DE10239225A1

DE10239225A1 - Optical checking of banknotes uses a number of spectrally different light sources that have outputs superimposed to provide homogeneous light

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

The outputs of light emitting diodes, LED, (L1-10) are superimposed by a bar lens (11) and the light is then directed onto a banknote (BN). Each of the lens has a different spectral characteristic. The spectrally homogeneous transmitted light is then focussed (12) onto optical sensors (12) and the outputs used in the evaluation process.

Description

Verfahren und Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung.Method and device for the optical inspection of Banknotes using at least one optical sensor and lighting.

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.For the optical test Banknotes become optical sensors and associated lighting used, the optical sensors coming from the lighting Light from those under test Banknotes reflected or transmitted through them capture for testing. It is crucial that the Illumination both given by the optical sensors Sensitivities, as well as the spectral properties of the adapted examining banknotes is. Either light sources are used for this purpose, the Generate light of different spectrum, e.g. B. a green one red and an infrared light source, for checking features of the banknotes, which can be recognized particularly well in these spectra. As well it is known to use lighting that generates a mixed light. Especially illuminations that produce a "white" light, such as incandescent lamps, Fluorescent tubes or LEDs are used here.

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.In the known methods and devices However, it is disadvantageous that the use of light sources with different spectrum only in each case the properties of the banknote to be checked within the narrowly limited spectra of the light sources can be examined. at the use of mixed light, the problem arises that z. B. white Light when using light emitting diodes from the light of a red, a green one and a blue LED is put together. Here results a light whose spectral distribution is not homogeneous that the review about a larger spectral Area is problematic. Can also have spectral properties the one to be checked Banknotes and spectral sensitivity of the sensors are not taken into account become. In addition, the known methods and devices are few flexible and hardly adaptable, because, for example, by specifying light sources with fixed, given spectral ranges only certain examinations of the Banknotes possible are.

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.It is therefore the task of the present Invention, a method and an apparatus for the optical inspection of Banknotes using at least one optical sensor and lighting specify that allow a flexibly customizable verification of banknotes, the big one Cover spectral range and are capable of spectral peculiarities banknotes and sensors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.This object is achieved by the Features of the claims 1 and 6 solved.

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.The invention sees an optical Testing of Banknotes using at least one optical sensor and lighting before, by selecting and overlay of more than three light sources with different, limited ones Spectra, a resulting spectrum for lighting is generated.

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.The invention thus points in particular the advantage of that by a suitable combination of light sources with different, limited spectra, a resulting spectrum for lighting can be generated, the one for the respective review, d. H. For every kind of banknotes to be examined and for every kind of used for it optical sensors, has a suitable spectral composition.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.Other advantages of the present Invention result from the dependent claims and the following description based on figures.

Es zeigt:It shows:

1 eine Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten mittels mindestens eines optischen Sensors und einer Beleuchtung, 1 a device for the optical inspection of banknotes by means of at least one optical sensor and illumination,

2 Spektren unterschiedlicher Lichtquellen der Beleuchtung nach 1, 2 Spectra of different light sources after lighting 1 .

3 ein erstes spektral homogenes Überlagerungsspektrum der unterschiedlichen Lichtquellen der Beleuchtung nach 1, und 3 a first spectrally homogeneous overlay spectrum of the different light sources after the lighting 1 , and

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. 4 a second with the wavelength decreasing overlay spectrum of the different light sources of the lighting 1 which, for example, compensates for the spectral sensitivity of a detector that increases with the wavelength.

In 1 ist eine Vorrichtung für die optische Prüfung von Banknoten BN mittels mindestens eines optischen Sensors 12, 13 und einer Beleuchtung 1 dargestellt.In 1 is a device for the optical inspection of banknotes BN using at least one optical sensor 12 . 13 and lighting 1 shown.

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.The lighting 1 consists of several light sources L1 to L10 with different, limited spectra. The light sources L1 to L10 are formed, for example, by light-emitting diodes, the spectra of which can lie, for example, in a wavelength range from 400 to 1000 nm. For clarification shows 2 the spectra of the different light sources L1 to L10, with spectra that are in the wavelength range from 500 to 1000 nm. The light sources L1 to L10 generate light of a certain intensity 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.The light of the lighting 1 illuminates the bank note BN to be checked and the light transmitted through the bank note BN is from the optical sensor 12 . 13 recorded for the verification of the banknote. The optical sensor 12 . 13 can, as shown, from an imaging optics 12 , for example a lens, and an optoelectric converter 13 consist. An optical conductor, a lens, a reflector or a scattering element can be used to improve the superimposition of the light from the light sources L1 to L10 11 be used. The Lens 11 can be designed as a rod lens, for example with an aspherical base. Under an aspherical Base area is to be understood here to mean any area which has a shape deviating from a circle or partial circle. For example, an aspherical base surface can have different radii of curvature in different sectors of the base surface. With this type of rod lens, an unsharp focal point or an unsharp focal line can be set in a targeted manner. In this way, lighting is created which is largely independent of the distance between the light sources L1 to L10 and the bank note BN. Likewise, several light sources with the same limited spectrum can be used, which are arranged offset, so that a more uniform overlay is achieved.

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.Instead of the arrangement of lighting shown 1 , BN banknote and sensor 12 . 13 , in which light transmitted by the banknote BN from the sensor 12 . 13 alternatively or additionally, an arrangement can be selected in which light reflected from the banknote BN from the sensor 12 . 13 is evaluated.

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.The in the 2 The light sources L1 to L10 shown with different, limited spectra are selected such that their spectra overlap to form a spectrally homogeneous spectrum for the illumination 1 to lead. The spectrum of the lighting resulting from the superimposition of the spectra of the light sources L1 to L10 1 , is in 3 shown. Out 3 it can be seen that the appropriate selection of the light sources L1 to L10 illuminates 1 is realized, the spectral properties of which are homogeneous over a large wavelength range. Suitable light sources L1 to L10 can be selected, for example, by means of linear adaptation, since the different, limited spectra of all available light sources are known.

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.It is also possible to change the spectrum of the lighting 1 spectral sensitivities of the sensor or sensors 12 . 13 adapt, which z. B. from the optics used 12 , such as lenses and / or filters, and the properties of the optoelectric converter 13 result.

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.Furthermore, the spectrum of lighting 1 to be adapted to the spectral properties of the bank notes BN to be checked, in order, for. B. to achieve a contrast increase, contrast reduction or the compensation of a background.

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.In the 4 is a superimposition spectrum of the different light sources L1 to L10 of the lighting 1 shown, in which an adaptation in the sense described above was carried out such that spectral peculiarities of the sensor 12 . 13 and / or the bank note BN to be examined. In this case, since the sensitivity of many detectors or sensors increases with the wavelength, the intensity must decrease with the wavelength.

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. To optimize the selection of the light sources or the adaptation, it can be provided that the intensity of the light sources L1 to L10 can be changed in order to achieve the desired spectral properties of the lighting 1 to reach. To do this, a control device 10 can be used, which allows to adjust the intensity of at least one of the light sources L1 to L10. If the light sources - as described above - are formed by light-emitting diodes, the control device can 10 contain at least one controllable current source, which allows the setting of a defined current strength for at least one of the light-emitting diodes, so as to regulate the intensity of the light generated by the light-emitting diode.

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.When using more than one Light source per spectral range can also be adjusted entirely or partially over the relative number of light sources for the individual spectral ranges take place, which is increased when necessary high intensity.

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.The lighting 1 can also contain a light source, the mixed light, e.g. B. generated white light. For example, the light source can be formed by an incandescent lamp or a fluorescent tube. In order to close gaps in the spectrum of this light source, to supplement the spectrum, or to make the adjustments described above, additional light sources, e.g. B. light emitting diodes can be used specifically z. B. to close the gaps in the spectrum for lighting 1 to achieve the desired spectral properties.

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.The lighting is particularly suitable in a device for the optical test of banknotes used to check the Banknotes used a spectrometer, in particular a Fourier spectrometer. In this case, an optimal dynamic range with minimal electrical Performance for the lighting reached. With spectrally inhomogeneous light sources on the other hand, it can lead to an overload come in the range of the spectral maximum.

Claims

Procedure for the optical test banknotes by means of at least one optical sensor and one Illumination characterized by selecting and overlaying more than three Light sources with different, limited spectra, so one of them resulting spectrum that forms lighting.

A method according to claim 1, characterized in that the resulting Spectrum of lighting is spectrally homogeneous.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the resulting spectrum of the lighting compensates for the spectral sensitivity of the sensor or sensors, whereby a spec tral homogeneous overall sensitivity.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that this resulting spectrum of lighting the spectral properties the one to be checked Banknotes match.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized by setting the intensity at least one of the light sources.

A method according to claim 5, characterized by defining the intensity shares at least one of the light sources in total intensity.

Device for optically checking banknotes (BN) using at least one optical sensor ( 12 . 13 ) and lighting ( 1 ), for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lighting ( 1 ) is formed from more than three light sources (L1 to L10) with different, limited spectrum.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the light from the light sources (L1 to L10) by means of an optical conductor, a lens, a reflector or a scattering element ( 11 ) is superimposed.

Device according to claim 7 or 8, characterized in that a control device ( 10 ) controls the intensities of the light sources (L1 to L10).

Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that that the Light sources (L1 to L10) are formed by light-emitting diodes.

Device according to claims 9 and 10, characterized in that the control device ( 10 ) controls the intensity of the LEDs (L1 to L10) by specifying currents flowing through the LEDs.

Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that that the Lighting has other light sources, especially light bulbs or fluorescent tubes.

Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that that the Device forms a spectrometer.

Device according to claim 13, characterized in that the spectrometer is a Fourier spectrometer.