CN100437603C - 基于偏振器的探测器 - Google Patents

Abstract

探测在货币验证器中附于票据或其它形式支付方式的细丝的设备和方法，在一种实施方案中，细丝欺诈探测装置利用偏振光探测细丝；在另一种实施方案中，利用偏振光和不同波长范围的光来探测细丝。

Description

基于偏振器的探测器

背景技术

票据验证器(bill validator)通常包括票据通路和传送系统，用来引导票据通过识别传感器区后到达堆置区，在该处票据被存放到某种钱箱中。这种纸币验证器一般都包括有一个防欺诈系统。在一种欺诈行为中，盗贼利用连接到票据上的细丝在验证后收回票据，从而仍能得到产品或服务。这些“细丝”是一种附于票据的机械附加装置，它可以从外部进行操纵。这种细丝可能有多种形式，包括金属细线、带子、挤压材料等等。这类欺诈通常被称为“细丝骗术”。

已有各种方案用来解决细丝骗术问题。例如，已设计出了防止细丝骗术的多种系统，它们或是利用光学或机械方法来探测幕后牵线的存在，或是采用防止快门关闭的方法，或是利用某种形式的单向或有效控制的机械制动装置。细丝的光学探测方法已然受到更细的透明丝的挑战。

发明内容

这里提出的是用于货币验证器的以探测偏振器为基础的探测器。一种实施方案是一个细丝探测器，它包括一个沿纸币验证器传送路径安放的细丝欺诈探测装置，在该装置中利用偏振光来探测细丝。

本发明的实施包括下列一个或多个特点。细丝欺诈探测装置可能包括至少一光源和至少一光电探测器，而光电探测器可能是偏振的探测器装置。光源可能是激光二极管，并且可能至少由一LED和一偏振器组成或者可能包括两个偏振器，偏振器可能是线偏振器或圆偏振器。如果采用圆偏振器，则一个偏振器可能是右旋的，第二个可能是左旋的，或者两个偏振器具有相同的旋向性(handedness)。两个线偏振器的轴可能基本上呈90°交叉，且它们的轴线与传送路径基本上成45°取向。偏振器可能在有限的波长范围内有效，且可能在可见光波段内有效、而在红外(IR)波段无效。细丝欺诈探测装置可能至少包括一光源、一探测器，和在传送路径的一侧上的至少一个偏振器装置，以及在其相对侧上一反射镜，使得光通过该偏振器朝向探测器的反射。细丝欺诈探测装置可能包括多个光源和偏振装置，其中至少一个光源具有被起偏振的波长范围，且至少一第二光源具有不被起偏振的波长范围。传送路径可包括至少一个透明窗，且该透明窗可由PMMA、脂环族的丙烯酸、光学级丙烯酸(PMMA)、烯丙基二乙二醇碳酸盐、改性的尿烷及玻璃中至少一种制造而成。一种光学组合件可能构成透明窗，此光学组合件可能包括一围绕矩形玻璃嵌入物模压成型的框架，其中该框架可能由低收缩材料构成。光学组合件可能作为嵌入件被装填进构成传送路径一部分的注射模具中，且在靠近光学组合件位置的部分传送路径中可形成凹槽，以吸收因模压收缩而形成的压力。传送路径可能包括至少一个窗元件和偏振器部件，该探测基于偏振器的探测器可能包括传感器装置、验证装置、比较装置和相关的存储装置。

本发明的另一方面包括探测货币验证器中的透明细丝的方法.该技术包括用偏振光照明细丝并利用至少一光电探测器和至少一偏振器对此偏振光进行探测，其中光的偏振当通过细丝时将被旋转。

该方法的实施可包括一个或多个下述特征。所述技术可包括对通过偏振器传输的旋转光的探测，或者对被偏振器吸收的旋转光的探测。在有限波长范围内的偏振光可以用来探测透明的细丝，而不透明的细丝则可用在另一波长范围内的光来探测。透明的细丝可在可见光波长范围内被探测，不透明的细丝在红外波长范围内被探测，且信号可以被测量以探测细丝的存在，和/或信号可以与存储于存储器中的参考值进行比较。可通过比较测量值和参考阈值的比值的方法，将被测信号与细丝不存在时的信号进行比较。该技术还可包括通过测量无细丝时的信号确定基线信号值，将此基线信号值存于存储器；通过测量探测到外来物时的信号确定外来物的信号值，将此外来物信号值与基线信号值彼此相减获得差值，并将此差值与存于存储器中的参考值进行比较。此外，该方法可包括如果该差值为正则确定探测出基本透明的细丝，如果该差值为负则确定探测出基本不透明的细丝。参考值可根据多个测量的统计测量来规定，即在有和无细丝的情况下进行多次测量，计算平均值和标准偏差，定义参考值基本上等于该平均值±n标准偏差，其中n可在0和5之间。

本发明各种实施方案的细节将结合附图和详细描述予以阐明，从这些描述和附图以及权利要求中，本发明的其它特征和优点将一目了然。

附图简述

图1是根据本发明的一个实施方案给出的票据路径4、两个相对放置的偏振器2与3和光源1及探测器5的略图。

图2所示是处于它们的快轴18平行的透射模式下的两个偏振器2和3的相对布置，且其取向与传送路径轴19基本成45°。

图3示出了它们的快轴18彼此基本上垂直的阻挡方式下两个偏振器2与3的相对布置。

图4a是传送路径4的正视图，两个透明窗7和8在它的两侧，在窗的后面有两个线性偏振器2和3，还有光源1和光电探测器5。

图4b是传送路径4和直接形成传输窗的两个圆偏振器11a和11b的正视图，还有光源1和光电探测器5。

图4c是包括窗组合件在内的纸币验证器外壳的零件分解图。

图4d是包括围绕窗的框架在内的窗组合件的实现方式的放大截面图。

图5示出了利用在传送路径一侧上的反射镜10和位于票据路径同一侧的两个线性偏振器2与3的布置。两偏振器的取向彼此成90°角。

图6示出了利用反射镜10和在传送路径一侧带有光源1和光电探测器5的圆偏振器11的布置，其中圆偏振器直接构成传送路径窗，而在反射镜前没有窗。

图7示出了偏振器条12并包含定位孔15，它从有取向的薄片上切割下来，使偏振轴与其长边基本成45°角。

图8示出了图7的偏振器条两末端折起时的情况，以便获得两个末端13与14的偏振基本形成90°的交叉。

图9示出了偏振器条零件12定位用于附着在机架组件17上时的情况，其中孔15被定位于销钉16上。

图10示出了线偏振器的透射光谱响应，其中的曲线表明，在红外波长波段偏振器基本上成为透明的。

图11示出了两个基本呈90°交叉的线偏振器的光谱响应，其中的曲线给出了在可见光范围和偏振器基本变为透明时的红外波段范围的百分吸光率。

图12示出了蜿蜒曲折几何形状的票据路径截面图，传送路径中有两个拐点21，交叉道传感器布置20安放在两拐点之间。

图13示出了采用圆柱形反射镜的反射式交叉道传感器的布置。

图14a示出了根据本发明采用棱镜反射器的反射式交叉道传感器的布置。

图14b示出了图14a的光束反射部分的路径。

图14c示出了根据本发明采用棱镜反射器的交叉道传感器布置的另一实施方式。

图15示出了图14a的棱镜结构与反射光束的细节部分42的放大图。

图16a和图16b示出了利用球面镜37作为反射器，在反射越过传送路径到另一个平面镜38后，将光束聚焦到适于安放探测器的焦点39上，其中图16a示出的是水平的光线踪迹，图16b示出的是垂直的光线踪迹。

图17a～17e示出了根据本发明由一片偏振材料所形成两个交叉相对的偏振器并将它们安放到机架组件中的替换实现方式。

各图中相同的附图标记表示相同元件。

具体实施方式

本发明属于对货币验证器中光学探测的改进，用来检验附于货币的细丝，特别是适合非常细的细丝的情况。值得注意的是这种纤细的透明聚合物细丝表现为双折射效应，它可以被两个偏振器探测出来。如图1所示，光源1如LED被置于两相对的偏振器2和3的第一侧，而偏振器在票据路径4的相对的两侧，光电探测器5位于第二侧以便于测量通过两偏振器透射的光。细丝6如图所示，这种配置的一般效果是细丝6中的双折射将使反差提高。此反差是在明亮的背景下的发暗的细丝、还是在黑暗的背景下明亮的细丝，则与所用偏振器的类型(线偏振或圆偏振)和它们的相对布置有关。应当理解，这里“细丝”一词是指可以附加于货币的任何类型的装置，它包括但不限于细线、金属丝、薄膜、条带、挤压材料线、聚合物线等。还应当理解，货币一词可能意味着票据、钞票、有价证券(security documents)、硬币、代金卷以及其它的支付形式。

线偏振器的使用

偏振器2和3有两种布置受到关注。在如图2所示的透射方式中，两个偏振器具有相同的平行取向。在偏振器的这种透射布置中，来自第一偏振器的偏振光通过第二偏振器，但通过细丝的部分偏振光被旋转，从而被第二偏振器所阻挡，这就加大了另外的透明细丝的反差和可见度。

在如图3所示的阻挡方式中，两个偏振器的快轴彼此交叉基本成90°角。当细丝被插入在两个偏振器之间时，来自第一个偏振器并通过细丝6的光的偏振面被旋转，类似于1/4波延迟片的效应。

在阻挡方式下，来自偏振器2的偏振光一般会被取向呈90°的偏振器3所阻挡，但是通过细丝6的那部分偏振光被旋转因而不被偏振器3阻挡，从而导致透射信号的产生。这种“阻挡”的布置特别合适，因为从无细丝时暗弱的信号(背景残余光)到仅来源于细丝的明亮信号，它都允许较高的信噪比。这种信噪比比发生于透射布置中明亮背景下小物体的相当低的吸收要更容易探测。

业已发现，细丝的最大反差和可见度发生在细丝6基本取向与偏振器的轴18基本成45°的情况下。因此，偏振器的最佳布置是如图2和3所示那样，使传送轴19的主方向取向与偏振器的轴18基本成45°角。

探测细丝的判据可以建立在信号强度与作为参考值的阈值比较所发生变化的基础上。无论是简单的绝对阈值，还是方便地提供温度漂移，可以使用存在细丝时的信号与不存在细丝时的信号的比值或可以使用相反情况的比值。当两个偏振器成基本90°交叉时，实际上消光系数取决于所用偏振材料的类型，而且可能会有剩余的背景偏置信号而并不理想。在没有细丝的情况下测量此剩余背景信号并将其存储于存储器作为基线值可能是方便的，这样便可以通过从细丝存在时的测量值中减去该基线值，计算出信号的变化。然后将此信号的变化与阈值进行比较。虽然不是很理想，背景偏置信号的存在也可以用来探测不透明的细丝，这时信号的变化将是负值，而不是透明丝情况下的正值。最佳阈值还可以在对两种情况下信号的统计测量的基础上确定。例如，可以在预定条件下对信号进行重复测量，然后可以定义一个统计模型如高斯模型，于是便可用(平均值±n标准偏差)来定义阈值，这里n可方便地在0～5的范围内取值，一般情况下取为3。这种比较的装置可以有利地为微处理器的形式，将测量结果与存于存储器的参考值进行比较，或者，也可以采用经典的模拟或数字式的简单的比较器硬件。方便地，当利用微处理器时，可采用A/D变换器将测量结果从模拟域变换到数字域。

静止状态为暗场的配置的独特优点是票据路径中灰尘对传感器灵敏度的影响最小，在这种配置中，不透明的物质如灰尘将不会产生信号。

还应注意到，来自激光器的光基本上是偏振光，因此有可能将激光器用作为偏振光源，并且在探测器侧上只有一个偏振器。在这种实施方式中，偏振器被取向为了使得没有细丝情况下探测器上的信号最小。如果激光器是固态类型的，可能难于获得稳定的熄灭取向和偏振面。在这种情况下，偏振器可能相对于光束而不是传送路径来取向。显然，当考虑采用细丝吸收方式的布置时，可以采取类似的考虑。在那种情况下，偏振器的取向应使没有细丝时的信号最大。

偏振滤波器如HN

的薄膜对于有限的波长范围是有效的。例如，在可见光波段起作用的薄膜，在红外(IR)域趋于透明，如图10和11的频谱响应曲线所示。这一性质意味着为了起偏振，光源的波长必须处于特定的范围如可见光范围内。但是应当认识到，其它材料如液晶显示器(LCD)和二色性晶体材料可用来构成偏振器装置。此外，一些预期的偏振器材料或装置也可能操纵开与关来响应电信号，或者相反能够改变它们的偏振能力。

在阻挡方式下采用交叉的偏振器的上述布置适用于探测透明的细丝，但它不适于探测不透明的细丝，这是因为为了追求最大的信号变化，希望没有细丝时的信号最小。因此，由于无细丝时的信号很小，故当存在着不透明细丝时，信号变得甚至更小，因而可能掩埋在噪声中而变得实际上不可利用。令人感兴趣的一个事实是，在红外(IR)波段透明的偏振器允许利用同样几何结构的光学系统在红外范围探测不透明的物体。因此，采用双波长的光源是方便的，一个波长在可见光范围，可获得偏振；而另一个波长在红外范围，例如波长约为950nm，它不引起偏振。

当采用红外偏振膜时也可能出现与上述相反的情况，即它在可见光范围不起偏振。但是，在偏振器采用透射方式的情况下，由于信号变化乃是由所有类型物体的吸收所致，故无须采用双波长布置。在透明物体的情况下，吸收信号是由于相位旋转；而在不透明物体的情况下，吸收信号则是由于物体本身的吸收。

在上述的各种配置变化中，所建议的光源由一个或多个LED构成，但也可以采用宽波段的白炽灯灯泡。还可以采用多片LED阵列，其中几个不同波长的小片被包含在单个封装中。

噪声的共模抑制

在前述系统的情况下，该系统对信号的探测既利用了非偏振域的吸收，又利用了偏振域的旋转，有可能比较两个信号来获得单信号装置不易探测到的信息。特别是，信号处理系统可以查找信号电平的相关变化。例如，在非偏振域发出微弱阴影或负信号的细的细丝可能在偏振域发射微弱的辉光或正信号。通过寻找信号之间的相关性，有可能以更大的确定信号进行探测，而如果单独利用，则可能过于微弱以致不可靠。这样的处理既可以利用传统的电子模拟硬件来实现，也可以在数字领域通过A/D转换器来实现。

圆偏振器的使用

圆偏振器由线偏振膜和90°的延迟膜联合构成，其快轴取向±45°。通常将两个元件通过层压合成一个薄膜，但可能保持各单元的分离。当将两个圆偏振器面对面放置时，该延迟膜彼此相对，来自光源的光连续地由随机偏振变为线偏振，然后变为圆偏振，再回到线偏振。在圆偏振区域中在偏振器间插入细丝将使通过双折射细丝的光产生额外的延迟，产生反差。

可以根据抑制片相对于线偏振器的取向来设计圆偏振器，使其产生右旋光和左旋光。当利用两个相同类型的圆偏振器时，光被法线方向透射，而细丝是较暗的，并由通过细丝的有额外相移的光的吸收来探测。如果一个偏振器为左旋型，而另一个为右旋型，则光被法线方向阻挡，而细丝是由通过细丝的有额外相移的光的透射来探测。圆偏振器的优点是，细丝可在相对于偏振器的任何取向上被探测，因而不要求两偏振器有精密的相对取向。缺点是延迟片中的相移与波长有关，故通过采用单色光源的方法可能实现更好的反差。通常将标准的偏振器设计工作在绿光域。

在另一种布置中，当将反射镜表面的镜面反射插入到达第二偏振器之前的光路中时，可以利用具有相同手性(旋向性)的两个圆偏振器。在这种布置中，探测器和光源位于票据路径的同一侧，而反射镜位于其相对侧。

票据路径窗口的考虑

参见图4a，从票据验证器的角度看，利用双镜头处理以包括透明窗7与8来构成传送路径4和建立水密封路径是有利的。但是，在圆偏振器的情况下，透明窗可能会造成问题，因为它们也可能象延迟片那样工作而压制了细丝本身的效应。在实现这一解决方案中出现的这种实际问题导致了线偏振器的利用。

关于圆偏振器，理论上延迟片对于由线偏振器和1/4波片相结合产生圆偏振器是必须的，如图4a中所示，该延迟片可能是外壳部分52(见图4c)中构成票据路径4的透明窗7和8的部分，只要必须的双折射效应可受注入工艺控制。

关于线偏振器，图4a中的透明窗7和8必须以压力最小的方式注入，以使得任何双折射效应都是均匀的，且其快轴平行或垂直于线偏振器2和3的快轴。丙烯酸，一种亦称为聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA的聚合物，已被确认为适用于这一目的的聚合物。其它材料如Optorez^TM，一种由日立化学公司销售的脂环族丙烯酸材料也可以使用。若干其它具有低的双折射特性的材料可适用于制造光学窗，这样的材料可包括光学级的丙烯酸(PMMA)、如由Cyro Industries制造的DQ

材料；烯丙基二乙二醇碳酸盐(ADC)、如由Pittsburgh Plate Glass公司制造的CR-

以及由Phoenix，AZ的Simula Polymer SystemsInc.公司制造的改性的尿烷材料，还有所有等级的玻璃如

BK-7玻璃都可能是潜在的有用材料。

图4b示出了另一种可能的实施方式，其中偏振器元件11a和11b作为分开的部件被插入到机架中从而它们成为窗。这样的解决方案可能是不合适的，因为在传送路径中的连接点处有可能造成突起，增大了拥堵的风险。

图4c是票据接收器外壳或机架52和窗组合件54的一部分的局部分解图50。外壳部分52可构成票据路径4的下半部分并包括用于安放窗组合件54的部分。

在实施方式中，注模加工工艺被利用于玻璃窗。再次参见图4c，围绕矩形玻璃嵌入物55注模制造框架53。然后将得到的窗组合件54装入构成外科部分52的第二注模工具。框架53用作为窗嵌入物55和票据路径4之间的缓冲体。具有极低收缩率和高模数的树脂可用来围绕玻璃。适用于框架的材料是液晶聚合物(LCP)材料，例如，由Ticona公司(它是Celanese AG公司的业务部)制造的

极低的收缩率和刚性框架可保护玻璃嵌入物免受由外壳成型的收缩所带来的压力(它可能是填充玻璃的聚碳酸酯材料，例如GE

)。可以想像，软材料可以与传统外壳窗框所用的玻璃腻子相同的方式用于同一目的。

尽管采取了这些预防措施，仍可能有相当大的残余压力出现在玻璃窗中，使双折射达到不可接受的程度。为进一步降低围绕窗框的成型压力，可以通过包括围绕被保护零件开限流槽来实现。图4d是被框架53围绕的玻璃窗55的放大横截面图，框架组合件54被外壳部分或机架52(部分地示出)所包围。外壳52包括沿框架3个侧面开的凹槽56(在横截面中的两个位置中示出)。此凹槽的作用是减少塑料紧靠着框架流动。因此，当票据路径作为成型过程不可避免的零件而稍有收缩时，在玻璃上的合力被降低了。此外，冷却期间在钢的工具中保留这一凹槽特征，进一步抵抗母体材料的收缩。

图5和6示出一种结构，具有在票据通道的同一侧上并由光屏蔽40隔离开的光源1和探测器5。在图5中，来自光源5的光通过左偏振器2和左窗7，越过传送路径4，再通过右方的窗8，在该处被反射镜10反射回来，通过窗8，再次越过传送路径并通过左窗7，然后通过右偏振器3并可照射到探测器5上。必须仔细装配这一配置，确保窗7和8探测细丝方面不产生有害的双折射效应。

图6和图5相似，但不使用窗7和8，而是利用反射镜10和圆偏振器11。图6的组件可以这样配置使得在正常工作条件下，没有光线到达探测器5。但当细丝遮挡光线而扰乱了光束的偏振角时，则有一些光将会通过到达探测器5，于是将有信号产生。

为了使生产成本最低，可能要利用市售的在玻璃片基底上的线偏振器。然后可以将该片按尺寸切割并用作为组合的窗与偏振器元件。结果将是更简单和更坚固耐用的设计。

上述的所有解决方案都可以用在票据验证器中探测附于票据的细丝，或在硬币接受器中探测附于硬币的细丝。

票据路径窗的位置

作为一个实际问题，要想使一束理想均匀和平行的光束横跨过票据路径，使得即使细丝出现在票据路径外罩的边缘也能保持系统的灵敏度是困难的。为此，设计了如图12所示的改进方案，其中票据路径4包括一方向的变化(拐点21)。这一蛇形路径保证了当细丝处于拉紧状态时，正如在发生欺诈行为时它必然表现的那样，细丝本身将位于传感器区20中票据路径的中央部分。当细丝在票据路径的中央区域时，便可相当容易从探测设备获得良好的信号。

利用复合传感器使信号倍增

有可能进一步提高常规的(无偏振的)细丝传感器和偏振传感器两者的灵敏度，方法是采用棱镜或反射镜使传感器光束越过票据路径多次折叠往返。图13是以柱形反射镜为例的3-路径系统的简化示意图。

在图13中，光束34被反射多次越过传送路径。概念的适应可以被预期，这涉及任意次数通过票据路径。重要的一点是，这种组合的效果是使第一传感器的透射率乘以第二和以后的各次通过的透射率。可能注意到传感器的噪声和校准误差的影响也被放大了。然而，只要信噪比是正的，那么这种复合的结果便是增加了整个系统的信噪比。图13示出了柱形反射镜29的使用，它对于减小系统的总尺寸是方便的，但是也可以采用其它形状，如平面镜或大半径的球面镜。

球面镜的另一个优点在图16a的配置中是明显的，该图示出了平面镜38和球面镜37相结合的情况。在这种布置中，离开光源的光束36基本上是平行的并越过传送路径。可以选择球面镜的光功率使其将光束聚焦于焦点39，以便确定在平面镜38的反射之后放置探测器(未示出)的适当位置，虽然会有一相当长的被宽光束横越的传送路径。图16a所示是在水平面上的光线踪迹，而图16b则是利用球面镜对垂直面中的光束进行类似的聚焦。此外，也可以采用位于传送路径相对侧的两个球面镜来组合它们的功率和实现同一目的。还应当注意到，亦可利用曲面镜扩展穿过传送路径的光束，以增加任何细丝被探测的概率。

棱镜反射器

采用如图14a和图15所示的细节部分42那样将棱镜反射结构用作元件30，代替使用平面镜或柱面镜来提高灵敏度。这样的结构可用两个彼此基本成90°反射镜构成，或者由一个如图15所示水平放置的全内反射(TIR)的三棱镜实现。

考虑到图14b，这一结构的优点是显然的。在有细的细丝的情况下，当采用其它类型反射镜时来自光源的全部光束33中只有一部分被拦截。但当采用棱镜结构时，光束的上部分31通过细丝被吸收，同时作为光束的下部分被反射回去；对于光束的下部分32也有同样的情况，它被三棱镜30所反射，成为光束的上部分。这种布置使得光束的两部分31和32都能与细丝相遇，或者在被棱镜30反射之前，或者在反射回来的路上。

在上述所有的布置中，将光源和探测器元件置于单个印刷电路板上是方便的。这样，便可如图13、14和15所示，方便地利用光源和探测器棱镜22与23，使光线从元件指向传送路径。

图14c示出了光电探测器系统60的另一种实施方式，它利用棱镜62引导来自光源64的光束63跨越票据路径4到达探测器66。如图所示，光束63至少在两个不同位置跨越票据路径，而由探测器66产生的信号可以由货币验证器(未画出)处理以确定是否有细丝或其它外来物附于票据上。

制造两个交叉的偏振器的方法

制造如图1所示两个交叉相对的偏振器2和3的方便方法是，当希望得到90°的交叉时，如图7所示在偏振片上以给定的角度，45°角切割出一个条带12来，并象图8画的那样将两端弯成直角。两个安装孔15可以用来将零件定位到在固定机架17中的定位销16上，如图9所示。如果需要，可以同样的方式将条带切割为二，制成两个零散的部件。

成对地制造在货币处理机中使用的两个交叉相对的偏振器的另一个方法如图17a～17e所示。当从原始片状材料上切割偏振器时，线偏振器轴的取向相对于材料片边缘可在±3°以内。因此，以这种方式切割下来的偏振器可能是一对其轴不是基本成90°交叉的偏振器，其方向偏差可能多达6°。当使用这样方向偏差的偏振器作为细丝探测系统的一部分时，将产生不能接受的残余信号。为了避免这种方向偏差问题，参见图17a，将偏振器薄膜70这样切割，使两偏振器72和74具有彼此基本成90°的偏振线或轴。因此，当将偏振器72和74安装在货币处理系统中时，它们将具有彼此基本成90°交叉的偏振轴。在本例中，偏振轴与片的边沿71基本成45°角，但它也可以是任意角度，而两个偏振器仍然具有彼此基本成90°的偏振轴取向。要知道，偏振器理想的偏振轴应与票据路径或与附于票据的细丝的水平面约成45°角，以便在探测细丝时产生强的信号。对票据路径的其它偏振器轴取向角如30°角也能工作，但将产生较弱的信号。

再来看图17a，刻痕线76在偏振器之间切割，使随后偏振器能够彼此分开。而弯曲线的位置78也可以刻出痕迹，以便于每个偏振器安装前弯曲成形。包括偏振器对之间的刻痕线76的这种结构可使此偏振器对在安装之前聚在一起，以保护和保证它们的偏振轴取向相互基本成90°。

图17b示出了从片70上切割的第一偏振器72和第二偏振器74(偏振器对)。腿部77和79由在相反方向(向上和向下)弯曲偏振薄膜形成。接下来将两个偏振器沿刻痕线76彼此分开(如图17c所示)，于是每一部分的偏振轴取向将彼此基本成90°。这样，偏振器对将能很好工作，即使切割时它们的偏振轴与平行于票据路径或被检细丝的平面的水平面不是准确的45°。这种情况在图17d中画出，图中示出了偏振器72的端视图，且第一偏振器72(右旋部分)的偏振轴取向与第二偏振器74(左旋部分)的偏振轴基本成90°角，但其中的偏振器并不以与薄片材料的边沿71成准确的45°角切割(见图17a)。

图17e示出了坐落在票据处理单元机架组件80中的偏振器对(第一偏振器72和第二偏振器74)的情况。两个偏振器的对准如图17c所示，使每个的偏振轴的取向彼此基本成90°。

至此，我们已经描述了探测细丝骗术欺诈行为的改进的交叉道式传感器的配置和方法。应当认识到，在不背离本发明的精神实质和范围的前提下，许多变化、修正、变体及其它用途和应用都是可能的，这些改变皆属于这里所公布内容及其附带权利要求的范围。

Claims (53)

1.一种用于具有一传送路径的货币验证器的细丝探测器，包括：

沿该传送路径布置的细丝欺诈探测装置，其中该细丝欺诈探测装置包括一光源、至少一个在有限的波长范围有效的偏振器和一用来检测细丝的探测器装置，该细丝使得通过细丝的光的偏振旋转，其中探测器装置中的信号表示其偏振已被存在的细丝旋转的光的量。

2.权利要求1的细丝探测器，其中探测器装置是一光电探测器。

3.权利要求2的细丝探测器，其中光电探测器是偏振探测器装置。

4.权利要求1的细丝探测器，其中光源是激光二极管。

5.权利要求1的细丝探测器，其中光源由至少一LED和一偏振器组成。

6.权利要求1的细丝探测器进一步包括两个偏振器。

7.权利要求6的细丝探测器，其中两个偏振器是线偏振器。

8.权利要求6的细丝探测器，其中两个偏振器是圆偏振器。

9.权利要求8的细丝探测器，其中一个偏振器是右旋的，而第二偏振器是左旋的。

10.权利要求8的细丝探测器，其中两个偏振器具有相同的旋向性。

11.权利要求7的细丝探测器，其中两个偏振器的轴成90°交叉。

12.权利要求11的细丝探测器，其中偏振器的轴取向为与传送路径成45°。

13.权利要求6的细丝探测器，其中偏振器在有限的波长范围是有效的。

14.权利要求13的细丝探测器，其中偏振器在可见光的波长范围内是有效的，而在IR波长范围内是无效的。

15.权利要求1的细丝探测器，其中细丝欺诈探测装置至少包括在传送路径的一侧上的一光源、一探测器和至少一个偏振器装置，以及在相对侧上的一反射器，使得偏振的光朝向探测器反射通过该偏振器。

16.权利要求15的细丝探测器，其中偏振器是圆型偏振器。

17.权利要求15的细丝探测器，包括两个具有彼此成90°交叉的轴的线偏振器装置。

18.权利要求15的细丝探测器，其中光源是激光二极管或带有偏振器的LED中的至少一个。

19.权利要求15的细丝探测器，其中单个偏振器被用在光电探测器的前面，偏振器轴取向为与传送路径成45°，而激光二极管光源的取向使得在没有细丝情况下所探测的信号最小。

20.权利要求19的细丝探测器，其中偏振器是线偏振器。

21.权利要求1的细丝探测器，其中细丝欺诈探测装置包括多个光源和偏振装置，其中至少一个光源具有被偏振范围的波长，而至少第二光源具有不被偏振范围的波长。

22.权利要求21的细丝探测器，其中至少一个光源发出的光在可见光波长范围，而第二光源发出的光在IR波长范围。

23.权利要求1的细丝探测器，其中传送路径包括至少一个透明的窗。

24.权利要求23的细丝探测器，其中透明窗是由聚甲基丙烯酸甲酯、脂环族的丙烯酸、光学等级丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯、烯丙基二乙二醇碳酸盐、改性的尿烷及玻璃中的至少一种制造而成。

25.权利要求23的细丝探测器，其中一种光学组合件构成了透明窗。

26.权利要求25的细丝探测器，其中光学组合件包括一围绕矩形透明嵌入物成型的框架。

27.权利要求26的细丝探测器，其中采用低收缩材料来构成框架。

28.权利要求26的细丝探测器，其中透明嵌入物为玻璃。

29.权利要求25的细丝探测器，其中光学组合件作为嵌入物被装填进构成传送路径一部分的注入模具中。

30.权利要求29的细丝探测器，其中在靠近光学组合件位置的一部分传送路径中形成凹槽，以吸收因模压收缩而形成的应力。

31.权利要求23的细丝探测器，进一步包括偏振器。

32.权利要求1的细丝探测器，其中传送路径包括至少一个窗元件和偏振器部件。

33.权利要求1的细丝探测器，进一步包括传感器装置、验证装置、比较装置和相关的存储装置。

34.一种探测在货币验证器中的透明细丝的方法，包括：

用偏振光照明细丝，该光的偏振通过细丝被旋转；

随后使光通过偏振器；以及

检测来自偏振器的光以便提供一信号，该信号表示其偏振已被存在的细丝旋转的光的量。

35.权利要求34的方法，进一步包括借助于通过偏振器透射探测被旋转的光。

36.权利要求34的方法，进一步包括借助于通过偏振器的吸收探测被旋转的光。

37.权利要求34的方法，其中在有限波长范围内的偏振光被用来探测透明的细丝，而不透明的细丝则用在另一波长范围内的光来探测。

38.权利要求37的方法，其中透明的细丝在可见光波长范围内被探测，而不透明的细丝在IR波长范围被探测。

39.权利要求34的方法，其中信号被测量以探测细丝的存在。

40.权利要求39的方法，其中将信号与存储于存储器中的参考值进行比较。

41.权利要求39的方法，其中通过比较测量值和参考阈值的比值将被测信号与细丝不存在时的信号进行比较。

42.权利要求39的方法，进一步包括：

通过测量无细丝时的信号确定基线信号值；

将基线信号值存储在存储器中；

通过测量探测到外来物时的信号确定外来物的信号值；

将外来物信号值与基线信号值彼此相减获得差值；以及

将差值与存储于存储器中的参考值进行比较。

43.权利要求42的方法进一步包括：

如果该差值为正则确定探测到透明的细丝；和

如果该差值为负则确定检测到不透明的细丝。

44.权利要求40、41或42的方法，其中参考值根据多个测量的统计测量来定义，即在有和无细丝的情况下进行多次测量，计算平均值和标准偏差，定义参考值等于该平均值+或-n标准偏差。

45.权利要求44的方法，其中n在0和5之间。

46.一种货币验证器，包括货币传送路径、传感器装置、验证装置、比较装置、存储装置和欺诈探测装置，该货币传送路径具有至少一个蜿蜒曲折部分，使得拉紧的细丝物体将被定位于接近中心区域，其中欺诈探测装置利用至少一个光束来探测至少该蜿蜒曲折部分中的细丝，并且其中光束多次通过部分传送货币路径。

47.权利要求46的货币验证器，其中在传送路径一边使用至少一个反射结构。

48.权利要求47的货币验证器，其中反射结构的形状是平面的、柱面的或球面的形状中的至少一种，或者是它们的组合。

49.权利要求47的货币验证器，其中使用棱镜反射镜。

50.用于探测货币验证器中的细丝的方法，包括：

用非偏振光照明细丝以获得第一信号；

用偏振光照明细丝以获得第二信号，该第二信号表示其偏振已被存在的细丝旋转的光的量；以及

比较第一和第二信号以获得信息。

51.权利要求50的方法，其中信息在单个信号设备中获得。

52.权利要求51的方法，其中信号设备为模拟硬件设备和一连接到数字信号处理器的模拟-数字转换器中的至少一个。

53.权利要求50的方法，其中所获得的信息来源于第一和第二信号的信号电平的相关变化。

Images