DE4338780C2

DE4338780C2 - Mustererkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4338780C2
Application number: DE4338780A
Authority: DE
Inventors: Tohru Nakajima; Mituhiro Nagase
Original assignee: Laurel Bank Machine Co Ltd
Current assignee: Laurel Bank Machine Co Ltd
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-11-13
Also published as: JPH06208613A; GB9323372D0; GB2272762A; US5576825A; DE4338780A1; GB2272762B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mustererkennungsvorrichtungen nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9. Derartige Vor richtungen dienen insbesondere der genauen Erkennung von Mustern, die auf einem Objekt, z. B. einem Geldschein oder einer Banknote (auf die beide im folgenden als "Geldschein" Bezug genommen wird), einer Münze oder dergleichen ausgebildet sind.

Die herkömmliche Mustererkennungsvorrichtung, die eine Licht quelle, eine Linse und einen Bildsensor umfaßt, ist allgemein bekannt. Bei der Mustererkennungsvorrichtung nach dem Stand der Technik sendet die Lichtquelle Licht auf das Objekt, dessen Muster erfaßt werden soll, z. B. einen Geldschein oder eine Mün ze, aus, und die Linse fokussiert das Bild, das von dem Licht, das von dem Objekt reflektiert oder durch das Objekt durchgelas sen worden ist, auf den Bildsensor geleitet wird, um das Bild als ein Muster zu lesen, wodurch die Echtheit, die Art und der gleichen des Objekts festgestellt werden, indem das Muster mit einem in der Vorrichtung vorher eingespeicherten Bezugsmuster verglichen wird.

Vor kurzem ist es durch die weiterentwickelten Druck- und Ober flächenausbildungstechniken möglich geworden, feine Muster auf der Oberfläche von Objekten auszubilden. Konsequenterweise wird eine Mustererkennungsvorrichtung benötigt, die diese feinen Muster genau erfassen kann. Wenn z. B. eine Auflösung von 500 Punkten pro Inch notwendig ist, um ein feines Muster zu erken nen, muß die Mustererkennungsvorrichtung in der Lage sein, dis krete Mustermikroflächen zu erkennen, die nur 50 µm _* 50 µm betra gen.

Aber die einzelnen Pixel des Bildsensors können nicht nur Infor mationen empfangen, die auf die entsprechende Mikrofläche des Musters bezogen sind, sondern aufgrund des Streulichts, das von dem Objekt unregelmäßig reflektiert oder durchgelassen wird, auch Informationen aufnehmen, die sich auf benachbarte Flächen beziehen. Da in diesem Fall die Informationen, die von jedem Pixel empfangen werden, eine niedrige Genauigkeit aufweisen und deshalb der Rauschabstand des gesamten Musters unweigerlich niedrig ist, können feine Muster auf dem Objekt nicht zuverläs sig erfaßt werden.

Aus der GB-Patentanmeldung 2 228 817A ist eine Mustererkennungs vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 9 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird Licht einer einzigen Lichtquelle auf das Objekt aufgestrahlt, und von einer Erfassungseinrichtung erfaßt. Hierbei ist nachteilig, daß im Falle von Oberflächen-Unebenheiten des zu erfassenden Objek tes eine wirksame Abtastung nicht möglich ist.

Eine Mustererkennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff der Patent ansprüche 1 und 9 ist ebenfalls aus dem Japanischen Patent 63- 115288 bekannt. Auch hier wird als nachteilig empfunden, daß die Objekterfassung lediglich mittels eines einzigen Lichtsignals erfolgt.

Aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 6, Nr. VI, Novem ber 1963, Seiten 29/30, bzw. Vol. 26, Nr. XI, April 1984, Seiten 6071-6073, sind halbdurchlässige Spiegel bekannt, welche als Strahlungsteiler verwendet werden können.

Aus der DE-20 39 440A ist schließlich ein Lichtleiterblock bekannt, der aus paketartig zusammengefaßten Lichtleitern besteht, deren Anzahl mit der Anzahl der Rasterfelder überein stimmt, deren Anordnung am Lichteintrittsende der Rasterfeldauf teilung einer abzubildenden Bildfläche entspricht, und deren Lichtaustrittsende derart angeordnet ist, daß sämtliche hindurch tretenden Strahlen in das zugeordnete Abbildungsfeld fallen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mustererken nungsvorrichtung zum genauen Erkennen der feinen Muster auf einem Objekt, z. B. einem Geldschein, einer Münze oder derglei chen, vorzusehen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mustererkennungsvorrichtung nach dem Patentanspruch 1, sowie nach dem Patentanspruch 9.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung senden die zwei Lichtquellen abwechselnd Licht unterschiedlicher Wellenlän ge aus, und die Lichterfassungseinrichtung erfaßt das vom Objekt reflektierte oder durchgelassene Licht unter Verwendung eines Time-Sharing-Verfahrens.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlungseinrichtung eine optische Einrichtung zum Konvergieren des von den Lichtquellen ausgestrahlten Lichtes auf, wobei die Lichtausrichtungseinrichtungen das Licht, das von der optischen Einrichtung konvergiert worden ist, auf das Objekt leiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungs form der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 umfaßt die Durchlaß-/ Reflexionseinrichtung einen Strahlenteiler.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Lichtausrichteinrichtungen ein optisches Faserbün del, das eine Vielzahl von optischen Fasern aufweist.

Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtausrichteinrichtungen so ausgelegt, daß sie das Licht schräg auf das Objekt leiten können.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Reflexions-/Durchlaßeinrichtung einen dichroitischen Spiegel.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung umfaßt die Lichtübertragungseinrichtung eine Vielzahl von optischen Fasern, die in Form einer Platte angeordnet sind.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lichterfassungseinrichtung eine Vielzahl von Pixeln, die in einer Linie angeordnet sind, die senkrecht zu der Rich tung liegt, in der das Objekt zugeführt werden soll.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lichterfassungseinrichtung eine Vielzahl von Pixeln, die in einer Vielzahl von Linien angeordnet sind, die senkrecht zu der Richtung liegen, in der das Objekt zugeführt werden soll.

Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lichterfassungseinrichtung ein CCD (Ladungsspeicher element).

Die oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorlie genden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Erkennungs vorrichtung für gedruckte Muster, die ein Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar stellt,

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer Erkennungs vorrichtung für gedruckte Muster, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, und

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Faserplatte, die bei der erfindungsgemäßen Erken nungsvorrichtung für gedruckte Muster verwendet wird,

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung von einigen der optischen Fasern, die in der in Fig. 3 gezeigten Faserplatte enthalten sind,

Fig. 5 eine schematische Vorderansicht einer Erkennungs vorrichtung für gedruckte Muster, anhand derer das erfindungsgemäß angewendete Prinzip der Mustererkennung erläutert wird,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 5 gezeigten Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster,

Fig. 7 eine schematische Vorderansicht einer Erkennungs vorrichtung für gedruckte Muster, bei der die Objekterfassung anhand des vom Objekt durchgelas senen Lichts erfolgt.

Wie in Fig. 5 zu sehen ist, umfaßt die dort dargestellte Erken nungsvorrichtung eine Lichtquelle 1 zum Emittieren von Licht in Richtung auf die Oberfläche eines Geldscheins 7, auf dem das zu erfassende Muster aufgedruckt ist, eine Linse 3 zum Konvergieren des von der Lichtquelle 1 ausgesandten Lichts auf die Endfläche eines optischen Faserbündels 2, das eine Anzahl an optischen Fasern umfaßt und dazu dient, das auf die Endfläche davon konver gierte Licht durch die Linse 3 auf die Oberfläche des Geld scheins 7 zu leiten, eine Faserplatte 5, die eine Anzahl an opti schen Fasern aufweist, die in der Form einer Matrix zum Leiten des von der Oberfläche des Geldscheins 7 reflektierten Licht zu einem Sensor 4 angeordnet sind, wobei der Sensor 4 eine Anzahl von Pixeln aufweist, um das reflektierte Licht, das von der Faserplatte 5 geleitet wird, aufzunehmen, und eine Lichtabschirm platte 6, um zu gewährleisten, daß die Oberfläche des Geld scheins nur von dem Licht von dem optischen Faserbündel 2 bestrahlt wird.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Geldschein 7, dessen Ober fläche mit einem Muster bedruckt ist, das erkannt werden soll, durch eine Fördereinrichtung (nicht dargestellt) in der Richtung transportiert, die mit dem Pfeil A angegeben ist, damit er der Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster zugeführt wird.

Bei der Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster wird das von der Lichtquelle 1 ausgesandte Licht auf die Endfläche des opti schen Faserbündels 2 konvergiert. Das optische Faserbündel 2 umfaßt eine ausreichende Anzahl an optischen Fasern, damit die Oberfläche des Geldscheins 7 mit dem auf die Endfläche des Licht bündels 2 konvergierten Licht einheitlich bestrahlt wird. Die Endfläche des optischen Faserbündels 2, das der Linse 3 gegen überliegt, weist eine zylindrische oder eine rechteckige Form auf, damit sie das von der Lichtquelle 1 darauf ausgestrahlte Licht wirksam aufnehmen kann. Das Licht von dem optischen Faser bündel 2 wird schräg auf die Oberfläche des Geldscheins 7 gelei tet.

Der Sensor 4, der als ein CCD (ladungsgekoppelter Baustein) auf gebaut ist, weist eine Anzahl von Pixeln auf, die in der Abtast richtung angeordnet sind, und die Endfläche des optischen Faser bündels 2, die dem Sensor 4 gegenüberliegt, weist eine rechtecki ge Form auf, die eine Breite aufweist, die gleich der des Sen sors 4 in der Abtastrichtung ist. Folglich wird das Licht von der Lichtquelle 1 einheitlich auf die Oberfläche des Geldscheins 7 über die abzutastende Breite davon durch die Linse 3 und das optische Faserbündel 2 ausgestrahlt.

Die Abschirmplatte 6 ist mit einer Öffnung 6a ausgebildet, die eine ausreichende Größe aufweist, damit die Endfläche des opti schen Faserbündels 2 und der Faserplatte 5 einander gegenüber liegen können, und damit das Licht, das von anderen Quellen als dem optischen Faserbündel 2 einfällt, auf ein Minimum reduziert wird.

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Faser platte 5, und Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einiger der optischen Fasern 5a, die die Faserplatte 5 bilden.

Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, wird die Faserplatte 5 so aufge baut, daß sie eine plattenartige Form aufweist, indem eine Anzahl von optischen Fasern 5a in einer Matrix angeordnet wer den. Jede der optischen Fasern 5a weist einen kleinen Durchmes ser und eine vorbestimmte Länge auf, und ihre Achse ist vertikal ausgerichtet. Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, sind die optischen Fasern 5a bei diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmig. Jede Faser weist einen Durchmesser von 50µm auf und ist so ausgelegt, daß sie Licht auf ihrer einen Endfläche in einem Winkel von ± 10° relativ zur Lichtachse empfangen kann, und daß von ihrer anderen Endfläche das empfangene Licht ausgesandt werden kann. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, sind die optischen Fasern 5a der Faserplatte 5 in einer Matrix angeordnet, damit sie zu der Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 passen.

Die Faserplatte 5 ist so angeordnet, daß sie oberhalb der oberen Fläche des Geldscheins 7 geringfügig beabstandet ist, der von der (nicht gezeigten) Fördereinrichtung derart befördert wird, daß nur eine einzelne optische Faser 5a das Licht empfängt, das von der Lichtquelle 1 ausgesandt wird, die Oberfläche des Geld scheins 5 durch das optische Faserbündel 2 erreicht und von einer entsprechenden Mikrofläche einer vorbestimmten Größe auf der Oberfläche des Geldscheins 7 reflektiert wird, und daß ver hindert wird, daß das von den anderen Mikroflächen reflektierte Licht davon aufgenommen wird. Da nämlich jede der Mikroflächen auf der Oberfläche des Geldscheins 7 einer speziellen optischen Faser 5a entspricht, kann das reflektierte Licht jeder Mikro fläche ausschließlich von der entsprechenden optischen Faser 5a aufgenommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zylin derförmige optische 50µm-Fasern 5a verwendet, die so ausgelegt sind, daß sie auf ihrer einen Endfläche Licht in einem Winkel von ± 10° relativ zur Lichtachse empfangen können. Angenommen, der Durchmesser der optischen Faser 5a ist "a" und die Wellenlän ge des ausgestrahlten Lichts ist "L", dann wird die Fokustiefe aufgrund des Lochblendeneffekts an der Endfläche der optischen Faser 5a zu a²/L. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Licht quelle 1 Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm aus strahlt, wird der Abstand zwischen der Stirnfläche der optischen Faser 5a und der Oberfläche des Geldscheins 7 auf 1,25 mm festge legt.

Indem man die Entfernung zwischen der Endfläche der optischen Faser 5a und der Oberfläche des Geldscheins 7 bestimmt und die Größe jedes Pixels des Sensors 4 auf 50 µm _* 50 µm festlegt, wie unten festgestellt wird, kann auf diese Art und Weise die Größe jeder Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 auf im wesentlichen 50 µm _* 50 µm festgelegt werden.

Der Sensor 4 weist eine Anzahl von Pixeln auf seiner Bilderzeu gungsoberfläche auf. Jedes der Pixel ist so ausgelegt, daß es Licht, das von einer einzelnen Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 reflektiert wird, über die entsprechende opti sche Faser 5a empfangen kann, so daß die Bilderzeugungsober fläche des Sensors 4 das reflektierte Licht von der Oberfläche des Geldscheins 7 als ein Bild des gedruckten Musters erhält. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bilderzeugungsoberfläche des Sensors, der als ein CCD aufgebaut ist, mit einer Anzahl von Pixeln versehen, die jeweils eine Abmessung von 50 µm _* 50 µm auf weisen, so daß jedes Pixel einer bestimmten Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 entspricht. Der Abstand zwischen der Faserplatte 5 und der Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 wird so bestimmt, daß jedes Pixel auf der Bilderzeugungsober fläche des Sensors 4 nur das Licht empfängt, daß von der entspre chenden optischen Faser 5a ausgestrahlt wird, und nicht das Licht empfängt, das von irgendeiner anderen optischen Faser 5a abgegeben wird. Demzufolge kann das von einer einzelnen Mikro fläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 reflektierte Licht von dem entsprechenden feinen 50 µm _* 50 µm-Pixel über die entspre chende optische Faser 5a der Fiberplatte 5 aufgenommen werden. Als eine Folge davon wird das gedruckte Muster des Geldscheins 7 diskret zu den feinen 50 µm _* 50 µm-Pixeln auf der Bilderzeugungs oberfläche des Sensors 4 übertragen. Folglich speichert jedes Pixel auf der Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 nur das gedruckte Muster der entsprechenden Mikrofläche des Geldscheins 7 und speichert nicht das gedruckte Muster irgendeiner anderen Mikrofläche.

Wenn der Geldschein 7 durch die (nicht gezeigte) Fördereinrich tung der so aufgebauten Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster zugeführt wird, erreicht das von der Lichtquelle 1 ausge sandte Licht die Oberfläche des Geldscheins 7 über die Linse 3 und das optische Faserbündel 2. Das reflektierte Licht von jeder der Mikroflächen auf der Oberfläche des Geldscheins 7 wird von dem entsprechenden Pixel auf der Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 über eine entsprechende optische Faser 5a der Faser platte 5 aufgenommen. Auf diese Art und Weise wird das reflek tierte Licht von allen Mikroflächen auf der Oberfläche des Geld scheins 7 von den Pixeln des Sensors 4 aufgenommen, was heißt, daß das gedruckte Muster des Geldscheins 7 auf die Bilderzeu gungsoberfläche des CCD-Sensors 4 übertragen wird. Der Sensor 4 tastet das gedruckte Muster, das auf die Bilderzeugungsober fläche übertragen worden ist, in Reaktion auf Taktsignale, die von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung erhalten werden, auf allgemein bekannte Art und Weise entlang der Abstastrichtung B ab, die sich senkrecht zu der Förderrichtung A erstreckt, um die Daten des Musters einer Verarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) zuzuführen, durch welche sie mit den Daten eines Bezugs musters verglichen werden, um die Echtheit, die Art und der gleichen des Geldscheins 7 festzustellen.

Da die Fördergeschwindigkeit der Banknote 7 vorbestimmt wird und die Anzahl der Pixel entlang der Abtastrichtung in Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. der Größe des Geldscheins 7 vorbestimmt wird, wird die Taktfrequenz zum Abtasten des gedruckten Musters, das auf die Bilderzeugungsoberfläche übertragen worden ist, unter Bezugnahme auf den gewünschten regelmäßigen Abstand in der Förderrichtung bestimmt. Wenn man z. B. annimmt, daß die Förderge schwindigkeit des Geldscheins 1 m/sec ist und daß der Sensor 4000 Pixel aufweist, die in einer Linie entlang der Abtastrich tung angeordnet sind, und wenn die Informationen über das gedruckte Muster in Abständen von 0,2 mm entlang der Förderrich tung erlangt werden sollen, wird die Taktfrequenz auf 20 MHz festgelegt, da die Zeit zum Abtasten des Sensors 4 0,2 msec betragen muß. Wenn bei dem Sensor die Pixel außerdem in einer Vielzahl von Linien entlang der Abtastrichtung angeordnet sind, wird die Taktfrequenz zum Abtasten des Sensors 4 unter Bezugnah me auf den gewünschten regelmäßigen Abstand in der Förderrich tung und die Anzahl der Pixellinien, die in der Abtastrichtung liegen, festgelegt.

Mit der dargestellten Vorrichtung ist es möglich, das gedruckte Muster des Geldscheins 7 ohne Einfluß von Streulicht exakt zu erfassen, da das reflektierte Licht von jeder Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 von einem entsprechenden Pixel mit der Abmessung von 50 µm _* 50 µm auf der Bilderzeugungsober fläche des Sensors 4 über eine entsprechende optische Faser 5a der Faserplatte 5 aufgenommen wird, so daß das Pixel nur die Daten des gedruckten Musters speichert, die einer bestimmten Mikrofläche des Geldscheins 7 entsprechen.

Da das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht durch das optische Faserbündel 2 schräg auf die Oberfläche des Geldscheins 7 gelei tet wird, trägt das von dem Geldschein 7 reflektierte Licht gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht nur Informationen bezüg lich des gedruckten Musters, sondern auch Informationen, die sich auf Charakteristiken beziehen, die durch das seitlich reflektierte Licht feststellbar sind, nämlich Informationen, die die Unebenheit der Oberfläche des Geldscheins 7, die durch die Druckfarbe entstanden sind, die das Muster erzeugt, Falten auf der Oberfläche des Geldscheins 7 usw. betreffen. Somit ist es möglich, nicht nur die Musterinformation, die auf der optischen Dichte (Schwärzung) beruht, zu erfassen, sondern auch andere Informationen, die die Qualität und den Zustand des Geldscheins 7 anzeigen, wodurch es möglich ist, die Qualität des Geldscheins 7, das Ausmaß der Beschädigung des Geldscheins 7 und dergleichen zu beurteilen.

Fig. 1 ist eine schematische Vorderansicht einer Erkennungsvor richtung für gedruckte Muster, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster ein Paar von Lichtquellen 1a, 1b, ein Paar von Linsen 3a, 3b, ein Paar von optischen Faserbündeln 2a, 2b, eine Faserplatte 5, einen Sensor 4 und eine Abschirmplatte 6. Die Lichtquelle 1a umfaßt eine Grünlicht-Lumineszenzdiode (LED), und die andere Lichtquelle 1b umfaßt eine Rotlicht-Lumineszenz diode. Diese Lichtquellen 1a, 1b werden von der (nicht gezeig ten) Steuereinrichtung dahingehend gesteuert, daß sie abwech selnd Licht emittieren. Die Linsen 3a, 3b und die optischen Faserbündel 2a, 2b sind im wesentlichen in der gleichen Art und Weise ausgebildet wie die Linse 3 und das optische Faserbündel 2 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Entsprechend sind die Faserplatte 5 und der Sensor 4 zu denen identisch, die bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet worden sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die Licht quelle 1a, die Linse 3a und das optische Faserbündel 2a eine erste Strahlungseinheit, und die Lichtquelle 1b, die Linse 3b und das optische Faserbündel 2b bilden eine zweite Strahlungsein heit. Die ersten und zweiten Strahlungseinheiten sind hinsicht lich der Mittelachse der Faserplatte 5 und des Sensors 4 symme trisch angeordnet.

Wenn der Geldschein 7 durch die (nicht gezeigte) Fördereinrich tung der so aufgebauten Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster zugeführt wird, emittieren die Lichtquellen 1a und 1b in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit abwechselnd Licht. Das von der Lichtquelle 1a bzw. 1b abgestrahlte Licht trifft durch die Linse 3a und das optische Faserbündel 2a bzw. durch die Linse 3b und das optische Faserbün del 2b auf der Oberfläche des Geldscheins 7 auf. Somit wird das reflektierte Licht von jeder der Mikroflächen auf der Oberfläche des Geldscheins 7 durch das entsprechende Pixel auf der Bilder zeugungsoberfläche des Sensors 4 über die entsprechende optische Faser 5a der Faserplatte 5 aufgenommen. Die (nicht gezeigte) Steuereinrichtung liefert synchron zu dem Zyklus, während dem die Lichtquellen 1a bzw. 1b abwechselnd Licht emittieren, Takt signale an den Sensor 4. Als eine Folge davon wird das gedruckte Muster, das auf die Bilderzeugungsoberfläche der Abtasteinrich tung 4 durch das von der Lichtquelle 1a emittierte und von dem Geldschein 7 reflektierte Licht übertragen worden ist, abgeta stet, um ein erstes gedrucktes Muster zu bilden, während die Lichtquelle 1a Licht aussendet, und das gedruckte Muster, das durch das von der anderen Lichtquelle 1b emittierte und von dem Geldschein 7 reflektierte Licht ebenfalls darauf übertragen wor den ist, wird abgetastet, um das zweite gedruckte Muster zu bil den, während die Lichtquelle 1b Licht aussendet. Demgemäß kann das erste gedruckte Muster durch ein Abtasten des Sensors 4 im Time-Sharing-Verfahren während der Zeit, in der die Lichtquelle 1a, die die Grünlicht-LED umfaßt, Licht mit einer Wellenlänge ausstrahlt, die im wesentlichen der von Grün entspricht, ausge hend von dem Licht erhalten werden, das von der Geldscheinober fläche reflektiert wird, und das zweite gedruckte Muster kann während der Zeit, in der die Lichtquelle 1b, die die Rotlicht- LED umfaßt, Licht mit einer Wellenlänge ausstrahlt, die im wesentlichen der von Rot entspricht, aus dem Licht erhalten wer den, das von der Geldscheinoberfläche reflektiert wird. Somit kann eine Musterinformation erhalten werden, die auf einer Zwei farbentrennung beruht. Schließlich werden die so erhaltenen Daten des gedruckten Musters für die gesamte Geldscheinober fläche, die von dem Sensor 4 erzeugt worden sind, der Verarbei tungseinheit (nicht gezeigt) zugeführt wird, durch die sie mit dem Bezugsmuster verglichen werden, um die Echtheit, die Art und dergleichen des Geldscheins 7 festzustellen.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das gedruckte Muster des Geldscheins 7 genauer zu erfassen, da das gedruckte Muster des Geldscheins 7 auf der Grundlage der Zweifarbentren nung der Grün- und Rottrennung in Informationen bezüglich des gedruckten Musters zerlegt wird.

Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht einer Erkennungsvor richtung für gedruckte Muster, die ein weiteres Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster eine Lichtquelle 1, eine Linse 3, ein optisches Faserbündel 2, eine Faserplatte 5, Sensoren 4a, 4b und eine Abschirmplatte 6. Zusätzlich dazu umfaßt sie einen Strahlentei ler 8 mit einer Längsachse in der gleichen Länge wie die Länge der Faserplatte in der Abtastrichtung, eine Linse 9, die so ange ordnet ist, daß sich ihre Brennpunkte auf der Oberfläche des Sen sors 4b und auf der Endfläche der Faserplatte 5 befinden, und einen dichroitischen Spiegel 10 zum Reflektieren von Licht mit einer Wellenlänge, die im wesentlichen der der Farbe Orange ent spricht, und zum Durchlassen von Licht anderer Wellenlänge. Der dichroitische Spiegel 10 ist auch derart angeordnet, daß sich ein weiterer Brennpunkt der Linse 9 auf der Oberfläche des Sen sors 4a befindet. Die Lichtquelle 1 wird dahingehend ausgewählt, daß sie Licht mit Wellenlängen, die denen der Farben Rot und Orange entsprechen, emittiert.

Das Licht, das rote und orange Wellenlängen aufweist und von der Lichtquelle 1 ausgestrahlt wird, tritt in den Strahlenteiler 8 über die Linse 3 und das optische Faserbündel 2 ein und wandert durch die Faserplatte 5, so daß die Oberfläche des Geldscheins 7 davon bestrahlt wird. Das Licht, das von jeder Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 reflektiert wird, wandert durch eine entsprechende optische Faser 5a der Faserplatte 5 und wird danach von einem 45°-Umlenkspiegel des Strahlenteilers 8 reflek tiert. Da die Linse 9 so angeordnet ist, daß ihre Brennpunkte auf den Oberflächen der Sensoren 4a, 4b und auf der Endfläche der Faserplatte 5 angeordnet sind, wie oben beschrieben worden ist, wird das reflektierte Licht der orangen Wellenlänge auf die Oberfläche des Sensors 4a konvergiert, wohingegen das andere reflektierte Licht auf die Oberfläche des Sensors 4b reflektiert wird. Somit kann durch das Abtasten des Sensors 4a ein erstes gedrucktes Muster auf der Grundlage des von dem Geldschein 7 reflektierten orangen Lichts erhalten werden, und durch das Abta sten des Sensors 4b kann ein zweites gedrucktes Muster auf der Grundlage des von dem Geldschein 7 reflektierten Rotlichts erhal ten werden.

Ähnlich wie bei dem früheren Ausführungsbeispiel werden die gedruckten Muster, die auf die Bilderzeugungsoberflächen der Sen soren 4a, 4b übertragen werden, in der Abtastrichtung senkrecht zu der Förderrichtung A in Reaktion auf Taktsignale von der Steuereinrichtung (nicht gezeigt) abgetastet, und die so erhalte nen Daten des gedruckten Musters für die gesamte Geldscheinober fläche werden der Verarbeitungseinrichtung (nicht dargestellt) zugeführt, durch die sie mit dem Bezugsmuster verglichen werden, um die Echtheit, die Art und dergleichen des Geldscheins 7 fest zustellen.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle 1 verwendet wird, die das Licht sowohl roter als auch oranger Wellenlängen aussendet, ist es möglich, die gedruckten Muster des Geldscheins 7 auf der Grundlage der Zweifarbentrennung zu erhalten und das gedruckte Muster des Geldscheins 7 mittels eines einfacheren optischen Systems zuverlässig zu erfassen.

Außerdem kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Reflexions effizienz zwischen dem ausgestrahlten Licht und dem reflektier ten Licht verbessert werden, da die optische Achse des einfal lenden Lichts im wesentlichen mit der des reflektierten Lichts zusammenfällt.

Fig. 7 ist eine schematische Vorderansicht einer Erkennungsvor richtung für gedruckte Muster. Anhand dieser Darstellung wird das Prinzip erläutert, gedruckte Muster mittels vom Objekt durch gelassenem Licht zu erfassen.

Die Erkennungsvorrichtung für gedruckte Muster nach Fig. 7 dient dazu, das gedruckte Muster des Geldscheins 7 auf der Grundlage des Lichts zu erfassen, das durch den Geldschein 7 durchgelassen worden ist. Ähnlich wie bei der in den Fig. 5 gezeigten Erken nungsvorrichtung wird das von der Lichtquelle 1 ausgesandte Licht durch die Linse 3 auf die Endfläche des optischen Faserbün dels 2 konvergiert, so daß die Oberfläche des Geldscheins 7 damit durch das optische Faserbündel 2 bestrahlt wird. Eine Abschirmplatte 16a ist angeordnet, um zu ermöglichen, daß nur Licht, das von der Lichtquelle 1 ausgestrahlt wird, die Ober fläche des Geldscheins 7 erreichen kann. Auf der gegenüberliegen den Seite des Förderkanals des Geldscheins 7 ausgehend von dem optischen Faserbündel 2 sind eine Faserplatte 5 zur Aufnahme des durch den Geldschein 7 durchgelassenen Lichts und ein Sensor 4 zur Aufnahme des über die Faserplatte 5 übertragenen Lichts vor gesehen, um die Erkennung des gedruckten Musters auf dem Geld schein 7 zu ermöglichen. Eine Abschirmplatte 16b ist angeordnet, um zu erlauben, daß das gesamte durch den Geldschein 7 durchge lassene Licht von der Faserplatte 5 aufgenommen werden kann.

Die Faserplatte 5 ist so angeordnet, daß sie etwas von der unte ren Fläche des Geldscheins 7 beabstandet ist, der von der Förder vorrichtung (nicht dargestellt) derart transportiert wird, daß jede der einzelnen optischen Fasern 5a nur Licht empfängt, das durch eine einzige entsprechende Mikrofläche vorbestimmter Größe des Geldscheins 7 durchgelassen worden ist, und daß verhindert wird, daß diese das Licht aufnehmen, das durch irgendeine andere Mikrofläche des Geldscheins 7 durchgelassen worden ist. Da jede der Mikroflächen auf der Oberfläche des Geldscheins 7 einer spe ziellen optischen Faser 5a der Faserplatte 5 entspricht, kann das durch jede der Mikroflächen durchgelassene Licht ausschließ lich von der entsprechenden optischen Faser 5a aufgenommen wer den. Der CCD-Sensor 4 ist mit einer Anzahl von Pixeln an seiner Bilderzeugungsoberfläche versehen. Jedes der Pixel ist so ausge legt, daß es das Licht, das durch eine spezielle Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 über die entsprechende optische Faser 5a der Faserplatte 5 übertragen worden ist, aufnehmen kann, so daß die Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 das durch den gesamten Geldschein 7 durchgelassene Licht als ein Bild des gedruckten Musters aufnimmt.

Entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung werden die gedruckten Muster, die auf die Bilderzeugungsoberfläche des Sen sors 4 übertragen worden sind, in der Abtastrichtung senkrecht zu der Förderrichtung A in Reaktion auf Taktsignale von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) abgetastet, und die Daten des gedruckten Musters für die gesamte Geldscheinoberfläche wer den einer Verarbeitungseinrichtung (nicht dargestellt) zuge führt, durch die sie mit einem Bezugsmuster verglichen werden, um die Echtheit, die Art und dergleichen des Geldscheins 7 fest zustellen.

Gemäß dieser Vorrichtung ist es möglich, das gedruckte Muster des Geldscheins 7 ohne eine Beeinflussung durch Streulicht genau zu erfassen, da das Licht, das durch jede der Mikrofläche auf der Oberfläche des Geldscheins 7 übertragen wird, von dem ent sprechenden Pixel auf der Bilderzeugungsoberfläche des Sensors 4 über die entsprechende optische Faser 5a der Faserplatte 5 aufge nommen wird, so daß das Pixel nur die Daten des gedruckten Musters für die entsprechende Mikrofläche des Geldscheins 7 speichert.

Wie oben unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbei spiele beschrieben worden ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Mustererkennungsvorrichtung zur genauen Erfassung von feinen Mustern auf einem Objekt, z. B. einem Geld schein, einer Münze oder dergleichen, dessen Muster erfaßt wer den soll, vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung ist, obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele das auf dem Geldschein 7 aufgedruckte Muster erfassen, z. B. nicht auf die Erfassung der auf einem Geld schein aufgedruckten Muster beschränkt, sondern kann auch zur Erfassung von gedruckten Mustern verwendet werden, die Buchsta ben, Zahlen, Symbole, Figuren und dergleichen umfassen, die auf verschiedene andere Arten von Blattmaterial aufgedruckt sind. Außerdem ist es bei den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1 bis 6 gezeigt sind, möglich, Muster zu erfassen, die auf der Oberfläche einer Münze oder dergleichen mit Hilfe einer ande ren Methode als durch Drucken ausgebildet sind.

Und obwohl es bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Faserplatte 5 möglich ist, daß nur Licht von einem Geldschein oder einem anderen derartigen Objekt, das in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet ist, dort hindurchwandern darf, ist es auch möglich, anstelle der Faserplatte 5 ein ande res Element zu verwenden, das optische Eigenschaften dahingehend aufweist, daß Licht von einer bestimmten Mikrofläche auf der Oberfläche des Objekts ausschließlich von der Endfläche davon, die dem Objekt gegenüberliegt, aufgenommen werden kann, und von der anderen Endfläche ausgegeben werden kann, wenn sich diese nahe dem Objekt befindet. So kann z. B. eine große Anzahl von hohlen Röhren verwendet werden, die jeweils einen kleinen Quer schnitt sowie auch eine zylindrische oder wabenförmige Form auf weisen.

Außerdem ist es möglich, die Pixel des Sensors in einer einzigen Linie anzuordnen, obwohl der Sensor 4 bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einer Anzahl von Pixeln versehen ist, die in einer Vielzahl von Linien entlang der Abtastrichtung ange ordnet sind.

Obgleich zwar bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Informationen bezüglich des gedruckten Musters, die auf der Zweifarbentrennung beruhen, dadurch erhalten werden, daß zwei Lichtquellen 1a, 1b verwendet werden, von denen eine grünes Licht und die andere rotes Licht aussendet, ist es darüberhinaus offensichtlich, daß die Informationen bezüglich des gedruckten Musters, die auf der Trennung von mehr als zwei Farben beruhen, auch dadurch erhalten werden können, daß zusätzlich zu den oben beschriebenen Lichtquellen noch weitere Lichtquellen vorgesehen werden, die Licht anderer Wellenlängen aussenden. Außerdem kann bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, die Information des gedruckten Musters, die auf der Trennung von mehr als zwei Farben beruht, dadurch erhalten werden, daß zusätz lich dichroitische Spiegel und Sensoren vorgesehen werden.

Außerdem ist es bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, die Vorrichtung so anzuordnen, daß beide Lichtquellen 1a, 1b gleichzeitig weißes Licht aussenden, daß das Licht von beiden Lichtquellen 1a, 1b von dem Geldschein 7 reflektiert wird, und daß das gedruckte Muster, das auf den Sensor 4 übertra gen wird, abgetastet wird. Gemäß dieser alternativen Anordnung ist es möglich, das gedruckte Muster genau zu erfassen, selbst wenn das Reflexionsvermögen des Geldscheins 7 klein ist, da das weiße Licht gleichzeitig von beiden Endflächen des optischen Faserbündels 2a, 2b auf den Geldschein 7 ausgestrahlt werden kann.

Und obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Geldschein durch die Lichtquellen, die Linsen und die optischen Fasern bestrahlt wird, ist es selbstverständlich, daß stattdes sen auch Laserlichtquellen verwendet werden können, die einen Laserstrahl aussenden.

Außerdem müssen bei der vorliegenden Erfindung die jeweiligen Einrichtungen nicht notwendigerweise physikalische Einrichtungen sein, und Anordnungen, bei denen die Funktion der entsprechenden Einrichtung durch Software durchgeführt werden, fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich kann die Funktion einer einzigen Einrichtung auch durch zwei oder mehrere physika lische Einrichtungen durchgeführt werden, und die Funktionen von zwei oder mehr Einrichtungen kann durch eine einzige physikali sche Einrichtung ausgeführt werden.

Claims

1. Mustererkennungsvorrichtung mit einer Strahlungseinrichtung zum Aussenden von Licht und zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Objekts, dessen Muster erfaßt werden soll, und einer Lichterfassungseinrichtung zum Erfassen von Licht, das von der Oberfläche des Objekts reflektiert oder durch das Objekt hindurchgelassen wird, wobei ein Muster auf der Oberfläche des Objekts auf der Grundlage der Informationen von der Lichterfassungseinrichtung erkannt wird, und einer Lichtüber tragungseinrichtung zum Übertragen von Licht, das sich in einer vorbestimmten Richtung vorwärtsbewegt, wobei die Licht übertragungseinrichtung mit geringfügiger Beabstandung vom Objekt derart zwischen dem Objekt und der Lichterfassungsein richtung positioniert ist, daß diese vorbestimmte Richtung mit einer Richtung zusammenfällt, in der sich das von dem Objekt reflektierte oder durchgelassene Licht vorwärtsbe wegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseinrichtung zwei Lichtquellen (1a, 1b) auf weist, wobei das Licht der jeweiligen Lichtquellen über sepa rate Lichtausrichteinrichtungen (2a, 2b) auf das Objekt (7) geleitet wird.

2. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet daß die zwei Lichtquellen abwechselnd Licht unter schiedlicher Wellenlänge aussenden und die Lichterfassungs einrichtung das vom Objekt reflektierte oder durchgelassene Licht unter Verwendung eines Time-Sharing-Verfahrens erfaßt.

3. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseinrichtung eine optische Einrichtung (3a, 3b) zum Konvergieren des von den Lichtquel len ausgestrahlten Lichts aufweist, und die Lichtausrichtein richtungen (2a, 2b) das Licht, das von der optischen Einrich tung (3a, 3b) konvergiert worden ist, auf das Objekt leiten.

4. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtausrichteinrichtungen (2a, 2b) ein optisches Faserbündel, das eine Vielzahl von optischen Fasern aufweist, umfassen.

5. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,, daß die Lichtausrichteinrichtungen (2a, 2b) so ausgelegt sind, daß sie das Licht schräg auf das Objekt leiten können.

6. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtübertragungseinrich tungen (2a, 2b) eine Vielzahl von optischen Fasern umfassen, die in der Form einer Platte angeordnet sind.

7. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrich tung (4) eine Vielzahl von Pixeln umfaßt, die in einer Linie angeordnet sind, die senkrecht zu der Richtung liegt, in der das Objekt zugeführt wird.

8. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrich tung (4) eine Vielzahl von Pixeln umfaßt, die in einer Viel zahl von Linien angeordnet sind, die senkrecht zu der Rich tung liegen, in der das Objekt zugführt wird.

9. Mustererkennungsvorrichtung mit einer Strahlungseinrichtung zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Objekts, dessen Mu ster erfaßt werden soll, und einer Lichterfassungseinrich tung zum Erfassen des von der Oberfläche des Objekts reflek tierten Lichts, wobei ein Muster auf der Oberfläche des Ob jekts auf der Grundlage von Informationen von der Lichterfas sungseinrichtung erfaßt wird, und einer Lichtübertragungsein richtung zum Übertragen von Licht, das sich in einer vorbe stimmten Richtung vorwärtsbewegt, wobei die Lichtübertra gungseinrichtung derart zwischen dem Objekt und der Lichter fassungseinrichtung angeordnet ist, daß die vorbestimmte Richtung mit einer Richtung zusammenfällt, in der sich das von dem Objekt reflektierte Licht vorwärtsbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseinrichtung (1) Licht mit mehr als einer Wel lenlänge aussendet und die Lichterfassungseinrichtung eine erste und eine zweite Lichterfassungseinrichtung (4a, 4b) sowie eine Durchlaß-/Reflexionseinrichtung (10) zur Refle xion von Licht einer ersten und zum Durchlassen von Licht einer zweiten Wellenlänge aufweist, wobei die Durchlaß-/Re flexionseinrichtung (10) so angeordnet ist, daß die erste Lichterfassungseinrichtung (4a) das reflektierte Licht der ersten Wellenlänge, und die zweite Lichterfassungseinrich tung (4b) das durchgelassene Licht der zweiten Wellenlänge empfängt.

10. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Durchlaß-/Reflexionseinrichtung (10) einen Strahlenteiler umfaßt.

11. Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reflexions-/Durchlaßeinrichtung (10) einen dichroitischen Spiegel umfaßt.

12. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtübertragungsein richtung (5) eine Vielzahl von optischen Fasern umfaßt, die in Form einer Platte angeordnet sind.

13. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrich tungen (4a, 4b) eine Vielzahl von Pixeln umfassen, die in einer Linie angeordnet sind, die senkrecht zu der Richtung liegt, in der das Objekt zugführt wird.

14. Mustererkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrich tungen (4a, 4b) eine Vielzahl von Pixeln umfassen, die in einer Vielzahl von Linien angeordnet sind, die senkrecht zu der Richtung liegen, in der das Objekt zugführt wird.