EP1629440A2 - Vorrichtung zur pr fung von banknoten - Google Patents

Vorrichtung zur pr fung von banknoten

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Publication number
EP1629440A2
EP1629440A2 EP04734246A EP04734246A EP1629440A2 EP 1629440 A2 EP1629440 A2 EP 1629440A2 EP 04734246 A EP04734246 A EP 04734246A EP 04734246 A EP04734246 A EP 04734246A EP 1629440 A2 EP1629440 A2 EP 1629440A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor
array
light
spectrum
semiconductor array
Prior art date
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Granted
Application number
EP04734246A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1629440B1 (de
Inventor
Bernd Wunderer
Klaus Thierauf
Norbert Holl
Dieter Stein
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP1629440A2 publication Critical patent/EP1629440A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1629440B1 publication Critical patent/EP1629440B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Not-in-force legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G07D7/1205—Testing spectral properties
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/11—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths

Definitions

  • the invention relates to a device for checking banknotes, which scans the banknotes to be checked by means of a semiconductor array.
  • Such a device is known for example from DE 195 17194 AI.
  • a CCD array is provided, which is formed by four individual, parallel, row-shaped CCD arrays which are arranged at a constant distance from one another.
  • Each of the CCD arrays has a filter with a certain filter characteristic, so that a CCD array the area of blue light, a CCD array the area of green light, a CCD array the area of red light and a CCD array the range of infrared light is detected. If the bank notes to be checked are moved past the sensor, pixels of the respective bank note are recorded by the cell-shaped CCD arrays and stored for further processing.
  • an image of the respective bank note can be generated in a cell-like manner from the stored pixels.
  • a colored image of the banknotes can be generated by means of the CCD arrays for the blue, green and red areas of light.
  • an image of normally invisible properties of the banknotes e.g. B. from their printing inks.
  • the known device has the disadvantage that the CCD array used is complex since a large number of filters have to be used so that the individual line-shaped CCD arrays can detect the desired color ranges.
  • problems with the composition of the colored image of the respective banknote can arise from the image points of the blue, green and red CCD arrays result because their spaced arrangement can cause parallax errors if the geometric imaging scale and the line frequency are not adapted accordingly. This can lead to so-called moire effects, particularly at light-dark transitions.
  • a color image sensor is known from US Pat. No. 5,965,875, which is formed by a semiconductor array which has three layers lying one behind the other, each of the three layers being sensitive to a certain proportion of light.
  • the well-known property of silicon is exploited here that the depth of penetration of the light depends on the wavelength of the light. Longer wavelength light penetrates deeper into the silicon before it is absorbed. This results in a first very thin layer from the light entry side, which mainly detects blue light, a second thicker layer, which primarily detects green light, and a third layer, which detects red and infrared light. Since the layers, or the respective pixels, which are sensitive to the different light areas lie one behind the other, they always form the same image point of the banknote to be checked in each case. Problems with parallax errors between the three signals can therefore no longer arise.
  • a suitable (mostly linear) combination of the three signals of each pixel gives its blue, green and red signals.
  • the known color sensor has the disadvantage that only three wavelength ranges can be detected, which are in the sensitivity range of the silicon from approximately 380 to approximately 1100 nm.
  • the sensor is equipped with an infrared block filter that cuts off wavelengths above approx. 680 nm. Wavelength ranges that are important in particular for checking banknotes and that lie in the non-visible (infrared) range of light cannot then be detected.
  • An extension of the known color sensor by at least one further layer, which is used, for example, for the detection of the infrared range, is in principle conceivable and possible, but such sensors are not freely available and would therefore first have to be developed in their structure and produced as a special production. With the known effort in the field of the production of semiconductor products, however, such custom-made products are very complex.
  • the invention is based on a device for checking banknotes which scans the banknotes to be checked by means of a semiconductor array, the semiconductor array being formed by at least two cell-shaped semiconductor arrays spaced in parallel and the banknotes for the check moved past the semiconductor array and illuminated by a light source, in which the cellular semiconductor arrays are formed by at least three layers which are sensitive to light of different wavelengths, a first row-shaped semiconductor array being the banknotes in one scans the defined spectral range of light within the spectral sensitivity of the semiconductor and a second cellular semiconductor array scans the banknotes in a different range, for which purpose at least the second cellular semiconductor array has a filter.
  • Three cases can be distinguished as configurations.
  • the first semiconductor array has no filter, the second a filter that only allows invisible light to pass through.
  • the first semiconductor array has no filter, the second a filter that blocks invisible light.
  • the first semiconductor array has a filter that blocks invisible light, the second a filter that only allows invisible light to pass through.
  • the invisible light let through the filter includes not only the infrared but also the ultraviolet part of the spectrum below approx. 390 nm. Because of the extremely short penetration depth of the ultraviolet light into the semiconductor of the array, this will only contribute to the signal of the top layer of the array. If the visible part of the spectrum (between about 390 and 700 nm) is blocked, the infrared signal of the top layer can be derived from the signal of the two layers below it and with a suitable weight defined by the sensitivity and the illumination spectrum Correction of the signal of the first layer can be used so that the signal in the ultraviolet range can also be obtained as the fifth.
  • the device according to the invention has the advantage that it can be implemented simply and inexpensively using existing technology and, because of the reduction in image errors which can be caused, for example, by parallax sensors, delivers good test results.
  • par- the manufacture of the filters is greatly simplified; some of them can even be designed as organic plastic filters and can be applied directly to the substrate of the detector arrays, for example by so-called spin coating.
  • a control and evaluation device which processes and evaluates signals of the semiconductor array in order to convert the signals of the layers of the two cellular semiconductor arrays into a colored image and an image in the region of the generate invisible light for each banknote to be checked.
  • the function of the control and evaluation device for the three cases described above is then as follows.
  • the first array delivers signals from the entire spectrum, the second only from the invisible range.
  • the three signals of the second array can easily be summed here. They then supply the image in the invisible area. This is used with suitable weights to correct the color signals in the visible range of the spectrum.
  • the first array delivers signals from the entire spectrum, the second only signals from the visible range. These can be used directly without further correction.
  • the image in the non-visible area is obtained from the signals of the first array by reducing the signals by the corresponding signals of the second array and then summing them.
  • both arrays are provided with filters whose passband areas are mutually exclusive, so that the first array provides the colored image and the second array by summing the invisible image.
  • the device according to the invention has the particular advantage that the lower sensitivity of semiconductor arrays in the invisible range is improved by summing the signals of the three layers, which means that better test results can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for checking banknotes, which scans the banknotes to be checked by means of a semiconductor array 4, 5,
  • Figure 2 shows a further schematic view of the device of Figure 1, from a different angle
  • FIG. 3 shows a representation of the spectral sensitivities of the three layers of a semiconductor array according to FIG. 1, for layer thicknesses which result in approximately the same sensitivity for the three layers.
  • the apparatus 1 shown in FIG. 1 for checking banknotes BN has a semiconductor array 4, 5 with which the banknotes BN to be checked are scanned when they are transported from the transport device T, not shown, to the semiconductor array 4, 5 is moved past.
  • the semiconductor array 4, 5 consists of two parallel, cellular arrays 4 and 5, which have three successive layers b, g, r, which are sensitive to light of different wavelengths.
  • the cellular arrays 4, 5 can be separate components, but they can also be arranged on a single component, in particular on a single component Semiconductor substrate.
  • the semiconductor arrays 4, 5 can, for. B. consist of silicon and be built in CMOS technology.
  • the sensitivity of the layers b, g, r is shown in FIG. 3.
  • the top layer b is blue light
  • the middle layer g is green light
  • the bottom layer r is maximally sensitive to red light.
  • the exact relationships of such layered CMOS arrays can be found, for example, in US Pat. No. 5,965,875 mentioned at the beginning.
  • the layer thicknesses have different thicknesses, so that there is approximately the same sensitivity for the three views b, g, r in accordance with the wavelength-dependent absorption of the silicon.
  • a light source 2 illuminates the bank note BN to be checked. Using an aperture 3 or suitable optics, an illuminated area is generated on the bank note BN, which corresponds approximately to the image of the CMOS array 4, 5.
  • the light from the light source comprises 2 wavelength ranges, which are required for checking the bank note BN, in particular thus the range of visible light and the range of infrared or ultraviolet light.
  • the intensity of the light source 2 is preferably the same over the entire relevant wavelength range or the spectral profile of the intensity of the light source 2 is adapted to the profile of the overall sensitivity of the CMOS array, as is shown, for example, in FIG. B. in the unpublished German patent application . 10239225.0 of the applicant.
  • the bank note BN is scanned pixel by pixel over its entire width, as shown in FIG. If the scanning is carried out synchronously with the transport speed of the bank note BN, a complete colored and infrared image of the bank note BN can be generated.
  • the necessary procedure in particular especially for synchronization to the transport speed of the banknotes BN, reference is made to the aforementioned DE 195 17194 AI.
  • the colored image of the bank note BN is generated by a control and evaluation device 7 by means of the signals of the first cellular CMOS array 4.
  • the signals of the blue layer b, the green layer g and the red layer r of the respective pixels of the CMOS array 4 are present at the control and evaluation device 7 in order to generate a component color image (eg RGB).
  • a filter can be attached in front of the array 4, which blocks the light of longer (infrared) wavelengths. Then no correction with the signals of the array 2 is necessary. This only has to be done if the filter is missing and the array 4 is also sensitive in the non-visible area.
  • the infrared image of the bank note BN is generated by the control and evaluation device 7 by means of the signals of the second cellular CMOS array 5.
  • a filter 6 is provided in front of the CMOS array 5, which only the infrared range of light, for. B. with a wavelength greater than 850 nm.
  • the signals of the blue layer b, the green layer g and the red layer r of the respective pixels of the CMOS array 5 are on the control and evaluation device 7, which evaluates the signals and combines them to form the infrared image. It is particularly advantageous if the signals of the blue, green and red layers b, g, and r of the CMOS array 5 are summed by the control and evaluation device 7.
  • the distance between the two CMOS arrays 4 and 5 is chosen to be as small as possible. It can thereby be achieved that the colored image originating from the CMOS array 4 and the infrared image originating from the CMOS array 5 can be generated almost without parallax errors.
  • the CMOS array used in the device 1 can be constructed from individual cellular CMOS arrays, but it is also possible to use a CMOS array which provides the required lines on a common substrate.
  • a diaphragm or optics is also provided in front of the CMOS array 4, 5 in order to implement certain imaging properties.
  • the filter 6 z. B. is replaced by a filter that only or additionally short-wave light, for. B. UV light can happen.
  • another third CMOS array provided with a corresponding filter can be used.
  • the device 1 can also be designed in such a way that light or instead of or additionally reflected light from the banknotes BN is evaluated, for which purpose CMOS array 4, 5 and the light source 2 are arranged on one side of the bank note BN. It is also obvious that instead of the transport of the bank notes BN along their long sides shown in the figures, a transport along the short sides of the bank notes BN can also take place. In this case, the dimensions of the CMOS array 4, 5 and the light source 2 or its diaphragm 3 or possibly existing optics must be adjusted accordingly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten, welche die zu prüfenden Banknoten mittels eines Halbleiter-Arrays abtastet.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 195 17194 AI bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein CCD-Array vorgesehen, das von vier einzelnen, parallelen, zeilenf ör igen CCD-Arrays, die in einem konstanten Abstand voneinander angeordnet sind, gebildet wird. Jedes der CCD-Arrays weist ein Filter mit einer bestimmten Filtercharakteristik auf, so dass ein CCD-Array den Bereich des blauen Lichts, ein CCD-Array den Bereich des grünen Lichts, ein CCD-Array den Bereich des roten Lichts und ein CCD-Array den Bereich des infraroten Lichts detektiert. Werden die zu prü- fenden Banknoten an dem Sensor vorbei bewegt, werden von den zellenförmigen CCD-Arrays Bildpunkte der jeweiligen Banknote erfasst und für die weitere Verarbeitung gespeichert. Da die Geschwindigkeit, mit der die Banknoten an den CCD-Arrays vorbei bewegt werden und der Abstand der CCD-Arrays voneinander bekannt ist, kann aus den gespeicherten Bildpunk- ten zellenförmig ein Abbild der jeweiligen Banknote erzeugt werden. Mittels der CCD-Arrays für den blauen, grünen und roten Bereich des Lichts kann ein farbiges Abbild der Banknoten erzeugt werden, mittels des CCD-Arrays für den infraroten Bereich des Lichts kann ein Abbild normalerweise nicht sichtbarer Eigenschaften der Banknoten, z. B. von deren Druckfarben, er- zeugt werden.
Die bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass das verwendete CCD-Array aufwendig ist, da eine Vielzahl von Filtern verwendet werden muß, damit die einzelnen zeilenf örmigen CCD-Arrays die gewünschten Farbbereiche detektieren können. Zudem können sich Probleme bei der Zusammensetzung des farbigen Abbilds der jeweiligen Banknote aus den Bild- punkten des blauen, grünen und roten CCD-Arrays ergeben, da deren beab- standete Anordnung Parallaxenfehler hervorrufen kann, wenn der geometrische Abbildungsmaßstab und die Zeilenfrequenz nicht entsprechend ange- passt sind. Insbesondere an Hell-Dunkelübergängen kann dies zu so genann- ten Moire-Effekten führen.
Aus der US 5,965,875 ist ein Farbbildsensor bekannt, der von einem Halbleiter- Array gebildet wird, das drei hintereinander liegende Schichten aufweist, wobei jede der drei Schichten für einen bestimmten Lichtanteil empfindlich ist. Dabei wird die bekannte Eigenschaft von Silizium ausgenutzt, dass die Eindringtiefe des Lichts abhängig von der Wellenlänge des Lichts ist. Licht mit größerer Wellenlänge dringt tiefer in das Silizium ein, bevor es absorbiert wird. Somit ergibt sich von der Seite des Lichteintritts eine erste sehr dünne Schicht, die hauptsächlich blaues Licht detektiert, eine zweite dickere Schicht, die in erster Linie grünes Licht detektiert, und eine dritte Schicht, die rotes und infrarotes Licht detektiert. Da die für die unterschiedlichen Lichtbereiche empfindlichen Schichten, bzw. die jeweiligen Bildpunkte, hintereinander liegen, bilden sie immer den selben Bildpuhkt der jeweils zu prüfenden Banknote ab. Probleme mit Parallaxenfehlern zwischen den drei Signa- len können somit nicht mehr entstehen. Durch eine geeignete (meist lineare) Kombination der drei Signale jedes Bildpunkts erhält man dessen Blau-, Grün- und Rotsignale.
Der bekannte Farbsensor weist jedoch den Nachteil auf, dass nur drei Wel- lenlängenbereiche detektiert werden können, die im Empfindlichkeitsbereich des Siliziums von ca. 380 bis ca.1100 nm liegen. Für Anwendungen in der Photographie wird der Sensor mit einem Infrarot-Blockfilter versehen, welches Wellenlängen über ca. 680 nm abschneidet. Insbesondere für die Prüfung von Banknoten wichtige Wellenlängenbereiche, die im nicht sichtbaren (infraroten) Bereich des Lichts liegen, können dann nicht detektiert werden. Eine Erweiterung des bekannten Farbsensors um mindestens eine weitere Schicht, die beispielsweise der Detektion des infraroten Bereichs dient, ist prinzipiell vorstellbar und möglich, jedoch sind derartige Sensoren nicht frei verfügbar und müßten daher in ihrer Struktur erst entwickelt und als Son- deranfertigung produziert werden. Bei dem bekannten Aufwand im Bereich der Herstellung von Halbleiterprodukten sind derartige Sonderanfertigungen jedoch sehr aufwändig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten anzugeben, welche die zu prüfenden Banknoten mittels eines derartigen Halbleiter-Arrays abtastet und die bei minimalem Aufwand alle erforderlichen Prüfungsergebnisse liefert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angege- benen Merkmale gelöst.
Die Erfindung geht dabei aus von einer Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten, welche die zu prüfenden Banknoten mittels eines Halbleiter-Arrays abtastet, wobei das Halbleiter- Array von wenigstens zwei parallel beabstan- deten, zellenförmigen Halbleiter-Arrays gebildet wird und die Banknoten für die Prüfung an dem Halbleiter- Array vorbei bewegt und von einer Lichtquelle beleuchtet werden, bei der die zellenförmigen Halbleiter-Arrays von mindestens drei Schichten gebildet werden, die für Licht unterschiedlicher Wellenlänge empfindlich sind, wobei ein erstes zeilenf örmiges Halblei- ter- Array die Banknoten in einem definierten spektralen Bereich des Lichts innerhalb der spektralen Empfindlichkeit des Halbleiters abtastet und ein zweites zellenförmiges Halbleiter- Array die Banknoten in einem davon verschiedenen Bereich abtastet, wozu mindestens das zweite zellenförmige Halbleiter- Array ein Filter aufweist. Als Ausgestaltungen sind dabei drei Fälle unterscheidbar. Im ersten Fall weist das erste Halbleiter- Array kein Filter auf, das zweite ein Filter, das ausschließlich nicht sichtbares Licht passieren läßt. Im zweiten Fall weist das erste Halbleiter- Array kein Filter auf, das zweite ein Filter, das nicht sichtba- res Licht blockiert. Im dritten Fall weist das erste Halbleiter- Array einFilter auf, das nicht sichtbares Licht blockiert, das zweite ein Filter, welches ausschließlich nicht sichtbares Licht passieren lässt.
In allen drei Fällen ist es möglich, durch eine geeignete, im einfachsten Fall lineare Kombination der sechs Signale der beiden Halbleiter-Arrays die vier erforderlichen Signale, das heißt drei Farbsignale und ein Signal für den nicht sichtbaren Bereich, zu gewinnen.
Für den ersten und dritten Fall ist es als Erweiterung denkbar, dass das vom Filter durchgelassene nicht sichtbare Licht neben dem infraroten auch den ultravioletten Anteil des Spektrums unterhalb ca. 390 nm umfasst. Dieser wird wegen der extrem kurzen Eindringtiefe des ultravioletten Lichts in den Halbleiter des Arrays ausschließlich zum Signal der obersten Schicht des Arrays beitragen. Das Infrarot-Signal der obersten Schicht kann bei Blockie- rung des sichtbaren Anteils des Spektrums (zwischen etwa 390 und 700 nm) aus dem Signal der beiden darunter liegenden Schichten abgeleitet werden und mit geeignetem, durch das Empfindlichkeits- und das Beleuchtungsspektrum definierten, Gewicht zur Korrektur des Signals der ersten Schicht herangezogen werden, so dass das Signal im ultravioletten Bereich zusätz- lieh als fünftes gewonnen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie mit vorhandener Technologie einfach und kostengünstig zu realisieren ist und wegen der Reduzierung von Bildf ehlern, die beispielsweise durch Parallaxen- ehler verursacht werden können, gute Prüfungsergebnisse liefert. Insbeson- dere die Herstellung der Filter wird stark vereinfacht; sie können zum Teil sogar als organische Kunststoff-Filter ausgebildet werden und z.B. durch so genanntes Spin-Coating direkt auf dem Substrat der Detektorarrays aufgebracht werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung vorhanden ist, welche Signale des Halbleiter-Arrays verarbeitet und auswertet, um aus den Signalen der Schichten der beiden zellenförmigen Halbleiter-Arrays ein farbiges Abbild und ein Abbild im Bereich des nicht sichtbaren Lichts für jede zu überprüfende Banknote zu erzeugen.
Die Funktion der Steuer- und Auswerteeinrichtung für die drei oben beschriebenen Fälle ergibt sich dann wie folgt. Im ersten Fall liefert das erste Array Signale aus dem gesamten Spektrum, das zweite nur aus dem nicht sichtbaren Bereich. Hier können die drei Signale des zweiten Arrays einfach summiert werden. Sie liefern dann das Abbild im nicht sichtbaren Bereich. Dieses wird mit geeigneten Gewichten zur Korrektur der Farbsignale im sichtbaren Bereich des Spektrums herangezo- gen.
Im zweiten Fall liefert das erste Array Signale aus dem gesamten Spektrum, das zweite nur Signale aus dem sichtbaren Bereich. Diese können ohne weitere Korrektur direkt verwendet werden. Das Abbild im nicht sichtbaren Bereich wird aus den Signalen des ersten Arrays gewonnen, indem dessen Signale um die entsprechenden Signale des zweiten Arrays vermindert und dann summiert werden.
Im dritten Fall sind beide Arrays mit Filtern versehen, deren Durchlassbereiche sich gegenseitig ausschließen, so daß das erste Array das farbige, das zweite Array durch Summieren das nicht sichtbare Abbild liefert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere den Vorteil auf, dass die geringere Empfindlichkeit von Halbleiter-Arrays im nicht sichtbaren Bereich durch das Summieren der Signale der drei Schichten verbessert wird, wodurch bessere Prüfergebnisse erzielt werden können.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten, welche die zu prüfenden Banknoten mittels eines Halbleiter-Arrays 4, 5 abtastet,
Figur 2 eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung nach Figur 1, aus einem anderen Blickwinkel, und
Figur 3 eine Darstellung der spektralen Empfindlichkeiten der drei Schichten eines Halbleiter-Arrays nach Figur 1, für Schichtdicken, die eine annähernd gleiche Empfindlichkeit für die drei Schichten ergeben.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 zur Prüfung von Banknoten BN weist ein Halbleiter- Array 4, 5 auf, mit dem die zu prüfenden Banknoten BN abgetastet werden, wenn sie von einer nicht dargestellten Transporteinrichtung in Transportrichtung T an dem Halbleiter- Array 4, 5 vorbei bewegt wird.
Das Halbleiter- Array 4, 5 besteht aus zwei parallelen, zellenförmigen Arrays 4 und 5, die drei hintereinander liegende Schichten b, g, r aufweisen, die für Licht unterschiedlicher Wellenlängen empfindlich sind. Die zellenförmigen Arrays 4, 5 können getrennte Bauteile sein, sie können aber auch auf einem ein einzigen Bauteil angeordnet sein, insbesondere auf einem einzigen Halbleitersubstrat. Die Halbleiter-Arrays 4, 5 können z. B. aus Silizium bestehen und in CMOS-Technologie aufgebaut sein.
Die Empfindlichkeit der Schichten b, g, r ist in Figur 3 dargestellt. Die ober- ste Schicht b ist für blaues Licht, die mittlere Schicht g ist für grünes Licht und die unterste Schicht r ist für rotes Licht maximal empfindlich. Die genauen Zusammenhänge derartiger, schichtförmig aufgebauter CMOS- Arrays können beispielsweise der eingangs erwähnten US 5,965,875 entnommen werden. Die Schichtdicken, weisen unterschiedliche Stärken auf, so dass sich entsprechend der wellenlängenabhängigen Absorption des Siliziums eine etwa gleiche Empfindlichkeit für die drei Sichten b, g, r ergibt.
Eine Lichtquelle 2 beleuchtet die zu prüfende Banknote BN. Mittels einer Blende 3 oder einer geeigneten Optik wird ein beleuchteter Bereich auf der Banknote BN erzeugt, der etwa dem Bild des CMOS- Arrays 4, 5 entspricht. Dabei umfaßt das Licht der Lichtquelle 2 Wellenlängenbereiche, die für die Prüfung der Banknote BN benötigt werden, insbesondere also den Bereich des sichtbaren Lichts sowie den Bereich des infraroten bzw. ultravioletten Lichts. Bevorzugt ist die Intensität der Lichtquelle 2 über den gesamten rele- vanten Wellenlängenbereich gleich oder der spektrale Verlauf der Intensität der Lichtquelle 2 ist an den Verlauf der Gesamt-Empfindlichkeit des CMOS- Arrays angepaßt, wie dies z. B. in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung.10239225.0 der Anmelderin beschrieben ist.
Mit den zeilenf örmigen CMOS- Arrays 4, 5 wird die Banknote BN über ihre gesamte Breite, wie in Figur 2 dargestellt, bildpunktweise abgetastet. Erfolgt die Abtastung synchron zur Transportgeschwindigkeit der Banknote BN, kann ein vollständiges farbiges und infrarotes Abbild der Banknote BN erzeugt werden. Hinsichtlich der dazu erforderlichen Vorgehensweise, insbe- sondere zur Synchronisation auf die Transportgeschwindigkeit der Banknoten BN, wird auf die eingangs erwähnte DE 195 17194 AI verwiesen.
Mittels der Signale des ersten zellenförmigen CMOS- Arrays 4 wird in der bevorzugten Anordnung das farbige Abbild der Banknote BN von einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 erzeugt. Dazu liegen an der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 die Signale der blauen Schicht b, der grünen Schicht g und der roten Schicht r der jeweiligen Bildpunkte des CMOS- Arrays 4 an, um ein Komponentenfarbbild zu erzeugen (z. B. RGB). Vor dem Array 4 kann ein Filter angebracht sein, welches das Licht längerer (infraroter) Wellenlängen blockiert. Dann ist keine Korrektur mit den Signalen des Arrays 2 erforderlich. Diese muss nur vorgenommen werden, wenn das Filter fehlt und das Array 4 auch im nicht sichtbaren Bereich empfindlich ist.
Mittels der Signale des zweiten zellenförmigen CMOS- Arrays 5 wird das infrarote Abbild der Banknote BN von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 erzeugt. Dazu ist ein Filter 6 vor dem CMOS- Array 5 vorgesehen, welches nur den infraroten Bereich des Lichts, z. B. mit einer Wellenlänge größer 850 nm, passieren läßt. Die Signale der blauen Schicht b, der grünen Schicht g und der roten Schicht r der jeweiligen Bildpunkte des CMOS- Arrays 5 liegen , an der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7, welche die Signale auswertet und zu dem infraroten Abbild zusammensetzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dazu die Signale der blauen, grünen und roten Schichten b, g, und r des CMOS- Arrays 5 von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 summiert wer- den. Diese Vorgehensweise bieten den Vorteil, dass die geringere Empfindlichkeit von CMOS- Arrays im infraroten Bereich (siehe Figur 3), z. B. in einem Wellenlängenbereich größer 850 nm, durch das Summieren der Signale der drei Schichten b, g, r verbessert wird. Wegen der geringeren Schichtdik- ken der Schichten b und g trägt jedoch die Schicht r den Hauptanteil zum infraroten Signals bei. Neben der oben anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels sind vielfältige Variationen und Abwandlungen des Beschriebenen möglich.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen den beiden CMOS- Arrays 4 und 5 möglichst gering gewählt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass das vom CMOS- Array 4 stammende farbige Abbild und das vom CMOS- Array 5 stammende infrarote Abbild nahezu ohne Parallaxenfehler erzeugt werden können. Das in der Vorrichtung 1 verwendete CMOS- Array kann dazu aus einzelen zellenförmigen CMOS- Arrays aufgebaut sein, es kann aber auch ein CMOS- Array verwendet werden, das die benötigten Zeilen auf einem gemeinsamen Substrat zur Verfügung stellt.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass eine Blende oder Optik auch vor dem CMOS- Array 4, 5 vorgesehen wird, um bestimmte Abbildungseigenschaften zu realisieren.
Als weitere Variante ist es möglich, andere nicht sichtbare Bereiche des Lichts mit der Vorrichtung 1 zu überprüfen. Dazu kann es vorgesehen sein, dass das Filter 6 z. B. durch ein Filter ersetzt wird, das nur oder zusätzlich kurzwelliges Licht, z. B. UV-Licht, passieren läßt. Ebenso kann zusätzlich zu den beiden CMOS- Arrays 4 und 5 ein weiteres, mit einem entsprechenden Filter versehenes, drittes CMOS- Array verwendet werden.
Es ist offensichtlich, dass statt der beschriebenen Überprüfung der Banknoten BN durch die Vorrichtung 1 mit durch die Banknoten BN transmittier- tem Licht die Vorrichtung 1 auch so ausgestaltet werden kann, dass statt dessen oder zusätzlich von den Banknoten BN reflektiertes Licht ausgewertet wird, wozu das CMOS- Array 4, 5 und die Lichtquelle 2 auf einer Seite der Banknote BN angeordnet sind. Ebenso ist es offensichtlich, dass statt des in den Figuren dargestellten Transports der Banknoten BN entlang ihrer Längsseiten, auch ein Transport entlang der kurzen Seiten der Banknoten BN erfolgen kann. In diesem Fall ist die Abmessung des CMOS- Arrays 4, 5 und der Lichtquelle 2 bzw. deren Blende 3 oder eventuell vorhandener Optiken entsprechend anzupassen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (1) zur Prüfung von Banknoten (BN), welche die zu prüfenden Banknoten (BN) mittels eines Halbleiter-Arrays (4, 5) abtastet, wobei das Halbleiter- Array (4, 5) von wenigstens zwei parallel beabstandeten, zellenförmigen Halbleiter-Arrays (4, 5) gebildet wird und die Banknoten (BN) für die Prüfung an dem Halbleiter- Array (4, 5) vorbei bewegt und von einer Lichtquelle (2) beleuchtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zellenförmigen Halbleiter-Arrays (4, 5) von mindestens drei Schichten (b, g, r) gebildet werden, die für Licht unterschiedlicher Wellenlängen ma- ximal empfindlich sind, wobei ein erstes zellenförmiges Halbleiter- Array (4) die Banknoten (BN) in einem definierten Bereich der Empfindlichkeit des Halbleiters und ein zweites zellenförmiges Halbleiter- Array (5) die Banknoten (BN) in einem davon verschiedenen Bereich des Empfindlichkeitsspektrums abtastet, wozu mindestens das zweite zellenförmige Halbleiter- Array (5) ein Filter (6) aufweist, das nur einen Teil des Spektrums passieren läßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiter- Array (4) für das gesamte Spektrum empfindlich ist und das zweite Halbleiter- Array (5) mit einem Filter versehen ist, das nur den nicht sicht- baren Anteil des Spektrums passieren lässt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiter- Array (4) für das gesamte Spektrum empfindlich ist und das zweite Halbleiter- Array (5) mit einem Filter versehen ist, das nur den sichtbaren Teil des Spektrums passieren lässt, den nicht sichtbaren aber blockiert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiter- Array (4) mit einem Filter versehen ist, das nur den sichtbaren Teil des Spektrums passieren lässt, und das zweite Halbleiter- Array (5) mit einem Filter versehen ist, das nur einen nicht sichtbaren Teil des Spektrums passieren lässt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht sichtbare Licht im infraroten Bereich des Spektrums liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht sichtbare Licht im ultravioletten Bereich des Spektrums liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) vorhanden ist, welche Signale der beiden Halbleiter-Arrays (4, 5) verarbeitet und auswertet, um aus den Signalen der Schichten (b, g, r) der beiden zellenförmigen Halbleiter-Arrays (4,5) durch eine Kombination der Signale ein dreifarbiges Abbild und wenigstens ein Abbild im Bereich des nicht sichtbaren Lichts für jede zu überprüfende Banknote (BN) zu erzeugen. '
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter- Array (4, 5) und die Lichtquelle (2) auf der gleichen und/ oder auf unterschiedlichen Seiten der Banknote (BN) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden zellenförmigen Halbleiter-Arrays (4, 5) auf einem einzigen Substrat befinden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbleiter-Arrays (4, 5) aus Silizium bestehen.
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