WO2001095260A1 - Vorrichtung zur automatischen auswertung von fluoreszierenden echtheitsmerkmalen - Google Patents

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WO2001095260A1
WO2001095260A1 PCT/EP2001/005988 EP0105988W WO0195260A1 WO 2001095260 A1 WO2001095260 A1 WO 2001095260A1 EP 0105988 W EP0105988 W EP 0105988W WO 0195260 A1 WO0195260 A1 WO 0195260A1
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camera
flash
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document surface
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PCT/EP2001/005988
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Robert Massen
Thomas Franz
Thomas Leitner
Jörg EBERHARDT
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging

Definitions

  • the invention relates to a device for the automatic evaluation of fluorescent authenticity features on documents and objects according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention is based on a document testing device, on the support plate of which a document is placed that has fluorescent authenticity features.
  • a document testing device on the support plate of which a document is placed that has fluorescent authenticity features.
  • the fluorescent authenticity features light up and the resulting luminous image is captured and evaluated by a matrix camera observing the document surface.
  • a disadvantage of the permanent irradiation of the document with black light is that there is only a low illuminating power, because known black light lamps have only low illuminating powers because of the permanent irradiation in order not to shorten the lamp life too much. If the lighting output were increased, the service life would be greatly shortened, and due to the development of heat, there is a risk of damage to the device or the document.
  • a disadvantage of the known device is that the fluorescent authenticity features that light up in black light are difficult to evaluate because they only shine with a relatively low illuminating power.
  • UV LEDs are used instead of a black light lamp, but this in turn has the disadvantage that the illuminating power of such LEDs is so low that the fluorescent authenticity features are difficult to evaluate.
  • the object of the invention is therefore to ensure a substantially better recognition performance in a device for the automatic evaluation of fluorescent authenticity features.
  • the invention is characterized in that the document is flashed with an UV flash at least for the duration of the recognition time by an evaluation camera (matrix camera).
  • Such a UV flash is designed, for example, as a conventional photo flash lamp, on the front of which a UV filter disc is arranged, which preferably only lets UV light through, which is directed directly onto the document surface. It does not matter at what angle the flash lamp strikes the document surface. Any angle besides the preferred vertical exposure can be used; the exposure angle should not be too flat to provide sufficient lighting performance on the document surface.
  • the flashing on the document surface with a lighting power multiplied compared to the permanent lighting means that the fluorescent authenticity features now light up very strongly and concisely and can now be captured and evaluated with good efficiency by a matrix camera.
  • This matrix camera then captures both the location of the fluorescent authenticity features that light up and their illuminance.
  • UV camera looks directly at the illuminated document surface or whether the flash image reflected by the document surface is directed into the UV camera via one or more mirrors.
  • UV camera is also understood to mean that the camera is provided with a lens, on the front of which a filter disk is preferably arranged, which is impermeable to UV light.
  • the flash duration of the UV flash can be set variably. It is preferred to use a flash duration of, for example, one millisecond or more, which is completely sufficient for the evaluation. It is also possible to use a commercially available photo flash which, in a known manner, also generates a corresponding flash spectrum in the UV range, which is then selected by the filter disk, while the rest of the spectral range is masked out.
  • the flash durations known for photo recordings in the range from one millisecond to one tenth of a second can be used.
  • flashes are carried out twice in quick succession because the camera is designed such that it evaluates a first field of the document surface to be recognized during the first flash and a second field of the document surface to be recognized after the second flash.
  • the odd lines of the matrix are first exposed by the first flash and in the second flash process the even lines of the CCD matrix are exposed.
  • the invention thus encompasses both embodiments, the entire CCD matrix being exposed with a single flash in the first embodiment, or the lines of the CCD matrix being exposed in succession in two different flash processes in accordance with the second embodiment.
  • the invention also includes the feature that the camera is fixed in the housing of the document checking device or - in a second embodiment - that the camera can be moved below the document surface in order to ensure improved detection of the document surface.
  • the camera can then move to certain locations of the authenticity features on the document surface and can be selectively exposed only by the authenticity features illuminating at this location.
  • Figure 1 schematically in side view the arrangement on a document checking device
  • Figure 2 the top view of the document surface illuminated in the flash with fluorescent authenticity features.
  • a front plate 2 of a document checking device is generally shown in FIG. 1, which can be inclined at an angle 4 to the horizontal, for example.
  • Front plate 2 is a support surface 3 made of glass, on which a document 23 to be examined rests.
  • the underside of document 3 is now to be examined for fluorescent authenticity features. To do this, a is in the device
  • UV flash 26 is provided, which directs its flash in the flash direction 30 onto the document surface of the document 23.
  • the resulting reflection image of the document surface is applied to the beam paths 32, 33
  • Deflecting mirror 25 which is guided by a camera 29 in the area of the opening angle
  • the evaluation image thus created on the deflecting mirror 25 is directed via a filter disk 19, which blocks UV light, via a lens 28 to a digital evaluation matrix, not shown, which, for example, includes a
  • Evaluation chip made of CCD elements or CMOS elements.
  • a filter disk 27 is provided in front of the UV flash 26, which preferably only allows the UV light to pass through.
  • the camera 29 is arranged in the region of the optical central axis 34, so that the document surface of the document 23 is arranged perpendicular to the optical central axis 34 of the camera 29.
  • the angle 20 at which the UV flash 26 flashes on the document 23 can be varied within wide limits. However, it should be as perpendicular to the document surface as possible.
  • the entire evaluation device, consisting of camera 29 and mirror 25, can also be moved in the direction of arrows 5; but it can also be fixed.
  • FIG. 2 shows a document surface of document 23 illuminating in UV light.
  • the authenticity features 22 are arranged on the document as signets in the form of an eagle and illuminate characteristically during the pulsed exposure and the resulting flash image from the camera 29 is recorded and evaluated.
  • Further authenticity features 21 can be provided in the form of characteristically illuminating threads, the illuminating being able to take place in different colors. These threads and their different colors are also captured and evaluated by the camera 29.
  • the flash electronics 24 arranged in the housing controls the UV flash 26 in such a way that the UV component emitted by the flash is as large as possible, while the component in the visible range is minimized as far as possible and by the filter disk 27 accordingly is filtered out.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur automatischen Auswertung von fluoreszierenden Echtheitsmerkmalen auf Dokumenten und Gegenständen besteht aus einem Dokumentenprüfgerät, auf dessen Auflageplatte ein Dokument mit unter Bestrahlung fluoreszierend aufleuchtenden Echtheitsmerkmalen angeordnet ist, die durch eine im Gerät angeordnete Auswerte-Kamera erfasst und ausgewertet werden. Um eine bessere Erkennungsleistung zu gewährleisten ist vorgesehen, dass mindestens während der Dauer der Erkennungszeit durch die Auswertekamera (Matrix-Kamera 29) das Dokument mit einem UV-Blitz angeblitzt wird.

Description

Vorrichtung zur automatischen Auswertung von fluoreszierenden Echtheitsmerkmaien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Auswertung von fluoreszierenden Echtheitsmerkmalen auf Dokumenten und Gegenständen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht hierbei von einem Dokumentenpruτgerät aus, auf dessen Auflageplatte ein Dokument aufgelegt ist, das fluoreszierende Echtheitsmerkmale aufweist. Zur Prüfung dieser Echtheitsmerkmale ist es bekannt, das Dokument während der Untersuchung dauerhaft mit einer Schwarzlichtlampe zu bestrahlen. Dabei leuchten die fluoreszierenden Echtheitsmerkmale auf und das entstehende Leuchtbild wird von einer, die Dokumentenoberfläche beobachtenden, Matrix- Kamera erfaßt und ausgewertet. Nachteil der dauerhaften Bestrahlung des Dokumentes mit Schwarzlicht ist, daß eine nur geringe Beleuchtungsleistung gegeben ist, denn bekannte Schwarzlichtlampen haben wegen der dauerhaften Bestrahlung nur geringe Beleuchtungsleistungen, um die Lampen-Lebensdauer nicht zu stark zu verkürzen. Bei Erhöhung der Beleuchtungsleistung würde die Lebensdauer stark verkürzt, und aufgrund der entstehenden Wärmeentwicklung besteht die Gefahr der Beschädigung des Gerätes oder des Dokumentes.
Nachteil des bekannten Gerätes ist also, daß die im Schwarzlicht aufleuchtenden fluoreszierenden Echtheitsmerkmale nur schwierig auszuwerten sind, weil sie nur mit relativ geringer Beleuchtungsleistung leuchten.
Es besteht zwar die Möglichkeit, daß man statt einer Schwarzlichtlampe auch sogenannte UV-LEDs verwendet, was aber wiederum mit dem Nachteil behaftet ist, daß auch die Beleuchtungsleistung derartiger LEDs so gering ist, daß die fluoreszierenden Echtheitsmerkmale nur schwierig auszuwerten sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur automatischen Auswertung von fluoreszierenden Echtheitsmerkmalen eine wesentlich bessere Erkennungsleistung zu gewährleisten.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens während der Dauer der Erkennungszeit durch eine Auswertekamera (Matrix-Kamera) das Dokument mit einem UV-Blitz angeblitzt wird.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß nun wesentlich höhere BeStrahlungsleistungen auf die Dokumentenoberfläche mittels eines UV-Blitzes gelenkt werden können und demzufolge auch die im UV-Licht aufleuchtenden fluoreszierenden Echtheitsmerkmale nun wesentlich stärker leuchten und dementsprechend besser von einer entsprechenden Kamera ausgewertet werden können. Wegen der relativ kurzen Blitzzeit besteht nicht die Gefahr einer unzulässig hohen Wärmeentwicklung im Gerät oder sogar der Beschädigung des Dokumentes durch eine solche Wärmeentwicklung.
Ein derartiger UV-Blitz ist beispielsweise als herkömmliche Photo-Blitzlampe ausgebildet, an deren Vorderseite eine UV-Filterscheibe angeordnet ist, die bevorzugt lediglich UV-Licht hindurch läßt, das direkt auf die Dokumentenoberfläche geleitet wird. Hierbei ist es gleichgültig, in welchem Winkel die Blitzlampe auf die Dokumentenoberfläche trifft. Es kann jeder beliebige Winkel neben der bevorzugten senkrechten Belichtung verwendet werden; wobei der Belichtungswinkel nicht zu flach werden sollte, um eine noch ausreichende Beleuchtungsleistung an der Dokumentenoberfläche zu erbringen.
Das Anblitzen der Dokumentenoberfläche mit einer gegenüber der Dauerbeleuchtung vervielfachten Beleuchtungsleistung führt dazu, daß die fluoreszierenden Echtheitsmerkmale nun sehr stark und prägnant aufleuchten und nun mit gutem Wirkungsgrad von einer Matrix-Kamera erfaßt und ausgewertet werden können. Es wird dann von dieser Matrix-Kamera sowohl der Ort der aufleuchtenden fluoreszierenden Echtheitsmerkmale als auch deren Beleuchtungsstärke erfaßt.
Hierbei ist es gleichgültig, ob die UV-Kamera die beleuchtete Dokumentenoberfläche unmittelbar (direkt) ansieht oder ob das von der Dokumentenoberfläche reflektierte Blitzbild über ein oder mehrere Spiegel in die UV-Kamera geleitet wird.
Unter dem Begriff UV-Kamera wird im übrigen verstanden, daß die Kamera mit einem Objektiv versehen ist, an dessen Vorderseite bevorzugt eine Filterscheibe angeordnet ist, die für das UV-Licht undurchlässig ist.
Auf diese Weise wird gewährleistet, daß lediglich die im sichtbaren Licht aufleuchtenden Echtheitsmerkmale ausgewertet werden. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können auch andere Spektralbereiche der aufleuchtenden Echtheitsmerkmale untersucht und ausgewertet werden, wie zum Beispiel auch im nahen Infrarot-Bereich, im sichtbaren Bereich oder sogar im UV-Bereich.
Wichtig ist jedenfalls, daß die auswertende Kamera nicht von dem UV-Blitz selbst geblendet wird. Die Blitzdauer des UV-Blitzes kann variabel eingestellt werden. Es wird hierbei bevorzugt eine Blitzdauer von zum Beispiel einer Millisekunde oder mehr zu verwenden, was vollständig für die Auswertung ausreicht. Es kann auch ein handelsüblicher Fotoblitz verwendet werden, der in bekannter Weise auch im UV- Bereich ein entsprechendes Blitzspektrum erzeugt, welches dann durch die Filterscheibe ausgewählt wird, während der übrige Spektralbereich ausgeblendet wird.
Bei Verwendung von handelsüblichen Fotoblitzen können die bei Fotoaufnahmen bekannten Blitzdauem im Bereich von einer Millisekunde bis zu einer Zehntelsekunde verwendet werden.
Es wird insbesondere auch bevorzugt, wenn in kurzen Zeitabständen zweimal hintereinander geblitzt wird, weil die Kamera so ausgebildet ist, daß sie bei dem ersten Blitz ein erstes Halbbild der zu erkennenden Dokumentenoberfläche und nach dem zweiten Blitz ein zweites Halbbild der zu erkennenden Dokumentenoberfläche auswertet.
Zum Beispiel werden bei einer Kamera mit CCD-Matrix zunächst die ungeraden Zeilen der Matrix von dem ersten Blitz und beim zweiten Blitzvorgang die geraden Zeilen der CCD-Matrix belichtet.
Die Erfindung umfaßt also beide Ausführungsformen, wobei im ersten Ausführungsbeispiel die gesamte CCD-Matrix mit einem einzigen Blitz belichtet wird, oder daß - nach dem zweiten Ausführungsbeispiel - die Zeilen der CCD-Matrix nacheinander in zwei verschiedenen Blitzvorgängen belichtet werden. Ebenso umfaßt die Erfindung das Merkmal, daß die Kamera fest im Gehäuse des Dokumentenprüfgerätes angeordnet ist oder auch - in einer zweiten Ausgestaltung -, daß die Kamera unterhalb der Dokumentenoberfläche verfahrbar ist, um eine verbesserte Erkennung der Dokumentenoberfläche zu gewährleisten.
Im letztgenanntem Ausführungsbeispiel kann dann die Kamera an bestimmte Stellen der Echtheitsmerkmale auf der Dokumenten-Oberfläche verfahren und selektiv nur durch die an diesem Ort aufleuchtenden Echtheitsmerkmale belichtet werden.
Neben dem hier beschriebenen impulsartigen UV-Blitz können auch noch weitere zeitweise wirksame oder auch dauernd eingeschaltete Beleuchtungsquellen auf die Dokumentenoberfläche strahlen. Es handelt sich vor allem um Lichtquellen mit polarisiertem Licht, die durch den halbdurchlässigen Spiegel der Kamera hindurch die Dokumentenoberfläche belichten, um dort mit anderen Beleuchtungsquellen ein anderes Auswertungsbild des Dokumentes für die Kamera zu erhalten.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentfich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:
Figur 1 : schematisiert in Seitenansicht die Anordnung an einem Dokumentenprüfgerät;
Figur 2: die Draufsicht auf die im Blitzlicht aufleuchtende Dokumentenoberfläche mit fluoreszierenden Echtheitsmerkmalen.
In Figur 1 ist allgemein eine Frontplatte 2 eines Dokumentenprüfgerätes dargestellt, die beispielsweise im Winkel 4 zur Horizontalen geneigt sein kann. In diese
Frontplatte 2 ist eine aus Glas bestehende Auflagefläche 3 eingelassen, auf der ein zu untersuchendes Dokument 23 aufliegt. Die Unterseite des Dokumentes 3 soll nun auf fluoreszierende Echtheitsmerkmale untersucht werden. Hierzu ist im Gerät ein
UV-Blitz 26 vorgesehen, der in Blitzrichtung 30 seinen Blitz auf die Dokumentenoberfläche des Dokumentes 23 lenkt. Das entstehende Reflektionsbild der Dokumentenoberfläche wird über die Strahlengänge 32, 33 auf einen
Umlenkspiegel 25 gelenkt, der von einer Kamera 29 im Bereich des Öffnungswinkels
31 beobachtet wird. Das so auf dem Umlenkspiegel 25 entstehende Auswertebild wird über eine Filterscheibe 19, welche UV-Licht sperrt, über ein Objektiv 28 auf eine nicht näher dargestellte digitale Auswertematrix gelenkt, die beispielsweise einen
Auswerte-Chip aus CCD-Elementen oder aus CMOS-Elementen aufweist.
Es wird noch angefügt, daß vor dem UV-Blitz 26 eine Filterscheibe 27 vorgesehen ist, welche bevorzugt nur das UV-Licht durchläßt.
Die Kamera 29 ist übrigens im Bereich der optischen Mittelachse 34 angeordnet, so daß die Dokumentenoberfläche des Dokumentes 23 senkrecht zur optischen Mittelachse 34 der Kamera 29 angeordnet ist.
Der Winkel 20, mit dem der UV-Blitz 26 das Dokument 23 anblitzt, kann in großen Grenzen variiert werden. Er sollte jedoch möglichst senkrecht zur Dokumentenoberfläche ausgebildet sein. Die gesamte Auswerteeinrichtung, bestehend aus Kamera 29 und Spiegel 25, kann auch in Pfeilrichtungen 5 verfahrbar sein; sie kann aber auch feststehen.
Die Figur 2 zeigt eine im UV-Licht aufleuchtende Dokumentenoberfläche des Dokumentes 23. Hierbei ist erkennbar, daß die Echtheitsmerkmale 22 als Signets in Form eines Adlers auf dem Dokument verteilt angeordnet sind und bei der impulsartigen Belichtung charakteristisch aufleuchten und das entstehende Blitzbild von der Kamera 29 erfaßt und ausgewertet wird. Es können weitere Echtheitsmerkmale 21 in Form von charakteristisch aufleuchtenden Fäden vorgesehen sein, wobei das Aufleuchten in verschiedenen Farben erfolgen kann. Auch diese Fäden und deren unterschiedliche Farben werden von der Kamera 29 erfaßt und ausgewertet.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß die in dem Gehäuse angeordnete Blitzelektronik 24 den UV-Blitz 26 so ansteuert, daß der vom Blitz ausgesandte UV- Anteil möglichst groß ist, während der im sichtbarem Bereich liegende Anteil möglichst minimiert wird und durch die Filterscheibe 27 entsprechend ausgefiltert wird.

Claims

ZeichnunqslegendeFrontplatte Auflagefläche Winkel PfeilrichtungFilter Winkel Echtheitsmerkmal Echtheitsmerkmal Dokument Blitz-Elektronik Umlenkspiegel UV-Blitz Filterscheibe Objektiv Kamera Blitzrichtung Öffnungswinkel Strahlengang Strahlengang optische Mittelachse (Kamera 29) Patentansprüche
1. Vorrichtung zur automatischen Auswertung von fluoreszierenden Echtheitsmerkmalen auf Dokumenten und Gegenständen mit einem
Dokumentenprufgerat, auf dessen Auflageplatte ein Dokument mit unter Bestrahlung fluoreszierend aufleuchtenden Echtheitsmerkmalen angeordnet ist, das durch eine im Gerät angeordnete Auswerte-Kamera erfaßt und ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens während der Dauer der Erkennungszeit durch die Auswertekamera (Matrix-Kamera 29) das Dokument mit einem UV-Blitz angeblitzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Blitz (26) als Photo-Blitzlampe ausgebildet ist, an deren Vorderseite eine UV-Filterscheibe (27) angeordnet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß UV- Kamera die beleuchtete Dokumentenoberfläche unmittelbar (direkt) ansieht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Dokumentenoberfläche reflektierte Blitzbild über ein oder mehrere Spiegel in die UV-Kamera geleitet wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Kamera als Kamera (29) mit einem Objektiv (28) ausgebildet ist, an deren Vorderseite eine Filterscheibe (27) angeordnet ist, die für das UV-Licht undurchlässig ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blitzdauer im Bereich von einer Millisekunde bis mehreren
Zehntelsekunden verwendet wird. .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in kurzen Zeitabständen zweimal hintereinander geblitzt wird und die Kamera (29) bei dem ersten Blitz ein erstes Halbbild der zu erkennenden Dokumentenoberfläche und nach dem zweiten Bδlitz ein zweites Halbbild der zu erkennenden Dokumentenoberfläche auswertet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (29) gehäusefest angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera verfahrbar in bezug auf die zu untersuchende Dokumentenoberfläche ist.
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