专利名称：光学系统和具有这种光学系统检验有价证券的传感器的制作方法
光学系统和具有这种光学系统检验有价证券的传感器本发明涉及一种光学系统，尤其一种光学成像系统，一种具有这种光学系统检验有价证券的传感器，以及一种物点成像方法。在这里有价证券是指片状物品，它们例如体现币值或权利，并因而不应随意地可由未经授权者制造。因此它们有不能方便地制造，尤其仿制的特征，是否存在这些特征成为真实性的标志，亦即它们是由对此获得授权的部门制造的一种证据。这种有价证券重要的例子是卡片、息票、凭单、支票和尤其钞票。就本发明而言钞票是片状的。光学系统下面笼统地理解为那些影响光学射线，尤其其射线轨迹的系统。光学射线在这里认为是已知的在UV和/或顶和/或尤其在可见的波长范围内的电磁射线。为了检验有价证券经常使用光学传感器，它们对要检验的有价证券进行位置分辨地检测光学特性，并将有价证券上的条状区至少部分成像在接收元件的一个基本上行列状场区内。接收元件根据命中在它上面的射线形成接收信号，这些信号共同成为有价证券在该区域的图像。通过有价证券横向于行或条的方向运动，可在经过传感器运动期间通过顺序检测这些图像，检测有价证券的二维图。对于许多应用在这方面值得追求的是，传感器结构非常紧凑和能够价廉物美。但并不需要满足越来越高的光学分辨率要求。具有仅使用透镜或抛物面反射镜的传统成像系统的传感器，在行状成像时并非始终以期望的程度满足这些要求。以往为此目的使用部分自动聚焦的光导，所谓的SELFOCs，然而其利用率低。这种情况尤其涉及为达到需要的景深有所要求镜顶焦距或后焦距的这种SELFOCs (自动变焦装置)。因此本发明的目的是创造一种有价证券区域成像的光学系统，一种相应的成像方法和检测有价证券光学特性的传感器，它们能实现紧凑的结构而且可以不使用SELFOCs。为达到此目的，本发明建议一种光学系统，它包括一个平的各向异性回射器和一个第一成像单元以及一个第二成像单元，其中，该各向异性回射器镜面反射在第一入射平面内的射线分量，但回射在第二入射平面内的射线分量，该第一成像单元将一个在相对于该光学系统处于规定相对位置的物面内的物点，在回射器上投影生成一个在第二入射平面内沿一条线延伸的线形中间像、该线形中间像借助所述第二成像单元成像在一个像点内。为达到所述目的，本发明还建议一种物点成像方法，其中，将物点在各向异性回射器上的线形中间像成像为，使得该中间像以其纵向在一个回射器于其中起回射作用的入射平面内延伸，以及其中，将所述中间像成像在一个像点上。所述中间像的纵向在这里尤其是指由中间像构成的直线方向。对于“回射器是平的”的理解是，从同一个方向射入回射器的射线，或是平行的但在不同地点命中回射器的射线，总是沿相同的方向反射。为此，回射器尤其可以有一些光学作用的、优选地相同设计的、沿一个平面排列的结构。在本发明的范围内，在第一入射平面内镜面反射理解为，在第一入射平面内的射线与回射器平面的法线相交一个给定入射角，从回射器朝一个新的方向偏转，这一方向由相对于回射器平面法线的反射角给定。入射角与反射角通常相等。若正交于回射器平面射入，亦即当入射角为0°时，射线在第一入射平面内回射。术语“回射的”或“回射”在本发明的范围内理解为，在第二入射平面内入射的射线与由入射的射线回射后产生的回射的射线平行延伸，其中，入射射线与回射射线沿平行于回射器平面的方向彼此之间可能会形成一定错移。然而取决于回射器的类型，这种状况只是在入射角的某个范围内出现。只要没有另外说明，在本发明的范围内均认为入射的射线处于一个能至少非常接近实现回射的角度范围内。在本发明的范围内，各向异性的回射器可例如有一个用透明材料制造的具有平的表面的基体，例如一块板，在此平的表面上或内设计一个平行于第一入射平面内一条直线延伸的棱镜场区，优选地有棱镜角为90°的屋脊棱镜场区。这些棱镜保证在第二入射平面内按已知的方式回射，在这种情况下可以通过在棱镜表面的镜面层上的反射全反射或反射，造成在棱镜界面上的反射。因此与简单的反射镜相比，在本发明的范围内各向异性的回射器表现出一种不同寻常的状况当射线从规定的方向射在各向异性的回射器上时，可以想象反射的射线这样形成，亦即入射的射线或入射的射束可分解为第一和二方向分量，它们的矢量和正好体现入射射线或入射射束的方向，以及分别处于第一或第二入射平面内。第一方向分量镜面反射，但第二方向分量回射(或后向反射)，以及这两个反射的方向分量重新矢量相加或叠力口。在第一平面内实现镜面反射，与此同时在第二平面内发生回射。在这里的出发点是，将入射射线的方向规定为，肯定会发生回射。为此，在上述屋脊棱镜作为回射结构的情况下， 入射射线的方向可规定为，使第二入射平面内分量的入射角小于45°。为了成像借助第一成像单元，为此它相应地设计为，在回射器上成像规定物面中的一个点或物点，此时在那里形成的中间像然而仅为线形，优选地直线形。第一成像系统设计并相对于各向异性的回射器布置为，使线形中间像处于第二入射平面内，或在其中延伸。 在这里通过从物点出发分开的射线形成此直线，这些射线被第一成像单元仅这样偏转到回射器上，使它们在即将撞击在回射器前在第二入射平面内有平行或尤其分开的分量，但在第一入射平面内合拢或聚焦。因为中间像或线在第二入射平面内延伸，所以处于此入射平面内的射线或射束分量沿其入射方向回射，在这种情况下然而取决于回射器的类型、入射射线相对于回射器的位置，在使用屋脊棱镜时相对于屋脊棱镜之一顶棱的位置、以及入射角，会产生错移。然而在第一入射平面内的射线分量镜面反射，因此入射的射线不自身反射，而是偏转。通过射线分量在第二入射平面内形成的回射的射线分量，现在重新聚合，而在第一入射平面内的另外射线分量必须重新聚束。为此使用第二成像单元，借助它将此线形的中间像成像在一个像点。因此像点的这一成像不仅在各向异性的回射器参与下，而且还在第二成像单元的参与下合作完成。通过在回射器上构成中间像，以及在第一入射平面内仅小量伸展，显著减少几何缺陷。几何缺陷可尤其涉及那些在第一入射平面内由于回射结构终止伸展可能形成的缺陷，以及由于在第二入射平面内倾斜地入射在回射结构上并由此出现在物点与回射器之间光学路程长度的差异会形成的缺陷。与此同时有可能构建结构紧凑的光学系统，其中不需要使用SELFOCs。此外，这种系统还可以有差异很大的镜顶焦距，并因而能方便地适应提出的尤其有更大景深的要求。此外它们在恰当设计时能方便地生产。为了使像点尽可能清晰聚焦，将光学系统优选地设计为导致1 1成像。这一点按特别简单的方式可以这样达到，亦即令两个成像单元有相同的成像特性，例如相同的焦距和/或镜顶焦距。生成中间像原则上可以以任何方式进行。但优选地在光学系统中至少成像单元之一有至少一个柱面镜片，优选地一个柱面透镜和/或柱面或抛物面反射镜，它优选地生成中间像。在这里柱面镜片是指一种镜片，它有用于射线在通过柱面镜片提供的平面内成像， 亦即尤其聚束的特性，然而没有用于在与之正交的平面内成像的特性。在这里柱面透镜是指一个透明体，或一段透明体，它有至少一个具有圆柱段形状的表面段或构成一个有相应成像特性的非球形镜片。相应地，柱面反射镜是指一段圆柱形的反射表面或反射层。这种实施形式的优点是，图像可以采取非常简单的措施生成图像。优选地，在此光学系统中，在至少其中一个成像单元与回射器之间的射线轨迹内设置一个反射元件。这种实施形式允许光学系统总的射线轨迹，尤其在第一入射平面内，至少弯折或折叠一次。在最简单的情况下，反射元件可以由透明体优选地反射的，尤其全反射的表面提供。这种系统可以设计为，至少其中一个成像单元使射线轨迹弯折或折叠。这样做允许系统的结构特别紧凑。尤其是，在此光学系统中，至少其中一个成像单元可以包括一个柱面透镜和一个成像的反射元件，优选地抛物面或柱面反射镜，它们优选地用于中间像的生成或中间像的成像。因此这种成像系统同时满足两种功能，亦即中间像生成或中间像成像，以及射线轨迹的弯折或折叠。按一种特别有利的实施形式，优选地在柱面透镜与成像的反射元件之间的射线轨迹，可在一个与圆柱体轴线正交的，优选地在第一入射平面内的平面上，平行地或延伸投影。在此实施形式中特别优选的是，成像的反射元件由构成柱面透镜基体的反射表面形成。从而有可能将各成像单元设计为整体，这不仅允许简单地生产，而且还保证柱面透镜和成像的反射元件良好地尤其还能彼此定向。此外优选的是，至少其中一个成像单元，优选地两个光学单元，与回射器共同设计为整体。这同样允许特别方便地制造。因此所述成像单元可尤其如在上一个段落中说明的那样设计。此外优选的是，在第二入射平面内设计一个光阑，优选地狭缝光阑，它的边缘至少部分由回射器构成。因此光阑与回射器对置的边缘段，可以延伸到离回射器平面规定的距离处。这种设计同样带来两个优点。首先，光阑可以减少散光，这种散光通过多次反射根据其设计在成像单元形成。此外，光阑构成中间像的边界并因而起视野光阑的作用，从而显著简化光学系统的结构。优选地光阑安装在回射器区域内，射线轨迹的中央平面内。为了得到特别简单的结构，尤其在针对1 1成像设计时采取的措施是，将光学系统的结构设计为镜面对称于一个与第二入射平面平行的平面或反射镜平面。尤其是，所述平面可以与在回射器上的中间像至少近似相交。若光阑设在第二入射平面内，则此平面优选地处于所述的反射镜平面内。按另一项进一步发展，光学系统有平行于回射器的另一个平的各向异性回射器。 此时将第一成像单元设计为，使它在此另一个回射器上生成物点的另一个线形中间像。然后优选地将第二成像单元设计为，使它将另一个线形中间像成像在像点。优选地，这两个回射器互相平行排列。特别优选地，本光学系统镜面对称于一个与这些回射器平行的平面。按本发明的光学系统有利地可以在有价证券的传感器中使用。因此，检测有价证券光学特征的传感器也是本发明的技术主题，传感器具有一个按本发明的光学系统，它尤其为被检验有价证券的一个区域成像。业已证实这种光学系统在这些传感器中是特别有利的，它们光谱分解从物点射出的光射线并检测这些光谱分量。因此在上一个段落中所提及的传感器，尤其可以有一个设置在所述光学系统下游的色散装置，以及有一个接收元件场区，用于接收通过色散装置产生的不同光谱分量。尤其针对物点的射线，接收元件场区可以有一行接收元件，它相对于色散装置设置为，使这一行不同的接收元件接收或检测不同的光谱分量。因此这种光学系统与色散装置相结合带来的结果是，分别将规定波长范围内的光谱分量或一些光谱分量成像在相应的接收元件上。尤其是，色散装置作为色散元件可以有衍射元件，例如光栅或优选地棱镜。此外传感器优选地可以有一个射线源，它将光学射线，优选地在可见和/或顶波长范围内的射线，发射在光学系统物面区域上传感器的检测区内，亦即在物面的一个将在接收元件上成像的区域内。优选地，射线源产生条状的照明模式或照明图案。下面借助附图更进一步举例说明本发明。其中
图1表示光学系统一种非常简单的实施形式示意图；图2示意表示部分图1中所示的回射器；图3示意表示有价证券处理设备；图4表示图3所示设备中设计用于检测有价证券光学特性的传感器局部示意图；图5表示图4中形式上为一个用作第一和第二成像单元以及回射器基体的传感器光学系统透视图；图6表示图5所示基体中的射线轨迹的侧视图；以及图7表示按另一种优选实施形式的光学系统的用作第一和第二成像单元以及回射器的基体的射线轨迹图。图1中的光学系统10用于物点12在像点14上成像。为此它有一个平的各向异性回射器16、一个第一成像单元18，后者将一个在相对于光学系统10处于预定相对位置的物面20内的物点12，在所述回射器16上成像生成为一个线形中间像22、光学系统10还包括一个第二成像单元对，线形中间像22借助该第二成像单元M成像在像点14内。在本发明的范围内术语“成像”还包括下列情况，即，图像并非理想地清晰，而是有一个受光学系统部件限制的分辨率。平的各向异性回射器16镜面反射在第一入射平面观内的射线分量沈；但回射在第二入射平面32内的射线分量30，亦即沿与射线分量30射入方向相同的方向回射，或沿与它们射入方向平行的方向回射。若将射线在当地的传播方向表示为矢量，这意味着射线可表示为在第一和第二入射平面内两个矢量分量的叠加。因此从回射器16反射的射线，沿一个通过在两个入射平面内的分量决定的方向传播。在第一入射平面内的分量相应地镜面反射，在第二入射平面内的分量相应地回射。第一与第二入射平面的相互位置取决于回射器的设计。例如，第一与第二入射平面观和32互相正交地定向。回射器16是平的，也就是说，上述反射特性与来自成像单元的射线在什么位置命中回射器无关。
在本实施例中回射器16作为各向异性的反射结构包括沿互相平行延伸的直线延伸、彼此以相同的间距排列的细长对称的棱镜34，更准确地说是棱镜角为90°的屋脊棱镜，它们成形在基体36的一个平的表面内。因为回射器16设计为平的，所以棱镜34相应的棱边分别至少近似处于一个平面内。棱镜34与其长度方向正交的，亦即在第二入射平面内的横截面，在本实施例中有等边三角形的形状，其中顶角α为90°以及底宽B约为 300 μ m。棱镜材料的折射率选择为，使回射通过在棱镜侧面上的两次全反射完成。在这里， 回射优选地在回射器16(所在)平面或棱镜布置平面上的入射角的整个范围内发生。在本实施例中第一和第二成像单元18或M为达到1 1成像，与回射器16相结合进行设计，以及在这里有相同的成像特性。为此它们相同设计和分别包括焦距或镜顶焦距相同的柱面透镜38和40。第一成像单元18，在本实施例中柱面透镜38，设置为，使它将物面20内的物点12 在回射器16上，更准确地说在棱镜34的区域，成像为线形中间像22。第一成像单元18和尤其它的柱面透镜38相对于回射器16布置为，使线形中间像22在第二入射平面内至少非常近似地沿一条线延伸。物面20至少近似与柱面透镜的光学平面42，亦即与一个通过柱面透镜轴线的平面正交延伸，柱面透镜的成像特性镜面对称于上述平面。在本实施例中该平面通过柱面透镜的轴线和脊线延伸。从物点12发出通过第一成像单元18偏转到回射器16上的射线，通常不仅相对于第一而且相对于第二入射平面观或32，倾斜地命中回射器16。这种射线相应于其分量或方向分量(亦即单位矢量沿入射的射线在入射平面上的投影)被反射在第一入射平面观内的分量(亦即单位矢量在第一入射平面观上的投影)朝像点14的方向被镜面反射，在第二入射平面32内的分量(亦即单位矢量在第二入射平面32上的投影)被回射。从回射器 16反射的射线的由镜面反射分量和回射分量确定的方向，通过矢量相加反射的各分量得出并对准像点14。尤其是，所述回射保证，通过在第二入射平面上的投影，线形中间像可重新在一点，亦即成像点14成像。图像的清晰度尤其受在棱镜上回射时和在棱镜上衍射时成像缺陷的影响。由于工作原理上的原因，在回射时，在第二入射平面内，在入射的与回射的射线之间产生一个与棱镜底部宽度B有关的错移。通过物点在回射器16的回射结构上，在本实施例中在棱镜34 上，成像为线形中间像，显著减少因回射造成的所述成像缺陷。按上述光学系统的原理工作的光学系统，可尤其使用在光学检验有价证券的传感器中。图3中的有价证券处理设备44，在本实施例中钞票处理设备，在外壳46内有一个用于输入要处理的有价证券50，例如钞票的输入柜48、一个分拣器52，它抓取输入柜48内的有价证券50并可将它们分拣、一个有道岔56的输送装置18用于输送已分拣的有价证券、以及在由输送装置M提供的输送路径58沿输送方向在道岔56后的分路内，分别有输出柜60，用于接收借助有价证券处理设备44处理后的有价证券。在输出柜60前设堆垛轮 62。此外，有价证券处理设备44沿着由输送装置M提供的输送路径58，还有一个设在道岔 56前用于检测沿输送路径58传送的有价证券特性的传感器装置64，和有一个控制和评估装置66，它通过信号连接装置至少与传感器装置64和道岔56连接，设计用于评估体现由传感器装置64检测的有价证券50至少一种特性的传感器装置64的传感器信号，以及用于根据传感器信号的评估结果控制至少其中一个道岔56。传感器装置64在本实施例中包括一个传感器68，用于检测有价证券的光学特性， 在本实施例中有价证券的光谱分析图，例如用于按照规定的准则检验有价证券污损和/或确定有价证券额定值和/或确定有价证券的真实性。此外，传感器装置还可例如包括一个图3中没有表示的超声波传感器用于检测有价证券的状态，例如检测是否存在胶粘带，超声波传感器检测有价证券的超声波透射特性。控制和评估装置66检测传感器装置64的信号并确定，由传感器装置64检测的有价证券，按照污损的至少一个规定的准则，是否处于能流通的状态，亦即是否仍适合作为支付手段继续使用，或它有何种额定值，或它是否是真实的。根据检测结果，控制和评估装置 66控制至少其中一个道岔56，将有价证券50由输送装置M输送到一个与检验结果相配或与有价证券规定的类型，尤其额定值对应的输出柜60内并存放在那里。用于获知有价证券光谱分析图的传感器68，在图4中与部分输送装置M —起概略地示意表示。传感器68设计用于在有价证券经过传感器68旁输送期间逐行检测其光谱分析图。这些行横向于输送方向延伸。传感器68有一个照明装置70用于将光学射线，例如可见光，优选地除此之下还有红外射线，射在有价证券上、一个光学系统72用于有价证券 50上的至少部分照明区在接收器74上成像，接收器有一个矩阵式排列的接收元件76的一个二维的场区、以及一个设在光学系统72与接收器74之间射线路径内的色散装置78，它根据波长在空间分解入射的射线，从而将入射射线的光谱分量按照分解的程度命中不同的接收元件76。一个通过信号连接装置与接收器74和优选地与照明装置连接的传感器评估装置80，用于处理和评估接收器74或接收元件76的信号，以及优选地还用于控制照明装置。 传感器评估装置80在评估后将体现评估结果的信号经由信号连接装置传输给所述控制和评估装置66。由输送装置M经过传感器68旁传送的有价证券50，在输送期间用来自照明装置 70的光学射线照明，照明装置70用于发出光学射线，在本实施例中为可见光。照明装置70 设计为，使光学射线只照明有价证券50上的一条，这一条以其横向于有价证券50输送方向的长度方向沿有价证券的整个宽度延伸，以及至少部分处于传感器检测区内，尤其处于物面内。传感器的检测区由光学系统72在接收器74上成像的那个区域得出。从至少部分在检测区内的有价证券照明区发出的光学射线，由光学系统72在接收器74上成像，在此过程中色散装置78光谱分解此光学射线。为此光学系统72相对于输送装置M或输送路径58布置为，使有价证券在传感器内的这一段输送路径内，至少非常近似地处于光学系统72的物面内。在本实施例中，色散装置包括一个棱镜，它用一种在可见的优选地也在红外线的波长范围内色散性透明材料制成。照明装置70、光学系统72、色散装置78和接收器70定位为，使光谱分解横向于对于所述行或条的一种波长射线路径在其中延伸的那个平面进行，以及不仅沿一个与横向于输送方向的条或行的方向对应的方向进行位置分辨地探测，而且沿一个与之成横向，尤其与之正交延伸的方向进行光谱分析地探测。图5用透视图和图6用剖视图更详细地表示光学系统72。为了简化在图中没有表示色散装置78。在此实施例中，光学系统72由一个整体式或集成的基体组成，它不仅有一个回射器82、一个第一成像单元84，用于在物面20内，在本实施例中是有价证券50在其中经过传感器68旁输送的那个平面内的物点12，在回射器82上成像为线形中间像22、以及有一个第二成像单元86，它将从回射器部分镜面反射和部分回射的中间像，成像在一个图像平面内的一个像点14上，当在传感器68内使用时该图像平面处于接收元件76的平面内。所述基体可例如用一种对于光学射线在借助传感器检验的光谱范围内透明的材料制造，例如适用的塑料或玻璃。至少在回射器82区域内的折射率优选地选择为，使回射通过全反射进行。否则或附加地，回射器16相应的回射表面例如通过施加恰当的面层镜面化。回射器82如回射器16那样构成，然而在这里基体88在其背对回射结构的那一侧设计不同，因为它与第一和第二成像单元84或86 —齐构成。由于回射器82如回射器16 那样构成以及回射器82的特性相应于回射器16的特性，所以在这里对于同样的元件、平面和图像采用与前面一样的附图标记，以及相应的说明在这里也同样适用。成像单元相对于一个与平的回射器82正交的和/或平行于第二入射平面32延伸的平面设计为镜面对称。因此只详细说明第一成像单元84就足够了。有关的说明然后也相应地适用于第二成像单元86。成像单元84设计为柱面镜片，它如前面已说明的那样，将物面内的一点在回射器 82上成像为线形中间像22，以及将射线路径同时弯折为，使射线差不多正交入射在回射器 82上。这样做的优点是减少出现散光。为此成像单元84有一个具有圆柱段形状的第一曲拱表面段90，它的半径选择为， 它将所述在物面上的点向无穷远成像。也就是说，从物点12发出的射线在与圆柱体轴线正交的平面内，或在本实施例中处于第一入射平面内的分量，在经过表面段90后平行延伸。 因此，表面段90与柱面透镜起同样的作用。基体88与第一表面段90对置的第二表面段92，例如通过镜状面层设计为直线状抛物面反射镜。第一曲拱表面段90的圆柱体轴线94与第二曲拱表面段92的纵轴线96互相平行定向，从而使它们成为柱面镜片的组成部分。尤其在本实施例中纵轴线96处于第一表面段90的光学平面内。抛物面反射镜的抛物面轴线98相对于第一表面段90倾斜为，使得在通过第一曲拱状表面段90圆柱体轴线和第二表面段92纵轴线96的平面与抛物面轴线98之间的角度处于35°与55°之间，优选地处于40°与50°之间，在本实施例中约为 42°。因此射线路径朝回射器82的方向折叠或弯折。第二表面段92的曲拱选择为，使抛物面反射镜的焦线处于回射器82上或内，从而使物面20内的物点12在回射器82上或内， 成像为一条线或一个线形的中间像。此外第二表面段92或抛物面反射镜的曲拱选择为，使焦距小于第一表面段90的焦距。由此可保持离回射器82有小的距离。此外在回射器82 上形成较小的中间像，这有助于减少通过光学系统造成的成像缺陷。在本实施例中，在基体88构成第一和第二成像单元84或86的这些区域之间，设计一个与回射器82的平面正交或与第二入射平面平行延伸的光阑100，它的一端以回射器 82为界。在对置端，光阑100在本实施例中以基体88内的间隙102终端为界，间隙102与回射器82的平面正交、在基体88已提及的那些区域之间延伸，以及在回射器82上方较小的间距，例如约0. Imm处终止。基体88构成间隙边界的表面设计为，例如通过用不透明的材料涂层，形成一个用于光学系统射线路径的光阑。按另一些实施例，间隙也可以用另一个限制射线路径的元件代替，例如不透明层。因此光阑100将其长度方向平行于第二入射平面并在光学系统的镜面对称平面内延伸。此光阑100首先减少散光，散光可通过在基体88无用的表面上以及在其光学有效表面上多次反射自动形成。但因为光阑最终还将中间像22限制在回射器82上，所以它还起视野光阑的作用。因此，为了借助色散装置78进行光谱分解以获得必要的缝隙状图像， 传感器68不需要有价证券50的缝隙状照明装置或直接设在有价证券上方的缝隙状视野光阑。在这方面光阑100尤其定向为，使图像的窄侧在接收器74上横向于光谱分解装置延伸。按另一些实施例，成像可仅通过第一曲拱表面段进行，而第二表面段设计为平面， 它只用于弯折射线路径。按另一些实施例，成像单元的光学轴线或平面，不是如在前面那些实施例中那样互相平行，而是设置为彼此倾斜，由此使传感器射线路径的弯折可通过色散装置78补偿。传感器另一种实施例与图4所示实施例的区别在于，用另一种实施形式的光学系统取代光学系统72。光学系统104与光学系统72的区别在于，它有两个平的回射器106和106 ‘，在它们上面分别生成物面2内一个物点12的线形图像。回射器106和106'的设计相同以及互相平行排列为，使它们的第一和第二入射平面彼此平行延伸。光学系统104仍由基体108构成，它不仅包括回射器106和106'，而且包括第一和第二成像单元110和112。基体108对称于中面114，该中面平行于回射器106和106'的平面在它们之间的中心延伸。基体108在中面114两侧的区域分别与基体88同样设计，但在这里第一曲拱表面段90及其在第二成像单元内的对向段，用共同的曲拱表面段116和118代替，它们同样成形为圆柱形，但它们的圆柱体轴线处于中面114内。与在光学系统72中一样，设有构成直线状曲拱抛物面反射镜的第二反射表面段120，它们将来自曲拱表面段116的平行射束处于入射平面观内的分量，从物点12聚焦在各自的回射器106和106'上，以构成线形中间像。相应的表面120使从中间像发出的射束平行于入射平面32的分量平行化，然后此射束从曲拱表面段118聚焦在像点14上。因此从物面内一个物点发出的射束的一半，由基体108在图7中处于中面114上方的区域成像，以及射束的另一半由基体108在图7中的下部区成像。这种实施形式提供的优点是，图像特性即使沿正交于中面的方向也是对称的。按另一些实施例，照明也可以周期式进行。按另一些实施例，照明装置也可以设计用于发出红外线，或红外线及可见光。基体88和108可以用一种适用的塑料通过注塑，或由适用的玻璃通过冲压经济地制成。另一种实施例与图5所示实施例的区别可在于，抛物面反射镜92通过适当选择材料通过全反射反射。
权利要求
1.一种光学系统，包括平的各向异性回射器，该回射器镜面反射在第一入射平面内的射线分量，但回射在第二入射平面内的射线分量，第一成像单元，该第一成像单元由相对于所述光学系统处于规定相对位置的物面内的物点，在所述回射器上生成在第二入射平面内沿一条线延伸的线形中间像、以及第二成像单元，所述线形中间像借助该第二成像单元成像在像点内。
2.按照权利要求1所述的光学系统，它设计为形成1 1成像。
3.按照权利要求1所述的光学系统，其中，所述两个成像单元有相同的成像特性。
4.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，其中，至少其中一个所述成像单元有柱面镜片，优选地至少一个柱面透镜和/或抛物面或柱面反射镜。
5.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，其中，在至少其中一个所述成像单元与所述回射器之间的射线轨迹内设置反射元件。
6.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，其中，至少其中一个所述成像单元使射线轨迹弯折或折叠。
7.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，其中，至少其中一个所述成像单元，优选地所述两个光学单元与所述回射器共同设计为一体。
8.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，其中，在第二入射平面内构成光阑，优选地狭缝光阑，它的边缘部分地由所述回射器构成。
9.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，它相对于一个与第二入射平面平行的平面镜面对称地构造。
10.按照上述任一项权利要求所述的光学系统，它有平行于所述回射器的另一个平的各向异性的回射器，以及其中，将所述第一成像单元设计为，使它在此另一个回射器上生成物点的另一个线形中间像，以及将所述第二成像单元设计为，使得它能够将另一个线形中间像成像在像点。
11.一种检测有价证券光学特征的传感器，包括按照上述任一项权利要求所述的光学系统。
12.按照权利要求11所述的传感器，它有一个设置在所述光学系统下游的色散装置， 以及有一个接收元件场区，用于接收通过色散装置产生的不同光谱分量。
13.一种物点成像方法，其中，将物点在各向异性回射器上的线形中间像成像为，使该线性中间像以其纵向在一个入射平面内延伸，该各向异性回射器在该入射平面内起回射作用，以及，将所述线性中间像成像在一个像点上。
全文摘要
本发明涉及一种光学系统，包括一个平的各向异性回射器和一个第一成像单元以及一个第二成像单元，其中，该各向异性回射器镜面反射在第一入射平面内的射线分量，但回射在第二入射平面内的射线分量，该第一成像单元将相对于该光学系统处于规定相对位置的物面内的一个物点，在所述回射器上投影生成一个在第二入射平面内沿一条线延伸的线形中间像，该线形中间像借助第二成像单元成像在一个像点内。
文档编号G02B5/12GK102460235SQ201080036231
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月18日
发明者B.旺德尔 申请人:德国捷德有限公司