EP1265199A2 - Device for investigating documents - Google Patents
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- EP1265199A2 EP1265199A2 EP02008258A EP02008258A EP1265199A2 EP 1265199 A2 EP1265199 A2 EP 1265199A2 EP 02008258 A EP02008258 A EP 02008258A EP 02008258 A EP02008258 A EP 02008258A EP 1265199 A2 EP1265199 A2 EP 1265199A2
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Images
Classifications
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- G—PHYSICS
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- 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
- G07D7/1205—Testing spectral properties
Definitions
- the invention relates to a device for examining documents in particular value, ID or security documents, with at least two detector units for detecting light emitted by one to be examined Document runs out.
- ID, security or Documents of value such as Banknotes with security features or printed with suitable security printing inks.
- Security features or security printing inks can be luminescent Contain substances which e.g. through light, electric fields, radiation or sound can be stimulated to glow.
- the documents are made to glow and that by Luminescent substances of the document emitted luminescent light detected. Based on the intensity and / or spectral characteristics of the Luminescent light can then be used to determine whether the document is genuine or fake is.
- Certain security features or security printing inks stand out also by a characteristic reflection and / or transmission behavior in certain spectral ranges. For example, becomes a document of value imitated with the help of a color copier, so you can mostly reproduce only the visible color impression of a printed area. Since commercially available color particles, however, not for security features characteristic spectral behavior in certain, in particular have invisible spectral ranges falsified documents in general by appropriate measurement their reflection and / or transmission behavior in these spectral ranges detect.
- the reliability of statements about the authenticity of the checked documents is particularly dependent on the accuracy with which is the spectral characteristic, i.e. the color of a document outgoing light is analyzed.
- Such an analysis can, for example done by spectrometers, which however are relatively high require technical effort and high manufacturing costs.
- Individual detector units e.g. Photodiodes or photomultipliers, each with different spectral Sensitivity. Depending on the spectral characteristics of the document outgoing light, the detector units deliver different detector signals, which are then used for the spectral analysis of light can be.
- devices of this type have the disadvantage that the light detected by the individual detector units on the basis of Parallax errors are generally not from the exact same area of the Of the document. This makes a reliable assessment of the color properties the originating from a certain part of the document Light impossible. This is particularly disadvantageous if Areas with small dimensions, e.g. individual lines of a printed image, to be examined for their spectral properties, because here already slight parallax errors to particularly large inaccuracies in the spectral analysis of the originating from the document Can lead light.
- This object is achieved according to claim 1 in that a scattering element is provided on which the document to be examined outgoing light is scattered, the scattering element and the detector units are arranged so that the scattered light from the detector units can be detected.
- the invention is based on the idea that the different Part of the document outgoing light by means of a diffuser is scattered, taking into account the individual areas Mix components of the light. Individual, side by side Detector units can thereby detect light, which in each case Shares from the different sub-areas of the document.
- the scattering element creates a spatial mix and homogenization of the light emanating from the document.
- the detector units that one common area of the document capture outgoing light equally can. Any parallax errors that occur with a laterally offset arrangement of detector units would occur by the invention intended scatter element greatly weakened. From the of the spectral components of the individual detector units recorded by the document outgoing light can then make statements about the spectral characteristics the luminescence, reflection and / or transmission behavior of the document can be derived with high reliability.
- the diffusing element is for diffuse transmission and / or diffuse reflection of that from the document outgoing light trained. Under a diffuse transmission or reflection is any essentially undirected transmission or to understand reflection.
- FIG. 1 shows a first embodiment of the invention.
- a banknote 10 is by means of a transport device indicated by transport rollers 40 and transport belts 41 transported past the sensor system 7. This is the banknote 10 irradiated with the light 15 of the two light sources 12.
- the light sources 12 are for example fluorescent tubes, incandescent lamps, Lasers or light emitting diodes (LEDs).
- the respective Light sources 12 emitted excitation light 15 at different Wavelengths or wavelength ranges.
- This enables more precise Statements about the properties of the banknote 10 Light 16.
- the light sources 12 illuminate the banknote 10 either individually or in combination and that detected in each case with individually or combined illuminated banknote 10 Light 16 is evaluated. First in the example shown in FIG illuminated with only one light source 12, then the detector units detect 1 to 3 three first intensity values. With subsequent lighting With the other light source 12, three second intensity values are generated. With simultaneous illumination with both light sources 12 finally got three third intensity values. By comparison and / or arithmetical linkage of the i.a. different, intensity values will be a particularly thorough study of the properties of the light 16 emanating from the examined banknote 10.
- the light sources 12 emit light which is used to excite Luminescent light in or on the bank note 10 is suitable.
- Luminescent light is suitable.
- it is ultraviolet (UV) light.
- appropriate filters are arranged in front of the light sources 12.
- the light sources 12 for emitting light 15 with spectral components formed in these spectral ranges should be, the light sources 12 for emitting light 15 with spectral components formed in these spectral ranges.
- luminescent light 16 in is excited or on the bank note 10 by the light 15 of the light sources 12.
- a corresponding one Luminescence is therefore referred to as photoluminescence.
- electrical fields, Radiation or sound other types of luminescence phenomena such as e.g. Electro-, radio- or sonoluminescence stimulated in or on the banknote 10 become.
- the excitation takes place through appropriate excitation devices, such as B. electrical contacts or field plates, radiation sources for cathode, ion or x-rays, ultrasound sources or antennas.
- excitation devices such as B. electrical contacts or field plates, radiation sources for cathode, ion or x-rays, ultrasound sources or antennas.
- the luminescent light 16 excited in or on the bank note 10 or the Light reflected by the bank note 10 strikes the juxtaposed ones Detector units 1 to 3 and is detected by them.
- the detector units 1 to 3 have different spectral sensitivities and thereby detect different spectral components of the banknote 10 outgoing light 16. Accordingly, the differ from the Detector units 1 to 3 generated detector signals S, which for evaluation and analysis of an evaluation device 9 are supplied.
- a first device 13 is provided, which the the bank note 10 directs outgoing light 16 onto the detector units 1 to 3, especially focused.
- This can be an imaging optic act, which a portion 11 of the banknote 10 on the detector devices Depicts 1 to 3.
- Selfoc lenses are used.
- self-focusing lenses it is cylindrical optical elements made of a material which one decreasing from the optical axis of the cylinder towards its jacket Has refractive index.
- the first device 13 can also be a light guide element, e.g. one or more glass and / or plastic fibers, exhibit.
- a light guide element e.g. one or more glass and / or plastic fibers
- an as is in front of the individual detector units 1 to 3 Diffuser 5 formed scattering element is provided, on which the the banknote 10 outgoing light 16 is scattered.
- the scatter results in the example shown, of a diffuse transmission of light 16 through the lens 5. This process is in the figure by a variety small arrows 8 indicated.
- the device has an aperture 4, in particular an aperture Perforated or slit diaphragm. Together with the selfoc lens first device 13 becomes a particularly simple and precise aperture limitation reached.
- the aperture for example by combining the Aperture 4 with a light guide element, e.g. based on glass and / or Plastic fibers, or by combining a light guide with a imaging optics, which the portion 11 of the bank note to be examined 10 on the light guide, in particular in a glass and / or Plastic fiber inside, maps.
- Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, in which in the difference to the embodiment shown in Fig. 1 instead of one Diffuser 5 a reflector 6 is used as a diffuser. That from the Banknote 10 outgoing light 16 is on the reflector 6, for example one matt or roughened mirror, diffusely reflected and then from the individual detector units 1 to 3 arranged next to one another.
- the functionality of all other components of the device is analogous to the example described in Fig. 1.
- Light 16 can also be used as an integrating sphere. This is what it is about is a hollow sphere, the interior of which is diffusely reflective Paint, for example made of magnesium oxide, barium sulfate or Teflon is.
- the light 16 emanating from the banknote 10 occurs in a first Opening in the Ulbricht sphere, becomes several times diffuse inside reflects and exits through another opening. The passage of incoming light directly to the outlet opening is by appropriate additional means inside the sphere, e.g. Reflectors, prevented.
- the diffuse light emerging from the Ulbricht sphere can then emanate from the Detector units 1 to 3 can be detected.
- Another possibility for spatial mixing of the banknote 10 outgoing light 16 represents a scattering element designed as a hologram in which light rays emanating from the banknote 10 in a large number of light beams split in different directions and in this way before hitting the detector units be mixed.
- An optical filter (not shown) can be placed in front of the scattering element 5 or 6. be arranged which e.g. only for those spectral components of the from the banknote 10 outgoing light 16 is transparent, which of the behind the scattering element 5 or 5 arranged detector units 1 to 3 detected should be.
- the scattering element the first device 13 and / or the second device, in particular the aperture 4 comprises.
- the first contains or second device light-scattering particles, on which the Banknote 10 outgoing light 16 is scattered.
- the scattering element can be formed by the first and / or second device be, so that on a separate scattering element 5 or 6, if necessary can be dispensed with.
- the detector units 1 to 3 are preferably designed as photodiodes, which can be integrated on a common semiconductor substrate. This results in a particularly dense arrangement of the detector units 1 to 3 reached side by side, so that any parallax errors are greatly reduced can be.
- Particularly suitable and commercially available Three-color sensors e.g. types MCS3AT / BT or MCSi from MAZeT GmbH, D-07745 Jena
- Three-color sensors are made up of three Si-PIN photodiodes, which integrated on a chip and as segments of a circle or hexagons typical diameters between approx. 0.07 mm and 3 mm.
- the individual segments are separated from each other by additional structures.
- Each of the photodiodes has a corresponding dielectric color filter sensitized to a different color range, especially to the primary colors Red, green and blue.
- the detector units 1 to 3 can be along a line or on be arranged on a surface so that it is a one- or two-dimensional Form detector array, in particular photodiode array (PDA).
- PDA photodiode array
- photomultiplier In addition to photodiodes, other types of detectors, e.g. photomultiplier, suitable for detecting the light 16.
- FIG. 3 shows an example for different spectral sensitivities E. of the detector units 1 to 3 used in FIGS. 1 and 3.
- the sensitivities E are plotted against the wavelength ⁇ . How from The spectral sensitivities are shown in the diagram E1, E2 and E3 of the individual detector units in essentially separate Spectral regions. Depending on the type of analysis of the spectral characteristics The light emanating from a document can change the spectral position as well the spectral course of the individual sensitivities E1 to E3 accordingly to get voted.
- the spectral sensitivities are preferably E1, E2 or E3 in the blue, green or red spectral range.
- E1 to E3 can also be used in invisible applications Spectral ranges, e.g. in the infrared or ultraviolet.
- Spectral ranges e.g. in the infrared or ultraviolet.
- the sensitivity curves E1 to E3 of the individual detector units 1 to 3 at least partially overlap and color values from the output signals S1 to S3 of the detector units investigating document can be determined.
- the sensitivity profiles overlap E1 to E3 of the individual detector units 1 to 3 via a wide spectral range, in particular over the entire examined Spectral range, the maxima or mean values of the respective sensitivities E1 to E3 at different wavelengths or wavelength ranges lie.
- This can be easily done e.g. by realizing that the detector units 1 to 3 examined three over the entire Spectral range sensitive photodiodes with preferably the same sensitivity curve have, wherein at least two of the photodiodes with optical filters are provided, which in a wide spectral range are differently permeable.
- the individual photodiodes thereby capture the intensity of the light 16 emanating from the bank note 10 at different Wavelengths or wavelength ranges.
- the spectral ones are preferred Transmission profiles of the filters chosen so that in particular you Ratio in the relevant, i.e. examined, spectral range a clear Function of the wavelength is.
- the spectral properties of the detected visible or invisible light 16 in addition to its color in particular also the wavelength, e.g. the central wavelength, and / or the wavelength range to understand.
- Fig. 4 shows a preferred circuit of those used in Figs. 1 and 2 Detector units 1 to 3, especially when using one of the above described commercial three-color sensors.
- the trained as photodiodes Detector units 1 to 3 are connected so that their cathode outputs are at a common potential 18 and their Anode outputs 19 are connected to an evaluation device 19.
- In the evaluation device 9 can then from the detector signals S1 to S3 of the photodiodes statements about the spectral properties, in particular over the wavelength, e.g. the central wavelength, and / or the wavelength range and / or the color of the detected light 16 become.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Dokumenten insbesondere Wert-, Ausweis- oder Sicherheitsdokumenten, mit mindestens zwei Detektoreinheiten zur Erfassung von Licht, welches von einem zu untersuchenden Dokument ausgeht.The invention relates to a device for examining documents in particular value, ID or security documents, with at least two detector units for detecting light emitted by one to be examined Document runs out.
Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit werden Ausweis-, Sicherheits- oder Wertdokumente, wie z.B. Banknoten, mit Sicherheitsmerkmalen versehen oder mit geeigneten Sicherheitsdruckfarben bedruckt.To increase the security against counterfeiting, ID, security or Documents of value, such as Banknotes with security features or printed with suitable security printing inks.
Sicherheitsmerkmale bzw. Sicherheitsdruckfarben können lumineszierende Substanzen enthalten, welche z.B. durch Licht, elektrische Felder, Strahlung oder Schall zum Leuchten angeregt werden können. Zur Überprüfung der Echtheit werden die Dokumente zum Leuchten angeregt und das von den lumineszierenden Substanzen des Dokuments emittierte Lumineszenzlicht detektiert. Anhand der Intensität und/oder spektralen Charakteristik des Lumineszenzlichts läßt sich dann feststellen, ob das Dokument echt oder gefälscht ist.Security features or security printing inks can be luminescent Contain substances which e.g. through light, electric fields, radiation or sound can be stimulated to glow. To check the Authenticity, the documents are made to glow and that by Luminescent substances of the document emitted luminescent light detected. Based on the intensity and / or spectral characteristics of the Luminescent light can then be used to determine whether the document is genuine or fake is.
Bestimmte Sicherheitsmerkmale bzw. Sicherheitsdruckfarben zeichnen sich auch durch ein charakteristisches Reflexions- und/oder Transmissionsverhalten in bestimmten Spektralbereichen aus. Wird beispielsweise ein Wertdokument mit Hilfe eines Farbkopierers nachgemacht, so läßt sich zumeist nur der sichtbare Farbeindruck eines bedruckten Flächenbereiches reproduzieren. Da handelsübliche Farbpartikel jedoch nicht das für Sicherheitsmerkmale bzw. -druckfarben charakteristische spektrale Verhalten in bestimmten, insbesondere unsichtbaren, Spektralbereichen aufweisen, lassen sich gefälschte Dokumente im allgemeinen durch eine entsprechende Messung deren Reflexions- und/oder Transmissionsverhalten in diesen Spektralbereichen erkennen. Certain security features or security printing inks stand out also by a characteristic reflection and / or transmission behavior in certain spectral ranges. For example, becomes a document of value imitated with the help of a color copier, so you can mostly reproduce only the visible color impression of a printed area. Since commercially available color particles, however, not for security features characteristic spectral behavior in certain, in particular have invisible spectral ranges falsified documents in general by appropriate measurement their reflection and / or transmission behavior in these spectral ranges detect.
Die Zuverlässigkeit von Aussagen über die Echtheit der geprüften Dokumente ist hierbei im besonderen Maße von der Genauigkeit abhängig, mit welcher die spektrale Charakteristik, d.h. die Farbe, des von einem Dokument ausgehenden Lichts analysiert wird. Eine solche Analyse kann bei-spielsweise durch Spektrometer erfolgen, welche jedoch einen relativ hohen technischen Aufwand sowie hohe Herstellungskosten erfordern.The reliability of statements about the authenticity of the checked documents is particularly dependent on the accuracy with which is the spectral characteristic, i.e. the color of a document outgoing light is analyzed. Such an analysis can, for example done by spectrometers, which however are relatively high require technical effort and high manufacturing costs.
Eine einfachere Lösung stellen daher einzelne Detektoreinheiten, wie z.B. Photodioden oder Photomultiplier, mit jeweils unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit dar. Je nach spektraler Charakteristik des vom Dokument ausgehenden Lichts liefern die Detektoreinheiten unterschiedliche Detektorsignale, welche dann für die spektrale Analyse des Lichts herangezogen werden können. Vorrichtungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß das von den einzelnen Detektoreinheiten jeweils erfaßte Licht aufgrund von Parallaxenfehlern im allgemeinen nicht von exakt demselben Teilbereich des Dokuments stammt. Hierdurch wird eine zuverlässige Beurteilung der Farbeigenschaften des von einem bestimmten Teilbereich des Dokuments ausgehenden Lichts unmöglich. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn Bereiche mit kleinen Ausdehnungen, wie z.B. einzelne Linien eines Druckbildes, auf ihre spektralen Eigenschaften hin untersucht werden sollen, da hier bereits geringfügige Parallaxenfehler zu besonders großen Ungenauigkeiten bei der spektralen Analyse des von dem Dokument ausgehenden Lichts führen können.Individual detector units, e.g. Photodiodes or photomultipliers, each with different spectral Sensitivity. Depending on the spectral characteristics of the document outgoing light, the detector units deliver different detector signals, which are then used for the spectral analysis of light can be. However, devices of this type have the disadvantage that the light detected by the individual detector units on the basis of Parallax errors are generally not from the exact same area of the Of the document. This makes a reliable assessment of the color properties the originating from a certain part of the document Light impossible. This is particularly disadvantageous if Areas with small dimensions, e.g. individual lines of a printed image, to be examined for their spectral properties, because here already slight parallax errors to particularly large inaccuracies in the spectral analysis of the originating from the document Can lead light.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, welche eine höhere Zuverlässigkeit bei der Untersuchung der Lumineszenz-, Reflexionsund/oder Transmissionseigenschaften von Dokumenten, insbesondere von Wert-, Ausweis- oder Sicherheitsdokumenten, erlaubt. It is an object of the invention to provide a device which has a higher Reliability in the study of luminescence, reflection and / or Transmission properties of documents, especially of Valuable, ID or security documents allowed.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß ein Streuelement vorgesehen ist, an welchem das von dem zu untersuchenden Dokument ausgehende Licht gestreut wird, wobei das Streuelement und die Detektoreinheiten so angeordnet sind, daß das gestreute Licht von den Detektoreinheiten erfaßt werden kann.This object is achieved according to claim 1 in that a scattering element is provided on which the document to be examined outgoing light is scattered, the scattering element and the detector units are arranged so that the scattered light from the detector units can be detected.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, daß das von unterschiedlichen Teilbereichen des Dokuments ausgehende Licht mittels eines Streuelements gestreut wird und sich dabei die von den einzelnen Teilbereichen ausgehenden Komponenten des Lichts vermischen. Einzelne, nebeneinander angeordnete Detektoreinheiten können hierdurch Licht erfassen, welches jeweils Anteile aus den unterschiedlichen Teilbereichen des Dokuments aufweist. Durch das Streuelement wird eine räumliche Mischung und Homogenisierung des von dem Dokument ausgehenden Lichts bewirkt.The invention is based on the idea that the different Part of the document outgoing light by means of a diffuser is scattered, taking into account the individual areas Mix components of the light. Individual, side by side Detector units can thereby detect light, which in each case Shares from the different sub-areas of the document. The scattering element creates a spatial mix and homogenization of the light emanating from the document.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Detektoreinheiten das von einem gemeinsamen Bereich des Dokuments ausgehende Licht gleichermaßen erfassen können. Etwaige Parallaxenfehler, die bei einer seitlich versetzten Anordnung von Detektoreinheiten auftreten würden, werden durch das erfindungsgemäß vorgesehene Streuelement stark abgeschwächt. Aus den von den einzelnen Detektoreinheiten erfaßten spektralen Anteilen des vom Dokument ausgehenden Lichts können dann Aussagen über die spektrale Charakteristik des Lumineszenz-, Reflexions- und/oder Transmissionsverhaltens des Dokuments mit hoher Zuverlässigkeit abgeleitet werden.It is achieved by the invention that the detector units that one common area of the document capture outgoing light equally can. Any parallax errors that occur with a laterally offset arrangement of detector units would occur by the invention intended scatter element greatly weakened. From the of the spectral components of the individual detector units recorded by the document outgoing light can then make statements about the spectral characteristics the luminescence, reflection and / or transmission behavior of the document can be derived with high reliability.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Streuelement zur diffusen Transmission und/oder diffusen Reflexion des von dem Dokument ausgehenden Lichts ausgebildet. Unter einer diffusen Transmission bzw. Reflexion ist hierbei jede im wesentlichen ungerichtete Transmission bzw. Reflexion zu verstehen.In a preferred embodiment of the invention, the diffusing element is for diffuse transmission and / or diffuse reflection of that from the document outgoing light trained. Under a diffuse transmission or reflection is any essentially undirected transmission or to understand reflection.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 3
- ein Beispiel für unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten der in den Figuren 1 und 2 verwendeten Detektoreinheiten; und
- Fig. 4
- ein Beispiel für eine bevorzugte elektrische Schaltung der in den Figuren 1 und 2 verwendeten Detektoreinheiten.
- Fig. 1
- a first embodiment of the invention;
- Fig. 2
- a second embodiment of the invention;
- Fig. 3
- an example of different spectral sensitivities of the detector units used in Figures 1 and 2; and
- Fig. 4
- an example of a preferred electrical circuit of the detector units used in Figures 1 and 2.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein zu untersuchendes
Dokument, im gezeigten Beispiel eine Banknote 10, wird mittels einer
durch Transportrollen 40 und Transportriemen 41 angedeuteten Transporteinrichtung
am Sensorsystem 7 vorbei transportiert. Hierbei wird die Banknote
10 mit dem Licht 15 der beiden Lichtquellen 12 bestrahlt. Bei den Lichtquellen
12 handelt es sich beispielsweise um Leuchtstoffröhren, Glühlampen,
Laser oder Leuchtdioden (LEDs).1 shows a first embodiment of the invention. One to be examined
Document, in the example shown a
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das von den jeweiligen
Lichtquellen 12 emittierte Anregungslicht 15 bei unterschiedlichen
Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen liegt. Dies ermöglicht noch genauere
Aussagen über die Eigenschaften des von der Banknote 10 ausgehenden
Lichts 16. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Lichtquellen
12 die Banknote 10 entweder einzeln oder kombiniert beleuchten
und das jeweils bei einzeln bzw. kombiniert beleuchteter Banknote 10 erfaßte
Licht 16 ausgewertet wird. Wird im dargestellten Beispiel der Figur 1 zunächst
mit nur einer Lichtquelle 12 beleuchtet, dann detektieren die Detektoreinheiten
1 bis 3 drei erste Intensitätswerte. Bei anschließender Beleuchtung
mit der anderen Lichtquelle 12 werden drei zweite Intensitätswerte erzeugt.
Bei gleichzeitiger Beleuchtung mit beiden Lichtquellen 12 werden
schließlich drei dritte Intensitätswerte erhalten. Durch Vergleich und/oder
rechnerische Verknüpfung der hierbei erhaltenen, i.a. unterschiedlichen, Intensitätswerte
wird eine besonders genaue Untersuchung der Eigenschaften
des von der untersuchten Banknote 10 ausgehenden Lichts 16 ermöglicht.In one embodiment of the invention it is provided that that of the
Für den Fall, daß in oder auf der Banknote 10 Lumineszenzlicht angeregt
werden soll, emittieren die Lichtquellen 12 Licht, welches zur Anregung von
Lumineszenzlicht in oder auf der Banknote 10 geeignet ist. Vorzugsweise
handelt es sich hierbei um ultraviolettes (UV) Licht. Zur Eliminierung von
spektralen Anteilen bei höheren Wellenlängen, d.h. beispielsweise im sichtbaren
oder infraroten Spektralbereich, können entsprechende Filter (nicht
dargestellt) vor den Lichtquellen 12 angeordnet werden.In the event that 10 luminescent light is excited in or on the banknote
to be, the
Für den Anwendungsfall, daß das von der Banknote 10 in bestimmten Spektralbereichen
remittierte, d.h. diffus reflektierte, Licht untersucht werden
soll, sind die Lichtquellen 12 zur Emission von Licht 15 mit spektralen Anteilen
in diesen Spektralbereichen ausgebildet.For the application that the
Im dargestellten Beispiel erfolgt die Anregung von Lumineszenzlicht 16 in
oder auf der Banknote 10 durch das Licht 15 der Lichtquellen 12. Eine entsprechende
Lumineszenzerscheinung wird daher als Photolumineszenz bezeichnet.
Alternativ oder zusätzlich können auch durch elektrische Felder,
Strahlung oder Schall andere Arten von Lumineszenzerscheinungen, wie
z.B. Elektro-, Radio- bzw. Sonolumineszenz in oder auf der Banknote 10 angeregt
werden. Die Anregung erfolgt durch entsprechende Anregungseinrichtungen,
wie z. B. elektrische Kontakte oder Feldplatten, Strahlungsquellen
für Kathoden-, Ionen- oder Röntgenstrahlen, Ultraschallquellen oder Antennen.
Je nach zeitlichem Abklingverhalten kann bei Lumineszenzlicht zwischen
Phosphoreszenz- und Fluoreszenzlicht unterschieden werden.In the example shown,
Das in oder auf der Banknote 10 angeregte Lumineszenzlicht 16 bzw. das
von der Banknote 10 reflektierte Licht trifft auf die nebeneinander angeordneten
Detektoreinheiten 1 bis 3 und wird von diesen erfaßt. Die Detektoreinheiten
1 bis 3 weisen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten auf und
erfassen dadurch unterschiedliche spektrale Anteile des von der Banknote 10
ausgehenden Lichts 16. Dementsprechend unterscheiden sich die von den
Detektoreinheiten 1 bis 3 erzeugten Detektorsignale S, welche zur Auswertung
und Analyse einer Auswerteeinrichtung 9 zugeführt werden.The
Zwischen der Banknote 10 und den Detektoreinrichtungen 1 bis 3 ist in dem
dargestellten Beispiel eine erste Einrichtung 13 vorgesehen, welche das von
der Banknote 10 ausgehende Licht 16 auf die Detektoreinheiten 1 bis 3 lenkt,
insbesondere fokussiert. Hierbei kann es sich um eine abbildende Optik
handeln, welche einen Teilbereich 11 der Banknote 10 auf die Detektoreinrichtungen
1 bis 3 abbildet. Vorzugsweise werden hierzu selbstfokussierende
Linsen, sog. Selfoc-Linsen, eingesetzt. Bei selbstfokusssierenden Linsen 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 Verwendung von Selfoc-Linsen
wird eine vom Abstand der Banknote 10 und den Detektoreinheiten 1
bis 3 unabhängige und justierfreie 1 : 1-Abbildung des zu untersuchenden
Teilbereichs 11 der Banknote 10 auf die Detektoreinheiten 1 bis 3 erreicht.Between the
Alternativ oder zusätzlich kann die erste Einrichtung 13 auch ein Lichtleitelement,
z.B. aus einer oder mehreren Glas- und/oder Kunststoff-Fasern,
aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß die Detektoreinheiten 1 bis 3 an beliebigen
Orten angeordnet sein können, was eine besonders kompakte Integration
solcher Vorrichtungen in Banknotenbearbeitungssystemen erlaubt.Alternatively or additionally, the
Erfindungsgemäß ist vor den einzelnen Detektoreinheiten 1 bis 3 ein als
Streuscheibe 5 ausgebildetes Streuelement vorgesehen, an welchem das von
der Banknote 10 ausgehende Licht 16 gestreut wird. Die Streuung resultiert
im dargestellten Beispiel von einer diffusen Transmission des Lichts 16
durch die Streuscheibe 5. Dieser Vorgang ist in der Figur durch eine Vielzahl
kleiner Pfeile 8 angedeutet.According to the invention, an as is in front of the individual detector units 1 to 3
Zwischen der Banknote 10 und den Detektoreinheiten 1 bis 3 ist eine zweite
Einrichtung zur Begrenzung der Apertur, und damit der Größe des auf der
Banknote 10 untersuchten Teilbereichs 11, vorgesehen. Eine Aperturbegrenzung
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die spektralen Eigenschaften
von kleinen Teilbereichen der Banknote 19, wie beispielsweise dünne Linien
oder Einzelheiten eines Druckbildes, untersucht werden sollen. Die zweite
Einrichtung weist im gezeigten Beispiel eine Blende 4, insbesondere eine
Loch- oder Schlitzblende, auf. Zusammen mit der als Selfoc-Linse ausgebildeten
ersten Einrichtung 13 wird eine besonders einfache und präzise Aperturbegrenzung
erreicht. Prinzipiell sind mehrere alternative Ausgestaltungen
zur Aperturbegrenzung möglich, beispielsweise durch Kombination der
Blende 4 mit einem Lichtleitelement, z.B. auf der Basis von Glas- und/oder
Kunststoff-Fasern, oder durch Kombination eines Lichtleitelements mit einer
abbildenden Optik, welche den zu untersuchenden Teilbereich 11 der Banknote
10 auf das Lichtleitelement, insbesondere in eine Glas- und/oder
Kunststoff-Faser hinein, abbildet.There is a second one between the
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher im Unterschied
zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform anstelle einer
Streuscheibe 5 ein Reflektor 6 als Streuelement eingesetzt wird. Das von der
Banknote 10 ausgehende Licht 16 wird am Reflektor 6, beispielsweise einem
matten oder aufgerauhten Spiegel, diffus reflektiert und anschließend von
den einzelnen, nebeneinander angeordneten Detektoreinheiten 1 bis 3 erfaßt.
Die Funktionalität aller übrigen Komponenten der Vorrichtung ist analog zu
dem in Fig. 1 beschriebenen Beispiel.Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, in which in the difference
to the embodiment shown in Fig. 1 instead of one
Diffuser 5 a reflector 6 is used as a diffuser. That from the
Alternativ zu den als Streuscheibe 5 bzw. Reflektor 6 ausgebildeten Streuelementen
kann zur Streuung des von der Banknote 10 ausgehenden
Lichts 16 auch eine Ulbricht-Kugel verwendet werden. Hierbei handelt es
sich um eine Hohlkugel, deren Innenraum mit einem diffus reflektierenden
Anstrich, beispielsweise aus Magnesiumoxid, Bariumsulfat oder Teflon, versehen
ist. Das von der Banknote 10 ausgehende Licht 16 tritt in einer ersten
Öffnung in die Ulbricht-Kugel ein, wird in dessen Innerem mehrfach diffus
reflektiert und tritt durch eine andere Öffnung wieder aus. Der Durchgang
von eintretendem Licht direkt zur Austrittsöffnung wird durch entsprechende
zusätzliche Mittel im Innern der Kugel, z.B. Reflektoren, verhindert.
Das aus der Ulbricht-Kugel austretende diffuse Licht kann dann von den
Detektoreinheiten 1 bis 3 erfaßt werden.As an alternative to the diffusing
Eine weitere Möglichkeit zur räumlichen Durchmischung des von der Banknote
10 ausgehenden Lichts 16 stellt ein als Hologramm ausgebildetes Streuelement
dar, in welchem von der Banknote 10 ausgehende Lichtstrahlen in
eine Vielzahl von Lichtstrahlen unterschiedlicher Richtung aufgespaltet
werden und auf diese Weise vor ihrem Auftreffen auf die Detektoreinheiten
vermischt werden.Another possibility for spatial mixing of the
Vor dem Streuelement 5 bzw. 6 kann ein optisches Filter (nicht dargestellt)
angeordnet sein, welches z.B. nur für diejenigen spektralen Anteile des von
der Banknote 10 ausgehenden Lichts 16 durchlässig ist, welche von den hinter
dem Streuelement 5 bzw. 5 angeordneten Detektoreinheiten 1 bis 3 erfaßt
werden sollen.An optical filter (not shown) can be placed in front of the
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Streuelement die erste Einrichtung 13 und/oder die zweite Einrichtung,
insbesondere die Blende 4, umfaßt. Vorzugsweise enthält die erste
bzw. zweite Einrichtung lichtstreuende Partikel, an welchen das von der
Banknote 10 ausgehende Licht 16 gestreut wird. In dieser Ausgestaltung
kann das Streuelement durch die erste und/oder zweite Einrichtung gebildet
werden, so daß auf ein separates Streuelement 5 bzw. 6 gegebenenfalls
verzichtet werden kann.In a further alternative embodiment of the invention,
that the scattering element the
Die Detektoreinheiten 1 bis 3 sind vorzugsweise als Photodioden ausgebildet, welche auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert sein können. Hierdurch wird eine besonders dichte Anordnung der Detektoreinheiten 1 bis 3 nebeneinander erreicht, so daß etwaige Parallaxenfehler stark reduziert werden können. Besonders geeignete und kommerziell erhältliche Dreifarbsensoren (z.B. die Typen MCS3AT/BT oder MCSi der Firma MAZeT GmbH, D-07745 Jena) sind aus drei Si-PIN-Photodioden aufgebaut, welche auf einem Chip integriert und als Segmente eines Kreises bzw. Hexagons mit typischen Durchmessern zwischen ca. 0,07 mm und 3 mm ausgeführt sind. Um ein geringes Übersprechen zwischen den Photodioden zu erreichen, sind die einzelnen Segmente durch zusätzliche Strukturen voneinander separiert. Jede der Photodioden ist mit einem entsprechenden dielektrischen Farbfilter für einen anderen Farbbereich sensibilisiert, insbesondere für die Grundfarben Rot, Grün und Blau.The detector units 1 to 3 are preferably designed as photodiodes, which can be integrated on a common semiconductor substrate. This results in a particularly dense arrangement of the detector units 1 to 3 reached side by side, so that any parallax errors are greatly reduced can be. Particularly suitable and commercially available Three-color sensors (e.g. types MCS3AT / BT or MCSi from MAZeT GmbH, D-07745 Jena) are made up of three Si-PIN photodiodes, which integrated on a chip and as segments of a circle or hexagons typical diameters between approx. 0.07 mm and 3 mm. In order to achieve low crosstalk between the photodiodes, the individual segments are separated from each other by additional structures. Each of the photodiodes has a corresponding dielectric color filter sensitized to a different color range, especially to the primary colors Red, green and blue.
Alternativ können die Detektoreinheiten 1 bis 3 entlang einer Linie oder auf einer Fläche angeordnet sein, so daß diese ein ein- bzw. zweidimensionales Detektor-Array, insbesondere Photodioden-Array (PDA), bilden.Alternatively, the detector units 1 to 3 can be along a line or on be arranged on a surface so that it is a one- or two-dimensional Form detector array, in particular photodiode array (PDA).
Neben Photodioden sind auch andere Arten von Detektoren, wie z.B. Photomultiplier, zur Erfassung des Lichts 16 geeignet.In addition to photodiodes, other types of detectors, e.g. photomultiplier, suitable for detecting the light 16.
Figur 3 zeigt ein Beispiel für unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten E der in den Figuren 1 und 2 verwendeten Detektoreinheiten 1 bis 3. Die Empfindlichkeiten E sind hierbei über der Wellenlänge λ aufgetragen. Wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist, liegen die spektralen Empfindlichkeiten E1, E2 bzw. E3 der einzelnen Detektoreinheiten in im wesentlichen getrennten Spektralbereichen. Je nach Art der Analyse der spektralen Charakteristik des von einem Dokument ausgehenden Lichts kann die spektrale Lage sowie der spektrale Verlauf der einzelnen Empfindlichkeiten E1 bis E3 entsprechend gewählt werden. Vorzugsweise liegen die spektralen Empfindlichkeiten E1, E2 bzw. E3 im blauen, grünen bzw. roten Spektralbereich. Je nach Anwendungsfall können einzelne Empfindlichkeiten E1 bis E3 auch in unsichtbaren Spektralbereichen, wie z.B. im Infraroten oder Ultravioletten, liegen. Selbstverständlich können sich die Empfindlichkeitsverläufe E1 bis E3 der einzelnen Detektoreinheiten 1 bis 3 zumindest teilweise überlappen und aus den Ausgangssignalen S1 bis S3 der Detektoreinheiten Farbwerte des zu untersuchenden Dokuments ermittelt werden. FIG. 3 shows an example for different spectral sensitivities E. of the detector units 1 to 3 used in FIGS. 1 and 3. The sensitivities E are plotted against the wavelength λ. How from The spectral sensitivities are shown in the diagram E1, E2 and E3 of the individual detector units in essentially separate Spectral regions. Depending on the type of analysis of the spectral characteristics The light emanating from a document can change the spectral position as well the spectral course of the individual sensitivities E1 to E3 accordingly to get voted. The spectral sensitivities are preferably E1, E2 or E3 in the blue, green or red spectral range. Depending on Individual sensitivities E1 to E3 can also be used in invisible applications Spectral ranges, e.g. in the infrared or ultraviolet. Of course, the sensitivity curves E1 to E3 of the individual detector units 1 to 3 at least partially overlap and color values from the output signals S1 to S3 of the detector units investigating document can be determined.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung überlappen sich die Empfindlichkeitsverläufe
E1 bis E3 der einzelnen Detektoreinheiten 1 bis 3 über
einen breiten Spektralbereich, insbesondere über den gesamten untersuchten
Spektralbereich, wobei die Maxima oder Mittelwerte der jeweiligen Empfindlichkeiten
E1 bis E3 bei unterschiedlichen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen
liegen. Dies läßt sich auf einfache Weise z.B. dadurch realisieren,
daß die Detektoreinheiten 1 bis 3 drei über den gesamten untersuchten
Spektralbereich empfindliche Photodioden mit vorzugsweise gleichem Empfindlichkeitsverlauf
aufweisen, wobei zumindest zwei der Photodioden mit
optischen Filtern versehen werden, welche in einem breiten Spektralbereich
unterschiedlich durchlässig sind. Die einzelnen Photodioden erfassen hierdurch
die Intensität des von der Banknote 10 ausgehenden Lichts 16 bei unterschiedlichen
Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereichen. Aus den erfaßten
Intensitäten können dann Aussagen über die spektralen Eigenschaften
des erfaßten Lichts 16 getroffen werden. Bevorzugterweise werden die spektralen
Transmissionsverläufe der Filter so gewählt, daß insbesondere ihr
Verhältnis im relevanten, d.h. untersuchten, Spektralbereich eine eindeutige
Funktion der Wellenlänge ist.In a further embodiment of the invention, the sensitivity profiles overlap
E1 to E3 of the individual detector units 1 to 3 via
a wide spectral range, in particular over the entire examined
Spectral range, the maxima or mean values of the respective sensitivities
E1 to E3 at different wavelengths or wavelength ranges
lie. This can be easily done e.g. by realizing
that the detector units 1 to 3 examined three over the entire
Spectral range sensitive photodiodes with preferably the same sensitivity curve
have, wherein at least two of the photodiodes with
optical filters are provided, which in a wide spectral range
are differently permeable. The individual photodiodes thereby capture
the intensity of the light 16 emanating from the
Im Sinne der Erfindung sind unter den spektralen Eigenschaften des erfaßten sichtbaren oder unsichtbaren Lichts 16 neben dessen Farbe insbesondere auch die Wellenlänge, wie z.B. die Zentralwellenlänge, und/oder der Wellenlängenbereich zu verstehen.For the purposes of the invention, the spectral properties of the detected visible or invisible light 16 in addition to its color in particular also the wavelength, e.g. the central wavelength, and / or the wavelength range to understand.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Schaltung der in den Figuren 1 und 2 verwendeten
Detektoreinheiten 1 bis 3, insbesondere bei Verwendung eines der oben
beschriebenen kommerziellen Dreifarbsensoren. Die als Photodioden ausgebildeten
Detektoreinheiten 1 bis 3 sind hierbei so geschaltet, daß deren Kathodenausgänge
auf einem gemeinsamen Potential 18 liegen und deren
Anodenausgänge 19 mit einer Auswerteeinrichtung 19 verbunden sind. In
der Auswerteeinrichtung 9 können dann aus den Detektorsignalen S1 bis S3
der Photodioden Aussagen über die spektralen Eigenschaften, insbesondere
über die Wellenlänge, wie z.B. die Zentralwellenlänge, und/oder der Wellenlängenbereich
und/oder die Farbe, des erfaßten Lichts 16 abgeleitet
werden.Fig. 4 shows a preferred circuit of those used in Figs. 1 and 2
Detector units 1 to 3, especially when using one of the above
described commercial three-color sensors. The trained as photodiodes
Detector units 1 to 3 are connected so that their cathode outputs
are at a
Claims (22)
dadurch gekennzeichnet, daß
characterized in that
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