用于对有价证券进行光学检查的设备和方法

专利名称：用于对有价证券进行光学检查的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对有价证券进行光学检查的设备和方法。
背景技术：
有价证券在此被理解为是代表货币价值或权利的和/或不可任意通过未 授权方制造的卡状或尤其是片状物。因此，有价证券具有不能简单地制造、 特别是不能简单地复制的特征，该特征的存在是真实性的表示，即表示通 过为此授权方的制造。这样的有价证券的重要例子是芯片卡、票证、凭单、 支票且特别是钞票。
为识别有价证券的类型/状态和/或为检查有价证券的真实性，将有价证 券多次进行光学检查。虽然原理上能够使用环境光进行检查，但这样的检 查受到环境光特征波动而一定具有过大的误差。
因此，使用如下设备进行检查该设备具有照明装置和探测装置，照 明设备用于以预定特征的光辐射来对由该设备的检测区域给出的有价证券 的片段的至少一部分进行照明，而探测装置用于探测来自检测区域、特别 是来自由照明装置照明的有价证券的光辐射。
虽然可以采用例如卣素灯的光源进行照明，但卤素灯与在希望的光谱 范围内所给出的辐射功率相比消耗过多功率，且因此要求充分的冷却。此 外，卣素灯的缺点是它们不具有很长的使用寿命。此外，这种光源占据的 空间不小。

发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于对有价证券进行光 学检查的设备，所述设备以紧凑的结构允许对于待检查的有价证券的良好 照明；本发明还给出了 一种相应的方法。
此技术问题通过一种用于对其检测区域内的至少一个有价证券进行光 学检查的设备实现，所述设备带有用于在检测区域的至少一个部分内对有价证券进行的照明装置，该照明装置具有至少一个表面发射激光二极管； 用于控制激光二极管的控制装置；以及用于检测来自至少一部分检测区域 的光辐射的探测装置。
此技术问题还通过用于对检测区域内的有价证券进行光学检查的方法 解决，在所述方法中以至少一个表面发射激光二极管对有价证券进行照明。
在此方法中，优选能够检测来自至少一部分检测区域的光辐射，所述 光辐射由于对有价证券的照明而出现。在此，尤其可涉及在有价证券内激 发的荧光辐射、有价证券反射回的光辐射或透射过有价证券的光辐射。
因此，探测装置尤其可以相对于照明装置和检测区域进行这样的布置， 使得该探测装置的入射辐射位于有价证券的被照明侧的同侧或对侧。即探 测装置因此可以被这样地布置，使得检测可通过反射和透射中的入射光或 透射光进4亍。
如果有价证券相对于检查设备且特别是相对于照明装置静止，则原理 上能够进行检查。不过，特别是在使用于在其中自动检查相继的有价证券 的有价证券处理设备中时，有价证券也能够在照明期间运动。因此，带有 根据本发明的检查设备以及用于使有价证券以预定的运输速度运动通过检 测区域的运输装置的用于处理有价证券的设备(下面也记作有价证券处理 设备)也是本发明的对象。在此，运输速度能够特别地取决于检查设备或 运输装置的特征而预先给定。因此，在连续探测中，能够获得有价证券的 运动通过^r测区域的片段的图像。
本发明完全不采用常规类型的照明。因此，虽然可构想的是使用常规 的边缘发光激光二极管(所谓的"edge emitting laser diodes")作为卤素灯的 替代来进行照明，但这种光辐射以很不均匀的和非简单对称的强度分布进 行辐射。这能够影响对有价证券的检查。
根据本发明，采用表面发射激光二极管进行照明。在本发明的范围内， 表面发射激光二极管被严格地理解为垂直表面发射的激光二极管，或特别 是理解为英语中称为"vertical cavity surface emitting laser (VCSEL,垂直月空 面发射激光器)"的半导体器件，该半导体器件的激光谐振器以其解耦方向 (辐射可在该方向上从激光谐振器解耦)至少几乎与器件或芯片的表面正 交地定向。这种表面发射激光二极管的激光谐振器尤其可以具有至少几乎 平行于表面走向的反射装置，例如反射层或反射层系统。
7这种表面发射激光二极管的使用同样为在用于检查有价证券的设备 (下文中也称为检查设备)中的应用令人惊奇地提供了许多优点。
此外，与边缘发光激光二极管相比，表面发射激光二极管能够被制造 为具有大的出口窗，使得发射出的辐射受边缘处衍射的影响很小或不受其影响。
此外，表面发射激光二极管具有很近似于旋转对称的辐射形式，因此 与边缘发光激光二极管相比，通过简单的光学元件明显使辐射形成简化。
此外，与在边缘发光激光二极管中相同，在表面发射激光二极管中发 射波长范围强烈地由激光谐振器确定。这允许窄的发射波长范围，且导致 发射波长范围的热稳定性更高。
优选地，发射光谱的半值宽度(FWHM)小于1 nm。
所给出辐射的空间相干性也比边缘发光激光二极管中的小，使得在以
激光二极管进行照明的有价证券上能够很大程度地或完全地避免斑点图案。
表面发射激光二极管由于它们有利的辐射形式而决定了它们能够为照 明目的而以有利的方式相互组合，因而使得在所述方法中在激光二极管旁 采用至少另一个表面发射激光二极管来进行照明。因此，在检查设备中优 选的是，用于在检测区域上产生预定照明图案的照明装置具有至少另 一个 表面发射激光二极管，且构造有用于控制所述另一激光二极管的控制装'置。
在此情况中，尤其优选的是将激光二极管构造在一器件或芯片内。这 样的构造仅在表面发射激光二极管的情况下可以是简单的且优点在于，即 使对于很大量的激光二极管的布置也能够简单地进行制造。可见其中另一 优点在于，在组装检查设备中仅需处理一个作为辐射源的零件，这明显使 制造简化。
特别有利的是在一个器件上布置超过50个激光二极管。 能够以不同的方式进行通过控制装置对激光二极管的控制。在最简单 的变化形式中，照明装置的所有激光二极管被共同控制，使得在检测区域 内得到的照明图案基本上通过激光二极管的数量和布置确定。
根据另外的实施形式，照明单元具有包括前述表面发射激光二极管的 至少两组表面发射激光二极管，且每组的激光二极管可以相对于另 一组激 光二极管独立地控制。控制装置被构造为使一组激光二极管的控制与另一组激光二极管的控制分开。在该方法中，有价证券则能够以含有激光二极 管的至少两组表面发射激光二极管进行照明，其中 一组激光二极管的控制 与另一组激光二极管的控制分开进行。因此，尤其能够通过对各组的控制 实现照明图案在时间和空间上的变化，这样做的优点在于为照明提供了较 大的可变性。分开或独立的控制或可控性在此被理解为激光二极管允许这 样的控制。此外，控制装置必须能够对各组相互独立地控制，其中当然能 够(例如通过对控制装置的编程)实现对两组激光二极管的控制耦合。
根据另一实施形式，在检查设备中激光二极管可单独控制，且控制装 置被构造用于单独控制激光二极管。如果在该方法中使用另外的表面发射 激光二极管对有价证券进行照明，则激光二极管能够单独被控制。所述控 制尤其能够独立地或分开地在以上所述的意义中进行。在一芯片上单独控 制激光二极管的可能性是表面发射激光二极管的另 一优点。
如果仅使用简单的照明光学器件、特别是带有至少近似地在光路范围 内近似地绕(必要时由偏转元件弯折的)光学轴线旋转对称的光学器件(例 如透镜)，那么通过激光二极管的布置及其控制能够使照明图案在其形状上 尽可能地确定。使用仅这样的照明光学器件使得照明装置的制造简单且廉 价。
带有优选地形成在一芯片或器件内的多个表面发射激光二极管的照明 装置能够由于激光二极管的辐射形式而有利地用于产生平面照明图案。为 此，；险查设备优选地;陂构造用于以照明图案对预定的面进行照明，所述照 明图案的在由激光二极管照明的面上的与位置相关的强度变化小于照明图
案的最大强度的20%。在此方法中，激光二极管能够被这样地控制，使得
用激光二极管以照明图案对有价证券的预定的面进行照明，所述照明图案
的在该面上的与位置相关的强度变化小于照明图案的最大强度的20%。这 样的照明特别地是均勻的，且因此使对特征的可靠探测变得容易。在此， 优选地预定面具有大于0.5 mms的面积。
原理上，此均匀性能够通过在检查设备内使用合适的光学器件或均匀 化装置实现。然而，优选地表面发射激光二极管相互布置为以照明图案对 预定面进行照明，使得利用这种表面发射激光二极管产生的照明图案的在 该面上的与位置相关的强度变化小于照明图案的最大强度的20%。这样就 能够避免使用特殊的光学器件且尤其是均匀化装置的特殊光学器件，例如散射片、光衍射元件或降低所给出的光辐射的强度的光导体。因此，特别 地优选的是，检查设备不具有用于均匀化的均匀化元件，例如散射片、光 导体或微透镜装置。
为此，照明装置的紧邻的表面发射激光二极管的中心距优选小于150
ju m。
根据第 一 变化形式，在检查设备中激光二极管可以布置成阵列形式。 激光二极管尤其可以布置在矩形或正方形栅格的栅格点上。特别地，这允 许在一芯片上特别简单地制造激光二极管场，因为由于激光二极管的单独 可控性而能够简单地布设相应的信号连接。此外，在此布置中，能够特别 简单地进行控制。
在检查设备的第二变化形式中，激光二极管布置在六边形点栅格的各 点上。此布置具有的优点是以简单方式使激光二极管实现特别紧密的布置， 且因此实现特别地均匀的照明图案。
如已解释，在检测区域中或在有价证券上，照明图案在其形式上至少 基本上通过给出辐射的激光二极管的布置来确定。因此，在检查设备中， 控制装置优选地被构造用于每次仅控制激光二极管中的一部分来给出光辐 射，以产生预定的照明图案。相应地，在所述方法中激光二极管优选地被 控制用于给出光辐射以产生预定的照明图案。此实施形式的优点是，根据 形式为改变照明图案仅需改变控制装置。如果控制装置可编程-这是优选 的，则甚至仅需改变程序。
如果在检查设备的优选实施形式中将控制装置构造用于根据信号或存 储在控制装置内的数据来这样地控制激光二极管，使得激光二极管根据信 号或数据在检测区域内在不同的预定位置上可产生相同的照明图案，则实 现更高的灵活性。在所述方法中，激光二极管因此能够根据信号或数据控 制，使得可以根据信号或数据在至少两个不同位置中的一个上产生相同的 照明图案。信号能够例如通过接口由外部输入设备送入，或由有价证券处 理设备的包含检查设备的装置传送。激光二极管的控制尤其可以是使激光 二极管的 一部分接通或断开。
因此，在检查设备的优选实施形式中，控制装置尤其可以这样地控制 表面发射激光二极管，使得探测装置的探测区域在运输方向上的延伸小于 照明图案在运输方向上的延伸，且使得照明图案在运输方向上观察比逆着运输方向观察关于探测区域延伸得更远。探测区域在此理解为^T测区域的 部分,'从此部分特别是直至仅散射辐射时检测装置能够接收光辐射以进行 探测。关于运输方向的信号或数据能够以上面已给出的方式供控制装置使 用，所述控制装置根据信号或数据进行对激光二极管的控制。以此能够同 时实现两方面的效果。首先，在检查、特别是荧光检查时，由于照明图案 在运输方向上的较大的延伸而可以在有价证券的预定区域上、例如在带有 特征物的痕迹上以更大量的光辐射、即更大的能量进行辐射，因此能够提 高探测辐射的强度。第二方面，在安装在有价证券处理设备中可以根据运 输装置自动地设定检查设备的设定值、更确切而言是照明图案相对于探测 区域的位置，方式是将相应的信号例如由运输装置的驱动装置或有价证券 处理设备的另一装置传送到控制装置，或者通过接口手工输入实现。检查 设备因此被设计和使用为可简便配置的模块。
在刚描述的实施形式中，控制尤其可以在两个或多个照明图案位置之 间切换。
替代地或组合地，在检查设备中控制装置被构造用于控制发光二极管， 使得在检测区域内产生在照明期间随时间变化的照明图案。那么，在所述 方法中优选的是将发光二极管这样地控制，使得在照明期间产生随时间变 化的照明图案。在此，时间变化性尤其是预定的，例如通过控制装置的相 应的构造和/或编程实现。
在此照明图案能够以任何方式改变，尤其是可以改变照明图案的形状。 然而，对于许多应用优选的是，将激光二极管这样地控制，使得预定的照 明图案在预定方向上以预定速度运动。在检查设备中，控制装置被构造用 于这样地控制激光二极管，使得预定照明图案在预定方向上以预定速度运 动。运动在此仅需进行预定时间长度，例如直至检测区域由照明图案扫掠 过一次。此外，作为前提的是，要求将激光二极管布置得适于产生照明图 案。此实施形式具有一系列优点，因为它可用于不同的目的。
此实施形式特别地实现连续地检测一维或二维图像。特别地，在此情 况中在检查设备中仅需这样地构造探测装置，使得它积分地或仅一维地在 横向于照明图案运动方向的方向上探测来自检测区域的光辐射。积分探测 在此理解为对预定时间点不进行位置分辨的检测。通过在照明图案运动时
相继地对不同的位置进行照明和相应的连续^:测能够因此产生图像，方式是把在每个单独探测中检测到的数据或信号整合到图像内实现。
为实现尽可能简单地产生的完整的照明，检查设备尤其可以被构造用
于产生矩形的、特别是线状的照明图案。
检查设备尤其可以用于通过照明图案的运动来检测一维或二维条形码。
原理上，有价证券在检测时能够是静止的。然而，为仅利用一个检查 设备迅速检查大量有价证券，在所述方法中优选的是使有价证券在照明期 间在预定的运输方向上以预定的运输速度运动。
在此，照明图案的运动速度能够在原理上与运输速度不同。
然而，在所述方法中有价证券优选地在运输方向上以运输速度运动， 其中方向是运输方向而速度是运输速度。在用于处理有价证券的处理设备 的一种特别优选的实施形式中，运输装置被构造用于使有价证券以预定的 运输速度运动通过检测区域，且控制装置被构造用于这样地控制激光二极 管，使得照明图案以运输速度在运输方向上运动。此实施形式以特别有利 的方式允许在探测期间对被检查的有价证券的一个区域、尤其是光学安全 特征进行跟踪，使得在很高的运输速度下也可进行检查。
一般地，但也特别地与刚描述的实施形式结合，在检查设备中可将控 制装置构造用于根据位置探测装置的位置信号在检测区域的预定部分内产 生照明图案。在所述方法中，相应地优选这样地控制激光二极管，使得照 明图案根据位置探测装置的位置信号在检测区域的预定部分内产生。此实
施形式的优点是能够借助用于确定有价证券的位置或待进行光学检查的 特征的位置的装置来产生显示出位置、特别是相对于检查设备的位置的位 置信号，以及能够取决于此位置信号准确对此特征进行照明及检查。此外， 在检查全部有价证券时发生的数据量能够明显降低，使得检查能够快速进 行，且用于分析探测结果的分析单元能够简单地构建。特别是在用于位置 分辨地检测光辐射的探测装置被构造在至少一个预定的光谱范围内的情况 下，在跟踪所述特征时能够明显降低数据量和提高数据处理速度。
作为前述实施形式的替代或补充，在检查设备中用于位置分辨地检测 光辐射的探测装置能够被构造在至少一个预定的光谱范围内，且控制装置 被构造用于这样地控制激光二极管，使得探测装置对于光谱范围内的光辐 射的灵敏度偏差至少部分地被与位置相关地补偿。相应地，在所述方法中优选的是这样地控制激光二极管，使得用于位置分辨地检测光辐射的探测 装置在至少一个预定光镨范围内的灵敏度偏差至少部分地被与位置相关地 补偿。以此方式(当然是在较长时间后)能够实现照明强度对探测装置灵 敏度的位置匹配，因此也能持久地实现准确的光学检查。
在本发明的范围内，激光二极管作为连续发光的或脉冲的辐射源运行， 为此相应地构造控制装置。


在下文中示例性地结合据附图更详细地解释本发明，在附图中 图1示出根据第一优选实施形式的有价证券处理设备的示意图； 图2示出图1的有价证券处理设备的检查设备的示意图； 图3示出边缘发射激光二极管的示意俯视图4以等值图形式示出图3所示边缘发射激光二极管的辐射断面的示
意图5示出表面发射激光二极管的示意性侧剖视图6以等值图形式示出图5所示表面发射激光二极管的辐射断面的示
意图7示出带有呈阵列形式地布置的表面发射激光二极管的图2所示检 查设备的芯片的俯视图8示出通过控制图7中的激光二极管的两种可能照明的侧视图和俯
视图9示出根据第二优选实施形式的有价证券处理设备的示意图IO在侧视图和俯视图中示出在图9所示有价证券处理设备内运输的 有价证券的照明的时间发展的示意图，其中照明图案追踪有价证券地运动；
图11在侧视图和俯视图中示出静止的有价证券的照明的时间发展的示 意图，其中照明图案在有价证券上方导引；
图12示出根据本发明的另 一实施形式的检查设备的探测装置的一部分 的示意图；而
图13示出示出带有在六边形点栅格的栅格点上布置的表面发射激光二 极管的图2所示检查设备的芯片的示意性俯视图。
具体实施例方式
图1中示出的有价证券处理设备10包括一种用于对有价证券12(例如
钞票)进行光学检查的设备，该有价证券处理设备IO具有用于输入待处 理的有价证券12的输入盒14，能够拾取输入盒14内的有价证券12的分张 器16，带有转辙器20的运输装置18,和沿由运输装置18给出的运输路线 22布置在转辙器20前方的用于检查有价证券的设备24，以及布置在转辙 器20后方的用于被识别为真实的有价证券的第一输出盒26和用于被识别 为不真实的有价证券的第二输出盒28。中央控制和分析装置30至少与检查 设备24和转辙器20通过信号连接相连且用于控制^r查设备24、分析检查 设备24的检验信号以及根据对检验信号的分析的结果至少控制转辙器20。
检查设备24与控制和分析装置30连接，用于检测有价证券12的光学 特征，且由此特征形成检验信号。
当有价证券12以预定的运输速度在由运输路线22给出的运输方向T 上运输经过期间，检查设备24检测有价证券的光学特征，其中形成相应的 检验信号。
在检验信号分析时，中央控制和分析装置30根据检查设备24的检验 信号确定，按照用于所述检验信号的预定的真实性标准有价证券是否被识 别为是真实的。
为此，除相应的用于传感器的接口外，中央控制和分析装置30尤其还 具有处理器32和与处理器32连接的存储器34,在所述存储器34内存储至 少一个带有程序代码的计算机程序，在执行计算机程序时，处理器32控制 所述设备或者说是分析检验信号并根据分析控制运输装置18 。
中央控制和分析单元30—一更严格地讲是其内的处理器32—一尤其可 以检验真实性标准，所述真实性标准包括例如用于被视作真实的有价证券 的参考数据，该参考数据预先给定且存储在存储器34内。根据所确定的真 实性或非真实性，中央控制和分析单元30、特别是其内的处理器32控制运 输装置18、更严格地讲是控制转辙器20,使得有价证券12根据所确定的 其真实性运输到第一输出盒26内作为被识别为真实的有价证券储存，或运 输到第二输出盒28内作为被识别为非真实的有价证券存储。
检查设备24在图2中更精确地图示。检查设备24包括用于对运输 路线22内的至少一部分平面检测区域38进行照明的照明装置36和探测装置40,其中检查中的有价证券12通过运输路线22到达所述检测区域38。 用于控制照明装置36的控制装置42和用于分析探测装置40的信号的分析 装置44结合在已编程的数据处理装置46内，所述数据处理装置46在此例 中包括未示出的处理器和未示出的存储器，在所述存储器中存储有可由处 理器执行以用于控制照明装置36以及分析探测装置40的信号的程序。控 制装置42以及分析装置44通过信号连接与中央控制和分析装置30连接。
照明装置36具有半导体器件、半导体芯片48和照明光学器件52，在 该半导体芯片48内构造有阵列形式地布置的至少50个表面发射激光二极 管50以用于发出预定的光谱范围内的光辐射(见图7)。照明光学器件52 沿其照明射线路径具有射线集束光学器件54，用于使来自射线集束光学 器件的光辐射偏转到检测区域38内的偏转元件56,和用于使已偏转的照明 辐射在检测区域38的照明场62上聚焦为照明图案60的聚焦光学器件58。
光谱范围通过待检查的有价证券的类型给出，更严格地讲通过在有价 证券上形成的安全特征给出。在此例中，应检查有价证券的荧光特征。为 此这样地选择光谱范围，使得用于使真实有价证券发荧光的激励辐射位于 光谱范围内。偏转元件56使激励辐射偏转，但对于菱光辐射几乎是透明的， 使得荧光辐射能够不偏转地穿过偏转元件56。
来自检测区域38或来自其内的有价证券12的光辐射-即探测辐射通 过聚焦光学器件58在无穷远处成像，且无偏转地通过偏转元件56到达探 测装置40内，该探测装置40例如包括探测光学器件64;由探测光学器 件64照明的光谱装置66，例如成像光栅；以及用于检测探测辐射的通过光 谱装置66产生的在空间上分开的光语成分的探测元件68。探测元件68用 于将表示探测元件上所出现的光谱成分的强度的探测信号传送到分析装置 44,,而分析装置44通过信号连接与探测元件68连接。探测装置40因此 不分辨位置地;险测:探测辐射，从而给出对于^:测辐射的积分^r测。
如在图7中解释，在照明装置36的半导体元件48内将表面发射激光 二极管50按照平行的行和与行正交地延伸的列布置，其中紧邻的激光二极 管相互间的间距为110 nm。
为清楚说明与常规的边缘发射激光二极管的不同，在图3中示出带有 边缘发射激光二极管的半导体器件70的示意俯视图。在半导体器件70中， 为制造半导体元件而为平行于半导体器件70或晶片的表面构造谐振器72，谐振器72在其边缘74和74'上沿低指示的栅格平面对于产生的激光辐射是 部分反射的，并且激光二极管的激光活性区、即PN结处于该谐振器中。解 耦的激光辐射如图3所示与边缘74和74'正交且平行于表面发出。辐射断面、 即在横向于辐射方向的平面上的强度分布在图4中示意性地作为等值 示，其中x和y是平面内的笛卡尔坐标，且各线表示等强度线。明显可见 鞍形分布，因此该分布并不是旋转对称的。
而图5中示意性地示出表面发射激光二极管76,其中谐振器80布置在 基片78上，该谐振器80通过平行于基片78和晶片表面82走向的反射结 构以及反射层结构84、 84'、例如具有干涉层形式的反射层结构给出。现在， 激光辐射与晶片表面82或基片78正交地发出。为简化起见，电极和导电 层的分布未明确示出。
对应于图4，在图6中示出表面发射激光二极管的辐射断面。该辐射形 式很近似于绕辐射方向旋转对称，且因此很好地适合于通过如在此实施例 中的带有球形和平面光学元件的简单照明光学器件的另外的辐射形成。
表面发射激光二极管50因此这样地构造在半导体器件48内且接触该 半导体器件，使得它们可以被相互独立地单独控制。
表面发射半导体二极管50的数量、布置和面积和照明光学器件52选 择为使得在检测区域38内能够均匀地对面积为至少0.5 mn^的相关的平的 照明场进行照明，均匀即指强度波动与照明面内最大强度相比小于20 % 。
控制装置42用于分开地控制激光二极管50。在此实施例中，检查设备 24被设计为用于安装在有价证券处理设备内的模块，该模块被这样地构造， 使得在原理上可从相反的方向上将有价证券12引入其中。
为尽可能长地对待检查有价证券内的荧光材料进行照明，控制装置42 这样地控制激光二极管50，使得在检测区域38内产生照明场62或照明图 案60，该照明场6或照明图案逆着运输方向T伸出探测场68 (见图8)得 比顺着运输方向T更远。探测场86在此限定为除了散射辐射之外，仅使 来自探测场86的光辐射能够到达探测装置40。以此实现使有价证券上的区 域暴露于照明或激励辐射的时间长于该区域处于探测场86内的时间。以此， 能够实现提高的荧光辐射，这使对荧光的探测变得容易。
控制装置42在此通过相应的程序这样地设置，使得该控制装置根据中 央控制和分析单元30的给出相对于检查设备24位置的运输方向T的信号这样地控制激光二极管50，使得根据运输方向T或给出运输方向T的信号， 通过激光射线88在检测区域38内产生两个图8所示照明图案60以及61 中的一个。所述照明图案60以及61相对于芯片48移动，使得出现以上所 述的效果。为此，仅接通激光二极管50中的一部分，即接通图8中左侧(a) 以及右侧(b)的激光二极管，另外的激光二极管50保持断开。在此，在 图中为清晰起见，照明光学器件52及其对于辐射路径的影响未图示。"4妻 通"在此理解为连续地或脉沖地驱动这些激光二极管。
图9中的第二实施例与第一实施例区别在于，现在沿运输路线22在才企 查设备24'的上游布置图像传感器90，该图像传感器90用于检测所提供的 有价证券的图像，且图像通过图像信号连接传送到中央控制和分析装置30'。 所有其它的部件未改变，使得对于它们使用与第一实施例中相同的参考标 记，且与第一实施例相应的解释在此也适用。
中央控制和分析单元30'与中央控制和分析单元30区别在于，中央控 制和分析单元30'具有在图9中未示出的、用于检测图像传感器90的图像数 据的接口，并且(例如通过相应的程序模块)被构造用于根据图像数据确 定有价证券的以光学检查设备24'准确检查的区域的位置，例如确定特征区 域的位置，且输出给检查设备24'。图像传感器90因此成为与中央控制和分 析单元30'连接的位置探测装置。
检查设备24'与第一实施例的检查设备24区别仅在于，控制装置现在 相对于控制装置42改变。更精确地讲，控制装置被构造用于与控制装置42 不同地控制激光二极管50。如在图10中以与图8相对应的方式示意性地示 出的时间次序a、 b、 c,控制装置这样地控制激光二极管50，使得按照时间 次序分别在运输方向T上相继地接通在运输方向T上前方的激光二极管92 和关闭在运输方向上后方的激光二极管94。这使得由前方激光二极管的激 光射线88产生的同 一照明图案60'或照明场62'指向所选中的区域98地以运 输速度T在运输方向T上随同运动。其结果是仅对选中的区域98进行照明， 而区域98通过被运输通过探测场86。以此，能够有效降低来自有价证券 12的另外的散射辐射或干扰辐射的产生。
在另外的实施形式中，与最近一个实施例相比，图像传感器90也能够 通过另外的装置替代，通过这些另外的装置可识别特定的待检查特征的位 置。例如，根据特征的不同，也可以将用于识别有价证券的在运输方向上的前方边缘的边缘探测器、例如光挡板或超声传感器的信号与已知的运输 速度和所述特征在有价证举上的已知位置相结合而用于产生合适的位置信
另外的实施例与第 一 实施例区别在于，现在为检查有价证券而使有价
证券完全停止，且在停止于检测区域内之后向检查设备24"给出启动信号， 为此将中央控制和分析装置30相应地修改。检查设备24"与第一实施例的 检查设备24区别仅在于控制装置42和分析装置44的结构和编程。因此， 对于所有另外的部件使用与第 一 实施例中相同的参考标记，且为此相应的 解释也适用。
控制装置为此被构造用于控制激光二极管50，使其在照明期间产生时 间上改变的照明图案。更严格地讲，激光二极管被这样地控制，使相同的 照明图案60"在例子中以恒定的速度运动通过有价i正券12,如在图10中在 对应于图11的图中按照时间次序a、 b、 c进行的解释那样。同时，在恒定 时间间隔内，在激光二极管的脉沖控制的情况下与脉沖同步地检测由探测 装置40和分析装置44反射回的探测辐射，且相应地将时间次序且因此将 有价证券上的位置存储在分析装置44内或直接传送到中央控制和分析装 置。以此得到有价证券的图像。相应的图像数据(必要时在分析装置内临 时存储之后)传送到中央控制和分析装置30且在该处被进一步分析。
照明图案60"在此如图11所示呈矩形狭缝状。优选地，照明图案60" 如此狭窄，使得它能够用作探测装置和光谱装置的"虛拟"进入缝隙，这 样探测装置和光谱装置就不再需要有进入缝隙。
这样的检查设备也能够有利地用于识别条形码。在此情况下，探测装 置特别地需要仅具有一个探测元件，而无需具有光谱装置。
在另外的变化形式中，作为仅一个探测元件的替代，可以在探测装置
内设置一行^l笨测元件的单元，借助所述的一行#:测元件，可以沿横向于照 明图案的运动方向的行位置分辨地检测检测区域或探测区域内的区域。这 样的检查设备尤其也可以用于检测二维条形码。
在另外的实施例中，检查设备与第 一 实施例的检查设备区别在于一种
不同的探测装置40'"和不同的控制和分析装置。
探测装置40'"(见图12)现在具有具有用于位置分辨地探测来自检 测区域38以及探测场86的光辐射的探测元件102的二维布置的场100,和用于将无穷远射线路径在聚焦光学器件58后聚焦在探测元件102的布置上 的的成像光学-器件104。探测元件102例如能够通过制造中的波动或通过不 同的变化而对于相同光谙范围内的辐射具有不同的灵敏度。
控制装置42"相对于控制装置42如下地改变、即被构造用于，使得控 制装置42"根据探测元件102的灵敏度这样地控制激光二极管50，使得灵敏 度的差别得以补偿。更严格地讲，这意味着激光二极管50被这样地控制， 使得所有探测元件102输出相同的探测信号。
以此方式，也能够补偿成像光学器件中的误差。 分析装置44"被构造用于用于检测探测元件102的探测信号。 在特别地优选的实施形式中，控制装置被构造用于对于激光二极管的 给定的控制通过分析装置检测探测元件的探测信号，且这样地自动改变对 激光二极管的控制，使得所有探测元件给出相同的探测信号。
这在一定意义上相应于检查设备的标定。此过程能够根据实施形式在 检查设备的每个预定的运行时段间隔中或在检查设备的每次接通和断开时 自动"^丸行，为此，控制装置可以相应地构成，例如可以通过相应的编程相 应地构成。
再另一个实施例与第一实施例区别仅在于，表面发射激光二极管50形 成在半导体元件内且与之接触，使得表面发射激光二极管50至少分为两组
可控制，在此实施例中按行相互分开地或可以相互独立地控制。相应地将 控制装置42如下地修改，使得将各组、即此处的各行相互分开地单独控制， 其中能够获得与第一实施例中相同的照明图案。
另外的实施例与前述实施例区别仅在于激光二极管50在半导体元件 48'内的布置。所有其它的部分未改变。在半导体元件48'内，表面发射激光 二极管50现在(见图13 )布置在六边形点栅格的栅格点上，与紧邻的激光 二极管50的间距小于120jLim，例如为100jJm,以此可使照明图案实现再 次才是高的均匀性。
在再另一个实施形式中，照明装置不具有偏转元件56,使得直线的照 明射线路径得以实现。探测装置被构造且布置用于探测透射过有价证券后 的光辐射。探测装置具有特性对应于聚焦光学器件的专用的光学器件，用 于从不由照明装置照明的一侧成像有价证券的至少一个片段。
在另外的实施例中，有价证券的照明能够在偏转卯。的角度进行，其中必要时将探测装置相应地构造和布置。
权利要求
1.一种用于在其检测区域(38)内对至少一个有价证券(12)进行光学检查的设备，该设备具有用于在至少一部分检测区域(38)内对有价证券(12)进行照明的照明装置(36)，该照明装置具有至少一个表面发射激光二极管(50、76)；用于控制所述激光二极管(50、76)的控制装置(42)；和用于检测来自所述至少一部分检测区域(38)的光辐射的探测装置(40、40″′)。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述照明装置(36)为在检测区 域内产生预定的照明图案具有至少一个另外的表面发射激光二极管(50、 76),且所述控制装置(42)被构造用于控制所述另外的激光二极管(50、 76)。
3. 根据权利要求2或3所述的设备，其中所述激光二极管(50、 76) 构造在一个器件(48)或芯片内。
4. 根据权利要求2或3所述的设备，其中所述照明装置(36)具有至 少两组表面发射激光二极管(50、 76),所述发射激光二极管组包括表面发 射激光二极管(50、 76)，其中每组的激光二极管(50、 76)可以被独立于 其它组激光二极管(50、 76)地控制，且其中所述控制装置(42)被构造 用于与对一组激光二极管(50、 76)的控制分开地控制另一组激光二极管(50、 76)。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，各所述激光二极 管(50、 76)可单独控制，且所述控制装置(42)被构造用于单独控制各 激光二极管(50、 76)。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造 用于以照明图案(60)对预定面进行照明，所述照明图案(60)的在由激 光二极管(50、 76)照明的面上的取决于位置的强度变化小于所述照明图 案(60)的最大强度的20%。
7. 根据权利要求6所述的设备，其中，预定面(62)具有大于0.5mm2 的面积。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的设备，其中，所述激光二极管(50、 76)呈阵列形式地布置。
9. 根据权利要求2至7中任一项所述的设备，其中，所述激光二极管 (76)布置在六边形点栅格的点上。
10. 根据权利要求2至9中任一项所述的设备，其中，所述控制装置 (42)被构造用于每次仅控制一部分所述激光二极管(50、 76)来发出光辐射，以产生预定的照明图案(60)。
11. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述控制装置(42)被构 造用于根据信号或存储在所述控制装置(42)内的数据这样地控制激光二 极管(50、 76),使得根据信号或数据在检测区域(38)内在不同的预定位 置产生相同的照明图案(60)。
12. 根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述控制装置(42) 被构造用于这样地控制发光二极管(50、 76),使得在所述检测区域(38) 内产生在照明期间随时间变化的照明图案(60 )。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的设备，其中，所述控制装 置(42)被构造用于这样地控制所述激光二极管(50、 76),使得预定的照 明图案(60)在预定方向上以预定速度运动。
14. 根据权利要求2至13中任一项所述的设备，其中，所述设备被 构造用于产生矩形的、特别是线状的照明图案(60)。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中，所述探测装 置(40)积分地探测来自所述检测区域(38)的光辐射。
16. 根据权利要求2至14中任一项所述的设备，其中，用于位置分 辨地检测光辐射的探测装置(40"')构造在至少一个预定的光谱范围内，且 所述控制装置(42)被构造用于这样地控制所述激光二极管(50、 76),使 得所述探测装置(40'")对于光谱范围内的光辐射的灵敏度偏差与位置相关 地净皮至少部分地补偿。
17. 根据权利要求2至15中任一项所述的设备，其中，所述控制装 置(42)被构造用于根据位置探测装置(30'、 90)的位置信号在所述检测 区域(38)的预定部分内产生照明图案(60)。
18. —种用于处理有价证券的设备，所述设备具有 根据前述权利要求中任一项所述的检查设备(24)，和 用于使有价证券(12)以预定速度运动通过所述检测区域(38)的运输装置(18)。
19. 根据权利要求18所述的用于处理有价证券的设备，其中，所述 运输装置(18)被构造用于使有价证券(12)以预定速度运动通过所述检 测区域(38)，且所述控制装置(42)被构造用于这样地控制所述激光二极 管(56、 70),使得所述照明图案(60)以运输速度在运输方向上运动。
20. —种用于在检测区域(38)内对有价证券(12)进行光学检查的 方法，其中，利用至少一个表面发射激光二极管(50、 76)对有价证券(12) 进行照明。
21. 禪据权利要求20所述的方法，其中通过至少两组表面发射激光二 极管(50、 76)对有价证券(12)进行照明，所述表面发射激光二极管组 包含若干表面发射激光二极管(50、 76),其中一组的激光二极管(50、 76) 与另 一组的激光二极管被分开控制。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，为对有价证券(12)进行照 明而使用另外的表面发射激光二极管(50、 76),且单独地控制各所述激光 二极管(50、 76)。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，其中，这样地控制激光二极管 (50、 76)，使得通过所述激光二极管(50、 76)以照明图案(60、 61)对有价证券的预定的面进行照明，所述照明图案(60、 61)的在该面上的取 决于位置的强度变化小于所述照明图案的最大强度的2 0 % 。
24. 根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，控制所述激 光二极管(50、 76)以发出光辐射，从而产生预定的照明图案(60、 61)。
25. 根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其中，根据信号或 数据这样地控制所述激光二极管(50、 76)，使得根据信号或数据在至少两 个不同位置中的一个位置处产生相同的照明图案(60、 61)。
26. 根据权利要求21至25中任一项所述的方法，其中，这样地控制所 述激光二极管(50、 76 )，使得产生在照明期间随时间变化的照明图案(60')。
27. 根据权利要求21至26的一项所述的方法，其中，这样地控制激光 二极管(50、 76),使得预定的照明图案(60，)在预定方向上以预定速度运 动。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中，所述有价证券(12)在照明 期间在预定的运输方向上且以预定的运输速度运动。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中，所述有价证券(12)在运输 方向上以运输速度运动，且其中方向是运输方向而速度是运输速度。
30. 根据权利要求21至29中任一项所述的方法，其中，这样地控制所 述激光二极管(50、 76)，使得用于在至少一个预定的光谱范围内位置分辨 地检测光辐射的探测装置(40'")的灵敏度偏差被取决于位置地至少部分补 偿。
31. 根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其中，这样地控制 所述激光二极管(50、 76),使得根据位置探测装置(30'、卯)的位置信号 在检测区域(38)的预定部分内产生照明图案(60')。
全文摘要
一种用于在其检测区域(38)内对至少一个有价证券(12)进行光学检查的设备，设备具有用于在检测区域(38)内对有价证券(12)进行照明的照明装置(36)，所述照明装置具有至少一个表面发射激光二极管(50)；用于控制所述激光二极管(50)的控制装置(42)；以及用于检测来自所述检测区域(38)的光辐射的探测装置(40)。
文档编号G07D7/12GK101542543SQ200780043576
公开日2009年9月23日 申请日期2007年9月26日 优先权日2006年9月27日
发明者沃尔夫冈·德肯巴赫, 迈克尔·布洛斯, 马丁·克拉拉 申请人:德国捷德有限公司