-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wertdokumenten, mit einer
Prüfeinrichtung
zur Prüfung
eines Sicherheitselements des Wertdokuments, insbesondere zur Prüfung der
Art und/oder Echtheit und/oder Umlauffähigkeit von Sicherheitselementen,
die einen optisch variablen Effekt zeigen, bei denen das Sicherheitselement
unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln unterschiedliche visuelle
Eindrücke
erzeugt.
-
Solche Sicherheitselemente können Bestandteil
von Wertdokumenten, wie beispielsweise Banknoten, Kreditkarten,
Personaldokumenten oder auch von Produktschutzetiketten zur Kennzeichnung der
Echtheit unterschiedlicher Waren sein. Zwar ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt,
im folgenden wird aber vor allem auf das Prüfen von Sicherheitselementen
mit optisch variablem Effekt bei Banknoten eingegangen.
-
Zum einen werden bei Banknoten als
derartige Sicherheitselemente beugungsoptische Strukturen, wie z.B.
Hologramme, insbesondere Oberflächenhologramme,
oder Kinegramme verwendet.
-
Es können aber auch alle anderen
optisch variablen Elemente eingesetzt werden, die zumindest bei
zwei verschiedenen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen optischen
Eindruck vermitteln. So werden beispielsweise auch optisch variable
Tinten als Druckfarbe, optisch variable Dünnschichtfilme oder Iriodinaufdrucke
oder polymeren Flüssigkristallfarben
verwendet, die bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen
Farbeindruck vermitteln. Dies wird auch als Farbwechseleffekt bezeichnet.
Ferner können
auch sogenannte „latent images"
verwendet werden. Exemplarisch sind solche Sicherheitselemente in
EP 0 863 815 A1 und
EP 0 827 457 A1 beschrieben.
-
Zur maschinellen Prüfung von
Banknoten mit derartigen Sicherheitselementen existieren verschiedene
Prüfverfahren.
Die WO 98/55963 beschreibt z.B. ein Verfahren zur Erkennung von
Beugungsstrukturen auf Banknoten. Dabei wird die zu prüfende Banknote
großflächig mit
parallelem Licht senkrecht bestrahlt. Die gesamte beleuchtete Fläche entsprechend
der unterschiedlichen Beugungsrichtungen wird jeweils punktförmig auf
separate Sensoren oder alternativ auf unterschiedliche Sensorbereiche
eines einzelnen Sensors fokussiert. Durch Vergleich der Meßsignale
mit vorgegebenen Referenzwerten entsprechend der zu erwartenden
Beugungserscheinungen wird auf das Vorhandensein einer speziellen Beugungsstruktur
geschlossen.
-
Dieses bekannte System hat den Nachteil, daß aufgrund
der großflächigen Beleuchtung
und anschließenden
punktförmigen
Fokussierung der beleuchteten Bereiche die Lage bzw. Form der Beugungsstrukturen
auf der Banknote nicht exakt bestimmt werden kann.
-
Davon ausgehend ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
maschinellen Prüfung
von Wertdokumenten bereitzustellen, die eine einfache und sichere
maschinelle Prüfung,
insbesondere von Sicherheitselementen mit optisch variablem Effekt
erlauben.
-
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach
Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 23 gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
beschreiben bevorzugte Ausgestaltungen.
-
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
beruht somit auf der Prüfung,
insbesondere der Prüfung der
Art und/oder Echtheit und/oder Umlauffähigkeit eines Sicherheitselements
eines Wertdokuments mit optisch variablem Ef fekt, durch maschinelle
Erfassung des von einem beleuchteten Bereich des Sicherheitselements
in eine oder mehrere unterschiedliche Richtungen ausgehenden Lichts,
welche nicht der Reflexionsrichtung entsprechen, in Kombination mit
einer Bilderfassung des beleuchteten Bereichs.
-
Es sei angemerkt, daß unter
der Reflexionsrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung die Richtung
einer nicht diffusen und gerichteten Reflexion verstanden wird,
bei welcher der Einfallswinkel dem Ausfallwinkel der Lichtstrahlung
entspricht. Zudem wird unter einer Bilderfassung verstanden, einen
beleuchteten Bereich der Banknoten auf eine Sensorfläche eines
Sensors abzubilden; um dadurch ein zweidimensionales Bild zumindest
eines Bereichs der Banknote zu gewinnen, welches z.B. mit an sich
bekannten Verfahren der Mustererkennung automatisch mit vorgegebenen
Referenzbildern, z.B. entsprechend echter Banknoten, verglichen
werden kann.
-
Diese Vorgehensweise erlaubt es,
einfach und zuverlässig
nicht nur mittels der Bilderfassung die exakte Position und Form,
wie z.B. die Umrißlinie und
dargestellte Information jedes einzelnen Sicherheitselements auf
einer jeden Banknote zu bestimmen, sondern auch durch Kombination
mit der Erfassung von Licht, das nicht in die Reflexionsrichtung von
der zu prüfenden
Banknote ausgeht, auch auf das Vorhandensein z.B. von beugenden
Strukturen zu schließen.
Unter der Möglichkeit
der Prüfung
der Art des Sicherheitselements wird verstanden, daß auch zwischen
unterschiedlichen Sicherheitselementen, z.B. von Banknoten verschiedener
Stückelung, unterschieden
werden kann.
-
Bei der Prüfung auf das Vorhandensein
von Sicherheitselementen mit optisch variablem Farbeffekt, wie z.B.
bei Banknoten mit aufgedruckter optisch variabler Tinte, kann ebenfalls
durch Vergleich von in Nicht- Reflexionsrichtung
ausgehendem Licht mit aus einer beliebigen anderen Richtung ausgehendem
Licht, bevorzugt durch auch durch Vergleich mit vorgegebenen Referenzwerten
entsprechend z.B. echter Banknoten, auf das Vorhandensein einer passenden
Richtungsabhängigkeit
geschlossen werden. Dazu kann z.B. ein Farbvergleich oder ein Vergleich
der Signalstärke
bei einer bestimmten Farbe in den beiden Meßrichtungen durchgeführt werden.
-
Im Gegensatz dazu wird nach WO 98/55963 lediglich
festgestellt, ob überhaupt
irgendwelche Sicherheitselemente mit passender Beugungscharakteristik
irgendwo auf der Banknote vorhanden sind. Eine genauerer Prüfung in
bezug auf die Anzahl, Form und Verteilung der Sicherheitselemente
im beleuchteten Bereich der Banknote ist nicht möglich.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung wird die Bilderfassung mittels eines separaten
Sensors erfolgen. Besonders bevorzugt ist allerdings die Bilderfassung
durch zumindest einen der Sensoren, die für das Erfassen des nicht in
Reflexionsrichtung von der zu prüfenden Banknote
ausgehenden Lichts dienen. Dies hat den Vorteil, daß die Prüfvorrichtung
nicht nur preiswerter, sondern auch kompakter konstruiert werden
kann.
-
Es hat sich herausgestellt, daß es eine
Reihe von Einflußgrößen bei
der Prüfung
von Sicherheitselementen, insbesondere von solchen mit optisch variablem
Effekt gibt, die nachfolgend exemplarisch anhand bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben werden. Dabei wird besonders auf die Prüfung von Beugungsstrukturen,
wie z.B. von Hologrammen und/oder Kinegrammen, die in einem Banknotenpapier
ein- bzw. aufgebracht sein können,
eingegangen. Auf Besonderheiten bei der Prüfung von Sicherheitselementen
mit Farbwechseleffekt wird gesondert hingewiesen.
-
Zu prüfende Banknoten weisen üblicherweise
in Abhängigkeit
von ihrer Stückelung
Sicherheitselemente mit optisch variablem Effekt auf, die unterschiedliche
Eigenschaften haben. So können
sie z.B. im Beugungsbild stükkelungsspezifisch
unterschiedliche Informationen darstellen und/oder in unterschiedliche
Beugungsrichtungen- bzw. -winkel beugen.
-
Die Richtungsabhängigkeit der Beugungserscheinungen
erweist sich bei Banknoten als eine wesentliche Eigenschaft, um
die Existenz von beugenden Strukturen mit hoher Sicherheit zu verifizieren. So
kann durch eine Erfassung von Licht, das nicht in Reflexionsrichtung
von einer gerichtet bestrahlten Banknote ausgeht, mittels Sensoren,
die in der bzw. den zu erwartenden Beugungsrichtungen angeordnet
sind, eine Unterscheidung zu nicht beugenden, gefälschten
Banknoten, wie z.B. zu Photokopien, sicher durchgeführt werden.
-
Die Beugungswinkel sind dabei wellenlängenabhängig, so
daß es
zumindest bei einer Beleuchtung mit mehreren Farben, in einer vorgegebenen
Beugungsrichtung farbabhängige
Signale gibt. Bei Verwendung von Beleuchtungslicht oder entsprechender
Sensor-Farbfilter unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche
ergeben sich somit unterschiedliche Beugungscharakteristika (Beugungsrichtungen,
Beugungsintensität
in diesen Richtungen), welche wiederum bei Erfassung durch zugeordnete
Sensoren die Echtheit solcher Sicherheitselemente besonders sicher
prüfen
lassen. Wird zumindest ein Sensor zur Erfassung von in einem fest
vorgegebenen Raumwinkelbereich von der Banknote ausgehendem Licht
installiert, kann folglich durch Wahl bzw. Variation der Beleuchtungsfarbe
erreicht werden, daß für eine bestimmte
Farbe, die für
die zu prüfende
Beugungsstruktur spezifisch ist, bei echten Banknoten eine höhere Signalintensität als für ande re
Farben gemessen wird. Hierdurch kann folglich auch sicher zwischen
mehreren verschiedenen Beugungsstrukturen unterschieden werden.
-
Sofern Banknoten unterschiedlicher
Stückelung
bei gleichen Beleuchtungsbedingungen, d.h. insbesondere bei Beleuchtung
in gleicher Richtung und mit gleicher Wellenlänge, alle Beugung in zumindest
eine gemeinsame Richtung zeigen, so kann bereits die Erfassung von
Beugungslicht in nur dieser einen Richtung ausreichen, um mit wenig
Aufwand eine Prüfung
auch für
unterschiedliche Stückelungen mit
einem einfachen Sensor durchzuführen.
So zeigen beispielsweise alle aktuellen EURO Banknoten Beugung in
eine Richtung parallel zur kurzen Banknotenkante. Deshalb kann z.B.
in diesem Fall bereits zur Prüfung
ein einzelner Sensor ausreichen, der dieses parallel zur kurzen
Banknotenkante ausgehende Licht erfaßt.
-
Eine weitere relevante Größe ist der
Betrag der Meßsignale
der Sensoren. Wird in Beugungsrichtung gemessen, so sind bei zugehörigen echten Banknoten
die Signale signifikant größer als
z.B. bei Photokopien, welche nur diffus in Nicht-Reflexionsrichtung
streuen. Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit, im speziellen
zur besseren Unterscheidung gegen nur diffus gestreutes Licht, sollte
deshalb bevorzugt eine Normierung der Intensität der Meßsignale im Vergleich zur Intensität des Beleuchtungslichts durchgeführt werden.
-
Aus der Signalstärke läßt sich zudem eine Kriterium
für die
Herstellqualität
von neu hergestellten und/oder für
den Abnutzungsgrad von umlaufenden Banknoten gewinnen. Bei Abweichungen
von einem vorgegebenen Schwellenwert bzw. Akzeptanzbereich, kann
beispielsweise auf mangelnde Herstellqualität der jeweiligen Sicherheitselemente
geschlossen werden. Weiterhin sind für bereits im Umlauf befindliche
Banknoten geringere Signalstär ken bei
vorgegebenen Beleuchtungs- und Meßbedingungen ein Zeichen für Abnutzungserscheinungen,
was als Kriterium zur Aussonderung solcher Banknoten verwendet werden
kann.
-
Als zusätzliches oder alternatives
Prüfkriterium
kann auch das Polarisationsverhalten der Sicherheitselemente dienen.
Es hat sich gezeigt, daß bei Beugung
von linear polarisiertem Licht an Sicherheitselementen mit optisch
variablem Effekt die Polarisation zumindest teilweise erhalten bleibt.
Dies gilt nicht nur für
Beugungserscheinungen, sondern auch für Reflexionen an Sicherheitselementen
mit Farbwechseleffekt, wie z.B. an Aufdrucken mit Iriodin oder optisch
variablen Tinten, und sogar an Stichtiefdruckprofilen, die keinen
optisch variablen Effekt zeigen. Im Gegensatz dazu hat sich dieser
Effekt bei Streuung am Banknotenpapier selbst und bei Offset-Druckelementen
nicht gezeigt. Das auf derartige Bereiche einfallende Licht wird
im wesentlichen diffus reflektiert. Erst bei sehr großem, fast
streifendem Einfall wird das Licht zu größeren Anteilen gerichtet reflektiert,
wobei die Polarisation erkennbar erhalten bleibt. Deshalb ist in
diesem Fall einer Polarisationsprüfung eine Beleuchtung mit kleinem
Winkel zum Lot der beleuchteten Fläche besonders vorteilhaft. Der
Einfallswinkel sollte zumindest kleiner als 40 Grad, bevorzugt kleiner
als 20 Grad sein, wobei ein senkrechter Lichteinfall, bei dem der
Einfallswinkel gleich Null ist, besonders bevorzugt ist.
-
Weiterhin ist auch die Bestimmung
der Lage und/oder des Umrisses der Banknote im Bezug zur Prüfeinrichtung
von Vorteil, um dadurch das Meßfenster,
d.h. den Bereich, in dem gemessen bzw. die Meßsignale ausgewertet werden,
in Abhängigkeit von
der Lage bzw. des Umrisses optional auch stückelungsspezifisch einzuschränken, wodurch
es zu einer Datenreduktion und damit schnelleren Auswertung kommen
kann.
-
Bei Berücksichtigung der vorgenannten
Faktoren können
die Komponenten der Prüfeinrichtung vorzugsweise
eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften haben:
Zur Beleuchtung
können
neben kohärenten
Laserdioden auch nicht-kohärente Lichtquellen,
wie z.B. Glühlampen,
LEDs oder Fluoreszenzlampen verwendet werden. Damit der Kontrast
gegen diffuse Streuung vom zu prüfenden
Banknotenpapier groß genug ist,
sollte die Beleuchtung eine definierte Divergenz und Richtung haben.
Jedoch ist eine Mindestapertur notwendig, um Richtungsschwankungen
des Papiers zu kompensieren.
-
Das Spektrum der Lichtquelle kann
unterschiedlich gewählt
werden. Es kann z.B. mit weißem Licht
beleuchtet werden. Dies hat den Vorteil, daß es simultan ein breites Band
von Beugungsrichtungen für
unterschiedliche Farben gibt, da der Sinus des Beugungswinkels im
wesentlichen proportional zur Wellenlänge ist. Durch Wahl von Sensoren
für unterschiedliche
Farben und/oder mit wechselnden Farbfiltern für die Sensoren und/oder einer
Spekralanalyse der Meßsignale
kann, z.B. auch bei zeitlich konstanter Beleuchtung mit weißem Licht,
eine farbselektive Analyse und dadurch eine Erfassung und Unterscheidung
auch zwischen unterschiedlichen Beugungsstrukturen sicher durchgeführt werden.
Allerdings ist in diesem Fall die Intensität des Streulichts vom Papier
im Vergleich zur monochromatischen Beleuchtung vergrößert.
-
Deshalb kann alternativ auch mit
einer oder mehreren Einzelfarben bzw.farbbereichen beleuchtet werden.
Auch in diesem Fall kann, bei geringeren Störsignalen durch diffuse Lichtstreuung,
aus der Farbinformation auf das Vorhandensein von Beugung und/oder
auf Unterschiede in den Beugungscharakteristika geschlossen werden.
-
Bei Variation der Beleuchtungswellenlänge kann
beispielsweise auch ein einzelner Sensor zur Prüfung von unterschiedlichen
Beugungsstrukturen ausreichen, die an sich bei Verwendung von nur
einer einzigen Beleuchtungswellenlänge unter Umständen nicht
alle in den vom Sensor erfaßbaren
Raumwinkelbereich beugen würden.
-
Bei einfarbiger oder weißer Beleuchtung kann
das Licht bevorzugt zeitlich stationär ausgestrahlt werden, bei
mehrfarbiger Beleuchtung ist eine Zeitmultiplex-Beleuchtung von
Vorteil. Alternativ kann es in diesem Fall einer mehrfarbigen Beleuchtung
auch mehrere hinter- oder nebeneinander angeordnete Sensoren geben,
die jeweils für
eine andere der Beleuchtungsfarben sensitiv sind. Es kann bei einer
Sensorzeile z.B. für
benachbarte Pixel auch jeweils unterschiedliche Farbfilter, entsprechend
einzelner Beleuchtungsfarben, geben. Hierbei ist folglich auch eine
zeitlich stationäre
Beleuchtung möglich.
-
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen
ergeben sich überdies
dann, wenn Banknoten mittels einer Transporteinrichtung einzelnen
zur Messung an einem Sensor vorbei bzw. durch diesen hindurch geführt werden.
Dies geschieht üblicherweise
bei Vorrichtungen zum Sortieren und/oder Zählen bzw. zum Einzahlen und/oder
Auszahlen von Banknoten.
-
In diesem Fall erweist sich die Verwendung eines
oder mehrerer separater Zeilensensoren, insbesondere auch in Kombination
mit einer zeilenförmigen
Beleuchtung als sehr vorteilhaft, wobei sich die Zeilensensoren
bzw. die zeilenförmige
Beleuchtung jeweils quer, vorzugsweise senkrecht zur Transportrichtung
erstrecken sollten. Dies hat den Vorteil, daß die Prüfeinrichtung mittels preiswerter
Komponenten sehr kompakt konstruiert werden kann.
-
Bevorzugt wird die Anordnung der
Sensoren und damit die Beobachtungsrichtung durch die Banknotenkanten
gegeben sein, wobei optional ein weiterer Zeilensensor unter 45° hierzu hinzu
kommen kann.
-
Die zeilenförmige Beleuchtung, kann beispielsweise
durch Verwendung einer zeilenförmigen Lichtquelle,
d.h. einer Lichtquelle mit zeilenförmiger Aperturblende erfolgen.
Als Zeilensensoren werden z.B. CCD-Zeilensensoren verwendet. Der Begriff
Zeilensensor kann im besondern bedeuten, daß der Sensor aus einer einzelnen
Reihe von Sensorfeldern, d.h. Pixeln, besteht.
-
Die Länge der beleuchteten Fläche der Banknote
und der lichtempfindlichen Meßfläche zumindest
eines der Zeilensensoren entspricht vorzugsweise etwa oder ist größer gleich
der Länge
des größten zu
messenden Sicherheitselements, besonders bevorzugt entspricht sie
aber zumindest der Länge
der größten Banknote,
so daß die
gesamte Banknotenfläche
durch den Zeilensensor abgetastet werden kann.
-
Vorzugsweise ist zudem ein Zeilensensor dicht
neben der Lichtquelle, wie z.B. der LED-Zeile, angeordnet zur Erfassung
von senkrecht zur Transportrichtung ausgehendem Licht. Dieser Zeilensensor
kann optional auch zur erfindungsgemäßen Bilderfassung des beleuchteten
Bereichs verwendet werden.
-
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform
wird ein weiterer Zeilensensor zur Erfassung des in einen bestimmten
Winkelbereich in der oder gegen die Transportrichtung ausgehenden Lichts
angeordnet sein. Mehrere solcher weiterer Zeilensensoren können nebeneinander
angeordnet sein, wobei jeder der weiteren Zeilensensoren jeweils
zur Erfassung einer anderen Richtung, d.h. eines anderen bestimmten
Winkelbereichs in der oder gegen die Transportrichtung ausgehendem
Licht dient. Dies hat den Vorteil, daß eine Erfassung auch von unterschiedlichen
Sicherheitselementen, z.B. mit unterschiedlichem Gitterparametern
der Beugungsstrukturen, die in unterschiedliche Richtungen beugen,
einfach möglich
ist.
-
Zur Prüfung beispielsweise von Holo-
bzw. Kinegrammen werden die Banknoten bevorzugt senkrecht beleuchtet
und das in die zu erwartenden Beugungsrichtungen schräg von der
beleuchteten Banknote ausgehende Licht durch die vorgenannten Zeilensensoren
erfaßt.
Bei gleicher Beleuchtungsstärke
ist dabei die von einer Beugungsstruktur in ihre Beugungsrichtung
erster (oder auch höherer) Ordnung
gebeugte und erfaßte
Strahlungsintensität größer als
diejenige, die von einer nicht-beugenden Struktur, wie z.B. üblichem
Papier oder Metallstreifen, in einer solchen Richtung diffus reflektiert
wird. Um diesen Unterschied messen zu können, ist eine Beleuchtungsregelung
bzw. eine Erfassung der Intensität
der Beleuchtungsstrahlung als Referenz zur Normierung der Meßsignale
der Sensoren von Vorteil.
-
Es sei angemerkt, daß die Verwendung
von Zeilensensoren insbesondere in Banknotenbearbeitungsvorrichtungen
von besonderem Vorteil ist, allerdings können alternativ oder ergänzend auch
Kameras mit zweidimensionaler Bilderfassung eingesetzt werden.
-
Für
die Prüfung
von Sicherheitselementen mit Farbwechsel bei Betrachtung in unterschiedlichen
Richtungen, z.B. von Banknoten, die mit optisch variabler Tinte
bedruckt sind, erweist sich nicht eine senkrechte, sondern eine
schräge
Beleuchtung als besonders bevorzugt. Bei Verwendung einer LED-Zeile sollte der
Azimut der Strahlung dabei senkrecht zur LED-Zeile orien tiert sein.
Eine Beleuchtungsregelung bzw. Referenz zur Normierung der Meßsignale
ist in diesem Fall nicht zwingend notwendig.
-
Statt dessen kann es ausreichen,
wenn für die
von in zwei unterschiedlichen Richtungen angeordneten Sensoren lediglich
eine Farbdifferenzmessung durchgeführt wird, um die charakteristischen unterschiedlichen
Farbeigenschaften messen zu können.
So können
bevorzugt z.B. ein Sensor in und ein Sensor gegen die schräge Beleuchtungsrichtung angeordnet
sein, um durch einen Vergleich, wie z.B. eine Differenzbildung der
Meßsignale
der beiden Sensoren auf Unterschiede in der Intensität der Farben
zu schließen.
-
Bei einer Beleuchtung mit mehreren
Farben werden die parallel in allen Sensoren aufgenommenen Signale
zu einem Wertdokument entsprechend der verwendeten Zeit-Multiplex-Parameter
nach Beleuchtungsfarben getrennt umsortiert und separat ausgewertet.
Der Sensoren sind dabei bevorzugt breitbandig im sichtbaren Spektralbereich,
eine Farbselektion ist nicht zwingend notwendig.
-
Bei allen vorhergehend beschriebenen
Ausführungsformen
wird die Beleuchtung und/oder die Erfassung des von der beleuchteten
Banknote ausgehenden Lichts bevorzugt mittels selbstfokussierender
Linsen, sogenannter SELFOC®-Linsen durchgeführt werden.
Dabei handelt es sich um zylinderförmige optische Elemente aus
einem Material, welches einen von der optischen Achse des Zylinders
zu dessen Mantel hin abnehmenden Brechungsindex aufweist. Durch
die Verwendung einer solchen Linse wird z.B. eine in gewissen Grenzen
vom Abstand der Banknote zum Sensor unabhängige und justierfreie 1:1-Abbildung
des zu vermessenden Bereichs auf den Sensor erreicht. Aufgrund der üblichen
Unebenheiten von im Umlauf befindlichen Banknoten, ist diese Eigenschaft
von großem
Vorteil, um Positionsschwan kungen bei der Abbildung kompensieren
zu können.
Anstelle von SELFOC-Linsen
erweisen sich auch schwach telezentrische Objektive als vorteilhaft.
Die SELFOC-Linsen können
ferner zur Einstellung des Aperturwinkels der Beleuchtungslichtquelle dienen.
-
Eine andere Idee der vorliegenden
Erfindung besteht in der Verwendung von Prismen zur Strahlumlenkung.
Im speziellen haben Fresnelprismen den Vorteil, daß die Prüfeinrichtung
besonders kompakt ausgestaltet sein kann. Um einen annähernd symmetrischen
Strahlengang zu gewährleisten,
wir die ebene Fläche
des Fresnelprismas vorzugsweise dem Sicherheitselement zugewandt
sein.
-
Noch eine weitere Idee der vorliegenden
Erfindung besteht in der Beleuchtung eines Bereichs des Sicherheitselements
durch zumindest zwei in unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln angeordnete Lichtquellen.
Dies hat im Gegensatz zu den vorstehend genannten Varianten den
Vorteil, daß bereits ein
einzelner gemeinsamer Sensor ausreichen kann, um das in Bezug auf
die Beleuchtungswinkel in unterschiedlichen Beugungs- bzw. Reflexionswinkeln
von der Banknote ausgehende Licht im Zeitmultiplexverfahren erfassen
zu können.
Da Lichtquellen im allgemeinen preiswerter als entsprechende Sensoren sind,
und nur die Meßsignale
eines einzigen Sensors ausgewertet werden müssen, kann die Prüfeinrichtung
kostengünstiger
hergestellt werden.
-
Nach einer weiteren Alternative werden
mittels eines symmetrischen Strahlengangs zumindest zwei Abbildungen
des beleuchteten Bereichs erzeugt . und von zugehörigen Sensoren
erfaßt,
die jeweils einem unterschiedlichen Betrachtungswinkel entsprechen.
Dadurch kann gewährleistet
werden, daß die
Abbildungen einen gleichen Abbildungsmaßstab, bzw. gleiche Vergrößerung oder
Verkleinerung und/oder keine bzw. gleiche Verzerrungen haben.
-
Hierdurch ist ohne großen Aufwand
ein Vergleich der Signale entsprechend der beiden z.B.
durch eine einfache Differenzbildung möglich.
-
Im speziellen kann wiederum ein einzelnes Prisma,
insbesondere ein Fresnelprisma verwendet werden, um gleichzeitig
die zwei Abbildungen entsprechend unterschiedlichen Betrachtungswinkeln auf
zwei getrennte Sensorflächen
abbilden zu können.
-
Es sei betont, daß die einzelnen Merkmale der
abhängigen
Ansprüche
und/ oder der in der Beschreibung genannten Ausführungsbeispiele in Kombination,
auch vollständig
oder zumindest zum Teil unabhängig
voneinander und vom Gegenstand der Hauptansprüche, vorteilhaft verwendet
werden können.
-
So sind beispielsweise die beschriebenen Lösungen,
zumindest zwei in unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln angeordnete
Lichtquellen zu verwenden, oder die Polarisation, im speziellen
die Polarisationsrichtung zu prüfen,
auch unabhängig
davon von Vorteil, ob eine erfindungsgemäße Bilderfassung tatsächlich durchgeführt wird.
-
Weitere Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich anhand der in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläuterten
Ausführungsbeispiele.
-
Dabei zeigen die
-
1 eine
schematische perspektivische Ansicht auf eine Banknote mit einer
Darstellung der Strahlengänge
der Prüfeinrichtung
nach den 2 und 3;
-
2 eine
schematische Ansicht von oben auf einen Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung
mit einer Prüfeinrichtung
nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
3 eine
Schnittansicht der Vorrichtung nach 2 entlang
der Linie I-I;
-
4 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
5 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
-
6 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem vierten Ausführungsbeispiel;
-
7 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem fünften
Ausführungsbeispiel;
-
8 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem sechsten Ausführungsbeispiel;
-
9 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem siebten Ausführungsbeispiel;
und
-
10 eine
Ansicht entsprechend 3 auf einen
Teil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung mit einer Prüfeinrichtung
nach einem achten Ausführungsbeispiel.
-
Die mit den erfindungsgemäßen Prüfeinrichtungen 2 zu
prüfenden
Banknoten 3 weisen exemplarisch als Sicherheitselement 5 ein
Prägehologramm 5 auf.
Wie in der 1 angedeutet
ist, hat dieses Hologramm 5 u.a. die Eigenschaft, daß es bei senkrechter
Bestrahlung in Richtung B, Licht sowohl in Richtung R1 in einem
Winkel α,
als auch in Richtung R2 in einem Winkel β zur Richtung B beugt und dabei
in diesen Richtungen unterschiedliche Informationen darstellt. So
sei z.B. bei Betrachtung in Richtung R1 die Zahl „50" und
in der dazu senkrechten Richtung R2 das Zeichen „EUR" deutlich zu erkennen.
Banknoten anderer Stückelung
haben andere Beugungseigenschaften. Die in Richtung R1 dargestellte
Zahl kann z.B. entsprechend der Stückelung gewählt sein. Typische Winkel α, β sind 15
bis 25 Grad bei typischen Beleuchtungswellenlängen von 450 nm bis ca. 900
nm.
-
Die 2 und 3 zeigen ein erstes Beispiel
einer zugehörigen
Prüfeinrichtung 2.
Diese ist ein Bestandteil einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung 1, welche
in an sich bekannter Weise aufgebaut sein kann und deshalb nicht
im Detail abgebildet ist. Die zu prüfenden Banknoten 3 werden
dabei mittels einer Transporteinrichtung 4, die z.B. einen
Riemen- und/oder Rollentransport umfaßt, in Richtung X mit ihrer
Querseite voraus einzeln an der Prüfeinrichtung 2 vorbei
transportiert.
-
Die Prüfeinrichtung 2 kann
weitere Komponenten zur maschinellen Prüfung von z.B. optischen, elektrischen
und/oder magnetischen Banknotenmerkmalen aufweisen, ist aber im
speziellen durch die nachfolgend genauer beschriebenen Komponenten
zur Prüfung
von Sicherheitselementen 5 mit optisch variablem Effekt
ausgezeichnet.
-
Zur Erfassung und Prüfung eines
solchen Sicherheitselements 5 weist die Prüfeinrichtung 2 bevorzugt
eine Lichtquelle 6 und zwei Sensoren 7 und 8 auf.
Die Prüfeinrichtung 2 dient
im besonderen zur Prüfung
der Beugungserscheinungen von Beugungsstrukturen 5, wie
z.B. Hologrammen und/oder Kinegrammen als Sicherheitselement 5,
die im Banknotenpapier ein- bzw. aufgebracht sind.
-
Die Lichtquelle 6 ist dabei
eine LED-Zeilen 6 mit einer einzelnen Reihe von LED-Elementen 6a.
Es sei exemplarisch angenommen, daß die LED-Zeile 6 in
vorbestimmter Weise zeitlich nacheinander verschiedene Farben ausstrahlen
kann. Alternativ können
die einzelnen LEDs 6a der LED-Zeile 6 auch kontinuierlich
weißes
Licht emittieren. Zur Aperturbegrenzung weist die LED-Zeile 6 eine
SELFOC-Linse 9 auf. Diese Aperturbegrenzung dient dazu,
nur einen schmalen sich in Querrichtung der Banknote 3 erstreckenden
Streifen zu beleuchten. Dieser Beleuchtungsstreifen sollte zur Erzeugung
von Beugungserscheinungen zwar größer als die Gitterkonstante
der Beugungsstruktur 5, aber signifikant schmaler als die
kleinsten bei der Abbildung aufzulösenden Struktur der Sicherheitselemente 5 sein.
Dies hat den Vorteil, daß durch
die definierte schmale Beleuchtung bei der nachfolgenden Erfassung
des von der beleuchteten Banknote ausgehenden Lichts der unerwünschte Einfluß von diffus
streuenden Bereichen des Banknotenpapiers vermindert ist.
-
Die Sensoren 7 und 8 können dabei
CCD- oder CMOS-Zeilensensoren sein, die sich parallel zur LED-Zeile 6 erstrecken.
Typischerweise haben die Zeilensensoren 7, 8 eine
Auflösung
von 0,2 bis 1 mm. Im Fall der Bestrahlung mit farbigem Licht im Zeitmultiplexbetrieb
benötigen
die Sensoren 6 lediglich eine breitbandige Detektionsempfindlichkeit
im Sichtbaren. Da jeweils nur eine einzelne Farbe ausgestrahlt und
dann erfaßt
wird, ist eine Farbselektion in diesem Fall nicht notwendig.
-
Der erste Sensor 7 dient
zur Erfassung von gegen die Transportrichtung X ausgehendem Licht. Bei
den Banknoten nach 1 ist
dies z.B. das in Richtung R1 gebeugte Licht. Der zweite Sensor 8 andererseits
dient zur Erfassung von senkrecht zur Transportrichtung X, d.h.
in Querrichtung Y ausgehendem Licht. Bei den Banknoten nach 1 ist dies z.B. das in Richtung
R2 gebeugte Licht. Zur Abbildung dieser Lichtstrahlen weisen die
Sensoren 7 und 8 ebenfalls SELFOC-Linsen 9,
bevorzugt die gleichen wie die LED-Zeile 6 auf.
-
Um eine für die nachfolgend noch genauer beschriebene
Bilderzeugung unerwünschte
schräge Anordnung
der eingebauten Optiken und Sensoren bei gleichzeitig besonders
kompakter Bauweise vermeiden zu können, sind auf der Unterseite
der Linsen 9 Prismen, besonders vorteilhaft Fresnelprismen 10 mit
sägezahnförmigem Profil 11 angebracht.
Entsprechend der gewünschten
Umlenkung hat das Fresnelprisma 10 des Sensors 7 Stufen
quer zur Längsrichtung
der SELFOC-Linse 9 und das Fresnelprisma 10 des
Sensors 8 Stufen in SELFOC-Längsrichtung. Die ebene Fläche des
Fresnel-Prismas 10 zeigt immer zum zu prüfenden Objekt,
d.h. zur Banknote 3, da dann der Strahlengang durch das
Prisma 10 symmetrischer ist. Die vorhandene Dispersion des
Prismas 10 stört
in diesem Fall nicht und kann vernachlässigt werden.
-
Der Sensor 8 mit zugehöriger Abbildungsoptik 9, 10 sollte
möglichst
dicht neben der Beleuchtungsoptik 6, 9 angeordnet
sein. Die Apertur der SELFOC-Linse 9 des
Sensors 8 ist dann so gewählt, daß durch den Sensor auch noch
das direkt durch die Ebene der LED-Zeile 6 senkrecht zur
Transportrichtung X, d.h. in Richtung R2 von dem Sicherheitselement 5 ausgehende
Licht erfaßt
werden kann. Der weitere Sensor 7 wiederum ist soweit von
der LED-Zeile 6 beabstandet, daß er das in einem vorbestimmten,
zu erfassenden Winkel a ausgehende Licht entsprechend einer zu erwartenden
Beugungsrichtung erfassen kann.
-
Alternativ oder zusätzlich kann
zur Erfassung von diagonalem Beugungslicht beispielsweise noch eine
weitere Sensorzeile mit Fresnelprisma auf eine SELFOC-Linse mit
Stufen unter 45° zur
SELFOC-Längsrichtung
vorhanden sein, wobei der Abstand zur Beleuchtung wiederum durch
den gewünschten
zu erfassenden Ablenkwinkel vorgegeben ist. Wenn die Banknoten 3 alternativ
mit ihrer Längsseite
voran transportiert werden, ist die Anordnung der Sensoren entsprechend
gedreht.
-
Die Länge der Sensorflächen, d.h.
der Meßflächen der
Sensorern 7 und 8 sollte zumindest der Länge der
zumessenden Strukturen, d.h. der Sicherheitselemente 5 entsprechen.
Bevorzugt werden die Detektorflächen
eine Länge
entsprechend der maximalen Banknotenlänge in Querrichtung Y haben.
Die Sensoren 7, 8 können zwar identisch aufgebaut
sein, in der 1 ist aber
der Fall abgebildet, daß der zweite
Sensor 8 länger
als der erste Sensor 7 ist. Dies kann wegen der Ablenkung
in Längsrichtung des
Sensors 7 notwendig sein, um je nach Anordnung der zu prüfenden Sicherheitselemente 5 das senkrecht
zur Transportrichtung X, d.h. in Sensorlängsrichtung ausgehende Licht
tatsächlich
noch über
die gesamte Länge
messen zu können.
-
Die vorhergehend beschriebene Prüfeinrichtung 2 kann
exemplarisch auf folgende Weise verwendet werden. Banknoten 3 werden
einzeln mittels der Transporteinrichtung 4 an der Prüfeinrichtung 2 vorbei
transportiert. Dabei bestrahlt die LED-Zeile 6 die darunter
vorbei transportierten Banknote 3 zeilen-, d.h. streifenförmig über ihre
gesamte Breite in Y-Richtung kontinuierlich mit weißem Licht.
Die Sensorzeile 7 erfaßt
in einem Winkel a zur senkrechten Einstrahlrichtung B von der Banknote 3 ausgehendes Licht
und die dicht bei der LED-Zeile 6 angebrachte Sensorzeile 8 das
vom beleuchteten Banknotenstreifen in dessen Längsrichtung, d.h. in Richtung
Y ausgehende Licht. Die beiden Sensorzeilen 7, 8 werden elektronisch
mit einer Frequenz ausgelesen, die wesentlich größer als die Rate des Vorbeitransports
der Banknoten 3 an der Prüfeinrichtung 2 ist.
Die Frequenz sollte so groß sein,
daß durch
sequentielles Auslesen der Sensorzeile 7 und/ oder 8 ein
Abbild der vorbei transportierten Banknote 3 erzeugt werden
kann, bei der die Strukturen z.B. des zu erkennenden Sicherheitselements 5 noch
ausreichend aufgelöst
werden können.
-
Durch EDV-basierte Auswertung der
Sensor-Meßsignale
der Sensoren 7 und/ oder 8 kann somit ein Abbild der Banknote 3 erzeugt
werden. Bei Vorhandensein einer echten Banknote 3 sollte
im speziellen die Bilderfassung und -auswertung der Sensorzeile 7 die
Anwesenheit des Hologramms 5 mit der Darstellung der zu
erwartenden Zahl "50" in der passenden Lage und Gestalt ergeben.
Da bei Beugungsstrukturen die Beugungsrichtung von der Frequenz
abhängt,
können
die Sensorzeilen 7, 8 bei Bestrahlung mit weißem Licht
optional jeweils auch einen Farbfilter umfassen, um nur das Abbild
für eine der
Beleuchtungsfrequenzen- bzw. einen Frequenzbereich zu erhalten.
Alternativ kann hierzu auch nur mit Licht einer einzelnen Farbe
bestrahlt und auf die Farbfilter verzichtet werden.
-
Weiterhin kann durch eine Beleuchtungsregelung
bzw. eine Berücksichtigung
einer die Beleuchtungsstärke
der LED-Zeile 6 kennzeichnenden Größe die Intensität der Meßsignale
der Zeilensoren 7, 8 normiert werden. Da, wie
bereits erwähnt
wurde, die in den zu erwartenden Beugungsrichtungen gebeugte Lichtintensität bei gleicher
Beleuchtungsstärke
signifikant größer als
die Intensität
ist, welche lediglich diffus z.B. von normalem Papier gestreut wird, kann
durch diese Normierung auf einen Unterschied zu nicht beugenden
Strukturen und zudem optional auch auf den Abnutzungszustand der
Banknote 3 geschlossen werden. Dies ist selbst dann möglich, wenn
nur die Signale eines einzelnen der beiden in unterschiedlichen
Richtungen angeordneten Sensoren 7, 8 ausgewertet
werden.
-
Sollen mittels der Prüfeinrichtung 2 nicht
nur eine einzelne, sondern mehrere unterschiedliche Sicherheitselemente 5 geprüft werden,
so kann dies zum einen beispielsweise durch die vorstehend beschriebene
Bilderfassung erfolgen, zumindest dann, wenn sich die einzelnen
Banknoten 3 nur durch die Art der in der Beugungsrichtung
R1, R2 dargestellten Information unterscheiden. Die Verwendung von Weißlicht hat überdies
den Vorteil, daß durch
einen Vergleich der gemessenen Signalstärken mit zu erwartenden Referenzwerten
auch noch solche Beugungsstrukturen 5 erfaßt werden
können,
deren Beugungswinkel nur für
einen Teil der Beleuchtungsfarbe zumindest zum Teil noch in Richtung
des von den Sensoren 7, 8 erfaßten Raumwinkelbereichs beugen,
der jeweils durch die Aperturgröße der SELFOC-Linsen 9 vorgegeben
ist.
-
4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das sich von dem der 1 dadurch
unterscheidet, daß anstelle
eines einzelnen Zeilensensors 7 zur Erfassung von in bzw.
gegen die Transportrichtung gebeugtem Lichts drei identisch aufgebaute
Zeilensensoren 7, 7', 7'' nebeneinander angeordnet sind.
Der besseren Übersichtlichkeit
halber sind die zugehörigen
SELFOC-Linsen 9 mit
Fresnelprisma 10 nicht mit dargestellt.
-
Diese Ausführungsbeispiel mit bevorzugt zwei
bis vier nebeneinander angeordneten Zeilensensoren 7, 7', 7'' hat
den Vorteil, daß bei
weiterhin noch sehr kompaktem, einfachem und preiswertem Aufbau,
alle Zeilensensoren 7, 7', 7'' zusammengenommen
einen größeren Raumwinkelbereich
abdecken können
und dadurch, z.B. auch durch Vergleich der Meßwerte der einzelnen Sensoren 7,
7', 7'' untereinander, Beugungsstrukturen mit unterschiedlicher Beugungscharakteristik
erkannt und unterschieden werden können.
-
Insbesondere auch in einem solchen
Fall ist eine Beleuchtung nicht mit einer einzelnen Farbe bzw. einem
konstanten Frequenzspektrum, sondern mit verschiedenen einzeln schaltbaren
Farben im Zeitmultiplexbetrieb von Vorteil. Aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit
der Beugung kann somit besonders sicher und eindeutig durch Vergleich
der Meßsignale
der Sensoren 7, 7', 7'' für verschiedene Farben auf eine
zu erwartende Beugungscharakteristik geprüft werden. Hierbei wird die
Datenaufnahme im Zeit-Multiplex bei verschiedenen Farben erfolgen und
die Datenzeilen anschließend
entsprechend der Beleuchtungsfarbe umsortiert und getrennt ausgewertet.
-
Wenn die zu prüfende Banknote 3 dabei
mit hoher Frequenz durch die unterschiedlichen Farben mehrfach beleuchtet
wird, werden z.B. die einer grünen
Farbe entsprechenden Datenzeilen zu einem Abbild der Banknote 3 und
die Datenzeilen entsprechend einer roten Beleuchtung zu einem weiteren Abbild
der Banknote 3 zusammengesetzt und miteinander und/oder
mit vorgegebenen Referenzwerten bzw. -bildern verglichen. Ist z.B.
durch eine vorherige Umrißmessung
der zu prüfenden
Banknote 3, die vermutliche Lage der zu prüfenden Sicherheitselemente 5 bekannt,
so wird vorzugsweise nur ein eingeschränkter, um das Sicherheitselement 5 liegendes
Meßfenster
ausgewertet.
-
Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt die 5. Es unterscheidet sich
von den vorhergehenden dadurch, daß nicht eine Lichtquelle und
mehrere Sensoren für
unterschiedliche Reflexions- bzw. Beugungsrichtungen, sondern zwei
in unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln angeordnete Lichtquellen 16, 16' zur
Beleuchtung der zu prüfenden
Banknoten 3 vorhanden sind. Die Lichtquellen 16, 16' sind
bevorzugt identisch aufgebaut, um möglichst identische Beleuchtungsbedingungen
zu gewährleisten.
Die Lichtquellen 16, 16' können dabei Glühlampen
sein, welche die Banknote gerichtet im zeitlichen Wechsel bestrahlen.
Alternativ können
wiederum LED-Zeilen 6 entsprechend der vorherigen Ausführungsbeispiele als
Lichtquellen 16, 16' verwendet werden.
-
Zur Erfassung des von der Banknote 3 ausgehenden
Lichts ist ferner ein einzelner Sensor 17, z.B. wiederum
ein sich senkrecht zur Transportrichtung X erstreckender Zeilensensor 17 mit
vorgeschalteter SELFOC-Linse 9 und einem Umlenkprisma 10' vorhanden.
Die Lichtquelle 16' hat den gleichen Winkel zum Lot der
Banknotenebene wie der Lichtweg zum Sensor 17, während die
zweite Lichtquelle 16 einen größeren Winkel hat, d.h. in einer Nicht-Reflexionsrichtung
angeordnet ist.
-
Durch Vergleich der Signalintensitäten kann in
diesem Fall wiederum eine Prüfung
von Sicherheitselementen 5 mit optisch variablem Effekt
durchgeführt
werden. Wenn die Signale des Sensors 17 für beide
Beleuchtungsrichtungen, d.h. für
beide Lichtquellen 16, 16', in etwa gleich sind,
kann darauf geschlossen werden, daß gerade ein diffus streuender Bereich
der Banknote 3 geprüft
wurde. Ist das Signal bei Bestrahlung mit der Lichtquelle 16' we sentlich größer als
für die
Lichtquelle 16, so kann auf das Vorhandensein von gerichtet
reflektierenden Banknotenbereichen geschlossen werden. Dies können z.B.
bei gefälschten
Banknoten Metallflächen
sein, welche die Anwesenheit eines Hologramms oder eines anderen
Sicherheitselements mit optisch variablem Effekt vortäuschen sollen.
Sind die beiden Lichtquellen 16, 16' nun gerade
so angeordnet, daß eine
hohe Beugungsintensität
eines echten zu erkennenden Sicherheitselements 5 bei Beleuchtung
mit der Lichtquelle 16 gerade in eine Richtung gebeugt
wird, die durch den Sensor 17 erfaßt wird, so können, in
diesem Fall der Prüfung
einer echten Banknote 3, die Signalwerte der Lichtquelle 16 größer als
bei einer falschen Banknote, unter Umständen sogar größer als die
der Lichtquelle 16' sein.
-
Ein Vorteil unter anderem von dieser
Ausführungsform
ist es, daß lediglich
durch einen Vergleich der Signale des Sensors 17 für die Beleuchtung
mit der Lichtquelle 16 im Bezug zur Beleuchtung mit der Lichtquelle 16',
z.B. mittels einer Signaldifferenzbildung, Aussagen über den
Zustand der beleuchteten Fläche
gemacht werden können.
So wird unabhängig von
der genauen Lage der Banknote 3, d.h. selbst dann, wenn
der beleuchtete Bereich einer gerade zu prüfenden Banknote 3 nicht
exakt horizontal, sondern z.B. leicht gewölbt oder geknickt ist, bei
diffus streuenden Bereichen die Signaldifferenz etwa null sein,
während
größere Werte
der Signaldifferenz beugende bzw. gerichtet reflektierende Bereiche
der Banknote anzeigen.
-
6 zeigt
eine Alternative zur 5,
bei welcher neben einer im Bezug zum Sensor 17 in Reflexionsrichtung
angeordneten Lichtquelle 16', nicht nur eine, sondern mehrere
weitere Lichtquellen 16 vorhanden sind, die in Nicht-Reflexionsrichtungen liegen.
Die Lichtquellen 16, 16' sind dabei bevorzugt aneinander
angrenzend und werden alle zeitlich nacheinander zur Beleuchtung
entsprechend unterschiedlicher Winkel aktiviert. Hiermit können bei spielsweise
auch Banknoten 3 unterschieden werden, welche in unterschiedlichen
Winkeln beugen. In einem solchen Fall wird z.B. der Sensor 17 jeweils ein
Maximum der Intensität
bei Beleuchtung mit einer anderen der mehreren Lichtquellen 16, 16' haben.
-
Vorstehend wurden bereits einige
der möglichen
Ausführungsbeispiele
zur Prüfung
von Beugungsstrukturen 5 als Sicherheitselemente 5 mit
optisch variablem Effekt beschrieben. Diese Prinzipen können an
sich auch zur Prüfung
von anderen Sicherheitselementen mit optisch variablem Effekt verwendet
werden. Bei der Prüfung
von Sicherheitselementen 5' mit Farbwechseleffekt sind
im speziellen folgende Ansätze
besonders bevorzugt.
-
Während
zur Prüfung
von Beugungsstrukturen 5 das senkrechte Beleuchten der
Banknoten 3 bevorzugt ist, hat sich gezeigt, daß zur Prüfung von Sicherheitselementen 5' mit
Farbwechseleffekt die Beleuchtung schräg zur BN-Vertikalen erfolgen sollte, um einen
ausreichenden Farbkontrast messen zu können. Der Azimut der Beleuchtung
sollte z.B. bei einer zeilenförmigen
Beleuchtung senkrecht zur Zeilenrichtung orientiert sein, wie es
exemplarisch in der 7 angedeutet
ist. Vorzugsweise wird die schräge Beleuchtung
in Richtung B' dabei durch eine nicht dargestellte senkrecht angeordnete
Lichtquelle, wie z.B. eine wiederum senkrecht zur Transportrichtung X
angeordnete LED-Zeile erfolgen, deren Strahlung nach Durchlauf durch
eine SELFOC-Linse von einem Fresnelprisma in Richtung B' schräg auf die
zu prüfende
Banknote 3 umgelenkt wird.
-
Eine Beleuchtungsregelung oder Referenz zur
Normierung der Meßsignale
erweist sich dann als nicht unbedingt erforderlich, wenn zur Auswertung beispielsweise
eine Farbdifferenzmessung durchgeführt wird. Zur Durchführung einer
solchen Messung sollte von der Banknote 3 in Beleuchtungs richtung und
gegen die Beleuchtungsrichtung ausgehendes Licht erfaßt werden.
Hierzu können
wiederum entsprechende Zeilensensoren senkrecht zur Transportrichtung
X angebracht sein. In der 7 ist
allerdings eine alternative Anordnung gezeigt, bei der mittels eines
Prismas, im speziellen eines 90 Grad Prismas 13, sowohl
das in Beleuchtungsrichtung RB, als auch das gegen die Beleuchtungsrichtung,
d.h. in Richtung RG von der Banknote 3 ausgehende Licht durch
dasselbe Prisma 13 über
SELFOC-Linsen 14 auf zwei Sensorflächen 15 umgelenkt
werden. Durch die Strahlumlenkung kann dabei ein schräger Einbau der
Sensoren 15 vermieden werden.
-
Im Falle von Zeilensensoren 15 als
Sensorflächen 15 können durch
sequentielles Auslesen der Zeilensensoren 15 beim Vorbeitransport
der zu prüfenden
Banknote 3 zwei Abbilder des Sicherheitselements 5' unter
zwei verschiedenen Beobachtungsrichtungen RB, RG gewonnen werden.
Da die Farbeindrücke
in den Richtungen RB, RG bei echten Banknoten 3 unterschiedlich
sind, kann durch Wahl zugehöriger
Filter bzw. bei Bestrahlung mit einer zugehörigen Farbe oder weißem Licht,
durch Auswertung der Differenzsignale der beiden Sensoren 15 auf das
Vorhandensein eines Sicherheitselements 5' mit Farbwechseleffekt
geschlossen werden. Hohe Differenzwerte werden sich hierbei im Differenzbild
in den Bereichen zeigen, in denen der Farbwechseleffekt auftritt.
Die Größe der Signale
bzw. deren Differenz kann wiederum auch als Kriterium zur Prüfung des Abnutzungszustandes
der Banknoten 3 dienen.
-
Anstelle der Verwendung einer zeilenförmigen Beleuchtung
und/oder von Zeilensensoren kann die Banknote 3 alternativ
auch großflächig beleuchtet und
Sensoren mit zweidimensionaler Detektorfläche verwendet werden, um direkt
ein Abbild des beleuchteten Bereichs gewinnen zu können.
-
Die 8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
welches sich von dem der 7 dadurch
unterscheidet, daß anstelle
des 90 Grad Prismas 13 mit dreieckigem Querschnitt ein
platzsparenderes Fresnelprisma 13' mit einem Stufenprofil
verwendet wird, welches so ausgestaltet ist, daß sowohl das in Richtung RG,
als auch das in Richtung RB ausgehende Licht durch eine gemeinsame
SELFOC-Linse 14' auf einen einzelnen Sensor 15',
wie z.B. eine CCD-Kamera 15' mit zweidimensionaler Detektorfläche abgebildet
wird. Dieser Aufbau ist besonders kompakt und einfach.
-
Bei den Ausführungsformen nach den 7 und 8 werden mittels eines symmetrischen
Strahlengangs der von der Banknote 3 ausgehenden Lichtstrahlen
zwei Abbildungen erzeugt, die aufgrund im wesentlichen gleicher
Abbildungsparameter auf besonders einfache Weise, z.B. durch pixelweise
Differenzbildung verglichen werden können. Die Varianten mit einem
Prisma zur Erzeugung von zwei Abbildungen entsprechend unterschiedlicher
Betrachtungswinkel eignet sich vorzugsweise auch als Handgerät zur Prüfung von
zugehörigen
Sicherheitselementen, wobei die Augen des Betrachters dabei die Funktion
der Sensoren 15, 15' übernehmen.
-
So kann die Vorrichtung ein Gehäuse mit opaken
Wänden
umfassen, in dem das Prisma und/oder die Lichtquelle befestigt sind.
Das Gehäuse wird
bevorzugt eine Öffnung
zum Eintritt von Strahlen zur Beleuchtung des zu prüfenden Bereichs
und/ oder eine Öffnung
zum Austritt der durch das Prisma hindurchgetretenden Strahlen aufweist.
Weiterhin kann das Gehäuse
eine oder mehrere Wände
aufweist, die über
das Prisma hinausragen, um durch Aufsetzen des Gehäuses auf
ein zu prüfendes
Sicherheitselement einen vorgegebenen Abstand vom Sicherheitselement
zum Prisma sicherstellen zu können.
-
Es sei bemerkt, daß bei den
Ausführungsbeispielen
der 7 und 8 bei Beleuchtung mit mehrfarbigem
oder weißem
Licht aufgrund der zu messenden Farbunterschiede in verschiedenen
Richtungen eine Farbselektion durch den Sensor 15, 15' notwendig
ist. Das Beleuchten mit einer einzigen Farbe allerdings kann bereits
genügen,
wenn das Sicherheitselement 5' mit Farbwechsel für diese
unter den verschiedenen erfaßten
Beobachtungsrichtungen RB, RG einen genügend großen Kontrast liefert.
-
Die 9 zeigt
ein siebtes Ausführungsbeispiel,
bei dem das Polarisationsverhalten von Sicherheitselementen 5, 5' zu
deren Echtheitsprüfung
dient. Wie erwähnt
wurde, bleibt bei Reflexion bzw. Beugung von linear polarisiertem
Licht an Sicherheitselementen 5, 5' mit optisch
variablem Effekt und an Stichtiefdruckprofilen die Polarisation
erhalten, während
dies bei Streuung an Papier oder bei Offset- Druck nicht der Fall
ist.
-
Mittels einer Lichtquelle 20 wird
senkrecht in Richtung B ein linear polarisierter Lichtstrahl auf
die Oberfläche
der Banknote 3 gerichtet. Das von der beleuchteten Banknote 3 ausgehende
Licht wird schräg in
zwei symmetrischen Richtungen detektiert. Dazu sind beabstandet
voneinander identisch aufgebaute Sensoren 21, 21' angeordnet,
auf die jeweils, mittels einer SELFOC-Linse 9 und eines
Umlenkprismas 10', in einem Winkel γ ausgehendes Licht gelenkt wird.
Der erste Sensor 21 umfaßt dabei einen Polarisationsfilter,
der Licht durchläßt, welches
genauso wie das Beleuchtungslicht polarisiert ist, während der andere
Sensor 21' nur dazu senkrecht polarisiertes Licht durchläßt. Die
Sensoren 21, 21' sind bevorzugt mit den Eingängen eines
Differenzverstärkers 22 verbunden,
dessen Ausgangssignal ein Maß für die Änderung
der Polarisation ist. Bei Anwesenheit z.B. von Sicherheitselementen 5, 5' mit
optisch variablem Effekt wird die Signaldifferenz beispielsweise
besonders hoch sein.
-
Schließlich wird in der 10 ein letztes Ausführungsbeispiel
gezeigt, dessen Beleuchtungs- und Sensoranordnung im wesentlichen
derjenigen der 9 entspricht.
Allerdings ist die Prüfeinrichtung 2 der 10 nicht zur Prüfung von
Polarisationseigenschaften ausgelegt. Deshalb werden die zu prüfenden Banknoten 3 bei
diesem Ausführungsbeispiel
nicht mit linear polarisiertem Licht bestrahlt und die Sensoren
haben ebenfalls keinen Polarisationsfilter zur Erkennung von Licht
bestimmter Polarisationsrichtung. Zudem dient die Prüfeinrichtung 2 nicht zur
Prüfung
von Sicherheitselementen 5, 5 mit optisch variablem
Effekt, sondern im speziellen zur Erkennung von Oberflächenprofilen 25 von
Banknoten 3. Solche Profile 25, die in der 10 stark vergrößert dargestellt
sind, können
z.B. Linienmuster oder dergleichen sein, welche durch Stichtiefdruckverfahren
hergestellt werden, wobei die Profile sich exemplarisch z.B. senkrecht
zur Transportrichtung X erstrecken. Die Banknote 3 wird
dabei mit einer quer zur Transportrichtung angeordneten Lichtquelle 30 in Richtung
B in einem Bereich beleuchtet, der schmaler als der Querschnitt
einer Profillinie sein sollte. Je nachdem ob der Lichtstrahl einen
Hügel oder
ein Tal oder eine der Flanken des Profils 25 trifft, wird
der Lichtstrahl bevorzugt in eine andere Richtung vom Profil 25 reflektiert.
Das in zwei verschiedene schräge
Richtung reflektierte Licht wird wiederum durch zwei, in verschiedenen
schrägen
Richtungen angeordnete Sensoren 31 und 31' mit
Umlenkprismen und SELFOC- Linsen erfaßt. In der Einheit 22 wird
eine Differenz der Signale gebildet. Das Differenzsignal läßt dann
wiederum, unter der Berücksichtigung
der Transportgeschwindigkeit der zu prüfenden Banknote 3,
auf die Form des Oberflächenprofils 25 schließen.
-
Es hat sich herausgestellt, daß eine Erkennung
von solchen Stichtiefdruckprofilen durch eine punktförmige Beleuchtung
und damit das Abtasten einer einzelnen, in Transportrichtung X verlaufenden Spur
der Banknote 3 nicht ausreichend ist. Zur sicheren und
genauen Erkennung der Form von solchen Oberflächenprofilen ist eine vollflächige Detektion notwendig.
Deshalb werden die Lichtquelle 30 und die beiden Sensoren 31, 31' besonders
bevorzugt zeilenförmige
Lichtquellen 30 bzw. Sensoren 31, 31' sein.
Beim Beispiel der 10 können diese
sich senkrecht zur Blattebene, d.h. senkrecht zur Transportrichtung
X in Richtung Y erstrecken.
-
Beispielsweise im Vergleich zur Erkennung von
Beugungsstrukturen ist folgendes zu beachten. Zur Erzeugung von
Beugungserscheinungen ist es zwingend, daß die Beugungsstrukturen in
einer Fläche
beleuchtet werden, die signifikant größer als deren Gitterkonstante
ist. Im Unterschied dazu sollten die Stichtiefdruckprofile 25 bevorzugt
in einer Fläche beleuchtet
werden, die kleiner als die Abmessungen der zu erkennenden Strukturen,
insbesondere z.B. kleiner als der Linienabstand a des Profils 25 ist.
-
Vorstehend wurde beschrieben, daß das Sensorpaar 31, 31' sich
im wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung erstreckt. Zur Erkennung
von anderen Profilstrukturen könnten
sich diese oder auch zusätzliche
Sensorpaare 31, 31' in anderen Richtungen erstrecken.
Ferner können
wiederum nicht nur zwei, sondern mehrere Sensoren 31, 31' parallel
angeordnet sein, um einen größeren Raumwinkelbereich
abdecken zu können.
-
Abschließend sei noch einmal betont,
daß auch
mehrere der vorstehend genannten Prüfeinrichtungen 2 kombiniert
werden können,
indem z.B. eine Prüfeinrichtung 2 oberhalb
der Transportebene der Banknoten 3 zur Prüfung von
auf der Oberseite der Banknoten 3 befindlicher Beugungsstrukturen 5 und eine
weitere Prüfeinrichtung 2 unterhalb
zur der Transportebene der Banknoten 3 zur Prüfung von
auf der Unterseite der Banknoten 3 befindlicher Sicherheitselemente 5' mit
Farbwechseleffekt angeordnet ist.