DE102020002587A1

DE102020002587A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Substrats mit einem Lumineszenzstoff

Info

Publication number: DE102020002587A1
Application number: DE102020002587.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rauscher; Peter Kersten; Thomas Giering
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-04
Also published as: US20230186712A1; EP4143796A1; WO2021219249A1

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, bei dem ein Substratlumineszenzkennwert für das Substrat ermittelt wird, wozu eine Anzahl N von Lumineszenzintensitätswerten an jeweils verschiedenen Orten auf dem Wertdokument erfasst und der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt wird. Vorzugsweise kann geprüft werden, ob der Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt

Description

Die vorliegende Erfindung betriff ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Unter Wertdokumenten werden hier blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher Sicherheitsmerkmale, das heißt nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale, auf, deren Vorhandensein mit vorgegebenen Eigenschaften ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugte Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks, Ausweisdokumente und insbesondere Banknoten.
Unter einem Substrat für ein Wertdokument wird hier blatt- oder bahnförmiges Material verstanden, das zur Herstellung eines Wertdokuments verwendet werden kann, während ein Substrat eines Wertdokuments den blattförmigen Körper des Wertdokuments darstellt. Bei dem Material für Substrate kann es sich beispielsweise um Papier, insbesondere Banknotenpapier, Polymersubstrate oder Kombinationen aus Papier- und Polymerschichten und/oder -elementen handeln.
Als Sicherheitsmerkmal von Wertdokumenten wie z.B. Banknoten werden seit längerem unter anderem in das Substrat des jeweiligen Wertdokuments flächig ein- oder auf das Substrat aufgebrachte Lumineszenzstoffe verwendet, die ein für den jeweiligen Lumineszenzstoff charakteristisches Lumineszenverhalten zeigen: auf Beleuchtung mit geeigneter optischer Anregungsstrahlung hin gibt ein solcher Lumineszenzstoff Lumineszenzstrahlung mit für den Lumineszenzstoff charakteristischen Lumineszenzeigenschaften ab. Zu den Eigenschaften zählt insbesondere das Spektrum der Lumineszenzstrahlung. Meist werden solche Lumineszenzstoffe flächig in ein Substrat für ein Wertdokument eingebracht. Dies kann beispielsweise bei der Papierherstellung erfolgen. Umfasst das Substrat mehr als eine Schicht, wie im Fall von Hybridbanknoten, braucht der Lumineszenzstoff nur in einer der Schichten, beispielsweise der Papierschicht vorhanden zu sein. Der Lumineszenzstoff kann aber auch nachträglich auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt werden. Besonders im ersten Fall liegt der Lumineszenzstoff typischerweise wenigstens annähernd gleichmäßig in dem Substrat verteilt vor. Unter einem Lumineszenzstoff wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch eine Mischung von Lumineszenzmaterialien bzw. -stoffen verstanden.
Solche Sicherheitsmerkmale sind mit einem auf die Sicherheitsmerkmale ausgelegten Lumineszenzsensor maschinell detektierbar, so dass deren Detektion Anwesenheit für einen Echtheitsnachweis herangezogen werden kann. Beispielsweise können Wertdokumente mit einem solchen Sicherheitsmerkmal an dem Lumineszenzsensor vorbeitransportiert werden, wobei eine Erfassung der Lumineszenzeigenschaft bzw. Lumineszenzeigenschaften des Sicherheitsmerkmals während des Vorbeitransports geschieht. Je nach Prüfergebnis kann das Wertdokument danach entsprechend weiterbehandelt, beispielsweise sortiert, werden.
Zur Prüfung des Vorhandenseins eines Lumineszenzstoffs in oder auf einem Substrat kann geprüft werden, ob für verschiedene Orte auf dem Wertdokument mittels geeigneter Anregungsstrahlung Lumineszenzstrahlung mit einem für den Lumineszenzstoff charakteristischen Lumineszenzeigenschaften, insbesondere Spektrum, angeregt und in der Folge detektiert werden kann. Die Intensitäten der angeregten Lumineszenzstrahlung hängen unter anderem von der Konzentration bzw. Menge des Lumineszenzstoffs an dem jeweiligen Ort ab. Da die Intensitäten der angeregten Lumineszenzstrahlung bzw. die Lumineszenzintensitäten sehr gering sind, werden häufig bei bekannten Verfahren die Lumineszenzintensitäten über die verschiedene Orte auf einem Wertdokument integriert oder gemittelt. Der integrierte Wert oder der Mittelwert wird als Lumineszenzkennwert für das Wertdokument verwendet. Dieser wird als Maß dafür angesehen, dass das Substrat wenigstens eine vorgegebene Menge des Lumineszenzstoffs enthält.
Die Intensität der angeregten Lumineszenzstrahlung hängt jedoch weiter zum einen von Detektionsbedingungen, insbesondere der Stärke der Anregungsstrahlung, und zum anderen von weiteren Eigenschaften des Substrats selbst ab. Zu diesen gehört unter anderem das Vorhandsein von Elementen, beispielsweise Schichten, auf dem Substrat, die die Lumineszenzstrahlung schwächen können. Dabei kann es sich beispielsweise um Druckschichten oder Aufdrucke oder lokale Verschmutzungen handeln. Diese können den Mittelwert für die Lumineszenzintensität und damit den Lumineszenzkennwert beeinflussen, so dass dieser nicht sehr aussagekräftig ist.
Weitere Probleme können sich bei der Verwendung des Mittelwerts als Lumineszenzkennwert dadurch ergeben, dass ein Wertdokument einen Bereich aufweist, der keinen Lumineszenzstoff enthält, beispielsweise ein Fenster. Je nachdem, ob im Einzelfall je nach Lage des Wertdokuments bei Erfassung der Lumineszenzstrahlung der Fensterbereich miterfasst wird oder nicht, können sich deutlich unterschiedliche Mittelwerte und damit Schwankungen im Lumineszenzkennwert ergeben.
Mit den bekannten Verfahren ist es daher nicht möglich, aus dem Lumineszenzkennwert eines fertigen, also bedruckten und eventuell verschmutz-ten Wertdokuments auf den Lumineszenzkennwert desselben Wertdokuments vor der Bedruckung beziehungsweise Verschmutzung zu schließen. Stellt man mit den bekannten Verfahren an einem fertigen Wertdokument einen auffälligen, insbesondere zu niedrigen, Lumineszenzkennwert fest, ist es nicht möglich, zu bestimmen, ob diese Auffälligkeit durch die Bedruck-ung oder Verschmutzung des Wertdokuments hervorgerufen wird, oder ob bereits das noch nicht bedruckte und damit nicht fertige Wertdokument, insbesondere dessen Substrat auffällig, also beispielsweise gefälscht oder von schlechter Qualität war.
Zur Prüfung auf die Echtheit eines Wertdokuments wird daher bislang meist nur geprüft, ob der ermittelte integrierte Wert oder Mittelwert bzw. Lumineszenzkennwert einen vorgegebenen Mindestschwellwert überschreitet. Dieser Mindestschwellwert ist so gering gewählt, dass störende Einflüsse wie beispielsweise die oben genannten Einflüsse nicht dazu führen, dass ein Vorhandensein des Lumineszenzstoffs wegen zur geringer Intensität nicht erkannt wird, die Abwesenheit der Lumineszenz überhaupt aber schon.
Die Größe der Lumineszenzintensität, die auch ein Indikator für die Konzentration des Lumineszenzstoffs (bezogen auf die Fläche) auf und/oder in dem Wertdokument sein könnte, kann bei dem geschilderten Vorgehen nicht ohne weiteres zur Echtheitserkennung und/ oder Qualitätsprüfung hinsichtlich der Konzentration des Lumineszenzstoffs verwendet werden. Es wäre zwar denkbar, bestimmte vorgegebene Bereiche auf einem Wertdokument zu erkennen und entsprechende Lumineszenzintensitätswerte bei der Mittelung auszuschließen, doch wäre hierzu eine genaue Information über die Art des Wertdokuments und dessen Lage (Drehung um eine Achse parallel zur Längsrichtung) und Orientierung (Drehung um eine Achse normal zur Ebene des Wertdokuments) und gegebenenfalls der Lage der Messorte auf dem Wertdokument notwendig. Darüber hinaus wäre die Auswertung für viele Anwendungen, insbesondere in Banknotenbearbeitungsvorrichtungen mit hoher Transportgeschwindigkeit, zu aufwendig. Auch würden Verschmutzungen eine aussagekräftige Prüfung beeinträchtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff anzugeben, das auch bei Vorliegen von bereichsweisen Verschmutzungen oder eines bereichsweise Drucks auf einem solche Substrat verwendbar und einfach durchführbar ist. Weiter soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, bei dem ein Substratlumineszenzkennwert für das Substrat ermittelt wird, wozu eine Anzahl N von Lumineszenzintensitätswerten an jeweils verschiedenen Orten auf dem Wertdokument bereitgestellt werden, und der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt wird. Es wird dann vorzugsweise geprüft, ob der Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und insbesondere eine Vorrichtung zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/ oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, mit einem Lumineszenzsensor zum Erfassen einer Lumineszenzintensität für den vorgegebenen Lumineszenzstoff und Bilden eines entsprechenden Lumineszenzintensitätswerts für verschiedene Orte auf dem Substrat, und einer Auswerteeinrichtung, die mit dem Lumineszenzsensor über eine Datenverbindung zur Übertragung der Lumineszenzintensitätswerte verbunden ist und dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wobei als Lumineszenzintensitätswerte mittels des Lumineszenzsensors erfasste Lumineszenzintensitätswerte für das Substrat verwendet werden. Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, zum Ermitteln eines Substratlumineszenzkennwerts eine Anzahl N von Lumineszenzintensitätswerten, mittels des Lumineszenzsensors an jeweils verschiedenen Orten auf dem Wertdokument zu erfassen und bereitzustellen und den Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte zu ermitteln, und zu prüfen, ob der Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
Die Auswerteeinrichtung kann dazu vorzugsweise wenigstens einen Prozessor und einen mit dem Prozessor verbundenen Speicher aufweisen, in dem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung durch den Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Computerprogramm mit Programmcode, bei dessen Ausführung durch wenigstens einen Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Speichermedium auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist.
Bei dem Verfahren wird ein Substrat geprüft, in und/oder auf dem sich verteilt wenigstens ein vorgegebener Lumineszenzstoff befindet. Dieser ist vorzugsweise wenigstens näherungsweise gleichmäßig bzw. homogen wenigstens in dem untersuchten Bereich des Substrats verteilt. Das Substrat kann prinzipiell Bereiche aufweisen, die keinen Lumineszenzstoff enthalten, beispielsweise Fensterbereiche, jedoch ist dies nicht notwendig. Soweit das Substrat bahnförmig ist, kann ein Abschnitt vorgegebener Länge geprüft werden.
Bei dem Verfahren wird für N (N>2) verschiedene Orte auf dem Substrat, im Folgenden auch als Erfassungsorte bezeichnet, jeweils ein Lumineszenzintensitätswert bereitgestellt, der die Intensität von von geeigneter Anregungsstrahlung angeregter, von dem jeweiligen Ort ausgehender Lumineszenzstrahlung wiedergibt. Als Lumineszenzintensitätswert kann jeweils ein entsprechender Messwert eines Lumineszenzsensors oder ein anderer Wert, der eine monotone Funktion eines solchen Messwerts ist, verwendet werden. Die verschiedenen Erfassungsorte können beliebig über das Substrat verteilt sein. Vorzugsweise sind sie über das gesamte Wertdokument, besonders bevorzugt wenigstens näherungsweise gleichmäßig, verteilt, d. h. nicht nur in einem Bereich konzentriert. Beispielsweise können sie entlang einer oder mehrere Spuren angeordnet sein, die sich über das Substrat, beispielsweise parallel zu einer Längs- oder Querrichtung des Substrats, erstrecken. Weiter können ein oder mehrere der Erfassungsorte auch in Bereichen liegen, die keine Lumineszenzstoffe enthalten. Vorzugsweise ist die Anzahl der Orte N und damit der Lumineszenzintensitätswerte größer als 20. Zur Bereitstellung dieser Lumineszenzintensitätswerte genügt es grundsätzlich, diese zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise in einem Speicher, zu sammeln. Vorzugsweise werden bei dem Verfahren die Lumineszenzintensitätswerte jedoch mittels eines Lumineszenzsensors erfasst und so, gegebenenfalls nach Speicherung in einer Speichervorrichtung, bereitgestellt. Die Vorrichtung verfügt hierzu über den Lumineszenzsensor zum Erfassen einer Lumineszenzintensität für den vorgegebenen Lumineszenzstoff und Bilden eines entsprechenden Lumineszenzintensitätswerts für verschiedene Orte auf dem Substrat. Vorzugsweise kann bei dem Verfahren zur Erfassung der Lumineszenzintensitätswerte das Substrat mit vorgegebener, vorzugsweise konstanter Geschwindigkeit an dem Lumineszenzsensor vorbeitransportiert werden, wobei die Messwerte für die Lumineszenzintensität während des Vorbeitransportierens erfasst werden. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass dies eine schnellere maschinelle Prüfung größerer Anzahlen von Substraten, insbesondere Wertdokumenten, ermöglicht, sondern auch, dass der Lumineszenzsensor einfacher aufgebaut sein kann. Entsprechend können bei der Vorrichtung vorzugsweise der Lumineszenzsensor und die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, die Lumineszenzintensitätswerte für ein Substrat zu erfassen, während dieses an dem Lumineszenzsensor mit vorgegebener, vorzugsweise konstanter Transportgeschwindigkeit vorbeitransportiert wird. Auf diese Weise können einfach Lumineszenzintensitätswerte für über das Substrat verteilte Orte erfasst werden, insbesondere entlang wenigstens einer, vorzugsweise mehr als einer Spur bzw. Messspur parallel zur Transportrichtung.
Besonders bevorzugt kann die Vorrichtung hierzu eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Substrats entlang eines Transportpfades mit der vorgegebenen Transportgeschwindigkeit aufweisen, an dem der Lumineszenzsensor angeordnet ist.
Unter Verwendung der Lumineszenzintensitätswerte wird dann für das Substrat ein Substratlumineszenzkennwert ermittelt. Dieser kann als Maß dafür verwendet werden, welche Menge bzw. Konzentration des Lumineszenzstoffs das Substrat selbst, also ohne Druck oder Verschmutzung oder Bereiche ohne Lumineszenzstoff aufweist. Dies erscheint sinnvoll, da der Lumineszenzstoff wenigstens näherungsweise gleichmäßig in dem Substrat verteilt sein soll. Im Folgenden wird der besseren Lesbarkeit halber statt des Begriffs Substratlumineszenzkennwert die kürzere Bezeichnung Lumineszenzkennwert verwendet.
Bei der Herstellung eines Wertdokuments kann das für die Herstellung des Wertdokuments verwendete Substrat vor dem Bedrucken oder vor dem Hinzufügen anderer Sicherheitselemente durch diesen Substratlumineszenzkennwert bzw. Lumineszenzkennwert charakterisiert werden.
Der Lumineszenzkennwert wird in Abhängigkeit von einer Rangordnung der erfassten Lumineszenzintensitätswerte ermittelt. Soweit nicht bereits für die bereitgestellten Lumineszenzintensitätswerte eine Rangordnung vorliegt, wird für diese eine Rangordnung gebildet. Insbesondere kann diesen ein Rang bzw. Rangindex zugeordnet werden.
Im einfachsten Fall kann die Rangordnung eine Ordnung nach der Größe der einzelnen bereitgestellten Lumineszenzintensitätswerte darstellen, d. h. der Rang bzw. ein diesen darstellender Rangindex kann der Größe der einzelnen bereitgestellten Lumineszenzintensitätswerte entsprechen. Sind zwei Lumineszenzintensitätswerte gleich, kann ihnen der gleiche Rang zugewiesen werden oder ihnen können unmittelbar aufeinander folgende Ränge zugewiesen werden. Es ist aber auch möglich, eine Rangordnung auf der Basis vorgegebener, sich aufsteigend aneinander anschließender Intervalle, denen jeweils ein aufsteigender Rang bzw. ein diesen darstellender Rangindex zugeordnet ist, festzulegen; die Anzahl der Intervalle ist dabei vorzugweise größer als 10. Einem Lumineszenzintensitätswert wird dann der Rang zugeordnet, der demjenigen der Intervalle entspricht, in dem der Lumineszenzintensitätswert liegt. Die Intervalllängen können dabei gleich oder unterschiedlich sein. Zählt man die Anzahl der Lumineszenzintensitätswerte in den einzelnen Intervallen, kann sich eine Häufigkeitsverteilung der Lumineszenzintensitätswerte ergeben, bei der die Klassen durch die Intervalle gegeben sind. Die Verwendung der Rangordnung hat mehrere Vorteile. Da die Orte, für die die Lumineszenzintensitätswerte gemessen wurden, d. h. die Erfassungsorte, und deren Anordnung zueinander beim Ermitteln keine Rolle spielen, ist der ermittelte Substratlumineszenzkennwert, je nach Anzahl N und Position der Erfassungsorte, weitgehend oder vollkommen unabhängig von der Lage und Orientierung des Substrats, vorzugsweise Wertdokuments. Werden die Substrate transportiert, spielt auch eine ungenaue Ausrichtung der Substrate relativ zu der Transporteinrichtung keine oder eine nur sehr geringe Rolle. Ein so ermittelter Substratlumineszenzkennwert kann daher als charakteristisch für das Substrat angesehen werden.
Es wurde gefunden, dass so bestimmte Substratlumineszenzkennwerte für ein unbedrucktes Substrat für ein Wertdokument, ein frisch gedrucktes Wertdokument auf Basis des Substrats und ein gleichartiges, umgelaufenes, insbesondere lokal verschmutztes, Wertdokument gut übereinstimmen.
Bei einer ersten bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens kann zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts eine positive Zahl p mit 0,4<p<1 vorgegeben werden. Es wird dann ein Wert ermittelt, unterhalb dessen oder gleich dem mindestens ein Anteil p der Lumineszenzintensitätswerte und gleich dem oder oberhalb dessen mindestens der Rest der Lumineszenzintensitätswerte liegt, und der Substratlumineszenzkennwert wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert bestimmt. Zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts kann auch eine positive Zahl p mit 0,4<p<1 vorgegeben werden, und dann ein p-Quantil einer Verteilung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt werden, und der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von dem ermittelten p-Quantil bestimmt wird. Dieses Vorgehen ermöglicht es sehr einfach, Lumineszenzintensitätswerte von Erfassungsorten, an denen kein Lumineszenzstoff vorhanden ist und/oder an denen es zu einer Abschwächung der Lumineszenzstrahlung durch wenigstens teilweise die Lumineszenzstrahlung schwächenden Schichten oder Elemente kommt, nicht direkt in den Lumineszenzkennwert einfließen zu lassen. Die Zahl p bestimmt unter anderem, welcher Anteil der kleinsten Lumineszenzintensitätswerte als zu klein gilt. Der Lumineszenzkennwert ist dann im Wesentlichen durch die Lumineszenzintensitätswerte von Orten bestimmt, bei denen Lumineszenzstrahlung ohne Beeinträchtigung auftreten sollte. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, bei dem ein Substratlumineszenzkennwert für das Substrat ermittelt wird, wozu eine Anzahl N >2, vorzugsweise N> 20, von Lumineszenzintensitätswerten an jeweils verschiedenen Orten auf dem Wertdokument erfasst wird, und der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von p-Quantil einer Verteilung der Lumineszenzintensitätswerte für eine Zahl p>0,4 und kleiner 1 ermittelt wird, und geprüft wird, ob der Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Hierfür gelten die Ausführungen zu dem ersten Anspruch entsprechend. Im einfachsten Fall kann als Substratlumineszenzkennwert der ermittelte Wert bzw. das p-Quantil verwendet werden. Der Substratlumineszenzkennwert kann aber auch durch den Wert einer monotonen Funktion des ermittelten Wertes bzw. des p-Quantils gegeben sein. Insbesondere kann der Substratlumineszenzkennwert durch Multiplikation des ermittelten Werts mit einem vorgegebenen Faktor erhalten werden.
Bei einer zweiten bevorzugten Weiterbildung können bei dem Verfahren zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts nicht-negative Zahlen p<1 und q<1-p mit 0,4<p<1 vorgegeben werden und es können diejenigen der Lumineszenzintensitätswerte verwendet werden, die größer als die p*N kleinsten der Messwerte oder gleich den p*N kleinsten der Messwerte sind und die kleiner als die q*N größten der Lumineszenzintensitätswerte sind. p und q stellen also Anteile der Lumineszenzintensitätswerte dar, die im weiteren nicht zur Ermittlung des Lumineszenzkennwerts verwendet werden. Es wird also nur ein Anteil 1-p-q der Lumineszenzintensitätswerte verwendet, die nicht zu den p*N kleinsten oder q*N größten Lumineszenzintensitätswerten gehören. Vorzugsweise können bei dem Verfahren zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts diese Lumineszenzintensitätswerte zur Bildung eines Mittelwerts verwendet oder summiert werden. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass zum einen durch die Vorgabe von p kleinere Lumineszenzintensitätswerte, die beispielsweise für Orte ohne Lumineszenzstoff oder für Orte mit einer Abschwächung der Lumineszenzstrahlung durch andere Schichten, lokale Verschmutzungen oder Elemente bedingt sind, von der Mittelung bzw. Summe ausgeschlossen werden. Gleichzeitig fließen bei geeigneter Wahl der Zahl q auch zu helle bzw. zu intensitätsstarke Bereiche eines Substrates, wie sie beispielsweise im Bereich erhöhter Substratdicke, z. B. im Bereich eines Wasserzeichens, nicht in die Bildung des Substratlumineszenzkennwerts ein. Dieser gibt daher die Lumineszenzeigenschaften des Substrats selbst, also ohne beispielsweise Bedruckung oder Verschmutzung, besser wieder. Die Mittelwert- oder Summenbildung über die verbleibenden Lumineszenzintensitätswerte gleicht zufällige Schwankungen der Lumineszenzintensitätswerte aus. Der so ermittelte Substratlumineszenzkennwert ist daher ziemlich genau reproduzierbar und nur wenig empfindlich gegen zufällige Schwankungen der einzelnen Lumineszenzintensitätswerte, beispielsweise durch technisches Rauschen. Weiter ist er weitgehend unabhängig von der Position der Erfassungsorte relativ zueinander. Im einfachsten Fall kann als Substratlumineszenzkennwert der ermittelte Mittelwert bzw. die ermittelte Summe der verwendeten Lumineszenzintensitätswerte verwendet werden. Der Substratlumineszenzkennwert kann aber auch durch den Wert einer monotonen Funktion des ermittelten Mittelwertes bzw. der ermittelten Summe gegeben sein. Insbesondere kann der Substratlumineszenzkennwert durch Multiplikation des ermittelten Mittelwertes bzw. der ermittelten Summe mit einem vorgegebenen Faktor erhalten werden.
Bei beiden Weiterbildungen muss der Wert des Anteils p größer als 0,4, das heißt 40% sein. Vorzugsweise wird der Wert in Abhängigkeit von dem Typ des Substrats, insbesondere des Substrats für ein Wertdokument oder Substrats von Wertdokumenten bzw. eines Wertdokuments größer gewählt, da der resultierende Substratlumineszenzkennwert dann genauer ist. Für typische Wertdokumenttypen, beispielsweise mit Gestaltungselementen wie Druck, Fenstern und Folienelementen, kann der Anteil p vorzugsweise größer als 0,5, besonders bevorzugt größer als 0,6 sein, da für diesen Anteil der Erfassungsorte die Lumineszenzstrahlung durch die Gestaltungselemente abgeschwächt ist. Je nach Wertdokumenttyp und Gestaltung, beispielsweise bei Wertdokumenttypen mit Fenstern oder großen bedruckten Bereichen, kann p auch noch größer gewählt werden. Ein geeigneter Wert für p kann insbesondere ermittelt werden, in dem ein Wert für p gesucht wird, für den die ermittelten Substratlumineszenzkennwerte für ein unbedrucktes Substrat ohne Verschmutzungen und für ein fertig hergestelltes, also insbesondere bedrucktes Wertdokuments, möglichst gut übereinstimmen. Für typische Banknoten lässt sich beispielsweise eine Übereinstimmung bis auf etwa 5% erzielen.
Bei der zweiten bevorzugten Weiterbildung muss der Anteil q kleiner als oder gleich 1-p gewählt werden. Vorzugsweise wird der Anteil q, soweit möglich größer als 0,05 oder 5%, besonders bevorzugt größer als 0,1 oder 10% gewählt Hierdurch können zu helle bzw. zu intensitätsstarke Bereiche, beispielsweise im Bereich eines Wasserzeichens, ausgeblendet werden, so dass der ermittelte Substratlumineszenzkennwert genauer ist. Es sei angemerkt, dass das Verfahren für die Wahl von q als 1-p dem Verfahren der ersten Weiterbildung entspricht, p und q können vorzugsweise analog zu dem in vorhergehenden Absatz beschriebenen Verfahren gewählt werden. Für typische Banknoten lässt sich beispielsweise eine Übereinstimmung bis auf etwa 5% erzielen.
Werden als Lumineszenzintensitätswerte unmittelbar die von einem Lumineszenzsensor erfassten Messwerte verwendet, hängen diese von einer Reihe von Umständen der Erfassung ab, beispielsweise der Intensität der Anregungsstrahlung, mit der die Lumineszenz angeregt wird, dem Aufbau des Lumineszenzsensors und der relativen Anordnung von Substrat und Lumineszenzsensor während der Erfassung der Messwerte. Dies führt im Ergebnis dazu, dass die Größe des Substratlumineszenzkennwerts ebenfalls von diesen Umständen abhängt. Das erschwert den Vergleich der Substratlumineszenzkennwerte, die in Abhängigkeit von Lumineszenzintensitätswerten ermittelt werden, die unter unterschiedlichen Umständen, beispielsweise mit unterschiedlichen Sensoren oder Sensoranordnungen erfasst wurden.
Wie oben ausgeführt, brauchen die Lumineszenzintensitätswerte nur eine monotone Funktion der Messwerte für die Lumineszenzintensitäten zu sein. Es ist daher bevorzugt, dass der Substratlumineszenzkennwert wenigstens näherungsweise auf vorgegebene Standardbedingungen bezogen, vorzugsweise, normiert ist. Dazu können die Lumineszenzintensitätswerte auf Standardbedingungen normiert bereitgestellt sein und/oder bei der Ermittlung, insbesondere vor, während oder nach der Bildung der Rangordnung, normiert werden. Es ist aber auch möglich Zwischenergebnisse für den Substratlumineszenzkennwert auf Standardbedingungen zu beziehen, vorzugsweise zu normieren. Dadurch, dass die Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte verwendet wird, kann die Berücksichtigung eines solchen Bezugs bzw. diese Normierung an verschiedenen Stellen des Verfahrens durchführt werden. Die Normierung auf Standardbedingungen kann insbesondere so erfolgen, dass Einflüsse der Erfassungsbedingungen, insbesondere der Intensität der Anregungsstrahlung an dem jeweiligen Erfassungsort sowie Eigenschaft eines zur Erfassung der Messwerte verwendeten Sensors und/oder dessen Anordnung relativ zu dem Substrat während des Erfassens weitgehend ausgeglichen werden. So können die zur Erfassung der Messwerte verwendeten Sensoren anhand wenigstens Referenzmustern justiert oder kalibriert sein, so dass sie bei gleichen Referenzmustern an gleichen Erfassungsorten möglichst gleiche Messwert liefern. So normierte Substratlumineszenzkennwerte eignen sich insbesondere zur Prüfung von Substraten in verschiedenen Herstellungsphasen eines Wertdokuments und insbesondere auch nach Fertigstellung eines Wertdokuments. Vorzugsweise kann als einfache Standardbedingung eine vorgegebene Intensität der Anregungsstrahlung zur Anregung der Lumineszenz oder eine Unabhängigkeit von einer solchen Intensität vorgegeben sein. Die Lumineszenzintensitätswerte bzw. die Messwerte für die Lumineszenzintensitäten können dazu beispielsweise in ein Verhältnis zu der bei der Messung verwendeten Intensität der Anregungsstrahlung zur Anregung der Lumineszenz gesetzt sein.
Es wird dann vorzugsweise geprüft, ob der Substratlumineszenzkennwert, vorzugsweise der auf Standardbedingungen normierte Substratlumineszenzkennwert, ein vorgegebenes Kriterium bzw. Prüfkriterium erfüllt. Das Kriterium kann dabei auf die Art der Bestimmung des Substratlumineszenzkennwerts und/oder die Definition des Substratlumineszenzkennwerts durch das Verfahren der Bestimmung abgestimmt sein. Das Kriterium kann insbesondere für vorgegebene Substrattypen, zum Beispiel Wertdokumenttypen, beispielsweise bestimmt durch die Währung und/oder Denomination und/oder Emission, vorgegeben sein. Im einfachsten Fall können sich die Kriterien für verschiedene Substrattypen nur durch Parameter unterscheiden, wenn das Verfahren zur Bestimmung des Substratlumineszenzkennwerts gleich ist Als Kriterium kann bei einer bevorzugten Weiterbildung das Kriterium verwendet werden, dass der Substratlumineszenzkennwert mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, besonders bevorzugt, diesen übersteigt. Übersteigt der Substratlumineszenzkennwert den Grenzwert, kann dies als Hinweis darauf gewertet werden, dass das Substrat eine hinreichende Konzentration des vorgegebenen Lumineszenzstoffs enthält. Es ist aber möglich als Kriterium das Kriterium zu verwenden, dass der Substratlumineszenzkennwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt Liegt der Substratlumineszenzkennwert innerhalb des Intervalls, kann dies als Hinweis darauf gewertet werden, dass das Substrat wenigstens näherungsweise eine vorgegebene Konzentration des vorgegebenen Lumineszenzstoffs enthält. Der Grenzwert bzw. das Intervall können für vorgegebene Substrattypen vorgegeben sein, und insbesondere durch Versuche ermittelt werden. Im Anschluss an das Prüfen kann vorzugsweise ein Signal gebildet werden, das das Ergebnis des Prüfens darstellt.
Vorzugsweise hängt das Kriterium von einem mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Substratlumineszenzkennwert für ein oder vorzugsweise mehrere Referenzsubstrate vor dem Aufbringen von Druck oder einem anderen Element oder für druckfrische Wertdokumente ab. Beispielsweise kann ein Grenzwert oder ein Intervall für zulässige Substratlumineszenzkennwerte von einem Substratlumineszenzkennwert abhängen, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren für ein oder vorzugsweise mehrere Referenzsubstrate vor dem Aufbringen von Druck oder einem anderen Element oder für druckfrische Wertdokumente ermittelt wurde. Der ermittelte Lumineszenzkennwert kann beispielsweise in der Mitte eines solchen Intervalls liegen. Erfindungsgemäß für fertige, insbesondere bedruckte und gegebenenfalls lokal verschmutzte Wertdokumente ermittelte Lumineszenzkennwerte lassen Rückschlüsse auf den Lumineszenzkennwert des jeweilige Substrats des Wertdokuments zu.
Vorzugsweise kann bei dem Verfahren geprüft werden, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert als Kriterium ein vorgegebenes Echtheitskriterium für das Vorliegen eines als echt anzusehenden Substrats erfüllt, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Echtheitssignal erzeugt wird, das einen Hinweis auf das Vorliegen eines echten Substrats oder eines gefälschten Substrats darstellt.
Bei dem Verfahren kann aber auch das Substrat ein, vorzugsweise unbedrucktes, Substrat zur Herstellung von Wertdokumenten sein, und es kann geprüft werden, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Qualitätskriterium erfüllt, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung kann ein Qualitätssignal erzeugt werden, das einen Hinweis auf das Vorliegen eines Substrats mit einer vorgegebenen Konzentration oder vorgegebenen hinreichenden Konzentration des Lumineszenzstoffs (bezogen auf die Fläche) darstellt. Dies erlaubt es, ein Substrat für eine Wertdokument schon im Verlauf der Herstellung des Wertdokuments daraufhin zu prüfen, ob es nach Fertigstellung für eine spätere Echtheitsprüfung geeignet ist. Insbesondere kann bei der Qualitätsprüfung und der Echtheitsprüfung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren das gleiche Verfahren zur Ermittlung des Substratlumineszenzkennwerts verwendet werden. Die Parameter der jeweils verwendeten Kriterien können dann aufeinander abgestimmt gewählt sein.
Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens geprüfte Wertdokumente können in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Prüfens sortiert werden. Vorzugsweise kann die Vorrichtung weiter eine Ausgabeeinrichtung mit wenigstens zwei Ausgabeeinheiten aufweisen, deren Transporteinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Sortiersignal der Auswerteeinrichtung ein an dem Lumineszenzsensor vorbeitransportiertes Substrat einer ersten oder einer zweiten der Ausgabeeinheiten zuzuführen. Dabei kann dann die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Prüfens des Kriteriums ein Sortiersignal an die Transporteinrichtung abzugeben.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung in Form einer Banknotensortiervorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Lumineszenzsensors der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung in 1 in einer Richtung quer zu einer Transportrichtung,
3 eine schematische Darstellung eines Wertdokuments und von Orten auf dem Wertdokument, für die Lumineszenzintensitätswerte erfasst wurden,
4 eine schematische Darstellung von Lumineszenzintensitätswerten für das Wertdokument in 3 als Funktion des Erfassungsortes in Längsrichtung des Wertdokuments,
5 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels für ein Verfahrens zum Prüfen eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Wertdokuments mit einem vorgegebenen Lumineszenzstoff,
6 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Prüfen eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Wertdokuments mit einem vorgegebenen Lumineszenzstoff.

Eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 in 1, im Beispiel eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten 12 in Form von Banknoten, ist zur Sortierung von Wertdokumenten in Abhängigkeit von der Erkennung der Echtheit von bearbeiteten Wertdokumenten ausgebildet Echte Wertdokumente enthalten in diesem Ausführungsbeispiel einen Lumineszenzstoff, der für diese charakteristische Lumineszenzeigenschaften aufweist. Die im Folgenden beschriebenen Komponenten der Vorrichtung sind in einem nicht gezeigten Gehäuse der Vorrichtung angeordnet oder an diesem gehalten, soweit sie nicht als extern bezeichnet sind.
Die Vorrichtung verfügt über eine Zuführeinrichtung 14 zur Zuführung von Wertdokumenten, eine Ausgabeeinrichtung 16 zur Aufnahme bearbeiteter, d. h. sortierter Wertdokumente, und eine Transporteinrichtung 18 zum Transportieren von vereinzelten Wertdokumenten von der Zuführeinrichtung 14 zu der Ausgabeeinrichtung 16.
Die Zuführeinrichtung 14 umfasst im Beispiel ein Eingabefach 20 für einen Wertdokumentstapel und einen Vereinzeler 22 zum Vereinzeln von Wertdokumenten aus dem Wertdokumentstapel in dem Eingabefach 20 und zum Zuführen der vereinzelten Wertdokumente zu der Transporteinrichtung 18.
Die Ausgabeeinrichtung 16 weist im Beispiel zwei Ausgabeabschnitte 24 und 26 auf, in die bearbeitete Wertdokumente sortiert nach dem Ergebnis der Bearbeitung sortiert werden können. Im Beispiel umfasst jeder der Abschnitte ein Stapelfach und ein nicht gezeigtes Stapelrad, mittels dessen zugeführte Wertdokumente in dem Stapelfach abgelegt werden können. In anderen Ausführungsbeispielen kann einer der Ausgabeabschnitte durch eine Einrichtung zur Vernichtung von Banknoten ersetzt sein.
Die Transporteinrichtung 18 verfügt über wenigstens zwei Zweige 28 und 30, an deren Enden jeweils einer der Ausgabeabschnitte 24 bzw. 26 angeordnet ist, und an der Verzweigung über eine durch Stellsignale steuerbare Weiche 32, mittels derer Wertdokumente in Abhängigkeit von Stellsignalen den Zweigen 28 und 30 und damit den Ausgabeabschnitten 24 und 26 zuführbar sind.
An einem durch die Transporteinrichtung 18 definierten Transportpfad 36 zwischen der Zuführeinrichtung 14, im Beispiel genauer dem Vereinzeler 22, und der in Transportrichtung ersten Weiche 32 nach dem Vereinzeler 22 ist eine Sensoreinrichtung 38 angeordnet, die während des Vorbeitransports von Wertdokumenten in Transportrichtung T physikalische Eigenschaften der Wertdokumente misst und die Messergebnisse wiedergebende Sensorsignale bildet. In diesem Beispiel verfügt die Sensoreinrichtung 38 über zwei Sensoren, nämlich einen optischen Transmissionssensor 40, der ein Transmissionsfarbbild und ein Transmissions-IR-Bild des Wertdokuments erfasst, und einen Lumineszenzsensor 42, der ortsaufgelöst Lumineszenzeigenschaften des Wertdokuments erfasst. Die von den Sensoren gebildeten Sensorsignale entsprechen Messdaten bzw. Rohdaten der Sensoren, die je nach Sensor bereits einer Korrektur, beispielsweise in Abhängigkeit von Kalibrierdaten und/oder Rauscheigenschaften, unterzogen worden sein können.
Zur Erfassung und Anzeige von Bedienungsdaten verfügt die Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 über eine Ein-/Ausgabeeinrichtung 46. Die Ein-/Ausgabeeinrichtung 46 ist im Beispiel durch eine berührungsempfindliche Anzeigeeinrichtung („touch screen“) realisiert In anderen Ausführungsbeispielen kann sie beispielsweise eine Tastatur und eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine LCD-Anzeige umfassen.
Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 ist über Signalverbindungen mit der Sensoreinrichtung 38, der Ein-/Ausgabeeinrichtung 46 und der Transporteinrichtung 18, insbesondere der Weiche 32, verbunden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 bildet eine Datenverarbeitungseinrichtung und verfügt neben entsprechenden in den Figuren nicht gezeigten Datenschnittstellen für die Sensoreinrichtung 38 bzw. deren Sensoren über einen Prozessor 50 und einen mit dem Prozessor 50 verbundenen Speicher 52, in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert ist. Bei Ausführung des Computerprogramms wertet die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 bzw. der Prozessor 50 die Signale bzw. Messwerte der Sensoreinrichtung 38 aus und steuert die Vorrichtung entsprechend den Eigenschaften der Wertdokumente. So kann sie in ihrer Funktion als Auswerteeinrichtung die Sensorsignale, insbesondere zur Ermittlung einer Echtheitsklasse eines bearbeiteten Wertdokuments, auswerten; in ihrer Funktion als Steuereinrichtung kann sie entsprechend der Auswertung die Transporteinrichtung 18 ansteuern und optional die Messdaten speichern. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch eine von der Steuereinrichtung getrennte Auswerteeinrichtung vorgesehen sein, die über Schnittstellen mit den Sensoren der Sensoreinrichtung 38 einerseits und der Steuereinrichtung andererseits verbunden ist. In noch anderen Ausführungsbeispielen kann der Lumineszenzsensor 42 über eine eigene Sensorauswerteeinrichtung verfügen, die mit einer zweiten Sensorauswerteinrichtung zur Auswertung der Signale der anderen Sensoren der Sensoreinrichtung 38 und über diese mit der Steuereinrichtung oder direkt mit der Steuereinrichtung verbunden sein kann. Die Sensorauswerteeinrichtung und die zweite Sensorauswerteeinrichtung bilden dann eine Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist zur Auswertung der Sensorsignale ausgebildet und liefert das jeweilige Ergebnis an die Steuereinrichtung, die die Transporteinrichtung ansteuert. Die im Folgenden geschilderten Auswertevorgänge können dann allein von der Auswerteeinrichtung durchgeführt werden.
Weiter steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 die Ein-/Ausgabeeinrichtung 46, unter anderem zur Anzeige von Bedienungsdaten, an und erfasst über diese Bedienungsdaten, die Eingaben eines Bedieners entsprechen.
Im Betrieb werden Wertdokumente aus der Zuführeinrichtung 14 vereinzelt und an der Sensoreinrichtung 38 vorbei bzw. durch diese hindurch transportiert. Die Sensoreinrichtung 38 erfasst bzw. misst physikalische Eigenschaften des jeweils an ihr vorbei bzw. durch sie hindurch transportierten Wertdokuments und bildet Sensorsignale bzw. Messdaten, die die Messwerte für die physikalischen Eigenschaften beschreiben. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 klassifiziert in Abhängigkeit von den Sensorsignalen der Sensoreinrichtung 38 für ein Wertdokument und von in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Klassifizierungsparametern das Wertdokument in eine von vorgegebenen Echtheitsklassen und steuert durch Abgabe von Stellsignalen die Transporteinrichtung 18, hier genauer die Weiche 32 so an, dass das Wertdokument entsprechend seiner bei der Klassifizierung ermittelten Klasse in einen der Klasse zugeordneten Ausgabeabschnitt der Ausgabeeinrichtung 16 ausgegeben wird. Die Zuordnung zu einer der vorgegebenen Echtheitsklassen bzw. die Klassifizierung erfolgt dabei in Abhängigkeit von wenigstens einem vorgegebenen Echtheitskriterium.
Zu der im Folgenden genauer beschriebenen Prüfung von Wertdokumenten werden für jedes der Wertdokumente als Lumineszenzintensitätswerte Lumineszenzintensitätsmesswerte verwendet, die mittels des Lumineszenzsensors 40 unter Verwendung von Anregungsstrahlung mit einer vorgegebenen Intensität erfasst werden, während das Wertdokument an dem Lumineszenzsensor 40 vorbeitransportiert wird.
Der Lumineszenzsensor 40 und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 sind dazu ausgebildet, die Lumineszenzintensitätswerte für das Substrat zu erfassen, während dieses an dem Lumineszenzsensor mit vorgegebener, im Beispiel konstanter Transportgeschwindigkeit vorbeitransportiert wird. Genauer verfügt der in 2 schematisch gezeigte Lumineszenzsensor 40 über eine Anregungsstrahlungsquelle 44, die optische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erzeugt, eine Umlenkeinrichtung 45, die die Anregungsstrahlung auf einen Bereich des Transportpfades lenkt und eine Messeinrichtung 47, die so eingerichtet ist, dass sie von dem Wertdokument 12 ausgehende Lumineszenzstrahlung, die durch die Anregungsstrahlung erzeugt wurde, detektiert. Optional können im Strahlengang von der Anregungsquelle zu dem Transportpfad bzw. von dem Transportpfad zu der Messeinrichtung 47 noch weitere optische Elemente, beispielsweise fokussierende Element wie Linsen oder filternde Elemente vorgesehen sein. Diese sind in 2 nicht gezeigt.
Der Lumineszenzsensor 40 ist so ausgelegt, dass er zur Messung von Lumineszenzstrahlung geeignet ist, die für den Lumineszenzstoff in dem Wertdokument charakteristisch ist. Das bedeutet, dass der Wellenlängenbereich der Anregungsstrahlung so gewählt ist, dass die Anregungsstrahlung geeignet ist, den vorgegebenen Lumineszenzstoff in dem jeweiligen Wertdokument zur Abgabe von Lumineszenzstrahlung anzuregen. Die Anregungsstrahlungsquelle 44 ist entsprechend ausgebildet.
Als Umlenkeinrichtung 45 kann beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden, der die Anregungsstrahlung in Richtung des Transportpfades reflektiert, aber zu detektierende Lumineszenzstrahlung durchlässt.
Die Messeinrichtung 47 ist dazu eingerichtet, die Intensität von Lumineszenzstrahlung zu messen, die von dem Wertdokument ausgeht und durch Beleuchtung des Wertdokuments mit Anregungsstrahlung der Anregungsstrahlungsquelle 44 entstanden ist. Die Messeinrichtung 47 kann hierzu Elemente aufweisen, mittels derer Strahlung in dem vorgegebenen, für den Lumineszenzstoff charakteristischen Wellenlängenbereich, von möglicherweise vorhandenen anderen Strahlungsanteilen getrennt werden kann, beispielsweise Filter oder dispergierende Einrichtungen wie optische Gitter. Es wäre in anderen Ausführungsbeispielen aber auch eine Trennung über zeitliche Eigenschaften der Lumineszenzstrahlung denkbar. Weiter kann die Messeinrichtung entsprechende Photodetektionselemente aufweisen. Im vorliegenden Beispiel ist der Lumineszenzsensor dazu ausgebildet, Lumineszenzintensitätsmesswerte für vier in Transportrichtung auf dem Wertdokument verlaufende Spuren zu erfassen. Die Ortsauflösung in Transportrichtung ergibt sich dadurch, dass in vorgegebenen Intervallen Lumineszenzmessungen durchgeführt werden, so dass bei Transport mit vorgegebener im Wesentlichen konstanter Transportgeschwindigkeit Messwerte in konstanten örtlichen Intervallen auf dem Wertdokument erfasst werden. Weiter sind die Anregungsstrahlungsquelle 44, die Umlenkeinrichtung 45 und die Messeinrichtung 47 so eingerichtet, dass für einen Zeitpunkt Messdaten für mehrere, im Beispiel vier, Orte des Transportpfades bzw. Erfassungsorte auf einem Wertdokument in dem Transportpfad erfasst werden. Damit werden für ein Wertdokument vier Spuren mit Lumineszenzintensitätsmesswerten erhalten, die in diesem Ausführungsbeispiel als Lumineszenzintensitätswerte verwendet werden.
In den 3 und 4 sind beispielhaft Ergebnisse einer Lumineszenzintensitätsmessung für ein Wertdokument 12 dargestellt, in dessen Substrat 100 ein Lumineszenzstoff mit wenigstens näherungsweise räumlich konstanter Konzentration eingebracht ist. 3 veranschaulicht die Position der Messpunkte bzw. Erfassungsorte auf dem dargestellten Wertdokument. Da das Wertdokument mit der Längsrichtung parallel zur Transportrichtung transportiert wurde, liegen sie in vier Spuren; die Lumineszenzintensitätswerte für Erfassungsorte der Spuren sind mit unterschiedlichen Symbolen gekennzeichnet. 3 zeigt auch Achsen eines Koordinatensystems für Orte auf dem Wertdokument in frei gewählten, aber dann festen Einheiten („arbitary units“).
Das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Prüfen eines Substrats eines Wertdokuments mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff ist insbesondere dazu geeignet, Wertdokumente zu prüfen, die zwar wenigstens einen im Substrat wenigstens näherungsweise gleichmäßig verteilten Lumineszenzstoff aufweisen, aber weitere Merkmale besitzen, die dazu führen, dass bei einer Anregung von Lumineszenzstrahlung des Lumineszenzstoffs Lumineszenzintensitätswerte gemessen werden, die nicht charakteristisch für das Substrat selbst, d. h das Substrat im Bereich ohne solche Merkmale, sind. Beispiele dafür sind schematisch in 3 gezeigt. Das Wertdokument 12 umfasst das Substrat 100, in das der Lumineszenzstoff gleichmäßig eingebracht ist. In oder auf dem Substrat finden sich Elemente, die die Stärke der angeregten Lumineszenzstrahlung gegenüber Bereichen ohne solche Elemente beeinflussen. In dem Substrat 100 ist ein Wasserzeichen 102 ausgebildet, in dessen Bereich zu große Intensitäten gemessen werden, die durch die geänderte Dicke des Substrats bedingt sind. Weiter finden sich auf dem Substrat 100 bedruckte Bereiche 104, die die Anregungsstrahlung, die in das Substrat eintritt und/oder Lumineszenzstrahlung, die aus dem Substrat 100 austritt, schwächen oder fast ganz absorbieren. Zudem kann ein Applikationselement 106 mit einem optischen Sicherheitsmerkmal auf das Substrat 100 aufgebracht sein, das sich quer über das Wertdokument erstreckt und ebenfalls die Anregungs- und/oder Lumineszenzstrahlung schwächt. Im Beispiel handelt es sich um einen Folienstreifen.
In der 4 sind für das Wertdokument in 3 die Lumineszenzintensitätswerte als Funktion des Erfassungsortes in Transportrichtung aufgetragen. Während die Abszisse die Koordinaten in Richtung des Transports, im Beispiel der Längsrichtung des Wertdokuments, in den Einheiten in 3 angibt, entspricht die Ordinate den gemessenen Intensitäten, ebenfalls in frei gewählten, dann aber festen Einheiten (arbitrary units).
3 und 4 ist zu entnehmen, dass die Lumineszenzintensitäten bzw. Lumineszenzintensitätswerte stark mit dem Erfassungsort variieren, obwohl der Lumineszenzstoff wenigstens näherungsweise homogen, das heißt mit wenigstens näherungsweise gleicher Konzentration in dem Substrat verteilt ist. Wie den 3 und 4 weiter zu entnehmen ist, führt das Vorhandensein der Elemente 104 und 106 dazu, dass der Lumineszenzsensor für diese Bereiche eine geringere Lumineszenzintensität misst, als aufgrund der Konzentration des Lumineszenzstoffs in dem Substrat 100 und der Dicke des Substrats 100 zu erwarten wäre. Verwendete man diese gemessenen Intensitäten ohne Weiteres zur Echtheitsprüfung, ergäbe die Prüfung, beispielsweise durch Vergleich mit einem Referenzwert, zu häufig ein Anzeichen für eine Fälschung, obwohl eine solche nicht vorliegt. Würde man alternativ das Echtheitskriterium relativ breit wählen, um alle echten Banknoten sicher als solche zu erkennen. Dadurch würde die Echtheitsprüfung eher ungenau, da auch ein gefälschter Lumineszenzstoff nur diese breiten Echtheitskriterien erfüllen müsste
Einen ähnlichen Effekt hätten lokale, das heißt sich nicht über das gesamte Substrat erstreckende, Verschmutzungen auf dem Wertdokument.
Das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Prüfen eines Substrats eines Wertdokuments mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff verwendet die Ortsabhängigkeit der Lumineszenzintensitätsmesswerte bzw. Lumineszenzintensitätswerte nicht, sondern eine Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte für das gesamte Wertdokument, wobei eine Aufteilung oder Trennung, beispielsweise nach Spuren, nicht stattfindet. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in 5 veranschaulicht.
Zur Durchführung des Verfahrens ist in dem Speicher 52 ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert, bei dessen Ausführung mittels des Prozessors 50 das im Folgenden beschriebene Verfahren ausgeführt wird. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 stellt daher insbesondere auch eine Auswerteeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung dar.
Zur Prüfung eines Wertdokuments werden zunächst in Schritt S10 mittels der Sensoreinrichtung 38, genauer des Lumineszenzsensors 40, Lumineszenzintensitätsmesswerte an verschiedenen Orten auf dem Wertdokument erfasst und als Lumineszenzintensitätswerte bereitgestellt. Im Beispiel werden Messwerte entlang von vier Spuren erfasst, jeweils 27 an verschiedenen Erfassungsorten entlang einer Spur. Die Gesamtzahl N der Lumineszenzintensitätsmesswerte und damit Lumineszenzintensitätswerte ist daher 108.
Es wird dann in den Schritten S12 und S14 ein Substratlumineszenzkennwert bzw. Lumineszenzkennwert in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rangordnung durch die Größe der Lumineszenzintensitätswerte gegeben. In Schritt S12 wird eine Rangordnung der erfassten Lumineszenzintensitätswerte festgelegt. Dazu werden die erfassten Lumineszenzintensitätswerte entsprechend ihrer Größe, beispielsweise aufsteigend, sortiert und damit geordnet. Diese Ordnung erfolgt unabhängig vom Erfassungsort. Im Beispiel werden die erwähnten Lumineszenzintensitätswerte x_i für die Erfassungsorte i unabhängig vom Erfassungsort nach ihrer Größe geordnet; dabei ist der ganzzahlige Index i größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich 108. Dadurch ergibt sich eine Rangordnung der Werte x_i: bezeichnet die ganze Zahl J mit 1<= J <= 108 einen Rangindex, so ergibt sich eine Rangordnung x^(J) (x^(1)<=x⁽²⁾ ^<= ... ^<= x⁽¹⁰⁸⁾), die jedoch im Allgemeinen von der durch die Erfassungsorte festgelegte Reihe der Lumineszenzintensitätswerte x_i, i=1 bis 108, abweicht.
In Schritt S14 wird dann für eine vorgegebene Zahl p, die zwischen 0,4 und 1 liegt, ein Wert ermittelt, unterhalb dessen oder gleich dem mindestens ein Anteil p der Lumineszenzintensitätswerte und gleich dem oder oberhalb dessen mindestens der Rest der Lumineszenzintensitätswerte liegt. Im Beispiel wird das p-Quantil ermittelt, im Beispiel also eine Zahl, die größer oder gleich ist als höchstens der Anteil p der erfassten Lumineszenzintensitätswerte, also der kleinsten p*N Lumineszenzintensitätswerte, und die kleiner als höchstens die restlichen, also größten, (1-p)*N Lumineszenzintensitätswerte ist. Dieser Wert wird als Substratlumineszenzkennwert bzw. Lumineszenzkennwert verwendet Der Anteil p kann in Abhängigkeit von der Fläche und Anordnung der absorbierenden Bereiche, das heißt hier des Drucks und des streifenförmigen Elements, gewählt werden. Für typische Banknoten bzw. Banknoten mit großen Lumineszenzstrahlung und/oder Anregungsstrahlung absorbierenden Bereichen ergibt ein Wert von 0,7 gute, einer von 0,8 bessere Resultate. Das liegt daran, dass Lumineszenzintensitätswerte für Erfassungsorte mit absorbierenden Bereichen, die daher eher zu klein sind, nicht berücksichtigt werden. Im Beispiele wird für p beispielsweise p=0,8 gewählt. Zur Bestimmung des Lumineszenzkennwerts wird also ein Wert ermittelt, unterhalb dessen oder gleich dem mindestens ein Anteil 0,8 der Lumineszenzintensitätswerte liegt. Hier handelt es sich um p·N = 0,8.108 = 86,4 Lumineszenzintensitätswerte. Es wird auf die nächste ganze Zahl aufgerundet, so dass mindestens 87 Lumineszenzintensitätswerte kleiner oder gleich dem zu ermittelnden Wert sind. Gleichzeitig sollen mindestens (1-p)·N = 0.2.108 = 21,6 Lumineszenzintensitätswerte größer oder gleich dem zu bestimmenden Wert sein. Wieder wird auf die nächste ganze Zahl aufgerundet, so dass mindestens 22 Lumineszenzintensitätswerte größer oder gleich dem zu ermittelnden Wert sind. Der zu ermittelnde Wert ist also x^(J) für J=87 (die Werte x⁽¹⁾ bis x⁽⁸⁷⁾ sind kleiner oder gleich, x⁽⁸⁷⁾ bis x⁽¹⁰⁸⁾ sind größer oder gleich x⁽⁸⁷⁾).
In Schritt S16 wird geprüft, ob der so ermittelte Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Prüfens wird ein Signal erzeugt und abgegeben, das das Ergebnis des Prüfens darstellt. Genauer wird in diesem Ausführungsbeispiel geprüft, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Echtheitskriterium für das Vorliegen eines als echt anzusehenden Substrats erfüllt Je nach Ergebnis des Prüfens wird ein Echtheitssignal abgegeben, das einen Hinweis auf das Vorliegen eines echten Substrats oder eines gefälschten Substrats darstellt. Das Kriterium ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Schwellwertkriterium, d. h. es wird geprüft, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert einen Schwellwert überschreitet. Ein Überschreiten des Schwellwerts wird als Echtheitshinweis gewertet, ein Unterschreiten als Hinweis auf das Vorliegen einer Fälschung. In anderen Ausführungsbeispielen kann als Echtheitskriterium auch geprüft werden, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert innerhalb eines Intervalls liegt, das für echte Wertdokumente des geprüften Typs vorgegeben ist. Der Schwellwert bzw. das Intervall kann beispielsweise durch Untersuchung von Referenzwertdokumenten oder -substraten, beispielsweise unbenutzten echten Wertdokumenten erhalten werden. Das Echtheitssignal kann zur Bildung eines Sortiersignals verwendet werden. In anderen Ausführungsbeispielen können darüber hinaus auch noch Ergebnisse einer Prüfung der Messwerte anderer Sensor verwendet werden.
Da die örtliche Position der Erfassungsorte, für die Lumineszenzintensitätswerte erfasst bzw. bereitgestellt wurden, keine Rolle spielt, kann das Verfahren unabhängig von der Lage des Wertdokuments, im Beispiel Zahl aufrecht oder umgedreht, und der Orientierung des Wertdokuments, im Beispiel Zahl links oder rechts, in sehr guter Näherung gleiche Resultate ergeben. Gleiches gilt für den Fall, dass Wertdokument verschiedenen Typs mit dem gleichen Substrat verwendet werden, beispielsweise Wertdokumente unterschiedlicher Stückelung, aber derselben Währung, wenn das Substratmaterial gleich ist.
Ein zweites in 6 veranschaulichtes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass der Substratlumineszenzkennwert in anderer Weise in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt wird.
Alle Verfahrensschritte bis auf die Schritte S14 und S16 sind daher unverändert, die Schritte S14 und S16 sind ersetzt durch die Schritte S14' und S16'. Entsprechendes gilt für die Vorrichtung.
In Schritt S14 werden zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts nicht-negative Zahlen p<1 und q<1-p vorgegeben, die Anteile der N Lumineszenzintensitätswerte darstellen. Zum Ermitteln des Lumineszenzkennwerts werden diejenigen der Lumineszenzintensitätswerte verwendet, die größer als die p*N kleinsten der Messwerte und kleiner als die q*N größten der Messwerte sind, wobei p>0,4 ist. Im Beispiel ist p=0,745 und q=0,15.
Im Beispiel haben die verwendeten der in Schritt S12 geordneten Lumineszenzintensitätswerte Ränge bzw. Rangindizes J größer oder gleich p·N = 0,745.108 = 80,46. Es wird auf die nächste ganze Zahlgerundet hier also auf 80 abgerundet. Gleichzeitig haben die verwendeten Lumineszenzintensitätswerte Rangindizes bzw. Ränge J kleiner oder gleich (1-q)·N = 0,85.108 = 91,8. Es wird auf die nächste ganze Zahl, also 91, abgerundet. Die Ränge bzw. Rangindizes J der verwendeten Lumineszenzintensitätswerte sind also größer oder gleich 80 und kleiner oder gleich 91: Für die Ermittlung des Lumineszenzkennwerts werden also die Lumineszenzintensitätswerte x⁽⁸⁰⁾ bis x⁽⁹¹⁾ verwendet.
Dadurch werden, wiederum unabhängig von der örtlichen Anordnung, die niedrigsten p*N Messwerte, die beispielsweise durch den Aufdruck oder das Folienelement beeinflusst sind, und die q*N höchsten Messwerte, die beispielsweise durch das Wasserzeichen erhöht sind, bei der weiteren Ermittlung nicht berücksichtigt. Aus den verbleibenden, berücksichtigten Lumineszenzintensitätswerten wird nun ein Mittelwert, im Beispiel ein einfacher arithmetischer Mittelwert gebildet, der als Substratlumineszenzkennwert verwendet wird. Die berücksichtigten bzw. verwendeten Lumineszenzintensitätswerte, die durch ihre Rangordnung, nicht aber ihren Erfassungsort ausgezeichnet sind, gehören zu unterschiedlichen Erfassungsorten auf dem Substrat bzw. Wertdokument. Dies ist in 3 veranschaulicht, in der die Symbole derjenigen Lumineszenzintensitätswerte, die bei der Mittelwertbildung verwendet wurden, als schwarz gefüllte Symbole, die der anderen, nicht verwendeten Lumineszenzintensitätswerte dagegen als Symbole ohne Füllung, nur mit Rand, dargestellt sind.
Die verwendeten die Lumineszenzintensitätswerte x⁽⁸⁰⁾ bis x⁽⁹¹⁾ ergeben im Beispiel einen Mittelwert von 101, der in 4 durch eine entsprechende horizontale Linie dargestellt ist.
In dem entsprechend der anderen Ermittlung des Substratlumineszenzkennwerts in Schritt S14' geänderten Schritt S16' wird als Kriterium wiederum ein Echtheitskriterium verwendet. Im Beispiel unterscheidet sich Schritt S16' von Schritt S16 dadurch, dass als Echtheitskriterium geprüft wird, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert innerhalb eines Intervalls liegt, das für den Typ von Substrat bzw. hier Wertdokument vorgegeben ist. Die Intervallgrenzen können analog zum ersten Ausführungsbeispiel ermittelt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den ersten beiden Ausführungsbeispielen dadurch, dass nicht ein Echtheitskriterium, sondern ein Qualitätskriterium verwendet wird. Als Qualitätskriterium wird jeweils geprüft, ob der ermittelte Lumineszenzkennwert innerhalb eines Intervalls liegt, das den Bereich als geeignet anzusehender Substrate festlegt. Als Signal wird dann ein Signal gebildet, das einen Hinweis dafür darstellt, dass die Substrate für eine Verwendung geeignet sind.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass der ermittelte Lumineszenzkennwert wenigstens näherungsweise auf vorgegebene Standardbedingungen bezogen, im Beispiel, normiert ist. Im Beispiel sind als Standardbedingungen vorgegeben, dass eine Normierung auf die Intensität der bei der Erfassung der Lumineszenzintensitätswerte verwendeten Anregungsstrahlung stattfindet. Diese hat dann in guter Näherung keinen Einfluss auf die Größe der Lumineszenzintensitätswerte bzw. des Lumineszenzkennwerts. Bei einer ersten Alternative werden als die Lumineszenzintensitätswerte mit der Anregungsintensität der Anregungsstrahlung normiert, also beispielsweise durch diese dividiert bzw. mit dem Kehrwert multipliziert. Die Lumineszenzintensitätswerte sind dann eine monotone Funktion der Messwerte bzw. Lumineszenzintensitätsmesswerte. Die Anwendung der Division bzw. Multiplikation mit einer Konstanten haben jedoch keinen Einfluss auf die Bildung der Rangordnung und die Bestimmung des Lumineszenzkennwerts auf der Basis der Rangordnung. Die Größe des Lumineszenzkennwerts ist jedoch als Konsequenz der Division bzw. Multiplikation verändert. Bei einer zweiten Alternative kann der ermittelte Substratlumineszenzkennwert durch die Anregungsintensität der Anregungsstrahlung dividiert werden. Die Parameter des Kriteriums, beispielsweise der Schwellwert oder die Intervallgrenzen, können bei beiden Alternativen unabhängig von der Intensität der Anregungsstrahlung gewählt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen werden sich bei der Prüfung der Papierbahn und der Prüfung eines aus der Papierbahn hergestellten Wertdokuments mit Aufdrucken, die Anregungsstrahlung und/oder Lumineszenzstrahlung absorbieren, wenigstens näherungsweise gleiche Lumineszenzkennwerte ergeben, insbesondere wenn diese normiert sind. Die als Lumineszenzkennwert bezeichnete Größe kann daher sehr gut als Kennwert für das Substrat verwendet werden, auch wenn es weiterverarbeitet wurde.
In noch anderen Ausführungsbeispielen kann das Substrat eine Papierbahn sein, die an dem Lumineszenzsensor vorbeitransportiert wird. Lumineszenzintensitätswerte werden dabei für wenigstens einen Abschnitt vorgegebener Länge der Bahn ermittelt. Insbesondere kann für diese Abschnitt eine Qualitätsprüfung entsprechend von zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt werden. Das Ergebnis des Prüfens gibt dann wieder, ob das Substrat für eine weitere Verarbeitung zu einem Wertdokument geeignet ist oder nicht.
Noch andere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel und dessen Abwandlungen dadurch, dass statt des Mittelwertes nur eine Summe gebildet wird.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durch die Bildung der Rangordnung. Es ist eine Rangordnung auf der Basis aufsteigend aneinander anschließenden und sich daher nicht überlappenden Intervalle gegeben, denen jeweils ein Rang bzw. Rangindex zugeordnet ist, und den Lumineszenzintensitätswerten wird jeweils der Rang zugeordnet, der demjenigen der Intervalle entspricht, in dem sie jeweils liegen. Insbesondere wird zur Bildung der Rangordnung eine Anzahl von mehr als 10, im Beispiel gleich großen, aufeinanderfolgenden Intervallen bzw. Klassen, die zusammen den Bereich der Lumineszenzintensitätswerte abdecken, gebildet und diesen ein jeweils ein aufsteigender Rangindex zugeordnet. Die Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte wird dadurch ermittelt, in welchem der Intervalle bzw. welcher der Klassen ein jeweiliger der Lumineszenzintensitätswerte liegt. In den folgenden Verfahrensschritten wird dann diese Rangordnung verwendet.
In einem konkreten Beispiel sind die erfassten N, N=108, Lumineszenzintensitätsmesswerte dieselben wie im ersten Ausführungsbeispiel. Statt des Wertes p=0,8 wird der Wert p=0,75 verwendet. Der Messbereich des Lumineszenzsensors wird durch Skalierung (Multiplikation) mit einem geeigneten Faktor S auf den Bereich von 0 bis 256 abgebildet. S kann beispielsweise der Kehrwert der Größe des Messbereichs, der bei 0 beginnt, sein.
Dann werden die Lumineszenzintensitätsmesswerte in gleicher Weise mit dem Faktor S skaliert, so dass die resultierenden Lumineszenzintensitätswerte im Bereich zwischen 0 und 256 liegen.
Die so gebildeten Lumineszenzintensitätswerte werden nun entsprechend ihrer Größe in 256 aneinander angrenzende Intervalle eingeordnet, deren Länge 1 beträgt und deren untere Grenze jeweils eine andere ganz Zahl zwischen 0 und 255 ist. Diese aufeinanderfolgenden Intervalle bilden Klassen, die mit der unteren Grenze des Intervalls bezeichnet sind und einen Rangindex bilden. Zur Einordnung in die Klassen genügt es, bei den Lumineszenzintensitätswerten die Nachkommastellen zu streichen, d. h. die Lumineszenzintensitätswerte durch ihren ganzzahligen Anteil zu ersetzen. Durch dieses Verfahren werden die Lumineszenzintensitätswerte in eine Rangordnung gebracht. Der Rangindex bzw. Rangordnungsindex der Lumineszenzintensitätswerte ist dann jeweils gegeben durch den Rangindex bzw. die untere Grenze des Intervalls, in das sie eingeordnet wurden, bzw. die Klasse. Daher kann der Fall auftreten, dass zwei geringfügig unterschiedliche Lumineszenzintensitätsmesswerte in die gleiche Klasse fallen, also den gleichen Rangindex erhalten, also in einzelnen Intervallen bzw. Klassen mehrere Lumineszenzintensitätswerte vorliegen können.
Für die vorliegenden Klassen ergibt sich damit eine Häufigkeitsverteilung der Lumineszenzintensitätswerte auf die Klassen. Lumineszenzintensitätswerte in einer Klasse haben den gleich Rangindex.
Aus der Häufigkeitsverteilung kann nun durch sukzessives Aufsummieren der Häufigkeiten in den Klassen beginnend von 0 in aufsteigender Reihenfolge diejenige Klasse ermittelt werden, bei der erstmals der Wert von p*N, im Beispiel bei p=0,75 und N=108 von p*N=81 überschritten wird. Der Lumineszenzkennwert ist dann gerade durch die untere Grenze des ermittelten Intervalls bzw. die Bezeichnung der entsprechenden Klasse gegeben. Optional kann der ermittelte Wert mit 1/S skaliert werden.
In einer andere Varianten des Beispiels könnten auch statt 256 Klassen nur 128 gebildet werden, wodurch das Verfahren schneller durchführbar wäre, der resultierende Lumineszenzkennwert aber etwas weniger genau wäre.
Diese Ausführungsbeispiele bieten den Vorteil, dass sie nur geringe Rechenzeit erfordern und daher auch auf schnell laufenden Banknotenbearbeitungsvorrichtungen in Echtheit ausführbar sind.
Alternativ wäre es auch möglich, die einzelnen resultierenden Lumineszenzintensitätswerte einer Rangordnung aufsteigender Größe zu ordnen und den einundachzigsten Lumineszenzintensitätswert zu ermitteln.
Bei noch anderen Varianten kann auch ein anderer Skalierungsfaktor verwendet werden, der beispielsweise von der Größe des größten Lumineszenzintensitätswerts abhängt. Beispielsweise kann der Skalierungsfaktor so bestimmt werden, dass die Lumineszenzintensitätswerte zwischen 0 und 1 liegen, wozu S als Kehrwert des größten auftretenden Lumineszenzintensitätswerts gewählt würde.
Dann kann beispielweise die Anzahl der gleichlangen Intervalle und damit Klassen vorgegeben werden, so dass sich die Länge der Intervalle aus dem Kehrwert der Anzahl der Klassen ergibt.
Weitere Ausführungsbeispiele können sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, dass der Lumineszenzsensor so ausgelegt ist, dass die erfassten und weitergegebenen Lumineszenzintensitätsmesswerte nur eine vorgegebene Anzahl von diskreten Werten, beispielsweise analog zu optischen Sensoren, ganzen Zahlen im Bereich von 0 bis 255, annehmen können.
Weitere Ausführungsbeispiele können sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, dass andere, an sich bekannte, Bauformen von Lumineszenzsensoren verwendet werden. Insbesondere können Anregungsstrahlung und Lumineszenzstrahlung auch ohne eine Umlenkeinrichtung 45 über ihre räumlichen und/ oder spektralen Eigenschaften getrennt werden. Beispielsweise kann die Anregungsstrahlung unter einem ersten Winkel auf ein im Transportpfad befindliches Wertdokument eingestrahlt werden, während die Messeinrichtung 47 nur unter einem zweiten, von dem Winkel des remittier-ten Anregungslicht verschiedenen, Winkel die Lumineszenzstrahlung detektiert.

Claims

Verfahren zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/ oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, bei dem ein Substratlumineszenzkennwert für das Substrat ermittelt wird, wozu - eine Anzahl N von Lumineszenzintensitätswerten an jeweils verschiedenen Orten auf dem Wertdokument bereitgestellt wird, und - der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von einer Rangordnung der Lumineszenzintensitätswerte ermittelt wird, und vorzugsweise geprüft wird, ob der Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts eine positive Zahl p mit 0,4<p<1 vorgegeben wird, und ein Wert ermittelt wird, unterhalb dessen oder gleich dem mindestens ein Anteil p der Lumineszenzintensitätswerte und gleich dem oder oberhalb dessen mindestens der Rest der Lumineszenzintensitätswerte liegt, und der Substratlumineszenzkennwert in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts nicht-negative Zahlen p und q<1-p mit 0,4<p<1 vorgegeben werden und diejenigen der Lumineszenzintensitätswerte verwendet werden, die größer als die p*N kleinsten der Lumineszenzintensitätswerte und kleiner als die oder gleich den q*N größten der Messwerte sind.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem zum Ermitteln des Substratlumineszenzkennwerts die Lumineszenzintensitätswerte zur Bildung eines Mittelwerts verwendet oder summiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem p> 0,5, vorzugsweise größer als 0,6 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Substratlumineszenzkennwert wenigstens näherungsweise auf vorgegebene Standardbedingungen bezogen, vorzugsweise normiert, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem geprüft wird, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Echtheitskriterium für das Vorliegen eines als echt anzusehenden Substrats erfüllt, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Echtheitssignal erzeugt wird, das einen Hinweis auf das Vorliegen eines echten Substrats oder eines gefälschten Substrats darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat ein, vorzugsweise unbedrucktes, Substrat zur Herstellung von Wertdokumenten ist, und bei dem geprüft wird, ob der ermittelte Substratlumineszenzkennwert ein vorgegebenes Qualitätskriterium erfüllt, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Qualitätssignal erzeugt wird, das einen Hinweis auf das Vorliegen eines Substrats mit einer hinreichenden Konzentration des Lumineszenzstoffs darstellt.
Verfahren zum Ermitteln von Substratlumineszenzkennwert für mehrere Wertdokumentsubstrate, bei dem das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für jedes der Wertdokumentsubstrate durchgeführt wird, wobei zum Bereitstellen der Lumineszenzintensitätswerte die Wertdokumentsubstrate jeweils an einem Lumineszenzsensor vorbeitransportiert werden, und jeweils das Ermitteln des Substratlumineszenzkennwert unabhängig von der Lage und Orientierung des Wertdokuments erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rangordnung eine Ordnung nach der Größe der einzelnen bereitgestellten Lumineszenzintensitätswerte darstellt oder bei dem eine Rangordnung auf der Basis aufsteigend aneinander anschließenden Intervalle gegeben ist, denen jeweils ein Rang bzw. Rangindex zugeordnet ist, und den Lumineszenzintensitätswerten jeweils der Rang zugeordnet ist, der demjenigen der Intervalle entspricht, in dem sie jeweils liegen.
Vorrichtung zum Prüfen eines Substrats, vorzugsweise eines Substrats für ein Wertdokument oder eines Substrats eines Wertdokuments, mit einem flächig ein- und/oder aufgebrachten vorgegebenen Lumineszenzstoff, mit - einem Lumineszenzsensor zum Erfassen einer Lumineszenzintensität für den vorgegebenen Lumineszenzstoff und Bilden eines entsprechenden Lumineszenzintensitätswerts für verschiedene Orte auf dem Substrat, - und einer Auswerteeinrichtung, die mit dem Lumineszenzsensor über eine Datenverbindung zur Übertragung der Lumineszenzintensitätswerte verbunden ist und dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche auszuführen, wobei als Lumineszenzintensitätswerte mit dem Lumineszenzsensor erfasste Lumineszenzintensitätswerte für das Substrat verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Lumineszenzsensor und die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sind, die Lumineszenzintensitätswerte für das Substrat zu erfassen, während dieses an dem Lumineszenzsensor mit vorgegebener, vorzugsweise konstanter Transportgeschwindigkeit vorbeitransportiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, die weiter eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Substrats entlang eines Transportpfades mit der vorgegebenen Transportgeschwindigkeit aufweist, wobei der Lumineszenzsensor an dem Transportpfad angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, die weiter eine Ausgabeeinrichtung mit wenigstens zwei Ausgabeeinheiten aufweist, deren Transporteinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Sortiersignal der Auswerteeinrichtung ein an dem Lumineszenzsensor vorbeitransportiertes Substrat einer ersten oder einer zweiten der Ausgabeeinheiten zuzuführen, und bei der die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Prüfens des Kriteriums ein Sortiersignal an die Transporteinrichtung abzugeben.
Computerprogramm mit Programmcode, bei dessen Ausführung durch einen Prozessor ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.