DE10239225A1

DE10239225A1 - Verfahren und Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten

Info

Publication number: DE10239225A1
Application number: DE10239225A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Wunderer
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-04

Abstract

Die Erfindung sieht eine optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung vor, bei der durch Auswählen und Überlagern von mehr als drei Lichtquellen mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren, ein resultierendes Spektrum für die Beleuchtung erzeugt wird. DOLLAR A Für die jeweilige Überprüfung, d. h. für jede Art von zu untersuchenden Banknoten und für jede Art von dafür verwendeten optischen Sensoren, kann somit eine Beleuchtung mit einer geeigneten, spektralen Zusammensetzung bereitgestellt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung.
Für die optische Prüfung von Banknoten werden optische Sensoren sowie zugehörige Beleuchtungen verwendet, wobei die optischen Sensoren von der Beleuchtung stammendes Licht, das von den zu prüfenden Banknoten reflektiert oder durch diese transmittiert wird, für die Prüfung erfassen. Dabei ist es entscheidend, daß die Beleuchtung sowohl den durch die optischen Sensoren vorgegebenen Empfindlichkeiten, als auch den spektralen Eigenschaften der zu untersuchenden Banknoten angepaßt ist. Zu diesem Zweck werden entweder Lichtquellen verwendet, die Licht unterschiedlichen Spektrums erzeugen, z. B. eine grüne, eine rote und eine infrarote Lichtquelle, für die Überprüfung von Merkmalen der Banknoten, die bei diesen Spektren besonders gut erkannt werden können. Ebenso ist es bekannt Beleuchtungen zu verwenden, die ein Mischlicht erzeugen. Insbesondere Beleuchtungen die ein „weißes" Licht erzeugen, wie Glühlampen, Leuchtstoffröhren oder LEDs, finden dabei Verwendung.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es jedoch nachteilig, daß bei der Verwendung von Lichtquellen mit unterschiedlichem Spektrum nur jeweils die Eigenschaften der zu prüfenden Banknote innerhalb der eng begrenzten Spektren der Lichtquellen untersucht werden können. Bei der Verwendung von Mischlicht tritt das Problem auf, daß z. B. weißes Licht bei der Verwendung von Leuchtdioden aus dem Licht einer roten, einer grünen und einer blauen Leuchtdiode zusammengesetzt wird. Dabei ergibt sich ein Licht, dessen spektrale Verteilung nicht homogen ist, so daß die Überprüfung über einen größeren spektralen Bereich hinweg problematisch ist. Auch können spektrale Eigenschaften der zu prüfenden Banknoten und spektrale Emp findlichkeiten der Sensoren nicht berücksichtigt werden. Zudem sind die bekannten Verfahren und Vorrichtungen wenig flexibel und kaum anpaßbar, da beispielsweise durch die Vorgabe von Lichtquellen mit festen, vorgegebenen Spektralbereichen nur bestimmte Untersuchungen der Banknoten möglich sind.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung anzugeben, die eine flexibel anpaßbare Überprüfung von Banknoten erlauben, die einen großen Spektralbereich abdecken und dabei in der Lage sind, spektrale Besonderheiten von Banknoten und Sensoren zu berücksichtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Die Erfindung sieht eine optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung vor, bei der durch Auswählen und Überlagern von mehr als drei Lichtquellen mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren, ein resultierendes Spektrum für die Beleuchtung erzeugt wird.
Die Erfindung weist somit insbesondere den Vorteil auf, daß durch eine geeignete Kombination von Lichtquellen mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren, ein resultierendes Spektrum für die Beleuchtung erzeugt werden kann, das eine für die jeweilige Überprüfung, d. h. für jede Art von zu untersuchenden Banknoten und für jede Art von dafür verwendeten optischen Sensoren, geeignete spektrale Zusammensetzung aufweist.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigt:
1 eine Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung,
2 Spektren unterschiedlicher Lichtquellen der Beleuchtung nach 1,
3 ein erstes spektral homogenes Überlagerungsspektrum der unterschiedlichen Lichtquellen der Beleuchtung nach 1, und
4 ein zweites mit der Wellenlänge abnehmendes Überlagerungsspektrum der unterschiedlichen Lichtquellen der Beleuchtung nach 1, welches beispielsweise die mit der Wellenlänge zunehmende spektrale Empfindlichkeit eines Detektors kompensiert.
In 1 ist eine Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten BN mittels mindestens eines optischen Sensors 12, 13 und einer Beleuchtung 1 dargestellt.
Die Beleuchtung 1 besteht aus mehreren Lichtquellen L1 bis L10 mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren. Die Lichtquellen L1 bis L10 werden beispielsweise von Leuchtdioden gebildet, deren Spektren beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 1000 nm liegen können. Zur Verdeutlichung zeigt 2 die Spektren der verschieden Lichtquellen L1 bis L10, mit Spektren, die im Wellenlängenbereich von 500 bis 1000 nm liegen. Die Lichtquellen L1 bis L10 erzeugen Licht einer bestimmten Intensität 1.
Das Licht der Beleuchtung 1 beleuchtet die zu überprüfende Banknote BN und das durch die Banknote BN transmittierte Licht wird von dem optischen Sensor 12,13 für die Überprüfung der Banknote erfaßt. Der optische Sensor 12,13 kann, wie dargestellt, aus einer abbildenden Optik 12, beispielsweise einer Linse, und einem optoelektrischen Wandler 13 bestehen. Zur Verbesserung der Überlagerung des Lichts der Lichtquellen Ll bis L10 kann ein optischer Leiter, eine Linse, ein Reflektor oder ein Streuelement 11 verwendet werden. Die Linse 11 kann als Stablinse ausgebildet sein, beispielsweise mit einer asphärischen Grundfläche. Unter einer asphärischen Grundfläche ist hierbei jede Fläche zu verstehen, welche eine von einem Kreis bzw. Teilkreis abweichende Form aufweist. Beispielsweise kann eine asphärische Grundfläche in verschiedenen Sektoren der Grundfläche unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Bei dieser Art von Stablinsen läßt sich ein unscharfer Brennpunkt bzw. eine unscharfe Brennlinie gezielt einstellen. Auf diese Weise wird eine Beleuchtung geschaffen, welche weitgehend unabhängig ist vom Abstand zwischen den Lichtquellen L1 bis L10 und der Banknote BN. Ebenso können mehrere Lichtquellen mit dem selben begrenzten Spektrum verwendet werden, die versetzt angeordnet werden, so daß eine gleichmäßigere Überlagerung erreicht wird.
Statt der dargestellten Anordnung von Beleuchtung 1, Banknote BN und Sensor 12,13, bei der durch die Banknote BN transmittiertes Licht vom Sensor 12,13 ausgewertet wird, kann alternativ oder zusätzlich eine Anordnung gewählt werden, bei der von der Banknote BN reflektiertes Licht vom Sensor 12,13 ausgewertet wird.
Die in der 2 dargestellten Lichtquellen L1 bis L10 mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren sind derart gewählt, daß ihre Spektren bei der Überlagerung insgesamt zu einem spektral homogenen Spektrum für die Beleuchtung 1 führen. Das sich durch die Überlagerung der Spektren der Lichtquellen L1 bis L10 ergebende Spektrum der Beleuchtung 1, ist in 3 dargestellt. Aus 3 ist ersichtlich, daß durch die geeignete Auswahl der Lichtquellen L1 bis L10 eine Beleuchtung 1 realisiert wird, deren spektrale Eigenschaften über einen großen Wellenlängenbereich homogen sind. Die Auswahl geeigneter Lichtquellen L1 bis L10 kann beispielsweise mittels linearer Anpassung vorgenommen werden, da die unterschiedlichen, begrenzten Spektren aller zur Verfügung stehenden Lichtquellen bekannt sind.
Ebenso ist es möglich, das Spektrum der Beleuchtung 1 an spektrale Empfindlichkeiten des oder der Sensoren 12,13 anzupassen, die sich z. B. aus der verwendeten Optik 12, wie Linsen und/oder Filter, und den Eigenschaften des optoelektrischen Wandlers 13 ergeben.
Weiterhin kann das Spektrum der Beleuchtung 1 an die spektralen Eigenschaften der zu überprüfenden Banknoten BN angepaßt werden, um z. B. eine Kontrasterhöhung, Kontrastreduktion oder die Kompensation eines Untergrunds zu erreichen.
In der 4 ist ein Überlagerungsspektrum der unterschiedlichen Lichtquellen L1 bis L10 der Beleuchtung 1 dargestellt, bei dem eine Anpassung im oben beschriebenen Sinn derart durchgeführt wurde, daß spektrale Besonderheiten des Sensors 12,13 und/oder der zu untersuchenden Banknote BN berücksichtigt werden. Da die Empfindlichkeit vieler Detektoren bzw. Sensoren mit der Wellenlänge zunimmt, muß die Intensität in diesem Fall mit der Wellenlänge abnehmen.
Zur Optimierung der Auswahl der Lichtquellen bzw. der Anpassung kann es vorgesehen sein, daß die Intensität der Lichtquellen L1 bis L10 verändert werden kann, um die gewünschten spektralen Eigenschaften der Beleuchtung 1 zu erreichen. Dazu kann eine Steuereinrichtung 10 verwendet werden, welche es erlaubt, die Intensität wenigstens einer der Lichtquellen L1 bis L10 einzustellen. Werden die Lichtquellen – wie oben beschrieben – von Leuchtdioden gebildet, kann die Steuereinrichtung 10 mindestens eine regelbare Stromquelle enthalten, die die Einstellung einer definierten Stromstärke für mindestens eine der Leuchtdioden erlaubt, um so die Intensität des von der Leuchtdiode erzeugten Lichts zu regeln.
Bei Verwendung von mehr als einer Lichtquelle pro Spektralbereich kann die Anpassung auch ganz oder teilweise über die relative Anzahl der Lichtquellen für die einzelnen Spektralbereiche erfolgen, welche bei notwendiger hoher Intensität vergrößert wird.
Die Beleuchtung 1 kann auch eine Lichtquelle enthalten, die Mischlicht, z. B. weißes Licht, erzeugt. Beispielsweise kann die Lichtquelle von einer Glühlampe oder einer Leuchtstoffröhre gebildet werden. Um Lücken im Spektrum dieser Lichtquelle zu schließen, um das Spektrum zu ergänzen, oder um die oben beschriebenen Anpassungen vorzunehmen, können zusätzliche Lichtquellen, z. B. Leuchtdioden, dazu verwendet werden, gezielt z. B. die Lücken des Spektrums zu schließen, um die für die Beleuchtung 1 gewünschten spektralen Eigenschaften zu erreichen.
Besonders geeignet ist die Beleuchtung in einer Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten, die zur Überprüfung der Banknoten einen Spektrometer, insbesondere einen Fourier-Spektrometer, verwendet. In diesem Fall wird ein optimaler Dynamikbereich bei minimaler elektrischer Leistung für die Beleuchtung erreicht. Bei spektral inhomogenen Lichtquellen kann es dagegen zu einer Übersteuerung im Bereich des spektralen Maximums kommen.

Claims

Verfahren für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung, gekennzeichnet durch Auswählen und Überlagern von mehr als drei Lichtquellen mit unterschiedlichen, begrenzten Spektren, so daß ein daraus resultierendes Spektrum die Beleuchtung bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Spektrum der Beleuchtung spektral homogen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Spektrum der Beleuchtung die spektralen Empfindlichkeit des oder der Sensoren kompensiert, wodurch sich eine spektral homogene Gesamtempfindlichkeit ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Spektrum der Beleuchtung den spektralen Eigenschaften der zu prüfenden Banknoten entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Festlegen der Intensität mindestens einer der Lichtquellen.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Festlegen der Intensitätsanteile mindestens einer der Lichtquellen an der Gesamtintensität.
Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten (BN) mittels mindestens eines optischen Sensors (12,13) und einer Beleuchtung (1), für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung (1) aus mehr als drei Lichtquellen (L1 bis L10) mit unterschiedlichem, begrenztem Spektrum gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der Lichtquellen (L1 bis L10) mittels eines optischen Leiters, einer Linse, einem Reflektor oder eines Streuelements (11) überlagert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (10) die Intensitäten der Lichtquellen (L1 bis L10) steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (L1 bis L10) von Leuchtdioden gebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die Intensität der Leuchtdioden (L1 bis L10) durch Vorgabe von durch die Leuchtdioden fließenden Strömen steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung weitere Lichtquellen aufweist, insbesondere Glühlampen oder Leuchtstoffröhren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Spektrometer bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrometer ein Fourier-Spektrometer ist.