Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertgegenständen, insbesondere Banknoten, und/ oder Merkmalen für Wertgegenstände, die • eine azimutal richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen. Sie ist aber ganz allgemein zur Prüfung von Oberflächen mit einer solchen Charakteristik verwendbar. Es sind Merkmale für Wertgegenstände, z. B. Banknoten, bekannt, die eine richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen. Derartige Merkmale sind beispielsweise mittels Stahldruck erzeugte Druckbereiche, die reliefartige Strukturen aufweisen. Ein weiteres Beispiel stellen Hologramme oder Ki- negramme dar, die auf die Wertgegenstände aufgebracht werden und z. B. Gitterstrukturen aufweisen. Durch die besonderen Strukturen dieser Merkmale ergeben sich richtungsabhängige optische Eigenschaften, d. h. bei einer Betrachtung der Wertgegenstände bzw. deren Merkmale unter einem zur Oberflächennormalen schrägen Winkel kann deren von der Drehung um die Normale abhängige optische Charakteristik wahrgenommen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertgegenständen, insbesondere Banknoten, und/ oder Merkmalen für Wertgegenstände, die eine azimutal richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen, anzugeben, welche es erlaubt, die besondere optische Cha- rakteristik derartiger Merkmale zu erfassen, um diese nachweisen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertgegenständen, insbesondere Banknoten, und/ oder Merkmalen für Wertgegenstände, die eine richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen, die zur Prüfung eine optische Abbildungseinrichtung verwendet, die einen Bildpunkt zwei- dimensional abbildet, insbesondere in einen Ring, wobei die zweidimensio- nale Abbildung eine azimutale Intensitätsverteilung aufweist, die durch die Abstrahlrichtung des Bildpunkts bestimmt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß durch eine einfache Auswertung der Intensitätsverteilung des abgebildeten Bildpunkts eine Überprüfung auf das Vorhandensein des Merkmals mit richtungsabhängiger optischer Charakteristik möglich ist. Dadurch wird die Überprüfung der Echtheit des Wertgegenstands in einfacher Weise ermöglicht.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Prüfung von Wertgegenständen, insbesondere Banknoten, und/ oder Merkmalen für Wertgegenstände,
Figur 2 einen prinzipiellen, nicht maßstabsgetreuen Strahlengang für die Vorrichtung nach Figur 1, und
Figur 3 einen in der Vorrichtung nach Figur 1 verwendeten Detektor.
Figur 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Prüfung von Wertgegenständen BN und/ oder Merkmalen 9 für Wertgegenstände, die eine richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen. Wertgegenstände BN im Sinne dieser Erfindung sind beispielsweise Wertdokumente wie Banknoten, Tickets, Schecks usw., beliebige wertvolle Gegenstände sowie deren Verpackung. Die Merkmale 9 sind beispielsweise mittels Stahldruck erzeugte Druckbereiche, die reliefartige Strukturen aufweisen. Ein weiteres Beispiel für derartige Merkmale 9 stellen Hologramme oder Kine- gramme dar, die auf die Wertgegenstände aufgebracht werden und z. B. Git- terstrukturen aufweisen. Durch die besonderen Strukturen dieser Merkmale 9 ergeben sich richtungsabhängige optische Eigenschaften, d. h. bei einer Betrachtung der Wertgegenstände BN bzw. deren Merkmale 9 unter schrägem Winkel kann bei Drehung um die Oberflächennormale deren richtungsabhängige optische Charakteristik wahrgenommen werden.
Die Vorrichtung 1 zur Prüfung weist eine optische Abbildungseinrichtung 2, 3, 4 auf, die einen auf der optischen Achse OA liegenden, isotrop oder axialsymmetrisch strahlenden Bildpunkt 8 zweidimensional abbildet, insbesondere in einen um die optische Achse OA angeordneten Ring. Falls der Bild- punkt 8 nicht axialsymmetrisch abstrahlt, ergibt sich eine azimutale Intensitätsverteilung in der zweidimensionalen Abbildung des Bildpunkts 8, die durch die bevorzugten Abstrahlrichtungen des Bildpunkts 8 bestimmt ist. Optische Abbildungseinrichtungen 2, 3, 4 mit den genannten Eigenschaften können beispielsweise von einer Linse oder einem Spiegel sowie aus Kombi- nationen von Linse(n) und Spiegel(n) gebildet werden, welche asphärische Abbildungseigenschaften aufweisen. Ebenso können Fresnellinsen oder Fresnelspiegel verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die optische Abbildungseinrichtung 2, 3, 4 einen transparenten zylindrischen Körper 2, z. B. aus Acryl- oder Plexiglas, auf, dessen Mantelfläche 3 verspiegelt ist oder poliert ist und daher Totalreflexion aufweist und dessen Achse die optische Achse OA bil- det. Die dem auf der optischen Achse OA liegenden Bildpunkt 8 zugewandte Oberfläche ist lichtdurchlässig und kann, zur Vermeidung von Reflexionen, entspiegelt sein. Auf der dem Bildpunkt 8 zugewandten Seite ist im Bereich der optischen Achse OA ein Träger 5 angebracht, der als Blende für Strahlen mit zur Normalen kleinen Winkeln wirkt. An der dem Bildpunkt 8 zugewandten Seite des Trägers 5 kann eine Lichtquelle 7 angebracht sein, an der abgewandten ein Detektor 6, auf den der Bildpunkt 8 ringförmig um die optische Achse OA herum abgebildet wird. Zur Beleuchtung des Bildpunkts 8 erzeugt die Lichtquelle 7 im Bereich der optischen Achse O A bevorzugt ein kollimiertes Lichtbündel. Die Lichtquelle 7 kann z. B. von einer Laserdiode gebildet werden. Der Detektor 6 weist eine zweidimensionale Ausdehnung auf und kann beispielsweise von einem CCD- oder CMOS-Array gebildet werden. Die dem Bildpunkt 8 abgewandte Oberfläche des zylindrischen Körpers 2 weist bevorzugt einen Fresnelspiegel 4 auf, der auf die Oberfläche als separates Bauteil aufgebracht wird oder in die Oberfläche eingefräst bzw. eingeprägt und verspiegelt wird. Der zylindrische Körper 2 hat typischerweise einen Durchmesser von 20-30mm und eine Länge von 30-40mm.
Figur 2 zeigt einen prinzipiellen, nicht maßstabsgetreuen Strahlengang für die Vorrichtung 1 nach Figur 1. Insbesondere ist der zu überprüfende Wert- gegenstand BN mit dem Merkmal 9, und somit der Bildpunkt 8, stark vergrößert dargestellt. Das Merkmal 9 wird von senkrecht zur Bildebene verlaufenden parallelen erhabenen Linien gebildet, die im dargestellten Fall mittels Stahldruck erzeugt wurden. Durch die Beleuchtung der reliefartigen Struktur des Merkmals 9 ergibt sich für das von den Flanken 9' und 9" der relie-
f artigen Linien des Merkmals 9 reflektierte Licht die richtungsabhängige optische Charakteristik, welche über die verspiegelte oder total reflektierende Mantelfläche 3 des zylindrischen Körper 2 und den Fresnelspiegel 4 auf den Detektor 6 abgebildet wird. Wegen der richtungsabhängigen optischen Cha- rakteristik des Merkmals 9 und der oben beschriebenen Abbildungseigenschaften der Abbildungseinrichtung 2, 3, ergibt sich eine azimutale Intensitätsverteilung 10', 10".
In Figur 3 ist der zweidimensionale Detektor 6 mit der azimutalen Intensi- tätsverteilung 10', 10" für den Fall dargestellt, dass die Stahldrucklinien unter 45° zu den Kanten des Detektors verlaufen. Wegen der senkrecht zum Verlauf der Linien bevorzugt abstrahlenden optischen Charakteristik des Merkmals 9 ergibt sich unter 135 ° an den mit den Bezugszeichen 10', 10" gekennzeichneten Stellen eine besonders hohe Intensität, während sich ent- lang der ringförmigen Struktur 10 eine geringe Intensität ergibt, die im wesentlichen von vom Wertgegenstand BN bzw. dem Merkmal 9 gestreutem Licht stammt. Im dargestellten Fall ist es ausreichend, wenn der zweidimensionale Detektor 6 über eine Auflösung von vier Bildpunkten verfügt, wie sie durch die strichpunktierten Linien angedeutet sind. Werden durch den De- tektor 6 die erwarteten Intensitätsverteilungen 10', 10" festgestellt, kann davon ausgegangen werden, daß das Merkmal 9 vorhanden ist, und es sich somit um einen echten Wertgegenstand BN handelt.
Abweichend von der anhand Figur 1 beschriebenen Ausführungsform sind vielfältige Abwandlungen möglich. So ist es selbstverständlich, daß zur
Auswertung der Signale des Detektors 6 eine geeignete Einrichtung, z. B. ein Mikroprozessor oder ein Mikorkontroller verwendet wird.
Die Lichtquelle 7 kann statt von einer Laserdiode auch von einer anderen im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle, wie einer Leuchtdiode oder einer Glühlampe, gebildet werden, die eventuell über eine Optik verfügt, um das Licht auf den Bildpunkt 8 zu bündeln.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung einer Lichtquelle 7, die polarisiertes Licht zur Verfügung stellt, beispielsweise die bereits erwähnte Laserdiode. Dadurch kann der Kontrast erhöht werden, wenn vor dem Detektor 6 ein Polarisator angeordnet wird, der nur Licht passieren läßt, welches die- selbe Polarisation aufweist, wie das Licht der Lichtquelle 7. Dabei ist es wesentlich, daß das direkt vom Wertgegenstand BN bzw. dem Merkmal 9 reflektierte Licht polarisiert ist, wohingegen gestreutes Licht keine Polarisation aufweist. Reflektiertes Licht kann deshalb vom Detektor 6 detektiert werden, wohingegen gestreutes Licht durch den Polarisator abgeschwächt wird.
Statt der dargestellten Anordnung, bei der die Lichtquelle 7 auf dem Träger 5 aufgebracht ist, kann die Lichtquelle 7 auch hinter dem Fresnelspiegel 4 angeordnet werden. In diesem Fall wird das Licht der Lichtquelle entlang der optischen Achse OA durch den transparenten Körper 2 geleitet, wozu der Fresnelspiegel 4 im Bereich der optischen Achse OA beispielsweise ein Loch aufweist. Detektor 6 und Träger 5 weisen ebenfalls ein Loch oder einen für das Licht der Lichtquelle 7 transparenten Bereich auf, um die Beleuchtung des Bildpunkts zu ermöglichen.
Der Detektor 6 kann, wie beschrieben, zweidimensional, z. B. als CCD- Array, ausgebildet sein, er kann aber auch aus einzelnen Sensoren aufgebaut sein, die entlang der zweidimensionalen Abbildung 10 des Bildpunkts 8 angeordnet sind.
Der aus massivem transparenten Material bestehende Körper 2 kann auch als Hohlzylinder gestaltet sein oder nur von dem Spiegel 3 gebildet werden. Prinzipiell kann auch auf den Spiegel 3 verzichtet werden, jedoch verbessert dieser bei vorgegebenem Durchmesser der Vorrichtung 1 die Apertur der Vorrichtung und damit ihre Empfindlichkeit wesentlich, da er die Eintrittsfläche von der Ebene des Spiegels 4 in die Frontfläche des Zylinders verschiebt.
Wird statt des Spiegels 4 eine Linse verwendet, um den Bildpunkt 8 auf den Detektor 6 abzubilden, muß der Detektor in Bezug auf den Bildpunkt 8 auf der optischen Achse OA hinter der Linse, die sich an der Stelle des Fresnel- spiegels 4 befindet, angeordnet werden. Der Aufbau der Vorrichtung zur Prüfung weist in diesem Fall größere Abmessungen auf.
Die Vorrichtung 1 zur Prüfung von Wertgegenständen BN, insbesondere Banknoten, und/ oder Merkmalen 9 für Wertgegenstände, die eine richtungsabhängige optische Charakteristik aufweisen, eignet sich besonders für den Einsatz in Banknotenbearbeitungsmaschinen. Derartige Banknotenbearbeitungsmaschinen werden beispielsweise dazu verwendet Banknoten zu sortieren, anzunehmen, zu prüfen usw., wobei die Vorrichtung 1 für die Überprüfung der Echtheit der Banknoten eingesetzt werden kann. Zur Überprüfung der Banknoten kann es vorgesehen sein, daß mehrere Vorrichtungen 1 nebeneinander angeordnet werden, um mehrere Bereiche der Banknote gleichzeitig überprüfen zu können. Werden die Banknoten in der Banknotenbearbeitungsmaschine zur Überprüfung an der oder den Vorrichtungen 1 vorbeitransportiert, kann die jeweilige Banknote in einer oder mehreren Spuren überprüft werden. Werden die Banknoten entlang ihrer langen Seite transportiert, können z. B. acht Vorrichtungen 1 bzw. Spuren verwen-
det werden. Bei einem Transport der Banknoten entlang ihrer kurzen Seite können z. B. 16 Vorrichtungen 1 bzw. Spuren verwendet werden.
Es ist aber auch möglich, die Vorrichtung 1 in ein Handprüf gerät, z. B. einen 'Prüfstift', zur manuellen Kontrolle von Merkmalen mit azimutaler Charakteristik einzubauen, welches außer der Vorrichtung eine Stromversorgung (Batterie), eine Auswerte-Elektronik, ein Betätigungselement (Schalter oder Taste) und eine Anzeige enthält. Durch Ziehen des richtig orientierten Prüfstifts über die Stelle, an welcher das Merkmal vorhanden sein soll, kann die Anzeige das Vorhandensein bzw. NichtVorhandensein des Merkmals signalisieren.