (z.B. in 1 von rechts nach links) an dem Sensor 10 vorbeitransportiert, so dass der Detektor 6 nacheinander mehrere Messwerte als Funktion der Position x entlang der Banknote 3 detektieren kann. Für die Messung von Remission und Lumineszenz der Banknote wird derselbe Detektor 6 verwendet.
Der Sensor 10 weist in einer Ausführungsform eine Beleuchtungseinrichtung mit zwei Leuchtdioden 1a und 1b auf, die die Banknote 3 aus schräger Richtung beleuchten. Der Spektralbereich der Beleuchtungseinrichtung ist so gewählt, dass das von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlte Licht zur optischen Anregung des auf der Banknote vollflächig vorhandenen Lumineszenzstoffs ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung wird periodisch ein- und ausgeschaltet, um die Banknote 3 an einer Vielzahl von Positionen x entlang der Banknote mit Anregungslichtpulsen zur Lumineszenz anzuregen. Im Detektionsstrahlengang 8 des Sensors 10 durchläuft das von der Banknote 3 ausgehende Licht ein Frontglas 2, anschließend eine Linse 4, einen spektralen Detektionsfilter 5 und eine weitere Linse 4, die das Licht auf den Detektor 6 richtet. Der spektrale Detektionsfilter 5 wird zur Dämpfung des Anregungslichts A verwendet. Der Sensor 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 7 auf, die für das periodische Ein- und Ausschalten der Beleuchtungseinrichtung sorgt, zu bestimmten Zeitpunkten die Detektion der Remissions- und Lumineszenz-Messwerte auslöst und die von dem Detektor detektierten Remissions- und Lumineszenz-Messwerte an die Auswerteeinrichtung 9 weiterleitet, die eine Echtheitsprüfung anhand der Remissions- und Lumineszenz-Messwerte durchführt.
Das Anregungslicht A der Beleuchtungseinrichtung wird sowohl zur Anregung der Lumineszenz des vollflächig vorhandenen Lumineszenzstoffs als auch als Beleuchtungslicht für die Remissionsmessung verwendet. Während der Beleuchtung mit einem für die Lumineszenzanregung verwendeten Anregungslichtpuls, vgl. 3a, detektiert der Detektor 6 einen Remissions-Messwert. Nach Ende des jeweiligen Anregungslichtpulses detektiert der Detektor 6 einen Lumineszenz-Messwert. Um eine Messung von Remission und Lumineszenz der Banknote an möglichst derselben Wertdokumentposition zu erreichen, werden der Remissions-Messwert und der Lumineszenz-Messwert mit möglichst geringem zeitlichem Abstand voneinander detektiert. Auf diese Weise können Remissions- und Lumineszenz-Messung an nahezu derselben Wertdokumentposition x durchgeführt werden. Bevorzugt überlappen der Detektionsbereich der Remissionsmessung (erster Detektionsbereich D1) und der Detektionsbereich der Lumineszenz-Messung (zweiter Detektionsbereich D2) flächenmäßig zu mindestens 80%, vgl. 5.
Da die Remissionsmessung während des Beleuchtens mit dem Anregungslicht A durchgeführt wird, kann der Remissions-Messwert jedoch durch eine gleichzeitig mit der Remission auftretende Lumineszenz verfälscht sein. So kommt es durch eine schnell anklingende Lumineszenz, wie sie in 3b gezeigt ist, zu einer fehlerhaften Erhöhung des Remissions-Messwerts. Während der Beleuchtung mit Anregungslicht wird in solchem Fällen eine Überlagerung von Remission und Lumineszenz detektiert, vgl. 3c. Der während der Beleuchtung mit Anregungslicht detektierte Remissions-Messwert ergibt sich in einem solchen Fall nicht aus der Remissions-Intensität allein, sondern enthält auch Anteil an Lumineszenz-Intensität. Der zur Echtheitsprüfung verwendete Remissions-Messwert kann daher durch eine gleichzeitig mit der Beleuchtung auftretende Lumineszenz verfälscht sein.
Darüber hinaus kann der Remissions-Messwert auch dadurch verfälscht sein, dass eine schnell anklingende zusätzliche Fluoreszenz, wie die der fluoreszierenden Druckfarbe 11, detektiert wird, die die Banknote als Reaktion auf den Anregungslichtpuls des Anregungslichts A nur im Bereich der fluoreszierenden Druckfarbe 11 emittiert, vgl. 2a und 2b. In 2b ist die entlang einer Linie S von der Banknote 3 ausgehende Remissions-Intensität R als Funktion der Position x entlang der Banknote skizziert. Im Bereich des Nennwerts 13 und der nichtfluoreszierender Druckfarbe 12 ergibt sich eine geringere Remissions-Intensität als außerhalb der bedruckten Bereiche. Im Bereich der fluoreszierenden Druckfarbe 11 ist die Remission der Banknote ebenfalls unterdrückt. Allerdings geht von der Banknote 3 in diesem Bereich - zusätzlich zur Remission - die Fluoreszenz F der fluoreszierenden Druckfarbe 11 aus, die den in diesem Bereich detektierten Messwert deutlich erhöht. An den x-Position der fluoreszierenden Druckfarbe 11 kommt es daher zusätzlich zu einer fehlerhaften Erhöhung des während der Beleuchtung mit Anregungslicht detektierten Remissions-Messwerts.
Die während der Beleuchtung mit Anregungslicht detektierten Remissions-Messwerte MR können daher sowohl im Fall eines schnell anklingenden vollflächig aufgebrachten Lumineszenzstoffs als auch durch eine zusätzliche Fluoreszenz F anderer, lokal aufgebrachter Farben oder Fluoreszenzstoffe verfälscht sein.
Zur Echtheitsprüfung der Banknote 3 werden beispielsweise die Lumineszenz-Messwerte eines vollflächig ins Substrat eingebrachten Lumineszenzstoffs untersucht und dabei mit den Remissions-Messwerten der Banknote verglichen. Werden nun für diesen Vergleich die verfälschten Remissions-Messwerte verwendet, so kann dies zu einer fehlerhaften Echtheitsbeurteilung der jeweiligen Banknote führen.
Bei einem Lumineszenzsensor wird üblicherweise im Detektionsstrahlengang des Detektors ein Sperrfilter eingebaut, der das Anregungslicht möglichst stark unterdrückt, z.B. auf einen Faktor von T*=10^-5 dämpft, damit möglichst wenig Anregungslicht zum Detektor gelangt. Da jedoch trotz des Sperrfilters eine vollständige Unterdrückung des Anregungslichts nicht gelingt, für das Anregungslicht aber einer erhebliche Intensität verwendet wird, dringt üblicherweise dennoch ein Teil des Anregungslichts A zum Detektor vor. Das zum Detektor - trotz des Sperrfilters - vordringende Anregungslicht kann eine mit der zu detektierenden Lumineszenz vergleichbare Intensität aufweisen, wie es im Fall der 3c gezeigt ist.
Es wurde herausgefunden, dass das Problem der Verfälschung der Remissions-Messwerte MR (durch die gleichzeitig auftretende Lumineszenz) dadurch gelöst werden kann, dass im Detektionsstrahlengang 8 für das Anregungslicht A kein Sperrfilter verwendet wird, sondern ein größerer Anteil des Anregungslichts A bis zum Detektor 6 durchgelassen wird. Im Detektionsstrahlengang 8 des Sensors 10 wird - an Stelle des Sperrfilters - ein spektraler Detektionsfilter 5 eingebaut, welcher das Anregungslicht nur teilweise unterdrückt, z.B. nur auf einen Faktor von T=10^-2, und nicht - wie sonst üblich - möglichst stark unterdrückt. Die geringer Dämpfung des Anregungslichts A im Detektionsstrahlengang 8 führt dazu, dass der Anteil der detektierten Anregungsintensität deutlich erhöht wird, während der (zur Verfälschung führende) Beitrag der Lumineszenz - aufgrund unveränderter Anregungsintensität der Banknote - gleich bleibt (die auf die Banknote treffende Anregungsintensität wird durch die veränderte Dämpfung im Detektionsstrahlengang nicht beeinflusst). Da die zum Detektor durchgelassene Anregungsintensität - aufgrund der geringeren Dämpfung - dann viel größer ist als der (verfälschende) Beitrag, den die Lumineszenz-Intensität zum Remissions-Messwert beisteuert, führt die Lumineszenz dann nur mehr zu einer vernachlässigbaren Verfälschung des Remissions-Messwerts.
In 3c ist der zeitliche Verlauf der auf den Detektor 6 auftreffenden Intensität im bisher üblich Fall einer möglichst starken Dämpfung des Anregungslichts gezeigt (Transmission des spektralen Detektionsfilters 5 von T*=10^-5). Und in 3d ist der zeitliche Verlauf der auf den Detektor 6 auftreffenden Intensität im Fall einer geringeren Dämpfung des Anregungslichts gezeigt (Transmission des spektralen Detektionsfilters 5 von T=10^-2). Beim Vergleich der 3c und 3d ist zu erkennen, dass im Fall der starken Dämpfung der zum Zeitpunkt t1 detektierte Remissions-Messwert MR deutlich durch die Lumineszenz L verfälscht ist. Im Fall der geringeren Dämpfung bleibt der zum Zeitpunkt t1 detektierte Remissions-Messwert MR dagegen von der Lumineszenz L nahezu unverfälscht. Zum Zeitpunkt t2 wird der Lumineszenz-Messwert ML detektiert. Der abfallende Ast der Lumineszenzkurve aus 3d entspricht dem aus 3c, doch die größere y-Skalierung in 3d führt dazu, dass der abfallende Ast der Lumineszenzkurve und damit auch Lumineszenz-Messwert ML auf der y-Achse weiter unten liegen. An der größeren y-Skalierung in 3d ist zudem erkennbar, dass der zum Zeitpunkt t1 detektierte Remissions-Messwert MR im Vergleich zum Fall aus 3c stark erhöht ist.
Falls der zu detektierende Lumineszenzstoff der Banknote zeitlich langsam anklingt (d.h. den Remissions-Messwert nicht übermäßig verfälscht) braucht die Transmission des spektralen Detektionsfilters für das Anregungslicht nicht so stark erhöht zu werden. Dann können sowohl der erhöhte Remissions-Messwert MR als auch der deutlich geringere Lumineszenz-Messwert ML mit demselben Detektor 6 mit ausreichender Genauigkeit detektiert werden. Gegebenenfalls kann ein spezieller Detektor 6 verwendet werden, der einen besonders großen Dynamikbereich hat.
Falls der zu detektierende Lumineszenzstoff der Banknote zeitlich schnell anklingt (d.h. den Remissions-Messwert stark verfälscht), ist eine deutlich erhöhte Transmission des spektralen Detektionsfilters für das Anregungslicht notwendig. Um in diesem Fall eine Übersteuerung des der Messung zu vermeiden, kann bei der Messung eine dynamische Empfindlichkeitsumschaltung durchgeführt werden. Beispielsweise wird dazu ein in der Verstärkung umschaltbarer Strom-Spannungs-Wandler verwendet, vgl. die in 6 gezeigte elektronische Schaltung. Die Steuereinrichtung 7 des Sensors 10 sorgt für eine Umschaltung der Verstärkung des Strom-Spannungs-Wandlers mit Hilfe eines Halbleiterschalters S1, der über ein Steuersignal Us der Steuereinrichtung 7 wahlweise in den geöffneten oder den geschlossenen Zustand gebracht wird. Während der Beleuchtung mit einem Anregungslichtpuls ist S1 geschlossen, so dass der niederohmige Widerstand R2 dem hochohmigen Wiederstand R1 parallel geschaltet ist. Für die Detektion des großen Remissions-Messwerts MR hat der Strom-Spannungs-Wandler dann eine niedrige Verstärkung. Nach Detektion des Remissions-Messwerts MR öffnet die Steuereinrichtung 7 den Halbleiterschalter S1 mit Hilfe des Steuersignals Us, damit der Strom-Spannungs-Wandler - für die Detektion des niedrigen Lumineszenz-Messwerts ML - eine große Verstärkung hat. Zur Vermeidung von Übersteuerungszuständen wird der zeitliche Ablauf des Steuersignals Us vorzugsweise so gelegt, dass der Halbleiterschalter S1 bereits vor Beginn des Anregungslichtpulses geschlossen wird und erst nach Ende des Anregungslichtpulses wieder geöffnet wird.
Für eine erhöhte Stabilität der elektronischen Schaltung können Kondensatoren verwendet werden, die zu den Widerständen parallel geschaltet sind. Durch eine entsprechende Wahl der Kondensatoren kann zudem die Verstärkungsbandbreite eingestellt werden. Die Kapazitätswerte C1 und C2der Kondensatoren können beispielsweise entsprechend nachfolgender Formel gewählt werden: $C_{x} = \frac{1}{4 π R_{x} f_{c}} (1 + \sqrt{1 + 8 π R_{x} f_{c} C_{i}})$

mit R_x=R1 bzw. R2 und C_x=C1 bzw. C2
fc = Verstärkungs-Bandbreite-Produkt des Operationsverstärkers OP
Ci = Summe von Photodiodenkapazität und OP-Eingangskapazität.
Um einen geringen Lumineszenz-Messwert bereits sehr kurz nach der Beleuchtung mit dem intensivem Anregungslichtpuls zu detektieren, wird als Detektor 6 vorzugsweise ein Halbleiterdetektor mit hochdotiertem Substrat verwendet, beispielsweise eine Silizium-Photodiode mit hochdotiertem Si-Substrat. Insbesondere wird ein Halbleiterdetektor verwendet, dessen Substrat eine Ladungsträgerlebensdauer aufweist, die deutlich geringer ist als der zeitliche Abstand zwischen dem Anregungslichtpuls und dem Detektieren des Lumineszenz-Messwerts ML. Bevorzugt beträgt die Ladungsträgerlebensdauer im Substrat des Halbleiterdetektors höchstens 20 µs, besonders bevorzugt höchstens 10 µs. Damit wird erreicht, dass der Lumineszenz-Messwert ML in sehr geringem zeitlichen Abstand nach Ende des Anregungslichtpulses detektiert werden kann, z.B. bereits 50µs- 200µs nach Ende des Anregungslichtpulses. Dies ermöglicht auch bei großer Transportgeschwindigkeit der Banknoten, dass der Detektionsbereich der Remissionsmessung (erster Detektionsbereich D1) und der Detektionsbereich der Lumineszenz-Messung (zweiter Detektionsbereich D2) flächenmäßig stark überlappen, z.B. zu mindestens 80%, vgl. 5.
In 4a ist ein Beispiel für den spektralen Verlauf des zur Anregung der Banknote verwendeten Anregungslichts A und des von der Banknote emittierten Lumineszenzlichts L gezeigt. Außerdem ist in 4a beispielhaft ein Transmissionsspektrum T eines spektralen Detektionsfilters 5 gezeigt, der sich im Detektionsstrahlengang 8 des Sensors 10 befindet. Das Transmissionsspektrum T in 4a weist eine spektrale Lumineszenz-Transmissionsbande BL im Spektralbereich des Lumineszenzlichts L auf und eine zusätzliche spektrale Transmissionsbande BA im Spektralbereich des Anregungslichts A, die die spektrale Anregungsbande des Anregungslichts A spektral vollständig einschließt. Die Transmissionsbande BL kann das Lumineszenzlicht ebenfalls vollständig einschließen, aber alternativ auch nur einen spektralen Anteil des Lumineszenzlichts L durchlassen.
Der spektrale Detektionsfilter 5 lässt in der zusätzlichen spektralen Transmissionsbande BA beispielsweise 20% des Anregungslichts durch und in der spektralen Lumineszenz-Transmissionsbande BL 95%. Der spektrale Abstand Δλ_F der beiden Transmissionsbanden BA und BL, gemessen an den Halbwertspunkten der jeweiligen Transmissionsbande BA bzw. BL, liegt bevorzugt bei mindestens 10 nm, vgl. 4a. Beispielsweise wird als spektraler Detektionsfilter 5 ein Interferenzfilter verwendet, bei dem die Transmissionsbanden BL und BA entsprechend der spektralen Lage des Lumineszenzlichts L und des Anregungslichts A gewählt werden.
Das Transmissionsspektrum T des spektralen Detektionsfilters 5 kann verschiedene Formen haben. Beispielsweise kann die zusätzliche spektrale Transmissionsbande BA symmetrisch oder asymmetrisch um die Spektralkurve des Anregungslichts A positioniert sein. In 4b-e sind vier Beispiele für die zusätzliche spektrale Transmissionsbande BA gezeigt, die nur teilweise mit der spektralen Anregungsbande des Anregungslichts A überlappen. Die zusätzliche spektrale Transmissionsbande BA kann z.B. in der oberen spektralen Flanke des Anregungslichts A liegen (vgl. 4b) oder in der unteren spektralen Flanke des Anregungslichts A (vgl. 4c).
Die spektrale Form der zusätzliche spektrale Transmissionsbanden aus 4d und 4e ist so gewählt, dass der spektrale Detektionsfilter 5 in beiden spektralen Flanken des Anregungslichts A jeweils eine zusätzliche spektrale Transmissionsbande hat, und zwar eine erste zusätzliche Transmissionsbande BA_u, die spektral in der unteren spektralen Flanke des Anregungslichts A liegt, und eine zweite zusätzliche Transmissionsbande BA_o, die spektral in der oberen spektralen Flanke des Anregungslichts A liegt. Damit wird erreicht, dass die durch den spektralen Filter 5 transmittierte Intensität des Anregungslichts A selbst bei einer etwaigen spektrale Drift des Anregungslichts A (die z.B. aufgrund einer Temperaturänderung auftreten kann) nicht verändert wird. Denn beispielsweise würde eine spektrale Verschiebung der spektralen Anregungsbande zu größeren Wellenlängen zu einer erhöhten Intensität in der Transmissionsbande BA_o der langwelligen Flanke führen und in der Transmissionsbande BA_u der kurzwelligen Flanke zu einer reduzierten Intensität. Das heißt, beide Änderungen sind gegenläufig zueinander und gleichen sich zumindest teilweise aus. Im Gegensatz dazu wäre eine einzige zusätzliche Transmissionsbande in nur einer der beiden Flanken ungünstiger, da keine derartige Kompensation erfolgen würde. Optional kann auch einen dritte zusätzliche Transmissionsbande BA_m in der spektralen Mitte des Anregungslichts vorhanden sein.

Claims

Sensor zur Prüfung von Dokumenten, insbesondere von Wertdokumenten, z.B. zur Echtheitsprüfung der Dokumente, umfassend: - eine Beleuchtungseinrichtung (1a, 1b) zum Beleuchten eines Dokuments (3) mit einem oder mehreren Anregungslichtpulsen eines Anregungslichts (A), das dazu geeignet ist, das Dokument zur Emission von Lumineszenzlicht (L) anzuregen, und - einen Detektor (6) zum Detektieren mindestens eines Remissions-Messwerts (MR) des Dokuments, und mindestens eines Lumineszenz-Messwerts (ML) des Dokuments, und - einen Detektionsfilter (5), der sich in einem zwischen dem Dokument (3) und dem Detektor (6) gebildeten Detektionsstrahlengang (8) befindet, und - eine Steuereinrichtung (7) zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung (1a, 1b) und des Detektors (6), wobei die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den Detektor (6) so anzusteuern, dass der Detektor (6) mindestens einen Remissions-Messwert (MR) des Dokuments zu mindestens einem Zeitpunkt detektiert, zu dem das Dokument mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts (A) beleuchtet wird, und mindestens einen Lumineszenz-Messwert (ML) des Dokuments zu mindestens einem Zeitpunkt nach Ende des jeweiligen Anregungslichtpulses detektiert, - eine Auswerteeinrichtung (9) zum Prüfen des Dokuments anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Remissions- Messwerts (MR) und anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Lumineszenz-Messwerts (ML), dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsfilter (5) ein spektraler Detektionsfilter ist, dessen spektrale Transmission so gewählt ist, dass durch den spektralen Detektionsfilter (5) sowohl das auf den spektralen Detektionsfilter treffende Lumineszenzlicht des Dokuments als auch mindestens 0,5% des auf den spektralen Detektionsfilter (5) treffenden Anregungslichts (A) transmittiert werden.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Transmission des spektralen Detektionsfilter (5) so gewählt ist, dass mindestens 80% des auf den spektralen Detektionsfilter treffenden Lumineszenzlicht des Dokuments durch den spektralen Detektionsfilter (5) transmittiert werden.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Transmission, die der spektrale Detektionsfilter (5) im Spektralbereich des Lumineszenzlichts (L) aufweist, um mindestens einen Faktor 4 größer ist als eine maximale Transmission, die der spektrale Detektionsfilter (5) im Spektralbereich des Anregungslichts (A) aufweist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spektrale Detektionsfilter (5) ein Transmissionsspektrum aufweist, das eine spektrale Lumineszenz-Transmissionsbande (BL) im Spektralbereich des Lumineszenzlichts (L) des Dokuments aufweist und mindestens eine zusätzliche spektrale Transmissionsbande (BA) im Spektralbereich des Anregungslichts (A).
Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche Transmissionsbande (BA) mit dem Anregungslicht (A) spektral überlappt, insbesondere teilweise spektral überlappt oder das Anregungslicht (A) spektral vollständig einschließt.
Sensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der spektrale Detektionsfilter (5) in seiner Lumineszenz-Transmissionsbande (BL) eine größere Transmission aufweist als in seiner mindestens einen zusätzlichen Transmissionsbande (BA).
Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Transmissionsbande (BA) von der Lumineszenz-Transmissionsbande (BL) einen spektralen Abstand von mindestens 10 nm hat, bevorzugt von mindestens 20 nm.
Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungslicht (A) eine spektrale Anregungsbande mit einer oberen spektralen Flanke und einer unteren spektralen Flanke aufweist, und der spektrale Detektionsfilter (5) eine erste zusätzliche spektrale Transmissionsbande (BA_u) aufweist, die spektral in der unteren spektralen Flanke der Anregungsbande (A) liegt, und eine zweite zusätzliche spektrale Transmissionsbande (BA_o) aufweist, die spektral in der oberen spektralen Flanke der Anregungsbande (A) liegt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den Detektor (6) oder eine mit diesem verbundene elektronische Schaltung so anzusteuern, dass der jeweilige Remissions-Messwert (MR) mit geringerer Empfindlichkeit gemessen wird als der jeweilige Lumineszenz-Messwert (ML).
Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, in dem Zeitraum zwischen der Detektion des jeweiligen Remissions-Messwerts (MR) und des jeweiligen Lumineszenz-Messwerts (ML) eine Empfindlichkeits-Einstellung des Detektors (6) oder eines mit dem Detektor (6) verbundenen Verstärkers oder eines mit dem Detektor verbundenen Strom-Spannungs-Wandlers so umzuschalten, dass der Remissions-Messwert (MR) mit geringerer Empfindlichkeit gemessen wird als der Lumineszenz-Messwert (ML).
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (6) ein halbleiterbasierter Detektor mit einer Ladungsträgerlebensdauer von höchstens 20 µs ist.
Verfahren zur Prüfung von Dokumenten, insbesondere zur Echtheitsprüfung der Dokumente, mit den Schritten: - Beleuchten eines Dokuments (3) mit einem oder mehreren Anregungslichtpulsen eines Anregungslichts (A), das dazu geeignet ist, das Dokument zur Emission von Lumineszenzlicht (L) anzuregen, - Detektieren mindestens eines Remissions-Messwerts (MR) des Dokuments zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem das Dokument mit einem Anregungslichtpuls des Anregungslichts (A) beleuchtet wird, mittels eines Detektors (6), - Detektieren mindestens eines Lumineszenz-Messwerts (ML) des Dokuments zu mindestens einem Zeitpunkt nach Ende des jeweiligen Anregungslichtpulses mittels des Detektors (6), - Prüfen des Dokuments (3) anhand des von dem Detektor (6) detektierten mindestens einen Remissions- Messwerts (MR) und anhand des von dem Detektor detektierten mindestens einen Lumineszenz- Messwerts (ML), wobei sich in einem zwischen dem Dokument (3) und dem Detektor (6) gebildeten Detektionsstrahlengang (8) ein spektraler Detektionsfilter (5) befindet, dessen spektrale Transmission (T) so gewählt ist, dass durch den spektralen Detektionsfilter (5) sowohl das auf den spektralen Detektionsfilter (5) treffende Lumineszenzlicht (L) des Dokuments als auch mindestens 0,5% des auf den spektralen Detektionsfilter (5) treffenden Anregungslichts (A) transmittiert wird, das von dem Dokument remittiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dokument (3) und Detektor (6) während des Detektierens relativ zueinander transportiert werden, und dass der Remissions-Messwert und der Lumineszenz-Messwert mit derart geringem zeitlichem Abstand voneinander detektiert werden, dass die Detektionsbereiche (D1, D2) auf dem Dokument, von denen der jeweilige Remissions-Messwert und der jeweilige Lumineszenz-Messwert detektiert werden, zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 80%, überlappen.
Vorrichtung zur Prüfung eines Dokuments mit einem Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Vorrichtung nach einem Anspruch 14 mit einer Transporteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Dokument (3) und den Detektor (6) während des Detektierens des Remissions- und des Lumineszenz-Messwerts relativ zueinander zu transportieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) des Sensors (10) dazu eingerichtet ist, den Detektor (6) so anzusteuern, dass der jeweilige Remissions-Messwert (MR) und der jeweilige Lumineszenz-Messwert (ML) mit derart geringem zeitlichem Abstand voneinander detektiert werden, dass die Detektionsbereiche (D1, D2) auf dem Dokument, von denen der jeweilige Remissions-Messwert und der jeweilige Lumineszenz-Messwert detektiert werden, zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 80%, überlappen.