EP3221853B1 - 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 Download PDF

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EP3221853B1
EP3221853B1 EP15800747.6A EP15800747A EP3221853B1 EP 3221853 B1 EP3221853 B1 EP 3221853B1 EP 15800747 A EP15800747 A EP 15800747A EP 3221853 B1 EP3221853 B1 EP 3221853B1
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EP
European Patent Office
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light
channel
exit opening
opening
light channel
Prior art date
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Active
Application number
EP15800747.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3221853A1 (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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of EP3221853A1 publication Critical patent/EP3221853A1/de
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Publication of EP3221853B1 publication Critical patent/EP3221853B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting light emitted by a security document, and a method for producing such a device.
  • Optical systems which are used to detect the emitted light regularly consist of a number of lenses which image the surface or a partial area of the surface of the security document in a detector plane of an optical sensor.
  • the light intensity i.e. the amount of light per detector surface
  • the square of the measuring distance which, for example, denotes a distance between an entrance surface of the optical system and the surface to be imaged
  • optical systems with a large aperture and a small measuring distance are used for weakly luminous surfaces in order to capture as much light as possible.
  • the aperture designates a diameter of an entry opening of the optical system, in particular the diameter of an entry lens.
  • the entry surface can be the same as the detector surface, in particular if light from the surface hits the detector directly, ie without radiating through further optical elements.
  • small measurement distances in particular measurement distances that are smaller than a focal length of an entry lens of the optical system, lead to light losses in the system due to beam divergence, with the light being able to be absorbed by the housing, for example.
  • Such systems also lead to an increased dependency of the measurement result both on the measurement distance and on a position of the security document relative to an optical axis of the optical system.
  • using such an optical system may require high positioning accuracy.
  • each lens of the optical system causes small reflections and thus light losses.
  • a further disadvantage consists in the high construction costs and the large installation space requirement of these optical systems with lenses.
  • the DE 27 13 396 A1 discloses a method and apparatus for marking or identifying a body containing or carrying luminescent material.
  • the EP 2 573 739 A1 discloses a method for authenticating security documents, which method is directed to a simple device and method for authenticating an optically variable unit.
  • the GB 2 507 575 A discloses an authentication device for authentication of a security feature.
  • the EP 2 043 058 A2 discloses a bill identification device provided in automatic vending machines and money changing machines.
  • the technical problem arises of creating a device and a method for detecting emitted light from a security document and a method for producing such a device, which enable a desired amount of light to be detected, but at the same time require space, weight, construction costs and light losses and positioning sensitivity reduce.
  • a basic idea of the invention is to design a device for detecting light emitted by a security document without a lens.
  • a light channel can be provided with a free-body shape, the free-body shape being chosen such that a surface of the security document to be imaged with a predetermined geometry through the light channel of the device onto an optical Sensor, in particular on its active surface, is imaged with a predetermined geometry.
  • the light emitted, reflected or scattered by the surface to be imaged can be directed completely or to a large extent through the light channel onto the active surface.
  • a device for detecting emitted light from a security document is proposed.
  • the light is emitted from the security document, in particular from the surface of the security document.
  • the emitted light can denote diffusely scattered light, reflected light, transmitted light or emitted light.
  • security document protected by security features or elements.
  • Security features are features that at least make falsification and/or duplication more difficult than simple copying.
  • Physical entities that include or form a security feature can be referred to as security elements.
  • a security document can include multiple security features and/or security elements. As defined here, a security document can always represent a security element. Examples of security documents, which also include documents of value that represent value, include, for example, passports, ID cards, driver's licenses, ID cards, access control ID cards, health insurance cards, banknotes, postage stamps, bank cards, credit cards, smart cards, tickets and labels.
  • the security document can in particular contain or have light-scattering, photoluminescent/phosphorescent elements or electroluminescent elements, in particular pigments. These enable an authenticity verification depending on emitted photo- or electroluminescent radiation when such a luminescent element is excited, e.g. by light and/or an electric field. In such a case, however, an optical imaging of a partial area of the surface is not absolutely necessary for the authenticity verification, but only the detection of the amount of emitted light.
  • the device can 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 enables the authenticity of the security document to be verified, in particular by evaluating properties of the emitted light.
  • the device comprises at least one light guide body.
  • the light-guiding body can be designed as a coated glass body or can include such a body.
  • the light-guiding body can be designed as a solid profile with at least one light-guiding channel filled, for example, with air or another transparent material.
  • the light-guiding body has at least one light channel or forms one.
  • the light channel has an entry opening and at least one first exit opening.
  • the entry opening and the first exit opening are thus connected by the light channel.
  • the entry opening designates an opening through which the light emitted by the security document enters the light channel.
  • the exit opening correspondingly designates an opening through which the light that has entered and is radiated through the light channel exits or can exit from the light channel.
  • the wall surface or wall surfaces enclosing the light channel are designed to be 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 reflective.
  • the light guide body is designed without lenses. This means that the light-guiding body does not include a lens or an element that has an optically equivalent effect. In particular, the light guide body does not include a lens or an optically equivalent element that is used for optical imaging and/or light bundling.
  • the feature that the light-conducting body is designed without lenses can mean that the light channel is designed in such a way that a direction of the light entering the light channel through the entry opening is changed exclusively by reflection on the wall surfaces.
  • the feature that the light guide body is designed without lenses can mean that a beam refraction, beam focusing and/or beam scattering of the light entering the light channel through the entry opening takes place exclusively through reflection on the wall surfaces. It is therefore not possible to arrange an optical element for changing the beam direction of the light, for beam refraction, for beam bundling and/or for beam scattering in and/or along the light channel.
  • the fact that the light-guiding body is designed without lenses does not necessarily mean that one or more optical elements, e.g. mirrors or beam splitters, are included in the light-guiding body.
  • optical elements e.g. mirrors or beam splitters.
  • such optical elements are not used for light bundling and/or optical imaging.
  • the inlet opening and/or the first outlet opening can be designed without a lens. This means that at the inlet and/or outlet opening there is no change in the beam direction of the light, no beam refraction, no beam bundling and/or no beam scattering, in particular by an optical element, takes place.
  • the light channel can thus be in direct optical connection with an environment via the entry opening. This can mean that light from the environment can radiate into the light channel without changing properties. Furthermore, the light channel can be in direct optical connection with an environment via the exit opening or with an optical sensor, which will be explained in more detail below. This can mean that light can radiate from the light channel into the environment or onto the optical sensor without changing properties.
  • the light-guiding body can be formed without an imaging element, with the light-guiding body not comprising any element for optical imaging. However, this does not preclude the light guide body from guiding the beam to detect light.
  • a shape and an area of the entrance opening is different from the shape and an area of the exit opening.
  • an inlet opening can be rectangular and an outlet opening can be circular or vice versa.
  • rays from an emitting strip of the security document can be directed onto a circular active surface without major light losses, in particular due to multiple reflection.
  • 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 the emitted light to be recorded with as little loss as possible, with construction costs and the need for construction space being minimized because of the lenses that are not required.
  • the light channel is designed as a free-form body.
  • a design of the free-form body in particular the design of the entry and exit openings, can be selected as a function of a geometry and position of a radiating surface (surface to be imaged) and as a function of a geometry of an active surface of an optical sensor.
  • the entrance opening to any geometry and / or position of the radiating Surface and the outlet opening are adapted to the geometry of the active area of a sensor.
  • the light channel in particular the geometric shape of the free-form body and the geometry of the entry and exit openings, can be selected in such a way that a surface of the security document to be imaged with a predetermined geometry passes through the light channel of the device onto an optical sensor, in particular on its active surface. is mapped with a predetermined geometry.
  • the area to be imaged can be rectangular, square, circular, or oval.
  • the active area can be rectangular or square. Other geometric shapes are also conceivable here.
  • the device If the device is placed on the security document to be detected or arranged at a predetermined distance above its surface, the light emitted by the surface to be imaged, e.g. emitted, reflected or scattered, or a predetermined percentage, e.g. more than 90 % or more than 95% of which are directed through the light channel onto the active surface.
  • a predetermined percentage e.g. more than 90 % or more than 95% of which are directed through the light channel onto the active surface.
  • the shape of the light channel can thus be selected depending on the geometry of the area to be imaged and the active area of the desired optical sensor. In this way, 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 result in good optical detection for different surfaces to be imaged. A flexible adaptation of the optical detection can thus take place.
  • a free-form body can in particular have an asymmetrical shape or an irregular contour.
  • the device comprises at least one optical sensor, the optical sensor being arranged in or on the first outlet opening.
  • the optical sensor can comprise or have an active surface, in which case 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 on or in the first exit opening can mean that the light guided through the light channel to the first exit opening and/or the light exiting from the first exit opening is completely or at least to a predetermined proportion, e.g. to at least 90% the active surface radiates or falls.
  • the active surface can have a predetermined geometry and/or predetermined dimensions.
  • a geometry of the outlet opening and/or dimensions of the outlet opening can correspond to the geometry or dimensions of the active surface.
  • the active surface at the exit opening can also be arranged inside the light channel. This can mean, for example, that the light channel encloses the active surface of the optical sensor at its exit opening. In this case, there can be no distance or a predetermined (small) distance between the wall surface of the light channel and the active surface. If there is no distance, the wall surface of the light channel can be arranged flush with the edges of the active surface at the first exit opening.
  • the light channel can thus be in direct optical connection with the active surface of the optical sensor via the exit opening. In this case it can be possible that no light emerges from the first exit opening into an environment.
  • the optical sensor in particular its active surface, can also be arranged outside of the first exit opening.
  • the light channel has at least one branch into a first partial channel with the first exit opening and at least one further partial channel with a further exit opening.
  • the light channel can comprise a main channel section between the entrance opening and the branch.
  • the light channel can comprise a first partial channel section between the branch and the first exit opening.
  • the light channel can comprise a further sub-channel section between the branch and the further exit opening.
  • the light channel in particular at least one of the sub-channels or the main channel section, can 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. deflects or irradiates them.
  • the beam splitter can be arranged at/in front of the branch.
  • the beam splitter can direct light from a main channel section of the light channel into the first sub-channel and into the at least one further sub-channel in a predetermined ratio.
  • the predetermined ratio may be a light amount ratio or light intensity ratio.
  • the ratio can be determined as a function of the light properties to be detected and/or the sensitivity of optical sensors at the exit openings of the partial channels.
  • the predetermined ratio may be 1:1.
  • other conditions are also conceivable.
  • the beam splitter designates an optical element by 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 cannot be changed by the beam splitter, with a beam direction of the remaining portion is changed by the beam splitter.
  • the jet directions of both components can also be changed.
  • the branch is designed in such a way that the light at the branch, in particular the light from the main channel section, is divided in a predetermined ratio between the first and the at least one further sub-channel.
  • the branching can be designed in such a way that the light from a main section of the light channel shines in a predetermined ratio into the first sub-channel and into the at least one further sub-channel. This results in an advantageous splitting of the light without a beam splitter.
  • the predetermined ratio can in turn designate a light quantity or light intensity ratio. Preferably the ratio is 1:1.
  • the branching can be provided by a suitable design and/or a suitable geometric course of the wall surface(s).
  • the device comprises at least one further optical sensor, the at least one further optical sensor being arranged in or on the first outlet opening or in or on the at least one further outlet opening.
  • the first and the further optical sensor can be arranged in or on the first outlet opening.
  • the two optical sensors can be used to detect and optionally determine properties of the light that differ from one another.
  • first and the further optical sensor can be arranged spatially adjacent to one another in or on the first outlet opening.
  • the arrangement of the optical sensors on or in the first exit opening can mean that the light guided through the light channel to the first exit opening and/or the light exiting from the first exit opening is completely or at least to a predetermined proportion, e.g. to at least 90% the totality of the active surfaces radiates or falls.
  • the active surfaces can be arranged inside or outside the light channel. Preferably there can be no or only a predetermined (small) distance between edges of the active surfaces of the two sensors.
  • the active surfaces can be arranged in such a way that the light directed towards the first exit opening radiates onto the active surfaces in a predetermined ratio, in particular in equal or unequal parts.
  • a geometry of the outlet opening and/or dimensions of the outlet opening can also correspond in this case to the geometry or dimension of the active areas, for example an envelope of the active areas.
  • This can mean that the light channel encloses the active surfaces of the optical sensors at its first exit opening. There can be no or a predetermined (small) distance between the wall surface of the light channel and the active surfaces. If there is no distance, the wall surface of the light channel can be arranged flush with the active surfaces at the first exit opening. The light channel can thus be in direct optical connection with the active surfaces of the optical sensors via the exit opening.
  • the additional optical sensor is spatially separated from the first optical sensor. This advantageously reduces mutual influence of the optical sensors, which can disadvantageously falsify an output signal from the sensors.
  • the further optical sensor can be arranged on or in the further exit opening in such a way that the light guided through the light channel to the further exit opening and/or the light emerging from the further exit opening Light shines or falls completely or at least to a predetermined proportion, for example at least 90%, onto the active surface of the further optical sensor.
  • the further optical sensor can be arranged inside or outside the further partial channel.
  • a geometry and/or dimension of the additional exit opening can be adapted to the geometry and/or dimension of the active surface of the additional optical sensor.
  • the first optical sensor is a spectral sensor and the at least one further sensor is a light quantity sensor. This advantageously results in properties of the light that are different from one another being detected by sensors that are different from one another. This advantageously results in a more precise detection and determination of these properties.
  • a cross section of the light channel decreases from the entry opening towards the at least one exit opening.
  • the cross section can designate a cross-sectional area or a diameter, in particular a maximum diameter, of the light channel.
  • the cross section of the light channel increases from the entry opening to the at least one exit opening. In this case, however, it is not ruled out that the light channel has sections with a constant cross section.
  • a size of the cross section can be detected, for example, along a central axis of the light channel.
  • the cross section can change along the light channel, e.g. non-continuously, in particular abruptly, continuously or in a differentiable manner.
  • a cross section of the inlet opening can 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 radiated into the light channel.
  • At least a section of the light channel in particular the entire light channel, is designed in the shape of a truncated cone or a truncated pyramid.
  • at least a partial section of the at least one partial channel in particular the entire partial channel, can be designed in the shape of a truncated cone or a truncated pyramid. This does not rule out that at least one further sub-section of the light channel and/or the at least one sub-channel is designed in the shape of a cylinder or cuboid. This advantageously results in the simplest possible mechanical manufacture of the light guide body.
  • the light channel can be designed in such a way that the light propagates from the entry opening to the at least one exit opening without back reflection.
  • a direction of the light radiated through the entry opening is only changed in the light channel in such a way that the beam direction in each section of the light channel includes a portion that is oriented parallel to a center line or central axis of the light channel and in the direction of the exit opening, is oriented in particular from the inlet opening towards the outlet opening.
  • the beam direction has a further proportion transverse to this center line or central axis.
  • the jet direction has no or only a negligibly small proportion in a direction that is oriented parallel to the center line or central axis and in the direction of the entrance opening.
  • the light channel is designed in such a way that an intensity of the radiation reflected back during the propagation of the light from the entry opening to the at least one exit opening is less than a predetermined threshold value.
  • the intensity of the back-reflected radiation can be less than or equal to 10% of the intensity of the light radiated in through the entry opening.
  • a wall surface inclination and/or a length of the light channel and/or at least one partial channel can be selected as a function of a dimension of the entry opening and a dimension of the exit opening in such a way that back-reflection-free propagation is ensured.
  • the inlet and outlet opening designates the inlet opening of the respective channel section, ie for example the main channel section or partial channel section explained above.
  • the dimension of the entry opening depending on a dimension of the surface to be detected of the security document and / or a desired or necessary distance of the entry opening from this surface and a desired angle of incidence of the light emitted by the surface to be detected on the Entry opening to be determined.
  • the angle of incidence can be an angle relative to a line which is oriented perpendicularly to the entry opening, in particular an angle relative to an optical axis of the entry opening.
  • the dimension of the exit opening can be dependent on the dimension of the active surface of the optical sensor.
  • the dimension of the outlet opening can correspond to the dimension of the active surface or be greater than the dimension of the active surface by a predetermined (small) amount.
  • the wall surface inclination can be relative to a central axis or center line of the light channel. If the (partial) channel has a curve 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 entrance opening of the light channel or an entrance opening of a sub-channel.
  • the center line of the inlet opening refers to a line oriented perpendicularly to an inlet surface, which intersects the inlet surface at its geometric center.
  • the panel slope may vary along the light channel, particularly within a predetermined slope interval. This can mean that the wall surface inclination along the light channel and/or the at least one partial channel is greater than or equal to a predetermined minimum inclination and/or smaller than or equal to a maximum inclination. In this case, the wall surface inclination can change along the light channel non-continuously, in particular abruptly, continuously or preferably in a differentiable manner.
  • the inclination can be given in particular by an angle between the central axis or center line and a line of intersection through the wall surface, the line of intersection lying in a plane of intersection spanned by the central axis or center line and a vector perpendicular to the central axis or center line with the vector being oriented from the central axis or center line towards the wall surface.
  • the angle can be given in this case by the angle between the central axis or center line and a tangent to the line of intersection at the point of intersection of the line of intersection with the vector.
  • the beam direction of the light radiated into the light channel in particular in the case of multiple reflection, can change in such a way change in that along the light channel the proportion oriented parallel to the center line or central axis of the light channel and in the direction of the exit opening decreases.
  • the wall surface inclination and the length of the light channel can be selected in particular in such a way that this proportion along the light channel is greater than zero in each section.
  • the wall surface inclination changes along the light channel and/or along at least one partial channel. This advantageously results in a further minimization of light losses.
  • the light channel is formed by a light-transmitting material.
  • the propagation of the light in the light channel takes place inside the body.
  • the light channel can be formed by a glass or plastic body.
  • the glass or plastic body can be coated, with the coating providing completely reflective wall surfaces of the glass or plastic body.
  • a method for producing a device for detecting emitted light from a security document is also proposed.
  • at least one light-guiding body is provided, with at least one light channel being provided in the light-guiding body.
  • the light channel has an entry opening and at least one exit opening, with the wall surface(s) enclosing the light channel being designed to be completely reflective.
  • the light guide body is designed without lenses.
  • the method advantageously enables the production of a device for detecting emitted light according to one of the previously explained embodiments.
  • the method can thus include all method steps that are necessary for the production of a device according to one of the previously explained embodiments.
  • a schematic cross section through a device 1 for detecting emitted light 2, which is represented by arrows as an example, of a security document 3 is represented.
  • the device 1 comprises an optical fiber 4 and an optical sensor 5, which can be designed, for example, as a photodetector, in particular as a CCD sensor or CMOS sensor.
  • the light guide body 4 has a light channel 6 .
  • the light channel 6 has an entry opening 7 and an exit opening 8 on. It is shown here that the emitted light 2 enters the light channel 6 through the entry opening 7 and is reflected along the light channel 6 by wall surfaces 9 of the light channel 6 and is thus radiated to the exit opening 8 .
  • the light 2 exiting through the exit opening 8 radiates onto an active surface 10 of the optical sensor 5 .
  • the optical sensor 5 is here arranged at the exit opening 8 .
  • the wall surfaces 9 of the light channel 6 are designed to be completely reflective. Light 2 thus emerges from light channel 6 exclusively via exit opening 8 from light channel 6 .
  • the light guide body 4, in particular the light channel 6, is designed without lenses.
  • no lens for beam bundling, beam refraction or beam steering is provided in or on the entrance opening 7, in or on the light channel 6 or in or on the exit opening 8.
  • the light channel 6 is designed in the shape of a truncated cone.
  • a diameter of the light channel 6 decreases from the entry opening 7 to the exit opening 8.
  • a central axis z of the light channel 6 is represented by a dashed line, which is oriented orthogonally to a surface of the entry opening 7 and is oriented from the entry opening 7 to the exit opening 8 .
  • light rays 2 before and after a reflection on the wall surface 10 of the light channel 6 have a portion in each section of the light channel 6 which is oriented parallel to the central axis z and towards the exit opening 8 .
  • the direction before or after a reflection of the light beams 2 does not contain any part that is oriented parallel to the optical axis z towards the entrance opening 7 .
  • a light channel 6 is shown in a longitudinal section in a first example not according to the invention.
  • the light channel 6 can be formed, for example, in the shape of 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 entrance opening 7, which is oriented perpendicularly to the surface of the entrance opening 7 and intersects it at a geometric center point.
  • the central axis z runs along the light channel 6, not in the center of the light channel 6.
  • the first wall surface 9a is thus not inclined. Also shown is a second wall surface 9b or a second wall surface section which is inclined relative to the central axis z, in particular at an angle of inclination ⁇ .
  • E denotes a diameter or a width of the entry opening 7.
  • D denotes a diameter or a width of the exit opening 8.
  • L OB denotes a desired or necessary distance of the entry opening 7 from the surface of the security document 3 to be detected along the central axis z.
  • L M of the light channel 6 along the central axis z.
  • the reference symbol ⁇ designates a minimum angle of incidence of the light 2 onto the first wall surface 9a. In this case, the angle ⁇ designates a detection angle.
  • a light beam 2 which impinges on the first wall surface 9a at the entry opening 7 with the minimum angle of incidence ⁇ .
  • This light beam 2 is reflected on the first wall surface 9a with the angle of incidence, ie the angle ⁇ , and is radiated towards the second wall surface 9b.
  • the path of the light beam 2 is shown here for a number of reflections, it being evident that the angle of incidence and reflection decreases along the light channel 6 in the event of a reflection on the wall surfaces 9a, 9b.
  • N denotes the number of reflections.
  • the length L M and/or the size of the entry opening E and/or the angle of inclination ⁇ can be adjustable parameters during the manufacture of the fiber-optic element 4 .
  • the relationship between the angle of inclination ⁇ , the length of the light channel L M and the size of the entry and exit openings E, D is given by formula 1.
  • These parameters can be determined, for example, in such a way that the light beams entering through the entry opening 7 are radiated through the light channel 6 in the direction of the entry opening 7 without being reflected back.
  • a maximum number of reflections can be determined which the light rays entering through entrance opening 7 can undergo without being reflected back in the direction of entrance opening 7 . They thus determine the minimum angle of incidence for a beam that can reach the exit opening 8 after multiple reflections.
  • a schematic cross section through a device 1 according to the invention is shown in a further embodiment.
  • the light channel 6 has a branching of the light channel 6 into a first sub-channel 11a and a second sub-channel 11b.
  • the first partial channel 11a has the first outlet opening 8 , the second partial channel 11b having 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.
  • a beam splitter 15 the light from a main channel section 16 of the light channel 6 in a predetermined ratio in the first sub-channel 11a (first sub-channel section) and radiates into the second sub-channel 11b (second sub-channel section).
  • the additional optical sensor 13 is arranged at the additional exit opening 12 , light 2 emerging from the additional exit opening 12 falling on the active surface 14 of the additional optical sensor 13 .
  • the optical sensors 5, 13 can be used to detect various properties of the light 2.
  • the optical sensors 5, 13 can also be combined with mutually different optical elements, for example different optical filters, e.g. with mutually different color filters. In this case in particular, the optical sensors 5, 13 can be used 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 can be embodied as a color sensor or spectral sensor, for example.
  • the further optical sensor 13 can also be designed as a CCD sensor.
  • a time profile of the light intensity can be detected by the first optical sensor 5 , a spectral composition, for example a color, of the light 2 being determined by the further optical sensor 13 .
  • a central axis z 1 of the first partial channel 11a is shown, which corresponds to the central axis z of the main channel section 16 of the light channel 6 , the central axis of the main channel section 16 corresponding to a center line of the entry opening 7 . Also shown is an inlet opening 18 of the first partial channel 11a, with the central axis z 1 corresponding to a center line of the inlet opening 18 of the first partial channel 11a. Wall surfaces of the first sub-channel 11a are inclined relative to the central axis z 1 of the first sub-channel 11a.
  • a central axis z 2 of the second partial channel 11b is also shown.
  • the further central axis z 2 is oriented orthogonally to an inlet opening 17 of the second partial channel 11b and intersects the surface of the further inlet opening 17 at its geometric center.
  • Wall surfaces of the second sub-channel 11b are inclined relative to the central axis z 2 of the further sub-channel 11b.
  • the central axis z 2 of the second partial channel 11b is inclined relative to the central axis z 1 of the first partial channel section 11a.
  • FIG 5 a perspective view of a device 1 of a further example not according to the invention is shown. It is shown here that the light channel 6 is in the form of a truncated pyramid. It is also shown that both the first optical sensor 5 and the further optical sensor 13 are arranged next to one another in the exit opening 8 of the light channel 6 .
  • One dimension of the outlet opening 8 is here adapted to a dimension and geometry of the overall arrangement made up of the first optical sensor 5 and the further optical sensor 13 . In particular, the outlet opening 8 encloses 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 be combined with mutually 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 freely selected.
  • 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 design and/or arrangement can also be selected in such a way that there is no back reflection in the light channel 6 .
  • a schematic cross section through a device 1 is shown in a further embodiment. It is shown here that the light channel 6 branches at a junction into a first sub-channel 11a and a second sub-channel 11b.
  • the branching is achieved here by the formation of the light channel 6, in particular by a corresponding wall surface course.
  • the branching is designed in such a way that light 2 from a main channel section 16 of the light channel 6 radiates into the first sub-channel 11a and the second sub-channel 11b in a predetermined ratio.
  • An inlet opening 17 of the second partial channel 11b and an inlet opening 18 of the first partial channel 11a are shown.
  • Central axes z 1 , z 2 of the first sub-channel 11a and of the second sub-channel 11b are also shown. It is shown here that the central axes z 1 , z 2 of the partial channels 11a, 11b are each inclined relative to the central axis z of the main section 16 .
  • a wall surface inclination of a wall surface of the first partial channel 11a and a wall surface of the second partial channel 11b changes along the first or second partial channel 11a, 11b.
  • the wall surfaces of the first and of the second partial channel 11a, 11b are each curved.
  • the proposed device 1 offers several advantages. On the one hand, light losses are reduced since no lenses are used in the device 1. If the exit opening 8, 12 is adapted to the respective optical sensor 5, 13, light losses can also be minimized as a result, in particular if the active surface 10, 14 of the respective sensor 5, 13 completely fills or covers the corresponding outlet opening 8, 12.
  • the proposed device 1 is less sensitive to a lateral position deviation of the radiation source to be measured (e.g. the emitting, reflecting and/or scattering surface of the security document 3) compared to the lens-based embodiment, the lateral position deviation being a deviation perpendicular to the center line of the entry opening 7 designated.
  • the proposed device 1 is also less sensitive to an 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 exit opening 8, 12 is not dependent on the lateral position deviation and/or inclination, or only to a small extent.
  • the entry 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. Further, the cost and weight of the device 1 can be reduced. Due to the high light efficiency, more economical optical sensors 5, 13 can also be used, which can also be flexibly selected in terms of their shape. It is also easy to adjust and maintain.

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Description

  • 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.
  • Die DE 27 13 396 A1 offenbart ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Kennzeichnung oder Identifizierung eines Leuchtmaterial enthaltenden oder tragenden Körpers.
  • Die EP 2 573 739 A1 offenbart ein Verfahren zur Authentifizierung von Sicherheitsdokumenten, wobei das Verfahren auf ein einfaches Gerät und ein einfaches Verfahren zur Authentifizierung einer optisch variablen Einheit gerichtet ist.
  • Die GB 2 507 575 A offenbart ein Authentifizierungsgerät für die Authentifizierung eines Sicherheitsmerkmals.
  • Die EP 2 043 058 A2 offenbart ein Gerät zur Identifizierung von Banknoten, welches in automatischen Verkaufsgeräten und Geldwechselgeräten bereitgestellt wird.
  • 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, 12 und 13. 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.
  • Weiter 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.
  • Weiter ist eine Form und eine Fläche der Eintrittsöffnung verschieden von der Form bzw. Fläche der Austrittsöffnung. 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß 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 außerhalb 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. nicht-stetig, 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.
  • Weiter beschrieben wird, dass der Lichtkanal derart ausgebildet sein kann, 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.
  • Weiter beschrieben wird, dass 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 werden kann, 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 nicht erfindungsgemäße Vorrichtung,
    • Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Lichtkanal,
    • Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Lichtkanal in einem weiteren nicht erfindungsgemäßen Beispiel,
    • Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
    • Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eines weiteren nicht erfindungsgemäßen Beispiels 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 einem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel 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 Beispiel 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 β.
  • 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 das in Fig. 2 dargestellte Beispiel gelten hierbei folgende Zusammenhänge: tan β = E − D / L M
    Figure imgb0001
     und tan α = 2 × L OB / E
    Figure imgb0002
     und α ≥ N + 1 × β
    Figure imgb0003
  • Hierbei bezeichnet N die Anzahl der Reflexionen.
  • Die Länge LM und/oder die Größe der Eintrittsöffnung E und/oder der Neigungswinkel β können einstellbare Parameter bei der Herstellung des Lichtleitkörpers 4 sein. Durch Formel 1 ist der Zusammenhang zwischen Neigungswinkel β, 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 α 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 eines weiteren nicht erfindungsgemäßen Beispiels 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 β geneigt. In dieser Ausführungsform gelten folgende Zusammenhänge: tan β = E − D / 2 × L M
    Figure imgb0004
     und tan γ = E − D / 2 × L OB
    Figure imgb0005
     und
  • In Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel weist der Lichtkanal 6 eine Verzweigung des Lichtkanals 6 in einen ersten Teilkanal 11a und in einen zweiten Teilkanal 11b auf. Der erste Teilkanal 11a weist hierbei die erste Austrittsöffnung 8 auf, wobei der zweite Teilkanal 11b 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 11a (erster Teilkanalabschnitt) und in den zweiten Teilkanal 11b (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 z1 des ersten Teilkanals 11a dargestellt, die der zentralen Achse z des Hauptkanalabschnitts 16 des Lichtkanals 6 entspricht, wobei die zentrale Achse des Hauptkanalabschnitts 16 einer Mittellinie der Eintrittsöffnung 7 entspricht. Ebenfalls dargestellt ist eine Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 11a, wobei die zentrale Achse z1 einer Mittellinie der Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 11a entspricht. Wandflächen des ersten Teilkanals 11a sind hierbei gegenüber der zentralen Achse z1 des ersten Teilkanals 11a geneigt.
  • Weiter ist eine zentrale Achse z2 des zweiten Teilkanals 11b dargestellt. Die weitere zentrale Achse z2 ist hierbei orthogonal zu einer Eintrittsöffnung 17 des zweiten Teilkanals 11b orientiert und schneidet Fläche der weiteren Eintrittsöffnung 17 in ihrem geometrischen Mittelpunkt. Wandflächen des zweiten Teilkanals 11b sind hierbei gegenüber der zentralen Achse z2 des weiteren Teilkanals 11b geneigt. Hierbei ist die zentrale Achse z2 des zweiten Teilkanals 11b gegenüber der zentralen Achse z1 des ersten Teilkanalabschnitts 11a geneigt.
  • In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 eines weiteren nicht erfindungsgemäßen Beispiels 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 13 angepasst. Insbesondere umschließt die Austrittsöffnung 8 die rechteckige Einhüllende der aktiven Flächen 10, 14 (siehe Fig. 4) der beiden Sensoren 5, 13.
  • 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 10, 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 11a und einen zweiten Teilkanal 11b 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 11a und den zweiten Teilkanal 11b einstrahlt. Dargestellt ist eine Eintrittsöffnung 17 des zweiten Teilkanals 11b und eine Eintrittsöffnung 18 des ersten Teilkanals 11a. Ebenfalls dargestellt sind zentrale Achsen z1, z2 des ersten Teilkanals 11a und des zweiten Teilkanals 11b. Hierbei ist dargestellt, dass die zentralen Achsen z1, z2 der Teilkanäle 11a, 11b gegenüber der zentralen Achse z des Hauptabschnitts 16 jeweils geneigt sind.
  • Weiter dargestellt ist, dass sich eine Wandflächenneigung einer Wandfläche des ersten Teilkanals 11a sowie einer Wandfläche des zweiten Teilkanals 11b entlang des ersten bzw. zweiten Teilkanals 11a, 11b ändert. Die Wandflächen des ersten und des zweiten Teilkanals 11a, 11b 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
    • 1
    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
    11a
    erster Teilkanal
    11b
    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
    z1
    zentrale Achse des ersten Teilkanals
    z2
    zentrale Achse des weiteren Teilkanals
    E
    Durchmesser/Breite der Eintrittsöffnung
    D
    Durchmesser/Breite der Austrittsöffnung
    β
    Neigungswinkel
    α
    minimaler Einfallwinkel
    γ
    Erfassungswinkel
    LOB
    Abstand zwischen Eintrittsöffnung und zur vermessenden Oberfläche
    LM
    Länge des Lichtkanals

Claims (13)

  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) derart vollständig reflektierend ausgebildet ist/sind, dass durch die Wandfläche/n (9, 9a, 9b) kein Licht aus dem Lichtkanal (6) austreten kann, wobei der Lichtleitkörper (4) linsenfrei ausgebildet ist, wobei eine Form der Eintrittsöffnung verschieden von einer Form der Austrittsöffnung und eine Fläche der Eintrittsöffnung verschieden von der Fläche der Austrittsöffnung ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Lichtkanal (6) mindestens eine Verzweigung in einen ersten Teilkanal (11a) mit der ersten Austrittsöffnung (8) und in mindestens einen weiteren Teilkanal (11b) mit einer weiteren Austrittsöffnung (12) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) als Freiformkörper derart ausgebildet ist, 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.
  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 vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Strahlteiler (15) umfasst, der Licht (2) in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten Teilkanal (11a) und den mindestens einen weiteren Teilkanal (11b) aufteilt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzweigung derart ausgebildet ist, dass das Licht (2) in einem vorbestimmten Verhältnis auf den ersten Teilkanal (11a) und den mindestens einen weiteren Teilkanal (11b) aufgeteilt wird.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 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.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (5) ein spektraler Sensor und der mindestens eine weitere Sensor (13) ein Lichtmengensensor ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilabschnitt des Lichtkanals (6) und/oder zumindest ein Teilabschnitt des mindestens einen Teilkanals (11a, 11b) kegelstumpfförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandflächenneigung sich entlang des Lichtkanals (6) und/oder mindestens eines Teilkanals (11a, 11b) ändert, wobei 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.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (6) durch ein lichtdurchlässiges Material ausgebildet wird oder sich im Lichtkanal (6) Luft befindet.
  12. 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) derart vollständig reflektierend ausgebildet wird/werden, dass durch die Wandfläche/n (9, 9a, 9b) kein Licht aus dem Lichtkanal (6) austreten kann, wobei der Lichtleitkörper (4) linsenfrei ausgebildet ist, wobei eine Form der Eintrittsöffnung verschieden von einer Form der Austrittsöffnung und/oder eine Fläche der Eintrittsöffnung verschieden von der Fläche der Austrittsöffnung ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Lichtkanal (6) mindestens eine Verzweigung in einen ersten Teilkanal (11a) mit der ersten Austrittsöffnung (8) und in mindestens einen weiteren Teilkanal (11b) mit einer weiteren Austrittsöffnung (12) aufweist.
  13. Verfahren zur Erfassung von abgestrahltem Licht (2) eines Sicherheitsdokuments (3), wobei eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 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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