DE10234431A1 - Device and method for processing documents of value - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wertdokumenten, mit einer Prüfung eines Sicherheitselements des Wertdokuments, insbesondere einer Prüfung der Art und/oder Echtheit und/oder Umlauffähigkeit eines Sicherheitselements mit optisch variablem Effekt. DOLLAR A Dadurch, daß eine 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 durchgeführt wird, können solche Sicherheitselemente besonders einfach und zuverlässig geprüft werden.The invention relates to a device and a method for processing documents of value, with an examination of a security element of the document of value, in particular an examination of the type and / or authenticity and / or fitness of a security element with an optically variable effect. DOLLAR A Because a mechanical detection of the light emanating from an illuminated area of the security element in one or more different directions, which do not correspond to the direction of reflection, is carried out in combination with an image acquisition of the illuminated area, such security elements can be checked particularly simply and reliably ,
Description
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.The invention relates to a device and a method for processing value documents, with a test equipment for testing a security element of the value document, in particular for checking the Type and / or authenticity and / or fitness of security elements, which show an optically variable effect where the security element different visuals from different viewing angles impressions generated.
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.Such security elements can be a component of value documents, such as banknotes, credit cards, Personal documents or product protection labels to identify the Authenticity of different goods. The present is indeed Invention not limited to In the following, however, the main focus is on the testing of security elements received with optically variable effect on banknotes.
Zum einen werden bei Banknoten als derartige Sicherheitselemente beugungsoptische Strukturen, wie z.B. Hologramme, insbesondere Oberflächenhologramme, oder Kinegramme verwendet.For one, banknotes are considered such security elements diffractive structures, such as Holograms, especially surface holograms, or kinegrams used.
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
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.For machine testing of Banknotes with such security elements exist in different ways Test methods. WO 98/55963 describes e.g. a method of detecting Diffraction patterns on banknotes. The banknote to be checked extensive with parallel light irradiated vertically. The entire illuminated area accordingly of the different diffraction directions is point-based separate sensors or alternatively to different sensor areas of a single sensor. By comparing the measurement signals with specified reference values according to the expected values Diffraction symptoms are due to the presence of a special diffraction structure closed.
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.This known system has the disadvantage that due to the large-area lighting and subsequent punctate Focusing the illuminated areas, the position or shape of the diffraction structures cannot be determined exactly on the banknote.
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.Based on this, it is the task of the present invention, an apparatus and a method for machine testing to provide value documents that are simple and secure machine testing, in particular of security elements with an optically variable effect allow.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 23 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausgestaltungen.This task is accomplished by the device Claim 1 and the method according to claim 23 solved. The dependent Expectations describe preferred configurations.
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.One aspect of the present invention is based on the test, especially examining the Type and / or authenticity and / or fitness for purpose of a security element of a document of value with optically variable effect, through machine Detection of an illuminated area of the security element light coming out in one or more different directions, which do not correspond to the direction of reflection, in combination with an image capture of the illuminated area.
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.It should be noted that under the direction of reflection in the sense of the present invention a non-diffuse and directed reflection is understood, at which the angle of incidence is the angle of reflection of the light radiation equivalent. Image capture is also understood to be one Illuminated area of the banknotes on a sensor surface Map sensors; to at least create a two-dimensional image to win an area of the banknote which e.g. with itself known methods of pattern recognition automatically with predetermined Reference images, e.g. according to real banknotes can be.
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.This procedure allows simple and reliable not only the exact position and shape by means of image acquisition, such as. the outline and displayed information on each individual security element to determine each banknote, but also by combination with the detection of light that is not in the direction of reflection from the one to be checked Banknote, also based on the presence e.g. of diffractive Close structures. Under the possibility The examination the type of security element is understood that between different security elements, e.g. of banknotes different Denomination, distinguished can be.
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.When checking for existence of security elements with optically variable color effects, e.g. banknotes with optically variable ink printed on can also by comparing in the non-reflection direction outgoing light with outgoing from any other direction Light, preferably by comparison with predetermined reference values accordingly e.g. real banknotes, on the presence of a suitable one directionality getting closed. For this, e.g. a color comparison or a comparison the signal strength be carried out with a certain color in the two measuring directions.
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.In contrast, according to WO 98/55963 only determined if at all any security elements with appropriate diffraction characteristics exist anywhere on the banknote. A closer look at in terms of the number, shape and distribution of the security elements in the illuminated area of the banknote is not possible.
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.According to a preferred embodiment of the The present invention uses separate image capture Sensor done. However, image capture is particularly preferred by at least one of the sensors that are not used for detecting the Direction of reflection from the banknote to be checked serve outgoing light. This has the advantage that the test device not only cheaper, but also more compact can.
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.It turned out to be a Series of influencing factors in The examination of security elements, in particular of those with optically variable Effect gives, the following example based on preferred embodiments to be discribed. Particular attention is paid to the examination of diffraction structures, such as. of holograms and / or kinegrams in a banknote paper can be applied or applied, received. For special features when testing security elements with color change effect is indicated separately.
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.Banknotes to be checked usually indicate dependent on of their denomination Security elements with optically variable effect on the different Have properties. So can they e.g. diffraction-specific in the diffraction pattern represent different information and / or in different Bend the diffraction direction or angle.
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.The directional dependence of the diffraction phenomena proves to be an essential property of banknotes verify with a high degree of certainty the existence of diffractive structures. So can by detecting light that is not in the direction of reflection starts from a directionally irradiated banknote, using sensors, which are arranged in the or the expected diffraction directions are a distinction to non-diffractive, fake Banknotes such as to photocopies, be done safely.
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.The diffraction angles are wavelength-dependent, so that it at least for lighting with multiple colors, in a given one Diffraction direction color-dependent Signals there. When using illuminating light or equivalent Sensor color filter of different wavelengths or wavelength ranges different diffraction characteristics (directions of diffraction, diffraction intensity in these directions), which in turn when assigned by assigned Sensors the authenticity of such security elements is particularly secure check to let. Will at least one sensor for detecting in a fixed predetermined solid angle range of light emanating from the banknote installed, can consequently by choosing or varying the lighting color be achieved for a particular Color for the one to be checked Diffraction structure is specific, with real banknotes a higher signal intensity than for others Colors is measured. As a result, it can also be safely between several different diffraction structures can be distinguished.
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.Unless banknotes are different denomination with the same lighting conditions, i.e. especially with lighting in the same direction and with the same wavelength, all diffraction in at least show a common direction, the detection of Diffraction light in just this one direction is enough to do with little Effort an examination also for different denominations with a simple sensor. For example, all current EURO banknotes show diffraction in a direction parallel to the short edge of the banknote. Therefore e.g. in this case already for testing a single sensor is sufficient, this parallel to the short Banknote edge detected outgoing light.
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.Another relevant size is the Amount of measurement signals of the sensors. If measurements are made in the direction of diffraction, the corresponding real banknotes the signals significantly larger than e.g. for photocopies that are only diffuse in the non-reflection direction sprinkle. To improve the measuring accuracy, in particular for better differentiation against only diffusely scattered light, should therefore, the intensity of the measurement signals is preferably normalized in comparison to the intensity of the illuminating light.
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.A criterion can also be derived from the signal strength for the manufacturing quality of newly manufactured and / or for gain the degree of wear of circulating banknotes. In the event of deviations from a predetermined threshold or acceptance range for example, the lack of manufacturing quality of the respective security elements getting closed. Furthermore are for those already in circulation Banknotes lower signal strengths given lighting and measuring conditions a sign of wear and tear, what can be used as a criterion for rejecting such banknotes can.
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.The polarization behavior of the security elements can also serve as an additional or alternative test criterion. It has been shown that when linearly polarized light is diffracted on security elements with an optically variable effect, the polarization is at least partially retained. This applies not only to diffraction phenomena, but also to reflections on security elements with a color change effect, such as on prints with Iriodin or optically variable inks, and even on intaglio profiles that show no optically variable effect. In contrast, this effect has with litter Not shown on the banknote paper itself and for offset printing elements. The light incident on such areas is reflected essentially diffusely. Only when there is a very large, almost grazing incidence is the light reflected in greater proportions, whereby the polarization is clearly retained. Therefore, in this case of a polarization test, illumination with a small angle to the perpendicular of the illuminated area is particularly advantageous. The angle of incidence should be at least less than 40 degrees, preferably less than 20 degrees, a vertical incidence of light in which the angle of incidence is zero is particularly preferred.
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.Furthermore, the determination is also the position and / or the outline of the banknote in relation to the test facility advantageous in order to i.e. the area in which measurements are made or the measurement signals are evaluated, in dependence of to restrict the position or the outline optionally also denomination-specific, whereby there is a data reduction and thus faster evaluation can.
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.Taking into account the aforementioned factors, the components of the test facility can preferably have one or more of the following properties:
In addition to coherent laser diodes, non-coherent light sources such as incandescent lamps, LEDs or fluorescent lamps can also be used for lighting. The lighting should have a defined divergence and direction so that the contrast against diffuse scatter from the banknote paper to be checked is large enough. However, a minimum aperture is necessary to compensate for changes in direction of the paper.
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.The spectrum of the light source can chosen differently become. For example, with white light be illuminated. This has the advantage that there is a wide band simultaneously of diffraction directions for different colors because the sine of the diffraction angle in is substantially proportional to the wavelength. By choosing sensors for different Colors and / or with changing color filters for the sensors and / or one Spectral analysis of the measurement signals can, e.g. even with constant lighting with white light, a color-selective analysis and thereby an acquisition and differentiation can also be performed safely between different diffraction structures. However, in this case the intensity of the scattered light is from the paper enlarged compared to monochromatic lighting.
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.Therefore you can alternatively use one or more individual colors or color areas are illuminated. In this case too, with lower interference signals due to diffuse light scattering, from the color information for the presence of diffraction and / or differences in diffraction characteristics can be inferred.
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.With variation of the illumination wavelength for example, a single sensor for testing different ones Diffraction structures are sufficient, which in itself when using only a single wavelength of illumination may not all in those detectable by the sensor Would bend solid angle range.
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.With single-color or white lighting the light is preferably emitted in a stationary manner at multicolored lighting is a time-division lighting from Advantage. Alternatively, in this case it can be multi-colored lighting also give several sensors arranged one behind the other or next to one another, each for another of the lighting colors are sensitive. It can be with a Sensor line e.g. For Adjacent pixels also have different color filters, respectively of individual lighting colors. So there is also one temporally stationary Lighting possible.
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.Particularly preferred configurations furthermore arise then when individual banknotes by means of a transport device be passed past or through a sensor for measurement. This usually happens in devices for sorting and / or counting or for depositing and / or Withdrawing banknotes.
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.In this case, the use of a or several separate line sensors, especially in combination with a line-shaped Lighting as very beneficial, taking the line sensors or the line-shaped Illumination in each case transverse, preferably perpendicular to the direction of transport should extend. This has the advantage that the test device by means of inexpensive Components can be constructed very compact.
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.The arrangement of the Sensors and thus the direction of observation through the banknote edges be given, optionally with an additional line sensor at 45 ° can come.
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.The line-shaped lighting, for example by using a line-shaped light source, i.e. a light source with a linear aperture diaphragm. As line sensors e.g. CCD line sensors are used. The term In particular, line sensors can mean that the sensor consists of a single Series of sensor fields, i.e. Pixels.
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.The length of the illuminated area of the banknote and the light-sensitive measuring surface at least one of the line sensors preferably corresponds approximately or is greater than or equal to the length the biggest too measuring security elements, particularly preferably it corresponds but at least the length the largest banknote, So that the entire banknote area can be scanned by the line sensor.
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.Preferably, a line sensor is also arranged close to the light source, such as the LED line, for detecting perpendicular to the trans outgoing light. This line sensor can optionally also be used for image acquisition of the illuminated area according to the invention.
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.According to another preferred embodiment is another line sensor to detect the in a certain Angular range in or against the outgoing light be arranged. Several such additional line sensors can be placed side by side be arranged, each of the further line sensors in each case to detect another direction, i.e. of another determined Angular range in or against the transport direction Light serves. This has the advantage that it can also record different ones Security elements, e.g. with different grid parameters diffraction structures that bend in different directions, simply possible is.
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.For examining holo- or kinegrams, the banknotes are preferably illuminated vertically and that in the expected directions of diffraction diagonally from the Illuminated banknote outgoing light through the aforementioned line sensors detected. With the same illuminance is that of a diffraction structure in its direction of diffraction first (or higher) order bent and grasped Radiation intensity greater than that of a non-diffractive structure, e.g. customary Paper or metal strips, diffusely reflected in such a direction becomes. In order to be able to measure this difference, there is a lighting control or a recording of the intensity the illuminating radiation as a reference for normalizing the measurement signals of the sensors is an advantage.
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.It should be noted that the use of line sensors, in particular in banknote processing devices is of particular advantage, but can alternatively or additionally also Cameras with two-dimensional image acquisition can be used.
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.For the exam of security elements with color changes when viewed in different Directions, e.g. of banknotes made with optically variable ink printed, it turns out not a vertical one, but one slope Lighting as particularly preferred. When using an LED line, the Azimuth of the radiation should be oriented perpendicular to the LED line. A lighting control or reference for standardizing the measurement signals is not absolutely necessary in this case.
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.Instead, it may be enough if for the sensors arranged in two different directions a color difference measurement is carried out to show the characteristic different To be able to measure color properties. So can preferably e.g. a sensor arranged in and a sensor against the oblique direction of illumination to be by comparison, e.g. a difference of the measuring signals of the two sensors for differences in the intensity of the colors close.
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.When lighting with several Colors become the signals recorded in parallel in all sensors for a value document according to the time multiplex parameters used Sorted separately according to lighting colors and evaluated separately. The sensors are preferably broadband in the visible spectral range, a color selection is not absolutely necessary.
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.In all the previously described embodiments, the illumination and / or detection of light emanating from the illuminated banknote light is preferably by means of self-focusing lenses, so-called SELFOC ® lenses are performed. These are cylindrical optical elements made of a material that has a refractive index that decreases from the optical axis of the cylinder to its surface. By using such a lens, for example, a 1: 1 mapping of the area to be measured onto the sensor, which is independent and within certain limits of the distance from the bank note to the sensor, is achieved. Due to the usual unevenness of banknotes in circulation, this property is of great advantage in order to be able to compensate for position fluctuations in the image. Instead of SELFOC lenses, weakly telecentric lenses also prove to be advantageous. The SELFOC lenses can also be used to adjust the aperture angle of the illuminating light source.
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.Another idea of the present The invention consists in the use of prisms for beam deflection. In particular, Fresnel prisms have the advantage that the test device can be particularly compact. An almost symmetrical one To ensure beam path we the flat surface of the Fresnel prism preferably faces the security element his.
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.Yet another idea of the present The invention consists in illuminating an area of the security element by at least two light sources arranged at different angles of illumination. In contrast to the variants mentioned above, this Advantage that already a single common sensor may suffice to relate to that the angles of illumination in different diffraction or reflection angles Detect light emanating from the banknote using time division multiplexing to be able to. Since light sources are generally cheaper than corresponding sensors, and only the measurement signals of a single sensor must be evaluated, the test facility cost-effective getting produced.
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.According to a further alternative, at least two images of the illuminated area are generated by means of a symmetrical beam path , and detected by associated sensors, each of which corresponds to a different viewing angle. This can ensure that the images have the same image scale, or the same enlargement or reduction, and / or no or the same distortion.
Hierdurch ist ohne großen Aufwand
ein Vergleich der Signale entsprechend der beiden
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.In particular, a single prism, in particular a Fresnel prism can be used to simultaneously the two figures according to different viewing angles two separate sensor areas to be able to map.
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.It should be emphasized that the individual characteristics of the dependent Expectations and / or the exemplary embodiments mentioned in the description in combination, also completely or at least partly independent from each other and from the subject of the main claims, advantageously used can be.
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.For example, the solutions described are at least two arranged at different lighting angles To use light sources, or polarization, in particular to check the direction of polarization also independently of advantage whether an image acquisition according to the invention is actually carried out.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispiele.Other advantages of the present Invention will become apparent from the reference to the accompanying drawings explained in more detail Embodiments.
Dabei zeigen dieThe show
Die mit den erfindungsgemäßen Prüfeinrichtungen
Die
Die Prüfeinrichtung
Zur Erfassung und Prüfung eines
solchen Sicherheitselements
Die Lichtquelle
Die Sensoren
Der erste Sensor
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
Der Sensor
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
Die Länge der Sensorflächen, d.h.
der Meßflächen der
Sensorern
Die vorhergehend beschriebene Prüfeinrichtung
Durch EDV-basierte Auswertung der
Sensor-Meßsignale
der Sensoren
Weiterhin kann durch eine Beleuchtungsregelung
bzw. eine Berücksichtigung
einer die Beleuchtungsstärke
der LED-Zeile
Sollen mittels der Prüfeinrichtung
Diese Ausführungsbeispiel mit bevorzugt zwei
bis vier nebeneinander angeordneten Zeilensensoren
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
Wenn die zu prüfende Banknote
Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt die
Zur Erfassung des von der Banknote
Durch Vergleich der Signalintensitäten kann in
diesem Fall wiederum eine Prüfung
von Sicherheitselementen
Ein Vorteil unter anderem von dieser
Ausführungsform
ist es, daß lediglich
durch einen Vergleich der Signale des Sensors
Vorstehend wurden bereits einige
der möglichen
Ausführungsbeispiele
zur Prüfung
von Beugungsstrukturen
Während
zur Prüfung
von Beugungsstrukturen
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
Im Falle von Zeilensensoren
Anstelle der Verwendung einer zeilenförmigen Beleuchtung
und/oder von Zeilensensoren kann die Banknote
Die
Bei den Ausführungsformen nach den
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.So the device can be a housing with opaque walls include in which the prism and / or the light source are attached. The housing will preferably an opening for entering rays to illuminate the area to be tested and / or an opening for the exit of the rays passing through the prism. Furthermore, the housing one or more walls which has about the prism protrude to by putting the housing on one to be checked Security element a predetermined distance from the security element to ensure the prism.
Es sei bemerkt, daß bei den
Ausführungsbeispielen
der
Die
Mittels einer Lichtquelle
Schließlich wird in der
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
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
Vorstehend wurde beschrieben, daß das Sensorpaar
Abschließend sei noch einmal betont,
daß auch
mehrere der vorstehend genannten Prüfeinrichtungen
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