專利名稱：檢查有價文件的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是檢查發(fā)光有價文件的設(shè)備和方法，其中，用光照射有價文件，然后以光譜分辨率檢測從有價文件發(fā)出的冷光輻射。
這種發(fā)光的有價文件可以是例如鈔票、支票、息票或芯片卡。雖然不限于這些，但是本發(fā)明主要涉及鈔票的檢查。鈔票在紙或印刷油墨中一般含有顯示出發(fā)光行為(例如，發(fā)熒光或發(fā)磷光)的一種特征物質(zhì)或者多種特征物質(zhì)的混合物。
背景技術(shù)：
存在許多已知的用于檢查這種有價文件的真實性的系統(tǒng)。一個系統(tǒng)例如從DE 23 66 274 C2中已知。在該系統(tǒng)中，為了檢查鈔票的真實性，即就是檢查發(fā)光特征物質(zhì)是否實際存在于待檢查的鈔票中，傾斜地照射鈔票，然后用干涉濾光片以光譜分辨率檢測垂直傳送來的冷光輻射。通過比較來自不同分光計的光電元件的信號來進(jìn)行評估。
該系統(tǒng)在大多數(shù)情況下工作十分可靠。然而，需要這樣一種冷光傳感器，其具有更加緊湊的構(gòu)造并且可以在要檢測的冷光輻射強度極低的情況下仍足夠可靠地進(jìn)行檢查。

發(fā)明內(nèi)容
在這樣的前提下，本發(fā)明的問題是提供一種用于檢查發(fā)光有價文件的設(shè)備和方法，允許用緊湊的冷光傳感器進(jìn)行可靠的檢查。
該問題由獨立權(quán)利要求解決。從屬權(quán)利要求和隨后的描述解釋優(yōu)選實施例。
由于沿傳送方向傳送通過冷光傳感器的待檢查有價文件是在照明區(qū)域在傳送方向延伸的條件下發(fā)光的，因此也可以有效地測量發(fā)出極少冷光輻射的有價文件。這大大提高了特別是磷光輻射的測量。
尤其強調(diào)的是，從屬權(quán)利要求的特征和在隨后描述中所說明的實施例可以有利地結(jié)合使用，或者可以彼此獨立地使用，或者與主權(quán)利要求的主題無關(guān)地使用，例如，也可以用于沒有產(chǎn)生在傳送方向上延伸的照明區(qū)域的設(shè)備中或者進(jìn)行發(fā)光測量而不是冷光輻射測量的設(shè)備中。


下面將參照附圖以示例的形式更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明的其它優(yōu)點。附圖描述如下圖1鈔票分類設(shè)備的示意圖；圖2可用在根據(jù)圖1的鈔票分類設(shè)備中的本發(fā)明的冷光傳感器的內(nèi)部的示意性側(cè)視圖；圖3圖2的冷光傳感器的部件的頂視圖；圖4可用在根據(jù)圖1的鈔票分類設(shè)備中的本發(fā)明的可選擇冷光傳感器的內(nèi)部的示意性側(cè)視圖；圖5用于解釋圖2和3的冷光傳感器的使用的鈔票的示意圖；圖6從用在圖2的冷光傳感器中的一示例的檢測器行的上方觀察的視圖；圖7從用在圖2的冷光傳感器中的另一示例的檢測器行的上方觀察的視圖；圖8沿著圖7的I-I線的橫截面圖；圖9從圖2或圖4的冷光傳感器的檢測器行中讀出數(shù)據(jù)的示意性表示；圖10本發(fā)明的可選擇冷光傳感器的內(nèi)部的示意性側(cè)視圖；圖11具有外部光源的本發(fā)明的冷光傳感器的示意圖；圖12本發(fā)明的另一冷光傳感器的一部分的示意圖；以及圖13本發(fā)明的又一冷光傳感器的檢測器部分的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的設(shè)備可以用于檢查光輻射、特別是冷光輻射的所有設(shè)備中。雖然不限于此，但是下面的描述將涉及在可以用于例如計數(shù)和/或分類和/或存款和/或分配鈔票的鈔票處理設(shè)備中檢查鈔票的優(yōu)選變型。
圖1示例性地示出這種鈔票分類設(shè)備1。鈔票分類設(shè)備1在殼體2中具有用于鈔票BN的輸入口3，待處理的鈔票BN可以手動地從外部供給到該輸入口3或者鈔票捆可以有選擇地在解開后自動供應(yīng)到該輸入口3。供給到輸入口3的鈔票BN被選出器4從堆垛中逐一地移動并借助運送裝置5運送通過傳感器裝置6。傳感器裝置6可以具有整合在公共殼體或安裝在單獨殼體中的一個或多個傳感器模塊。這些傳感器模塊可以用于例如檢查被檢查鈔票BN的真實性和/或狀態(tài)和/或面值。在被檢查鈔票BN通過傳感器裝置6之后，根據(jù)傳感器裝置6的檢查結(jié)果和給定的分類標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行分類，然后經(jīng)由門7和相關(guān)的螺旋槽堆垛機8將其輸出到輸出口9中，這些鈔票BN可以有選擇地在打捆或捆扎之后人工移走或自動運走。還可以設(shè)置粉碎機10，用于銷毀被分類為真實且不再適于流通的鈔票BN。鈔票分類設(shè)備1的控制借助于計算機輔助的控制單元11實現(xiàn)。
如上所述，傳感器裝置6可以具有不同的傳感器模塊。特別地，傳感器裝置6的特征在于用于檢查冷光輻射的傳感器模塊12，在下文中略作冷光傳感器12。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的具有特別緊湊設(shè)計的冷光傳感器12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件的布置的示意性橫截面圖。圖3進(jìn)一步示出位于冷光傳感器12內(nèi)的所述元件的一部分的頂視圖。所述冷光傳感器12是特別緊湊的設(shè)計，并在高信噪比方面得到優(yōu)化。
具體地，冷光傳感器12在公共殼體13中具有用于激發(fā)冷光輻射的一個或多個光源14、以及檢測器30，優(yōu)選地是用于冷光的光譜分解(spectrallydecomposed)檢測的分光計30。殼體13密封成，使得在不破壞殼體13的條件下不能未經(jīng)許可地接近容納在殼體13中的元件。
光源14可以是例如LED，但優(yōu)選地是諸如激光二極管14的激光光源。激光二極管14可以發(fā)出一種或多種不同的波長或波長范圍。如果使用多個不同的波長或波長范圍，則也可以是，同一光源殼體或單獨的光源殼體，即單獨的光源模塊，包括多個不同波長或波長范圍的光源14，這些光源14例如并排設(shè)置并優(yōu)選地照射可以投射到鈔票BN上的同一位置或鄰近位置上的平行光。
如果光源14可以發(fā)出具有多個不同波長或波長范圍的光，則可以是，單個波長或波長范圍可以有選擇地起作用。
下面將參照圖4描述另一變型。
從激光二極管14發(fā)出的光借助成像光學(xué)鏡15、16、17照射到待檢查的鈔票上。成像光學(xué)鏡包括準(zhǔn)直透鏡15；作為分束器16的偏轉(zhuǎn)鏡，特別是分色光束分離器16，其使從激光二極管14發(fā)出并由準(zhǔn)直透鏡15定形的激光束偏轉(zhuǎn)90°；以及具有大角度光束范圍的聚光透鏡17，其將偏轉(zhuǎn)后的激光束通過遮光玻璃18優(yōu)選地垂直成像到借助運送系統(tǒng)5沿T方向運送通過的待檢查鈔票BN上，從而激發(fā)鈔票BN發(fā)出冷光輻射。
優(yōu)選地，在分光計30的幫助下，同樣垂直地(即，與激發(fā)光同軸地)檢測從被照亮的鈔票BN發(fā)出的冷光輻射。這與例如根據(jù)DE 23 66 274 C2的傾斜照明的情況相比，致使測量時通過所運送鈔票BN的定向公差的干擾靈敏度更低。
用于將冷光輻射成像到光敏檢測器單元21的光學(xué)鏡同樣包括至少部分地透過待測量冷光輻射的遮光玻璃18、聚光透鏡17和鏡子16。此外，光學(xué)鏡隨后具有帶有大開口的另一聚光透鏡19、在其后的設(shè)計成阻擋光源14的照明波長和不進(jìn)行測量的其它波長的濾光器20、以及偏轉(zhuǎn)鏡23。偏轉(zhuǎn)鏡23用于折疊光束路徑并將待測量的冷光輻射偏轉(zhuǎn)到成像光柵24或用于光譜分解的另一裝置24上。偏轉(zhuǎn)鏡有利地平行于或大致平行于分光計(角度＜15度)的焦平面安裝，以使結(jié)構(gòu)盡可能地緊湊。成像光柵24具有波長分散元件，該波長分散元件具有凹面鏡26，凹面鏡26優(yōu)選地將一階或負(fù)一階冷光輻射成像到檢測器單元21上。但也可以對更高的階數(shù)進(jìn)行成像。檢測器單元21優(yōu)選地具有檢測器行22，該檢測器行22包括設(shè)置成一行的多個光敏像素，即像點，下面例如參照圖6或7作為示例進(jìn)行描述。
分光計30的入口狹縫在圖2中用參考符號AS標(biāo)記。入口狹縫AS可以以光束路徑中的孔AS的形式出現(xiàn)在殼體13中。然而，也可以沒有孔出現(xiàn)在這里，而僅是由光源14的照明軌跡在鈔票BN上給出的“虛的”入口狹縫AS。后一變型致使光強度更高，但也導(dǎo)致對環(huán)境光或散射光不期望的更高的敏感度。
在另一實施例中，偏轉(zhuǎn)鏡23相對于成像光柵24設(shè)置成使得入口狹縫AS落在偏轉(zhuǎn)鏡23的區(qū)域上。由于這使得待偏轉(zhuǎn)的輻射光束橫截面在偏轉(zhuǎn)鏡23上特別小，因此偏轉(zhuǎn)鏡23本身也可以具有特別小的尺寸。如果偏轉(zhuǎn)鏡23是檢測器單元21的部件，則偏轉(zhuǎn)鏡23不僅可以安裝在檢測器單元21的光敏區(qū)域的上方(按照圖2)，而且也可以安裝在該光敏區(qū)域的旁邊。
本發(fā)明一個特殊的構(gòu)思是，用于激發(fā)冷光輻射的光源14在待檢查的鈔票BN上產(chǎn)生沿運送方向T延伸的細(xì)長照明區(qū)域35。
該變型的優(yōu)點在于，在運送通過冷光傳感器12期間，常常僅以極低的濃度出現(xiàn)在鈔票BN中的冷光、特別是磷光的特征物質(zhì)在沿運送方向延伸的照明區(qū)域的作用下充能時間更長，從而增加了特別是持久磷光特征物質(zhì)的輻射強度。
圖5示出了相關(guān)的瞬時視圖。細(xì)長照明區(qū)域35沿運送方向T延伸可以理解成是指，照明輻射在給定的時刻照射鈔票上的任何形式(特別是矩形軌跡)的區(qū)域，該區(qū)域在運送方向T上比在垂直于運送方向T的方向上大很多。優(yōu)選地，照明區(qū)域35在運送方向T上的延伸將至少進(jìn)行兩次，特別優(yōu)選地是至少三次、四次或五次，只要該延伸垂直于運送方向T。
圖5以不同的陰影線示出圖像區(qū)域36，即分光計30的入射光瞳36，即在給定時刻根據(jù)入口狹縫AS的尺寸成像到分光計30上的鈔票BN的區(qū)域?？梢岳斫猓止庥?0的入射光瞳36的長度和寬度優(yōu)選地小于激光二極管14的照明區(qū)域35的相應(yīng)尺寸。這允許各個傳感器部件的對準(zhǔn)公差更大。
此外，圖5的瞬時視圖示出這樣的情況，即，與圖像區(qū)域36相比，照明區(qū)域35在運送方向T上比在與運送方向T相反的方向上延伸得更遠(yuǎn)。這特別有利于利用增加的充能作用。然而，也可以是，照明區(qū)域35與圖像區(qū)域36在運送方向T上僅部分地重疊。而如果圖像區(qū)域36對稱設(shè)置，即設(shè)置在照明區(qū)域35的中間，則冷光傳感器6可以在鈔票BN沿所示的運送方向T運送的設(shè)備1中和鈔票BN沿與T相反的方向運送的設(shè)備1中運送。
根據(jù)本發(fā)明的另一特殊構(gòu)思，使用不同的檢測器單元21、27來檢測冷光輻射，特別是從用于光譜分解的裝置24發(fā)出的冷光輻射，例如成像光柵24。因此，可以在另一檢測器單元27上或之前設(shè)置例如僅在一個或多個給定的波長或波長范圍中進(jìn)行測量的濾光器，從而不同檢測器單元21、27的可測量光譜范圍優(yōu)選地不同，并且例如僅部分地重疊或根本不重疊。要強調(diào)的是，也可以存在多個另一檢測器單元27，在不同的波長或波長范圍中進(jìn)行檢測。該多個另一檢測器單元27可以隔開，或者也可以呈現(xiàn)為夾層結(jié)構(gòu)，正如例如在DE 101 27 837 A1中所描述的。
雖然所述一個檢測器單元21，即檢測器行22，設(shè)計成用于鈔票BN的冷光輻射的光譜分析(spectrally resolved)測量，但是所述至少一個另一檢測器單元27可以用于進(jìn)行冷光輻射的至少一個其它測量，例如，附加地或可選擇地，寬波段、不能進(jìn)行光譜分析的分光計30的零階和/或冷光輻射的衰減行為的測量。
此外，所述另一檢測器單元27也可以設(shè)計成用于檢查鈔票BN的所述至少一個特征物質(zhì)的另一光學(xué)性質(zhì)。這可以例如通過所述的以其它波長或波長范圍進(jìn)行測量來實現(xiàn)。優(yōu)選地，所述另一檢測器單元27也可以設(shè)計成用于檢查鈔票BN的另一特征物質(zhì)。因此，例如，檢測器行22可以設(shè)計成用于測量鈔票BN的第一特征物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，而所述另一檢測器單元27設(shè)計成，特別是以與檢測器行22不同的光譜范圍測量鈔票BN的另一特征物質(zhì)。檢測器22、27將優(yōu)選地具有用于在測量期間抑制不期望的散射光或高階光的濾光器。
從圖3的平面圖中可知，所述另一檢測器單元27，特別是當(dāng)設(shè)計成用于測量分光計30的零階時，可以相對于成像光柵24和檢測器行22傾斜設(shè)置，以避免干擾再次反射到凹面鏡26上。在該情況下，輻射吸收光阱，例如黑色區(qū)域，可以附加地出現(xiàn)在從所述另一檢測器單元27發(fā)出的輻射光束路徑的端部。
為了對冷光傳感器12進(jìn)行校準(zhǔn)和功能測試，可以進(jìn)一步提供具有一個或多個冷光特征物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)樣品32，其可以具有與鈔票BN中待檢查的冷光特征物質(zhì)相同或不同的化學(xué)成分。如圖2所示，所述標(biāo)準(zhǔn)樣品32可以整合在殼體13自身中，并例如作為箔32施加到另一光源(LED 31)，其中該另一光源相對于分束器16與激光二極管14相對設(shè)置。標(biāo)準(zhǔn)樣品32也可以例如是LED 31與角形鏡16之間的單獨部件。為了例如在冷光傳感器12的兩個鈔票測量循環(huán)之間的間歇期間進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品32可以借助于LED 31由照射激發(fā)，以發(fā)出通過分色光束分離器16上的雜光反射而成像到檢測器行22上并進(jìn)行評估的確定的冷光輻射。
為了對分光計30進(jìn)行強度校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品32的冷光特征物質(zhì)可以優(yōu)選地在寬波段上發(fā)射，例如在分光計30可檢測的整個光譜范圍上發(fā)射。然而，標(biāo)準(zhǔn)樣品32的冷光特征物質(zhì)可以有選擇地或附加地發(fā)射具有窄帶峰值的一定的特征光譜標(biāo)識，以進(jìn)行波長校準(zhǔn)。然而，也可以僅使用不帶標(biāo)準(zhǔn)樣品32的另一光源31來調(diào)節(jié)分光計30。
有選擇地或附加地，標(biāo)準(zhǔn)樣品32也可以安裝在殼體13的外部，特別是相對于待測量鈔票BN在相對側(cè)，并整合在例如諸如板28的相對元件中。
在殼體13的外部，還可以有一附加的檢測器單元33作為單獨的部件或者整合在板28中。該附加的檢測器單元33可以是例如用于測量已通過遮光玻璃18并可選擇地通過鈔票BN的激光二極管14的輻射和/或鈔票BN的冷光輻射的一個或多個光電元件。在該情況下，板28可以在P方向上可移位地安裝在導(dǎo)向裝置中，使得標(biāo)準(zhǔn)樣品32或光電元件33可以與激光二極管14的照明輻射對準(zhǔn)。
板28將優(yōu)選地經(jīng)由位于鈔票BN的運送平面外部的連接元件55(由虛線示出)連接到殼體13。在圖2中的水平延伸的橫截面中，存在近似U形形式的殼體13、連接區(qū)域55和板28。板28的這種安裝方式，在沒有標(biāo)準(zhǔn)樣品32和光電元件33的可選擇變型中也是這樣，具有如下優(yōu)點對不期望的激光二極管14的激光輻射的出射提供光屏蔽。如果板28為了維修目的或清除卡塞而可拆卸地固定到殼體13，則可以使激光二極管14在板28拆下或移除時不起作用。
圖4示出可用在根據(jù)圖1的鈔票分類設(shè)備中的可選擇的且極為緊湊的冷光傳感器6的示意性橫截面圖。相同的部件用與圖2中相同的附圖標(biāo)記表示。
根據(jù)圖4的光學(xué)部件在冷光傳感器6中的布置與根據(jù)圖2的冷光傳感器6的不同之處尤其在于，可以省去偏轉(zhuǎn)鏡23。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)圖4的冷光傳感器6不具有任何其它的檢測器單元31、33，盡管也可以具有。在該情況下，分色光束分離器16不導(dǎo)致照明輻射，而是將以鏡面反射形式偏轉(zhuǎn)的冷光輻射。
此外，光源14具有兩個相互垂直的以不同波長發(fā)射的激光二極管51、52，這樣，各激光二極管51、52的輻射可以例如通過另一分色光束分離器53進(jìn)行耦合，使得可以照射鈔票BN上的同一照明區(qū)域35或者重疊或隔開的多個照明區(qū)域35。優(yōu)選地，激光二極管51、52中的任一個或另一個或者兩個激光二極管51、52都可以根據(jù)待檢查的鈔票而有選擇地同時或交替地被觸發(fā)以發(fā)出輻射。
可在垂直投影中識別的光敏檢測器元件，即檢測器行22，不對稱地安裝在載體上，這將參照圖7更加詳細(xì)地進(jìn)行解釋。
此外，冷光傳感器6優(yōu)選地在殼體13中具有控制單元50，該控制單元50用于分光計30的測量值的信號處理和/或冷光傳感器6的各部件的電源控制。
現(xiàn)在將參照圖6和7描述可用于冷光傳感器12中的檢測器行22的兩個不同的變型。圖6以詳細(xì)視圖示出常規(guī)的檢測器行22，該檢測器行22通常具有多于100個并排設(shè)置的光敏像素，簡稱為像素40(圖6僅示出其中的第一組七個左側(cè)的像素40)，這些像素40等大并在基底41上或基底41中隔開大致對應(yīng)于像素40寬度的距離。
相反，優(yōu)選的是使用具有極少數(shù)量的像素40、具有較大的像素面積和較小的非光敏區(qū)域的改進(jìn)的檢測器行22，如圖7作為示例示出。這種改進(jìn)的檢測器行22具有的優(yōu)點是，其具有比圖6的常規(guī)檢測器行22大很多的信噪比。優(yōu)選地，該改進(jìn)的檢測器行22構(gòu)造成，在基底41中或基底41上僅具有10和32之間、特別優(yōu)選的是10和20之間的單像素40。各像素40的尺寸可以為至少0.5mm×0.5mm，優(yōu)選地為0.5mm×1mm，特別優(yōu)選地為1mm×1mm。根據(jù)圖7的實施例，作為示例，檢測器行22具有高度為2mm且寬度為1mm的12個像素40，相鄰像素40之間的非光敏區(qū)域41具有約50μm的延伸。
此外，單像素40特別是在待測量的冷光輻射的散射方向上也可以具有不同的尺寸，如圖7所示。由于通常僅有選擇地評估單波長或波長范圍，而不是光譜的全部波長，因此像素40可以構(gòu)造成適于待評估的特定的波長(或波長范圍)。
根據(jù)將要進(jìn)行光譜檢測的波長范圍，檢測器行22在一定的情況下可以由不同的材料構(gòu)成。對低于約1100nm敏感的由硅制成的檢測器特別適合在紫外線或可見光譜范圍內(nèi)的冷光測量，而對高于約900nm敏感的由InGaAs制成的檢測器行22適于紅外光譜范圍內(nèi)的測量。優(yōu)選地，這種InGaAs檢測器行22將直接施加于硅基底42，硅基底42特別優(yōu)選地具有由硅技術(shù)得到的放大級，用于放大InGaAs檢測器行22的像素40的模擬信號。這同樣提供了具有較短信號路徑和增加的信噪比的特別緊湊的結(jié)構(gòu)。
具有較少像素40的檢測器行22(例如，根據(jù)圖7)優(yōu)選地僅檢測小于500nm的相對較小的光譜范圍，特別優(yōu)選地是檢測小于300nm或約300nm的光譜范圍。也可以是，檢測器行22具有至少一個在鈔票BN中的待測量冷光光譜之外對光敏感的像素40，用于在評估所測量的冷光光譜期間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化，例如基線尋找。
盡管本發(fā)明的冷光傳感器6的結(jié)構(gòu)緊湊，成像光柵24將優(yōu)選地具有大于約300線/mm、特別優(yōu)選地是大于約500線/mm的衍射元件，用于使冷光輻射充分地散射到檢測器元件21上。成像光柵24與檢測器元件21之間的距離可以優(yōu)選地小于約70mm，特別優(yōu)選地小于約50mm。
可以例如連續(xù)地在移位寄存器的幫助下讀取檢測器行22的各像素40。然而，優(yōu)選的是并行讀取檢測器行22的單像素40和/或像素組。根據(jù)圖9的示例，三個左側(cè)的像素40由所述像素40的利用相應(yīng)放大級45放大的測量信號逐一讀取，并提供給相應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器46，其中放大級45可以是例如根據(jù)圖7的硅基底42的一部分。而在示意性表示的圖9中的兩個右側(cè)像素借助單獨的放大級45首先放大，然后供給到可以有選擇地包括采樣和保持電路的公共多路復(fù)用單元47，然后供給到連接于多路復(fù)用單元47的公共的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器46。
由此，允許多個像素40或像素組的并行讀取，這使得積分時間較短并可同步測量鈔票BN。該測量同樣有助于增加信噪比。
根據(jù)本發(fā)明的另一獨立思想，將用于冷光輻射的成像光學(xué)鏡的部件與檢測器30的部件集成在一起。具體地，用于使待檢測的冷光輻射偏轉(zhuǎn)到分光計30上的偏轉(zhuǎn)鏡23可以直接連接到檢測器單元21，例如如圖2所示。
圖7示出一改進(jìn)的變型，其中偏轉(zhuǎn)鏡23直接施加到具有檢測器行22的公共載體，即具體地是施加到硅基底42?；蛘?，偏轉(zhuǎn)鏡23也可以施加到檢測器單元21的玻璃保護(hù)片。
此外，諸如光電元件56的光電檢測器也可以存在于偏轉(zhuǎn)鏡23的下方。該優(yōu)選的變型在圖8中作為示例示出，該圖8示出沿著圖7的I-I線的橫截面。在該情況下，施加到光電元件56的偏轉(zhuǎn)鏡23至少部分地透過將由光電元件56所測量的波長。該光電元件56也可以用于校準(zhǔn)目的和/或評估冷光輻射的其它性質(zhì)。
如圖4所示，檢測器行22可以優(yōu)選地不對稱地施加到載體，即硅基底42，這不僅是出于如圖4所示的緊湊的傳感器設(shè)計的原因，而且是為了附接另外的光學(xué)部件23、56。
正如所提及的，由于在檢查鈔票BN時通常冷光輻射的信號強度極低，因此需要在正在進(jìn)行的操作中對冷光傳感器12進(jìn)行校準(zhǔn)，即具體地例如是在冷光傳感器12的兩個鈔票測量循環(huán)之間的間歇期間進(jìn)行上述校準(zhǔn)。已經(jīng)描述過的可能的測量是使用標(biāo)準(zhǔn)樣品32。
根據(jù)另一思想，這也可以通過冷光傳感器12的光學(xué)部件的主動機械位移來實現(xiàn)，該位移可以例如通過外部控制單元11或優(yōu)選地通過內(nèi)部控制單元50根據(jù)冷光傳感器12的測量值來控制。
例如，成像光柵24的部件可以安裝成在致動器25的作用下沿S方向可移位?？梢允褂梦词境龅钠渌考慝@得其它光學(xué)部件(例如，可以例如在圖2的箭頭D的方向上可移位地被驅(qū)動的檢測器21)的機械位移。也可以買現(xiàn)光學(xué)部件在多于一個方向上的移位。
因此，可以例如在冷光傳感器12的正在進(jìn)行的操作期間對冷光傳感器12的測量值進(jìn)行評估，如果測量值(例如，檢測器行22、另一檢測器單元27或光電元件33的測量值)或從中得到的量偏離一定的標(biāo)準(zhǔn)值或范圍，則可以進(jìn)行冷光傳感器12的單一或多個光學(xué)部件的主動機械移位，以獲得增加的信號增益并補償因例如照明或電子或光學(xué)元件老化的原因引起的溫度波動而帶來的不期望的變化。這對于具有較少像素40的檢測器單元21來講尤其重要。
為了增加冷光傳感器12的光源的壽命，也可以例如僅當(dāng)鈔票BN位于測量窗口(即，遮光玻璃18)的區(qū)域時以高能量驅(qū)動激光二極管14。
當(dāng)然，也可以為上述變型構(gòu)想其它的選擇或附加物。
雖然參照圖2和4描述了成像光柵24具有凹入曲面的示例，但是也可以有選擇地使用平的光柵。這種冷光傳感器12的結(jié)構(gòu)在圖10中作為示例示出。在該情況下，從待檢查的鈔票BN發(fā)出并通過入射窗18被檢測的輻射通過準(zhǔn)直透鏡17落到分束器16上，光從該分束器16偏轉(zhuǎn)90°并通過用于照明抑制的透鏡19和濾光器20落到第一球面準(zhǔn)直鏡70上。輻射從所述鏡70偏轉(zhuǎn)到平光柵71上。然后，經(jīng)平光柵71進(jìn)行光譜分解后的光通過第二球面準(zhǔn)直鏡72和柱面透鏡73被引導(dǎo)到檢測器陣列21上。
圖10的冷光傳感器12的特征還在于，照明光借助于光導(dǎo)耦合器耦合。具體地，由激光光源68產(chǎn)生的光通過光導(dǎo)向器69、波束成形光學(xué)鏡66、分束器16、準(zhǔn)直透鏡17和入射窗18照射到待檢查的鈔票上。由于光導(dǎo)向器69是柔軟的且可以變形使得照明光束路徑可以(在很大程度上)延伸到任何期望的位置，因此可以例如將光源固定在殼體13中的特別節(jié)省空間的位置。
特別是當(dāng)使用這種光導(dǎo)向器時，光源甚至可以安裝在冷光傳感器12的殼體13的外部。該空間上的分離具有如下優(yōu)點光源68產(chǎn)生的熱量對位于殼體13中的其它光學(xué)部件、特別是高敏感性的檢測器21的操作和調(diào)節(jié)的干擾減少很多。圖11示出光源68照射到導(dǎo)入冷光傳感器12的殼體13中的光導(dǎo)向器69中的相應(yīng)的示意性示例。殼體13可以示例性地構(gòu)造成與圖10中的類似，區(qū)別僅在于光源68位于殼體13的外部，從而光導(dǎo)向器69也在殼體13的外部延伸。
例如根據(jù)圖11的光耦合器的另一特點是，連接光源69和殼體13的光導(dǎo)向器69在中間區(qū)域70中卷繞成螺旋形狀，其中中間區(qū)域70在圖11中以橫截面圖示意性地示出。當(dāng)光源68照射到光導(dǎo)向器69中時，在光導(dǎo)向器69中存在一系列的全反射。這使得耦合進(jìn)入的光源68的激光輻射的光束截面在空間上均勻分布。這具有如下優(yōu)點照明在檢查期間波動減少，使得可以獲得更多的可再現(xiàn)的檢查結(jié)果。為此，不需要光導(dǎo)向器一定要在一平面中卷繞成螺旋形狀。所必須的僅是光導(dǎo)向器具有一定的長度。因此，光導(dǎo)向器69優(yōu)選地具有1m到20m的長度，纖維橫截面為50μm到200μm。
同樣地，可以有選擇地構(gòu)想，待檢查鈔票的照射僅由殼體13外部的光學(xué)部件完成，并且冷光傳感器12在殼體13內(nèi)僅包括用于測量從被照明的鈔票發(fā)出的輻射的光學(xué)部件。
為了使照明光束穩(wěn)定，也可以例如使用所謂的DFB激光器或所謂的DFR激光器，在DFB激光器中，附加的光柵嵌入到激光器的諧振腔中，而在DFR激光器中，附加的光柵嵌入在激光器的諧振腔的外部。
雖然上面作為示例描述了利用光柵分光計(即，具有成像光柵24的分光計30)進(jìn)行檢查的優(yōu)選變型，但其實也可以沒有光柵分光計，而是使用例如具有用于光譜散射的棱鏡的分光計30或者使用用于濾掉冷光輻射中待檢測的不同波長或波長范圍的不同的濾光器進(jìn)行測量。這尤其可以用于多軌道或高敏感度測量。
圖12中示出沒有光柵分光計的冷光傳感器1的示例。圖12僅示例性地示出冷光傳感器的檢測部分。為了清晰，省去了諸如殼體、照明和成像光學(xué)鏡的所有其它的部件。根據(jù)該圖12的示例，從待檢查鈔票BN發(fā)出的光束經(jīng)由可圍繞旋轉(zhuǎn)軸58旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)鏡57有選擇地偏轉(zhuǎn)到各個檢測器59上，檢測器59對不同的波長或波長范圍敏感。這可以首先通過為檢測器59選擇在不同波長范圍中感光的檢測器區(qū)域來實現(xiàn)。然而，也可以如圖12中作為示例示出的，將用于不同波長范圍的濾光器60設(shè)置在檢測器59的上游，并優(yōu)選地將其固定到檢測器59上。
同樣地，可以使用具有不同濾光器的所謂的濾光輪。濾光輪的旋轉(zhuǎn)使各個不同的濾光器相繼穿過待檢查鈔票BN的光束，待檢查鈔票BN的光束隨后入射在檢測器上。
圖13極為示意性地示出根據(jù)另一示例的檢測器61。檢測器在基底62上具有一行或一列相同類型的光敏像素63。在檢測器61上，像素63的上方設(shè)置有濾光器64，該濾光器64具有沿箭頭方向所示的過濾波長的梯度。這意味著不同的波長在濾光器64的不同位置被濾掉，與箭頭方向有關(guān)。使用這種帶有過濾波長梯度的濾光器64具有如下優(yōu)點待檢查的光可以直接照射到檢測器61上，而無需諸如光柵24的波長散射元件或者偏轉(zhuǎn)鏡23、57。因此，冷光傳感器1的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計得特別簡單且具有更少的部件。
此外，例如還可以不僅在冷光傳感器、而且在其它傳感器(特別是其它的光學(xué)傳感器)的特別優(yōu)選的示例中有利地利用各部件的主動光學(xué)移位。此外，例如，分光計的特殊實施例還在冷光傳感器本身不具有用于激發(fā)冷光輻射的光源時是有利的。
此外，本發(fā)明的系統(tǒng)還可以設(shè)計成使得，仍在評估一張鈔票BN的冷光傳感器12的測量值的同時，檢測后一張鈔票BN的測量值。而前一鈔票BN的測量值的評估必須足夠快，使得運送路徑5的各個門7可以開關(guān)得足夠快，以使前一鈔票BN偏轉(zhuǎn)進(jìn)相關(guān)的存儲口9中。
因此，本發(fā)明的設(shè)備和方法允許簡單且可靠地檢查和區(qū)分冷光有價文件?？梢岳缤ㄟ^光源14來進(jìn)行檢查，該光源14在一定的時間段0-tp內(nèi)產(chǎn)生給定強度的第一波長的光，以激發(fā)特征物質(zhì)。光源14的光激發(fā)沿T方向運送通過遮光玻璃18的待檢查鈔票BN的特征物質(zhì)，此時特征物質(zhì)發(fā)出第二波長的冷光。所發(fā)出的冷光的強度按照一定的規(guī)則在激發(fā)時間段0-tp內(nèi)增加。所發(fā)出冷光的強度的增加和降低的方式取決于所使用的特征物質(zhì)以及激發(fā)光源14，即激發(fā)光源14的強度和波長或波長分布。在激發(fā)結(jié)束之后，在時刻tp，所發(fā)出冷光的強度按照一定的規(guī)則降低。
在分光計30的幫助下，檢測并評估從鈔票BN垂直(即，平行于激發(fā)光)發(fā)出的冷光。通過在一個或多個特定時刻t2、t3評估檢測器單元21的信號，可以特別可靠地檢查所出現(xiàn)的是否是真的鈔票BN，這是因為僅用于鈔票BN的特征物質(zhì)或者所用特征物質(zhì)的組合具有這樣的衰減行為。衰減行為的檢查可以通過上述的在一個或多個特定時刻比較冷光的強度與真的鈔票BN的給定強度來實現(xiàn)。還可以將冷光強度的圖形與已知鈔票BN的給定圖形相比較。
權(quán)利要求
1.一種用于檢查發(fā)冷光的有價文件(BN)的設(shè)備(1)，具有用于激發(fā)冷光輻射的光源(14，51，52，68)和用于以光譜分辨率檢測從有價文件(BN)發(fā)出的冷光輻射的冷光傳感器(12)，其特征在于，光源(14，51，52，68)在沿運送方向(T)運送通過冷光傳感器(12)的有價文件(BN)上產(chǎn)生在運送方向(T)上延伸的照明區(qū)域(35)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，其特征在于，照明區(qū)域(3 5)在運送方向(T)上的延伸部是垂直于運送方向(T)的延伸部的至少兩倍，優(yōu)選地為至少三倍、四倍，或者特別優(yōu)選地為至少五倍。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)的圖像區(qū)域(36)在運送通過冷光傳感器(12)的有價文件(BN)的運送方向(T)上延伸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，圖像區(qū)域(36)的長度和/或?qū)挾刃∮诠庠?14，51，52，68)的照明區(qū)域(35)的相應(yīng)尺寸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，有價文件(BN)上的圖像區(qū)域(36)和照明區(qū)域(35)在一給定的時刻至少部分地重疊或完全重疊。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有一個或多個以不同波長發(fā)射的光源(14，51，52，68)，由此優(yōu)選地有選擇地使單一波長被激活。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有至少一個檢測器行(22)，所述檢測器行(22)具有較少數(shù)量的像素(40)，優(yōu)選地為10到32個像素(40)，特別優(yōu)選地為10到20個像素(40)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有至少一個用于測量有價文件(BN)的冷光光譜之外的輻射的檢測器元件(40)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有至少一個帶有不同尺寸的像素(40)的檢測器行(22)，特別是在待測量的不同尺寸的冷光輻射的散射方向上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)在硅基底(42)上具有InGaAs檢測器行(22)，硅基底(42)優(yōu)選地具有一個或多個放大級(45)，用于放大InGaAs檢測器行(22)的像素(40)的模擬測量信號。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(6)的檢測器單元(21)檢測小于500nm、優(yōu)選為小于300nm或約300nm的光譜范圍，和/或冷光傳感器(6)的成像光柵(24)具有大于約300線/mm、優(yōu)選地大于約500線/mm，和/或成像光柵(24)與檢測器單元(21)之間的距離小于約70mm，優(yōu)選地小于約50mm。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，光源(14)、和/或冷光傳感器(12)、和/或用于對冷光傳感器(6)的測量值進(jìn)行信號處理和/或?qū)涔鈧鞲衅?6)的部件進(jìn)行電源控制的控制單元(50)整合在公共殼體(13)中和/或單獨殼體(13，68)中。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，光源(14)垂直于待檢查的有價文件(BN)照射，冷光傳感器(12)檢測從被垂直照射的有價文件(BN)發(fā)出的冷光輻射，和/或由光源(68)產(chǎn)生的輻射經(jīng)由光導(dǎo)向器(69)照射到待檢查的有價文件上。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有偏轉(zhuǎn)鏡(23)，該偏轉(zhuǎn)鏡(23)用于折疊待測量冷光輻射的光束路徑，和/或用于使待測量的冷光輻射偏轉(zhuǎn)到另一光學(xué)單元上，例如偏轉(zhuǎn)到用于光譜分解的裝置(24)上。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有光電檢測器(56)，在光電檢測器(56)的表面上或該表面上方具有偏轉(zhuǎn)鏡(23)，該偏轉(zhuǎn)鏡(23)至少部分地透過將由光電檢測器(56)測量的波長。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有在待測量輻射的光束路徑中位于光電檢測器(56，59，63)上游的濾光器(60，64)，特別是具有過濾波長梯度的濾光器(64)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有一部件(21)，該部件(21)具有用于冷光輻射的光敏檢測器單元(22)和用于將冷光輻射成像到光敏檢測器單元(22)上的部件(23)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有不對稱地施加到基底(42)的檢測器行(22)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有用于檢測冷光輻射的不同性質(zhì)的多個檢測器單元(21，27)，它們優(yōu)選地在不同的光譜范圍和/或以不同的光譜分辨率進(jìn)行測量。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，不同的檢測器單元(21，27)設(shè)計成用于檢查有價文件(BN)的不同特征物質(zhì)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，一個檢測器單元(21)設(shè)計成用于冷光輻射的光譜分析測量，另一檢測器單元(27)設(shè)計成用于冷光輻射的非光譜分析測量。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，一個檢測器單元(21)設(shè)計成用于冷光輻射的時間積分測量，另一檢測器單元(27)設(shè)計成用于冷光輻射的時間分解測量。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，一個檢測器單元(27)設(shè)計成用于測量零階光譜分解的冷光輻射，另一檢測器單元(21)設(shè)計成用于測量另一階光譜分解的冷光輻射。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，檢測器單元(27)相對于用于光譜分解的裝置(24)傾斜設(shè)置，以避免再次反射到裝置(24)上。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有標(biāo)準(zhǔn)樣品(32)，該標(biāo)準(zhǔn)樣品(32)具有發(fā)冷光的特征物質(zhì)。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有用于照射具有發(fā)冷光的特征物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)樣品(32)的另一光源(31)。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)具有用于冷光傳感器(12)的光學(xué)部件(21，24)的主動機械移位的裝置(25)。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，冷光傳感器(12)的光學(xué)部件(21，24)的主動機械移位可由控制單元(11，50)根據(jù)冷光傳感器(12)的測量值來控制。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，在仍為一個有價文件(BN)評估冷光傳感器(12)的測量值的同時，檢測后一有價文件(BN)的測量值。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，檢測器行(22)的單像素(40)和/或像素組可并行讀取。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項的設(shè)備(1)，其特征在于，檢測器行(22)的單像素(40)和/或像素組各連接到單獨的放大級(45)和隨后的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(46)。
32.一種用冷光傳感器(12)檢查發(fā)冷光的有價文件(BN)的方法，其中，待檢查的有價文件(BN)被照射以激發(fā)冷光輻射，然后以光譜分辨率檢測從有價文件(BN)發(fā)出的冷光輻射，其特征在于，沿運送方向(T)運送通過冷光傳感器(12)的待檢查有價文件(BN)借助于在運送方向(T)上延伸的照明區(qū)域(35)而發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助冷光傳感器(12)驗證發(fā)冷光的有價文件(BN)、特別是鈔票的方法和裝置(1)。待驗證的有價文件被照射以激發(fā)冷光輻射，然后以光譜分析方式檢測有價文件發(fā)出的冷光輻射。為了也能夠有效地測量發(fā)出極少冷光輻射的有價文件，沿運送方向(T)運送通過冷光傳感器(12)的待驗證有價文件(BN)借助于在運送方向(T)上延伸的照明區(qū)域(35)而發(fā)光。
文檔編號G07D7/12GK1989528SQ200580024626
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者托馬斯·吉林, 邁克爾·布洛斯, 沃爾夫?qū)さ驴习秃? 馬丁·克拉拉, 漢斯-彼得·埃爾 申請人:德國捷德有限公司