专利名称：用于检查有价文件的光谱传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检查有价文件的光谱传感器和借助于该光谱传感器检查有价文件的方法。
背景技术：
为了检查有价文件，通常采用传感器，由其来确定有价文件的类型和/或由其来检查有价文件以确定真实性和/或它们的状态。这种传感器被用来检查比如钞票、支票、身份证件、信用卡、支票卡、票证、收据等有价文件。有价文件的检查在用于处理有价文件的设备中实现，在该设备中包含有一个或数个不同的传感器，这取决于待检查的有价文件的性、质。检查时，有价文件通常被传感器扫描，其中传感器和有价文件相对于彼此移动。通过多个传感器，有价文件被某些颜色的光源照射，以对于这些颜色从有价文件的反射(remission)确定有价文件的视觉可见颜色。对应于人眼的三个不同的颜色受体，这些传感器只具有由例如红色、绿色和蓝色发光二极管(RGB传感器)实现的三个颜色通道。然而，对于这种只具有三个颜色通道的光学传感器，不能记录从有价文件发出的光的光谱强度分布。为了记录光谱强度分布，存在有已知的光谱传感器，其以白光照射有价文件，并以光谱解析方式检测由有价文件反射的光。对于这种光谱传感器，采用了衍射光栅来光谱地分离由有价文件反射的光。然而，光谱分离需要从衍射光栅到检测器线的比较长的光路，因此这种光谱传感器需要大的安装空间。此外，能够被这种光谱传感器捕捉的光谱范围比较窄，因此不能由其记录在宽光谱范围内的光谱强度分布。因为衍射光栅对于某一波长被最佳化，因此光栅对于该波长的光的反射系数是尽可能大的。然而，对于偏离该波长的波长，在衍射光栅的反射系数中会发生显著下降，因此在这些波长的光中，只有极低的光强可用于检测。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种得到改善的用于检查有价文件的光谱传感器，其能够从有价文件的一个或多个区域记录处于视觉可见光谱范围中和/或近红外线光谱范围中的光谱强度分布。该目的通过独立权利要求的主题实现。其从属权利要求阐述了本发明的有利改进和实施例。光谱传感器具有用于照射被光谱传感器检查的有价文件的照明装置、成像光学器件和检测装置。照明装置具有多个光源，这些光源的发射光谱彼此不同。这些光源的发射光谱位于视觉可见光谱范围中和/或近红外线光谱范围中。成像光学器件将由照明装置发射的光成像到待检查的有价文件的区域上。通过成像光学器件，能够实现照射待检查有价文件的被清楚地限定出的且在空间上有限的区域。检测装置构造成用于在有价文件被照明装置照射时，检测在光谱传感器的操作时从照射区域发出的光。
光谱传感器的照明装置具有多个不同的光源，这些光源的发射光谱彼此不同。在照明装置内，光源可以并排配置，例如配置成二维网格，特别是配置在各光源所公用的光源接收器件上。光源也可以环形地配置，例如围绕检测装置。成像光学器件构造成将各光源的发射光成像到待检查的有价文件上。由照明装置发射的光通过成像光学器件经由预定的光路成像到有价文件的被照射区域上。成像光学器件为此具有例如一个或数个折射性光学元件(例如透镜)和/或衍射性和/或镜反射性光学元件，其将光源发射的光成像到有价文件上。优选地，成像光学器件构造成成像透镜。通过实现照明光向有价文件上的成像，有价文件的被照射区域被清楚地限定出并且在空间上是有限的。与通过光源对有价文件进行直接照明(没有任何光学器件位于其间)相比，并且与简单的光导光学器件(没有成像光学器件)相比，这表现出优点，其中所述简单的光导光学器件未使光成像，而是在没有限定出光路的情况下将光从光导带到有价文件上。为了将照明装置发射的各种光源的光大幅地成像到有价文件的同一被照射区域上，成像光学器件优选配置成使得有价文件的被照射区域正好或者大致位于成像光学器件的焦点中。由此能够实现这样的情况，即，尽管是由并排配置的不同光源照射有价文件，待检查有价文件的大致同一区域能够被照射并且能够被检测装置检测。成像光学器件能够构、造成照射有价文件上的补丁式(patchy)区域，特别是圆形照明补丁。但是它也可以构造成照射有价文件上的带状区域。作为成像光学器件，可以在第一情况中采用例如径向对称的成像光学器件，并在第二情况中采用圆柱形光学器件。由光源发射的光可以借助于聚集光学器件得到聚集，所述聚集光学器件以适当的方式将所聚集的光引导到成像光学器件上，并且可以是照明装置的一个部件。光源、聚集光学器件和成像光学器件在该情况下相对于彼此配置成使得各光源的发射光能够通过聚集光学器件和成像光学器件成像到有价文件上，所述有价文件在光谱传感器的操作时被光谱传感器检查。聚集光学器件配置在光源与成像光学器件之间，以聚集由光源发射的光。聚集光学器件可以由多个例如折射性或者衍射性的并排配置的透镜实现，这些透镜各自聚集光源之一的发射光。聚集光学器件和成像光学器件的透镜在这里配置并构造成优选使得光源以模糊方式成像到有价文件的被照射区域上。此外还优选的是照明装置的每个光源小于与分配给它的透镜分开的透镜的焦距。聚集光学器件的透镜可以构造成单个透镜或者构造成微透镜阵列的多个微透镜。在另一些实施例中，聚集光学器件由配置在光源与成像光学器件之间的一个或数个光导形成。这里，可以为所有光源设置一个公用的光导，也可以为每个光源各设置一个单独的光导。光源的发射光被耦合到一个或多个光导中，并且光导引导光源的发射光至成像光学器件。离开光导的光被成像光学器件成像到有价文件上。作为光导，可以采用例如具有圆形或者带状光出射区域的导光体或玻璃纤维。照明装置具有多个不同的光源，这些光源的发射光谱位于视觉可见光谱范围中和/或近红外线光谱范围中，并且是彼此不同的。也就是说，所述多个光源提供多个不同的发射光谱，这些发射光谱的强度最大值位于不同波长处。例如，照明装置的每个光源构造成用于发射某一波长的发射线，其光谱位置不同于照明装置的所有其它光源的发射线。然而，替代地，照明装置还可以具有数个相同的光源，以例如在光谱范围中以低亮度光源同样获得充分的照明强度。优选地，所述多个光源覆盖近红外线光谱范围的一部分，以便所述光谱传感器通过测量值的检测，能够记录处于近红外线光谱范围的所述一部分中的光谱强度分布。照明装置的光源例如选择成使得光谱传感器能够记录近红外线光谱范围中的光谱强度分布，其从视觉可见光谱范围延伸直到近红外线光谱范围中，例如从视觉可见光谱范围延伸直到至少IOOOnm的波长，优选直到至少1200nm的波长。替代地或附加地，所述多个光源还覆盖视觉可见光谱范围的一部分，以便光谱传感器能够记录在视觉可见光谱范围的所述一部分中的检测光的光谱强度分布。照明装置还可以具有发射光谱位于紫外光谱范围中的一个或数个光源。作为光源，优选使用光辐射二极管，例如发光二极管(LED)，特别是半导体发光二极管或者有机发光二极管(OLED);和/或激光二极管，特别是垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)。在光谱传感器的操作时，光源被连续地接通和断开，以通过具有不同发射光谱的光脉冲的照明序列照射有价文件的区域。检测装置构造成用于检测在光谱传感器的操作时从被照明序列照射的有价文件的区域发出的光。如此一来，对于照明序列的光脉冲中的每一个，检测到测量值，以记录被检测光的光谱强度分布。检测到的测量值分别对应于在以照明序列的光脉冲之一照明时检测到的光强。被检测的光的光谱强度分布从被检测到的测量值得到。
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为了检查有价文件，周期性地重复照明序列至少在待检查的有价文件的一个局部区域之上，通过同一照明序列照射有价文件。在其它局部区域中，可以通过不同照明序列照射有价文件。照明序列在这里可以根据待检查的有价文件进行选择。从一个单个照明序列期间检测到的测量值，已经能够确定从有价文件发出的光的光谱强度分布。然而，替代地，还可能的是将不同照明序列的测量值组合，优选是至少两个连续照明序列的测量值。例如，将在连续照明序列中以同一光源照明时检测到的至少两个测量值组合成一个所得测量值。在光谱传感器的操作时，待检查的有价文件以一传送速度传送经过光谱传感器。优选地，照明序列的持续时间相对于待检查有价文件的传送速度调节成使得，通过光源在照明序列期间发射的所有光脉冲几乎照射有价文件的同一区域。特别地，所述有价文件上被所述照明序列的第一光脉冲照射的区域和所述有价文件上被同一照明序列的最后一个光脉冲照射的区域具有至少75%的重叠。这意味着，对于同一照明序列的所有光脉冲，被这些光脉冲连续照射的被照射区域的面积有至少75%是相同的，尽管有价文件在照明序列期间是运动的。优选地，光谱传感器不构造成用于对有价文件进行全范围检查，而是用于在有价文件上的一个或数个轨道中检查有价文件。在数个轨道中进行检查的情况下，在轨道之间分别配置有有价文件的不被光谱传感器检查的区域。为了检查有价文件而被照射的区域形成彼此平行地延伸并且是沿有价文件的传送方向延伸的轨道。这些轨道离散地分布在有价文件上。对于轨道中的每一个，设置了与以上描述相一致的至少一个照明装置、一个成像光学器件和一个检测装置。照明序列优选彼此接续得如此之快，以至于有价文件是沿每一个轨道以准连续的方式得到检查。近红外线光谱范围的被光源覆盖的部分包括例如至少750nm-1000nm的波长和/或1000nm-1600nm的波长，可选地还包括1600nm以上的波长。优选地，光谱传感器配备有覆盖IOOOnm以上的光谱范围的光源。因为光谱传感器能够有利地还记录该长波光谱范围中的光谱强度分布，对此，到目前为止采用硅基检测器的常规光谱传感器是不适当的。视觉可见光谱范围的被光源所覆盖的部分可以是例如属于某一颜色的光谱范围，例如被人眼感觉为红色的光谱范围。然而，光源也可以覆盖两种或者数种颜色，以便光谱强度分布横跨两种或者数种颜色延伸，例如横跨绿色和红色光谱范围延伸。照明装置的光源的发射光谱包括例如处于视觉可见光谱范围中的至少5种不同发射光谱。然而，视觉可见光谱范围的被光源所覆盖的部分也可以是整个视觉可见光谱范围。眼睛的光谱敏感度只基于三个颜色通道。因此，存在彼此是不同的但是在人眼中却触发相同颜色印象的颜色。具有不同光谱性质但是在相同照明条件下对于人来说看起来是相同的这些颜色被称为同色异谱颜色(metameric color)。如同人眼那样只具有三个颜色通道的先有传感器，例如RGB传感器，不能彼此区分同色异谱颜色。然而，本发明的光谱传感器构造成区分同色异谱颜色。在该光谱传感器中，光源的发射光谱被选择成使得能够基于光谱传感器所记录的光谱强度分布彼此区分同色异谱颜色。例如，光谱传感器可以对于被包含在相同或者不同有价文件上的两种同色异谱颜色分别记录一个光谱强度分布，以便它们能够彼此对比，并且能够确定它们的差异。
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在光谱传感器中，光源的发射光谱优选在光谱上定位成使得能够基于光谱传感器可以在检测从同色异谱颜色发出的光时记录的相应光谱强度分布，彼此区分可以被包含在有价文件的被照射区域中的同色异谱颜色。例如，所述多个光源覆盖红色光谱范围和/或绿色光谱范围和/或蓝色光谱范围和/或750nm-1000nm的近红外线光谱范围，以便能够基于光谱传感器在检测从同色异谱颜色发出的光时记录的光谱强度分布，通过光谱传感器彼此区分可以被包含在被照射区域中的同色异谱颜色。为了区分光学性质在某一颜色通道(例如红色)内不同的同色异谱颜色，有利的是将光源选择成使得在该颜色通道的光谱范围内，存在光源的至少两个不同的发射光谱。为了使光谱传感器能够彼此区分许多不同的同色异谱颜色，优选的是还分别通过至少两个不同的发射光谱覆盖其它颜色通道(例如绿色、蓝色)。同理适用于近红外线光谱范围中光学性质不同的颜色的区别。因此优选的是所述多个光源覆盖红色光谱范围和/或绿色光谱范围和/或蓝色光谱范围，使得在各光谱范围中存在光源的至少两个不同发射光谱。对于近红外线光谱范围，优选的是所述多个光源覆盖750nm-1000nm的近红外线光谱范围和/或1000nm-1600nm的近红外线光谱范围，使得在各光谱范围中存在所述光源的至少三个、优选为至少五个不同发射光谱。另外，优选的是，光谱相邻的光源的至少三个、特别是至少五个发射光谱，在光谱上重叠和/或具有分别彼此不同的发射最大值，其光谱距离不大于60nm。例如，照明装置的光源的发射光谱中的每一个与照明装置的其它光谱相邻的光源之一的发射光谱中的至少一个在光谱上重叠。检测装置优选具有这样一种光谱敏感度，其光谱如此之宽，使得照明装置的光源中的每一个的发射光通过检测装置是可检测的。特别地，检测装置构造成至少用于检测视觉可见光谱范围中的光，以及用于检测与之相邻的达到至少IOOOnm的近红外线光谱范围的光。通常采用的硅基检测装置适合于视觉可见光谱范围，但是不适合于IOOOnm以上的光谱范围。因此特别有利的是为光谱传感器配备这样一种检测装置，其构造成既用于检测视觉可见光谱范围中的光又用于检测高达IOOOnm及以上的近红外线光谱范围中的光。特别地，光谱传感器为此具有作为检测装置的InGaAs光电检测器，其构造成既用于检测近红外线光谱范围中的光，特别是用于检测IOOOnm以上的波长，又用于检测视觉可见光谱范围中的光。为了检测反射光，光谱传感器还可以包含数个相同的检测装置，以便例如捕捉更大角度范围内的反射光。光谱传感器还可以具有数个不同的检测装置，以便例如加宽能够被光谱传感器捕捉的光谱范围。不同的检测装置在这里可以并排配置或者前后配置，例如呈三明治结构的形式。由检测装置记录的测量值被评价装置评价，所述评价装置可以是光谱传感器的一个部件，或者由外部评价装置形成。优选地，通过光谱传感器，特别是通过光谱传感器的内部评价装置，已经至少实现了对测量值的预处理。进一步的评价也可以通过内部评价装置实现，或者替代地通过安装有光谱传感器的设备的中心评价装置实现。在检测装置前，可以配置有检测光学器件，通过它将从有价文件发出的光聚集并引导到检测装置的光敏区域上。
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检测光学器件包括例如一个或多个折射性或者衍射性光学元件或者反射镜。检测光学器件和检测装置被构造并配置成使得，在光谱传感器的操作时，在从被照射区域发出的光中，只检测到有价文件的完全配置在被照射区域内的检测区域的光。通过将检测区域完全配置在被照射区域内，实现了这样的结果，即被检测到的光强对可能在有价文件的传送时发生的有价文件的颤动不敏感。光谱传感器因此还变得能容忍可能在制造或者在组装光谱传感器时发生的照明装置的、成像光学器件的、检测装置的或者检测光学器件的任何位置波动。优选地，检测区域完全配置在被照射区域的被均匀照射的部分内。在该被均匀照射的部分中，照明的强度优选对于照明序列的所有光脉冲是均匀地分布的。优选地，对于光谱传感器设置有控制装置，该控制装置被适配成连续地接通和断开照明装置的光源，以通过不同光源的不同发射光谱连续地照射有价文件。控制装置可以构造成光谱传感器的一个部件，但是它也可以构造成外部控制装置，例如作为用于处理有价文件的在其中安装有光谱传感器的设备的一个部件。控制装置适配成驱动光谱传感器的照明装置特别是光源，以及光谱传感器的检测装置。在光谱传感器的操作时，控制装置连续地接通和断开光源，使得例如在任一时间点正好其中有一个光源被接通。然而，在一个或数个时间点处，也可以同时接通数个光源，例如具有相同发射光谱的数个光源。此外，控制装置引发检测装置在光源的接通阶段中分别捕捉与从有价文件发出的光强相对应的测量值。由于检测装置分别记录与光源的照明同步的一个测量值，因此对于由相应光源的发射光谱预先确定的那些波长检测到从有价文件发出的光强。在光谱传感器的构造时，指定了照明序列，其被用来检查有价文件，特别是光源被接通和断开以照明有价文件。为光谱传感器提供的控制装置可以在制造光谱传感器时就已经构造好了。然而，也可以只在光谱传感器完成后，进行控制装置的构造。还可以设置成使得即使在光谱传感器投入运行后，控制装置的构造也是可变的。这种在投入运行后的重新构造可以例如通过光谱传感器的制造商、或者通过光谱传感器的操作者或安装有光谱传感器的设备的操作者来进行。重新构造时，还可能必要的是将检测装置的驱动调节成适应照明装置的驱动，例如在被接通和断开以用于测量的光源的数量发生变化时。重新构造时，用来评价被检测到的测量值的评价装置也将被调节成适应控制装置的变化了的构造，例如在使用其它光源来检查有价文件时。
优选地，光谱传感器还具有壳体，在壳体中配置有照明装置、成像光学器件和检测装置，可选地还配置有控制装置和检测光学器件。本发明的另一方面是用于检查有价文件的方法，其可以借助于上述光谱传感器来进行。为了检查有价文件，以一传送速度将有价文件传送经过光谱传感器。通过具有发射光谱彼此不同的多个光源的照明装置来照射有价文件。所述多个光源在照明有价文件时被连续地接通和断开，以通过具有不同发射光谱的光脉冲的照明序列来照射有价文件的区域。借助于成像光学器件将照明装置发射的光成像到有价文件的被照射区域上。优选借助于配置在光源与成像光学器件之间的聚集光学器件来聚集由光源发射的光。检测从有价文件的被照射区域发出的光。如此一来，对于照明序列的光脉冲中的每一个，检测到一个测量值，以记录从被照射区域发出的光的光谱强度分布。所述多个光源至少覆盖视觉可见光谱范围的一部分和/或近红外线光谱范围的一部分，使得通过对测量值的检测，记录了处于视觉可见光谱范围的所述一部分和/或近红外线光谱范围的所述一部分中的光谱强度分布。在一个实施例中，照明装置具有光源接收器件，在光源接收器件上设置有多个光源位置，每个光源位置构造成用于接收光源。光源位置在光源接收器件上并排配置，并且由多个个体凹部限定出，通过所述凹部，分别能够接收一个芯片状的光源。然而，光源位置也、可以由隆起和/或由电气接触区域限定出，其可以被光源接收器件具有，并且其构造成用于接收芯片状光源。光谱传感器的照明装置可以具有聚集光学器件。该聚集光学器件例如构造成包含多个微透镜的微透镜阵列。这里，微透镜阵列和光源接收器件相对于彼此配置成使得配置在光源接收器件上的光源各自正好被分配给一个微透镜。在光谱传感器的操作时，因此各光源的发射光正好被微透镜阵列的一个微透镜聚集。通过将微透镜分配至相应的光源，光源的发射光能够以高效率得到聚集。为了获得微透镜与光源之间的一对一分配，微透镜阵列中的微透镜的配置与光源接收器件上的光源的配置是完全相同的。例如，微透镜和光源配置成相同的二维网格。优选地，微透镜阵列构造成一体件，该一体件具有作为一体件的必要构成部件的紧固器件。光源接收器件具有与微透镜阵列的紧固器件匹配的对应件。与采用单透镜来用于每个光源的照明装置相比，微透镜阵列的采用获得了较大优点。在该情况下，必须为每个单透镜设置单独的底座，并且在紧固单透镜时确保相对于相应光源的确切定位。如此一来，可能必要的是必须随后调节单透镜的确切位置和/或取向。相比之下，在采用对于每个光源正好具有一个微透镜的微透镜阵列时，单次确切定位就已足够。该定位可以通过微透镜阵列的紧固器件来实现，所述紧固器件连接至光源接收器件的相应的对应件。因此能够更加简单地并且在不用调节的情况下实现光谱传感器的制造。比起以单透镜(其必须分别安装并且其配置总是会留下空隙)实现相应照明装置的情况，微透镜阵列此外在各微透镜之间不包含空隙或者包含很少的空隙。因为微透镜阵列构造成一体件，所以各微透镜能够直接进入彼此中。因此能够通过微透镜阵列获得准区域覆盖光聚集。通过微透镜阵列，形成了具有高的光聚集效率并且非常紧凑的照明装置。
下面，将参考以下附图通过示例来说明本发明。附图中图I示出了光谱传感器，其检查传送经过光谱传感器的有价文件，
图2a示出了照明装置的光源的发射光谱的示例(具有规范化的强度)，图2b示出了分别来自多个光脉冲的数个照明序列进行的照明的时间序列，图3a是有价文件的详图，在其上示出了被照射区域和检测区域，图3b_3c是第一时间点处(图3b)和照明序列的最后一个光脉冲处(图3c)的有价文件的详图，其中示出了被照射区域在照明序列期间的偏移，图4a_4b示出了在红色光谱范围中彼此不同的两种同色异谱颜色的光谱强度分布和光谱传感器的测量值的示例。
具体实施例方式下面将通过反射传感器(remission sensor)的示例来说明用于检查有价文件的光谱传感器。然而，根据本发明的光谱传感器也可以构造成透射传感器。为此，将检测装置配置成与照明装置相对，以便透过有价文件的照明光被检测。、图I示出了光谱传感器100的一个示例，所述光谱传感器100构造成用于检查被传送经过光谱传感器100的有价文件I。为了照明有价文件1，光谱传感器100具有照明装置50，所述照明装置50配备有具有多个不同发射光谱的多个光源15。由照明装置50发射的照明光被聚集光学器件和成像透镜25成像到有价文件I上。聚集光学器件20在本示例中构造成微透镜阵列20。然而，为了将照明装置50发射的光成像到有价文件I上，作为成像光学器件，作为成像透镜25的替代，也可以采用其它光学部件，例如透镜系统，一个或数个衍射性光学部件，例如菲涅耳透镜或者成像反射镜。通过有价文件1，反射了一部分照明光，这取决于有价文件I的光学性质。被有价文件I反射的光在具有光敏区域31的检测装置30的帮助下得到检测。检测装置30可以例如由InGaAs光电二极管或者InGaAs光电晶体管形成。在检测装置30前，配置有检测光学器件35，通过它将有价文件I所反射的光聚集并引导到光敏区域31上。在图示的示例中，照明光垂直地成像到有价文件I上，并且检测装置30捕捉以倾斜角度反射的光。替代地，照明也可以以倾斜角度实现，而检测装置30可以捕捉沿垂直方向或者沿倾斜方向反射的光。在图I的示例中，照明装置50包括光源接收器件10，在其上设置有多个光源位置11，每个光源位置构造成用于接收光源15。光源接收器件10构造成例如电路板，并且具有操作光源15所需的电气配线结构(未示出)，其允许对每个个体光源15进行选择性的驱动。光源位置11在本示例中由光源接收器件10中的凹部形成，在其中分别紧固有一个光源15。为了形成照明装置50，一部分或全部光源位置11分别设置有光源15。作为光源15，使用了例如LED和/或OLED和/或VCSEL。照明装置的微透镜阵列20具有多个微透镜21。光源接收器件10和微透镜阵列相对于彼此调节成使得光源位置11各自正好被分配一个微透镜21。为此，微透镜21配置在微透镜阵列20内，处于与光源位置11在光源接收器件10上配置的相同网格中。由个体光源15发射的光被配置在相应光源15上方的微透镜21聚集。微透镜阵列20构造成一体件，并且例如由玻璃体或者由透明塑料体形成。个体微透镜的直径处于例如微米范围中或者毫米范围中。为了紧固微透镜阵列20，微透镜阵列20的本体配备有紧固销22，其插入与光源接收器件10中的孔匹配的孔中。通过借助于紧固销22紧固微透镜阵列20，自动地实现了微透镜阵列20相对于光源15的最佳定位。因此，在制造光谱传感器100时，不必调节照明装置50。光谱传感器100具有壳体90，在壳体90的下侧配置有透明窗口 101。由照明装置50发射的光被引导透过窗口 101射向待检查的有价文件I上，所述待检查的有价文件I沿传送方向T传送经过光谱传感器100。照明装置50 (特别是光源15)和检测装置30被控制装置60驱动，所述控制装置60在本示例中配置在壳体90内。控制装置60连续地接通和断开光源15，例如使得在任一时间点分别接通有正好一个光源15。在光源的接通阶段中，检测装置30分别捕捉与有价文件I所反射的光强相对应的测量值。有价文件I被不同光源15的不同发射光谱连续地照射。由于检测装置30分别检测与光源15的照明同步的一个测量值，所以对于光源15的不同发射光谱，检测到由有价文件I反射的光强。光源15具有多个不同的发射光谱。图2a对于照明装置具有十二个光源15的示例示出了光源的发射光谱E1-E12，其发射光谱部分地位于视觉I可见的光谱范围中，并且部分地位于近红外线光谱范围中。在本示例中，所有十二个光源15的发射最大值E1-E12位于不同波长入I-入12处。入4-入8的各个发射最大值之间的光谱距离在本示例中分别小、于60nm。入10、入11和入12的彼此光谱相邻的光源的发射光谱E10、Ell和E12彼此光谱重叠。控制装置60驱动光源15，使得照明序列BI (由其接通和断开光源15)被周期性地重复。图2b通过示例示出了照明序列BI，其由十二个光脉冲P1-P12构成并且周期性地重复(B2、B3、.)。例如，控制装置60可以被编程成为使得在各照明序列B1、B2、B3期间，照明装置50的每个光源15被接通和断开正好一次。替代地，同一光源15也可以在每个照明序列被驱动数次，例如以便通过多次测量抵消微弱强度的光源15的低强度。照明序列可以包括驱动存在于照明装置50中的所有光源15，或者只驱动存在的光源15的子集。在照明序列BI后，即在已经在通过提供来进行测量的每个发射光谱E1-E12的照明下记录了测量值后，开始下一照明序列B2，其中再次在通过提供来进行测量的每个发射光谱E1-E12照明下记录测量值等。在照明序列B1、B2、B3之间，可以存在照明中断。在照明序列期间获得的测量值传递相应有价文件的检测区域的反射的光谱依存性。可选地，在通过同一光源照明时的连续照明序列中检测到的数个测量值，可以组合成一个所得测量值。因此，例如通过第一照明序列BI的第一光脉冲Pl照明时检测到的测量值和通过第二照明序列B2的第一光脉冲Pl照明时检测到的测量值可以组合成一个所得测量值。图3a示出了有价文件I的一个局部区域，在其上示出了被照明装置50照射的区域2。通过照明序列BI的光脉冲P1-P12，照明区域2的一个部分4分别被均匀光强照射。其中还进一步示出了完全配置在照明区域2的均匀照射部分4内的检测区域3。照明序列B1、B2、B3、...的持续时间A t相对于有价文件I的传送速度调节成使得通过照明序列的不同测量值，至少大致检测到有价文件I上的同一检测区域3的反射光。为了说明，图3b和3c示出了在两个不同时间点tP1和tP12处的有价文件I的局部区域。被均匀照射的部分4在图3b、3c中未画出。在时间点tP1处，有价文件I被照明序列BI的第一光脉冲Pl照射，其中将由其照射的区域称为2P1，并将相关联的检测区域称为3P1，见图3b。通过传送有价文件，有价文件I从时间点tP1到时间点tP12沿传送方向T移动了距离d。在时间点tP12处，有价文件I被照明序列BI的最后一个光脉冲P12照射，其中将由其照射的区域称为2P12，并将相关联的检测区域称为3P12，见图3c。另外，在图3c中再次勾划出了被第一光脉冲Pl照射的有价文件I的区域2P1，其相关于照射区域2P12偏移了距离d。然而，与照射区域的长度L相比，距离d非常短。有价文件上照射区域2P12的和检测区域3P12的位置因此与有价文件I上照射区域2P1和检测区域3P1的位置相比只发生了略微偏移。与照射区域的长度L相比，从开始运行直到同一照明序列结束时有价文件I所运行的距离d如此短，以至于两个照射区域2P1和2P12就表面积而言重叠至少75%。图4a示出了第一顔色Cl的反射光谱(虚线)的ー个示例。符号x标志光谱传感器在记录第一顔色Cl的光谱强度分布时检测的測量值。为了记录光谱強度分布，该光谱传感器采用十个不同波长λ I-λ 10的光源，其中五个波长位于红色光谱范围(RED) (λ 4-λ 8)中。在图4b中，除第一顔色Cl的反射光谱之外，还示出了第二顔色C2的反射光谱(实线)以及由符号ο代表的測量值，所述测量值是光谱传感器在记录第二顔色C2的光谱强度分布时检测到的。第一顔色Cl和第二顔色C2相对于彼此是同色异谱的顔色，其中其反射光谱只在红色光谱范围中是彼此不同的，而在其它方面是等同地延伸的。
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先有的RGB传感器能够检测红色光谱范围中的反射光，但是它们是以一体方式(integral fashion)检测整个红色通道RED。这意味着检测的是位于红色光谱范围中的反射光的总强度，独立于其在红色光谱范围内的光谱分布。RGB传感器能够只在两个颜色的总強度不同时彼此区分这两个顔色，所述总强度是RGB传感器从其颜色通道之一中的相应颜色检测到的。由于颜色Cl和C2的两个反射光谱，在整个红色光谱范围内观察时，具有相同的区域(见图4b)，所以一体地测量红色光谱范围的RGB传感器将从红色中的这两个颜色检测到相同的总强度。因此，RGB传感器不能区分这两个同色异谱颜色Cl和C2。然而，本发明的光谱传感器能够基于光谱强度分布彼此区分同色异谱颜色，所述光谱强度分布是光谱传感器在一个颜色通道内从这些顔色记录到的。在图4a、4b的示例中，光谱传感器能够通过比较红色光谱范围内的光谱强度分布，特别是通过比较它在波长λ 4-λ 8处检测到的五个测量值(X或者ο)，来区分两个颜色Cl和C2。
权利要求
1.一种光谱传感器(100)，用于检查有价文件(I)，所述有价文件(I)在所述光谱传感器(100)的操作时以一传送速度被传送经过所述光谱传感器(100)，所述光谱传感器(100)包括 一照明装置(50)，具有发射光谱(E1-E12)彼此不同的多个光源(15)，其中所述多个光源(15)在所述光谱传感器(100)的操作时被连续地接通和断开，从而以具有不同发射光谱(E1-E12)的光脉冲(P1-P12)的照明序列(BI)照射所述有价文件(I)的一个区域(2)，和 一成像光学器件(25)，通过它，由所述照明装置(50)发射的光在所述光谱传感器(100)的操作时成像到所述有价文件(I)的被照射的区域(2)上，和 一检测装置(30)，用于检测在所述光谱传感器(100)的操作时从被所述照明序列(BI)的光脉冲(P1-P12)照射的所述区域(2)发出的光，其中对于所述照明序列(BI)的光脉冲(P1-P12)中的每一个，检测到与被检测光的强度相对应的测量值， 其中所述多个光源(15)覆盖近红外线光谱范围的一部分和/或视觉可见光谱范围的一部分，使得所述光谱传感器(100)通过对所述测量值的检测能够记录所述近红外线光谱范围的所述一部分中和/或所述视觉可见光谱范围的所述一部分中的光谱强度分布。
2.如权利要求I所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述光源(15)被选择成使得所述光谱传感器(100)能够记录从所述视觉可见光谱范围延伸直到所述近红外线光谱范围中的光谱强度分布，优选是从所述视觉可见光谱范围延伸直到至少IOOOnm的波长的光谱强度分布，特别是从所述视觉可见光谱范围延伸直到至少1200nm的波长的光谱强度分布。
3.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述多个光源(15)覆盖红色光谱范围和/或绿色光谱范围和/或蓝色光谱范围和/或750nm-1000nm的近红外线光谱范围，使得能够基于所述光谱传感器(100)在检测从同色异谱颜色(Cl、C2)发出的光时记录的光谱强度分布，彼此区分同色异谱颜色(Cl、C2)，所述同色异谱颜色(Cl、C2)能够被包含在被照射的区域(2)中。
4.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述多个光源(15)覆盖红色光谱范围和/或绿色光谱范围和/或蓝色光谱范围，使得在各光谱范围中存在所述光源(15)的至少两个不同发射光谱(E1-E12)。
5.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述多个光源(I5)覆盖750nm-1000nm的近红外线光谱范围和/或I 000nm-1600nm的近红外线光谱范围，使得在各光谱范围中存在所述光源(15)的至少三个、优选为至少五个的不同发射光谱。
6.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述多个光源(15)的发射光谱(E1-E12)包括位于所述视觉可见光谱范围中的至少五个不同发射光谱。
7.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，光谱彼此相邻的所述光源(15)的至少三个优选至少五个发射光谱，在光谱上重叠和/或具有分别彼此不同的发射最大值，其光谱距离不大于60nm。
8.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述照明装置(50)具有配置在所述光源(15)与所述成像光学器件(25)之间的聚集光学器件，以聚集由所述光源(15)发射的光，其中所述聚集光学器件特别具有并排配置的多个透镜，通过这些透镜，能够聚集分别由所述光源(15)其中之一发射的光。
9.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述光谱传感器(100)具有检测光学器件(35)，其中所述检测光学器件(35)和所述检测装置(30)构造并配置成使得，在所述光谱传感器(100)的操作时，在从被照射的区域(2)发出的光中，只检测到所述有价文件(I)的完全配置在被照射区域(2)内的检测区域(3)的光，其中所述检测区域(3)优选完全配置在被照射区域(2)的均匀照射部分(4)内。
10.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述照明序列(BI)的持续时间(AT)相对于所述有价文件(I)的传送速度调节成使得，在所述照明序列(BI)期间由所述光源(15)发射的所有光脉冲(P1-P12)均大致照射所述有价文件(I)的相同区域(2)。
11.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述有价文件(I)上被所述照明序列(BI)的第一光脉冲(Pl)照射的区域(2P1)和所述有价文件(I)上被同一照明序列(BI)的最后一个光脉冲(P12)照射的区域(2P12)具有至少75%的重叠。
12.如上述权利要求中任一项所述的光谱传感器(100)，其特征在于，所述检测装置(30)是InGaAs光电检测器，其构造成既用于检测视觉可见光谱范围中的光，又用于检测近红外线光谱范围中的光。
13.一种用于检查有价文件的方法，特别是借助于如权利要求1-12中任一项所述的光谱传感器(100)，具有以下步骤 一以一传送速度传送待检查的有价文件(I)经过构造成用于检查所述有价文件(I)的光谱传感器(100)， 一通过照明装置(50)照射所述有价文件(I)，所述照明装置(50)具有发射光谱(E1-E12)彼此不同的多个光源(15)，其中所述多个光源(15)在照射所述有价文件(I)时被连续地接通和断开，从而以具有不同发射光谱的光脉冲(P1-P12)的照明序列(BI)照射所述有价文件(I)的一个区域(2)， 一借助于成像光学器件将所述照明装置(50)发射的光成像到所述有价文件(I)的被照射区域⑵上， 一检测从所述有价文件⑴的被照射区域⑵发出的光，其中对于所述照明序列(BI)的光脉冲(P1-P12)中的每一个，检测到与被检测光的强度相对应的测量值， 其中所述多个光源(15)覆盖近红外线光谱范围的一部分和/或视觉可见光谱范围的一部分，使得所述光谱传感器(100)能够通过对所述测量值的检测来记录所述近红外线光谱范围的所述一部分中和/或所述视觉可见光谱范围的所述一部分中的光谱强度分布。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，由其照射所述区域(2)的所述照明序列(BI)周期性地重复。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在不同的、特别是连续的照明序列 (BUB2)中由同一光源(15)的相应一个光脉冲进行照明时检测到的至少两个测量值，被组合成一个所得测量值。
全文摘要
本发明涉及用于检查有价文件光谱传感器，所述传感器具有用于照射有价文件的照明装置、成像光学器件和检测装置。照明装置包含发射光谱彼此不同的多个光源，所述光源被连续地接通和断开，从而以由具有不同发射光谱的光脉冲构成的照明序列照射有价文件的区域。对于光脉冲各检测到一个测量值，以记录被检测光的光谱强度分布。所述多个光源覆盖近红外线光谱范围的一部分和/或可见光光谱范围的一部分，使得光谱传感器能够记录所述近红外线光谱范围的所述一部分中和/或所述可见光光谱范围的所述一部分中的光谱强度分布。
文档编号G07D7/12GK102754130SQ201080063190
公开日2012年10月24日 申请日期2010年12月16日 优先权日2009年12月18日
发明者J.弗兰肯伯格, W.劳舍, W.德肯巴赫 申请人:德国捷德有限公司