EP3221853A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung von abgestrahltem licht sowie verfahren zur herstellung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erfassung von abgestrahltem licht sowie verfahren zur herstellung

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EP3221853A1
EP3221853A1 EP15800747.6A EP15800747A EP3221853A1 EP 3221853 A1 EP3221853 A1 EP 3221853A1 EP 15800747 A EP15800747 A EP 15800747A EP 3221853 A1 EP3221853 A1 EP 3221853A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
channel
outlet opening
light channel
inlet opening
Prior art date
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Granted
Application number
EP15800747.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3221853B1 (de
Inventor
Lazar KULIKOVSKY
Manfred Paeschke
Olga Kulikovska
Markus Tietke
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.)
Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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Publication of EP3221853A1 publication Critical patent/EP3221853A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3221853B1 publication Critical patent/EP3221853B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting light which is emitted by a security document, and to a method for producing such a device.
  • Optical systems which are used for detecting the radiated light regularly consist of a plurality of lenses which image the surface or a subregion of the surface of the security document into a detector plane of an optical sensor.
  • the light intensity that is the amount of light per detector surface
  • the measuring distance e.g. a distance between an entrance surface of the optical
  • the aperture designates a diameter of an inlet opening of the optical system, in particular the diameter of an entrance lens.
  • the entrance surface may be equal to the detector surface, in particular when light from the surface directly, so without radiating through further optical element, strikes the detector.
  • each lens of the optical system causes low reflections and thus light losses.
  • Another disadvantage is the high construction costs and the high space requirement of these optical systems with lenses.
  • the technical problem is to provide a device and a method for detecting emitted light of a security document and a method for producing such a device, which allow detection of a desired amount of light, but at the same time a space requirement, weight, construction costs and light losses and positioning sensitivity reduce.
  • a light channel with a free body shape can be provided, wherein the free body shape is selected such that a surface of the security document to be imaged having a predetermined geometry is imaged by the light channel of the device onto an optical sensor, in particular on its active surface, with a predetermined geometry.
  • the light emitted, reflected or scattered from the surface to be imaged can be directed completely or in large part through the light channel onto the active surface.
  • Proposed is a device for detecting emitted light of a security document.
  • the light from the security document is a device for detecting emitted light of a security document.
  • the emitted light may denote diffused light, reflected light, transmitted light or emitted light.
  • a security document can be any document that has a
  • Security features are features that make it difficult to falsify and / or duplicate compared to a simple copy at least. Physical entities that include or form a security feature may be referred to as security features.
  • a security document may include multiple security features and / or security elements. As defined herein, a security document can always be a security element. Examples of security documents, which also include value documents representing a value, include, for example, passports, identity cards, driving licenses, identity cards, access control cards, health insurance cards, banknotes, postage stamps, bank cards, credit cards,
  • the security document can in this case in particular light-scattering
  • Electroluminescent radiation when such luminance-sensitive element e.g. by light and / or an electric field is excited.
  • the device may in particular be part of a device for checking the authenticity of the security document.
  • a device for checking the authenticity of the security document Such a device enables a verification of the authenticity of the security document, in particular by an evaluation of
  • the device comprises at least one light guide body.
  • the light-guiding body may be formed as a coated glass body or comprise such.
  • the light guide body can be made as a solid profile with at least one, e.g. be formed with air or another transparent material filled, Lichtleitkanal.
  • the light guide body has at least one light channel or forms such.
  • the light channel has an inlet opening and at least one first outlet opening.
  • the inlet opening and the first outlet opening are thus connected by the light channel.
  • the inlet opening here denotes an opening through which the light emitted by the security document enters the light channel.
  • the outlet opening accordingly designates an opening through which the light which has entered and is radiated through the light channel can exit or exit the light channel.
  • the light channel enclosing wall surface or enclosing wall surfaces are formed completely reflective. This means that no light can escape from the light channel through the wall surface (s).
  • the wall surface (s) can be designed to be mirror-like.
  • the light guide body is formed lens-free. This means that the light guide body does not comprise a lens or an optically equivalent element.
  • the light guide body does not comprise a lens or optically equivalent element which serves for optical imaging and / or light bundling.
  • the feature that the light guide is formed lens-free mean that the light channel is formed such that a direction of the through
  • Inlet opening in the light channel entering light is changed exclusively by reflection on the wall surfaces.
  • the feature that the light guide body is formed lens-free mean that a refraction
  • Beam focusing and / or beam scattering of the light entering through the inlet opening in the light channel is carried out exclusively by reflection on the wall surfaces. It can therefore no optical element for changing the beam direction of the light, the
  • Refraction be arranged for beam focusing and / or beam scattering in and / or along the light channel.
  • the light guide body is formed lens-free, but does not necessarily exclude that one or more optical elements, e.g. Mirror or beam splitter to be covered by the light guide body. However, such optical elements do not serve for light bundling and / or optical imaging.
  • the inlet opening and / or the first outlet opening can / can be formed lens-free. This means that at the inlet and / or the
  • the light channel can be in direct optical communication with an environment via the inlet opening. This can mean that light is changed without change
  • the light channel via the outlet opening can be in direct optical connection with an environment or with an optical sensor explained in more detail below. This may mean that light can radiate out of the light channel into the environment or onto the optical sensor without changing properties.
  • the light guide body can be formed without imaging elements, the light guide body not comprising an element for optical imaging.
  • this does not rule out that a beam guide for detecting light is performed by the light guide body.
  • Security document emitted light and through the light channel, for. can be passed to an optical sensor. Subsequently, properties of the light detected by the optical sensor can be determined and evaluated. In order to determine these properties, no optical imaging of the surface or a subarea thereof is required. In particular, optical imaging is not required if only the amount or intensity of the light emitted from areas of the surface of the security document is to be detected.
  • the proposed device advantageously enables loss-free detection of the radiated light, wherein construction costs and a space requirement due to the unnecessary lenses are minimized.
  • the light channel is designed as a free-form body.
  • a design of the free-form body, in particular the formation of the inlet and outlet opening, depending on a geometry and position of a radiating surface (surface to be imaged) and in dependence on a geometry of an active surface of an optical sensor can be selected.
  • the inlet opening can be at any geometry and / or position of the radiating Surface and the exit opening are adapted to the geometry of the active surface of a sensor.
  • an inlet opening may be rectangular and an outlet opening may be circular or vice versa.
  • the light channel in particular the geometric shape of the free-form body and the geometry of the inlet and outlet opening, can be chosen such that a surface of the security document to be imaged with a predetermined geometry through the light channel of the device to an optical sensor, in particular on its active surface, is imaged with a predetermined geometry.
  • the area to be imaged can be rectangular, square, circular or oval.
  • the active surface may in particular be rectangular or square. Again, other geometric shapes are conceivable.
  • the light channel thus formed can radiate the light emitted from the surface to be imaged, e.g. emitted, reflected or scattered light or a predetermined percentage, e.g. more than 90% or more than 95% of which are directed by the light channel to the active surface.
  • the shape of the light channel can thus be selected depending on the geometry of the surface to be imaged and the active surface of the desired optical sensor. As a result, a reliable optical detection of a surface to be imaged with a predetermined geometry and with a desired optical sensor can advantageously take place. If an optical sensor with a predetermined geometry is to be used, the shape of the light channel can advantageously provide good optical detection for various surfaces to be imaged. Thus, a flexible adaptation of the optical detection can take place.
  • a freeform body may in particular have an asymmetrical shape or an irregular contour.
  • the device comprises at least one optical sensor, wherein the optical sensor is arranged in or at the first outlet opening.
  • the optical sensor can in this case comprise or have an active surface, wherein the optical sensor can generate an output signal as a function of the light radiating or incident on this active surface.
  • the arrangement of the optical sensor at or in the first exit opening may mean that the light directed through the light channel towards the first exit opening and / or the exit light from the first exit opening is completely or at least a predetermined proportion, e.g. at least 90%, on the active surface radiates or falls.
  • the active surface may in this case have a predetermined geometry and / or predetermined dimensions.
  • a geometry of the outlet opening and / or dimensions of the outlet opening may correspond to the geometry or dimension of the active area.
  • the active surface may be arranged at the outlet opening also within the light channel. This can e.g. mean that the light channel encloses the active surface of the optical sensor at its outlet opening.
  • the light channel encloses the active surface of the optical sensor at its outlet opening.
  • Wall surface of the light channel and the active surface no or a predetermined
  • the wall surface of the light channel can be arranged at the first outlet opening flush with edges of the active surface.
  • the light channel can be in direct optical communication with the active surface of the optical sensor via the exit opening. In this case, it may be possible that no light exits the first outlet opening into an environment.
  • the optical sensor in particular its active surface, can also be arranged outside the first outlet opening.
  • the light channel has at least one branching into a first sub-channel with the first outlet opening and at least one further sub-channel with a further outlet opening.
  • the light channel may comprise a main channel section between the inlet opening and the branch.
  • the light channel may comprise a first part-channel section between the branch and the first outlet opening.
  • the light channel may comprise a further partial channel section between the branch and the further outlet opening.
  • the light channel in particular at least one of the sub-channels or the main channel section, have a further branch.
  • the device comprises a beam splitter which splits light, in particular from the main channel section, in a predetermined ratio onto the first sub-channel and the at least one further sub-channel, e.g. redirects or radiates into them.
  • the beam splitter may be located at / in front of the branch.
  • the beam splitter can direct light from a main channel section of the light channel in a predetermined ratio into the first sub-channel and into the at least one further sub-channel.
  • the predetermined ratio may be a light amount ratio or
  • the ratio may vary depending on the light characteristics to be detected and / or the sensitivity of optical sensors to the
  • the predetermined ratio may be 1: 1.
  • the predetermined ratio may be 1: 1.
  • the beam splitter denotes an optical element, by means of which a beam direction of at least part of the light radiated onto the beam splitter is changed.
  • a beam direction of a first portion of this light can not be changed by the beam splitter, wherein a beam direction of the remaining portion is changed by the beam splitter.
  • the branching is designed such that the light at the branch, in particular the light from the main channel section, is split in a predetermined ratio onto the first and the at least one further sub-channel.
  • the branch may be formed such that the light from a main portion of the light channel radiates in a predetermined ratio in the first sub-channel and in the at least one further sub-channel.
  • the predetermined ratio may in turn denote a light quantity or light intensity ratio.
  • the ratio is 1: 1.
  • the branching can be achieved by a suitable design and / or a suitable geometric course of the branching.
  • Wall surface / s be provided.
  • the device comprises at least one further optical sensor, wherein the at least one further optical sensor is arranged in or at the first outlet opening or in or at the at least one further outlet opening.
  • the first and the further optical sensor can be arranged in or at the first outlet opening.
  • the two optical sensors can be used to detect and optionally determine mutually different properties of the light.
  • the first and the further optical sensor may be arranged spatially adjacent to one another in or at the first outlet opening.
  • the arrangement of the optical sensors on or in the first outlet opening may mean that the light conducted through the light channel towards the first outlet opening and / or the light emerging from the first outlet opening is completely or at least at a predetermined proportion, eg at least 90% the entirety of the active surfaces radiates or falls.
  • the active surfaces can be arranged inside or outside the light channel. Preferably, no or only a predetermined (small) distance between edges of the active surfaces of the two sensors may be present.
  • the active surfaces may be arranged such that the light directed towards the first outlet opening radiates in a predetermined ratio, in particular in equal or unequal parts, to the active surfaces.
  • the light channel encloses the active surfaces of the optical sensors at its first outlet opening. In this case, no or a predetermined (small) distance may be present between the wall surface of the light channel and the active surfaces. If there is no distance, then the wall surface of the light channel can be arranged flush with the active surfaces at the first outlet opening. Thus, the light channel may be in direct optical communication with the active surfaces of the optical sensors via the exit aperture.
  • the further optical sensor is arranged spatially separated from the first optical sensor. This advantageously reduces mutual interference of the optical sensors by the disadvantageous
  • Output signal of the sensors can be falsified.
  • the further optical sensor can be arranged on or in the further outlet opening such that the light guided through the light channel to the further outlet opening and / or that from the further outlet opening
  • the further optical sensor can in this case within or au ßercher the other
  • Subchannel be arranged. Furthermore, a geometry and / or dimension of the further outlet opening can be adapted to the geometry and / or dimension of the active surface of the further optical sensor. Reference is made to the corresponding previous statements.
  • the first optical sensor is a spectral sensor and the at least one further sensor is a light quantity sensor.
  • a cross section of the light channel decreases from the inlet opening towards the at least one outlet opening.
  • the cross section may in this case designate a cross-sectional area or a, in particular maximum, diameter of the light channel.
  • the cross section of the light channel increases from the inlet opening towards the at least one outlet opening.
  • the light channel has sections with a constant cross section.
  • a size of the cross section may, for example, be detected along a central axis of the light channel.
  • the cross-section may be e.g. non-permanent, especially sudden, continuous or differentiable change.
  • a cross section of the inlet opening may be larger or smaller than a cross section of the at least one outlet opening. This advantageously results in a desired concentration or a desired distribution of the light irradiated into the light channel.
  • At least a portion of the light channel in particular the entire light channel, frusto-conical or truncated pyramid shaped.
  • at least one subsection of the at least one subchannel, in particular the entire subchannel may be frusto-conical or truncated pyramidal. This does not exclude that at least one further subsection of the light channel and / or the at least one subchannel is cylindrical or cuboidal. This results in an advantageous manner as simple as possible mechanical production of the light guide body.
  • the light channel is designed such that a back reflection-free propagation of the light from the inlet opening to the at least one outlet opening takes place.
  • a direction of the light introduced through the inlet opening in the light channel is only changed in such a way that the beam direction in each section of the light channel comprises a portion which is oriented parallel to a center line or central axis of the light channel and in the direction of the outlet opening, is oriented in particular from the inlet opening to the outlet opening.
  • the beam direction has a further portion transverse to this center line or central axis. However, it is essential that the beam direction has no or an only negligible proportion in a direction which is oriented parallel to the center line or central axis and in the direction of the inlet opening.
  • the light channel is formed such that an intensity of the in the
  • Propagation of the light from the inlet to the at least one outlet opening back-reflected radiation is less than a predetermined threshold.
  • the intensity of the back-reflected radiation may be less than or equal to 10% of the intensity of the light irradiated through the inlet opening.
  • a wall surface inclination and / or a length of the light channel and / or at least one subchannel is / are selected such that the back reflection-free propagation is ensured as a function of a dimension of the inlet opening and a dimension of the outlet opening.
  • the outlet opening designates the inlet opening of the respective channel section, that is to say, for example, of the previously explained main channel section or
  • the dimension of the inlet opening in dependence on a dimension of the surface to be detected of the security document and / or a desired or necessary distance of the inlet opening of this surface and a desired angle of incidence of the radiated from the surface to be detected light on the Entry opening to be determined.
  • the angle of incidence may in this case be an angle relative to a line which is oriented perpendicular to the inlet opening, in particular an angle relative to an optical axis of the inlet opening.
  • the dimension of the outlet opening may be dependent on the dimension of the active surface of the optical sensor.
  • the dimension of the outlet opening may be dependent on the dimension of the active surface of the optical sensor.
  • Outlet opening correspond to the dimension of the active area or to a
  • predetermined (small) dimension greater than the dimension of the active surface.
  • the wall surface slope may be given relative to a central axis or centerline of the light channel. If the (sub) channel has a curvature or a kink, the wall surface inclination can be given relative to a tangent to the central axis or center line. However, it is also possible that in this case the
  • Wall surface inclination is given relative to the optical axis of the inlet opening of the light channel or an inlet opening of a sub-channel.
  • the center line of the inlet opening in this case denotes a perpendicular to an inlet surface oriented line, which
  • Inlet surface intersects in the geometric center.
  • the wall surface slope may vary along the light channel, especially within a predetermined pitch interval. This may mean that the
  • Wall surface inclination along the light channel and / or the at least one sub-channel is greater than or equal to a predetermined minimum inclination and / or less than or equal to a maximum inclination.
  • the wall surface inclination may change non-steadily along the light channel, in particular in a sudden, continuous or preferably differentiable manner.
  • the inclination may be given by an angle between the central axis and a line of intersection through the wall surface, the section line lying in a sectional plane spanned from the central axis and a vector perpendicular to the central axis or center line with the vector oriented from the central axis or midline towards the wall surface.
  • the angle may be defined by the angle between the central axis and a tangent to the cutting line in the
  • the beam direction of the light irradiated into the light channel in particular in a multiple reflection, so change that along the light channel of the oriented parallel to the center line or central axis of the light channel and in the direction of the outlet opening portion decreases.
  • the wall surface inclination and the length of the light channel can in particular be selected such that this proportion is greater than zero along the light channel in each section.
  • the wall surface inclination changes along the light channel and / or along at least one subchannel. This advantageously results in a further minimization of light losses.
  • the light channel is formed by a translucent material.
  • the propagation of the light in the light channel takes place here within the body.
  • the light channel can be formed by a glass or plastic body.
  • the glass or plastic body may be coated, wherein by the coating completely reflecting wall surfaces of the glass or
  • Plastic body are provided. Alternatively, there is air in the light channel.
  • At least one light guide body is provided, wherein at least one light channel is provided in the light guide body.
  • the light channel has an inlet opening and at least one
  • Outlet opening wherein the light channel encompassing / n wall surface / n is formed completely reflecting / are.
  • the light guide body is formed lens-free.
  • the method can thus comprise all the method steps which are necessary for producing a device according to one of the previously explained embodiments.
  • a method for detecting emitted light, in particular an amount of intensity, of a security document wherein a device according to one of the above-explained embodiments is arranged relative to a surface of the security document such that light emitted from at least a portion of the surface passes through the Inlet opening enters the light channel.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a device according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic longitudinal section through a light channel in another
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a device according to the invention in a further embodiment
  • Fig. 5 is a perspective view of a device according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a device according to the invention in a further embodiment.
  • Fig. 1 is a schematic cross section through a device 1 for detecting radiated light 2, which is exemplified by arrows, one
  • the device 1 comprises a light guide 4 and an optical sensor 5, which may be formed, for example, as a photodetector, in particular as a CCD sensor or CMOS sensor.
  • the light guide 4 has a light channel 6.
  • the light channel 6 has an inlet opening 7 and an outlet opening 8 on.
  • the radiated light 2 enters through the inlet opening 7 into the light channel 6 and is reflected along the light channel 6 by wall surfaces 9 of the light channel 6 and is therefore blasted to the outlet opening 8. That by the
  • Outlet opening 8 emerging light 2 radiates on an active surface 10 of the optical sensor 5.
  • the optical sensor 5 is in this case arranged at the outlet opening 8.
  • the wall surfaces 9 of the light channel 6 are formed completely reflecting. Thus, light 2 emerges from the light channel 6 exclusively via the outlet opening 8 from the
  • the light guide 4, in particular the light channel 6, is formed lens-free. In particular, no lens is provided for beam focusing, refraction or beam steering in or at the inlet opening 7, in or on the light channel 6 or in or at the outlet opening 8.
  • Fig. 1 it is shown that the light channel 6 is frusto-conical. In this case, a diameter of the light channel 6 decreases from the inlet opening 7 towards the outlet opening 8.
  • a central axis z of the light channel 6 is shown, which is oriented orthogonal to a surface of the inlet opening 7 and is oriented from the inlet opening 7 to the outlet opening 8.
  • Fig. 1 it is shown that light beams 2 before and after reflection on the wall surface 10 of the light channel 6 in each section of the light channel 6 have a proportion which is oriented parallel to the central axis z and towards the outlet opening 8.
  • the direction before or after a reflection of the light rays 2 contains no portion which is oriented parallel to the optical axis z towards the inlet opening 7.
  • a light channel 6 is shown in a first embodiment in a longitudinal section.
  • the light channel 6 may be formed, for example, a truncated pyramid. It is shown that a first wall surface 9a or a first wall surface section is oriented parallel to the central axis z of the light channel 6.
  • the central axis z of the light channel 6 again corresponds to a center line of the inlet opening 7, which is oriented perpendicular to the surface of the inlet opening 7 and cuts it in a geometric center.
  • the central axis z does not run along the light channel 6 in the middle in the light channel 6.
  • the first wall surface 9a is thus not inclined. Further illustrated is a second
  • Wall surface 9b and a second wall surface portion which is inclined relative to the central axis z, in particular with a tilt angle ß.
  • E denotes a diameter or a width of the inlet opening 7.
  • D also denotes a diameter or a width of the outlet opening 8.
  • LOB designates a desired or necessary distance of the inlet opening 7 from the surface of the security document 3 to be detected along the central one Axis z. Further illustrated is a length L M of the light channel 6 along the central axis z.
  • the reference character ⁇ denotes by way of example a minimum angle of incidence of the light 2 on the first wall surface 9a.
  • the angle ⁇ denotes a detection angle.
  • a light beam 2 which impinges on the first wall surface 9a at the inlet opening 7 with the minimum angle of incidence ⁇ .
  • This light beam 2 is reflected at the first wall surface 9a with the angle of incidence, that is, the angle a, and radiated toward the second wall surface 9b.
  • the beam path of the light beam 2 is shown here for several reflections, wherein it is apparent that the angle of incidence and reflection decreases in a reflection on the wall surfaces 9a, 9b along the light channel 6.
  • N is the number of reflections.
  • the length L M and / or the size of the inlet opening E and / or the inclination angle ⁇ can be adjustable parameters during the production of the light guide body 4.
  • the relationship between inclination angle ß, the length of the light channel L M and the size of the inlet and outlet openings E, D is given.
  • These parameters can, for example, be determined in such a way that the light rays entering through the inlet opening 7 are radiated through the light channel 6 without back reflection in the direction of the inlet opening 7.
  • a maximum number of reflections can be determined, which can pass through the light rays entering through inlet opening 7 without being returned in the direction of
  • Inlet opening 7 determines the minimum angle of incidence for a beam that can reach the outlet opening 8 after multiple reflection.
  • Fig. 2 it is shown that for a beam with angle of incidence a after a third reflection from the second wall surface 9b, a back reflection in the direction of
  • Entry opening 7 takes place.
  • FIG. 3 shows an exemplary longitudinal section through a light channel 6 in a further embodiment. In contrast to that shown in Fig. 2
  • Embodiment is in this case, the first wall surface 9a and the first
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a device 1 according to the invention in a further embodiment.
  • the light channel 6 has a branching of the light channel 6 into a first sub-channel 11a and into a second sub-channel 11b.
  • the first sub-channel 1 1 a here has the first outlet opening 8, wherein the second sub-channel 1 1 b has a further outlet opening 12.
  • the device 1 further comprises a further optical sensor 13 with an active surface 14 of the further optical sensor 13. Also shown is a beam splitter 15, the light from a main channel section 16 of the
  • the further optical sensor 13 is arranged at the further outlet opening 12, wherein light emerging from the further outlet opening 12 2 falls on the active surface 14 of the further optical sensor 13.
  • the optical sensors 5, 13 can serve to detect various properties of the light 2. Also, the optical sensors 5, 13 with each other
  • the optical sensors 5, 13 serve to detect different properties of the light 2.
  • the optical sensor 5 can be designed as a photodetector or as a photodetector combined with a spectral filter.
  • the further optical sensor 13 may be formed, for example, as a color sensor or spectral sensor. Also, the further optical sensor 13 may be formed as a CCD sensor.
  • a temporal course of the light intensity is detected by the first optical sensor 5, wherein a spectral.
  • Composition for example, a color of the light 2 is determined.
  • a central axis ⁇ of the first sub-channel 1 1 a is shown in Fig. 4, which corresponds to the central axis z of the main channel portion 16 of the light channel 6, wherein the central axis of the main channel portion 1 6 corresponds to a center line of the inlet opening 7.
  • an inlet opening 18 of the first sub-channel 1 1 a wherein the central axis ⁇ corresponds to a center line of the inlet opening 18 of the first sub-channel 1 1 a.
  • Wall surfaces of the first sub-channel 1 1 a are in this case inclined relative to the central axis ⁇ of the first sub-channel 1 1 a.
  • a central axis z 2 of the second sub-channel 1 1 b is shown.
  • the further central axis z 2 is in this case orthogonal to an inlet opening 1 7 of the second sub-channel 1 1 b oriented and intersects the surface of the further inlet opening 17 in her
  • Wall surfaces of the second sub-channel 1 1 b are in this case inclined relative to the central axis z 2 of the further sub-channel 1 1 b.
  • the central axis z 2 of the second sub-channel 1 1 b is inclined relative to the central axis Zi of the first sub-channel section 1 1 a.
  • FIG. 5 is a perspective view of a device 1 in another
  • both the first optical sensor 5 and the further optical sensor 13 are arranged side by side.
  • One dimension of the outlet opening 8 is in this case adapted to a dimension and geometry of the overall arrangement of the first optical sensor 5 and the further optical sensor 1 3.
  • the outlet opening 8 surrounds the rectangular envelope of the active surfaces 10, 14 (see FIG. 4) of the two sensors 5, 13.
  • the optical sensors 5, 13 can be designed to detect mutually different properties of the light 2 or to be combined with different optical elements, in particular filter elements.
  • a geometry of the light channel 6 and thus a design and / or arrangement of the wall surface (s) 9, 9a, 9b can be chosen freely.
  • the shape and arrangement is adapted to a geometry and / or dimension of the active surface 10, 14 of an optical sensor 5, 13.
  • the training and / or arrangement can be chosen such that no back reflection takes place in the light channel 6.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a device 1 in a further embodiment.
  • the light channel 6 branches at a branch into a first sub-channel 1 1 a and a second sub-channel 1 1 b.
  • the branching is achieved here by the formation of the light channel 6, in particular by a corresponding wall surface course.
  • the branching is in this case designed such that light 2 from a main channel section 16 of the light channel 6 in a predetermined ratio in the first sub-channel 1 1 a and the second sub-channel 1 1 b irradiates. Shown is an inlet opening 17 of the second sub-channel 1 1 b and an inlet opening 18 of the first sub-channel 1 1 a.
  • central axes z 1; z 2 of the first sub-channel 1 1 a and the second sub-channel 1 1 b are also shown.
  • the central axes z 1; z 2 of the sub-channels 1 1 a, 1 1 b relative to the central axis z of the main portion 16 are each inclined.
  • a wall surface inclination of a wall surface of the first sub-channel 1 1 a and a wall surface of the second sub-channel 1 1 b along the first and second sub-channel 1 1 a, 1 1 b changes.
  • the wall surfaces of the first and the second sub-channel 1 1 a, 1 1 b are each formed curved.
  • the first optical sensor 5 is arranged at the first outlet opening 8, wherein the second optical sensor 13 is arranged at the further outlet opening 12.
  • the proposed device 1 offers several advantages. On the one hand, light losses are reduced since no lenses are used in the device 1. Is the
  • Outlet opening 8, 12 adapted to the respective optical sensor 5, 13, so also light losses can be minimized thereby, in particular if the active surface 10, 14 of the respective sensor 5, 13, the corresponding outlet opening 8, 12 completely fills or covers.
  • the proposed device 1 is less sensitive to a lateral positional deviation compared to the lens-based embodiment
  • the lateral measuring radiation source e.g., the emitting, reflecting, and / or scattering surface of the security document 3
  • Position deviation denotes a deviation perpendicular to the center line of the inlet opening 7.
  • the proposed device 1 is less sensitive to inclination of the surface of the security document 3 relative to this center line. This means that the amount of light directed towards the at least one outlet opening 8, 12 is not or only to a small extent dependent on the lateral positional deviation and / or inclination.
  • the inlet opening 7, in particular its geometry and / or dimension can be adapted to a geometry and / or dimension of a security feature of the security document 3.
  • the cost and weight of the device 1 can be reduced. Due to the high light efficiency can continue to use cheaper optical sensors 5, 13, which are also flexible in their shape selectable. Also results in a simple adjustment and maintenance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht (3) eines Sicherheitsdokuments (3), wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Lichtleitkörper (4) umfasst, wobei der Lichtleitkörper (4) mindestens einen Lichtkanal (6) aufweist oder ausbildet, wobei der Lichtkanal (6) eine Eintrittsöffnung (7) und mindestens eine erste Austrittsöffnung (7) aufweist, wobei die den Lichtkanal (6) einfassende Wandfläche/n (9, 9a, 9b) vollständig reflektierend ausgebildet ist/sind, wobei der Lichtleitkörper (4) linsenfrei ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht sowie Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Licht, welches von einem Sicherheitsdokument abgestrahlt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
Es ist bekannt, Licht mittels eines optischen Systems zu erfassen, welches von einer Oberfläche eines Sicherheitsdokuments emittiert, transmittiert, reflektiert oder gestreut wird. In Abhängigkeit von Eigenschaften des derart erfassten Lichts kann insbesondere eine Echtheitsprüfung durchgeführt werden.
Optische Systeme, welche zur Erfassung des abgestrahlten Lichts verwendet werden, bestehen regelmäßig aus mehreren Linsen, die die Oberfläche oder einen Teilbereich der Oberfläche des Sicherheitsdokuments in eine Detektorebene eines optischen Sensors abbilden.
Da die Lichtintensität, also die Lichtmenge pro Detektorfläche, quadratisch mit dem Messabstand, der z.B. einen Abstand zwischen einer Eintrittsfläche des optischen
Systems und abzubildender Oberfläche bezeichnet, abnimmt, werden für schwach leuchtende Oberflächen optische Systeme mit einer großen Apertur und einem kleinen Messabstand verwendet, um möglichst viel Licht zu erfassen. Hierbei bezeichnet die Apertur einen Durchmesser einer Eintrittsöffnung des optischen Systems, insbesondere den Durchmesser einer Eintrittslinse. Die Eintrittsfläche kann gleich der Detektorfläche sein, insbesondere wenn Licht von der Oberfläche direkt, also ohne durch weitere optische Element zu strahlen, auf den Detektor trifft.
Je größer die Linse und kleiner der Messabstand, desto größer ist der Raumwinkel, aus dem Licht aufgenommen werden kann. Jedoch führen kleine Messabstände,
insbesondere Messabstände, die kleiner als eine Brennweite einer Eintrittslinse des optischen Systems sind, aufgrund der Strahldivergenz zu Lichtverlusten im System, wobei das Licht z.B. vom Gehäuse absorbiert werden kann.
Auch führen derartige Systeme zu einer erhöhten Abhängigkeit des Messergebnisses sowohl von dem Messabstand als auch von einer Position des Sicherheitsdokuments relativ zu einer optischen Achse des optischen Systems. Somit kann die Verwendung eines solchen optischen Systems eine hohe Positioniergenauigkeit erfordern.
Weiterhin verursacht jede Linse des optischen Systems geringe Reflexionen und damit Lichtverluste. Ein weiterer Nachteil besteht in den hohen Baukosten sowie dem hohen Bauraumbedarf von diesen optischen Systemen mit Linsen.
Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von abgestrahltem Licht eines Sicherheitsdokuments sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zu schaffen, die eine Erfassung einer gewünschten Lichtmenge ermöglichen, gleichzeitig jedoch einen Bauraumbedarf, Gewicht, Baukosten sowie Lichtverluste und Positionierungsempfindlichkeit verringern.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 , 15 und 16. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es ist eine Grundidee der Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung von Licht, welches von einem Sicherheitsdokument abgestrahlt wird, linsenfrei zu gestalten. Weiter kann ein Lichtkanal mit einer Freikörperform bereitgestellt werden, wobei die Freikörperform derart gewählt ist, dass eine abzubildende Fläche des Sicherheitsdokument mit einer vorbestimmten Geometrie durch den Lichtkanal der Vorrichtung auf einen optischen Sensor, insbesondere auf dessen aktive Fläche, mit vorbestimmter Geometrie abgebildet wird. Somit kann das von der abzubildenden Fläche emittierte, reflektierte oder gestreute Licht vollständig oder zu einem großen Teil durch den Lichtkanal auf die aktive Fläche gelenkt werden.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht eines Sicherheitsdokuments. Hierbei wird das Licht von dem Sicherheitsdokument,
insbesondere von der Oberfläche des Sicherheitsdokuments, abgestrahlt. Das abgestrahlte Licht kann diffus gestreutes Licht, reflektiertes Licht, transmittiertes Licht oder emittiertes Licht bezeichnen.
Als Sicherheitsdokument kann jedes Dokument bezeichnet werden, das eine
physikalische Entität ist, die gegen ein unautorisiertes Herstellen und/oder Verfälschen durch Sicherheitsmerkmale oder -elemente geschützt sind. Sicherheitsmerkmale sind solche Merkmale, die ein Verfälschen und/oder Duplizieren gegenüber einem einfachen Kopieren zumindest erschweren. Physikalische Entitäten, die ein Sicherheitsmerkmal umfassen oder ausbilden, können als Sicherheitselemente bezeichnet werden. Ein Sicherheitsdokument kann mehrere Sicherheitsmerkmale und/oder Sicherheitselemente umfassen. Im Sinne der hier festgelegten Definition kann ein Sicherheitsdokument auch immer ein Sicherheitselement darstellen. Beispiele für Sicherheitsdokumente, welche auch Wertdokumente umfassen, die einen Wert repräsentieren, umfassen beispielsweise Reisepässe, Personalausweise, Führerscheine, Identitätskarten, Zutrittskontrollausweise, Krankenkassenkarten, Banknoten, Postwertzeichen, Bankkarten, Kreditkarten,
Smartcards, Tickets und Etiketten.
Das Sicherheitsdokument kann hierbei insbesondere lichtstreuende,
photolumineszierende/phosphoreszierende Elemente oder elektrolumineszierende Elemente, insbesondere Pigmente, enthalten oder aufweisen. Diese ermöglichen eine Echtheitsverifikation in Abhängigkeit von emittierter Photo- bzw.
Elektrolumineszenzstrahlung, wenn ein solches luminenszierendes Element, z.B. durch Licht und/oder ein elektrisches Feld, angeregt wird. In einem solchen Fall ist für die Echtheitsverifikation jedoch nicht zwingend eine optische Abbildung eines Teilbereichs der Oberfläche notwendig, sondern nur die Erfassung der Menge des ausgestrahlten Lichts.
Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Teil einer Vorrichtung zur Echtheitsprüfung des Sicherheitsdokuments sein. Eine solche Vorrichtung ermöglicht eine Verifikation der Echtheit des Sicherheitsdokuments, insbesondere durch eine Auswertung von
Eigenschaften des abgestrahlten Lichts.
Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Lichtleitkörper. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann der Lichtleitkörper als beschichteter Glaskörper ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Alternativ kann der Lichtleitkörper als Vollprofil mit mindestens einem, z.B. mit Luft oder einem anderen transparenten Material gefülltem, Lichtleitkanal ausgebildet sein.
Der Lichtleitkörper weist mindestens einen Lichtkanal auf oder bildet einen solchen aus. Der Lichtkanal weist eine Eintrittsöffnung und mindestens eine erste Austrittsöffnung auf. Die Eintrittsöffnung und die erste Austrittsöffnung sind somit durch den Lichtkanal verbunden. Die Eintrittsöffnung bezeichnet hierbei eine Öffnung, durch die das vom Sicherheitsdokument abgestrahlte Licht in den Lichtkanal eintritt. Die Austrittsöffnung bezeichnet entsprechend eine Öffnung, durch die das eingetretene und durch den Lichtkanal gestrahlte Licht aus dem Lichtkanal austritt oder austreten kann.
Weiter sind die den Lichtkanal einfassende Wandfläche oder einfassenden Wandflächen vollständig reflektierend ausgebildet. Dies bedeutet, dass durch die Wandfläche/n kein Licht aus dem Lichtkanal austreten kann. Beispielsweise kann/können die Wandfläche/n spiegelnd ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist der Lichtleitkörper linsenfrei ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Lichtleitkörper keine Linse oder ein optisch gleichwirkendes Element umfasst.
Insbesondere umfasst der Lichtleitkörper keine Linse oder optisch gleichwirkendes Element, die/das einer optischen Abbildung und/oder einer Lichtbündelung dient.
Somit kann das Merkmal, dass der Lichtleitkörper linsenfrei ausgebildet ist, bedeuten, dass der Lichtkanal derart ausgebildet ist, dass eine Richtung des durch die
Eintrittsöffnung in den Lichtkanal eintretenden Lichts ausschließlich durch Reflexion an den Wandflächen verändert wird. Alternativ oder kumulativ kann das Merkmal, dass der Lichtleitkörper linsenfrei ausgebildet ist, bedeuten, dass eine Strahlbrechung,
Strahlbündelung und/oder Strahlstreuung des durch die Eintrittsöffnung in den Lichtkanal eintretenden Lichts ausschließlich durch Reflexion an den Wandflächen erfolgt. Es kann also kein optisches Element zur Änderung der Strahlrichtung des Lichts, zur
Strahlbrechung, zur Strahlbündelung und/oder zur Strahlstreuung im und/oder entlang des Lichtkanals angeordnet sein.
Die Eigenschaft, dass der Lichtleitkörper linsenfrei ausgebildet ist, schließt aber nicht zwingend aus, dass ein oder mehrere optische Elemente, z.B. Spiegel oder Strahlteiler, vom Lichtleitkörper umfasst werden. Allerdings dienen derartige optische Elemente nicht der Lichtbündelung und/oder einer optischen Abbildung.
Insbesondere kann/können die Eintrittsöffnung und/oder die erste Austrittsöffnung linsenfrei ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass an der Einlass- und/oder der
Austrittsöffnung keine Veränderung der Strahlrichtung des Lichts, keine Strahlbrechung, keine Strahlbündelung und/oder keine Strahlstreuung, insbesondere durch ein optisches Element, erfolgt.
Somit kann der Lichtkanal über die Eintrittsöffnung in direkter optischer Verbindung mit einer Umgebung stehen. Dies kann bedeuten, dass Licht ohne Veränderung von
Eigenschaften von der Umgebung in den Lichtkanal einstrahlen kann. Weiter kann der Lichtkanal über die Austrittsöffnung in direkter optischer Verbindung mit einer Umgebung oder mit einem nachfolgend noch näher erläuterten optischen Sensor stehen. Dies kann bedeuten, dass Licht ohne Veränderung von Eigenschaften aus dem Lichtkanal in die Umgebung oder auf den optischen Sensor strahlen kann.
Mit anderen Worten kann der Lichtleitkörper abbildungselementfrei ausgebildet sein, wobei der Lichtleitkörper kein Element zur optischen Abbildung umfasst. Dies schließt jedoch nicht aus, dass durch den Lichtleitkörper eine Strahlführung zur Erfassung von Licht erfolgt.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass von der Oberfläche des
Sicherheitsdokuments abgestrahltes Licht gesammelt und durch den Lichtkanal z.B. zu einem optischen Sensor geleitet werden kann. Nachfolgend können Eigenschaften des durch den optischen Sensor erfassten Lichts bestimmt und ausgewertet werden. Zur Bestimmung dieser Eigenschaften ist hierbei keine optische Abbildung der Oberfläche oder eines Teilbereichs davon erforderlich. Insbesondere ist eine optische Abbildung nicht erforderlich, wenn nur die Menge oder Intensität des von Bereichen der Oberfläche des Sicherheitsdokuments abgestrahlten Lichts zu erfassen ist.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst verlustfreie Erfassung des abgestrahlten Lichts, wobei Baukosten und ein Bauraumbedarf aufgrund der nicht benötigten Linsen minimiert sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Lichtkanal als Freiformkörper ausgebildet. Insbesondere kann eine Ausbildung des Freiformkörpers, insbesondere die Ausbildung der Eintritts- und Austrittsöffnung, in Abhängigkeit einer Geometrie und Position einer strahlenden Oberfläche (abzubildende Oberfläche) und in Abhängigkeit einer Geometrie einer aktiven Fläche eines optischen Sensors gewählt werden. Insbesondere kann die Eintrittsöffnung auf eine beliebige Geometrie und/oder Position der abstrahlenden Oberfläche und die Austrittsöffnung auf die Geometrie der aktiven Fläche eines Sensors angepasst werden. Insbesondere kann eine Form und/oder eine Fläche der
Eintrittsöffnung verschieden von der Form bzw. Fläche der Austrittsöffnung sein.
Beispielsweise kann eine Eintrittsöffnung rechteckförmig und eine Austrittsöffnung kreisförmig oder andersherum ausgebildet sein. Somit können z.B. Strahlen von einem abstrahlenden Streifen des Sicherheitsdokuments ohne große Lichtverluste, insbesondere durch mehrfache Reflexion, auf eine kreisförmige aktive Fläche gelenkt werden.
Der Lichtkanal, insbesondere die geometrische Form des Freiformkörpers sowie die Geometrie der Eintritts- und Austrittsöffnung, kann hierbei derart gewählt werden, dass eine abzubildende Fläche des Sicherheitsdokument mit einer vorbestimmten Geometrie durch den Lichtkanal der Vorrichtung auf einen optischen Sensor, insbesondere auf dessen aktive Fläche, mit vorbestimmter Geometrie abgebildet wird. Beispielsweise kann die abzubildende Fläche rechteckig, quadratisch, kreisförmig oder oval sein.
Selbstverständlich sind auch andere geometrischen Formen vorstellbar. Die aktive Fläche kann insbesondere rechteckig oder quadratisch sein. Auch hier sind andere geometrische Formen vorstellbar.
Wird die Vorrichtung auf das zu erfassenden Sicherheitsdokument aufgesetzt oder mit einem vorbestimmten Abstand über dessen Oberfläche angeordnet, so kann durch den derart ausgebildeten Lichtkanal das von der abzubildenden Fläche abgestrahlte, z.B. emittierte, reflektierte oder gestreute, Licht oder ein vorbestimmter Prozentsatz, z.B. mehr als 90% oder mehr als 95%, davon durch den Lichtkanal auf die aktive Fläche gelenkt werden.
Die Form des Lichtkanals kann somit in Abhängigkeit der Geometrie der abzubildenden Fläche und der aktiven Fläche des gewünschten optischen Sensors gewählt werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine zuverlässige optische Erfassung einer abzubildenden Fläche mit vorbestimmter Geometrie und mit einem gewünschten optischen Sensor erfolgen. Soll ein optischer Sensor mit vorgegebener Geometrie verwendet werden, so kann durch die Form des Lichtkanals in vorteilhafter Weise eine gute optische Erfassung für verschiedene abzubildende Flächen erfolgen. Somit kann eine flexible Anpassung der optischen Erfassung erfolgen. Ein Freiformkörper kann insbesondere eine asymmetrische Form oder irreguläre Kontur aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens einen optischen Sensor, wobei der optische Sensor in oder an der ersten Austrittsöffnung angeordnet ist. Der optische Sensor kann hierbei eine aktive Fläche umfassen oder aufweisen, wobei der optische Sensor ein Ausgangssignal in Abhängigkeit des auf diese aktive Fläche strahlenden oder einfallenden Lichts erzeugen kann.
Die Anordnung des optischen Sensors an oder in der ersten Austrittsöffnung kann bedeuten, dass das durch den Lichtkanal hin zur ersten Austrittsöffnung geleitete Licht und/oder das aus der ersten Austrittsöffnung austretende Licht vollständig oder mindestens zu einem vorbestimmten Anteil, z.B. zu mindestens 90%, auf die aktive Fläche strahlt bzw. fällt.
Die aktive Fläche kann hierbei eine vorbestimmte Geometrie und/oder vorbestimmte Dimensionen aufweisen. Hierbei kann/können eine Geometrie der Austrittsöffnung und/oder Dimensionen der Austrittsöffnung der Geometrie bzw. Dimension der aktiven Fläche entsprechen.
So kann die aktive Fläche an der Austrittsöffnung auch innerhalb des Lichtkanals angeordnet sein. Dies kann z.B. bedeuten, dass der Lichtkanal an seiner Austrittsöffnung die aktive Fläche des optischen Sensors umschließt. Hierbei kann zwischen der
Wandfläche des Lichtkanals und der aktiven Fläche kein oder ein vorbestimmter
(geringer) Abstand vorhanden sein. Ist kein Abstand vorhanden, so kann die Wandfläche des Lichtkanals an der ersten Austrittsöffnung bündig an Rändern der aktiven Fläche angeordnet sein. Somit kann der Lichtkanal über die Austrittsöffnung in direkter optischer Verbindung mit der aktiven Fläche des optischen Sensors stehen. In diesem Fall kann es möglich sein, dass kein Licht aus der ersten Austrittsöffnung in eine Umgebung austritt. Allerdings kann der optische Sensor, insbesondere dessen aktive Fläche, auch außerhalb der ersten Austrittsöffnung angeordnet sein.
Insgesamt ergibt sich aber in vorteilhafter Weise, dass sich die Lichtverluste verringern. In einer weiteren Ausführungsform weist der Lichtkanal mindestens eine Verzweigung in einen ersten Teilkanal mit der ersten Austrittsöffnung und mindestens einen weiteren Teilkanal mit einer weiteren Austrittsöffnung auf. So kann der Lichtkanal beispielsweise einen Hauptkanalabschnitt zwischen der Eintrittsöffnung und der Verzweigung umfassen. Weiter kann der Lichtkanal einen ersten Teilkanalabschnitt zwischen der Verzweigung und der ersten Austrittsöffnung umfassen. Entsprechend kann der Lichtkanal einen weiteren Teilkanalabschnitt zwischen der Verzweigung und der weiteren Austrittsöffnung umfassen. Selbstverständlich kann der Lichtkanal, insbesondere mindestens einer der Teilkanäle oder der Hauptkanalabschnitt, eine weitere Verzweigung aufweisen.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass in den Lichtkanal eingestrahltes Licht räumlich geteilt werden kann, um, wie nachfolgend noch näher erläutert, eine räumlich getrennte Erfassung des Lichts, z.B. durch mehrere räumlich getrennt angeordnete optische Sensoren, zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Strahlteiler, der Licht, insbesondere aus dem Hauptkanalabschnitt, in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten Teilkanal und den mindestens einen weiteren Teilkanal aufteilt, z.B. in diese umlenkt oder einstrahlt. Der Strahlteiler kann an/vor der Verzweigung angeordnet sein. Beispielsweise kann der Strahlteiler Licht aus einem Hauptkanalabschnitt des Lichtkanals in einem vorbestimmten Verhältnis in den ersten Teilkanal und in den mindestens einen weiteren Teilkanal lenken.
Das vorbestimmte Verhältnis kann ein Lichtmengenverhältnis oder
Lichtintensitätsverhältnis sein. Das Verhältnis kann in Abhängigkeit der zu erfassenden Lichteigenschaften und/oder der Empfindlichkeit von optischen Sensoren an den
Austrittsöffnungen der Teilkanäle bestimmt werden. Vorzugsweise kann das vorbestimmte Verhältnis von 1 :1 sein. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Verhältnisse vorstellbar.
Der Strahlteiler bezeichnet hierbei ein optisches Element, durch das eine Strahlrichtung zumindest eines Teils des auf den Strahlteiler gestrahlten Lichts verändert wird.
Insbesondere kann eine Strahlrichtung eines ersten Anteils dieses Lichts durch den Strahlteiler nicht verändert werden, wobei eine Strahlrichtung des verbleibenden Anteils durch den Strahlteiler verändert wird. Selbstverständlich können jedoch auch
Strahlrichtungen beider Anteile verändert werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst zuverlässige Aufteilung des Lichts zur Weiterleitung in verschiedenen Teilkanälen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Verzweigung derart ausgebildet, dass das Licht an der Verzweigung, insbesondere das Licht aus dem Hauptkanalabschnitt, in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten und den mindestens einen weiteren Teilkanal aufgeteilt wird. Beispielsweise kann die Verzweigung derart ausgebildet sein, dass das Licht aus einem Hauptabschnitt des Lichtkanals in einem vorbestimmten Verhältnis in den ersten Teilkanal und in den mindestens einen weiteren Teilkanal einstrahlt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Strahlteilerfreie Aufteilung des Lichts. Das vorbestimmte Verhältnis kann wiederum ein Lichtmengen- oder Lichtintensitätsverhältnis bezeichnen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis 1 :1 . Selbstverständlich sind jedoch auch andere Verhältnisse vorstellbar. Beispielsweise kann die Verzweigung durch eine geeignete Ausbildung und/oder einen geeigneten geometrischen Verlauf der
Wandfläche/n bereitgestellt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Bereitstellung der
Lichtverzweigung.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens einen weiteren optischen Sensor, wobei der mindestens eine weitere optische Sensor in oder an der ersten Austrittsöffnung oder in oder an der mindestens einen weiteren Austrittsöffnung angeordnet ist.
So können in einer ersten Alternative in oder an der ersten Austrittsöffnung der erste und der weitere optische Sensor angeordnet sein. Die beiden optischen Sensoren können hierbei zur Erfassung und gegebenenfalls Bestimmung von voneinander verschiedener Eigenschaften des Lichts dienen.
Beispielsweise können der erste und der weitere optische Sensor in oder an der ersten Austrittsöffnung räumlich benachbart zueinander angeordnet sein. Die Anordnung der optischen Sensoren an oder in der ersten Austrittsöffnung kann bedeuten, dass das durch den Lichtkanal hin zur ersten Austrittsöffnung geleitete Licht und/oder das aus der ersten Austrittsöffnung austretende Licht vollständig oder mindestens zu einem vorbestimmten Anteil, z.B. zu mindestens 90%, auf die Gesamtheit der aktiven Flächen strahlt bzw. fällt.
Die aktiven Flächen können hierbei innerhalb oder außerhalb des Lichtkanals angeordnet sein. Vorzugsweise kann kein oder nur ein vorbestimmter (geringer) Abstand zwischen Rändern der aktiven Flächen der beiden Sensoren vorhanden sein. Die aktiven Flächen können derart angeordnet sein, dass das hin zur ersten Austrittsöffnung geleitete Licht in einem vorbestimmten Verhältnis, insbesondere zu gleichen oder ungleichen Teilen, auf die aktiven Flächen strahlt.
Wie vorhergehend bereits erläutert, kann/können auch in diesem Fall eine Geometrie der Austrittsöffnung und/oder Dimensionen der Austrittsöffnung der Geometrie bzw.
Dimension der aktiven Flächen, beispielsweise einer Einhüllenden der aktiven Flächen, entsprechen. Dies kann bedeuten, dass der Lichtkanal an seiner ersten Austrittsöffnung die aktiven Flächen der optischen Sensoren umschließt. Hierbei kann zwischen der Wandfläche des Lichtkanals und den aktiven Flächen kein oder ein vorbestimmter (geringer) Abstand vorhanden sein. Ist kein Abstand vorhanden, so kann die Wandfläche des Lichtkanals an der ersten Austrittsöffnung bündig an den aktiven Flächen angeordnet sein. Somit kann der Lichtkanal über die Austrittsöffnung in direkter optischer Verbindung mit den aktiven Flächen der optischen Sensoren stehen.
In der zweiten Alternative ist der weitere optische Sensor räumlich getrennt von dem ersten optischen Sensor angeordnet. Dies verringert in vorteilhafter Weise eine wechselseitige Beeinflussung der optischen Sensoren, durch die nachteilig ein
Ausgangssignal der Sensoren verfälscht werden kann.
Entsprechend den Ausführungen zur Anordnung des ersten optischen Sensors an oder in der ersten Austrittsöffnung kann der weitere optische Sensor derart an oder in der weiteren Austrittsöffnung angeordnet sein, dass das durch den Lichtkanal hin zur weiteren Austrittsöffnung geleitete Licht und/oder das aus der weiteren Austrittsöffnung
austretende Licht vollständig oder mindestens zu einem vorbestimmten Anteil, z.B. zu mindestens 90%, auf die aktive Fläche des weiteren optischen Sensors strahlt bzw. fällt. Der weitere optische Sensor kann hierbei innerhalb oder au ßerhalb des weiteren
Teilkanals angeordnet sein. Weiter kann eine Geometrie und/oder Dimension der weiteren Austrittsöffnung an die Geometrie und/oder Dimension der aktiven Fläche des weiteren optischen Sensors angepasst sein. Hierzu wird auf die entsprechenden vorherigen Ausführungen verwiesen.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste optische Sensor ein spektraler Sensor und der mindestens eine weitere Sensor ein Lichtmengensensor. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass voneinander verschiedene Eigenschaften des Lichtes durch voneinander verschiedene Sensoren erfasst werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine genauere Erfassung und Bestimmung dieser Eigenschaften.
In einer weiteren Ausführungsform verringert sich ein Querschnitt des Lichtkanals von der Eintrittsöffnung hin zu der mindestens einen Austrittsöffnung. Der Querschnitt kann hierbei eine Querschnittsfläche oder einen, insbesondere maximalen, Durchmesser des Lichtkanals bezeichnen. Alternativ vergrößert sich der Querschnitt des Lichtkanals von der Eintrittsöffnung hin zu der mindestens einen Austrittsöffnung. Hierbei wird jedoch nicht ausgeschlossen, dass der Lichtkanal Abschnitte mit konstantem Querschnitt aufweist. Eine Größe des Querschnitts kann beispielsweise entlang einer zentralen Achse des Lichtkanals erfasst werden. Entlang des Lichtkanals kann sich der Querschnitt z.B. nichtstetig, insbesondere sprungartig, stetig oder differenzierbar ändern. Insbesondere kann ein Querschnitt der Eintrittsöffnung größer oder kleiner als ein Querschnitt der mindestens einen Austrittsöffnung sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine gewünschte Konzentration bzw. eine gewünschte Verteilung des in den Lichtkanal eingestrahlten Lichts.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teilabschnitt des Lichtkanals, insbesondere der gesamte Lichtkanal, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet. Alternativ oder kumulativ kann zumindest ein Teilabschnitt des mindestens einen Teilkanals, insbesondere der gesamte Teilkanal, kegelstumpfförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein. Dies schließt nicht aus, dass zumindest ein weiterer Teilabschnitt des Lichtkanals und/oder des mindestens einen Teilkanals zylinderförmig oder quaderförmig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache mechanische Fertigung des Lichtleiterkörpers. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtkanal derart ausgebildet, dass eine rückreflexionsfreie Ausbreitung des Lichts von der Eintrittsöffnung zu der mindestens einen Austrittsöffnung erfolgt.
Dies kann bedeuten, dass eine Richtung des durch die Eintrittsöffnung eingestrahlten Lichts im Lichtkanal nur derart verändert wird, dass die Strahlrichtung in jedem Abschnitt des Lichtkanals einen Anteil umfasst, der parallel zu einer Mittellinie oder zentralen Achse des Lichtkanals und in Richtung der Austrittsöffnung orientiert ist, insbesondere von der Eintrittsöffnung hin zur Austrittsöffnung orientiert ist. Hierbei ist jedoch nicht
ausgeschlossen, dass die Strahlrichtung einen weiteren Anteil quer zu dieser Mittellinie oder zentralen Achse aufweist. Allerdings ist es wesentlich, dass die Strahlrichtung keinen bzw. einen nur vernachlässigbar kleinen Anteil in eine Richtung aufweist, der parallel zur Mittellinie oder zentralen Achse und in Richtung der Eintrittsöffnung orientiert ist.
Alternativ ist der Lichtkanal derart ausgebildet, dass eine Intensität der bei der
Ausbreitung des Lichts von der Eintrittsöffnung zu der mindestens einen Austrittsöffnung rückreflektierten Strahlung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Insbesondere kann die Intensität der rückreflektierten Strahlung kleiner als oder gleich 10% der Intensität des durch die Eintrittsöffnung eingestrahlten Lichts sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Erfassung.
In einer weiteren Ausführungsform ist/sind eine Wandflächenneigung und/oder eine Länge des Lichtkanals und/oder mindestens eines Teilkanals in Abhängigkeit einer Dimension der Eintrittsöffnung und einer Dimension der Austrittsöffnung derart gewählt, dass die rückreflexionsfreie Ausbreitung gewährleistet ist. Die Einlass- und
Austrittsöffnung bezeichnet hierbei die Eintrittsöffnung des jeweiligen Kanalabschnitts, also beispielsweise des vorhergehend erläuterten Hauptkanalabschnitts oder
Teilkanalabschnitts.
Hierbei kann die Dimension der Eintrittsöffnung in Abhängigkeit einer Dimension der zu erfassenden Fläche des Sicherheitsdokuments und/oder eines gewünschten oder notwendigen Abstands der Eintrittsöffnung von dieser Fläche sowie eines gewünschten Einfallswinkels des von der zu erfassenden Fläche ausgestrahlten Lichts auf die Eintrittsöffnung bestimmt werden. Der Einfallswinkel kann hierbei ein Winkel relativ zu einer Linie sein, die senkrecht zur Eintrittsöffnung orientiert ist, insbesondere ein Winkel relativ zu einer optischen Achse der Eintrittsöffnung sein.
Die Dimension der Austrittsöffnung kann hierbei von der Dimension der aktiven Fläche des optischen Sensors abhängig sein. Insbesondere kann die Dimension der
Austrittsöffnung der Dimension der aktiven Fläche entsprechen oder um ein
vorbestimmtes (geringes) Maß größer als die Dimension der aktiven Fläche sein.
Die Wandflächenneigung kann hierbei relativ zu einer zentralen Achse oder Mittellinie des Lichtkanals gegeben sein. Weist der (Teil-)Kanal eine Krümmung oder einen Knick auf, so kann die Wandflächenneigung relativ zu einer Tangente an die zentralen Achse oder Mittellinie gegeben sein. Es ist allerdings auch möglich, dass in diesem Fall die
Wandflächenneigung relativ zu der optischen Achse der Eintrittsöffnung des Lichtkanals oder einer Eintrittsöffnung eines Teilkanals gegeben ist. Die Mittellinie der Eintrittsöffnung bezeichnet hierbei eine senkrecht zu einer Einlassfläche orientierte Linie, die die
Einlassfläche in deren geometrischem Mittelpunkt schneidet.
Die Wandflächenneigung kann entlang des Lichtkanals variieren, insbesondere innerhalb eines vorbestimmen Neigungsintervalls. Dies kann bedeuten, dass die
Wandflächenneigung entlang des Lichtkanals und/oder des mindestens einen Teilkanals größer als eine oder gleich einer vorbestimmten minimalen Neigung und/oder kleiner als eine oder gleich einer maximalen Neigung ist. Die Wandflächenneigung kann sich hierbei entlang des Lichtkanals nicht-stetig, insbesondere sprungartig, stetig oder vorzugsweise differenzierbar ändern. Die Neigung kann insbesondere durch einen Winkel zwischen der zentralen Achse bzw. Mittellinie und einer Schnittlinie durch die Wandfläche gegeben sein, wobei die Schnittlinie in einer Schnittebene liegt, die von der zentralen Achse bzw. Mittellinie und einem Vektor senkrecht zur zentralen Achse bzw. Mittellinie aufgespannt wird, wobei der Vektor von der zentralen Achse bzw. Mittellinie hin zur Wandfläche orientiert ist. Insbesondere kann der Winkel in diesem Fall durch den Winkel zwischen der zentralen Achse bzw. Mittellinie und einer Tangente an die Schnittlinie in dem
Schnittpunkt der Schnittlinie mit dem Vektor gegeben sein.
Je nach geometrischer Ausbildung des Lichtkanals kann sich die Strahlrichtung des in den Lichtkanal eingestrahlten Lichts, insbesondere bei einer Mehrfachreflexion, derart ändern, dass entlang des Lichtkanals der parallel zur Mittellinie oder zentralen Achse des Lichtkanals und in Richtung der Austrittsöffnung orientierte Anteil abnimmt. Somit kann die Wandflächenneigung und die Länge des Lichtkanals insbesondere derart gewählt werden, dass dieser Anteil entlang des Lichtkanals in jedem Abschnitt größer als Null ist.
In einer weiteren Ausführungsform ändert sich die Wandflächenneigung entlang des Lichtkanals und/oder entlang mindestens eines Teilkanals. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Minimierung von Lichtverlusten.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Lichtkanal durch ein lichtdurchlässiges Material ausgebildet. Die Ausbreitung des Lichts im Lichtkanal erfolgt hierbei innerhalb des Körpers. Insbesondere kann der Lichtkanal durch einen Glas- oder Kunststoffkörper ausgebildet werden. Hierbei kann der Glas- oder Kunststoffkörper beschichtet sein, wobei durch die Beschichtung vollständig reflektierende Wandflächen des Glas- oder
Kunststoffkörpers bereitgestellt werden. Alternativ befindet sich im Lichtkanal Luft.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Herstellung des Lichtkanals mit den gewünschten Eigenschaften.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht eines Sicherheitsdokuments. Hierbei wird mindestens ein Lichtleitkörper bereitgestellt, wobei mindestens ein Lichtkanal in dem Lichtleitkörper bereitgestellt wird. Der Lichtkanal weist eine Eintrittsöffnung und mindestens eine
Austrittsöffnung auf, wobei die den Lichtkanal einfassende/n Wandfläche/n vollständig reflektierend ausgebildet wird/werden.
Erfindungsgemäß ist der Lichtleitkörper linsenfrei ausgebildet.
Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht gemäß einer der vorhergehend erläuterten
Ausführungsformen. Insbesondere kann das Verfahren somit alle Verfahrensschritte umfassen, die zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen notwendig sind. Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Erfassung von abgestrahltem Licht, insbesondere einer Menge der Intensität, eines Sicherheitsdokuments, wobei eine Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen derart relativ zu einer Oberfläche des Sicherheitsdokuments angeordnet wird, dass von zumindest einem Teilbereich der Oberfläche abgestrahltes Licht durch die Eintrittsöffnung in den Lichtkanal eintritt.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erfassung von abgestrahltem Licht, die keine kostenintensive und bauraumbenötigende Vorrichtung erfordert.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Lichtkanal,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Lichtkanal in einer weiteren
Ausführungsform,
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
In Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Erfassung von abgestrahlten Licht 2, welches exemplarisch durch Pfeile dargestellt ist, eines
Sicherheitsdokuments 3 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Lichtleitkörper 4 und einen optischen Sensor 5, der beispielsweise als Photodetektor, insbesondere als CCD- Sensor oder CMOS-Sensor, ausgebildet sein kann. Der Lichtleitkörper 4 weist einen Lichtkanal 6 auf. Der Lichtkanal 6 weist eine Eintrittsöffnung 7 und eine Austrittsöffnung 8 auf. Hierbei ist dargestellt, dass das abgestrahlte Licht 2 durch die Eintrittsöffnung 7 in den Lichtkanal 6 eintritt und entlang des Lichtkanals 6 von Wandflächen 9 des Lichtkanals 6 reflektiert wird und somit zur Austrittsöffnung 8 gestrahlt wird. Das durch die
Austrittsöffnung 8 austretende Licht 2 strahlt auf eine aktive Fläche 10 des optischen Sensors 5. Der optische Sensor 5 ist hierbei an der Austrittsöffnung 8 angeordnet.
Die Wandflächen 9 des Lichtkanals 6 sind vollständig reflektierend ausgebildet. Somit tritt Licht 2 aus dem Lichtkanal 6 ausschließlich über die Austrittsöffnung 8 aus dem
Lichtkanal 6 aus.
Weiter dargestellt ist, dass der Lichtleitkörper 4, insbesondere der Lichtkanal 6, linsenfrei ausgebildet ist. Insbesondere ist keine Linse zur Strahlbündelung, Strahlbrechung oder Strahllenkung in oder an der Eintrittsöffnung 7, in oder am Lichtkanal 6 oder in oder an der Austrittsöffnung 8 vorgesehen.
In Fig. 1 ist dargestellt, dass der Lichtkanal 6 kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Hierbei verringert sich ein Durchmesser des Lichtkanals 6 von der Eintrittsöffnung 7 hin zur Austrittsöffnung 8.
Weiter ist exemplarisch dargestellt, dass eine rückreflexionsfreie Ausbreitung des Lichts 2 von der Eintrittsöffnung 7 zu der Austrittsöffnung 8 erfolgt. Durch eine gestrichelte Linie ist eine zentrale Achse z des Lichtkanals 6 dargestellt, die orthogonal zu einer Fläche der Eintrittsöffnung 7 orientiert ist und von der Eintrittsöffnung 7 zur Austrittsöffnung 8 orientiert ist. In Fig. 1 ist dargestellt, dass Lichtstrahlen 2 vor und nach einer Reflexion an der Wandfläche 10 des Lichtkanals 6 in jedem Abschnitt des Lichtkanals 6 einen Anteil aufweisen, der parallel zu der zentralen Achse z und hin zur Austrittsöffnung 8 orientiert ist. Insbesondere enthält die Richtung vor oder nach einer Reflexion der Lichtstrahlen 2 keinen Anteil, der parallel zur optischen Achse z hin zur Eintrittsöffnung 7 orientiert ist.
In Fig. 2 ist ein Lichtkanal 6 in einer ersten Ausführungsform in einem Längsschnitt dargestellt. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Lichtkanal 6 beispielsweise pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein. Dargestellt ist, dass eine erste Wandfläche 9a bzw. ein erster Wandflächenabschnitt parallel zu der zentralen Achse z des Lichtkanals 6 orientiert ist. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die zentrale Achse z des Lichtkanals 6 wiederum einer Mittellinie der Eintrittsöffnung 7, die senkrecht zur Fläche der Eintrittsöffnung 7 orientiert ist und diese in einem geometrischen Mittelpunkt schneidet. Die zentrale Achse z verläuft hierbei entlang des Lichtkanals 6 nicht mittig im Lichtkanal 6.
Die erste Wandfläche 9a ist somit nicht geneigt. Weiter dargestellt ist eine zweite
Wandfläche 9b bzw. ein zweiter Wandflächenabschnitt, der gegenüber der zentralen Achse z geneigt ist, insbesondere mit einem Neigungswinkel ß.
In Fig. 2 bezeichnet E einen Durchmesser bzw. eine Breite der Eintrittsöffnung 7. Weiter bezeichnet D einen Durchmesser bzw. eine Breite der Austrittsöffnung 8. LOB bezeichnet einen gewünschten oder notwendigen Abstand der Eintrittsöffnung 7 von der zu erfassenden Oberfläche des Sicherheitsdokuments 3 entlang der zentralen Achse z. Weiter dargestellt ist eine Länge LM des Lichtkanals 6 entlang der zentralen Achse z.
Durch das Bezugszeichen α ist hierbei exemplarisch ein minimaler Einfallwinkel des Lichts 2 auf die erste Wandfläche 9a bezeichnet. Der Winkel γ bezeichnet hierbei einen Erfassungswinkel.
Weiter dargestellt ist ein exemplarischer Verlauf eines Lichtstrahls 2, der mit dem minimalen Einfallwinkel α auf die erste Wandfläche 9a an der Eintrittsöffnung 7 auftrifft. Dieser Lichtstrahl 2 wird an der ersten Wandfläche 9a mit dem Einfallswinkel, also dem Winkel a, reflektiert und hin zur zweiten Wandfläche 9b gestrahlt. Der Strahlverlauf des Lichtstrahls 2 ist hierbei für mehrere Reflexionen dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass der Ein- und Ausfallswinkel bei einer Reflexion an den Wandflächen 9a, 9b entlang des Lichtkanals 6 abnimmt.
Für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform gelten hierbei folgende Zusammenhänge: tan ß = (E - D)/LM Formel 1 und tan a = (2 x LQB)/E Formel 2 und α > (Ν+1 )χ ? Formel 3.
Hierbei bezeichnet N die Anzahl der Reflexionen.
Die Länge LM und/oder die Größe der Eintrittsöffnung E und/oder der Neigungswinkel ß können einstellbare Parameter bei der Herstellung des Lichtleitkörpers 4 sein. Durch Formel 1 ist der Zusammenhang zwischen Neigungswinkel ß, der Länge des Lichtkanals LM sowie der Größe von Eintritts- und Austrittsöffnung E, D gegeben. Diese Parameter können beispielsweise derart bestimmt werden, dass die durch Eintrittsöffnung 7 eintretenden Lichtstrahlen ohne Rückreflektion in Richtung der Eintrittsöffnung 7 durch den Lichtkanal 6 gestrahlt werden. Z.B. kann in Abhängigkeit dieses Zusammenhangs eine maximale Anzahl von Reflexionen bestimmt werden, die die durch Eintrittsöffnung 7 eintretenden Lichtstrahlen durchlaufen können ohne zurück in die Richtung der
Eintrittsöffnung 7 reflektiert zu werden. Damit bestimmen sie den minimalen Einfallswinkel für einen Strahl, der nach mehrfacher Reflexion die Austrittsöffnung 8 erreichen kann. In Fig. 2 ist dargestellt, dass für einen Strahl mit Einfallswinkel a nach einer dritten Reflexion von der zweiten Wandfläche 9b eine Rückreflektion in Richtung der
Eintrittsöffnung 7 erfolgt.
In Fig. 3 ist ein exemplarischer Längsschnitt durch einen Lichtkanal 6 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform ist in diesem Fall auch die erste Wandfläche 9a bzw. der erste
Wandflächenabschnitt gegenüber der zentralen Achse z mit dem Neigungswinkel ß geneigt. In dieser Ausführungsform gelten folgende Zusammenhänge: tan ß = (E - D)/2 x LM Formel 4 und tan γ = (E - D)/(2 x LOB) Formel 5 und α = 90 - γ - β Formel 6.
In Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist der Lichtkanal 6 eine Verzweigung des Lichtkanals 6 in einen ersten Teilkanal 1 1 a und in einen zweiten Teilkanal 1 1 b auf. Der erste Teilkanal 1 1 a weist hierbei die erste Austrittsöffnung 8 auf, wobei der zweite Teilkanal 1 1 b eine weitere Austrittsöffnung 12 aufweist. Die Vorrichtung 1 umfasst weiter einen weiteren optischen Sensor 13 mit einer aktiven Fläche 14 des weiteren optischen Sensors 13. Weiter dargestellt ist ein Strahlteiler 15, der Licht aus einem Hauptkanalabschnitt 16 des
Lichtkanals 6 in einem vorbestimmten Verhältnis in den ersten Teilkanal 1 1 a (erster Teilkanalabschnitt) und in den zweiten Teilkanal 1 1 b (zweiter Teilkanalabschnitt) einstrahlt.
Der weitere optische Sensor 13 ist an der weiteren Austrittsöffnung 12 angeordnet, wobei aus der weiteren Austrittsöffnung 12 austretendes Licht 2 auf die aktive Fläche 14 des weiteren optischen Sensors 13 fällt.
Die optischen Sensoren 5, 13 können zur Erfassung verschiedener Eigenschaften des Lichts 2 dienen. Auch können die optischen Sensoren 5, 13 mit voneinander
verschiedenen optischen Elementen, beispielsweise verschiedenen optischen Filtern, kombiniert werden, z.B. mit voneinander verschiedenen Farbfiltern. Insbesondere in diesem Fall können die optischen Sensoren 5, 13 zur Erfassung unterschiedlicher Eigenschaften des Lichts 2 dienen.
Z.B. kann der optische Sensor 5 als Photodetektor oder als ein mit einem Spektralfilter kombinierter Photodetektor ausgebildet sein. Der weitere optische Sensor 13 kann beispielsweise als Farbsensor oder Spektralsensor ausgebildet sein. Auch kann der weitere optische Sensor 13 als CCD-Sensor ausgebildet sein.
So kann z.B. durch den ersten optischen Sensor 5 ein zeitlicher Verlauf der Lichtintensität erfasst werden, wobei durch den weiteren optischen Sensor 13 eine spektrale
Zusammensetzung, beispielsweise eine Farbe, des Lichtes 2 bestimmt wird. Weiter ist in Fig. 4 eine zentrale Achse ζ des ersten Teilkanals 1 1 a dargestellt, die der zentralen Achse z des Hauptkanalabschnitts 16 des Lichtkanals 6 entspricht, wobei die zentrale Achse des Hauptkanalabschnitts 1 6 einer Mittellinie der Eintrittsöffnung 7 entspricht. Ebenfalls dargestellt ist eine Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 1 1 a, wobei die zentrale Achse ζ einer Mittellinie der Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 1 1 a entspricht. Wandflächen des ersten Teilkanals 1 1 a sind hierbei gegenüber der zentralen Achse ζ des ersten Teilkanals 1 1 a geneigt.
Weiter ist eine zentrale Achse z2 des zweiten Teilkanals 1 1 b dargestellt. Die weitere zentrale Achse z2 ist hierbei orthogonal zu einer Eintrittsöffnung 1 7 des zweiten Teilkanals 1 1 b orientiert und schneidet Fläche der weiteren Eintrittsöffnung 17 in ihrem
geometrischen Mittelpunkt. Wandflächen des zweiten Teilkanals 1 1 b sind hierbei gegenüber der zentralen Achse z2 des weiteren Teilkanals 1 1 b geneigt. Hierbei ist die zentrale Achse z2 des zweiten Teilkanals 1 1 b gegenüber der zentralen Achse Zi des ersten Teilkanalabschnitts 1 1 a geneigt.
In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 in einer weiteren
Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass der Lichtkanal 6
pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist. Weiter dargestellt ist, dass in der Austrittsöffnung 8 des Lichtkanals 6 sowohl der erste optische Sensor 5 als auch der weitere optische Sensor 13 nebeneinander angeordnet sind. Eine Dimension der Austrittsöffnung 8 ist hierbei an eine Dimension und Geometrie der Gesamtanordnung aus dem ersten optischen Sensor 5 und dem weiteren optischen Sensor 1 3 angepasst. Insbesondere umschließt die Austrittsöffnung 8 die rechteckige Einhüllende der aktiven Flächen 10, 14 (siehe Fig. 4) der beiden Sensoren 5, 1 3.
Wie vorhergehend in Bezug auf Fig. 4 bereits erläutert, können die optischen Sensoren 5, 13 zur Erfassung voneinander verschiedener Eigenschaften des Lichts 2 ausgebildet sein bzw. mit voneinander verschiedenen optischen Elementen, insbesondere Filterelementen, kombiniert sein.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung des ersten und des weiteren optischen Sensors 5, 13 sind aktive Flächen 1 0, 14 (siehe Fig. 4) der optischen Sensoren 5, 13 in einer Ebene nebeneinander angeordnet. Hierdurch kann die Lichtfront des auf die aktiven Flächen treffenden Lichts 2 in Kanäle geteilt werden. Hierbei erfolgt jedoch keine Teilung der Lichtamplitude. Bei einer Erfassung, Bestimmung und Auswertung von Eigenschaften des derart erfassten Lichts kann jedoch eine Homogenität der Lichtverteilung in der Ebene der aktiven Flächen berücksichtigt werden.
Generell kann eine Geometrie des Lichtkanals 6 und somit eine Ausbildung und/oder Anordnung der Wandfläche/n 9, 9a, 9b frei gewählt werden. Idealerweise wird jedoch die Form und Anordnung an eine Geometrie und/oder Dimension der aktiven Fläche 10, 14 eines optischen Sensors 5, 13 angepasst. Auch kann die Ausbildung und/oder Anordnung derart gewählt werden, dass keine Rückreflexion im Lichtkanal 6 erfolgt.
In Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass der Lichtkanal 6 sich an einer Verzweigung in einen ersten Teilkanal 1 1 a und einen zweiten Teilkanal 1 1 b verzweigt. Die Verzweigung wird hierbei durch die Ausbildung des Lichtkanals 6, insbesondere durch einen entsprechenden Wandflächenverlauf erreicht. Die Verzweigung ist hierbei derart ausgebildet, dass Licht 2 aus einem Hauptkanalabschnitt 16 des Lichtkanals 6 in einem vorbestimmten Verhältnis in den ersten Teilkanal 1 1 a und den zweiten Teilkanal 1 1 b einstrahlt. Dargestellt ist eine Eintrittsöffnung 17 des zweiten Teilkanals 1 1 b und eine Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 1 1 a. Ebenfalls dargestellt sind zentrale Achsen z1 ; z2 des ersten Teilkanals 1 1 a und des zweiten Teilkanals 1 1 b. Hierbei ist dargestellt, dass die zentralen Achsen z1 ; z2 der Teilkanäle 1 1 a, 1 1 b gegenüber der zentralen Achse z des Hauptabschnitts 16 jeweils geneigt sind.
Weiter dargestellt ist, dass sich eine Wandflächenneigung einer Wandfläche des ersten Teilkanals 1 1 a sowie einer Wandfläche des zweiten Teilkanals 1 1 b entlang des ersten bzw. zweiten Teilkanals 1 1 a, 1 1 b ändert. Die Wandflächen des ersten und des zweiten Teilkanals 1 1 a, 1 1 b sind hierbei jeweils gekrümmt ausgebildet. Wie in Bezug auf Fig. 4 bereits erläutert, ist der erste optische Sensor 5 an der ersten Austrittsöffnung 8 angeordnet, wobei der zweite optische Sensor 13 an der weiteren Austrittsöffnung 12 angeordnet ist.
Die vorgeschlagene Vorrichtung 1 bietet mehrere Vorteile. Zum einen verringern sich Lichtverluste, da keine Linsen in der Vorrichtung 1 verwendet werden. Ist die
Austrittsöffnung 8, 12 an den jeweiligen optischen Sensor 5, 13 angepasst, so können auch hierdurch Lichtverluste minimiert werden, insbesondere wenn die aktive Fläche 10, 14 des jeweiligen Sensors 5, 13 die entsprechende Austrittsöffnung 8, 12 vollständig ausfüllt oder abdeckt.
Weiter ist die vorgeschlagene Vorrichtung 1 im Vergleich zur linsenbasierten Ausführung weniger empfindlich gegenüber einer lateralen Positionsabweichung der zu
vermessenden Strahlenquelle (z.B. der emittierenden, reflektierenden und/oder streuenden Oberfläche des Sicherheitsdokuments 3), wobei die laterale
Positionsabweichung eine Abweichung senkrecht zu der Mittellinie der Eintrittsöffnung 7 bezeichnet. Auch ist die vorgeschlagene Vorrichtung 1 unempfindlicher gegenüber einer Neigung der Oberfläche des Sicherheitsdokuments 3 relativ zu dieser Mittellinie. Dies bedeutet, dass die hin zur mindestens einen Austrittsöffnung 8, 12 gelenkte Lichtmenge nicht oder nur in einem geringen Maß abhängig von der lateralen Positionsabweichung und/oder Neigung ist. Weiter kann die Eintrittsöffnung 7, insbesondere deren Geometrie und/oder Dimension an eine Geometrie und/oder Dimension eines Sicherheitsmerkmals des Sicherheitsdokuments 3 angepasst werden. Weiter können Kosten und Gewicht der Vorrichtung 1 verringert werden. Aufgrund der hohen Lichteffizienz können weiter günstigere optische Sensoren 5, 13 verwendet werden, die ebenfalls in ihrer Form flexibel wählbar sind. Ebenfalls ergibt sich eine einfache Justierung und Wartung.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
2 Lichtstrahl
3 Sicherheitsdokument
4 Lichtleitkörper
5 erster optischer Sensor
6 Lichtkanal
7 Eintrittsöffnung
8 Austrittsöffnung
9 Wandfläche
9a erste Wandfläche
9b weitere Wandfläche
10 aktive Fläche
1 1 a erster Teilkanal
1 1 b zweiter Teilkanal
12 weitere Austrittsöffnung
13 weiterer optischer Sensor
14 aktive Fläche
15 Strahlteiler
16 Hauptkanalabschnitt
17 Eintrittsöffnung des zweiten Teilkanals
18 Eintrittsöffnung des ersten Teilkanals
z zentrale Achse des Lichtkanals/Hauptabschnitts
Zi zentrale Achse des ersten Teilkanals
z2 zentrale Achse des weiteren Teilkanals
E Durchmesser/Breite der Eintrittsöffnung
D Durchmesser/Breite der Austrittsöffnung
ß Neigungswinkel
α minimaler Einfallwinkel
Y Erfassungswinkel
LOB Abstand zwischen Eintrittsöffnung und zur vermessenden Oberfläche
LM Länge des Lichtkanals

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Erfassung von abgestrahltem Licht (3) eines Sicherheitsdokuments (3), wobei die Vorrichtung (1 ) mindestens einen Lichtleitkörper (4) umfasst, wobei der Lichtleitkörper (4) mindestens einen Lichtkanal (6) aufweist oder ausbildet, wobei der Lichtkanal (6) eine Eintrittsöffnung (7) und mindestens eine erste
Austrittsöffnung (8) aufweist, wobei die den Lichtkanal (6) einfassende
Wandfläche/n (9, 9a, 9b) vollständig reflektierend ausgebildet ist/sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Lichtleitkörper (4) linsenfrei ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) als Freiformkörper ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) mindestens einen optischen Sensor (5) umfasst, wobei der optische Sensor (5) in oder an der ersten Austrittsöffnung (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) mindestens eine Verzweigung in einen ersten Teilkanal (1 1 a) mit der ersten Austrittsöffnung (8) und in mindestens einen weiteren Teilkanal (1 1 b) mit einer weiteren Austrittsöffnung (12) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) einen Strahlteiler (15) umfasst, der Licht (2) in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten Teilkanal (1 1 a) und den mindestens einen weiteren Teilkanal (1 1 b) aufteilt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzweigung derart ausgebildet ist, dass das Licht (2) in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten Teilkanal (1 1 a) und den mindestens einen weiteren Teilkanal (1 1 b) aufgeteilt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen weiteren optischen Sensor (13) umfasst, wobei der mindestens ein weiterer optische Sensor (13) in oder an der ersten Austrittsöffnung (8) oder in oder an der mindestens einen weiteren Austrittsöffnung (12) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (5) ein spektraler Sensor und der mindestens eine weitere Sensor (13) ein Lichtmengensensor ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Querschnitt des Lichtkanals (6) von der Eintrittsöffnung (7) hin zu der mindestens einen Austrittsöffnung (8) verringert oder sich der Querschnitt des Lichtkanals (6) von der Eintrittsöffnung (7) hin zu der mindestens einen
Austrittsöffnung (8) vergrößert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teilabschnitt des Lichtkanals (6) und/oder zumindest ein Teilabschnitt des mindestens einen Teilkanals (1 1 a, 1 1 b) kegelstumpfförmig oder
pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) derart ausgebildet ist, dass eine rückflexionsfreie Ausbreitung des Lichts (2) von der Eintrittsöffnung (7) zu der mindestens einen Austrittsöffnung (8) erfolgt oder dass der Lichtkanal (6) derart ausgebildet ist, dass eine Intensität der bei der Ausbreitung des Lichts (2) von der Eintrittsöffnung (7) zu der mindestens einen Austrittsöffnung (8) rückreflektierten Strahlung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine
Wandflächenneigung und/oder eine Länge (LM) des Lichtkanals (6) und/oder mindestens eines Teilkanals (1 1 a, 1 1 b) in Abhängigkeit einer Dimension der Eintrittsöffnung (7, 17, 18) und einer Dimension der Austrittsöffnung (8, 12) derart gewählt ist/sind, dass die rückreflexionsfreie Ausbreitung gewährleistet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Wandflächenneigung sich entlang des Lichtkanals (6) und/oder mindestens eines Teilkanals (1 1 a, 1 1 b) ändert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) durch ein lichtdurchlässiges Material ausgebildet wird oder sich im Lichtkanal (6) Luft befindet.
15. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1 ) zur Erfassung von abgestrahltem Licht (2) eines Sicherheitsdokuments (3), wobei mindestens ein Lichtleitkörper (4) bereitgestellt wird, wobei mindestens ein Lichtkanal (6) in dem Lichtleitkörper (4) bereitgestellt wird, wobei der Lichtkanal (6) eine Eintrittsöffnung (7) und mindestens eine erste Austrittsöffnung (8) aufweist, wobei die den Lichtkanal (6) einfassende/n Wandfläche/n (9, 9a, 9b) vollständig reflektierend ausgebildet wird/werden, dadurch gekennzeichnet, dass
der Lichtleitkörper (4) linsenfrei ausgebildet ist.
16. Verfahren zur Erfassung von abgestrahltem Licht (2) eines Sicherheitsdokuments (3), wobei eine Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 derart relativ zu einer Oberfläche des Sicherheitsdokuments (3) angeordnet wird, dass von zumindest einem Teilbereich der Oberfläche abgestrahltes Licht (2) durch die Eintrittsöffnung (7) in den Lichtkanal (6) eintritt.
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