EP0943087B1 - Vorrichtung und verfahren zur detektion von fluoreszentem und phosphoreszentem licht - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur detektion von fluoreszentem und phosphoreszentem licht Download PDF

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EP0943087B1
EP0943087B1 EP97954730A EP97954730A EP0943087B1 EP 0943087 B1 EP0943087 B1 EP 0943087B1 EP 97954730 A EP97954730 A EP 97954730A EP 97954730 A EP97954730 A EP 97954730A EP 0943087 B1 EP0943087 B1 EP 0943087B1
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EP
European Patent Office
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light
intensity
sheet material
emitted
emitted light
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97954730A
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English (en)
French (fr)
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EP0943087A1 (de
Inventor
Nikolai Lipkowitsch
Bernd Wunderer
Heinz-Philipp Hornung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP0943087A1 publication Critical patent/EP0943087A1/de
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Publication of EP0943087B1 publication Critical patent/EP0943087B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • the invention describes an apparatus and a method for detection of fluorescent and phosphorescent light emitted from a sheet, such as e.g. Securities or banknotes.
  • Such a device is already known from US Pat. No. 3,473,027. These Device described has a lighting device that the Sheet material illuminated with ultraviolet excitation light. This is preferred Sheet material continuously illuminated by the ultraviolet excitation light. If required, clocked lighting of the sheet material is also possible.
  • the Light emitted by the sheet material is detected by means of a sensor. For this the emitted light is imaged on a prism by means of a lens system, which then breaks down the emitted light into certain wavelength ranges. The individual wavelength ranges are determined using a further lens system each mapped onto a detector, which is then an electrical one Output signal proportional to the intensity of the wavelength range.
  • a disadvantage of this known device is that the sheet material emitted light is not divided into fluorescent and phosphorescent parts can be.
  • a device and a method for detecting fluorescent and phosphorescent light emitted by an identification tag on a package is known from US-PS 3,592,326.
  • an optical scanner including lighting device described, in which the on conveyor belts transported packets by focused on a scan line Lamps are illuminated clocked during the transport movement.
  • the light emitted by the package or the identification mark is transmitted via a rotating mirror arrangement, whose axis of rotation parallel to the direction of transport runs and which is exactly above the said scan line one of two sensors via two prisms and assigned filters fed.
  • a rotating mirror arrangement whose axis of rotation parallel to the direction of transport runs and which is exactly above the said scan line
  • one of two sensors via two prisms and assigned filters fed.
  • the known device has a complex structure and also requires at least two sensors, what with a corresponding one Adjustment, calibration and maintenance requirements are connected.
  • the illumination and scanning aligned to the scan line is the excitation the phosphorescent identification tag only slightly, so that only a small amount for the detection of the phosphorescent emitted light Intensity is available, which enables precise, reproducible measurement is not ensured.
  • the invention is therefore based on the object of measuring very precisely Device and a method for the detection of fluorescent and phosphorescent To create light from a sheet, in which the sheet emitted light also with a common sensor in a fluorescent and a phosphorescent portion can be divided.
  • a sensor during the bright phase of the clocked Excitation light an intensity of the emitted light and during the Dark phase of the clocked excitation light a further intensity of emitted light detected.
  • the in the bright phase and in the dark phase of the clocked excitation light Intensities an intensity of the fluorescent light emitted and derived an intensity of the phosphorescent emitted light.
  • the intensity of the phosphorescent light emitted the intensity of the Dark phase and the intensity of the fluorescent emitted light is considered Difference of the intensity in the light phase and the intensity in the dark phase derived.
  • the sensor also detects the intensities of the emitted Light inside and in the direction of transport towards the end of the Illumination device illuminated area of the sheet material. additionally becomes the area of the sheet material illuminated by the lighting device chosen so large that it is a multiple of the desired resolution.
  • FIG. 1a shows a schematic diagram of a preferred embodiment of the invention Contraption.
  • a light-tight housing 10 with a there is a lighting device 20 in the translucent window 11 and two sensors 30 and 40.
  • the window 11 transmits both the Wavelength range of the excitation light as well as the wavelength range of the fluorescent and phosphorescent light emitted.
  • the lighting device 20 has a light-tight housing 21 with a Filter 22 on which the wavelength range of the fluorescent to be detected and phosphorescent emitted light is not transmitted.
  • a Filter 22 on which the wavelength range of the fluorescent to be detected and phosphorescent emitted light is not transmitted.
  • Control device is clocked appropriately. That from the excitation lamp 23 emitted light contains at least that for the excitation of the fluorescent and phosphorescent emitted light necessary wavelength range.
  • a gas discharge lamp is preferably used as the excitation lamp 23. which at least emits UV light.
  • the excitation lamp 23 also fluorescent lamps or gas discharge lamps without fluorescent be used.
  • the use of gas discharge lamps possible the light due to a reaction of excited noble gases emit with halogen.
  • the sensors 30 and 40 are constructed essentially analog.
  • Prefers have a detector array 31, 41 with which the material emitted by the sheet material Light in an electrical signal proportional to the intensity of the emitted Light is converted.
  • a detector array 31, 41 Photo diode arrays or CCD arrays can be used.
  • the detector array can detect only one track on the sheet material 31, 41 can also be replaced by a single detector. Is preferred the detector array 31, 41 is selected so that that over the entire width of the Sheet light emitted light can be detected in adjacent tracks can.
  • the sensors 30, 40 each have an optical system 33, 43, the one area of the sheet material, which is preferably smaller than the desired Resolution, images on a detector of the detector array 31, 41.
  • an optical System 33, 43 for example, lens systems can be used.
  • optical systems 33, 43 are preferably used, which at least have an imaging unit made of light-conducting material. The advantage of an imaging unit made of light-conducting material is that that they are much more compact compared to lens systems is.
  • a filter can be in the optical axis 34, 44 of a sensor 30, 40 32, 42 are provided. On the appropriate choice of the wavelength ranges the filter 32, 42 will be discussed below.
  • the optical axes 34, 44 of the sensors 30, 40 with respect to an angle ⁇ a perpendicular to the transport direction V rotated. Unwanted reflections at the window 11 are prevented by the translucent Anti-glare window 11 at least for light that is incident at the angle ⁇ is.
  • the sheet material 50 is brought to a transport system, not shown here the lighting device 20 and the sensors 30 and 40 in one with an arrow marked transport direction and a predetermined one Transport speed V transported past.
  • 1b shows the intensity of the generated by the lighting device Excitation light in relative units compared to the spatial extent in the direction of transport.
  • Area B initially increases the intensity of the excitation light peaks and then drops again at the other end of the range.
  • the sensors 30, 40 are symmetrical to the maximum of the intensity of the excitation light arranged and detect the intensities of the emitted Light within the illuminated area B. In the illustrated embodiment sensors 30 and 40 detect the intensity of the emitted Light where the intensity of the excitation light has dropped to half is.
  • a Clock T generates whose frequency is the quotient of the transport speed V of the transport system and a desired local resolution A results in the direction of transport.
  • T V / A applies.
  • the bank note 50 is shown with the clock T.
  • the above definition of the clock frequency of the clock T ensures that it is independent of the transport speed V in each case the logical 1 or the logical 0 of the clock T linked to a specific location of the banknote 50 is.
  • the desired resolution A contains one bar of the bar T.
  • the sheet material 50 To detect the fluorescent and phosphorescent light emitted by the Sheet material 50, this is first of all with a clocked excitation light Illumination device 20 illuminated.
  • the light emitted by the sheet material 50 is from the sensor 30 within the illuminated area B in the transport direction towards the end of the illuminated area, preferably behind the maximum the intensity of the excitation light is detected.
  • each area of resolution A during the transportation of the Sheet material 50 over several cycles of the cycle T from the excitation light of the lighting device 20 illuminated. Since the detection of the intensity of the emitted light by the sensor 30 only in the transport direction towards the end of the illuminated area, preferably behind the maximum of the intensity the excitation light is detected, it is ensured that each area A the sheet material 50 receives a relatively long pre-illumination with high intensity, before the emitted light is detected by sensor 30.
  • a long pre-lighting with high intensity leads to the fact that the initial intensity I 0 of a phosphorescent emitting substance is relatively high. Since the intensity of the emitted light from phosphorescent substances depends on the initial intensity I 0 and decreases exponentially with time, a high initial intensity I 0 is necessary for an accurate measurement.
  • the decay time ⁇ up to half the intensity and the value a are properties of the phosphorescent emitting substance.
  • the time sequences in the detection of the cut light are shown in FIG. 2.
  • the clocks T 1 to T 3 are clocks at different transport speeds V and are determined according to the above equation.
  • the light phase or the dark phase of the clocked excitation light are generated with the clock L.
  • the excitation lamp 23 is clocked with a specific, freely selectable clock L, which, however, has a higher frequency than the clock T.
  • the clock L sends a specific number of logic lines to the control unit of the excitation lamp 23.
  • the excitation lamp 23 At every logic 1 of the clock L, the excitation lamp 23 generates a light pulse.
  • the intensity R of the emitted light is thus approximately during the bright phase constant and contains all wavelength ranges of the emitted Light.
  • a filter is preferred in the optical axis 34 of the sensor 30 32 provided that only the wavelength range of the fluorescent and transmitted phosphorescent light.
  • the clock D controls the time of detection of the emitted light the sensor 30.
  • This clock D contains two areas with a logical 1. The only the area controls the detection of the emitted light in the area of the bright phase and the second area controls the detection in the dark phase area.
  • the time interval between the first area and the second The range of clock D is chosen to be constant.
  • the time interval of the The beginning of the first area of the clock T at the beginning of the clock D is constant.
  • the time ranges of clock D and their position in the bright or dark phase can in principle be chosen arbitrarily. Prefers however, the position and width of the first area of the clock D is chosen so that the intensity of the emitted light in the bright phase of a clock is measured during the last light pulse.
  • the location of the second area the clock D is placed so that the intensity of the emitted light in the dark phase after a constant period after the last one Light pulse is measured.
  • the constant time period is chosen so that the detection of the intensity of the emitted light in the dark phase takes place within the shortest possible cycle T.
  • the clock T since the clock T, as described above, from the transport speed V depends on the sheet material, this varies with a variation of the transport speed V. Since the method described above for detecting the intensity of the emitted light in the light or dark phase only from Depends on the beginning of the clock T, a slowdown of the clock T, i.e. a slowing down of the transport speed V, within certain limits be tolerated. Because the detection of the emitted light in the dark phase measured after a constant period of time after the last light pulse is, the reproducibility of the intensity of the emitted light is also in the dark phase despite the exponential drop in the intensity of the phosphorescent emitted light guaranteed.
  • Detected intensities are fluorescence intensities emitted light and an intensity of the phosphorescent emitted Light derived.
  • the intensity of the phosphorescent emitted light correspond to the intensity in the dark phase.
  • the intensity of the fluorescent light emitted can be the difference of the Intensity in the light phase and intensity in the dark phase are derived become.
  • the second sensor 40 that emitted by the sheet material can be Light can be detected in several different wavelength ranges.
  • a filter 42 is provided in the sensor 40 in the optical axis 44. which is only a sub-range of the wavelength range of the fluorescent and emitted phosphorescent light. Because the sensors 30, 40 symmetrical to the maximum of the intensity of the lighting device 20 are arranged, the sensor 40 detects the intensity of the emitted Light in the transport direction at the beginning of the illuminated area, preferred before the maximum of the intensity of the excitation light. From this follows that only a negligibly small pre-illumination of the phosphorescent Substance in the detection of the emitted light by the sensor 40 has taken place.
  • That detected by the sensor 40 in the dark phase emitted light can essentially only unwanted stray light be so that the intensity of the light detected in the dark phase of sensor 40, for example for normalizing all other measured Intensities can be used. That from sensor 40 during the light phase Detected emitted light thus contains fluorescent light that restricted to a certain wavelength range by the filter 42 becomes.
  • the senor can 30 an overall intensity of the fluorescent light emitted and from the sensor 40 an intensity of a specific waveband of the fluorescent emitted Derive light.
  • the difference between the detected Total intensity of the sensor 30 and the detected intensity of the sensor 40 can also be an intensity of the fluorescent light emitted in the to the wavelength range of the sensor 40 complementary wavelength range derived.
  • the sensor 30 detects the intensity of the phosphorescent emitted light.
  • the derived ones can be derived from clock T Intensities a place with the desired resolution A on the banknote 50 assign.
  • an intensity curve of the emitted light is broken down according to wavelength ranges.
  • the intensity profile I F is detected by the sensor 30 in the light phase, which contains the entire wavelength range of the emitted light.
  • the sensor 40 detects the intensity curve I R , which here, for example, only contains the red wavelength range of the emitted light.
  • the intensity curve I G of the yellow-green emitted light is the difference between the intensity curve I F and the intensity curve I R.
  • an intensity curve I P is obtained for the light emitted in the dark phase, which is shown in FIG. 3b.
  • the intensities for phosphorescent light and fluorescent light in different wavelength ranges are then derived from the intensity profiles.

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Description

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von fluoreszent und phosphoreszent emittiertem Licht eines Blattgutes, wie z.B. Wertpapiere oder Banknoten.
Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der US-PS 3,473,027 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, die das Blattgut mit ultraviolettem Anregungslicht beleuchtet. Bevorzugt wird das Blattgut von dem ultravioletten Anregungslicht kontinuierlich beleuchtet. Bei Bedarf ist auch eine getaktete Beleuchtung des Blattguts möglich. Das vom Blattgut emittierte Licht wird mittels eines Sensors detektiert. Hierzu wird das emittierte Licht mittels eines Linsensystems auf ein Prisma abgebildet, das das emittierte Licht dann in bestimmte Wellenlängenbereiche zerlegt. Die einzelnen Wellenlängenbereiche werden mittels eines weiteren Linsensystems jeweils auf einen Detektor abgebildet, der dann ein elektrisches Signal proportional zur Intensität des Wellenlängenbereichs abgibt. Um das Blattgut entlang einer Spur mit einer gewünschten Auflösung zu detektieren, wird das Blattgut von einem Transportsystem entlang einer Transportrichtung an der Beleuchtungseinrichtung und an dem Sensor vorbeitransportiert.
Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß das vom Blattgut emittierte Licht nicht in fluoreszente und phosphoreszente Anteile aufgeteilt werden kann.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von fluoreszent und phosphoreszent emittiertem Licht einer Identifikationsmarke auf einem Paket ist aus der US-PS 3,592,326 bekannt. Dort ist im Zusammenhang mit einer Paketvereinzelungs- und -ausrichtanlage eine optische Abtasteinrichtung einschließlich Beleuchtungseinrichtung beschrieben, bei welcher die auf Förderbändern transportierten Pakete durch auf eine Abtastlinie fokussierte Lampen während der Transportbewegung getaktet beleuchtet werden. Das vom Paket bzw. der Identifikationsmarke emittierte Licht wird über eine sich drehende Spiegelanordnung, deren Drehachse parallel zur Transportrichtung verläuft und die sich genau oberhalb der genannten Abtastlinie berindet über zwei Prismen und zugeordnete Filter jeweils einem von zwei Sensoren zugeführt. Dabei ist der eine Sensor für die Detektion von Reflexion und Fluoreszenz bei eingeschalteter Beleuchtung und der andere Sensor für das Feststellen von phosphoreszent emittiertem Licht bei ausgeschalteter Beleuchtung zuständig.
Die bekannte Vorrichtung weist zum einen einen aufwendigen Aufbau auf und benötigt darüber hinaus mindestens zwei Sensoren, was mit einem entsprechenden Justage-, Kalibrier- und Wartungsbedarf verbunden ist. Durch die auf die Abtastlinie ausgerichtete Beleuchtung und Abtastung ist die Anregung der phosphoreszent strahlenden Identifikationsmarke nur gering, so daß für die Detektion des phosphoreszent emittierten Lichts nur eine geringe Intensität zur Verfügung steht, wodurch ein exaktes, reproduzierbares Messen nicht sichergestellt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sehr genau messende Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von fluoreszentem und phosphoreszentem Licht eines Blattgutes zu schaffen, bei der das vom Blattgut emittierte Licht auch mit einem gemeinsamen Sensor in einen fluoreszenten und einen phosphoreszenten Anteil aufgeteilt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei die abhängigen Ansprüche vorteilhafte Ausführungsformen darstellen.
Erfindungsgemäß wird von einem Sensor während der Hellphase des getakteten Anregungslichts eine Intensität des emittierten Lichts und während der Dunkelphase des getakteten Anregungslichts eine weitere Intensität des emittierten Lichts detektiert. In einer Auswerteeinrichtung wird aus den in der Hellphase und in der Dunkelphase des getakteten Anregungslichtes detektierten Intensitäten eine Intensität des fluoreszent emittierten Lichts und eine Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts abgeleitet. Hierbei entspricht die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts der Intensität der Dunkelphase und die Intensität des fluoreszent emittierten Lichts wird als Differenz der Intensität in der Hellphase und der Intensität in der Dunkelphase abgeleitet. Außerdem detektiert der Sensor die Intensitäten des emittierten Lichts innerhalb und in Transportrichtung gegen Ende des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs des Blattgutes. Zusätzlich wird der von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Bereich des Blattgutes so groß gewählt, daß er ein Mehrfaches der gewünschten Auflösung beträgt.
Hierdurch wird erreicht, daß die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts relativ groß wird, da eine möglichst lange Vorbeleuchtung mit hoher Intensität gewährleistet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
Prinzipskizze der Vorrichtung einschließlich der Intensität der Beleuchtungseinrichtung,
Fig. 2
Prinzipskizze der Taktverhältnisse,
Fig. 3
Intensitätsverläufe des emittierten Lichts.
Fig. 1a zeigt eine Prinzipskizze einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einem lichtdichtem Gehäuse 10 mit einem lichtdurchlässigem Fenster 11 befindet sich eine Beleuchtungseinrichtung 20 sowie zwei Sensoren 30 und 40. Das Fenster 11 transmittiert sowohl den Wellenlängenbereich des Anregungslichtes als auch den Wellenlängenbereich des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts.
Die Beleuchtungseinrichtung 20 weist ein lichtdichtes Gehäuse 21 mit einem Filter 22 auf, der den Wellenlängenbereich des zu detektierenden fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts nicht transmittiert. In dem Gehäuse 21 befindet sich eine Anregungslampe 23, die über eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung geeignet getaktet wird. Das von der Anregungslampe 23 emittierte Licht enthält zumindest den für die Anregung des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts notwendigen Wellenlängenbereich.
Als Anregungslampe 23 wird bevorzugt eine Gasentladungslampe verwendet, die zumindest UV-Licht emittiert. Generell können als Anregungslampe 23 auch Leuchtstofflampen bzw. Gasentladungslampen ohne Leuchtstoff verwendet werden. Weiterhin ist eine Verwendung von Gasentladungslampen möglich, die Licht aufgrund einer Reaktion von angeregten Edelgasen mit Halogen emittieren.
Die Sensoren 30 und 40 sind im wesentlichen analog aufgebaut. Bevorzugt weisen Sie ein Detektorarray 31, 41 auf, mit dem das vom Blattgut emittierte Licht in ein elektrisches Signal proportional zur Intensität des emittierten Lichts umgewandelt wird. Als Detektorarray 31, 41 können beispielsweise Fotodiodenarrays oder CCD-Arrays verwendet werden. Soll beispielsweise nur eine Spur auf dem Blattgut detektiert werden, so kann das Detektorarray 31, 41 auch durch einen einzelnen Detektor ersetzt werden. Bevorzugt wird das Detektorarray 31, 41 so ausgewählt, daß das über die gesamte Breite des Blattguts emittierte Licht in aneinanderliegenden Spuren detektiert werden kann.
Weiterhin weisen die Sensoren 30, 40 jeweils ein optisches System 33, 43 auf, das einen Bereich des Blattguts, der bevorzugt kleiner ist als die gewünschte Auflösung, auf einen Detektor des Detektorarrays 31, 41 abbildet. Als optisches System 33, 43 können beispielsweise Linsensysteme verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch optische Systeme 33, 43 verwendet, die mindestens eine Abbildungseinheit aus lichtleitendern Material aufweisen. Der Vorteil einer Abbildungseinheit aus lichtleitendem Material besteht darin, daß diese im Vergleich zu Linsensystemen wesentlich kompakter aufgebaut ist.
Weiterhin können in der optischen Achse 34, 44 eines Sensors 30, 40 ein Filter 32, 42 vorgesehen werden. Auf die geeignete Wahl der Wellenlängenbereiche der Filter 32, 42 wird im folgenden noch eingegangen.
Um einen kompakten Aufbau der Vorrichtung zu gewährleisten, sind die optischen Achsen 34, 44 der Sensoren 30, 40 um einen Winkel α gegenüber einer Senkrechten zur Transportrichtung V gedreht. Unerwünschte Reflexionen am Fenster 11 werden dadurch verhindert, daß das lichtdurchlässige Fenster 11 zumindest für Licht, das unter dem Winkel α einfällt, entspiegelt ist. Zusätzlich besteht der Filter 22 aus zwei Schenkeln, die jeweils in einem festen Winkel β zu einer Senkrechten zur Transportrichtung angeordnet sind. Der Winkel β ergibt sich zu β = 90 ° - α.
Das Blattgut 50 wird mit einem hier nicht dargestellten Transportsystem an der Beleuchtungseinrichtung 20 und den Sensoren 30 und 40 in einer mit einem Pfeil gekennzeichneten Transportrichtung und einer vorgegebenen Transportgeschwindigkeit V vorbeitransportiert.
Die Fig. 1b zeigt die von der Beleuchtungseinrichtung erzeugte Intensität des Anregungslichtes in relativen Einheiten gegenüber der räumlichen Ausdehnung in Transportrichtung. In dem von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereich B steigt die Intensität des Anregungslichts zunächst auf ein Maximum an und fällt dann am anderen Ende des Bereichs wieder ab. Die Sensoren 30, 40 sind symmetrisch zum Maximum der Intensität des Anregungslichts angeordnet und detektieren die Intensitäten des emittierten Lichts innerhalb des beleuchteten Bereichs B. In der dargestellten Ausführungsform detektieren die Sensoren 30 und 40 die Intensität des emittierten Lichtes dort, wo die Intensität des Anregungslichts auf die Hälfte abgesunken ist.
Um die von einem der Sensoren 30, 40 detektierte Intensität einem bestimmten Ort in Transportrichtung auf dem Blattgut zuordnen zu können, wird ein Takt T erzeugt, dessen Frequenz sich als Quotient der Transportgeschwindigkeit V des Transportsystems und einer gewünschten örtlichen Auflösung A in Transportrichtung ergibt. Es gilt T = V/A. Beispielsweise für eine Transportgeschwindigkeit von V = 10 m/s und einer gewünschten Auflösung A von 2 mm ergibt sich eine Taktfrequenz T = 5 kHz. Bevorzugt weist der Takt für eine halbe Pulsdauer P = 1/T eine logische 1 und für die andere Hälfte der Pulsdauer eine logische 0 auf.
In Fig. 1c und 1d ist die Banknote 50 mit dem Takt T dargestellt. Durch die obige Definition der Taktfrequenz des Taktes T ist gewährleistet, daß unabhängig von der Transportgeschwindigkeit V jeweils die logische 1 bzw. die logische 0 des Taktes T mit einem bestimmten Ort der Banknote 50 verknüpft ist. Die gewünschte Auflösung A enthält jeweils einen Takt des Taktes T.
Zur Detektion des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichtes des Blattgutes 50 wird dieses zunächst mit einem getakteten Anregungslicht der Beleuchtungseinrichtung 20 beleuchtet. Das vom Blattgut 50 emittierte Licht wird vom Sensor 30 innerhalb des beleuchteten Bereichs B in Transportrichtung gegen Ende des beleuchteten Bereichs, bevorzugt hinter dem Maximum der Intensität des Anregungslichtes detektiert.
Da der beleuchtete Bereich B wesentlich größer ist als die gewünschte Auflösung A wird jeder Bereich der Auflösung A während des Transports des Blattguts 50 über mehrere Takte des Taktes T vom Anregungslicht der Beleuchtungseinrichtung 20 beleuchtet. Da die Detektion der Intensität des emittierten Lichtes durch den Sensor 30 erst in Transportrichtung gegen Ende des beleuchteten Bereichs, bevorzugt hinter dem Maximum der Intensität des Anregungslichts detektiert wird, ist gewährleistet, daß jeder Bereich A des Blattguts 50 eine relativ lange Vorbeleuchtung mit hoher Intensität erhält, bevor das emittierte Licht vom Sensor 30 detektiert wird.
Eine lange Vorbeleuchtung mit hoher Intensität führt dazu, daß die Anfangsintensität I0 eines phosphoreszent emittierenden Stoffes relativ hoch ist. Da die Intensität des emittierten Lichts von phosphoreszenten Stoffen von der Anfangsintensität I0 abhängt und mit der Zeit exponentiell abfällt, ist für eine genaue Messung eine hohe Anfangsintensität I0 notwendig. Die Intensität des emittierten Lichts eines phosphoreszenten Stoffes in Abhängigkeit von der Zeit genügt der Gleichung I (t) = I0/(1 + (t/τ)a). Die Abklingzeit τ bis zur halben Intensität sowie der Wert a sind Eigenschaften des phosphoreszent emittierenden Stoffes.
Die zeitlichen Abläufe bei der Detektion des ernittierten Lichts sind in der Fig. 2 dargestellt. Die Takte T1 bis T3 sind Takte zu unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten V und werden nach der obigen Gleichung bestimmt. Die Hellphase bzw. die Dunkelphase des getakteten Anregungslichtes werden mit dem Takt L erzeugt. In der Hellphase wird die Anregungslampe 23 mit einem bestimmten, frei wählbaren Takt L getaktet, der jedoch eine höhere Frequenz als der Takt T aufweist. Zu Beginn einer logischen 1 des Taktes T sendet der Takt L eine bestimmte Anzahl von logischen len an das Steuergerät der Anregungslampe 23. Bei jeder logischen 1 des Taktes L erzeugt die Anregungslampe 23 einen Lichtpuls. Es entsteht somit in der Hellphase ein Anregungslicht, das eine bestimmte Anzahl von Lichtpulsen aufweist, die zu Beginn des Taktes T ausgesendet werden. Für den Rest des Taktes T liefert der Takt L eine logische 0 und es wird kein Anregungslicht von der Anregungslampe 23 emittiert wird.
Die Intensität R des emittierten Lichtes ist somit während der Hellphase annähernd konstant und enthält alle Wellenlängenbereiche des emittierten Lichtes. Bevorzugt wird in der optischen Achse 34 des Sensors 30 ein Filter 32 vorgesehen, der lediglich den Wellenlängenbereich des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichtes transmittiert.
In der nach dem letzten Lichtpuls des Anregungslichtes einsetzenden Dunkelphase ist lediglich noch die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts vorhanden, die, abhängig vom gewählten Stoff, entsprechend dem oben angegebenen Potenzgesetz abfällt.
Der Takt D steuert den Zeitpunkt der Detektion des emittierten Lichts durch den Sensor 30. Dieser Takt D enthält zwei Bereiche mit einer logischen 1. Der erst Bereich steuert die Detektion des emittierten Lichts im Bereich der Hellphase und der zweite Bereich steuert die Detektion im Bereich der Dunkelphase. Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich des Taktes D wird konstant gewählt. Auch der zeitliche Abstand des Beginns des ersten Bereichs des Taktes T zum Beginn des Taktes D ist konstant. Die zeitlichen Bereiche des Taktes D sowie deren Lage in der Hell- bzw. Dunkelphase können prinzipiell beliebig gewählt werden. Bevorzugt wird jedoch die Lage und Breite des ersten Bereiches des Taktes D so gewählt, daß die Intensität des emittierten Lichts in der Hellphase eines Taktes während des letzten Lichtpulses gemessen wird. Die Lage des zweiten Bereichs des Taktes D wird so gelegt, daß die Intensität des emittierten Lichtes in der Dunkelphase nach einer konstanten Zeitspanne nach dem letzten Lichtspuls gemessen wird. Die konstante Zeitspanne wird so gewählt, daß die Detektion der Intensität des emittierten Lichts in der Dunkelphase noch innerhalb des kürzestmöglichen Taktes T erfolgt.
Da der Takt T, wie oben beschrieben, von der Transportgeschwindigkeit V des Blattguts abhängt, variiert dieser mit einer Variation der Transportgeschwindigkeit V. Da das oben beschriebene Verfahren zur Detektion der Intensität des emittierten Lichts in der Hell- bzw. Dunkelphase lediglich vom Beginn des Taktes T abhängt, kann eine Verlangsamung des Taktes T, d.h. eine Verlangsamung der Transportgeschwindigkeit V, in gewissen Grenzen toleriert werden. Da die Detektion des emittierten Lichts in der Dunkelphase nach einer konstanten Zeitspanne nach dem letzten Lichtimpuls gemessen wird, ist auch die Reproduzierbarkeit der Intensität des emittierten Lichts in der Dunkelphase trotz der exponentiellen Abfalls der Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts gewährleistet.
Aus den in der Hellphase und in der Dunkelphase des getakteten Anregungslichtes detektierten Intensitäten wird jeweils eine Intensität des fluoreszent emittierten Lichtes und eine Intensität des phosphoreszent emittierten Lichtes abgeleitet. Hierbei kann beispielsweise die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichtes der Intensität in der Dunkelphase entsprechen. Die Intensität des fluoreszent emittierten Lichtes kann als Differenz der Intensität in der Hellphase und der Intensität in der Dunkelphase abgeleitet werden. Selbstverständlich ist es dem Fachmann möglich, an dieser Stelle auch andere arithmetische Operationen zur Ableitung der Intensität des fluoreszent bzw. phosphoreszent emittierten Lichts zu verwenden.
Unter Verwendung des zweiten Sensors 40 kann das vom Blattgut emittierte Licht in mehreren unterschiedlichen Wellenlängenbereichen detektiert werden. Hierzu wird im Sensor 40 in der optischen Achse 44 ein Filter 42 vorgesehen, der lediglich einen Teilbereich des Wellenlängenbereichs des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts transmittiert. Da die Sensoren 30, 40 symmetrisch zum Maximum der Intensität der Beleuchtungseinrichtung 20 angeordnet sind, detektiert der Sensor 40 die Intensität des emittierten Lichtes in Transportrichtung am Anfang des beleuchteten Bereichs, bevorzugt vor dem Maximum der Intensität des Anregungslichts. Hieraus folgt, daß lediglich eine vernachlässigbar kleine Vorbeleuchtung des phosphoreszenten Stoffes bei der Detektion des emittierten Lichts durch den Sensor 40 stattgefunden hat. Das von dem Sensor 40 in der Dunkelphase detektierte emittierte Licht kann somit im wesentlichen nur unerwünschtes Streulicht sein, so daß die Intensität des in der Dunkelphase detektierten Lichts des Sensors 40 beispielsweise zur Normierung aller anderen gemessenen Intensitäten genutzt werden kann. Das vom Sensor 40 während der Hellphase detektierte emittierte Licht enthält somit fluoreszent emittiertes Licht, das durch den Filter 42 auf einen bestimmten Wellenlängenbereich eingeschränkt wird.
Während der Hellphase des Anregungslichts lassen sich somit vom Sensor 30 eine Gesamtintensität des fluoreszent emittierten Lichts und vom Sensor 40 eine Intensität eines bestimmten Wellenbereichs des fluoreszent emittierten Lichts ableiten. Beispielsweise durch Differenzbildung der detektierten Gesamtintensität des Sensors 30 und der detektierten Intensität des Sensors 40 läßt sich auch eine Intensität des fluoreszent emittierten Lichts in dem zum Wellenlängenbereich des Sensors 40 komplementären Wellenlängenbereich ableiten.
Während der Dunkelphase detektiert der Sensor 30 die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts. Über den Takt T lassen sich die abgeleiteten Intensitäten einem Ort mit der gewünschten Auflösung A auf der Banknote 50 zuordnen.
Als Ergebnis des Verfahrens erhält man, wie in Fig. 3a dargestellt, für jeden Sensor 30, 40 entlang jeder Spur über die gesamte Länge des Blattguts einen nach Wellenlängenbereichen aufgelösten Intensitätsverlauf des emittierten Lichts. Hierbei wird durch den Sensor 30 in der Hellphase der Intensitätsverlauf IF detektiert, der den gesamten Wellenlängenbereich des emittierten Lichts enthält. Vom Sensor 40 wird in der Hellphase der Intensitätsverlauf IR detektiert, der hier beispielsweise lediglich den roten Wellenlängenbereich des emittierten Lichts enthält. Der Intensitätsverlauf IG des gelbgrün emittierten Lichts ergibt sich als Differenz des Intensitätsverlaufs IF und dem Intensitätsverlauf IR. Weiterhin erhält man einen Intensitätsverlauf IP für das in der Dunkelphase emittierte Licht, der in Fig. 3b dargestellt ist. Aus den Intensitätsverläufen werden dann, wie oben ausgeführt, die Intensitäten für phosphoreszentes Licht und fluoreszentes Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen abgeleitet.
Wie oben beschrieben, kann durch eine geeignete Wahl der Spuren das vom gesamten Blattgut fluoreszent und phosphoreszent emittierte Licht mit einer gewünschten Auflösung detektiert werden.

Claims (26)

  1. Vorrichtung zur Detektion von fluoreszent und phosphoreszent emittierten Licht eines Blattguts, wie z. B. Wertpapiere oder Banknoten, mit
    einer Beleuchtungseinrichtung, die das Blattgut mit einem getakteten Anregungslicht beleuchtet,
    mindestens einem Sensor der das vom Blattgut emittierte Licht detektiert und
    einem Transportsystem, das das Blattgut in einer Transportrichtung an der Beleuchtungseinrichtung und an dem Sensor vorbeitransportiert wobei
    der Sensor eine Intensität des emittierten Lichts in der Hellphase und eine Intensität in der Dunkelphase des getakteten Anregungslicht detektiert,
    eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die aus den in der Hellphase und der Dunkelphase des getakteten Anregungslicht detektierten Intensitäten eine Intenstät des fluoreszent emittierten Licht und eine Intensität des phosphoreszent emittierten Licht ableitet,
    der von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Bereich des Blattguts ein mehrfaches einer gewünschten Auflösung beträgt und
    der Sensor die Intensität des ermittierten Lichts innerhalb und in Transportrichtung gegen Ende des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs des Blattguts detektiert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung als Anregungslampe eine Gasentladungslampe aufweist, die zumindest UV-Licht emittiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung als Anregungslampe eine Leuchtstofflampe aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung als Anregungslampe eine Gasentladungslampe ohne Leuchtstoff aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung als Anregungslampe eine Gasentladungslampe aufweist, die Anregungslicht aufgrund einer Reaktion von angeregten Edelgasen mit Halogenen emittiert.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung eine Anregungslampe aufweist, die in einem lichtdichten Gehäuse mit einem Fenster mit mindestens einem Filter befindet, der den Wellenlängenbereich des zu detektierenden fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts nicht transmittiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter in einem festen Winkel zu einer Senkrechten zur Transportrichtung angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Detektorarray aufweist, mit dem die Intensität des emittierten Lichts detektiert wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein optisches System aufweist, das einen Bereich des Blattguts kleiner als eine gewünschte Auflösung auf einen Detektor des Detektorarrays abbildet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System mindestens eine Abbildungseinheit aus lichtleitendem Material aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mindestens einen Filter aufweist, der lediglich den Wellenlängenbereich des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts transmittiert.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Sensors in einem bestimmten Winkel zur Transportrichtung des Blattguts angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Sensor vorgesehen ist, der eine Intensität des emittierten Lichts in der Hellphase und eine Intensität in der Dunkelphase des getakteten Anregungslicht detektiert.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Sensoren zum ersten Sensor analog aufgebaut sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor die Intensität des emittierten Lichts innerhalb und in Transportrichtung gegen Ende des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs des Blattguts und der zweite Sensor die Intensität des emittierten Lichts innerhalb und in Transportrichtung gegen Anfang des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs detektiert.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur Beleuchtungseinrichtung symmetrisch angeordnet sind.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor mindestens einen Filter aufweist, der lediglich den Wellenlängenbereich des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts transmittiert und der zweite Sensor mindestens einen Filter aufweist, der lediglich einen Teilbereich des Wellenlängenbereichs des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts transmittiert.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beleuchtungseinrichtung und die Sensoren in einem lichtdichten Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen Fenster befinden, das sowohl den Wellenlängenbereich des Anregungslichts als auch den Wellenlängenbereich des fluoreszent und phosphoreszent emittierten Lichts transmittiert.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Fenster zumindest für Licht unter einem bestimmten Winkel entspiegelt ist.
  20. Verfahren zur Detektion von fluoreszent und phosphoreszent emittierten Licht eines Blattguts, wie z. B. Wertpapiere oder Banknoten, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    Beleuchten des Blattguts mit einem getakteten Anregungslicht,
    Detektieren des vom Blattgut emittierten Lichts und
    Transportieren des Blattguts in einer Transportrichtung durch das Anregungslicht und den Detektionsbereich des vom Blattgut emittierten Lichts, wobei
    eine Intensität des emittierten Lichts in der Hellphase und eine Intensität des emittierten Lichts in der Dunkelphase des getakteten Anregungslicht detektiert wird und
    aus den in der Heüphase und der Dunkelphase des getakteten Anregungslicht detektierten Intensitäten eine Intenstät des fluoreszent emittierten Licht und eine Intensität des phosphoreszent emittierten Licht abgeleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des fluoreszent emittierten Lichts als Differenz der Intensität in der Hellphase und der Intensität in der Dunkelphase abgeleitet wird und daß die Intensität des phosphoreszent emittierten Lichts der Intensität in der Dunkelphase entspricht.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt des Anregungslichts als Quotient der Transportgeschwindigkeit des Blattguts und einer gewünschten Auflösung gewählt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht eine bestimmte Anzahl von Lichtpulsen aufweist, die zu Beginn des Taktes ausgesendet werden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätin der Hellphase eines Taktes während des letzten Lichtpulses gemessen wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität in der Dunkelphase eines Taktes nach einer konstanten Zeitspanne nach dem letzten Lichtpuls gemessen wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektionsbereich des vom Blattgut emittierten Lichts vor der Detektion über mehrere Takte des Anregungslichts von diesem beleuchtet wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Blattgut emittierten Licht in mehreren unterschiedlichen Wellenlängenbereichen detektiert wird.
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