ES2836216T3 - Sensor espectral para la comprobación de documentos de valor - Google Patents
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Abstract
Sensor espectral (100) para la comprobación de un documento de valor (1) que, al hacer funcionar el sensor espectral (100), se transporta con una velocidad de transporte pasando por el sensor espectral (100), que comprende: - una unidad de iluminación (50) con una pluralidad de fuentes luminosas (15), cuyos espectros de emisión (E1-E12) son diferentes entre sí, - una unidad de control, que está configurada para encender y apagar de nuevo sucesivamente la pluralidad de las fuentes luminosas (15) de la unidad de iluminación, al hacer funcionar el sensor espectral (100), para iluminar una región (2) del documento de valor (1) con una secuencia de iluminación (B1) de pulsos de luz (P1-P12) con diferentes espectros de emisión (E1-E12), y - una óptica de reproducción (25), mediante la que se reproduce la luz emitida por la unidad de iluminación (50), al hacer funcionar el sensor espectral (100), sobre la región iluminada (2) del documento de valor (1), iluminándose mediante la óptica de reproducción una región claramente definida y delimitada espacialmente del documento de valor que se debe comprobar, y - una unidad de detección (30) para detectar luz que, al hacer funcionar el sensor espectral (100), parte de la región (2) iluminada con los pulsos de luz (P1-P12) de la secuencia de iluminación (B1), estando configurada la unidad de detección para detectar para cada uno de los pulsos de luz (P1-P12) de la secuencia de iluminación (B1) un valor de medición, que corresponde a una intensidad de la luz detectada, cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) una sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o una sección del rango espectral visualmente visible de tal manera que el sensor espectral (100), mediante la detección de los valores de medición, puede captar una distribución de intensidad espectral en la sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o en la sección del rango espectral visualmente visible, cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul y/o el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm, de tal manera que mediante la distribución de intensidad espectral pueden diferenciarse entre sí colores metaméricos (C1, C2), que pueden estar contenidos en la región iluminada (2), que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte del color metamérico (C1, C2), tal que la pluralidad de las fuentes luminosas para diferenciar los colores metaméricos - cubren el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo dos espectros de emisión diferentes (E1-E12) de las fuentes luminosas (15) y/o - cubren el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo tres espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas (15), y solapándose espectralmente los espectros de emisión de como mínimo tres de las fuentes luminosas (15), que son espectralmente adyacentes entre sí, y/o presentando en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia espectral asciende a como máximo 60 nm, y estando configurado el sensor espectral para diferenciar entre sí los colores metaméricos mediante las distribuciones de intensidad espectrales captadas, que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte de los colores metaméricos (C1, C2).
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor espectral para la comprobación de documentos de valor
La invención se refiere a un sensor espectral para la comprobación de documentos de valor y a un procedimiento para la comprobación de documentos de valor con ayuda del sensor espectral.
Para la comprobación de documentos de valor se utilizan habitualmente sensores, con los que se determina el tipo de los documentos de valor y/o con los que se comprueba la autenticidad y/o el estado de los documentos de valor. Tales sensores se utilizan para la comprobación de documentos de valor como, por ejemplo, billetes de banco, cheques, documentos de identificación, tarjetas de crédito, tarjetas bancarias, billetes, vales y similares. La comprobación de los documentos de valor tiene lugar en un dispositivo para el procesamiento de documentos de valor, en el que, según las propiedades de documento de valor que deban comprobarse, están contenidos uno o varios sensores diferentes. Habitualmente, los documentos de valor se exploran durante la comprobación mediante el sensor, moviéndose el sensor y el documento de valor de forma relativa entre sí.
En el caso de una pluralidad de sensores, los documentos de valor se iluminan con fuentes luminosas de determinados colores, para determinar a partir de la remisión de los documentos de valor en el caso de estos colores el color visualmente visible del documento de valor. De manera correspondiente a los tres receptores de color diferentes del ojo humano, estos sensores tienen solo tres canales de color, que están implementados, por ejemplo, mediante diodos emisores de luz rojos, verdes y azules (sensores RGB). Sin embargo, con tales sensores ópticos que solo presentan tres canales de color no se puede captar la distribución de intensidad espectral de la luz que parte del documento de valor.
La Patente GB2366371 A da a conocer una unidad de iluminación para billetes de banco, que presenta LED de seis grupos de LED diferentes con una longitud de onda pico diferente: un grupo de LED en el verde, un grupo de LED en el rojo y cuatro grupos de LED en el infrarrojo.
Para captar una distribución de intensidad espectral se conocen sensores espectrales, que iluminan los documentos de valor con luz blanca y detectan de manera resuelta espectralmente la luz remitida por los documentos de valor. En tales sensores espectrales se utiliza una red de difracción para el desdoblamiento espectral de la luz remitida por los documentos de valor. Sin embargo, el desdoblamiento espectral requiere una trayectoria óptica relativamente larga desde la red de difracción hasta la fila de detectores, de modo que tales sensores espectrales necesitan un gran espacio constructivo. Además, el rango espectral que puede registrarse con un sensor espectral de este tipo es relativamente estrecho, de modo que con el mismo no se puede captar una distribución de intensidad espectral a lo largo de un rango espectral ancho, puesto que las redes de difracción están optimizadas para una determinada longitud de onda, de modo que el factor de reflexión de la red es lo más grande posible para luz de esta longitud de onda. Por el contrario, para longitudes de onda que difieren de esta, el factor de reflexión de la red de difracción disminuye enormemente, de modo que de la luz de estas longitudes de onda solo están disponibles intensidades luminosas muy reducidas para la detección.
La Patente GB2122743 A da a conocer la comprobación de billetes de banco en cuanto a colores metaméricos, pero no describe cómo pueden diferenciarse entre sí estos colores metaméricos.
Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sensor espectral mejorado para la comprobación de documentos de valor, que pueda captar de una o varias regiones de un documento de valor una distribución de intensidad espectral en el rango espectral visualmente visible y/o en el rango espectral de infrarrojo cercano, y pueda diferenciar colores metaméricos entre sí.
Este objetivo se alcanza mediante los objetos de las reivindicaciones independientes. En reivindicaciones dependientes de las mismas se indican perfeccionamientos y configuraciones ventajosos de la invención.
El sensor espectral presenta una unidad de iluminación para iluminar el documento de valor que se debe comprobar mediante el sensor espectral, una óptica de reproducción y una unidad de detección. La unidad de iluminación presenta una pluralidad de fuentes luminosas, cuyos espectros de emisión son diferentes entre sí. Los espectros de emisión de estas fuentes luminosas se encuentran en el rango espectral visualmente visible y/o en el rango espectral de infrarrojo cercano. La óptica de reproducción reproduce la luz emitida por la unidad de iluminación sobre una región del documento de valor que se debe comprobar. Mediante la óptica de reproducción se consigue que pueda iluminarse una región claramente definida y delimitada espacialmente del documento de valor que se debe comprobar. La unidad de detección está configurada para detectar luz que, al hacer funcionar el sensor espectral, cuando el documento de valor se ilumina mediante la unidad de iluminación, parte de la región iluminada. La unidad de iluminación del sensor espectral presenta una pluralidad de diferentes fuentes luminosas, cuyos espectros de emisión son diferentes entre sí. Dentro de la unidad de iluminación, las fuentes luminosas pueden estar dispuestas unas al lado de otras, por ejemplo, en una retícula bidimensional, en particular en un alojamiento de fuentes luminosas común para las fuentes luminosas. Las fuentes luminosas también pueden estar dispuestas en
forma de anillo, por ejemplo, alrededor de la unidad de detección. La óptica de reproducción está configurada para reproducir la luz de emisión de cada una de las fuentes luminosas sobre un documento de valor que se debe comprobar. La luz emitida por la unidad de iluminación se reproduce mediante la óptica de reproducción a través de una trayectoria óptica definida sobre la región iluminada del documento de valor. La óptica de reproducción presenta para ello, por ejemplo, uno o varios elementos ópticos de refracción (por ejemplo, lentes) y/o elementos ópticos de difracción y/o especulares, que reproducen la luz emitida por las fuentes luminosas sobre el documento de valor. Preferentemente, la óptica de reproducción está configurada como lente de reproducción. Dado que tiene lugar una reproducción de la luz de iluminación sobre el documento de valor, la región iluminada del documento de valor está claramente definida y delimitada espacialmente. Esto representa una ventaja con respecto a una iluminación directa del documento de valor mediante las fuentes luminosas (sin una óptica que se encuentre entremedias) y en comparación con una óptica de conductor de luz sencilla (sin óptica de reproducción), mediante la que la luz no se reproduce, sino que se lleva sin una trayectoria óptica definida del conductor de luz al documento de valor.
Para reproducir la luz emitida por la unidad de iluminación de las diferentes fuentes luminosas en su mayor parte en la misma región iluminada del documento de valor, la óptica de reproducción se dispone preferentemente de tal manera que la región iluminada del documento de valor se encuentre exacta o aproximadamente en el punto focal de la óptica de reproducción. De ese modo puede conseguirse que, a pesar de la iluminación del documento de valor con diferentes fuentes luminosas dispuestas unas al lado de otras, se pueda iluminar y se pueda detectar mediante la unidad de detección esencialmente la misma región del documento de valor que se debe comprobar. La óptica de reproducción puede estar configurada para iluminar una región en forma de mancha sobre el documento de valor, en particular una mancha de iluminación redonda. Pero también puede estar configurada para iluminar una región en forma de banda sobre el documento de valor. Como óptica de reproducción puede utilizarse en el primer caso, por ejemplo, una óptica de reproducción con simetría radial y en el segundo caso, una óptica cilíndrica.
La luz emitida por las fuentes luminosas se puede recoger con ayuda de una óptica convergente, que dirige la luz captada de manera adecuada a la óptica de reproducción y que puede ser un componente de la unidad de iluminación. Las fuentes luminosas, la óptica convergente y la óptica de reproducción están dispuestas en este caso unas con respecto a otras de tal manera que la luz de emisión de cada una de las fuentes luminosas pueda reproducirse mediante la óptica convergente y la óptica de reproducción sobre un documento de valor, que, al hacer funcionar el sensor espectral, se debe comprobar mediante el sensor espectral. La óptica convergente está dispuesta entre las fuentes luminosas y la óptica de reproducción, para recoger la luz emitida por las fuentes luminosas. La óptica convergente puede estar implementada mediante una pluralidad de lentes, por ejemplo, de refracción o de difracción, dispuestas unas al lado de otras, de las que cada una recoge la luz de emisión de una de las fuentes luminosas. A este respecto, las lentes de la óptica convergente y la óptica de reproducción están preferentemente dispuestas y configuradas de tal manera que las fuentes luminosas se reproducen de manera poco nítida sobre la región iluminada del documento de valor. Además se prefiere que cada fuente luminosa de la unidad de iluminación esté separada de la lente asociada a la misma menos que la distancia focal de la lente. Las lentes de la óptica convergente pueden estar configuradas como lentes individuales o como microlentes de una matriz de microlentes.
En otros modos de realización, la óptica convergente se forma mediante uno o varios conductor(es) de luz, que está(n) dispuesto(s) entre las fuentes luminosas y la óptica de reproducción. A este respecto, puede estar previsto un conductor de luz común para todas las fuentes luminosas o un conductor de luz propio para cada fuente luminosa. La luz de emisión de las fuentes luminosas se acopla en el o en los conductores de luz y el conductor de luz conduce la luz de emisión de las fuentes luminosas a la óptica de reproducción. La luz que sale del conductor de luz se reproduce mediante la óptica de reproducción sobre el documento de valor. Como conductor de luz se puede utilizar, por ejemplo, una fibra de vidrio o un cuerpo conductor de luz con una superficie de salida de luz redonda o en forma de banda.
La unidad de iluminación presenta una pluralidad de diferentes fuentes luminosas, cuyos espectros de emisión se encuentran en el rango espectral visualmente visible y/o en el rango espectral de infrarrojo cercano y son diferentes entre sí. Es decir, la pluralidad de las fuentes luminosas proporciona una pluralidad de diferentes espectros de emisión, cuyos máximos de intensidad se encuentran en diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, cada fuente luminosa de la unidad de iluminación está configurada para la emisión de una línea de emisión a una determinada longitud de onda, cuya situación espectral se diferencia de las líneas de emisión de todas las demás fuentes luminosas de la unidad de iluminación. Sin embargo, alternativamente, la unidad de iluminación también puede presentar varias fuentes luminosas iguales, por ejemplo, para obtener también en un rango espectral con fuentes luminosas de luz débil una intensidad de iluminación suficiente. Preferentemente, la pluralidad de las fuentes luminosas cubre una sección del rango espectral de infrarrojo cercano de tal manera que el sensor espectral, mediante la detección de los valores de medición, puede captar una distribución de intensidad espectral en la sección del rango espectral de infrarrojo cercano. Las fuentes luminosas de la unidad de iluminación se seleccionan, por ejemplo, de tal manera que el sensor espectral pueda captar una distribución de intensidad espectral en el rango espectral de infrarrojo cercano, que se extiende desde el rango espectral visualmente visible hasta el rango espectral de infrarrojo cercano, por ejemplo, desde el rango espectral visualmente visible hasta como mínimo una longitud de onda de 1.000 nm, preferentemente hasta como mínimo una longitud de onda de 1.200 nm. Alternativa o adicionalmente, la pluralidad de las fuentes luminosas cubre también una sección del rango espectral visualmente
visible de tal manera que el sensor espectral pueda captar una distribución de intensidad espectral de la luz detectada en la sección del rango espectral visualmente visible. Para diferenciar colores metaméricos, la pluralidad de las fuentes luminosas cubre el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentren como mínimo dos espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas y/o cubre el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentren como mínimo tres espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas.
La unidad de iluminación puede presentar también una o varias fuentes luminosas, cuyo espectro de emisión se encuentra en el rango espectral ultravioleta. Como fuentes luminosas se utilizan preferentemente diodos que emiten luz, por ejemplo, diodos emisores de luz (LED), en particular diodos emisores de luz semiconductores o diodos emisores de luz orgánicos (OLED), y/o diodos láser, en particular láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL).
Al hacer funcionar el sensor espectral se encienden y se apagan sucesivamente las fuentes luminosas, para iluminar una región del documento de valor con una secuencia de iluminación de pulsos de luz con diferentes espectros de emisión. La unidad de detección está configurada para detectar luz que, al hacer funcionar el sensor espectral, parte de la región del documento de valor iluminada con la secuencia de iluminación. A este respecto, para cada uno de los pulsos de luz de la secuencia de iluminación se detecta un valor de medición, para captar una distribución de intensidad espectral de la luz detectada. Los valores de medición detectados corresponden en cada caso a la intensidad luminosa, que se detecta durante la iluminación con uno de los pulsos de luz de la secuencia de iluminación. La distribución de intensidad espectral de la luz detectada se deriva de los valores de medición detectados.
Para la comprobación del documento de valor se repite periódicamente la secuencia de iluminación. Como mínimo a lo largo de una región parcial del documento de valor que se debe comprobar se ilumina el documento de valor mediante la misma secuencia de iluminación. En otras regiones parciales, el documento de valor puede iluminarse mediante otra secuencia de iluminación. A este respecto, las secuencias de iluminación pueden seleccionarse en función del documento de valor que se debe comprobar. Ya a partir de los valores de medición, que se detectan durante una única secuencia de iluminación, puede determinarse una distribución de intensidad espectral de la luz que parte del documento de valor. Sin embargo, alternativamente también pueden agruparse valores de medición de las diferentes secuencias de iluminación, preferentemente valores de medición de como mínimo dos secuencias de iluminación sucesivas. Por ejemplo, se agrupan como mínimo dos valores de medición, que se detectan al iluminar con la misma fuente luminosa en secuencias de iluminación sucesivas, para dar un valor de medición resultante.
Al hacer funcionar el sensor espectral, los documentos de valor que se deben comprobar se transportan con una velocidad de transporte haciéndolos pasar por el sensor espectral. Preferentemente, la secuencia de iluminación presenta una duración que está adaptada a la velocidad de transporte del documento de valor que se debe comprobar, de tal manera que todos los pulsos de luz, que se emiten durante la secuencia de iluminación desde las fuentes luminosas, iluminan prácticamente la misma región del documento de valor. En particular, la región del documento de valor iluminada mediante el primer pulso de luz de la secuencia de iluminación y la región del documento de valor iluminada mediante el último pulso de luz de la misma secuencia de iluminación presentan un solapamiento de como mínimo el 75 %. Es decir, para todos los pulsos de luz de la misma secuencia de iluminación, las áreas de las regiones iluminadas, que se iluminan sucesivamente mediante estos pulsos de luz, a pesar del movimiento del documento de valor durante la secuencia de iluminación, son idénticas como mínimo al 75 %.
Preferentemente, el sensor espectral no está configurado para la comprobación de toda la superficie del documento de valor, sino para la comprobación del documento de valor en una o en varias pistas sobre el documento de valor. En el caso de la comprobación en varias pistas, entre las pistas están dispuestas en cada caso regiones de documento de valor, que no se comprueban mediante el sensor espectral. Las regiones iluminadas para la comprobación del documento de valor forman pistas, que discurren en paralelo entre sí y a lo largo del sentido de transporte del documento de valor. Las pistas están distribuidas de manera diferenciada sobre el documento de valor. Para cada una de las pistas están previstas como mínimo una unidad de iluminación, una óptica de reproducción y una unidad de detección según la descripción anterior. Las secuencias de iluminación se suceden preferentemente tan rápido que el documento de valor se comprueba a lo largo de cada una de las pistas casi de manera continua.
La sección del rango espectral de infrarrojo cercano, que cubren las fuentes luminosas, comprende como mínimo las longitudes de onda desde 750 nm hasta 1.000 nm y también puede comprender las longitudes de onda desde 1.000 nm hasta 1.600 nm, opcionalmente también longitudes de onda por encima de 1.600 nm. Preferentemente, el sensor espectral está equipado con fuentes luminosas, que cubren el rango espectral por encima de 1.000 nm, puesto que ventajosamente el sensor espectral puede captar entonces también una distribución de intensidad espectral en este rango espectral de onda larga, para la que no son adecuados los sensores espectrales habituales hasta la fecha, que utilizan detectores a base de silicio. La sección del rango espectral visualmente visible, que cubren las fuentes luminosas, puede ser, por ejemplo, el rango espectral que pertenece a un determinado color, por ejemplo, el rango espectral percibido por el ojo humano como rojo. Sin embargo, las fuentes luminosas también
pueden cubrir dos o más colores, de modo que la distribución de intensidad espectral se extiende por dos o más colores, por ejemplo, por el rango espectral verde y el rojo. Los espectros de emisión de las fuentes luminosas de la unidad de iluminación comprenden, por ejemplo, como mínimo 5 espectros de emisión diferentes en el rango espectral visualmente visible. Sin embargo, la sección del rango espectral visualmente visible, que cubren las fuentes luminosas, también puede ser todo el rango espectral visualmente visible.
La sensibilidad espectral del ojo se basa en solo tres canales de color. Por tanto, existen colores, que aunque son diferentes entre sí, desencadenan en el ojo humano la misma impresión de color. Tales colores, que aunque tienen diferentes propiedades espectrales, se ven iguales para el ser humano, en las mismas condiciones de iluminación, se denominan colores metaméricos. Los sensores hasta la fecha, que (como el ojo humano) solo presentan tres canales de color, por ejemplo, sensores RGB, no pueden diferenciar entre sí los colores metaméricos. Sin embargo, el sensor espectral según la invención está configurado para diferenciar colores metaméricos. En el sensor espectral, los espectros de emisión de las fuentes luminosas se seleccionan de tal manera que puedan diferenciarse entre sí los colores metaméricos mediante las distribuciones de intensidad espectrales captadas por el sensor espectral. Por ejemplo, el sensor espectral puede captar para dos colores metaméricos, que están contenidos en el mismo o en diferentes documentos de valor, en cada caso una distribución de intensidad espectral, de modo que estas puedan compararse entre sí y establecerse sus diferencias.
En el sensor espectral, los espectros de emisión de las fuentes luminosas están ubicados espectralmente de manera preferente de tal forma que pueden diferenciarse entre sí colores metaméricos, que pueden estar contenidos en la región iluminada del documento de valor, mediante la respectiva distribución de intensidad espectral, que el sensor espectral puede captar al detectar la luz que parte del color metamérico. La pluralidad de las fuentes luminosas cubre el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul y/o el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que mediante el sensor espectral pueden diferenciarse entre sí colores metaméricos, que pueden estar contenidos en la región iluminada, mediante la distribución de intensidad espectral, que el sensor espectral capta al detectar la luz que parte del color metamérico. Para diferenciar colores metaméricos, cuyas propiedades ópticas se diferencian dentro un determinado canal de color (por ejemplo, rojo), las fuentes luminosas se seleccionan de tal manera que dentro del rango espectral de este canal de color se encuentran como mínimo dos espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas. Para que el sensor espectral pueda diferenciar entre sí muchos colores metaméricos diferentes, se prefiere cubrir también canales de color adicionales (por ejemplo, verde, azul) mediante en cada caso como mínimo dos espectros de emisión diferentes. Lo análogo es válido para la diferenciación de colores, cuyas propiedades ópticas se diferencian en el rango espectral de infrarrojo cercano. Por tanto, se prefiere que la pluralidad de las fuentes luminosas cubra el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentren como mínimo dos espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas. Con respecto al rango espectral de infrarrojo cercano, la pluralidad de las fuentes luminosas cubre el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm y opcionalmente también el rango espectral de infrarrojo cercano desde 1.000 nm hasta 1.600 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentren como mínimo tres, preferentemente como mínimo cinco, espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas.
Además, los espectros de emisión de como mínimo tres, en particular de como mínimo cinco, de las fuentes luminosas, que son espectralmente adyacentes entre sí, se solapan espectralmente y/o presentan en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia espectral asciende a como máximo 60 nm. Por ejemplo, cada uno de los espectros de emisión de las fuentes luminosas de la unidad de iluminación se solapa espectralmente con como mínimo uno de los espectros de emisión de una de las otras fuentes luminosas espectralmente adyacentes de la unidad de iluminación.
La unidad de detección presenta preferentemente una sensibilidad espectral, que espectralmente presenta una banda tan ancha que, mediante la unidad de detección, puede detectarse la luz de emisión de cada una de las fuentes luminosas de la unidad de iluminación. En particular, la unidad de detección está configurada como mínimo para la detección de luz en el rango espectral visualmente visible y para la detección de luz del rango espectral de infrarrojo cercano adyacente a la misma hasta como mínimo 1.000 nm. Aunque las unidades de detección a base de silicio usadas habitualmente son adecuadas para el rango espectral visualmente visible, no lo son para el rango espectral por encima de 1.000 nm. Por tanto, es especialmente ventajoso equipar el sensor espectral con una unidad de detección, que esté configurada tanto para la detección de luz en el rango espectral visualmente visible como del rango espectral de infrarrojo cercano hasta más allá de 1.000 nm. En particular, el sensor espectral presenta con este fin como unidad de detección un fotodetector de InGaAs, que está configurado tanto para la detección de luz en el rango espectral de infrarrojo cercano, en particular para la detección de longitudes de onda por encima de 1.000 nm, como para la detección de luz en el rango espectral visualmente visible.
Para detectar la luz de remisión, el sensor espectral también puede contener varias unidades de detección iguales, por ejemplo, para detectar la luz de remisión a lo largo de una región angular mayor. El sensor espectral también puede presentar varias unidades de detección diferentes, por ejemplo, para ampliar el rango espectral que puede detectarse con el sensor espectral. A este respecto, las diferentes unidades de detección pueden estar dispuestas unas al lado de otras o unas detrás de otras, por ejemplo, en forma de una estructura de tipo sándwich.
Los valores de medición captados por la unidad de detección se evalúan mediante una unidad de evaluación, que puede formar parte del sensor espectral o también se forma mediante una unidad de evaluación externa. Preferentemente, ya mediante el sensor espectral, en particular mediante una unidad de evaluación interna del sensor espectral, tiene lugar como mínimo un procesamiento previo de los valores de medición. La evaluación adicional puede tener lugar también mediante la unidad de evaluación interna o alternativamente mediante una unidad de evaluación central del dispositivo, en la que está incorporado el sensor espectral.
Delante de la unidad de detección puede estar dispuesta una óptica de detección, mediante la que se recoge la luz que parte del documento de valor y se dirige a una región sensible a la luz de la unidad de detección.
La óptica de detección comprende, por ejemplo, uno o varios espejos o elementos ópticos de refracción o de difracción. La óptica de detección y la unidad de detección están configuradas y dispuestas de tal manera que, al hacer funcionar el sensor espectral, de la luz, que parte de la región iluminada, solo se detecta luz de una región de detección del documento de valor, que está dispuesta completamente dentro de la región iluminada. Dado que la región de detección está dispuesta completamente dentro de la región iluminada, se consigue que la intensidad luminosa detectada sea insensible a movimientos de vibración del documento de valor, que pueden aparecer durante el transporte del documento de valor. El sensor espectral se vuelve de ese modo además también tolerante a eventuales fluctuaciones de posición de la unidad de iluminación, de la óptica de reproducción, de la unidad de detección o de la óptica de detección, que pueden resultar durante la producción o durante el ensamblaje del sensor espectral. Preferentemente, la región de detección está dispuesta completamente dentro de una sección iluminada de manera homogénea de la región iluminada. En la sección iluminada de manera homogénea, la intensidad de la iluminación está distribuida preferentemente de manera homogénea para todos los pulsos de luz de la secuencia de iluminación.
Para el sensor espectral está prevista una unidad de control, que está configurada para encender y apagar de nuevo sucesivamente las fuentes luminosas de la unidad de iluminación, para iluminar el documento de valor sucesivamente con diferentes espectros de emisión de las diferentes fuentes luminosas. La unidad de control puede estar configurada como parte del sensor espectral, pero también puede estar configurada como unidad de control externa, por ejemplo, como parte de un dispositivo para el procesamiento de documentos de valor, en el que se incorpora el sensor espectral. La unidad de control está configurada para controlar la unidad de iluminación del sensor espectral, en particular las fuentes luminosas, y la unidad de detección del sensor espectral. Al hacer funcionar el sensor espectral, la unidad de control enciende y apaga de nuevo sucesivamente las fuentes luminosas, por ejemplo, de modo que en todo momento esté encendida exactamente una de las fuentes luminosas. Sin embargo, en uno o varios momentos también pueden estar encendidas al mismo tiempo varias de las fuentes luminosas, por ejemplo, varias fuentes luminosas con el mismo espectro de emisión. Además, la unidad de control provoca que la unidad de detección detecte durante la fase encendida de las fuentes luminosas en cada caso un valor de medición, que corresponde a la intensidad luminosa que parte del documento de valor. Dado que la unidad de detección capta de manera síncrona a la iluminación mediante las fuentes luminosas en cada caso un valor de medición, se detecta así para aquellas longitudes de onda, que están predeterminadas mediante el espectro de emisión de la respectiva fuente luminosa, la intensidad luminosa que parte del documento de valor.
En la configuración del sensor espectral se fijan las secuencias de iluminación, que se utilizan para la comprobación del documento de valor, en particular cuáles de las fuentes luminosas se encienden y se apagan para la iluminación del documento de valor. La unidad de control prevista para el sensor espectral puede configurarse ya durante la producción del sensor espectral. Sin embargo, puede estar previsto que la configuración de la unidad de control no se realice hasta después de la finalización del sensor espectral. Además, puede estar previsto que la configuración de la unidad de control pueda variarse también tras la puesta en funcionamiento del sensor espectral. Una reconfiguración de este tipo tras la puesta en funcionamiento puede realizarse, por ejemplo, por parte del fabricante del sensor espectral o por parte de un operario del sensor espectral o del dispositivo, en el que está incorporado el sensor espectral. Durante la reconfiguración también puede ser necesario adaptar el control de la unidad de detección al control de la unidad de iluminación, por ejemplo, cuando se varía el número de las fuentes luminosas encendidas y apagadas para la medición. Durante la reconfiguración también tiene que adaptarse la unidad de evaluación, que se utiliza para la evaluación de los valores de medición detectados, a la configuración variada de la unidad de control, por ejemplo, cuando para la comprobación del documento de valor deban utilizarse otras fuentes luminosas.
Preferentemente, el sensor espectral presenta además una carcasa, en la que están dispuestas la unidad de iluminación, la óptica de reproducción y la unidad de detección, opcionalmente también la unidad de control y la óptica de detección.
Un aspecto adicional de la invención es un procedimiento para la comprobación de documentos de valor, que puede realizarse con ayuda del sensor espectral descrito anteriormente. Para la comprobación de un documento de valor se transporta el documento de valor con una velocidad de transporte haciéndolo pasar por el sensor espectral. El documento de valor se ilumina mediante una unidad de iluminación, que presenta una pluralidad de fuentes luminosas, cuyos espectros de emisión son diferentes entre sí. La pluralidad de las fuentes luminosas se encienden y se apagan sucesivamente durante la iluminación del documento de valor, para iluminar una región del documento
de valor con una secuencia de iluminación de pulsos de luz con diferentes espectros de emisión. La luz emitida por la unidad de iluminación se reproduce con ayuda de una óptica de reproducción sobre la región iluminada del documento de valor. La luz emitida por las fuentes luminosas se recoge preferentemente con ayuda de una óptica convergente, que está dispuesta entre las fuentes luminosas y la óptica de reproducción. La luz que parte de la región iluminada del documento de valor se detecta. A este respecto, para cada uno de los pulsos de luz de la secuencia de iluminación se detecta un valor de medición, para captar una distribución de intensidad espectral de la luz que parte de la región iluminada. La pluralidad de las fuentes luminosas cubre como mínimo una sección del rango espectral visualmente visible y/o del rango espectral de infrarrojo cercano de tal manera que, mediante la detección de los valores de medición, se capta una distribución de intensidad espectral en la sección del rango espectral visualmente visible y/o del rango espectral de infrarrojo cercano. La pluralidad de las fuentes luminosas cubren, para diferenciar los colores metaméricos, el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo dos espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas y/o cubren el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo tres espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas, solapándose espectralmente los espectros de emisión de como mínimo tres de las fuentes luminosas, que son espectralmente adyacentes entre sí, y/o presentando en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia espectral asciende a como máximo 60 nm.
En un ejemplo de realización, la unidad de iluminación presenta un alojamiento de fuentes luminosas, en el que están previstas una pluralidad de posiciones de fuente luminosa, de las que cada una está configurada para alojar una fuente luminosa. Las posiciones de fuente luminosa están dispuestas unas al lado de otras sobre el alojamiento de fuentes luminosas y se definen mediante una pluralidad de depresiones individuales, mediante las que se puede alojar en cada caso una fuente luminosa en forma de chip. Sin embargo, las posiciones de fuente luminosa también pueden definirse mediante elevaciones y/o mediante superficies de contacto eléctricas, que puede presentar el alojamiento de fuentes luminosas, que están configuradas para alojar una fuente luminosa en forma de chip.
La unidad de iluminación del sensor espectral puede presentar una óptica convergente. La óptica convergente está configurada, por ejemplo, como matriz de microlentes, que contiene una pluralidad de microlentes. A este respecto, la matriz de microlentes y el alojamiento de fuentes luminosas se disponen entre sí de tal manera que cada una de las fuentes luminosas dispuestas sobre el alojamiento de fuentes luminosas está asociada exactamente a una de las microlentes. Al hacer funcionar el sensor espectral se recoge así la luz de emisión de cada una de las fuentes luminosas mediante exactamente una microlente de la matriz de microlentes. Mediante la microlente asociada a la respectiva fuente luminosa se puede recoger la luz de emisión de las fuentes luminosas con una eficacia elevada. Para obtener una asociación biunívoca entre las microlentes y las fuentes luminosas, la disposición de las microlentes en la matriz de microlentes y la disposición de las fuentes luminosas sobre el alojamiento de fuentes luminosas son iguales. Por ejemplo, las microlentes y las fuentes luminosas están dispuestas en la misma retícula bidimensional. Preferentemente, la matriz de microlentes está configurada como cuerpo de una sola pieza, que presenta medios de sujeción que son parte integral del cuerpo de una sola pieza. El alojamiento de fuentes luminosas presenta una pieza complementaria que encaja con los medios de sujeción de la matriz de microlentes.
Mediante la utilización de la matriz de microlentes se obtienen grandes ventajas en comparación con una unidad de iluminación, en la que para cada fuente luminosa se utiliza una lente individual, puesto que en este caso tendría que preverse para cada una de las lentes individuales un soporte individual y garantizarse durante la sujeción de las lentes individuales el posicionamiento exacto en relación con la respectiva fuente luminosa. A este respecto, puede ser necesario que la posición y/u orientación exacta de las lentes individuales tenga que ajustarse posteriormente. Por el contrario, en el caso de utilizar una matriz de microlentes, que presenta para cada fuente luminosa exactamente una microlente, basta un único posicionamiento exacto. Este posicionamiento puede tener lugar mediante los medios de sujeción de la matriz de microlentes, que se conectan con las piezas complementarias correspondientes del alojamiento de fuentes luminosas. Por tanto, la producción del sensor espectral puede tener lugar de manera mucho más sencilla y sin ajuste. A diferencia de la implementación de una iluminación correspondiente con lentes individuales, que se tienen que soportar individualmente y en cuya disposición quedan siempre espacios intermedios, en el caso de la matriz de microlentes además no existe entre las microlentes individuales un espacio intermedio o solo uno mínimo. Dado que la matriz de microlentes está configurada como cuerpo de una sola pieza, se puede producir una transición directa de una microlente a otra. Por tanto, mediante la matriz de microlentes puede conseguirse casi una convergencia de luz que cubra toda la superficie. Mediante la matriz de microlentes se forma una unidad de iluminación, que presenta una alta eficacia de convergencia de luz y es muy compacta.
A continuación se explica la invención a modo de ejemplo mediante las siguientes figuras. Muestran:
la figura 1 un sensor espectral, que comprueba un documento de valor que se transporta pasando por el sensor espectral,
la figura 2a un ejemplo de los espectros de emisión de las fuentes luminosas de la unidad de iluminación (con intensidad normalizada),
la figura 2b un transcurso temporal de la iluminación mediante varias secuencias de iluminación de en cada caso una pluralidad de pulsos de luz,
la figura 3a un fragmento de un documento de valor, sobre el que están representadas la región iluminada y la región de detección,
las figuras 3b-c fragmentos de un documento de valor en el momento del primer (figura 3b) y del último pulso de luz (figura 3c) de una secuencia de iluminación, mostrándose el desplazamiento de la región iluminada durante una secuencia de iluminación,
las figuras 4a-b un ejemplo de las distribuciones de intensidad espectrales de dos colores metaméricos, que se diferencian entre sí en el rango espectral rojo, y los valores de medición de un sensor espectral. El sensor espectral para la comprobación de documentos de valor se explica a continuación con el ejemplo de un sensor de remisión. Sin embargo, el sensor espectral según la invención también puede estar configurado como sensor de transmisión. Para ello, la unidad de detección se dispondrá de manera opuesta a la unidad de iluminación, de modo que se detecte la luz de iluminación transmitida por el documento de valor.
La figura 1 muestra un ejemplo de un sensor espectral 100, que está configurado para la comprobación de documentos de valor 1, que se transportan haciéndolos pasar por el sensor espectral 100. Para la iluminación del documento de valor 1, el sensor espectral 100 presenta una unidad de iluminación 50, que está equipada con una pluralidad de fuentes luminosas 15 con una pluralidad de diferentes espectros de emisión. La luz de iluminación emitida por la unidad de iluminación 50 se reproduce mediante una óptica convergente y una lente de reproducción 25 sobre el documento de valor 1. La óptica convergente 20 está configurada en este ejemplo como matriz de microlentes 20. Sin embargo, para reproducir la luz emitida por la unidad de iluminación 50 sobre el documento de valor 1, como óptica de reproducción, alternativamente a la lente de reproducción 25, también pueden utilizarse otros componentes ópticos, por ejemplo, sistemas de lentes, uno o varios componentes ópticos de difracción, por ejemplo, lentes de Fresnel, o espejos de reproducción. Desde el documento de valor 1 se remiten, en función de las propiedades ópticas del documento de valor 1, partes de la luz de iluminación. La luz remitida por el documento de valor 1 se detecta con ayuda de una unidad de detección 30, que presenta una región sensible a la luz 31. La unidad de detección 30 puede estar formada, por ejemplo, por un fotodiodo de InGaAs o un fototransistor de InGaAs. Delante de la unidad de detección 30 está dispuesta una óptica de detección 35, mediante la que se recoge la luz remitida por el documento de valor 1 y se dirige a la región sensible a la luz 31. En el ejemplo mostrado, la luz de iluminación se reproduce en perpendicular sobre el documento de valor 1 y la unidad de detección 30 detecta la luz remitida con un ángulo inclinado. Alternativamente, la iluminación también puede tener lugar con un ángulo inclinado y la unidad de detección 30 detectar la luz remitida en la dirección perpendicular o en la dirección inclinada.
En el ejemplo de la figura 1, la unidad de iluminación 50 comprende un alojamiento de fuentes luminosas 10, sobre el que están previstas una pluralidad de posiciones de fuente luminosa 11, de las que cada una está configurada para alojar una fuente luminosa 15. El alojamiento de fuentes luminosas 10 está configurado, por ejemplo, como placa de circuito impreso y presenta una estructura de cableado eléctrico necesaria para hacer funcionar las fuentes luminosas 15 (no mostrada), que permite un control selectivo de cada fuente luminosa individual 15. Las posiciones de fuente luminosa 11 están formadas en este ejemplo mediante depresiones en el alojamiento de fuentes luminosas 10, en las que está sujeta en cada caso una fuente luminosa 15. Para la formación de una unidad de iluminación 50 se dotan algunas o todas las posiciones de fuente luminosa 11 de en cada caso una fuente luminosa 15. Como fuentes luminosas 15 se utilizan, por ejemplo, LED y/u OLED y/o VCSEL.
La matriz de microlentes 20 de la unidad de iluminación presenta una pluralidad de microlentes 21. El alojamiento de fuentes luminosas 10 y la matriz de microlentes están adaptados entre sí de tal manera que a cada una de las posiciones de fuente luminosa 11 está asociada exactamente una de las microlentes 21. Con este fin, las microlentes 21 dentro de la matriz de microlentes 20 están dispuestas en la misma retícula en la que están dispuestas las posiciones de fuente luminosa 11 sobre el alojamiento de fuentes luminosas 10. La luz emitida por las fuentes luminosas individuales 15 se recoge mediante la microlente 21 dispuesta por encima de la respectiva fuente luminosa 15. La matriz de microlentes 20 está configurada como cuerpo de una sola pieza y se forma, por ejemplo, mediante un cuerpo de vidrio o mediante un cuerpo de plástico transparente. El diámetro de las microlentes individuales se encuentra, por ejemplo, en el rango de p.m o en el rango de mm. Para la sujeción de la matriz de microlentes 20, el cuerpo de la matriz de microlentes 20 está equipado con espigas de sujeción 22, que se insertan en agujeros apropiados para las mismas en el alojamiento de fuentes luminosas 10. Mediante la sujeción de la matriz de microlentes 20 por medio de las espigas de sujeción 22 se consigue automáticamente la posición óptima de la matriz de microlentes 20 en relación con las fuentes luminosas 15. Por tanto, durante la producción del sensor espectral 100 no es necesario un ajuste de la unidad de iluminación 50.
El sensor espectral 100 presenta una carcasa 90, en cuyo lado inferior está dispuesta una ventana transparente 101. La luz emitida por la unidad de iluminación 50 se dirige a través de la ventana 101 a un documento de valor 1 que se debe comprobar, que se transporta haciéndolo pasar por el sensor espectral 100 a lo largo de un sentido de transporte T. La unidad de iluminación 50, en particular las fuentes luminosas 15, y la unidad de detección 30 se
controlan por una unidad de control 60, que en este ejemplo está dispuesta dentro de la carcasa 90. La unidad de control 60 enciende y apaga de nuevo sucesivamente las fuentes luminosas 15, por ejemplo, de modo que en todo momento está encendida en cada caso exactamente una fuente luminosa 15. Durante la fase encendida de las fuentes luminosas, la unidad de detección 30 detecta en cada caso un valor de medición, que corresponde a la intensidad luminosa remitida por el documento de valor 1. El documento de valor 1 se ilumina sucesivamente con los diferentes espectros de emisión de las diferentes fuentes luminosas 15. Dado que la unidad de detección 30 detecta de manera síncrona a la iluminación mediante las fuentes luminosas 15 en cada caso un valor de medición, para los diferentes espectros de emisión de las fuentes luminosas 15 se detecta la intensidad luminosa remitida por el documento de valor 1.
Las fuentes luminosas 15 presentan una pluralidad de diferentes espectros de emisión. La figura 2a muestra los espectros de emisión E1-E12 de las fuentes luminosas para un ejemplo, en el que la unidad de iluminación presenta doce fuentes luminosas 15, cuyos espectros de emisión se encuentran en parte en el rango espectral visualmente visible y en parte en el rango espectral de infrarrojo cercano. En este ejemplo, los máximos de emisión E1-E12 de las doce fuentes luminosas 15 se encuentran a diferentes longitudes de onda A.1-A.12. Las distancias espectrales entre los máximos de emisión individuales a X4-X8 ascienden en este ejemplo en cada caso a menos de 60 nm. Los espectros de emisión E10, E11 y E12 de las fuentes luminosas espectralmente adyacentes entre sí a A.10, A.11 y A.12 se solapan espectralmente entre sí.
La unidad de control 60 controla las fuentes luminosas 15 de modo que la secuencia de iluminación B1, con la que se encienden y apagan las fuentes luminosas 15, se repite periódicamente. La figura 2b muestra a modo de ejemplo una secuencia de iluminación B1, que está compuesta por 12 pulsos de luz P1-P12, y se repite periódicamente (B2, B3, ...). Por ejemplo, la unidad de control 60 puede estar programada de tal manera que durante cada una de las secuencias de iluminación B1, B2, B3 se encienda y se apague exactamente una vez cada fuente luminosa 15 de la unidad de iluminación 50. Alternativamente, la misma fuente luminosa 15 también puede controlarse varias veces por secuencia de iluminación, por ejemplo, para compensar la baja intensidad de una fuente luminosa de poca intensidad 15 mediante una medición múltiple. Una secuencia de iluminación puede contener, o bien el control de todas las fuentes luminosas 15 presentes en la unidad de iluminación 50, o bien solo una cantidad parcial de las fuentes luminosas 15 presentes. Tras la secuencia de iluminación B1, es decir tras haber captado un valor de medición bajo iluminación con cada espectro de emisión E1-E12, que está previsto para la medición, se inicia la siguiente secuencia de iluminación B2, en la que de nuevo bajo iluminación con cada espectro de emisión E1-E12, que está previsto para la medición, se registra un valor de medición etc. Entre las secuencias de iluminación B1, B2, B3 puede haber una pausa de iluminación. Los valores de medición obtenidos durante una secuencia de iluminación proporcionan la dependencia espectral de la remisión de la respectiva región de detección sobre el documento de valor. Opcionalmente pueden agruparse varios valores de medición, que se detectan en secuencias de iluminación sucesivas al iluminar con la misma fuente luminosa, para dar un valor de medición resultante. Así pueden agruparse, por ejemplo, el valor de medición, que se detecta bajo la iluminación con el primer pulso de luz P1 de la primera secuencia de iluminación B1, y el valor de medición, que se detecta bajo la iluminación con el primer pulso de luz P1 de la segunda secuencia de iluminación B2, para dar un valor de medición resultante.
La figura 3a muestra una región parcial del documento de valor 1, sobre el que se muestra la región 2 iluminada por la unidad de iluminación 50. Mediante los pulsos de luz P1-P12 de la secuencia de iluminación B1 se ilumina una sección 4 de la región de iluminación 2 en cada caso con una intensidad luminosa homogénea. Además se muestra la región de detección 3, que está dispuesta completamente dentro de la sección iluminada de manera homogénea 4 de la región de iluminación 2.
La duración At de las secuencias de iluminación B1, B2, B3, ... está adaptada a la velocidad de transporte del documento de valor 1 de tal manera que, mediante los diferentes valores de medición de una secuencia de iluminación, se detecta como mínimo aproximadamente la luz remitida de la misma región de detección 3 sobre el documento de valor 1. Con fines de ilustración, las figuras 3b y 3c muestran una región parcial del documento de valor 1 en dos momentos diferentes tP1 y tP12. La sección iluminada de manera homogénea 4 no está dibujada en las figuras 3b, 3c. En el momento tP1 se ilumina el documento de valor 1 mediante el primer pulso de luz P1 de la secuencia de iluminación B1, designándose la región iluminada a este respecto con 2p1 y la región de detección asociada con 3P1, véase la figura 3b. Mediante el transporte del documento de valor, el documento de valor 1 se mueve desde el momento tp1 hasta el momento tp12 por un tramo d a lo largo del sentido de transporte T. En el momento tp12 se ilumina el documento de valor 1 mediante el último pulso de luz P12 de la secuencia de iluminación B1, designándose la región iluminada a este respecto con 2p12 y la región de detección asociada con 3p12, véase la figura 3c. Además, en la figura 3c se esboza también de nuevo la región 2p1 iluminada mediante el primer pulso de luz P1 del documento de valor 1, que está desplazada con respecto a la región iluminada 2p12 por el tramo d. Sin embargo, en comparación con la longitud L de la región iluminada, el tramo d es muy corto. Por tanto, las posiciones de la región iluminada 2 p12 y de la región de detección 3p12 sobre el documento de valor solo están desplazadas ligeramente en comparación con las posiciones de la región iluminada 2 p1 y de la región de detección 3p1 sobre el documento de valor 1. Con respecto a la longitud L de la región iluminada, el tramo d, que recorre el documento de valor 1 desde el inicio hasta el final de la misma secuencia de iluminación, es tan corto que las dos regiones iluminadas 2p1 y 2p12 se solapan a nivel de área como mínimo en un 75 %.
La figura 4a muestra un ejemplo de un espectro de remisión (línea discontinua) de un primer color C1. Los símbolos x marcan los valores de medición que detecta un sensor espectral durante la captación de la distribución de intensidad espectral del primer color C1. Para captar la distribución de intensidad espectral, este sensor espectral usa fuentes luminosas de diez longitudes de onda diferentes A.1-A.10, de las que cinco se encuentran en el rango espectral rojo (ROJO) (A4-A.8). En la figura 4b, además del espectro de remisión del primer color C1, también se representa el espectro de remisión de un segundo color C2 (línea continua) así como los valores de medición designados con el símbolo o, que detecta el sensor espectral durante la captación de la distribución de intensidad espectral del segundo color C2. El primer color C1 y el segundo color C2 son colores metaméricos entre sí, diferenciándose entre sí sus espectros de remisión solo en el rango espectral rojo y discurriendo por lo demás de manera idéntica.
Aunque los sensores RGB hasta la fecha pueden detectar luz de remisión en el rango espectral rojo, detectan todo el canal de color rojo ROJO de manera integral. Esto significa que se detecta la intensidad total de la luz de remisión que se encuentra en el rango espectral rojo, independientemente de su distribución espectral dentro del rango espectral rojo. Un sensor RGB solo puede diferenciar dos colores entre sí, cuando los dos colores se diferencian en su intensidad total, que el sensor RGB detecta del respectivo color en uno de sus canales de color. Dado que los dos espectros de remisión de los colores C1 y C2, vistos a través del rango espectral rojo, presentan la misma área (véase la figura 4b), el sensor RGB, que mide de manera integral el rango espectral rojo ROJO, detectaría de los dos colores en el rojo la misma intensidad total. En consecuencia, el sensor RGB no puede diferenciar los dos colores metaméricos C1 y C2 entre sí.
Sin embargo, el sensor espectral según la invención puede diferenciar entre sí colores metaméricos mediante la distribución de intensidad espectral, que el sensor espectral capta de estos colores dentro de un canal de color. En el ejemplo de las figuras 4a, b, el sensor espectral puede diferenciar los dos colores C1 y C2 mediante la comparación de la distribución de intensidad espectral dentro del rango espectral rojo, en particular mediante la comparación de los cinco valores de medición (x u o), que detecta a las longitudes de onda X4 a X8.
Claims (14)
1. Sensor espectral (100) para la comprobación de un documento de valor (1) que, al hacer funcionar el sensor espectral (100), se transporta con una velocidad de transporte pasando por el sensor espectral (100), que comprende:
- una unidad de iluminación (50) con una pluralidad de fuentes luminosas (15), cuyos espectros de emisión (E1-E12) son diferentes entre sí,
- una unidad de control, que está configurada para encender y apagar de nuevo sucesivamente la pluralidad de las fuentes luminosas (15) de la unidad de iluminación, al hacer funcionar el sensor espectral (100), para iluminar una región (2) del documento de valor (1) con una secuencia de iluminación (B1) de pulsos de luz (P1-P12) con diferentes espectros de emisión (E1-E12), y
- una óptica de reproducción (25), mediante la que se reproduce la luz emitida por la unidad de iluminación (50), al hacer funcionar el sensor espectral (100), sobre la región iluminada (2) del documento de valor (1), iluminándose mediante la óptica de reproducción una región claramente definida y delimitada espacialmente del documento de valor que se debe comprobar, y
- una unidad de detección (30) para detectar luz que, al hacer funcionar el sensor espectral (100), parte de la región (2) iluminada con los pulsos de luz (P1-P12) de la secuencia de iluminación (B1), estando configurada la unidad de detección para detectar para cada uno de los pulsos de luz (P1-P12) de la secuencia de iluminación (B1) un valor de medición, que corresponde a una intensidad de la luz detectada,
cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) una sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o una sección del rango espectral visualmente visible de tal manera que el sensor espectral (100), mediante la detección de los valores de medición, puede captar una distribución de intensidad espectral en la sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o en la sección del rango espectral visualmente visible, cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul y/o el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm, de tal manera que mediante la distribución de intensidad espectral pueden diferenciarse entre sí colores metaméricos (C1, C2), que pueden estar contenidos en la región iluminada (2), que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte del color metamérico (C1, C2), tal que la pluralidad de las fuentes luminosas para diferenciar los colores metaméricos
- cubren el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo dos espectros de emisión diferentes (E1-E12) de las fuentes luminosas (15) y/o
- cubren el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo tres espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas (15), y solapándose espectralmente los espectros de emisión de como mínimo tres de las fuentes luminosas (15), que son espectralmente adyacentes entre sí, y/o presentando en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia espectral asciende a como máximo 60 nm, y estando configurado el sensor espectral para diferenciar entre sí los colores metaméricos mediante las distribuciones de intensidad espectrales captadas, que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte de los colores metaméricos (C1, C2).
2. Sensor espectral (100), según la reivindicación 1, caracterizado por que las fuentes luminosas (15) se seleccionan de tal manera que el sensor espectral (100) puede captar una distribución de intensidad espectral, que se extiende desde el rango espectral visualmente visible hasta el rango espectral de infrarrojo cercano, preferentemente desde el rango espectral visualmente visible hasta como mínimo una longitud de onda de 1.000 nm, en particular desde el rango espectral visualmente visible hasta como mínimo una longitud de onda de 1.200 nm.
3. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de las fuentes luminosas (15) cubren el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo cinco espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas (15).
4. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de las fuentes luminosas (15) cubren además el rango espectral de infrarrojo cercano desde 1.000 nm hasta 1.600 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo tres, preferentemente como mínimo cinco, espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas (15).
5. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los espectros de emisión (E1-E12) de la pluralidad de las fuentes luminosas (15) comprenden como mínimo cinco espectros de emisión diferentes en el rango espectral visualmente visible.
6. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los espectros de emisión de como mínimo cinco de las fuentes luminosas (15), que son espectralmente adyacentes entre sí, se solapan espectralmente y/o presentan en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia
espectral asciende a como máximo 60 nm.
7. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de iluminación (50) presenta una óptica convergente, que está dispuesta entre las fuentes luminosas (15) y la óptica de reproducción (25), para recoger la luz emitida por las fuentes luminosas (15), presentando la óptica convergente en particular una pluralidad de lentes dispuestas unas al lado de otras, mediante las que se puede recoger en cada caso la luz emitida por una de las fuentes luminosas (15).
8. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor espectral (100) presenta una óptica de detección (35), estando configuradas y dispuestas la óptica de detección (35) y la unidad de detección (30) de tal manera que, al hacer funcionar el sensor espectral (100), de la luz que parte de la región iluminada (2) solo se detecta luz de una región de detección (3) del documento de valor (1), que está dispuesta completamente dentro de la región iluminada (2), estando dispuesta la región de detección (3) de manera preferente completamente dentro de una sección iluminada de manera homogénea (4) de la región iluminada (2).
9. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la duración (At) de la secuencia de iluminación (B1) está adaptada a la velocidad de transporte del documento de valor (1) de tal manera que todos los pulsos de luz (P1-P12) que se emiten durante la secuencia de iluminación (B1) por las fuentes luminosas (15) iluminan prácticamente la misma región (2) del documento de valor (1).
10. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la región (2p1) iluminada mediante el primer pulso de luz (P1) de la secuencia de iluminación (B1) sobre el documento de valor (1) y la región (2p12) iluminada mediante el último pulso de luz (P12) de la misma secuencia de iluminación (B1) sobre el documento de valor (1) tienen un solapamiento de como mínimo el 75 %.
11. Sensor espectral (100), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de detección (30) es un fotodetector de InGaAs, que está configurado tanto para la detección de luz en el rango espectral visualmente visible como para la detección de luz en el rango espectral de infrarrojo cercano.
12. Procedimiento para la comprobación de documentos de valor, con las etapas de:
- transportar un documento de valor (1) que se debe comprobar con una velocidad de transporte haciéndolo pasar por un sensor espectral (100), que está configurado para la comprobación del documento de valor (1),
- iluminar el documento de valor (1) mediante una unidad de iluminación (50) del sensor espectral (100), que presenta una pluralidad de fuentes luminosas (15), cuyos espectros de emisión (E1-E12) son diferentes entre sí, cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) una sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o una sección del rango espectral visualmente visible de tal manera que el sensor espectral (100), mediante la detección de los valores de medición, puede captar una distribución de intensidad espectral en la sección del rango espectral de infrarrojo cercano y/o en la sección del rango espectral visualmente visible, y cubriendo la pluralidad de las fuentes luminosas (15) el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul y/o el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que pueden diferenciarse entre sí colores metaméricos (C1, C2), que pueden estar contenidos en la región iluminada (2), mediante la distribución de intensidad espectral, que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte del color metamérico (C1, C2), tal que la pluralidad de las fuentes luminosas para diferenciar los colores metaméricos
- cubren el rango espectral rojo y/o el rango espectral verde y/o el rango espectral azul de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo dos espectros de emisión diferentes (E1-E12) de las fuentes luminosas (15) y/o
- cubren el rango espectral de infrarrojo cercano desde 750 nm hasta 1.000 nm de tal manera que en el respectivo rango espectral se encuentran como mínimo tres espectros de emisión diferentes de las fuentes luminosas (15), y solapándose espectralmente los espectros de emisión de como mínimo tres de las fuentes luminosas (15), que son espectralmente adyacentes entre sí, y/o presentando en cada caso máximos de emisión diferentes entre sí, cuya distancia espectral asciende a como máximo 60 nm, y encendiéndose y apagándose sucesivamente la pluralidad de las fuentes luminosas (15) al iluminar el documento de valor (1), para iluminar una región (2) del documento de valor (1) con una secuencia de iluminación (B1) de pulsos de luz (P1-P12) con diferentes espectros de emisión,
- reproducir la luz emitida por la unidad de iluminación (50) con ayuda de una óptica de reproducción del sensor espectral sobre la región iluminada (2) del documento de valor (1), iluminándose mediante la óptica de reproducción una región claramente definida y delimitada espacialmente del documento de valor que se debe comprobar, - detectar luz, que parte de la región iluminada (2) del documento de valor (1), mediante una unidad de detección del sensor espectral, detectándose para cada uno de los pulsos de luz (P1-P12) de la secuencia de iluminación (B1) un valor de medición correspondiente a la intensidad de la luz detectada,
- diferenciar entre sí los colores metaméricos mediante las distribuciones de intensidad espectrales captadas, que el sensor espectral (100) capta al detectar la luz que parte de los colores metaméricos (C1, C2).
13. Procedimiento, según la reivindicación 12, caracterizado por que la secuencia de iluminación (B1), con la que
se ilumina la región (2), se repite periódicamente.
14. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizado por que se agrupan como mínimo dos valores de medición, que se detectan al iluminar mediante en cada caso un pulso de luz de la misma fuente luminosa (15) en diferentes secuencias de iluminación (B1, B2), en particular sucesivas, para dar un valor de medición resultante.
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