KR101808354B1

KR101808354B1 - 가치 문서의 체크를 위한 스펙트럼 센서

Info

Publication number: KR101808354B1
Application number: KR1020127018658A
Authority: KR
Inventors: 요르그 프랑크캠버거; 울프강 데큰바흐; 울프강 라오스셔
Original assignee: 기제케 운트 데브리엔트 게엠베하
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2018-01-18
Also published as: BR112012014649A2; EP2513875A1; US8711339B2; CA2781990A1; JP2013514567A; CA2781990C; KR20120106980A; ZA201204164B; JP5662469B2; MY162113A; WO2011072863A1; DE102009058805A1; ES2836216T3; HK1177809A1; BR112012014649B1; MX2012006843A; US20120293790A1; CN102754130A; RU2012130154A; CN102754130B

Abstract

본 발명은 가치 문서를 인스펙팅하기 위한(for inspecting) 스펙트럼 센서와 관련되며, 상기 센서는 상기 가치 문서를 조명하기 위한 조명 장치, 이미징 옵틱 및 감지 장치를 갖는다. 상기 조명 장치는 하나와 서로 다른 방출 스펙트럼의 복수의 광원(light sources)을 포함하고, 상기 소스(sources)는 다른 방출 스펙트럼을 갖는 광 펄스를 포함하는 조명 시퀀스로 상기 가치 문서의 영역을 조명하도록 잇달아(in succession) 온 및 오프로 스위치된다. 하나의 측정된 값은 각각의 상기 광 펄스들에 대하여 감지되어 상기 감지된 광의 스펙트럼 강도 분포를 기록할 수 있다. 상기 복수의 광원은 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션 및/도는 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션을 커버하여, 상기 스펙트럼 센서가 상기 근적외선 스펙트럼 센서의 상기 섹션에서 및/또는 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 상기 섹션에서 스펙트럼 강도 분포를 기록할 수 있다.

Description

가치 문서의 체크를 위한 스펙트럼 센서{SPECTRAL SENSOR FOR CHECKING DOCUMENTS OF VALUE}

본 발명은 가치 문서(documents of value)를 체크하기 위한 스펙트럼 센서(spectral sensor)와 관련되고, 상기 스펙트럼 센서의 도움으로 가치 문서를 체크하기 위한 방법과 관련된다.

가치 문서를 체크하기 위해, 일반적으로 상기 가치 문서의 타입을 결정하고 및/또는 상기 가치 문서가 인증 및/또는 그들의 상태를 위해 체크되도록 하는 센서를 이용한다. 이러한 센서는 이를 테면 지폐, 수표, 신원 문서, 신용 카드, 체크 카드, 티켓, 쿠폰과 같은 가치 문서를 체크하기 위해 이용된다.

상기 가치 문서의 체크는 체크되는 상기 가치 문서의 특성에 따라 하나 또는 몇몇의 다른 센서가 포함되어 있는 가치 문서를 처리하기 위한 장치에서 영향을 받는다(is effected). 체크 시에, 상기 가치 문서는 일반적으로 상기 센서에 의해 스캔되고(scanned), 상기 센서 및 상기 가치 문서는 서로 관련되어(relative) 이동된다.

복수의 센서와 함께(With a multiplicity of sensors), 상기 가치 문서는 상기 가치 문서의 가시 광선 컬러의 이러한 컬러에 대하여(for these colors the visually visible color of the document of value) 상기 가치 문서의 리미션(remission)에서 체크하기 위해, 특정 컬러의 광원으로 조명된다.

인간 눈의 세 가지 다른 컬러의 수용체에 대응하는, 이러한 센서들은 실현되는 세 개의 컬러 채널 이를 테면, 적색, 녹색 및 청색의 광을 방출하는 다이오드(RGB 센서)를 갖는다. 그러나, 세 가지의 컬러 채널만을 갖는 이러한 광학 센서로는 상기 가치 문서에서 나오는 광의 스펙트럼 강도 분포(spectral intensity distribution)가 기록될 수 없다.

스펙트럼 강도 분포를 기록하기 위해, 백색 광으로 상기 가치 문서를 조명하고, 상기 가치 문서로 전달된(remitted) 광을 스펙트럼으로 해결되는 방식으로 감지하는(detect in spectrally resolved fashion the light remitted by the documents of value) 스펙트럼 센서가 있다. 이러한 스펙트럼 센서와 함께, 상기 가치 문서에 의해 전달된 광의 스펙트럼 분할(spectral splitting)을 위해 회절 격자(diffraction grating)를 사용한다.

그러나, 상기 스펙트럼 분할은 상기 회절 격자로부터 감지기 라인(detector line)까지 비교적 긴 광선 경로(ray path)가 필요하며, 이러한 스펙트럼 센서는 대규모 설치 공간이 필요하다.

게다가, 이러한 스펙트럼 센서로 캡처할 수 있는 스펙트럼 범위는 상대적으로 좁고, 넓은 스펙트럼 범위에서 스펙트럼 강도 분포는 그것으로 기록될 수 없다(no spectral intensity distribution over a wide spectral range can be recorded therewith). 왜냐하면, 상기 회절 격자(diffraction grating)는 특정 파장에 대해 최적화 되어 있기 때문이며, 이러한 파장의 광에 대한 상기 격자(grating)의 반사 계수(reflection coefficient)는 가능한 크다(as great as possible).

그러나, 거기에서 벗어난 파장에 대하여(For wavelengths deviating therefrom), 상기 회절 격자의 반사 계수에서 강한 드랍이 발생하며(occurs a strong drop), 이러한 파장들의 광의 매우 낮은 광 강도들만이(of the light of these wavelengths only very low light intensities) 상기 감지에 사용 가능하다.

그러므로 본 발명의 목적은 가시 광선 스펙트럼 범위(visually visible spectral range) 및/또는 근적외선 스펙트럼 범위(near-infrared spectral range)에서 스펙트럼 강도 분포(spectral intensity distribution)을 가치 문서의 하나 또는 그 이상의 영역을 기록할 수 있는, 가치 문서의 체크(checking)를 위한 개선된 스펙트럼 센서를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립항의 서브젝트 사항(subject matters)에 의해 달성된다. 청구항은 발전에 유리한 위의 의식(thereon state advantageous developments) 및 본 발명의 실시예를 따른다.

상기 스펙트럼 센서는 상기 스펙트럼 센서에 의해 체크되는 상기 가치 문서에 조명하기 위한 조명 장치(illumination device), 이미징 옵틱(imaging optic) 및 감지 장치(detection device)를 갖는다. 상기 조명 장치는 방출 스펙트럼(emission spectra)이 서로 다른 복수의 광원을 갖는다.

이러한 광원 의 상기 방출 스펙트럼은 상기 가시 광선 스펙트럼 범위 및/또는 상기 근적외선 스펙트럼 범위에 있다. 상기 이미징 옵틱은 체크되는 상기 가치 문서의 영역으로(onto) 상기 조명 장치에 의해 방출된 광을 이미지한다(images). 상기 이미징 옵틱을 통해, 체크되는 상기 가치 문서의 명확하게 정의되고, 및 공간적으로 제한된 영역이 조명될 수 있는 것이 달성될 수 있다.

상기 감지 장치는 상기 스펙트럼 센서의 동작 시에, 상기 조명 장치에 의해 조명되는 상기 가치 문서의 경우, 상기 조명된 영역에서 나오는(emanates) 상기 광을 감지하기 위해 구성된다.

상기 스펙트럼 센서의 상기 조명 장치는 방출 스펙트럼이 서로 다른(are different from each other) 복수의 다른 광원(multiplicity of different light sources)을 갖는다. 상기 조명 장치 내에서, 이를 테면, 두 개의 차원의 그리드에서(in a two-dimensional grid), 특히 상기 광원에 공통인 광원 수신 수단에서(on a light source receiving means common to the light sources) 상기 광원은 나란히 정렬될 수 있다.

상기 광원은 또한 이를 테면, 상기 감지 장치 주변에 고리모양으로(annularly) 정렬될 수 있다(arranged). 상기 이미징 옵틱은 체크되는 가치 문서로 각각의 상기 광원의 방출 광을 이미지 하도록 구성된다. 상기 조명 장치에 의해 방출된 광은 상기 가치 문서의 조명된 영역으로 정의된 광선 경로를 통해 상기 이미징 옵틱에 의해 이미지된다(is imaged).

상기 이미징 옵틱은 상기 가치 문서에 상기 광원에 의해 방출된 광을 이미지(image)하는, 이를 테면, 하나 또는 몇몇의 굴절 광학 요소들(refractive optical elements)(예를 들어, 렌즈들) 및/또는 회절(diffractive) 및/또는 미러링 광학 요소들(mirroring optical elements)과 같은 이러한 용도(purpose)를 포함한다.

바람직하게, 상기 이미징 옵틱은 이미징 렌즈(imaging lens)로 구성된다. 영향을 받는 상기 가치 문서에서 상기 조명 광을 이미징함으로써, 상기 가치 문서의 조명된 영역은 명확하게 정의되고, 공간적으로 제한된다.

이것은 상기 광원에 의한 상기 가치 문서의 직접 조명(그 사이에 있는 어떠한 옵틱도 없는)에 비교하였을 때 및(이미징 옵틱 없이) 단순한 광 가이드 옵틱에 의해 광이 이미지되지 않고 상기 광 가이드로부터 상기 가치 문서 상으로의 정의된 광선 경로 없이 얻어지는 단순한 광 가이드 옵틱에 비교하였을 때의 장점을 대표한다(This represents an advantage compared to a direct illumination of the document of value by the light sources (without any optic lying therebetween) and compared to a simple light guide optic (without imaging optic), by which the light is not imaged, but is brought without defined ray path from the light guide onto the document of value).

상기 조명 장치에 의해 방출되는 다양한 광원의 광을 사기 가치 문서의 동일한 조명된 영역으로 주로 largely onto the same illuminated region of the document of value), 상기 이미징 옵틱은 바람직하게 상기 가치 문서의 조명된 영역이 상기 이미징 옵틱의 초점(focal point)으로 정확히 또는 가까이(approximately) 놓이도록 정렬된다.

그렇게 함으로써, 나란히 정렬된 다른(different) 광원과 함께 상기 가치 문서의 상기 조명에도 불구하고, 실질적으로 체크되는 상기 가치 문서의 동일한 영역이 조명되고, 상기 감지 장치에 의해 감지 되는 것이 달성될 수 있다.

상기 이미징 옵틱은 상기 가치 문서의 패치 영역(patchy region) 특히, 둥근 조명 패치(a round illumination patch)를 조명하도록 구성될 수 있다. 그러나 이것은 또한 상기 가치 문서의 스트립 모양의 영역(strip-shaped region)을 조명하도록 구성될 수 있다.

이미징 옵틱으로(As an imaging optic) 이를 테면, 반경 대칭 이미징 옵틱(radially symmetric imaging optic)과 같은 제1 케이스(case) 및 제2 케이스 원통형 광학(cylindrical optic)에서 이용될 수 있다(there can be employed).

상기 광원에 의해 방출되는 상기 광은 상기 이미징 옵틱으로(onto) 상기 수집된 광을 적절한(suitable) 방식으로 다이렉트하고(directs), 상기 조명 장치의 구성 요소가 될 수 있는(can be) 수집 옵틱(collection optic)의 도움으로 수집될 수 있다(collected). 상기 광원, 상기 수집 옵틱 및 상기 이미징 옵틱은 이러한 서로 정렬된 케이스에 있으며, 상기 광원 각각의 방출 광(emission light)은 상기 스펙트럼 센서의 구동 시, 상기 스펙트럼 센서에 의해 체크되는 가치 문서에서(on) 상기 수집 옵틱 및 상기 이미징 옵틱에 의해 이미지 될 수 있다(can be imaged).

상기 수집 옵틱은 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 수집하기 위해(in order to collect) 상기 광원 및 상기 이미징 옵틱 사이에 정렬된다. 상기 수집 옵틱은 이를 테면, 나란히 정렬된 복수의 굴절 또는 회절, 렌즈들(refractive or diffractive, lenses)에 의해 실현될 수 있으며, 이러한 각각은 하나의 상기 광원의 방출 광을 수집한다(each of which collects the emission light of one of the light sources).

바람직하게 상기 수집 옵틱 및 상기 이미징 옵틱의 렌즈들은 여기에 정렬되고 구성되며(arranged and configured here), 상기 광원은 상기 가치 문서의 상기 조명된 영역에 흐릿한 방식으로(in a blurred fashion) 이미지 된다.

게다가, 상기 조명 장치의 각각의 광원이 거기에 할당된 렌즈 외에도(apart from the lens assigned thereto) 상기 렌즈의 초점 거리 보다 적도록(less) 선호된다(preferred that). 상기 수집 옵틱의 렌즈들은 단일 렌즈 또는 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈(microlenses)로 구성될 수 있다.

다른 실시예들에서, 상기 수집 옵틱은 하나 또는 몇몇의 광 가이드(light guides)에 의해 형성되며, 또는 상기 광원 및 상기 이미징 옵틱 사이에 정렬된다. 여기서, 모든 광원에 대한 하나의 공통 광 가이드(one common light guide), 또는 각각의 광원에 대한 하나의 개별 광 가이드(one separate light guide)가 제공될 수 있다. 상기 광원의 상기 방출 광은 상기 광 가이드(light guide) 또는 광 가이드들(light guides)과 결합되고, 상기 광 가이드는 상기 광원의 상기 방출 광을 상기 이미징 옵틱으로 유도한다(directs).

상기 광 가이드에서 종료하는 광(light exiting from the light guide)은 상기 가치 문서에(onto) 상기 이미징 옵틱에 의해 이미지된다. 광 가이드는 원형 또는 스트립 모양의 광 종료 영역과 함께(with a round or strip-shaped light exit area) 이를 테면, 유리 섬유 또는 도광체(light guide body)로 이용될 수 있다.

상기 조명 장치는 방출 스펙트럼(emission spectra)이 상기 가시 광선 스펙트럼 범위 및/또는 상기 근적외선 스펙트럼 범위에 있고(lie), 서로 다른(different from each other), 다양한 복수의 광원(multiplicity of different light sources)을 포함한다.

복수의 광원은 강도 맥시마(intensity maxima)가 다른 파장(different wavelengths)에 있는, 다른 복수의 방출 스펙트럼(multiplicity of different emission spectra)을 제공한다. 이를 테면 상기 조명 장치의 각각의 광원은 스펙트럼 위치가 상기 조명 장치의 다른 모든 광원의 상기 방출 선과 다른, 특정 파장의 방출 선(emission line)의 방출을 위해(for emitting) 구성된다.

그러나, 대안적으로, 상기 조명 장치는 또한 이를 테면, 낮은 광도 광원과 함께(with low-luminosity light sources) 스펙트럼 범위에서 충분한 조명 강도를 얻기 위해, 몇몇의 동일한(identical) 광원을 갖는다.

바람직하게, 복수의 광원은 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션을 커버하고(cover), 측정된 값의 감지에 의한(by the detection of the measured values) 상기 스펙트럼 센서는 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 상기 섹션에서 스펙트럼 강도 분포(spectral intensity distribution)을 기록할 수 있다.

상기 조명 장치의 상기 광원은 이를 테면, 상기 스펙트럼 센서가 상기 가시 광선 스펙트럼 범위로부터 상기 근거리 스펙트럼 범위까지 이를 테면, 상기 가시 광선 스펙트럼 범위로부터 적어도 1000nm의 파장까지, 바람직하게 적어도 1200nm의 파장까지 확장하는, 상기 근적외선 스펙트럼 범위에서 스펙트럼 강도 분산을 기록할 수 있도록 선택된다.

또한 또는 추가적으로, 상기 복수의 광원은 또한 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션을 커버하고, 상기 스펙트럼 센서는 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 상기 섹션에서 상기 감지된 광(detected light)의 스펙트럼 강도 분포를 기록할 수 있다. 상기 조명 장치는 또한 방출 스펙트럼(emission spectrum)이 자외선 스펙트럼 범위에 있는, 하나 또는 몇몇의 광원을 포함할 수 있다.

광원으로써(As light sources) 바람직하게 광을 방출하는 다이오드(light-eradiating diodes) 이를 테면. 발광 다이오드 특히, 반도체 발광 다이오드(semiconductor light-emitting diodes) 또는 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diodes(OLED)), 및/또는 레이저 다이오드 특히, 수직 캐비티 표면 발광 레이저(vertical-cavity surface emitting lasers(VCSEL))가 사용된다.

상기 스펙트럼 센서 구동 시, 상기 광원은 다른 방출 스펙트럼을 갖는 광 펄스의 조명 시퀀스로 상기 가치 문서의 영역을 조명하기 위해, 순차적으로(successively) 온 및 오프로 스위치된다. 상기 감지 장치는 상기 스펙트럼 센서의 구동 시, 상기 조명 시퀀스로 조명되는 상기 가치 문서의 영역에서 나오는(emanates from) 상기 광의 감지를 위해(for detecting) 구성된다.

그렇게 함으로써(In so doing), 상기 감지된 광의 스펙트럼 강도 분포를 기록하기 위해, 상기 조명 시퀀스의 상기 광 펄스 각각을 위해 측정된 값이 감지된다. 각각의 상기 감지되고 측정된 값(detected measured values)들 상기 광 시퀀스의 하나의 광 펄스의 조명 시(upon the illumination with one of the light pulses of the illumination sequence) 감지된 광 강도(light intensity)에 해당한다(correspond to). 상기 감지된 광의 스펙트럼 강도 분포는 감지되고 측정된 값에서 드라이브된다(is derived).

상기 가치 문서의 체크를 위하여, 상기 조명 시퀀스는 주기적으로(periodically) 반복된다(repeated): 적어도 체크되는 가치 문서의 부분적인 영역 이상(At least over a partial region of the document of value to be checked), 가치 문서가 동일한 조명 시퀀스에 의해 조명된다.

다른 부분적인 영역에서, 상기 가치 문서는 다른 조명 시퀀스에 의해 조명될 수 있다. 상기 조명 시퀀스는 여기서 체크되는 가치 문서에 따라 선택될 수 있다. 이미 하나의 단일 조명 시퀀스 동안 감지된 측정된 값부터(from the measured values) 가치 문서에서 나오는 광의 스펙트럼 강도 분포를 체크될 수 있다(can be ascertained).

그렇지 않으면, 그러나, 이것은 또한 다른 조명 시퀀스(different illumination sequences)의 측정된 값이 바람직하게(preferably) 적어도 두 개의 순차 조명 시퀀스(consecutive illumination sequences)의 측정된 값으로 결합될(combined) 가능성이 있다.

이를 테면, 순차 조명 시퀀스에서 동일한 광원의 조명 시에(upon the illumination with the same) 감지된 적어도 두 개의 측정된 값은 하나의 측정된 값의 결과(one resulting measured value)와 결합된다.

상기 스펙트럼 센서의 구동 시, 체크되는 상기 가치 문서는 스펙트럼 센서를 지나서(past) 전송 속도(transport speed)로 전송된다(are transported). 바람직하게, 상기 조명 시퀀스는 체크되는 가치 문서의 전송 스피드가 조정되기 때문에, 상기 조명 시퀀스 동안 광원에 의해 방출되는 모든 광 펄스는 상기 가치 문서의 거의 동일한 영역에 조명한다(illuminate).

특히, 상기 조명 시퀀스의 제1 광 펄스에 의해 조명된 상기 가치 문서의 영역 및 상기 동일한 조명 시퀀스의 상기 마지막 광 펄스(last light pulse)에 의해 조명된 상기 가치 문서의 영역은 적어도 75%의 오버랩(overlap)을 갖는다. 이것은, 동일한 조명 시퀀스의 모든 광 펄스들에 대하여 상기 조명 시퀀스 동안(during the illumination sequence) 상기 가치 문서의 움직임(motion)에도 불구하고, 이러한 광 펄스에 의해 순차적으로 조명되는 상기 조명된 영역(areas)은 적어도 75%로 동일하다는 것을 의미한다.

바람직하게(Preferably), 상기 스펙트럼 센서는 상기 가치 문서의 전체 영역 체크(full-area check)를 위하여 구성되지 않지만, 상기 가치 문서의 하나 또는 몇몇의 트랙에서(tracks) 상기 가치 문서의 체크를 위해 구성된다. 몇몇의 트랙에서 체크의 경우, 상기 트랙들 사이(between)는 상기 스펙트럼 센서로 체크되지 않는 가치 문서의 영역으로 각각 정렬된다.

상기 가치 문서를 체크하기 위한 목적으로 조명되는 영역은 상기 가치 문서의 전송 방향을 따라(along the transport direction) 서로 평행하게 연장된(extend mutually parallel) 트랙으로 형성된다(form). 상기 트랙은(tracks) 상기 가치 문서에 불연속적으로(discretely) 분포된다. 각각의 트랙에 대하여, 위의 설명에 따라 적어도 하나의 조명 장치, 하나의 이미징 옵틱 및 하나의 감지 장치가 제공된다.

상기 조명 시퀀스는 완벽하게 하나가 다른 것을 빠르게 뒷따라서, 준-연속적인 흐름으로(in quasi-continuous fashion) 상기 가치 문서가 상기 각각의 트랙을 따라 체크된다.

상기 광원이 커버하는(cover) 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션은, 이를 테면, 적어도 750nm 내지 1000nm의 파장 및/또는 1000nm 내지 1600nm의 파장을 포함하며, 옵션으로 1600nm 이상의(above) 파장 또한 포함한다. 바람직하게(Preferably), 상기 스펙트럼 센서는 1000nm의 이상의(above) 스펙트럼 범위를 커버하는 광원을 갖추고 있다.

왜냐하면, 실리콘 기반의 감지기를 이용하는 지금까지 일반적인 스펙트럼 센서가 적합하지 않기(not suitable) 때문에(for), 상기 스펙트럼 센서가 이러한 긴 파동(long-wave) 스펙트럼 범위에서 스펙트럼 강도 분포를 유리하게 기록할 수 있기 때문이다(can then, advantageously, also record).

상기 광원이 커버하는(which the light sources cover) 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션은 이를 테면, 특정 컬러에 속하는 상기 스펙트럼 범위가 될 수 있고, 이를 테면, 적색으로 사람 눈에 의해 인식되는(perceived) 상기 스펙트럼 범위가 될 수 있다. 하지만, 상기 광원들은 두 개 또는 몇몇의 컬러들 또한 커버할 수 있고, 상기 스펙트럼 강도 분포는 이를 테면, 상기 녹색 및 상기 적색 스펙트럼 범위로(over the green and the red spectral range) 두 개 또는 몇몇의 컬러들로 확장한다(extends over two or several colors).

상기 조명 장치의 광원의 방출 스펙트럼은 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서 이를 테면, 적어도 다섯 개의 다른 방출 스펙트럼을 포함한다. 하지만, 상기 광원이 커버하는 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션은 전체의 가시 광선 스펙트럼 범위(the entire visually visible spectral range)가 될 수 있다.

눈의 스펙트럼 민감성(spectral sensitivity)는 단지 세 개의 채널을 기반으로 한다. 그러므로, 사람 눈에서, 서로 다른 컬러가 존재하지만, 이것은 동일한 컬러 느낌(color impression)을 유발한다(trigger).

다른 스펙트럼 특성을 갖지만 동일한 조명 조건 하에서 인간에 대해 동일한(look the same) 이러한 컬러들은 메터메릭 컬러(metameric colors)으로 나타난다(referred). 사람의 눈과 같은 이전의 센서는 오직 세 개의 컬러 채널 이를 테면 RGB 센서를 포함하고, 서로의 메터메릭 컬러를 구별할 수 없다.

그러나, 본 발명을 따른 상기 스펙트럼 센서는 메터메릭 컬러를 구별하도록 구성된다. 상기 스펙트럼 센서에서 상기 광원의 방출 스펙트럼은 상기 스펙트럼 센서에 의해 기록된 상기 스펙트럼 강도 분포를 기초로 하여 서로의(from each other) 메터메릭 컬러들이 구별될 수 있도록 선택된다.

이를 테면, 상기 스펙트럼 센서는 동일한 또는 다른 가치 문서에 포함되는, 두 개의 메터메릭 컬러에 대하여 기록할 수 있으며(can record), 이들은 서로 비교될 수 있고, 그들의 차이를 알아낼 수 있다(determined).

상기 스펙트럼 센서에서 상기 광원의 상기 방출 스펙트럼은 바람직하게(preferably) 상기 가치 문서의 조명된 영역으로 포함될 수 있고, 메터메릭 컬러에서 나오는 광을 감지할 시에 상기 스펙트럼 센서가 기록할 수 있는 각각의 스펙트럼 강도 분포(the respective spectral intensity distribution)를 기초로 하여 서로 분리가 될 수 있는 메터메릭 컬러에 스펙트럼으로 위치된다(spectrally located that metameric colors).

이를 테면, 상기 복수의 광원은 상기 적색 스펙트럼 범위 및/또는 상기 녹색 스펙트럼 범위 및/또는 청색 스펙트럼 범위 및/또는 750nm 내지 1000nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위를 커버한다(cover).

스펙트럼 센서로(by the spectral sensor) 상기 메터메릭 컬러에서 나오는 광을 감지할 시에 상기 스펙트럼 센서가 기록하는(records) 상기 스펙트럼 강도 분포를 기초로 하여(based on) 상기 조명된 영역에 포함될 수 있는 상기 메터메릭 컬러를 서로에서(from each other) 구분할 수 있다.

특정 컬러 채널 내에서(이를 테면, 적색) 다른 광학적 특성인(whose optical properties) 메터메릭 컬러를 구분하기 위하여, 상기 광원을 선택하는 것은 매우 유리하며, 이러한 컬러 채널의 스펙트럼 범위 내에서 상기 광원의 적어도 두 개의 다른 방출 스펙트럼이 있다(there lie at).

상기 스펙트럼 센서가 많은 다른 메터메릭 컬러를 서로에서(from each other) 구분하는 것이 가능하기 위해서, 각각의 적어도 두 개의 다른 방출 스펙트럼을 통해 추가 컬러 채널(이를 테면, 녹색, 청색)을 커버하는 것이 언급된다. 동일하게(same) 상기 근적외선 스펙트럼 범위에서 광학적 특성이 다른 컬러의 차별(differentiation of colors)를 적용한다(applies).

그러므로, 복수의 광원은 상기 광원의 적어도 두 개의 다른 방출 스펙트럼이 각각의 스펙트럼 범위에 있는(there lie at) 것과 같은 방법으로(in such a way that) 상기 적색 스펙트럼 범위 및/또는 상기 녹색 스펙트럼 범위 및/또는 청색 스펙트럼 범위를 커버하는 것으로 언급된다.

상기 근적외선 스펙트럼 범위에 관하여 상기 복수의 광원은 750nm 내지 1000nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위 및/또는 1000nm 내지 1600nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위를 커버하여, 각각의 스펙트럼 범위에서 상기 광원의 다른 방출 스펙트럼이 적어도 세 개, 바람직하게 적어도 다섯 개에 있도록 하는 것이 언급된다(in the respective spectral range there lie at least three, preferably at least five, different emission spectra of the light sources).

추가적으로, 스펙트럼으로(spectrally) 인접해 있는 적어도 세 개의, 특히 적어도 다섯 개의, 상기 광원의 상기 방출 스펙트럼은, 스펙트럼으로 오버랩되고(spectrally overlap) 및/또는 스펙트럼 거리가 60nm 이상이 아닌 각각의 서로 다른 방출 맥시마를 갖는 것으로(have emission maxima respectively mutually different, whose spectral distance is no more than 60 nm) 언급된다.

이를 테면, 상기 조명 장치의 상기 광원의 상기 방출 스펙트럼의 각각은 상기 조명 장지에서 하나의 다른 스펙트럼으로 인접한 광원(one of the other spectrally adjacent light sources)의 적어도 하나의 상기 방출 스펙트럼과 스펙트럼으로 오버랩된다(spectrally overlaps).

바람직하게, 상기 감지 장치는, 상기 조명 장치의 각각의 상기 광원의 상기 방출 광이 상기 감지 장치에 의해 감지가 가능하도록(is detectable) 스펙트럼으로 광 대역(spectrally broad-band)인 스펙트럼 민감성(spectral sensitivity)을 갖는다. 특히, 상기 감지 장치는 적어도 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서 광의 감지 및 그것과 근접한(adjacent thereto) 적어도 1000nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 광의 감지를 위해 구성된다.

일반적으로 이용되는 실리콘 기반의 감지 장치는 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에 적합하지만, 1000nm 이상의(above) 상기 스펙트럼 범위에 대해서는 적합하지 않다.

그러므로, 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서의 광의 감지 및 1000nm 및 이상의 상기 근적외선 스펙트럼 범위에 대해서(for the near-infrared spectral range up to 1000 nm and above) 모두 구성되는 감지 장치로 상기 스펙트럼 센서의 장비를 갖추는 것은 바람직하게 유리하다(advantageous).

특히, 상기 스펙트럼 센서는 감지 장치와 같은(as) 상기 근적외선 스펙트럼 범위에서 광의 감지, 특히 1000nm 이상 파장의(wavelengths above 1000 nm) 감지, 및 또한 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서 광의 감지에 대하여 모두 구성되는 InGaAs 광 감지기(photodetector)에게 이러한 목적이 있다.

리미션 광(remission light)을 감지하기 위하여, 이를 테면, 큰 각도 범위에서(over a greater angular range) 상기 리미션 광을 캡처하기 위해, 상기 스펙트럼 센서는 또한 몇몇의 동일한(identical) 감지 장치를 포함할 수 있다. 상기 스펙트럼 센서는 또한 이를 테면, 상기 스펙트럼 센서로 캡처가 가능한(capturable) 상기 스펙트럼 범위를 확대하기 위해(in order to broaden), 몇몇의 다른 감지 장치를 가질 수 있다(have several different detection devices).

상기 다른 감지 장치는 여기서 가지런히(side by side) 정렬될 수 있거나, 또는 이를 테면, 샌드위치 구조의 형태로 서로 겹치게(one behind the other, e.g. in the form of a sandwich structure) 정렬될 수 있다.

상기 감지 장치로 기록된(recorded) 상기 측정된 값은 상기 스펙트럼 센서의 구성 요소가 될 수 있거나, 또는 외부 평가 장치(external evaluation device)로 구성 되는, 평가 장치(evaluation device)로 평가될 수 있다. 바람직하게, 상기 스펙트럼 센서에 의해, 특히 상기 스펙트럼 센서의 내부 평가 장치(internal evaluation device)에 의해 적어도 상기 측정된 값의 사전 처리는(at least a preprocessing of the measured values) 이미 영향을 받는다(is effected already).

추가 평가(further evaluation)는 또한 상기 내부 평가 장치에 의해 영향을 받을 수 있거나 또는 상기 스펙트럼 센서가 설치되어(installed) 있는 상기 장치의 중앙 평가 장치(central evaluation device)에 의해 영향을 받을 수 있다.

상기 감지 장치 전에(Before the detection device) 상기 가치 문서에서 나오는 광 상기 감지 장치의 광의 민감한 영역(light-sensitive region)으로 수집되고 다이렉트됨으로써(is collected and directed), 감지 옵틱이 정렬될 수 있다.

상기 감지 옵틱은 이를 테면, 하나 또는 그 이상의 굴절 또는 회절 광학 요소 또는 거울(diffractive optical elements or mirrors)을 포함한다. 상기 조명된 영역으로부터 나오는 광 중, 상기 조명된 영역 내에 완전하게 정렬되는 가치 문서의 감지 영역의 광만 감지되도록 상기 감지 옵틱 및 상기 감지 장치가 구성되고 정렬된다.

상기 감지 영역이 상기 조명된 영역 내에 완전히 정렬됨으로써, 상기 감지된 광 강도는 상기 가치 문서의 이동 시 발생할 수 있는 상기 가치 문서의 플러터 모션에 둔감해지는 것을(is insensitive to flutter motions) 달성할 수 있다. 따라서, 상기 스펙트럼 센서는 상기 스펙트럼 센서의 제조 시에 또는 상기 스펙트럼 센서의 조립 시에 발생할 수 있는, 상기 조명 장치의, 상기 이미징 옵틱의, 상기 감지 장치의 또는 상기 감지 옵틱의 모든 위치 변동(any position fluctuations)에 내성이(tolerant) 있게 된다.

바람직하게, 상기 감지 영역은 상기 조명된 영역의 호모지니어스하게(homogeneously) 조명된 섹션 내에 완전히 정렬된다. 상기 호모지니어스하게 조명된 섹션에서, 상기 조명의 강도는 바람직하게, 상기 조명 시퀀스의 모든 광 펄스에 대하여(for all light pulses of the illumination sequence) 호모지니어스하게 분포된다.

바람직하게, 상기 스펙트럼 센서를 위하여(for the spectral sensor) 상기 다른 광원(the different light sources)의 다른 방출 스펙트럼(different emission spectra)으로 상기 가치 문서를 순차적으로 조명하기 위하여, 상기 조명 장치의 광원을 순차적으로 온 및 오프(on and off)로 스위치하는 제어 장치(control device)가 제공된다.

상기 제어 장치는 상기 스펙트럼 센서의 구성 요소로 구성될 수 있지만, 또한 외부 제어 장치로 이를 테면, 상기 스펙트럼 센서가 설치되는 곳에서의 가치 문서의 처리를 위한 장치의 구성 요소로도 구성될 수 있다. 상기 제어 장치는 상기 스펙트럼 센서의 상기 조명 장치, 특히 상기 스펙트럼 센서의 상기 광원, 및 상기 감지 장치를 드라이브한다(is adapted to drive).

상기 스펙트럼 센서의 구동 시에, 상기 제어 장치는 이를 테면, 시간의 모든 포인트에서 정확히 하나의 광원이 온으로 스위치되도록, 상기 광원을 순차적으로 온 및 오프로 스위치한다. 그러나, 하나 또는 몇몇의 시간의 포인트에서, 이를 테면, 상기 동일한 방출 스펙트럼을 갖는 몇몇의 광원인, 몇몇의 광원에서 동시에 스위치 될 수 있다.

게다가, 상기 제어 장치는 상기 감지 장치가 상기 광원의 온으로 스위치된 페이즈(the switched-on phase) 동안, 상기 가치 문서에서 나오는 상기 광 강도에 해당하는 각각의 측정된 값을 캡처하는 것을(captures) 시작한다(initiates). 상기 감지 장치가 동기 시(in synchronism) 상기 광원에 의한 조명으로 하나의 측정된 값을 각각 기록하기 때문에, 상기 가치 문서에서 나오는 상기 광 강도는 상기 각각의 광원의 상기 방출 스펙트럼으로 미리 정해진(predetermined) 그 파장으로(for those wavelengths) 감지된다.

상기 스펙트럼 센서의 배열(configuration) 시에 상기 가치 문서의 체크를 위해 이용되고, 특히, 상기 가치 문서의 상기 조명에 대하여 온 및 오프되도록 스위치되는 상기 광원의 상기 조명 시퀀스(illumination sequences)가 명시된다(specified). 상기 스펙트럼 센서를 위해 제공되는 상기 제어 장치는 상기 스펙트럼 제조 시 이미 구성될 수 있다.

그러나, 이것은 상기 스펙트럼 센서의 피니싱(finishing) 후에 상기 제어 장치의 상기 배열이 수행되는 경우에만(that the configuration of the control device is carried out only) 제공될 수 있다. 상기 스펙트럼 센서의 서비스로 가져온 후에(even after the bringing into service of the spectral sensor), 상기 컨트롤 장치의 구성이 변경 가능한(is changeable) 것이 더 제공될 수 있다.

이러한 재배열(reconfiguration)은, 서비스로 가져온 후에(after the bringing into service), 이를 테면, 상기 스펙트럼 센서가 설치되어 있는 상기 장치 또는 상기 스펙트럼의 오퍼레이터에 의해(by an operator) 또는 상기 스펙트럼 센서의 제조자(manufacturer)에 의해 수행될 수 있다.

상기 재배열 시 이를 테면, 상기 측정에 대하여 온 및 오프로 스위치되는 광원의 개수가 바뀔 경우, 상기 조명 장치의 구동(driving)으로 상기 감지 장치의 구동(driving)을 조정할(adjust) 필요가 있다.

상기 재배열 시, 이를 테면, 상기 가치 문서의 체크를 위해 다른(other) 광원이 사용되는 경우, 상기 감지된 측정된 값의 평가를 위해 이용되는 상기 평가 장치는 상기 제어 장치의 변경된 배열(configuration)을 조정해야 한다.

바람직하게, 상기 스펙트럼 센서는 또한 상기 조명 장치, 상기 이미징 옵틱 및 상기 감지 장치, 선택적으로 상기 제어 장치 및 감지 옵틱이 정렬된 하우징을 갖는다.

본 발명의 추가 측면은 위에서 설명된 상기 스펙트럼 센서의 도움으로 수행될 수 있는 가치 문서의 체크를 위한 방법이다. 가치 문서의 체크를 위해, 상기 가치 문서는 이동 속도(transport speed)를 가지고 상기 스펙트럼 센서를 지나(past) 이동된다(transported). 상기 가치 문서는 방출 스펙트럼이 서로 다른(different) 복수의 광원을 갖는 조명 장치에 의해 조명된다.

상기 가치 문서의 영역을 다른 방출 스펙트럼의 광 펄스의 조명 시퀀스로(with an illumination sequence of light pulses with different emission spectra) 조명하기 위해, 상기 복수의 광원은 상기 가치 문서의 조명 시, 순차적으로 온 및 오프(on and off)로 스위치된다. 상기 조명 장치에 의해 방출되는 상기 광은 상기 가치 문서의 상기 조명된 영역에서(onto) 이미징 옵틱의 도움으로 이미지된다. 상기 광원에 의해 방출되는 상기 광은 바람직하게 상기 광원 및 상기 이미징 옵틱 사이에 정렬된 수집 옵틱(collection optic)의 도움으로 수집된다. 상기 가치 문서의 상기 조명된 영역으로부터 나오는 상기 광은 감지된다.

이렇게 함으로써, 상기 조명된 영역으로부터 나오는 상기 광의 스펙트럼 강도 분포를 기록하기 위해, 상기 조명 시퀀스 각각의 상기 광 펄스를 위해 측정된 값이 감지된다. 상기 복수의 광원은 상기 가시 광선 스펙트럼 범위 및/또는 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 섹션(at least a section)을 커버하며(cover), 상기 측정된 값을 감지함으로써 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 및/또는 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 상기 섹션에서 스펙트럼 강도 분포가 기록된다.

일실시예에서, 상기 조명 장치는 광원을 수신하도록 각각이 구성되는 복수의 광원 포지션이 제공되는 광원 수신 수단을 갖는다. 상기 광 포지션은 상기 광원 수신 수단에(on) 나란히 정렬되고(arranged), 하나의 칩 모양의 광원이 수신될 수 있는 복수의 개별 디프레션에 의해 정의된다(are defined by a multiplicity of individual depressions, by which respectively one chip-shaped light source can be received).

하지만, 상기 광원 포지션은 또한 엘리베이션(elevations)에 의해 및/또는 상기 광원 수신 수단이 가질 수 있고(can have), 및 칩 모양의 광원을 수신하도록 구성되는 전기적 접촉 영역(electrical contact areas)에 의해 정의될 수 있다.

상기 스펙트럼 센서의 상기 조명 장치는 수집 옵틱(collection optic)을 가질 수 있다. 상기 수집 옵틱은 이를 테면, 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이로 구성된다.

여기서, 상기 마이크로렌즈 어레이 및 상기 광원 수신 수단은 서로 정렬되어, 상기 광원 수신 수단 위에(on) 정렬된 각각의 상기 광원들이 마이크로렌즈 중에 정확히 하나에 할당된다(assigned). 상기 스펙트럼 센서의 동작 시, 각각의 상기 광원들의 상기 방출 광은 상기 마이크로렌즈 어레이의 정확히 하나의 마이크로렌즈에 의해 수집된다.

상기 마이크로렌즈가 각각의 광원에 할당됨으로써(By the microlens assigned to the respective light source) 상기 광원의 상기 방출 광은 고효율로 수집될 수 있다. 상기 마이크로렌즈 및 상기 광원 사이에 일 대 일 할당(one-to-one assignment)을 얻기 위해, 상기 마이크로렌즈 어레이에서 상기 마이크로렌즈의 상기 배치(arrangement) 및 상기 광원 수신 수단 위의 상기 광원의 배치(arrangement)는 동일하다. 이를 테면, 상기 마이크로렌즈 및 상기 광원은 동일한 2 차원 격자(same two-dimensional grid)에 정렬된다(arranged).

바람직하게 상기 마이크로렌즈 어레이는 하나로 피스된 바디(one-pieced body)의 필수적인 구성 요소(integral component)인 고정 수단(fastening means)을 갖는 하나로 피스된 바디로 구성된다. 상기 광원 수신 수단은 상기 마이크로렌즈 어레이의 상기 고정 수단과 일치하는 카운터 피스(counter-piece)를 갖는다.

상기 마이크로렌즈 어레이의 이용은 단일 렌즈가 각각의 광원에 이용되어 있는 조명 장치에 비해 좋은 장점이다. 이러한 경우에 대하여 개별 마운트(individual mount)는 각각의 상기 단일 렌즈에 대해 제공되어야 하며, 상기 단일 렌즈의 고정(fastening) 시, 상기 각각의 광원과 관련된 정확한 포지셔닝(exact positioning)이 보장되어야 한다.

상기 정확한 포지션 및/또는 상기 단일 렌즈의 방향(orientation)이 이후에(subsequently) 조정되어야(adjusted) 하는 것은 필요할 수 있다. 대조적으로, 각각의 광원에 대하여 정확한 하나의 마이크로렌즈를 갖는 마이크로렌즈 어레이의 이용 시, 단일 정확한 포지셔닝은 충분하다(single exact positioning is sufficient). 이러한 포지셔닝은 상기 광원 수신 수단의 해당 카운터 피스(corresponding counter-pieces)에 연결되는 상기 마이크로렌즈 어레이의 상기 고정 수단을 통해 영향을 받을 수 있다.

따라서, 상기 스펙트럼 센서의 제조는 훨씬 더 간단하며, 조정 없이 영향을 받을 수 있다. 개별적으로 마운트되어야 하고(must be individually mounted), 배치가 항상 인터스티스에 남아 있는(whose arrangement always leaves interstices) 단일 렌즈를 가진 해당 조명 장치(a corresponding illumination device with single lenses)의 실현과 대조적으로, 상기 마이크로렌즈 어레이는 상기 개별 마이크로렌즈들 사이의 최소의 인터스티스를 포함하거나 포함하지 않는다(involves no or only a minimal interstice between the individual microlenses).

상기 마이크로렌즈 어레이가 하나로 피스된 바디로 구성되었기 때문에, 상기 마이크로렌즈는 서로에게 직접 전달할 수 있다(pass into each other). 따라서, 상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해 준 영역 커버링 광 수집(quasi an area-covering light collection)을 얻을 수 있다. 상기 마이크로렌즈에 의해 조명 장치는 높은 광 수집 효율을 가지며, 매우 소형으로 형성된다.

이하, 본 발명은 다음의 도면의 참조와 함께 예제의 방법으로 설명된다.
도 1은 스펙트럼 센서를 지나면서 이동되는(transported past the spectral sensor) 가치 문서를 체크하는 스펙트럼 센서이다,
도 2a는 조명 장치에서 광원의 방출 스펙트럼의 예제이다(정규화된 강도로(normalized intensity)),
도 2b는 복수의 광 펄스의 각각으로부터 몇몇의 조명 시퀀스에 의한 상기 조명의 시간의 시퀀스(temporal sequence)이다.
도 3(a)는 조명된 영역 및 감지 영역으로 표현된 가치 문서의 디테일(detail)이다.
도 3의 (b) 내지 (c)는 조명 시퀀스가 표현되는 동안 조명 영역의 시프트(shift)에 따른, 제1의 시점(도 3(b)) 및 조명 시퀀스의 마지막 광 펄스의 시점(도 3(c))에서 가치 문서의 디테일이다.
도 4의 (a) 내지 (b)는 적색 스펙트럼 범위에서 서로 다른 두 개의 메터메릭 컬러(metameric colors)의 스펙트럼 강도 분포의 예제고, 스펙트럼 센서의 측정된 값이다.

가치 문서 체크를 위한 상기 스펙트럼 센서는 리미션 센서(remission sensor)의 예제에 의해 아래에서 설명된다. 하지만, 본 발명에 따른 상기 스펙트럼 센서는 또한 송신 센서(transmission sensor)로 구성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 상기 감지 장치는 상기 조명 장치의 반대로(opposing) 정렬되며, 상기 가치 문서를 통해 전송된 상기 조명 광이 감지된다.

도 1은 스펙트럼 센서(100)를 지나 이동되는(transported) 가치 문서(1)를 체크하기 위하여 구성된 스펙트럼 센서(100)의 예제를 도시한다. 가치 문서(1)의 조명을 위해 스펙트럼 센서(100)는 복수의 다른 방출 스펙트럼과 함께 복수의 광원(15)을 갖춘(equipped) 조명 장치(50)을 갖는다.

조명 장치(50)에 의해 방출된 조명 광은 가치 문서(1)에서(onto) 수집 옵틱(collection optic) 및 이미징 렌즈(25)에 의해 이미지된다(imaged). 이러한 예제에서 수집 옵틱(20)은 마이크로렌즈 어레이(20)으로 구성된다.

그러나, 가치 문서(1)에서 조명 장치(50)에 의해 방출된 광을 이를 테면, 이미징 렌즈(25)의 대안으로, 이미징 옵틱으로 이미지 하기 위하여, 다른 광학 구성 요소들 이를 테면, 렌즈 시스템, 예를 들면, 프레넬 렌즈(Fresnel lenses)와 같은 하나 또는 몇몇의 회절 광학 요소(diffractive optical components), 또는 이미징 거울(imaging mirrors)이 이용될 수 있다.

상기 가치 문서(1)에 의해, 상기 조명 광의 비율이 상기 가치 문서(1)의 광학 특성에 따라 전달된다(By the document of value 1 there are remitted, in dependence on the optical properties of the document of value 1, proportions of the illumination light). 가치 문서(1)에 의해 전달된(remitted) 광은 광 민감성 영역(light-sensitive region)(31)을 갖는 감지 장치(30)의 도움으로 감지된다.

감지 장치(30)는 이를 테면, InGaAs 포토다이오드(photodiode) 또는 InGaAs 포토트랜지스터(phototransistor)에 의해 형성될 수 있다. 감지 장치(30) 전에 가치 문서(1)에 의해 전달된(remitted) 광이 광 민감성 영역(31)으로 수집되고 및 유도되도록(collected and directed) 하는 감지 옵틱(35)이 정렬된다.

도시된 예제에서, 상기 조명 광은 가치 문서(1)에서 수직으로(perpendicularly) 이미지되며, 감지 장치(30)는 비스듬한 각도(oblique angle)에서 전달된(remitted) 상기 광을 캡처한다(captures). 또는, 상기 조명은 비스듬한 강도로 영향을 받을 수 있고, 감지 장치(30)는 수직 방향으로(in a perpendicular direction) 또는 비스듬한 방향으로(in an oblique direction) 전달된(remitted) 상기 광을 캡처할 수 있다.

도 1의 예제에서, 조명 장치(50)는 광원(15)의 수신(receiving)을 위해 구성된 각각의 복수의 광원 포지션(11)이 제공되는 광원 수신 수단(10)을 포함한다. 광원 수신 수단(10)은 이를 테면, 회로 보드(circuit board)로 구성되고 각각의 개별 광원(15)의 선택적 구동(selective driving)이 가능한 광원(15)의 동작에 필요한 전기적 와이어링 구조(electrical wiring structure)(미도시)를 갖는다.

이러한 예제에서 상기 광원 포지션(11)은 각각의 하나의 광원(15)이 고정되어(fastened) 있는 광원 수신 수단(10)에서 디프레션(depressions)에 의해 형성된다. 조명 장치(50)의 형성을 위해, 몇몇의 또는 모든 광원 포지션(11)은 광원(15)과 함께 각각 제공된다. 광원(15)은 이를 테면, LEDs 및/또는 OLEDs 및/또는 VCSELs를 이용한다.

상기 조명 장치의 마이크로렌즈 어레이(20)는 복수의 마이크로렌즈(21)를 갖는다. 광원 수신 수단(10) 및 상기 마이크로렌즈 어레이는 서로 조정되고(are adjusted to each other), 각각의 광원 포지션(11)은 그와 관련된(thereto) 마이크로렌즈들(21) 중 정확히 하나를 할당한다(has assigned).

이러한 목적을 위해, 광원 포지션(11)이 광원 수신 수단(10)에 정렬되기 때문에, 마이크로렌즈(21)는 동일한 격자에서(in the same grid) 마이크로렌즈 어레이(20) 내에 정렬된다. 각각의 광원(15)에 의해 방출된 광은 각각의 광원(15) 위에(above) 정렬된(arranged) 마이크로렌즈(21)에 의해 수집된다.

마이크로렌즈 어레이(20)는 하나로 피스된 바디(one-pieced body)로 구성되고, 예를 들어, 유리 바디(glass body)로 또는 투명 플라스틱 바디(transparent plastic body)로 형성된다. 상기 각각의 마이크로렌즈들의 직경(diameter)은 이를 테면, μm-범위 또는 mm-범위이다.

마이크로렌즈 어레이(20)를 고정시키기(fastening) 위하여, 마이크로렌즈 어레이(20)의 바디는 이러한 광원 수신 수단(20)에서 일치하는(matching) 구멍(holes)에 삽입되는 고정 핀(fastening pins)(22)을 갖추고 있다(equipped).

고정 핀(22)의 수단으로 마이크로렌즈 어레이(20)를 고정함으로써 광원(15)과 관련된 마이크로렌즈 어레이(20)의 최적 포지션(optimal position)은 자동적으로 달성된다. 스펙트럼 센서(100)의 제조 시, 조명 장치(50)에 대한 조정(adjustment)은 필요하지 않다.

스펙트럼 센서(100)는 하단 측면에(on the lower side of which there is arranged a transparent window) 투명 윈도우(101)가 배열되어 있는 하우징(housing)(90)을 갖는다. 조명 장치(50)에 의해 방출된 광은 전송 방향(transport direction) T를 따라 스펙트럼 센서(100)을 지나 이동되고, 체크되는 가치 문서(1)로 윈도우(101)를 통해 유도된다(directed).

조명 장치(50)는 특히 광원(15), 및 감지 장치(30)는 이러한 예제에서 하우징(90) 내에 정렬된 제어 장치(control device)(60)에 의해 구동된다. 제어 장치(60)는 순차적으로 온 및 오프로 광원(15)를 스위치하며, 이를 테면, 시간의 모든 포인트에서(at any point in time) 정확히 하나의 광원(15)이 각각 온으로 스위치된다(switched on).

상기 광원의 온으로 스위치된 페이즈 동안(During the switched-on phase of the light sources), 감지 장치(30)는 가치 문서(1)에 의해 전달된(remitted) 상기 광 강도(light intensity)에 대응하는 측정된 값을 각각 캡처한다.

가치 문서(1)는 순차적으로 다른 광원(15)의 다른 방출 스펙트럼으로(with the different emission spectra of the different light source) 조명된다. 감지 장치(30)가 동기 시(in synchronism) 광원(12)에 의한 조명으로 하나의 측정된 값을 각각 감지하기 때문에, 광원(15)의 다른 방출 스펙트럼에 대하여 가치 문서(1)에 의해 전달된 상기 광 강도가 감지된다.

광원(15)는 복수의 다른 방출 스펙트럼을 갖는다. 도 2a는 방출 스펙트럼이 가시 광선 스펙트럼 범위(visually visible spectral range) 내에 부분적으로 및 근적외선 범위(near-infrared spectral range) 내에 부분적으로 있는, 예제를 위한 열 두 개(twelve)의 광원(15)을 갖는 상기 광원의 상기 방출 스펙트럼(E1-E12)을 도시한다. 이러한 예제에서, 모든 열 두 개의 광원(15)의 방출 맥시마(emission maxima) (E1-E12)는 다양한 파장(different wavelengths)(λ1-λ12)에 있다.

이러한 예제에서, λ4-λ8에 대한 각각의 방출 맥시마 사이의 상기 스펙트럼 거리(spectral distances)는 각각 60 nm 보다 적다(less). λ10, λ11 및 λ12에 대한 스펙트럼으로 서로 인접한 광원들(spectrally mutually adjacent light sources)의 방출 스펙트럼 E10, E11 및 E12는 서로 스펙트럼으로 오버랩된다(spectrally overlap).

제어 장치(60)는 광원(15)를 구동하여, 광원(15)이 온 및 오프로 스위치 되도록 하는 조명 시퀀스(B1)가 주기적으로 반복된다(The control device 60 drives the light sources 15 such that the illumination sequence B1, with which the light sources 15 are switched on and off, is periodically repeated). 도 2b는 열 두 개의 광 펄스 P1 내지 P12로 구성되며, 주기적으로 반복되는(B2, B3, …) 조명 시퀀스(B1)의 예제의 방법을 도시한다.

이를 테면, 제어 장치(60)는 각각의 조명 시퀀스(B1, B2, B3) 동안 조명 장치(50)의 각각의 광원(15)가 정확히 한번 온 및 오프로 스위치 되도록 프로그램될(programmed) 수 있다. 또는, 동일한 광원(15)은 이를 테면, 복수의 측정에 의해(by multiple measurement) 약한 강도(weak intensity)의 광원(15)의 낮은 강도를 보상하기(compensate) 위하여, 조명 시퀀스당 몇몇의 시간으로(several times per illumination sequence) 구동될 수 있다.

조명 시퀀스는 조명 장치(50)에서 현재(present) 모든 광원(15)의 구동(driving) 또는 현재 광원(15)의 서브셋(subset)만을 포함할 수 있다. 조명 시퀀스(B1) 후에, 이를 테면, 거기에 기록된 후에(after there has been recorded), 측정된 값의 상기 측정(measurement)을 위해 제공된 각각의 방출 스펙트럼(E1-E12)의 조명 아래에서, 다음 조명 시퀀스(B2)가 다시 한번 측정된 값 등의 상기 측정을 위해 제공되는 각각의 방출 스펙트럼(E1-E12)의 조명 아래에서 기록되는 곳에서 시작한다(starts in which there is recorded).

조명 시퀀스(B1, B2, B3) 사이에서 조명은 잠시 중지할 수 있다(pause). 조명 시퀀스 동안 획득된 상기 측정된 값은 각각의 가치 문서의 감지 영역의 상기 리미션의 스펙트럼 의존도를 전달한다(deliver the spectral dependence). 선택적으로, 동일한 광원으로 조명 시, 연이은(consecutive) 조명 시퀀스에서 감지된 몇몇의 측정된 값은 하나의 결과로 측정된 값이 결합될 수 있다(can be combined to one resulting measured value).

따라서, 이를 테면, 제1 조명 시퀀스(B1)의 제1 광 펄스(P1)로 조명 시 감지된 상기 측정된 값 및 제2 조명 시퀀스(B2)의 제1 광 펄스(P1)로 조명 시 감지된 상기 측정된 값은 하나의 결과로 측정된 값이 결합될 수 있다.

도 3(a)는 조명 장치(50)로 조명된 영역(2)으로 도시한 곳에서 가치 문서(1)의 일부 지역을 도시한다. 조명 시퀀스(B1)의 광 펄스(P1-P12)로, 조명 영역(2)의 섹션(4)은 각각 호모지니어스한(homogeneous) 광 강도로 조명된다. 조명 영역(2)의 같은 호모지니어스하게(homogeneously) 조명된 섹션(4) 내에 완전하게 정렬된(completely arranged) 감지 영역(3)을 더 도시한다.

조명 시퀀스(B1, B2, B3, ...)의 기간 Δt는 가치 문서(1)의 전송 속도(transport speed)로 조정되며, 조명 시퀀스의 다른(different) 측정된 값을 통해, 가치 문서(1)에서 동일한 감지 영역(3)의 전달된 광(remitted light)이 적어도 대략 감지된다(there is at least approximately detected).

도시하기 위해, 도 3(b) 및 3(c)는 시간 tP1 및 tP12의 두 개의 다른 포인트에서 가치 문서(1)의 일부를 도시한다. 상기 호모지니어스하게 조명된 섹션(4)은 도 3(b), 도 3(c)에서 도시되지 않았다. 도 3(b)를 참고하면, 시간 tP1의 포인트에서 가치 문서(1)는 조명 시퀀스(B1)의 제1 광 펄스(P1)로 조명되고, 상기 조명된 영역은 2P1로 언급되며, 관련된 감지 영역은 3P1으로 언급된다.

상기 가치 문서를 이동함으로써, 이동 방향(transport direction)(T)을 따라 가치 문서(1)은 거리(d)로 시간 tP1의 포인트로부터 시간 tP12의 포인트로 움직인다. 도 3(c)를 참고하면, 시간 tP12의 포인트에서 가치 문서(1)는 조명 시퀀스(B1)의 마지막(last) 광 펄스 P12로 도시되며, 따라서, 상기 조명된 영역은 2P12로 언급되고(the region illuminated thereby is referred to as 2P12), 그리고 관련된 감지 영역은 3P12로 언급된다(and the associated detection region as 3P12).

게다가, 도 3(c)에서 다시 한번 조명된 영역 2P12와 관련하여 거리(d)로 시프트된(shifted), 제1 광 펄스(P1)로 조명된 가치 문서(1)의 영역 2P1이 다시 한번 개략화된다(there is once again outlined).

그러나, 상기 조명된 영역의 거리(L)에 비해, 거리(d)는 매우 짧다. 따라서, 상기 가치 문서에서 조명된 영역 2P12 및 감지 영역 3P12의 포지션은 가치 문서(1)에서 조명된 영역 2P1 및 감지 영역 3P1의 포지션에 비해 아주 약간 이동된다(only slightly shifted). 상기 조명된 영역의 길이(L)에 비해, 가치 문서(1)가 동일한 조명 시퀀스의 처음(beginning)으로부터 끝(end)까지 이동하는(travels) 거리(d)는 적어도 75%로 오버랩된 표면적인 영역에 관하여(in terms of superficial area) 두 개의 조명된 영역 2P1 및 2P12로 매우 짧다.

도 4(a)는 제1 컬러(C1)의 리미션(remission) 스펙트럼(점선(dashed line))의 예제를 도시한다. 심볼(x)는 제1 컬러(C1)의 스펙트럼 강도 분포의 기록 시 스펙트럼 센서가 감지한, 상기 측정된 값을 표시한다(mark). 상기 스펙트럼 강도 분포의 기록을 위해, 이러한 스펙트럼 센서는 열 개의 다른 파장(ten different wavelengths)(λ1-λ10)의, 적색의 스펙트럼 범위(적색(RED))에 있는 다섯 개의(λ4 내지 λ8) 광원을 이용한다.

도 4b에서, 제1 컬러(C1)의 리미션 스펙트럼 외에, 제2 컬러(C2)의 리미션 스펙트럼(연속 선(continuous line))뿐만 아니라 제2 컬러(C2)의 스펙트럼 강도 분포의 기록 시 상기 스펙트럼 센서가 감지한, 심볼(o)로 지정된 상기 측정된 값 또한 도시된다. 제1 컬러(C1) 및 제2 컬러(C2)는 서로 메터메릭 컬러이며(are colors metameric to each other), 이것의(thereof) 상기 리미션 스펙트럼은 오직 적색 스펙트럼 범위에서 서로 다르고, 그 외에는 동일하게 포괄한다(otherwise extend identically).

이전의 RGB 센서는 적색 스펙트럼 범위에서 리미션 광을 감지할 수 있었지만, 인테그럴 방식으로(in integral fashion) 전체 적색의 컬러 채널(entire red color channel) RED를 감지한다. 이것은 상기 적색 스펙트럼 범위 내에 그것의 스펙트럼 분포와 관계 없이(independent of its spectral distribution within the red spectral range) 상기 적색 스펙트럼 범위에 있는 상기 리미션 광의 전체 강도가 감지되는 것을 의미한다.

RGB 센서는 RGB 센서가 해당 컬러 채널 중 하나에서(in one of its color channels) 각각의 컬러로부터(detects from the respective color) 감지하는 그들의 전체 강도에서, 두 개의 컬러가 다를 경우에만, 서로로부터 두 개의 컬러를 구별할 수 있다. 상기 적색 스펙트럼에서 도시된(viewed over the red spectral range), 상기 컬러(C1 및 C2)의 상기 두 개의 리미션 스펙트럼이 동일한 영역을 갖기 때문에(Since)(도 4(b)에 도시), 상기 적색 스펙트럼 범위를 완전하게 측정하는 상기 RGB 센서는, 상기 적색에서의 상기 두 개의 컬러로부터 상기 동일한 전체 강도를 감지한다(would detect from the two colors in the red the same total intensity). 그러므로, 상기 RGB 센서는 상기 두 개의 메터메릭 컬러(metameric colors)(C1 및 C2)를 구별할 수 없다.

하지만, 본 발명에 따른 상기 스펙트럼 센서는, 상기 스펙트럼 센서가 하나의 컬러 채널 내에서 이러한 컬러로부터 기록하는(records) 스펙트럼 강도 분포를 기반으로 서로의 메터메릭 컬러를 구별할 수 있다.

도 4(a), 도 4(b)의 예제에서, 상기 스펙트럼 센서는 상기 적색 스펙트럼 범위 내에서 상기 스펙트럼 강도 분포를 비교함으로써 특히, λ4 내지 λ8 파장에서 감지한 다섯 개의 측정된 값(x 또는 o)를 비교함으로써, 두 개의 컬러(C1 및 C2)를 구별할 수 있다.

Claims

가치 문서(1)를 체크하는 스펙트럼 센서(100)에 있어서, 상기 스펙트럼 센서(100)의 동작 시 상기 스펙트럼 센서(100)를 지나는 운반 속도(transport speed)로 상기 가치 문서(1)가 운반되고,
- 서로 상이한 방출 스펙트럼(E1-E12)을 가지는 복수의 광원(15)을 구비한 조명 장치(50) - 상기 스펙트럼 센서(100)의 상기 동작 시, 상이한 방출 스펙트럼(E1-E12)을 가지는 광 펄스(P1-P12)의 조명 시퀀스(B1)에 따라 순차적으로 상기 가치 문서(1)의 영역(2)을 조명하도록, 상기 복수의 광원(15)은 온 및 오프로 순차적으로 스위치됨 -, 및
- 상기 스펙트럼 센서(100)의 상기 동작 시, 상기 조명 장치(50)에 의해 방출된 광이 상기 가치 문서(1)의 상기 조명된 영역(2)으로 이미지 되도록 하는 이미징 옵틱(25), 및
- 상기 스펙트럼 센서(100)의 상기 동작 시, 조명 시퀀스(B1)의 광 펄스(P1-P12)로 조명된 영역(2)으로부터 나오는(emanate) 광을 감지하는 감지 장치(30) - 조명 시퀀스(B1)의 각각의 광 펄스(P1-P12)에는 감지된 광의 강도에 대응하는 측정된 값이 있음 -;
를 포함하고,
상기 복수의 광원(15)은 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션 및 가시 광선 범위의 섹션 중 적어도 하나의 섹션을 커버하여, 상기 스펙트럼 센서(100)는, 상기 측정된 값의 감지를 통해, 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션 및 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션 중 적어도 하나의 섹션 내의 스펙트럼 강도 분포를 기록할 수 있고,
상기 복수의 광원 (15)은 적색 스펙트럼 범위, 녹색 스펙트럼 범위, 청색 스펙트럼 범위, 및 750nm 내지 1000nm의 근적외선 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 범위를 커버하여, 상기 조명된 영역(2) 내에 포함될 수 있는 메터메릭 컬러(C1, C2)가 상기 메터메릭 컬러(C1, C2)로부터 나오는 광의 감지 시 상기 스펙트럼 센서(100)가 기록하는 상기 스펙트럼 강도 분포를 기초로 하여 서로로부터 구별될 수 있는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 광원(15)은 상기 스펙트럼 센서(100)가 상기 가시 광선 스펙트럼 범위로부터 상기 근적외선 스펙트럼 범위까지 확장하는 스펙트럼 강도 분포를 기록하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 광원(15)은 상기 스펙트럼 센서(100)가 상기 가시 광선 스펙트럼 범위로부터 적어도 1000nm의 파장까지 또는 상기 가시 광선 스펙트럼 범위로부터 적어도 1200nm의 파장까지 확장하는 스펙트럼 강도 분포를 기록하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원(15)은 상기 적색 스펙트럼 범위, 상기 녹색 스펙트럼 범위, 상기 청색 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 범위를 커버하여, 상기 각각의 스펙트럼 범위 내에 상기 광원(15)의 적어도 두 개의 상이한 방출 스펙트럼(E1-E12)이 있는, 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원(15)은 750nm 내지 1000nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위 및 1000nm 내지 1600nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 범위를 커버하여, 상기 각각의 스펙트럼 범위 내에 상기 광원(15)의 적어도 세 개의 상이한 방출 스펙트럼이 있는, 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원(15)은 750nm 내지 1000nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위 및 1000nm 내지 1600nm의 상기 근적외선 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 범위를 커버하여, 상기 각각의 스펙트럼 범위 내에 상기 광원(15)의 적어도 다섯 개의 상이한 방출 스펙트럼이 있는, 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원(15)의 상기 방출 스펙트럼(E1-E12)은 상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서 적어도 다섯 개의 상이한 방출 스펙트럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
서로 스펙트럼으로 인접한(spectrally adjacent) 상기 광원(15) 중 적어도 세 개의 광원의 방출 스펙트럼은, 스펙트럼으로 오버랩되거나 스펙트럼 거리가 60nm 보다 이하인, 각각의 서로 상이한 방출 맥시마(emission maxima)를 갖는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
서로 스펙트럼으로 인접한 상기 광원(15) 중 적어도 다섯 개의 광원의 방출 스펙트럼은, 스펙트럼으로 오버랩되거나 스펙트럼 거리가 60nm 보다 이하인, 각각의 서로 상이한 방출 맥시마를 갖는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 조명 장치(50)는,
상기 광원(15)에 의해 방출된 상기 광을 수집하도록, 상기 광원(15)과 이미징 옵틱(25) 사이에 정렬되는 수집 옵틱(collection optic)을 갖고,
상기 수집 옵틱은 나란히 정렬되는 복수의 렌즈를 가져서 상기 광원(15) 중 하나에 의해 방출되는 광의 각각이 수집될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 스펙트럼 센서(100)는 감지 옵틱(35)을 가지고,
상기 스펙트럼 센서(100)의 상기 동작 시, 상기 조명된 영역(2)으로부터 나오는 광 중, 상기 조명된 영역(2) 내에 완전하게 정렬되는 상기 가치 문서(1)의 감지 영역(3)의 광만 감지되고, 상기 감지 영역(3)은 상기 조명된 영역(2)의 호모지니어스하게 조명된 섹션(4) 내에 완전하게 정렬되도록,
상기 감지 옵틱(35) 및 상기 감지 장치(30)가 구성되고 정렬되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 조명 시퀀스(B1)의 기간(ΔT)이 상기 조명 시퀀스(B1) 동안에 상기 광원(15)에 의해 방출되는 모든 광 펄스(P1-P12)가 상기 가치 문서(1)의 동일한 영역(2)을 조명하도록(illuminate almost the same region) 상기 가치 문서(1)의 상기 운반 속도에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 가치 문서(1) 상에서 상기 조명 시퀀스(B1)의 제1 광 펄스(P1)로 조명된 영역(2P1) 및 상기 가치 문서(1) 상에서 동일한 조명 시퀀스(B1)의 마지막 광 펄스(last light pulse)(P12)로 조명된 영역(2P12)이 적어도 75%의 오버랩(overlap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 있어서,
상기 감지 장치(30)는,
상기 가시 광선 스펙트럼 범위에서의 광의 상기 감지 및 상기 근적외선 스펙트럼 범위에서의 광의 상기 감지 모두를 위하여 구성되는 InGaAs 포토감지기(photodetector)인 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센서(100).
제1항에 따른 스펙트럼 센서(100)의 도움으로 가치 문서를 체크하는 방법에 있어서,
- 체크되는 가치 문서(1)가 상기 가치 문서(1)를 체크하도록 구성된 스펙트럼 센서(100)를 운반 속도로 지나가도록 가치 문서(1)를 운반(transport)하는 단계,
- 서로 상이한 방출 스펙트럼(E1-E12)을 가지는 복수의 광원(15)을 구비한 조명 장치(50)로 상기 가치 문서(1)를 조명하는 단계 - 상기 가치 문서(1)의 조명 시, 상이한 방출 스펙트럼의 광 펄스(P1-P12)의 조명 시퀀스(B1)로 순차적으로 상기 가치 문서(1)의 영역(2)를 조명하도록, 상기 복수의 광원(15)은 온 및 오프로 순차적으로 스위치됨 -,
- 이미징 옵틱의 도움으로 상기 조명 장치(50)에 의해 방출된 광을 상기 가치 문서(1)의 상기 조명된 영역(2)으로 이미징하는 단계,
- 상기 가치 문서(1)의 상기 조명된 영역(2)으로부터 나오는 광을 감지하는 단계 - 상기 조명 시퀀스(B1)의 각각의 상기 광 펄스(P1-P12)에는 상기 감지된 광의 강도에 대응하는 측정된 값이 감지됨 -,
상기 복수의 광원(15)은 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션 및 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션 중 적어도 하나의 섹션을 커버하여, 상기 스펙트럼 센서(100)가 상기 근적외선 스펙트럼 범위의 섹션 및 상기 가시 광선 스펙트럼 범위의 섹션 중 적어도 하나의 섹션 내의 스펙트럼 강도 분포를 상기 측정된 값들의 감지에 의해 기록할 수 있는, 가치 문서 체크 방법.
제15항에 있어서,
영역(2)을 조명하는 상기 조명 시퀀스(B1)가 주기적으로 반복되는, 가치 문서 체크 방법.
제15항에 있어서,
동일한 광원(15)의 서로 상이한 하나의 광 펄스 각각에 의해 조명되는 경우에 감지되는 적어도 두 측정 값이 하나의 결과 측정 값으로 결합되는 것을 특징으로 하는 가치 문서 체크 방법.