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WO2007118655A1 - Vorrichtung und verfahren zur optischen untersuchung von wertdokumenten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur optischen untersuchung von wertdokumenten Download PDF

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Publication number
WO2007118655A1
WO2007118655A1 PCT/EP2007/003220 EP2007003220W WO2007118655A1 WO 2007118655 A1 WO2007118655 A1 WO 2007118655A1 EP 2007003220 W EP2007003220 W EP 2007003220W WO 2007118655 A1 WO2007118655 A1 WO 2007118655A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection
radiation
optical
spectral components
beam path
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/003220
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bloss
Martin Clara
Wolfgang Deckenbach
Original Assignee
Giesecke & Devrient Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102006017256A external-priority patent/DE102006017256A1/de
Priority claimed from DE102006045624A external-priority patent/DE102006045624A1/de
Priority to US12/297,161 priority Critical patent/US20090174879A1/en
Priority to CA2648996A priority patent/CA2648996C/en
Priority to BRPI0710060-4A priority patent/BRPI0710060B1/pt
Priority to ES07724161.0T priority patent/ES2664410T3/es
Application filed by Giesecke & Devrient Gmbh filed Critical Giesecke & Devrient Gmbh
Priority to AU2007237486A priority patent/AU2007237486A1/en
Priority to EP07724161.0A priority patent/EP2011092B1/de
Priority to KR1020087026903A priority patent/KR101353752B1/ko
Priority to CN2007800214140A priority patent/CN101467182B/zh
Publication of WO2007118655A1 publication Critical patent/WO2007118655A1/de
Priority to IL194543A priority patent/IL194543A/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the optical examination of value documents as well as devices for processing value documents with an examination device according to the invention.
  • value documents are understood to mean objects which, for example, represent a monetary value or an entitlement and should therefore not be able to be produced arbitrarily by unauthorized persons. They therefore have features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose presence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency. Important examples of such value documents are chip cards, coupons, vouchers, checks and in particular banknotes.
  • optically recognizable features include in particular features for which luminescent substances are used which emit luminescence radiation with a characteristic spectrum when irradiated with optical radiation of predetermined wavelength.
  • optical radiation is meant electromagnetic radiation in the ultraviolet, visible or infrared range of the electromagnetic spectrum.
  • a value document can be irradiated with suitable optical radiation. It is then checked by means of a suitable sensor device, if the optical radiation at predetermined locations on or in the value document excites luminescence radiation, for which purpose of the document of value output optical radiation is analyzed spectrally. Such an examination should be carried out as quickly as possible and with little expenditure on equipment; In order to design space-saving devices in which an authenticity check is performed on the basis of luminescence, it is desirable that a device for testing luminescence features is very compact, but still has a sufficient spectral resolution and sensitivity to the presence to be able to recognize the characteristic luminescence spectrum.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a device for the optical examination of value documents, which allows a very compact, space-saving design, and to provide a corresponding method for the examination of value documents.
  • the object is achieved according to a first alternative by a device for the optical examination of value documents with a detection area in which there is a value document during the examination, and a spectrographic device for examining optical radiation coming from the detection area.
  • the spectrographic device comprises a spatially dispersing optical device for at least partial decomposition of optical radiation coming from the detection region into spectrally separated spectral components propagating in different directions according to the wavelength, a detection device spatially resolving in at least one spatial direction for, in particular spatially resolved, detection the spectral components, and a collimating and focusing optics for collimating the optical radiation directed from the detection area onto the dispersing device and for focusing at least some of the spectral components formed by the dispersing device on the detection device.
  • the object is further achieved by a method for optically examining a value document in which optical radiation emanating from the value document is formed into a parallel bundle of rays by optics, in particular collimation and focusing optics, the beam at least partially is decomposed into spectral components of different wavelengths, which propagate in different directions depending on the wavelength, at least some of the spectral components are focused by the optics onto a detection device, and the spectral components focused on the detection device are detected.
  • the device according to the invention uses a spectral decomposition of the optical radiation emanating from the detection area, in particular a value document in the detection area, for investigating a value document in the detection area, which is also referred to below as detection radiation.
  • the spatially dispersing device which decomposes incident optical radiation at least partially into spectral components which propagate in spatially different directions depending on the wavelength of the respective spectral component.
  • the dispersing device only needs to be able to work in a wavelength range predetermined as a function of the predetermined value documents.
  • the device is characterized in particular by the fact that only one optic, the collimating and focusing optics, is used in order to fulfill two tasks, namely the collimation of the optical radiation emitted by the detection area, in particular a value document therein, and the other Focusing the spectrally decomposed components on the detection device.
  • the use of only one optic for collimation and focusing further allows at least a single folded beam path after the optics, which allows a good spectral resolution with only a small space requirement.
  • Another advantage of the proposed arrangement is that it is possible to achieve a very high numerical aperture of the beam path between the collimating and focusing optics.
  • the collimating and focusing optics can be achromatic.
  • this optic is chromatically corrected in the spectral region in which the spectrographic device operates;
  • the use of achromatic optics has the advantage that the radiation emanating from the detection area and directed onto the dispersing device is not, in a good approximation, additionally spectrally split, and in particular when the spectral components are focused on the detection device chromatic aberrations occur at best to a small extent.
  • the detection device can be arbitrarily arranged and aligned relative to the beam path of the radiation from the detection area.
  • the direction of the incident on the collimating and focusing optics radiation from the detection area is inclined relative to an area spanned by the spectral components in the region between the collimating and focusing optics and the detection device.
  • This embodiment allows a particularly space-saving arrangement of the detection device.
  • the detection device may comprise a line-in-line of detection elements extending above or below a plane through the beam path of the radiation emanating from the detection region.
  • the direction of the radiation from the detection area between the collimating and focusing optics and the dispersing device is inclined relative to an area spanned by the spectral components in the region between the collimating and focusing optics and the dispersing device.
  • a geometric projection of the radiation coming out of the detection area can lie on a surface area defined by the spectral components incident on the detection device and limited in this area. This results in a particularly space-saving arrangement.
  • a diaphragm arranged in the focal plane of the focusing and focusing optics and an imaging optical system for imaging the detection area can be arranged on the diaphragm.
  • the diaphragm can be embodied in particular by a diaphragm body with an aperture or by a beam deflecting element or deflecting element, for example a mirror or a beam splitter, with a surface representing an aperture, the detection radiation at least partially reflecting surface.
  • the diaphragm is preferably located laterally next to the detection device in the direction of the spatial splitting of the spectral components. Laterally, depending on the orientation of the device to the ground, also mean above or below. If a detection device with a row of detection elements is used, a perpendicular from the aperture on the line preferably intersects the line itself.
  • the dispersing device used may be any optical component or a combination of optical components which at least partially splits incident radiation into spectral components which propagate in different directions in accordance with the respective wavelength.
  • a prism can be used.
  • the dispersing optical device of the device has an optical grating.
  • the spectral components of the first diffraction order may preferably be used as spectral components, although the use of higher diffraction orders is also conceivable.
  • This embodiment has the advantage that grids for any areas of the optical spectrum, in particular for the infrared range, are available in a simple and cost-effective manner.
  • the grid may be any, for example, mechanically, lithographically or holographically produced, lattice.
  • the grating is a reflection grating, which directs the spectral components directly back into the collimating and focusing optics, whereby a particularly compact design can be achieved.
  • the grating be aligned relative to the detection means and selected so that the radiation of the zeroth diffraction order does not fall on the detection means.
  • the zeroth diffraction order can be optionally used for other investigations.
  • a step grid can be used as the grid.
  • a blazed grating as step grating. This has the advantage that, by appropriate design and arrangement of the grating, the radiation of the diffraction order prescribed for forming the spectral components can obtain a particularly high intensity.
  • the grating may be aligned with its dispersing line structure orthogonal to the optical axis of the collimating and focusing optics.
  • the dispersive optical device itself may be reflective or integrated with a reflective element, thereby reducing the number of optical devices.
  • a transmission-dispersing optical device is used as the dispersing device, in which case a deflecting element, for example a mirror, is provided in order to reflect the beam components generated by the device into the collimating and focusing optics.
  • the detection device has at least two edge detection elements which are arranged such that at least part of the detection beam path extends between them. The detection beam path from the detection area to the dispersing device extends at least partially through the detection device, resulting in an advantageously space-saving construction.
  • a device for optically examining value documents having a detection range in which a test is carried out Value document is, and a spectrographic device comprising a spatially dispersing optical device for at least partial decomposition of the detection range along a detection beam path of incoming optical radiation in spectrally separated, corresponding to the wavelength in different directions propagating spectral components, and a spatially resolving in at least one spatial direction Detection device for detecting the spectral components, which has at least two edge detection elements which are arranged so that at least part of the detection beam path extends between them.
  • the detection device may have, in addition to the two mentioned edge detection elements, further detection elements which are each arranged on the detection elements in a row.
  • the edge detection elements need not be differentiated from any other detection elements except for their position, although this is possible. This results in a detection device with two detector lines of detection elements arranged along a line. The detector rows form a gap through which at least a portion of the detection beam path leads. The two edge detection elements are arranged on both sides of the gap.
  • a particularly compact construction results in both alternatives, if the device is designed such that in the region of the two edge detection elements the detection beam path runs parallel to a surface determined by a beam path of the spectral components.
  • the detection beam path can after the two edge detection elements and the beam paths of the spectral components at least partially extend in a plane, so that there is a particularly flat structure.
  • the dispersing device can be designed as described in the first alternative, but the changed beam paths must be taken into account.
  • the dispersing device may have a reflective effect.
  • the spatially dispersing optical device has an imaging dispersive element, the optical radiation having passed through the detection area between the edge detection elements for at least one predetermined spectral range split into spectral components on the detection device, preferably their detection elements including the edge detection elements focused.
  • the dispersing optical device may preferably comprise an optical grating, which is preferably a step grating whose steps are chosen so that the radiation of the zeroth diffraction order does not fall on the detection device.
  • the use of a grating allows a particularly variable adjustment of the splitting of the spectral components.
  • the grid can be designed simply as a reflection grating, so that a structure with few elements results.
  • the grating is a line grating
  • the line structures of the grating are orthogonal to the detection beam path immediately in front of the optical grating.
  • the spectral components can be redirected to the detection elements of the detection device. In the area between the two edge detection elements no spectral component is detected.
  • a beam path from the spatially dispersing device to the detection device is such that a spectral component of a predetermined wavelength between the two edge detection elements is directed.
  • the detection device or its detection elements and the dispersing device can be arranged in a suitable manner to one another for this purpose.
  • the wavelength can be predetermined depending on the intended use of the device. If the device is to be used, for example, to measure luminescence or Raman radiation, the predetermined wavelength is preferably the wavelength of the excitation radiation with which the luminescence or the Raman radiation is excited.
  • the two edge detection elements each have different spectral detection ranges. If the detection device has two detector rows, at the opposite ends of which the two edge detection elements are arranged, the detection elements of both lines preferably have identical spectral detection areas, so that the detection areas of the detection elements on the opposite sides of the gap differ.
  • one detector row can comprise detection elements for detecting radiation at least in the visible range of optical radiation, for example based on silicon, and the other detection elements for detecting radiation in the infrared range of optical radiation, preferably with wavelengths greater than 900 nm on the basis of Indium gallium arsenide Semiconductors have.
  • This offers the advantage of a spectrally particularly broadband detection with only a small space requirement.
  • the disadvantage can be overcome that silicon-based detection elements in the spectral range having wavelengths greater than 1100 nm have too low a sensitivity for practical detection purposes.
  • a device In order to still be able to achieve a good signal-to-noise ratio with the shortest possible detection times, it is further preferred for a device according to one of the two alternatives that at least some detection elements of the detection device have a sensitive area of at least 0.1 mm 2 . This can result in particular significant advantages compared to the use of CCD elements in terms of the signal-to-noise ratio and the detection time.
  • the detection device in particular in addition to the two edge detection elements, has detection elements by means of which detection signals can be generated at the same time which reproduce a property, in particular the intensity, of the radiation incident on them.
  • This embodiment has the advantage that the detection signals generated by the detection elements from the spectral components can be detected simultaneously, which permits a high detection rate or repetition rate of the measurement, in particular in comparison to CCD fields.
  • the detection elements can be independently readable or generate detection signals independently of each other.
  • the device according to one of the two alternatives has an evaluation device connected via signal connections to the detection elements, which detects the detection signals formed by means of the detection elements in parallel.
  • Such a Direction can preferably be used to detect after radiation of only one pulse at least one spectrum preferably a temporal sequence of spectra, which is particularly advantageous for the investigation of Lumineszenzpreheaten.
  • the evaluation device detects detection signals of the detection elements of the detection device as a function of a signal which reproduces the emission of a pulse of illumination radiation onto the detection area. This can be done very simply and at the same time exactly a study of luminescence, such as a banknote, since the time interval between pulse delivery and detection can be set.
  • a filter is preferably arranged in the detection beam path between the detection area and the spatially dispersive optical device, the radiation in one Preset spectral range suppressed.
  • the predetermined spectral range may in turn be selected depending on the use of the device. If the device is used, for example, for measuring luminescence or Raman radiation, the predetermined spectral range can be, for example, the spectral range of the excitation radiation with which the luminescence or Raman radiation is excited.
  • a beam splitter to be provided in the beam path between the detection region and a gap formed by the two edge detection elements or the collimation and focusing optics, by means of which a part of the optical radiation from the detection region can be made from a Beam path to the collimating and focusing optics can be coupled out.
  • the mentioned filter is formed by the beam splitter, which is designed accordingly.
  • the device does not necessarily have to have an entrance slit or, more generally, an entrance slit or other device that fulfills the same function.
  • the device preferably has at least one component which fulfills the function of an entrance panel.
  • the device can have an entrance aperture that lies in the plane of the detection elements at least approximately, ie in the depth of field range of the imaging elements arranged along the beam path after the entrance slit.
  • This inlet aperture can be provided as a separate component, but it is preferably formed by the detection elements and / or one or more carriers for the detection elements. This results in a particularly simple structure.
  • the beam splitter or the beam deflecting device can be used.
  • de element such as a mirror, also fulfill the function of the entrance slit.
  • a particularly loss-free transmission of the detection radiation with simultaneous shielding from external radiation can preferably be achieved by arranging an optical waveguide for guiding the detection radiation in the detection beam path, whose end is arranged between the two edge detection elements , The end may also preferably take over the function of an entrance panel.
  • An optical waveguide is understood to mean, in particular, also any element for guiding and possibly also deflecting optical radiation which can be detected spectrally resolved by means of the dispersing device and the detection device.
  • the light guide can therefore also be designed in particular for the conduction of non-visible optical radiation in the infrared range.
  • a device preferably has a radiation source for emitting optical illumination radiation in at least one predetermined wavelength range into the detection area.
  • the illumination radiation can be used as reflected light or transmitted light.
  • a device has at least one semiconductor radiation source.
  • semiconductor radiation sources usually have a significantly longer life than other radiation sources. In addition, they require less input power to emit optical radiation of a given power and produce less waste heat, which significantly reduces the requirements for cooling the device.
  • semiconductor radiation sources for different wavelength ranges are available, so that simply excitation radiation can be generated in predetermined wavelength ranges.
  • semiconductor radiation sources for example light emitting diodes or superluminescent diodes, but preferably semiconductor lasers are considered.
  • Semiconductor radiation sources are not only components based on inorganic semiconductors, but also those based on organic substances, in particular OLED.
  • the illumination radiation when using illumination of the detection area in reflected light, can be blasted onto the value document inclined thereto.
  • a beam splitter is arranged, via the optical radiation of the semiconductor radiation source in or on the detection area passes, in particular is steered. This has the advantage that the illumination radiation can be directed orthogonally to the document of value, whereby less scattered radiation occurs, which can hinder the detection.
  • a dichroic beam splitter is used, by means of which radiation in the region of the illumination radiation reaching the detection area is provided by the detection radiation emanating from the value document of the spectral decomposition in a predetermined wavelength range which can be selected, for example, as a function of at least one optical feature of the value document, can be separated. This increases the signal-to-noise ratio in the detection.
  • Another object of the invention is a device for processing documents of value with a device according to the invention according to one of the two alternatives for the examination of value documents and a transport path for value documents to be processed, in and / or by leads the detection area.
  • the transport path may in particular have a transport device for transporting the value documents, for example driven belts.
  • devices for counting and / or sorting banknotes, automatic pay stations for accepting and outputting value documents, in particular banknotes, as well as devices for checking the authenticity of value documents come into consideration as processing devices.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a Banknotensortiervorrich- device
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a banknote inspection apparatus according to a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic, partial side view of the device in Fig. 2,
  • FIG. 4 is a schematic plan view of an apparatus for examining banknotes according to a second preferred embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a schematic, partial side view of the device in
  • Fig. 7 is a schematic, partial side view of the device in
  • FIG. 8 is a schematic plan view of an apparatus for examining banknotes according to yet another preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a schematic, partial side view of the device in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of an apparatus for examining banknotes according to a further preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a schematic, partial sectional view of the device in Fig. 10,
  • FIG. 12 shows a schematic perspective view of a detector arrangement with an optical waveguide of the device in FIG. 10, FIG.
  • Fig. 13 is a schematic plan view of an apparatus for analyzing banknotes according to yet another embodiment of the invention.
  • FIG. 14 shows a schematic representation of an arrangement of detection elements with different widths.
  • Fig. 1 is shown as an example of a device for processing documents of value, a bank note sorting device 1 with an examination device according to a first preferred embodiment of the invention.
  • the banknote sorting device 1 has in a housing 2 an input compartment 3 for banknotes BN, into which banknotes to be processed BN can be supplied as a bundle either manually or automatically, possibly after a preceding debrapping, and then form a stack there.
  • the banknotes BN input into the input tray 3 are withdrawn individually from the stack by a separator 4 and transported by a transport device 5, which defines a transport path, through a sensor device 6 which serves to examine the banknotes.
  • the sensor device 6 has a plurality of sensor modules accommodated in a common housing. The sensor modules serve to check the authenticity, the state and the nominal value of the checked banknotes BN.
  • the checked banknotes BN are dependent on the examination or test results of the sensor device 6 and predetermined sorting criteria on switches 7, which are each back and forth about Weichenstellsignale between two different positions, and associated Spiralfachstapler 8 output in output pockets 9 output, from which they can either be removed manually or removed automatically.
  • the sensor device 6 in this exemplary embodiment has different sensor modules, of which only the sensor module 11, a device for analyzing documents of value, in the example banknotes BN, according to a preferred embodiment of the invention, hereinafter referred to as the examination device, in the figures shown and described in more detail below.
  • the sensor modules for detecting the state, ie the fitness for circulation, and the denomination or denomination of the banknotes BN are ordinary sensor modules known to the person skilled in the art and therefore need not be described in more detail.
  • the examination device 11 is designed in this embodiment for the detection and analysis of luminescence radiation, which is excited when illuminated banknotes predetermined with optical radiation of predetermined wavelength, in the example in the infrared region of the spectrum.
  • the examination apparatus 11 has a sensor housing 12 with a pane 13 which is transparent by an optical radiation used for the examination and which closes a window to a detection area 14 in which a banknote BN is at least partly located during an examination.
  • the sensor housing 12 with the disc 13 is formed and in particular closed so that unauthorized access to the components contained therein is not possible without damaging the sensor housing 12 and / or the disc 13.
  • the bordered by, inter alia, the arrangement and properties of the optical components of the examination device 11 detection area 14 is limited to the sensor housing 12 opposite side by a fundamentally optional plate 33, so that a banknote BN extending in a in Fig. 2 orthogonal to the plane Direction T- 2 of the Transportinxichtung 5, not shown in Fig. 2 can be transported past the disc 13.
  • the examination device 11 has a lighting device 15 for emitting illumination radiation into the detection region 14 and in particular a value document at least partially located in the detection region 14, in the example a banknote BN, and a spectrographic device 16 for examination and in particular spectral resolved detection of from the detection area 14 and a value document outgoing optical radiation.
  • the detection radiation comprises luminescence radiation in a wavelength range predetermined by the type of value documents, for example infrared luminescence radiation. This optical radiation emanating from the detection area 14 in the direction of the pane 13 is also referred to below as detection radiation.
  • a detection optical unit 17 serves to transmit optical radiation, which passes from the detection area 14 through the pane 13 into the sensor housing 12, i. the detection radiation to couple into the spectroscopic device 16.
  • the illumination device 15 has a semiconductor radiation source 18 in the form of a semiconductor laser, which in the example emits optical radiation in the visible range, and illumination optics.
  • the semiconductor laser may also be designed to emit radiation in the infrared region.
  • the illumination optics has in a illumination beam path a first collimator optics 19 for forming an illumination beam or parallel illumination beam 20 from the optical radiation emitted by the semiconductor radiation source 18, a dichroic beam splitter 21 which is reflective for the radiation of the illumination beam or illumination beam 20 and illuminates the illumination beam.
  • tion beam or the illumination beam 20 in the example 90 ° deflects the disc 13, and a first condenser optics 22 for focusing the illumination radiation through the likewise forming part of the illumination optics disc 13 in the detection area 14, in particular a value document BN in the detection area 14th
  • the detection optics 17 comprise along a detection beam path, which extends from the detection area 14 or the value document BN therein into and into the spectrographic device 16, next to the pane 13, the first condenser optics 22, which originate from a point on the value document BN in the Detection area 14 collects outgoing radiation in a parallel beam, the beam splitter 21, which is transparent to the spectrographic device 16 to be supplied radiation, but as scattered radiation in the detection beam path reaching illumination radiation filtered by reflection from the detection beam path, and a second condenser 23 for focusing the parallel Detection radiation on an inlet opening of the spectrographic device 16.
  • a filter 24 for filtering unwanted spectral components from the detection beam g, in particular in the wavelength range of the illuminating radiation, as well as a deflection element 25, in the example a mirror, for deflecting the detection radiation by a predetermined angle, in the example 90 °.
  • the filter 24 may be disposed in the parallel beam path in front of the second condenser optics 23. This has the advantage that, for example, interference filters can be easily used.
  • the spectrographic device 16 has an entrance aperture 26 with a slot-shaped aperture 27 in the exemplary embodiment, the longitudinal extent of which extends at least approximately orthogonally to the plane defined by the detection beam path. Detection radiation entering through the aperture 27 is bundled by an achromatic collimating and focusing optics 28 of the spectrographic device 16 in the example.
  • the collimating and focusing optics 28 are shown only symbolically as lenses in the figures, but in fact will often be embodied as a combination of lenses. Assuming that this optic is achromatic, it is understood that it is corrected for chromatic aberrations in the wavelength range in which the spectrographic device 16 operates. A corresponding correction in other wavelength ranges is not necessary.
  • the entrance aperture 26 and the collimating and focusing optics 28 are arranged such that the aperture 27 lies at least to a good approximation in the focal plane-side focal plane of the collimating and focusing optics 28.
  • the spectrographic device 16 further comprises a spatially dispersing device 29, in the example an optical grating, the incident detection radiation, i. from the detection range coming optical radiation, at least partially separated into spectrally separated, according to the wavelength propagating in different directions spectral components.
  • a detection device 30 of the spectrographic device 16 serves for spatially resolving detection of the spectral components in at least one spatial direction. Detection signals formed during the detection are supplied to an evaluation device 31 of the spectrographic device 16, which detects the detection signals and, on the basis of the detection signals, performs a comparison of the detected spectrum with predetermined spectra.
  • the evaluation device 31 is connected to the control device 10 connected in order to transmit the result of the comparison via corresponding signals.
  • the spatially dispersing device 29 is a reflection grating having a line structure whose lines run parallel to a plane through the longitudinal direction of the aperture 27 and an optical axis of the collimating and focusing optics 28.
  • the line spacing is chosen so that the detection radiation can be spectrally decomposed in a given spectral range, in the example in the infrator.
  • the dispersing device 29 is for this purpose aligned so that the separate spectral components, in the example the first diffraction order by the collimating and focusing optics 28 are focused on the detection device 30.
  • the line spacing and the position of the dispersing device 29 are chosen such that non-spectrally dispersed portions of the detection radiation, in the example the zeroth diffraction order, do not fall into the collimating and focusing optics 28, but instead to a radiation trap, not shown in the figures, for example, a plate absorbing for the detection radiation.
  • the detection means 30 comprises a line-shaped array of spectral component detection elements 32, for example a row of CCD elements at least approximately parallel to the direction of spatial separation of the spectral components, i.
  • the surface defined by the spectral components S in this case more precisely a plane aligned.
  • the plane S is illustrated in FIG. 3 by a dashed line.
  • the dispersing device 29 is in two directions opposite to the detection device 30 and the direction of the incident detection radiation between see the collimating and focusing optics and the folding of the beam path causing reflective device, here the dispersing device 29, inclined. Since, in the exemplary embodiment, the direction of the detection radiation between the collimating and focusing optics 28 and the reflective device, ie the dispersing device 29, is parallel to the optical axis O of the collimating and focusing optics 28, firstly the plane reflection grating 29 and thus also its Line structure with respect to the optical axis O of the collimating and focusing optics 28 inclined in the plane of the detection beam path.
  • the area S produced by the spectral components in the example a plane, is opposite the direction of the detection radiation or the optical axis O of the collimating and focusing optics by the angle ⁇ inclined.
  • a normal to the plane reflection grating 29 in the plane of the detection beam path is inclined by an angle ⁇ with respect to the optical axis O of the collimating and focusing optics 28 (see FIG.
  • the dispersing device 16 more precisely the specular reflection incidence slot, ie here the normal to the plane of the line structure of the reflection grating 29, is at an angle ⁇ to the direction of the detection radiation or the optical axis O between the collimating and focusing optics 28 and the dispersing device 29 inclined.
  • the line of detection elements 32 of the detection device 30 is at least approximately in a plane with the aperture 27 and in a direction orthogonal to the plane defined by the propagation directions of the spectral components S plane of the aperture 27 spaced, in Fig. 3 above the aperture 27, arranged.
  • the entrance aperture 26 and the receiving surfaces of the detection elements 32 are parallel to one another
  • Focal plane of the collimating and focusing optics 28 are shown spaced apart, but in fact they are substantially in a common plane in this example.
  • the aperture 27 lies approximately in the middle of the line.
  • the detection device 30, the entrance aperture 26, the collimating and focusing optics 28 and the dispersing device 29 are designed and arranged such that they are located in a circular-cylindrical space region, the cylinder axis of which passes through the optical axis of the collimating and focusing optics 28, and whose cylinder diameter is given by the diameter of the collimating and focusing optics 28, or the lens or largest lens therein.
  • the length of the circular cylindrical space region is preferably less than 50 mm, in the example 40 mm. This results in a particularly small space requirement for the spectrographic device, wherein at the same time a large numerical aperture compared to the extent can be achieved.
  • the value document with illumination radiation in the example for the excitation of luminescence radiation
  • the value document with illumination radiation is suitable.
  • radiation of the semiconductor radiation source 18 illuminated and outgoing from the document of value optical radiation, here luminescence radiation, formed by the detection optics 17 and the collimation and sierop- tik 28 to a parallel detection beam.
  • This is at least partially decomposed into spectral components of different wavelengths, which propagate in different directions depending on the wavelength.
  • the zeroth diffraction order reflected without spectral splitting is represented by a solid line and spectral components given by the first diffraction order for two different wavelengths by dotted and dashed lines, respectively.
  • the spectral components are focused by the collimating and focusing optics 28 onto the detection device 30, more precisely the line with detection elements 32, and detected spatially resolved by them.
  • Each detection element 32 is associated with a direction of propagation and thus with a wavelength dependent on a spectral component.
  • the evaluation device 31 therefore forms in each case from the positions of the detection elements 32 and the respectively detected by these intensities a spectrum that can then be compared with comparison spectra.
  • a second preferred embodiment in Figures 4 and 5 differs from the first embodiment on the one hand in the nature of the dispersing device and on the other hand, the arrangement of the illumination device.
  • the same reference numerals are used and the explanations to the first embodiment apply accordingly here as well.
  • the illumination device can be rotated about the optical axis of the first condenser optics 22 without the function changing.
  • the semiconductor radiation source 18 and the collimator optics 19 are therefore arranged next to the collimating and focusing optics 28 in this embodiment.
  • FIGS. 6 and 7 A corresponding modification of the first embodiment is shown in FIGS. 6 and 7. Therein, the same reference numerals as in the first embodiment are used for the same elements and the explanations on these in the first embodiment also apply here.
  • the deflection element 25 ' is now a mirror of the size of the aperture 27 in the first embodiment and arranged in the focal plane of the collimating and focusing optics 28.
  • Still other preferred embodiments differ from the previously described embodiments in that the detection device 30 and the inlet aperture 26 are integrated.
  • the aperture is formed in a circuit board, which also carries the detection elements 32.
  • the illumination device 15 has a light-emitting diode, a super-luminescent diode or an OLED instead of the laser diode 18 as the radiation source.
  • the illumination device 15 may have at least two semiconductor radiation sources which emit optical radiation at different centroid wavelengths, ie the mean value weighted with the emission intensity over the emission wavelengths and can be switched on and off independently of one another. This allows successive investigations at different wavelengths.
  • the entrance panel 26 can be omitted entirely.
  • the illumination device 15 is then designed such that it illuminates only a narrow, elongated area in the detection area, for which purpose the first condenser optics 19 can contain a cylindrical lens.
  • Still other embodiments differ from the previously described embodiments in that further lenses are arranged in the detection beam path in order to reduce aberrations caused by the elements of the detection optics and the collimating and focusing optics 28 or to improve the illumination.
  • deflection element 25 or 25 ' is a beam splitter, so that components of the detection radiation passing through it can be coupled out, for example, to produce an image of the value document.
  • a lighting in transmission can be used.
  • a reflective dispersing optical device such as the reflection grating 29.
  • the sensor housing 12 and / or the plate 33 may also be designed differently or omitted altogether.
  • the evaluation device 31 may be integrated in the control device 10.
  • FIGS. 10 to 12 An exemplary embodiment of such an examination device, which, like all other examination devices described, can be used for example in the device for processing value documents in FIG. 1, is shown in FIGS. 10 to 12.
  • the examination device 11 "differs from the examination device 11 in Fig. 1 in that the detection beam path now passes between two edge detection elements of a detection device and reaches the dispersing device, in particular the examination devices differ only in that that the detection device 30 is replaced by a detection device 34, the deflection element 25 by a light guide 35 and the evaluation device 31 by a modified evaluation device 31 'In addition, the dispersing device 29 is aligned differently to the detection device 30. Otherwise, the examination device does not depend on the same differs from the first embodiment, the same reference numerals are used for the same components and the comments on this in the description of the first embodiment also apply here accordingly.
  • the detection device 34 shown more precisely in FIG. 12 now has a carrier 36, in the example a ceramic substrate, on which first detection elements 37 are arranged in a first cell-shaped arrangement 39 and second detection elements 38 are arranged in a second cell-shaped arrangement 39 '.
  • the detection elements 37 and 38 are arranged along only one straight line.
  • the detection elements 37 and 38 are electrically connected to the detection elements via an amplifier stage formed on the carrier Contacting elements 40, which are connected to signal connections to Auswertescellenen or devices.
  • the detection elements 37 and 38 are located on opposite sides of a recess or opening 41 in the carrier 36, which is rectangular in this embodiment. There is thus a gap between the two edge detection elements 42 and 43.
  • the detection elements 37 differ from the detection elements 38 by their spectral detection range.
  • the detection elements 37 are detection elements for detecting optical radiation in the visible and near infrared, i. up to a wavelength of 1100 nm. In this exemplary embodiment, they have a usable spectral detection range between 400 nm and 1100 nm.
  • silicon-based detection elements can be used here.
  • the detection elements 38 are detection elements for detecting optical radiation in the infrared. Their usable spectral detection range in the exemplary embodiment is between 900 nm and 1700 nm. For example, here detection elements based on InGaAs can be used, which are sensitive in the spectral range above 900 nm.
  • the detective elements 37 and 38 are arranged relative to the dispersing means 29 so that spectral components from the dispersing means at wavelengths above 900 nm are directed to the detection elements 38 and those at wavelengths below 900 nm to the detection elements 37.
  • spectral components from the dispersing means at wavelengths above 900 nm are directed to the detection elements 38 and those at wavelengths below 900 nm to the detection elements 37.
  • only a significantly smaller number of detection elements 37 and 38 for example between ten and thirty, are used, but they have a larger detection area and a reduced proportion of non-photosensitive areas.
  • the detection surface is determined by the fact that only incident on this optical radiation is detected.
  • the detection surfaces preferably have an area of at least 0.1 mm 2 , in the example they have a height of 2 mm and a width of 1 mm, non-photosensitive areas between adjacent detection elements having an extension of about 50 ⁇ m.
  • the detection elements 37 and 38 are individually readable independently of one another and, in particular, in parallel.
  • the already mentioned amplifier stage for each of the detection elements includes an analog / digital converter, which converts analog signals from the respective detection element into a digital detection signal which represents the intensity of the radiation dropped on the detection surface.
  • the light guide 35 made of a suitable transparent material is arranged, which guides detection radiation entering it at least in the spectral range detectable by the examination device and deflects in the direction of the dispersing device 29.
  • An end 44 of the optical waveguide 35, through which the detection radiation exits therefrom, is in the opening 41 and thus in the focal surface of the collimator. tion and focusing optics 28 arranged.
  • the detection beam path therefore passes between the two edge detection elements 42 and 43.
  • the exit surface or the end 44 of the light guide 35 form an entrance aperture or an entrance slit for the spectrographic entrance.
  • the optical waveguide 35 is oriented relative to the optical axis O of the collimating and focusing optics 28 in that the radiation emitted by the end 44 is turbulated over the beam cross section at least approximately parallel to the optical axis O and orthogonal to the surface of the carrier 36 and in particular the line-shaped arrangements of the detection elements.
  • the dispersing device 29, in particular its grid lines is aligned in the plane shown in FIG. 11 orthogonal to the optical axis O.
  • the line structure given by the grid lines is inclined to the optical axis O.
  • the spectral components generated by the dispersing device 29 are therefore focused by the collimating and focusing optics 28 on the detection device 34, more precisely the detection elements 37 and 38, which then detect the corresponding spectral components.
  • the selected arrangement of light guide 35, collimating and focusing optics 28, dispersing device 29 and detection device 34 ensures that the detection beam path runs parallel or partially in the area determined by the spectral components generated by means of the dispersing device 29.
  • the angle ⁇ is selected so that a spectral component corresponding to a predetermined wavelength, in this example given by the application for luminescence measurements, the excitation wavelength for the luminescence, focussed in the gap between the two Randdetekti- onsettin 42 and 43 and thus is not detected.
  • the evaluation device 31 ' is modified relative to the evaluation device 31 on the one hand in that the detection signals of the detection elements or of the detection device can be detected substantially in parallel.
  • substantially parallel is understood to mean that the detection signals may differ at least to the extent that they are necessary for the transmission to the evaluation device 31 ', for example by means of a multiplexing method via a bus.
  • the evaluation device 31 ' is configured to detect the detection signals of the detection device 34 in response to a time interval predetermined in dependence on the expected luminescence, in response to a pulse output signal for the semiconductor radiation source 18.
  • the parallel read-out of the detection elements 37 and 38 thus made possible short integration times and, in particular, a high repetition frequency of the measurements. This measure also contributes to an increase in the signal-to-noise ratio.
  • this examination device can be used to perform a so-called “single-shot” measurement in which a single measurement of the spectral properties of the luminescence radiation is carried out on only one illumination or excitation pulse, which has sufficient accuracy for the evaluation.
  • the evaluation device 31 ' can optionally be designed so that the examination device can be used to record the detection signals of the detection elements and thus several spectra after delivery of an excitation pulse by the semiconductor radiation source in time sequence and thus to carry out an evaluation of the time evolution of the spectrum.
  • FIG. 13 differs from the last-described exemplary embodiment in FIGS. 10 to 12 only in that the collimating and focusing optics 28 and the dispersing optics 28 are shown in FIG.
  • Means 28 are replaced in the form of a plan reflection grating by an imaging dispersive element 45, which takes over their function. All other components and components are unchanged, so that the same reference numerals are used for them and the comments on the last embodiment apply here as well.
  • the imaging dispersing element used is a holographic grating 45, which forms the entrance aperture 44, in the example the end 44 of the light guide 35 spectrally resolved onto the detection elements 37 and 38, respectively.
  • the imaging grating 24 preferably has more than about 300, particularly preferably more than about 500 lines or lines per mm, ie diffraction elements, in order to still allow a sufficient dispersion of the luminescence radiation onto the detector element 21, despite the compact construction .
  • the distance between the imaging grating 45 and the detection device 34 is preferably less than about 70 mm, particularly preferably less than about 50 mm.
  • individual detection elements 45 have different dimensions, in particular in the dispersion direction of the spectral components, as shown by way of example in FIG. 14.
  • the detection elements Since usually not all wavelengths of the spectrum or only wavelength ranges of the same width, but specifically only individual wavelengths or wavelength ranges of different width are evaluated, the detection elements in their width parallel to the plane defined by the spectral components on each wavelength to be evaluated (ranges ) adapted to be adapted.
  • a cylindrical lens in particular in those in which a collimating and focusing optics is used, can be arranged in front of the detection device or a row with detection elements, the detection radiation is focused on the detection elements and the cylinder axis parallel thereto the line is aligned.
  • the portion of the detection area used for detection in a direction corresponding to a direction orthogonal to the cylinder axis of the cylindrical lens can be increased and thus the intensity available for detection can be increased.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten (BN) besitzt einen Erfassungsbereich (14), in dem sich bei der Untersuchung ein Wertdokument (BN) befindet, und eine spektrographische Einrichtung (16). Diese weist eine räumlich dispergierende optische Einrichtung (29) zur wenigstens teilweisen Zerlegung aus dem Erfassungsbereich (14) kommender optischer Strahlung in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten, eine in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösende Detektionseinrichtung (30) zur Detektion der Spektralkomponenten, und eine Kollimations- und Fokussieroptik (28) zur Kollimierung der von dem Erfassungsbereich (14) auf die dispergierende Einrichtung (29) gelenkten optischen Strahlung und zur Fokussierung wenigstens einiger der mittels der dispergierenden optischen Einrichtung (29) gebildeten Spektralkomponenten auf die Detektionseinrichtung (30) auf.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur optischen Untersuchung von
Wertdokumenten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten sowie Vorrichtungen zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung.
Unter Wertdokumenten werden dabei Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Eine wichtige Klasse von Merkmalen solcher Wertdokumente sind optisch erkennbare Merkmale, zu denen insbesondere Merkmale gehören, für die Lumineszenzstoffe verwendet werden, die bei Bestrahlung mit optischer Strahlung vorgegebener Wellenlänge Lumineszenzstrahlung mit einem charakteristischen Spektrum abgeben. Unter optischer Strahlung wird dabei elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums verstanden.
Zur Prüfung der Echtheit kann ein Wertdokument mit geeigneter optischer Strahlung bestrahlt werden. Es wird dann mittels einer geeigneten Sensoreinrichtung geprüft, ob die optische Strahlung an vorgegebenen Orten auf oder in dem Wertdokument Lumineszenzstrahlung anregt, wozu von dem Wertdokument ausgehende optische Strahlung spektral analysiert wird. Eine solche Prüfung sollte möglichst schnell und mit geringem apparativen Aufwand vor sich gehen; um Vorrichtungen, in denen eine Echtheitsprüfung an Hand von Lumineszenzmerkmalen durchgeführt wird, möglichst raumsparend auslegen zu können, ist es wünschenswert, daß eine Vorrichtung zur Prüfung von Lumineszenzmerkmalen sehr kompakt aufgebaut ist, aber immer noch eine hinreichende spektrale Auflösung und Empfindlichkeit besitzt, um das Vorliegen des charakteristischen Lumineszenzspektrums erkennen zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten zu schaffen, die einen sehr kompakten, raumsparenden Aufbau ermöglicht, und ein entsprechendes Verfahren zur Untersuchung von Wertdokumenten bereitzustellen.
Die Aufgabe wird nach einer ersten Alternative gelöst durch eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten mit einem Erfassungsbereich, in dem sich bei der Untersuchung ein Wertdokument befindet, und einer spektrographischen Einrichtung zur Untersuchung aus dem Erfassungsbereich kommender optischer Strahlung. Die spektrographische Ein- richtung umfaßt eine räumlich dispergierende optische Einrichtung zur wenigstens teilweisen Zerlegung aus dem Erfassungsbereich kommender optischer Strahlung in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten, eine in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösende Detektionseinrichtung zur, ins- besondere ortsaufgelösten, Detektion der Spektralkomponenten, und eine Kollimations- und Fokussieroptik zur Kollimierung der von dem Erfassungsbereich auf die dispergierende Einrichtung gelenkten optischen Strahlung und zur Fokussierung wenigstens einiger der mittels der dispergieren- den Einrichtung gebildeten Spektralkomponenten auf die Detektionseinrich- tung. Die Aufgabe wird nach der ersten Alternative weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur optischen Untersuchung eines Wertdokuments, bei dem von dem Wertdokument ausgehende optische Strahlung durch eine Optik, insbe- sondere eine Kollimations- und Fokussieroptik, zu einem parallelen Strahlenbündel geformt wird, das Strahlenbündel wenigstens teilweise in Spektralkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen zerlegt wird, die sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten, wenigstens einige der Spektralkomponenten durch die Optik auf eine Detektionseinrichtung fokussiert werden, und die auf die Detektionseinrich- tung fokussierten Spektralkomponenten detektiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der ersten Alternative verwendet zur Untersuchung eines Wertdokuments in dem Erfassungsbereich eine spektrale Zerlegung der von dem Erfassungsbereich, insbesondere einem Wertdokument in dem Erfassungsbereich, ausgehenden optischen Strahlung, die im folgenden auch als Detektionsstrahlung bezeichnet wird. Dazu verfügt sie über die räumlich dispergierende Einrichtung, die einfallende optische Strahlung wenigstens teilweise in Spektralkomponenten zerlegt, die sich je nach Wellenlänge der jeweiligen Spektralkomponente in räumlich unterschiedlichen Richtungen ausbreiten. Die dispergierende Einrichtung braucht dabei nur in einem in Abhängigkeit von den vorgegebenen Wertdokumenten vorgegebenen Wellenlängenbereich arbeiten zu können. Das Vorhandensein optischer Strahlung in einer bestimmten Raumrichtung und da- mit der entsprechenden Spektralkomponente wird mittels der ortsauflösenden Detektionseinrichtung detektiert, deren Detektionssignale zur wenigstens teilweisen Erfassung eines Spektrums der von dem Erfassungsbereich ausgehenden Strahlung an eine Auswerteeinrichtung gesendet und dort ausgewertet werden können. Der Erfassungsbereich kann dabei insbesonde- re so gewählt sein, daß eine vorgegebene Transporteinrichtung für die Wertdokumente, beispielsweise angetriebene Riemen, zu untersuchende Wertdokumente in den Erfassungsbereich transportieren kann.
Die Detektionseinrichtung kann insbesondere mehrere Detektionselemente zur Detektion von jeweils auf sie auf treffender optischer Strahlung unter Bildung entsprechender Detektionssignale aufweisen, die vorzugsweise in Form einer Zeile angeordnet sind. Es kann jedoch auch ein zweidimensionales Feld von Detektionselementen verwendet werden.
Die Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß nur eine Optik, die Kollimations- und Fokussieroptik, verwendet wird, um zwei Aufgaben zu erfüllen, nämlich zum einen die Kollimation der von dem Erfassungsbereich, insbesondere einem Wertdokument darin, ausgehender optischer Strahlung und zum anderen die Fokussierung der spektral zerlegten Kom- ponenten auf die Detektionseinrichtung.
Der Vorschlag dieses überraschend einfachen Aufbaus beruht auf der Beobachtung, daß zum Zwecke der Prüfung von Wertdokumenten ein im Vergleich zu wissenschaftlicher Spektroskopie nur mäßiges spektrales Auslö- sungsvermögen ausreicht, das mit den vorgeschlagenen Mitteln einfach erreicht werden kann.
Die Verwendung nur einer Optik für Kollimation und Fokussierung ermöglicht weiter einen wenigstens einfach gefalteten Strahlengang nach der Op- tik, was ein gutes spektrales Auflösungsvermögen bei nur geringem Raumbedarf erlaubt.
Verglichen mit einer anderen denkbaren Lösung, nämlich der Verwendung eines abbildenden Gittes ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die dispergie- rende Einrichtung und die Kollimations- und Fokussieroptik vergleichswei- se einfache und damit einfach und kostengünstig herzustellende Komponenten sind.
Darüber hinaus braucht nur die Kollimations- und Fokussieroptik justiert zu werden, während bei Konstruktionen mit getrennten Optiken für Kollimati- on und Fokussierung zwei Optiken zu justieren sind.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung besteht darin, daß sich eine sehr hohe numerische Apertur des Strahlengangs zwischen der Kolli- mations- und Fokussieroptik erzielen läßt.
Die Kollimations- und Fokussieroptik kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie als kollimierendes und fokussierendes optisches Bauelement wenigstens einen abbildenden Spiegel enthalten. Um je- doch einen möglichst einfachen Strahlengang und eine kostengünstigen Aufbau erreichen zu können, weist die Kollimations- und Fokussieroptik vorzugsweise wenigstens eine Linse auf, bei der es sich um eine brechende Linse oder eine diffraktiv-optische Linse handeln kann.
Um eine gute spektrale Auflösung zu erzielen und eine einfache Auswertung und Kalibrierung der Detektionseinrichtung zu ermöglichen, kann bei der Vorrichtung die Kollimations- und Fokussieroptik achromatisch sein. Darunter wird verstanden, daß diese Optik in dem Spektralbereich, in dem die spektrographische Einrichtung arbeitet, chromatisch korrigiert ist; vor- zugsweise liegen die Brennpunkte für zwei verschiedene Wellenlängen in dem vorgegebenen Spektralbereich aufeinander. Die Verwendung einer achromatischen Optik hat den Vorteil, daß die von dem Erfassungsbereich ausgehende, auf die dispergierende Einrichtung gelenkte Strahlung in guter Näherung nicht zusätzlich spektral aufgespalten wird und insbesondere bei der Fokussierung der Spektralkomponenten auf die Detektionseinrichtung chromatische Aberrationen in allenfalls geringem Umfang auftreten. Um bei Verwendung einer Eintrittsblende oder einer äquivalenten Einrichtung der durch die Größe der Blendenöffnung, beispielsweise bei einer Spaltblende der Spaltbreite, gegebenen theoretischen Auflösungsgrenze möglichst nahe- zukommen, wird dabei angestrebt, die durch Chromasie in dem nachzuweisenden Spektralbereich bzw. dem Arbeitsspektralbereich der Vorrichtung entstehende Unschärfekreis eines Bildpunktes auf der Detektionseinrichtung kleiner bleibt als vorzugsweise 1/5, besonders bevorzugt 1/10, der Größe der Blendenöffnung.
Grundsätzlich kann die Detektionseinrichtung beliebig relativ zu dem Strahlengang der Strahlung von dem Erfassungsbereich angeordnet und ausgerichtet sein. Es ist jedoch bei der Vorrichtung bevorzugt, daß die Richtung der auf die Kollimations- und Fokussieroptik fallenden Strahlung aus dem Erfassungsbereich gegenüber einer durch die Spektralkomponenten im Bereich zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik und der Detektionseinrichtung aufgespannten Fläche geneigt ist. Diese Ausführungsform erlaubt eine besonders platzsparende Anordnung der Detektionseinrichtung. Insbesondere in dem Fall, daß die Spektralkomponenten als Fläche eine Ebene aufspannen, kann die Detektionseinrichtung eine in Richtung der Ebene verlaufende Zeile von Detektionselementen umfassen, die ober- oder unterhalb einer durch den Strahlengang der von dem Erfassungsbereich ausgehenden Strahlung gegebenen Ebene verläuft. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Richtung der Strahlung aus dem Erfassungsbereich zwischen der Kollimati- ons- und Fokussieroptik und der dispergierenden Einrichtung gegenüber einer durch die Spektralkomponenten im Bereich zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik und der dispergierenden Einrichtung aufgespannten Fläche geneigt ist. Weiter kann bei der Vorrichtung wenigstens in einem Abschnitt unmittelbar vor der Kollimations- und Fokussieroptik eine geometrische Projektion der aus dem Erfassungsbereich kommenden Strahlung auf eine durch die auf die Detektionseinrichtung fallenden Spektralkomponenten aufgespannte und begrenzte Fläche in dieser Fläche liegen. Hierdurch ergibt sich eine besonders raumsparende Anordnung.
Weiter können bei der Vorrichtung im Strahlengang von dem Erfassungsbereich zu der spektrographischen Einrichtung eine in der Brennfläche der KoI- limations- und Fokussieroptik angeordnete Blende und eine Abbildungsoptik zur Abbildung des Erfassungsbereichs auf die Blende angeordnet sein. Die Blende kann dabei insbesondere durch einen Blendenkörper mit einer Blendenöffnung oder auch durch ein strahlumlenkendes Element bzw. Umlenkelement, beispielsweise einen Spiegel oder einen Strahlteiler, mit einer eine Blende darstellenden, die Detektionsstrahlung wenigstens teilweise reflektierenden Fläche verkörpert sein.
Besonders bevorzugt kann dann die Detektionseinrichtung in einer Richtung von der Blende beabstandet sein, die orthogonal zu der Richtung verläuft, in der die Spektralkomponenten aufgetrennt sind. Damit ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Vorrichtung.
Dabei liegt die Blende vorzugsweise in Richtung der räumlichen Aufspaltung der Spektralkomponenten gesehen seitlich neben der Detektionsein- richtung. Seitlich kann dabei auch, je nach Ausrichtung der Vorrichtung zum Boden, ober- oder unterhalb bedeuten. Wird eine Detektionseinrichtung mit einer Zeile mit Detektionselementen verwendet, schneidet eine Senkrechte von der Blende auf die Zeile vorzugsweise die Zeile selbst. Grundsätzlich kann als dispergierende Einrichtung jedes optische Bauelement oder eine Kombination optischer Bauelemente verwendet werden, das bzw. die einfallende Strahlung wenigstens teilweise in Spektralkomponenten aufspaltet, die sich in entsprechend der jeweiligen Wellenlänge in verschie- denen Richtungen ausbreiten. Beispielsweise kann ein Prisma verwendet werden. Vorzugsweise weist die dispergierende optische Einrichtung der Vorrichtung jedoch ein optisches Gitter auf. Als Spektralkomponenten können dabei vorzugsweise die Spektralkomponenten der ersten Beugungsordnung verwendet werden, wobei jedoch auch die Verwendung höherer Beu- gungsordnungen denkbar ist. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, daß Gitter für beliebige Bereiche des optischen Spektrums, insbesondere für den infraroten Bereich einfach und kostengünstig erhältlich sind. Bei dem Gitter kann es sich um beliebige, beispielsweise mechanisch, lithographisch oder holographisch hergestellte, Gitter handeln.
Vorzugsweise ist das Gitter dabei ein Reflexionsgitter, das die Spektralkomponenten unmittelbar zurück in die Kollimations- und Fokussieroptik lenkt, wodurch ein besonders kompakter Aufbau erzielt werden kann.
Weiter ist es bevorzugt, daß das Gitter relativ zu der Detektionseinrichtung so ausgerichtet und so gewählt ist, daß die Strahlung der nullten Beugungsordnung nicht auf die Detektionseinrichtung fällt. Dies hat den Vorteil, daß die nullte Beugungsordnung optional für andere Untersuchungen genutzt werden kann. Als Gitter kann insbesondere ein Stufengitter verwendet wer- den. Besonders bevorzugt wird als Stufengitter ein Blaze-Gitter eingesetzt. Dies hat den Vorteil, daß durch entsprechende Ausbildung und Anordnung des Gitters die Strahlung der zur Bildung der Spektralkomponenten vorgegebenen Beugungsordnung eine besonders hohe Intensität erhalten kann. Das Gitter kann mit seiner dispergierend wirkenden Linienstruktur orthogonal zu der optischen Achse der Kollimations- und Fokussieroptik ausgerichtet sein. In diesem Fall muß dann die von dem Erfassungsbereich ausgehende Strahlung gegen die optische Achse geneigt auf das Gitter fallen. Vor- zugsweise sind jedoch Linienstrukturen des Gitters gegenüber der optischen Achse der Kollimations- und Fokussieroptik geneigt. Dies ermöglicht eine einfache Justierung aller zwischen dem Erfassungsbereich und der Kollimations- und Fokussieroptik angeordneten Bauelemente aufeinander.
Weiter kann die dispergierende optische Einrichtung selbst reflektiv oder mit einem reflektiven Element integriert sein, wodurch sich die Anzahl der optischen Bauelemente reduziert. Es ist jedoch auch möglich, daß als dispergierende Einrichtung eine in Transmission dispergierende optische Einrichtung verwendet wird, wobei dann ein Umlenkelement, beispielsweise ein Spiegel, vorgesehen ist, um die von der Einrichtung erzeugten Strahlkomponenten in die Kollimations- und Fokussieroptik zurückzuwerfen. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Detektionseinrich- tung wenigstens zwei Randdetektionselemente auf, die so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil des Detektionsstrahlengangs zwischen diesen hin- durch verläuft. Der Detektionsstrahlengang von dem Erfassungsbereich zu der dispergierenden Einrichtung verläuft als wenigstens teilweise durch die Detektionseinrichtung, was einen vorteilhaft raumsparenden Aufbau ergibt.
Dieser raumsparende Aufbau ergibt sich jedoch nicht nur bei der Vorrich- tung nach der ersten Alternative bzw. bei Verwendung der Kollimations- und Fokussieroptik.
Die Aufgabe wird vielmehr nach einer zweiten Alternative allgemeiner auch gelöst durch eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdoku- menten mit einem Erfassungsbereich, in dem sich bei der Untersuchung ein Wertdokument befindet, und einer spektrographischen Einrichtung, umfassend eine räumlich dispergierende optische Einrichtung zur wenigstens teilweisen Zerlegung aus dem Erfassungsbereich entlang eines Detektions- strahlengangs kommender optischer Strahlung in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten, und eine in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösende Detektionseinrichtung zur Detektion der Spektralkomponenten, die wenigstens zwei Randdetektionselemente aufweist, die so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil des Detektionsstrahlengangs zwischen diesen hin- durch verläuft.
Die Detektionseinrichtung kann bei beiden Alternativen neben den beiden genannten Randdetektionselementen noch weitere Detektionselemente aufweisen, die jeweils an die Detektionselemente anschließend in einer Zeile angeordnet sind. Die Randdetektionselement brauchen sich dabei, bis auf ihre Lage, nicht von eventuell vorhandenen anderen Detektionselementen zu unterscheiden, obwohl dies möglich ist. Es ergibt sich dann eine Detektionseinrichtung mit zwei Detektorzeilen von entlang einer Zeile angeordneten Detektionselementen. Die Detektorzeilen bilden eine Lücke, durch die wenigstens ein Teil des Detektionsstrahlengangs führt. Die beiden Randdetektionselemente sind auf beiden Seiten der Lücke angeordnet.
Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich bei beiden Alternativen, wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß im Bereich der beiden Randdetekti- onselemente der Detektionsstrahlengang parallel zu einer durch einen Strahlengang der Spektralkomponenten bestimmten Fläche verläuft. Insbesondere können der Detektionsstrahlengang nach den beiden Randdetektionselementen und die Strahlengänge der Spektralkomponenten wenigstens teilweise in einer Ebene verlaufen, so daß sich ein besonders flacher Aufbau ergibt. Prinzipiell kann bei einer Vorrichtung nach der zweiten Alternative die dispergierende Einrichtung wie bei der ersten Alternative beschrieben ausgebildet sein, wobei jedoch die veränderten Strahlengänge zu beachten sind. Insbesondere kann die dispergierende Einrichtung reflektierend wirken. Wird keine Kollimations- und Fokussieroptik verwendet, ist es bei einer Vorrichtung nach der zweiten Alternative besonders bevorzugt, daß die räumlich dispergierende optische Einrichtung ein abbildendes dispergieren- des Element aufweist, das aus dem Erfassungsbereich zwischen den Randde- tektionselementen hindurch getretene optische Strahlung für wenigstens einen vorgegebenen Spektralbereich aufgespaltet in Spektralkomponenten auf die Detektionseinrichtung, vorzugsweise deren Detektionselemente einschließlich der Randdetektionselemente, fokussiert. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, daß nur wenige Bauteile verwendet zu werden brauchen.
Für die dispergierende Einrichtung der Vorrichtung nach der zweiten Alternative gelten die Ausführungen zu der der ersten Alternative entsprechend. Insbesondere kann die dispergierende optische Einrichtung vorzugsweise ein optisches Gitter aufweisen, das vorzugsweise ein Stufengitter ist, dessen Stufen so gewählt sind, daß die Strahlung der nullten Beugungsordnung nicht auf die Detektionseinrichtung fällt. Die Verwendung eines Gitters erlaubt eine besonders variable Einstellung der Aufspaltung der Spektralkomponenten. Darüber hinaus kann das Gitter einfach als Reflexionsgitter ausgeführt sein, so daß sich ein Aufbau mit wenigen Elementen ergibt.
Ist das Gitter ein Liniengitter, verlaufen vorzugsweise die Linienstrukturen des Gitters orthogonal zu dem Detektionsstrahlengang unmittelbar vor dem optischen Gitter. Dadurch können die Spektralkomponenten wieder auf die Detektionselemente der Detektionseinrichtung gelenkt werden. In dem Bereich zwischen den beiden Randdetektionselementen wird keine Spektralkomponente detektiert. Es ist daher bei einer Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen bevorzugt, daß ein Strahlengang von der räumlich dispergierenden Einrichtung zu der Detektionseinrichtung so verläuft, daß eine Spektralkomponente einer vorgegebenen Wellenlänge zwischen die beiden Randdetektionselemente gelenkt wird. Insbesondere können hierzu die Detektionseinrichtung bzw. deren Detektionselemente und die disper- gierende Einrichtung in geeigneter Weise zueinander angeordnet sein. Die Wellenlänge kann je nach Verwendungszweck der Vorrichtung vorgegeben sein. Soll die Vorrichtung beispielsweise zur Messung von Lumineszenzoder Raman-Strahlung verwendet werden, ist die vorgegebene Wellenlänge vorzugsweise die Wellenlänge der Anregungsstrahlung, mit der die Lumineszenz- bzw. die Raman-Strahlung angeregt wird.
Insbesondere zur Prüfung von Banknoten ist es oft wünschenswert, Strahlung in verschiedenen Bereichen des optischen Spektrums, insbesondere im sichtbaren und infraroten Teil des optischen Spektrums spektral aufgelöst detektieren zu können. Bei einer Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen ist daher bevorzugt, daß die zwei Randdetektionselemente jeweils un- terschiedliche spektrale Detektionsbereiche aufweisen. Verfügt die Detektionseinrichtung über zwei Detektorzeilen, an deren gegenüberliegenden Enden die beiden Randdetektionselemente angeordnet sind, weisen vorzugsweise die Detektionselemente beider Zeilen jeweils gleiche spektrale Detektionsbereiche auf, so daß sich die Detektionsbereiche der Detektionselemente auf den gegenüberliegenden Seiten der Lücke unterscheiden. Insbesondere kann eine Detektorzeile Detektionselemente zur Detektion von Strahlung wenigstens im sichtbaren Bereich optischer Strahlung, zum Beispiel auf der Basis von Silizium, und die andere Detektionselemente zur Detektion von Strahlung im Infrarotbereich optischer Strahlung, vorzugsweise mit Wellen- längen größer als 900 nm auf der Basis von Indium-Gallium- Arsenid- Halbleitern aufweisen. Dies bietet den Vorteil einer spektral besonders breit- bandigen Detektion bei nur geringem Platzbedarf. Insbesondere kann der Nachteil überwunden werden, daß Detektionselemente auf der Basis von Silizium im Spektralbereich mit Wellenlängen größer als 1100 nm ein für praktische Detektionszwecke zu geringe Sensitivität besitzen.
Um bei möglichst kurzen Erfassungszeiten noch ein gutes Signal- Rauschverhältnis erzielen zu können, ist es weiter bei einer Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen bevorzugt, daß wenigstens einige Detek- tionselemente der Detektionseinrichtung eine sensitive Fläche von wenigstens 0,1 mm2 aufweisen. Damit können sich insbesondere erhebliche Vorteile im Vergleich zur Verwendung von CCD-Elementen in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis und die Erfassungszeit ergeben.
Besonders bevorzugt verfugt die Detektionseinrichtung, insbesondere zusätzlich zu den beiden Randdetektionselementen, über Detektionselemente, mittels derer gleichzeitig Detektionssignale erzeugbar sind, die eine Eigenschaft, insbesondere die Intensität, der auf sie fallenden Strahlung wiedergeben. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die von den Detektion- selementen aus den Spektralkomponenten erzeugten Detektionssignale gleichzeitig erfaßt werden können, was, insbesondere im Vergleich zu CCD- Feldern, eine hohe Erfassungsgeschwindigkeit bzw. Wiederholrate der Messung zuläßt. Insbesondere können die Detektionselemente unabhängig voneinander auslesbar sein bzw. unabhängig voneinander Detektionssignale erzeugen.
In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, daß die Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen eine über Signalverbindungen mit den Detektionse- lementen verbundene Auswerteeinrichtung aufweist, die mittels der Detek- tionselemente gebildete Detektionssignale parallel erfaßt. Eine solche Vor- richtung kann vorzugsweise dazu verwendet werden, nach Abstrahlung nur eines Pulses wenigstens ein Spektrum vorzugsweise eine zeitliche Folge von Spektren zu erfassen, was insbesondere zur Untersuchung von Lumineszenzphänomenen vorteilhaft ist.
Dabei erweist es sich als sehr vorteilhaft, wenn die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal, das die Abgabe eines Pulses von Beleuchtungsstrahlung auf den Erfassungsbereich wiedergibt, Detektionssignale der Detektionselemente der Detektionseinrichtung erfaßt. Damit kann sehr ein- fach und gleichzeitig genau eine Untersuchung von Lumineszenz, beispielsweise einer Banknote, erfolgen, da der zeitliche Abstand zwischen Pulsabgabe und Erfassung festgelegt werden kann.
Um eine Reduktion des Signal-Rausch- Verhältnisse der Detektion durch Fremdstrahlung einschränken oder gar vermeiden zu können, ist bei den Vorrichtungen nach beiden Alternativen vorzugsweise im Detektionsstrah- lengang zwischen dem Erfassungsbereich und der räumlich dispergierenden optischen Einrichtung ein Filter angeordnet ist, das Strahlung in einem vorgegebenen Spektralbereich unterdrückt. Der vorgegebene Spektralbereich kann wiederum in Abhängigkeit von der Verwendung der Vorrichtung gewählt sein. Wird die Vorrichtung beispielsweise zur Messung von Lumineszenz- oder Raman-Strahlung verwendet, kann der vorgegebene Spektralbereich beispielsweise der Spektralbereich der Anregungsstrahlung sein, mit der die Lumineszenz- bzw. die Raman-Strahlung angeregt wird. Es ist je- doch auch möglich, Filter zu verwenden, die Strahlung nur in einem durch die zu detektierenden Spektralkomponenten gegebenes Spektralbereich durchlassen, Strahlung außerhalb des Bereichs jedoch wenigstens stark abschwächen. Weiter ist es bei einer Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen bevorzugt, daß im Strahlengang zwischen dem Erfassungsbereich und einem durch die beiden Randdetektionselemente gebildeten Zwischenraum oder der Kollimations- und Fokussieroptik ein Strahlteiler vorgesehen ist, mittels dessen ein Teil der optischen Strahlung aus dem Erfassungsbereich aus einem Strahlengang zu der Kollimations- und Fokussieroptik auskoppelbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die von dem Erfassungsbereich ausgehende Strahlung nicht nur spektral untersucht, sondern wenigstens teilweise auch noch für andere Untersuchungen, beispielsweise zu Abbildungszwecken oder zur Spektralanalyse anderer, nicht mittels der spektrographischen Einrichtung analysierbarer Spektralbereiche, verwendet werden kann. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erwähnte Filter durch den Strahlteiler gebildet, der dazu entsprechend ausgebildet ist.
Je nach Art der Beleuchtung braucht die Vorrichtung nicht unbedingt einen Eintrittsspalt bzw. allgemeiner eine Eintrittsblende oder eine andere Einrichtung, die die gleiche Funktion erfüllt, zu besitzen. Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen jedoch über wenigstens ein Bauteil, das die Funktion einer Eintrittsblende erfüllt.
So kann die Vorrichtung beispielsweise über eine Eintrittsblende verfügen, die wenigstens näherungsweise, d.h. im Tiefenschärfenbereich der entlang des Strahlengangs nach dem Eintrittsspalt angeordneten abbildenden Elemente, in der Ebene der Detektionselemente liegen. Diese Eintrittsblende kann als separates Bauteil vorgesehen sein, vorzugsweise wird sie jedoch durch die Detektionselemente und/ oder einen oder mehrere Träger für die Detektionselemente gebildet. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau. Bei Verwendung eines Strahlteilers oder eines strahlumlenkenden Elements im Detektionsstrahlengang von dem Erfassungsbereich bis zu der dispergierenden Einrichtung kann der Strahlteiler oder das strahlumlenken- de Element, beispielsweise ein Spiegel, ebenfalls die Funktion des Eintrittsspalts erfüllen. Eine besonders verlustfreie Übertragung der Detektionsstrah- lung bei gleichzeitiger Abschirmung vor Fremdstrahlung kann bei einer Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen vorzugsweise dadurch er- reicht werden, daß in dem Detektionsstrahlengang ein Lichtleiter zur Führung der Detektionsstrahlung angeordnet ist, dessen Ende zwischen den beiden Randdetektionselementen angeordnet ist. Das Ende kann vorzugsweise ebenfalls die Funktion einer Eintrittsblende übernehmen. Unter einem Lichtleiter wird dabei insbesondere auch jedes Element zur Führung und gegebenenfalls auch Umlenkung optischer Strahlung verstanden, die mittels der dispergierenden Einrichtung und der Detektionseinrichtung spektral aufgelöst erfaßbar ist. Je nach Ausführung dieser Einrichtungen kann der Lichtleiter also insbesondere auch zur Leitung von nichtsichtbarer optischer Strahlung im Infrarotbereich ausgelegt sein.
Obwohl grundsätzlich eine Beleuchtung des Erfassungsbereichs mit Umgebungslicht denkbar ist, verfügt eine Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen vorzugsweise über eine Strahlungsquelle zur Abgabe von optischer Beleuchtungsstrahlung in wenigstens einem vorgegebenen Wellenlän- genbereich in den Erfassungsbereich. Die Beleuchtungsstrahlung kann dabei als Auflicht oder Durchlicht verwendet werden.
Vorzugsweise weist eine Vorrichtung gemäß einer der beiden Alternativen zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs wenigstens eine Halbleiterstrah- lungsquelle auf. Die Verwendung von Halbleiterstrahlungsquellen hat eine Reihe von Vorteilen. So haben Halbleiterstrahlungsquellen in der Regel eine deutlich längere Lebensdauer als andere Strahlungsquellen. Zudem benötigen sie zur Abgabe von optischer Strahlung einer vorgegebenen Leistung weniger Eingangsleistung und erzeugen weniger Abwärme, was die Anfor- derungen an die Kühlung der Einrichtung deutlich reduziert. Darüber hin- aus sind Halbleiterstrahlungsquellen für verschiedene Wellenlängenbereiche erhältlich, so daß einfach Anregungsstrahlung in vorgegebenen Wellenlängenbereichen erzeugt werden kann. Als Halbleiterstrahlungsquellen kommen beispielsweise Leuchtdioden oder Superlumineszenzdioden, vorzugs- weise aber Halbleiterlaser in Betracht. Unter Halbleiterstrahlungsquellen werden dabei nicht nur Bauelemente auf der Basis von anorganischen Halbleitern, sondern auch solche auf der Basis von organischen Stoffen, insbesondere OLED, verstanden.
Prinzipiell kann bei Verwendung einer Beleuchtung des Erfassungsbereichs in Auflicht die Beleuchtungsstrahlung gegenüber dem Wertdokument geneigt auf dieses gestrahlt werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß im Strahlengang vom Erfassungsbereich zu der spektrographischen Einrichtung ein Strahlteiler angeordnet ist, über den optische Strahlung der Halbleiterstrah- lungsquelle in oder auf den Erfassungsbereich gelangt, insbesondere gelenkt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Beleuchtungsstrahlung orthogonal auf das Wertdokument gelenkt werden kann, wodurch weniger Streustrahlung auftritt, die die Detektion behindern kann. Besonders bevorzugt wird ein dichroitischer Strahlteiler verwendet, mittels dessen Strahlung im Bereich der in den Erfassungsbereich gelangenden Beleuchtungsstrahlung von der von dem Wertdokument ausgehenden der spektralen Zerlegung vorgesehenen Detektionsstrahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, der beispielsweise in Abhängigkeit von wenigstens einem optischen Merkmal des Wertdokuments gewählt sein kann, getrennt werden kann. Dies erhöht das Signal-Rausch- Verhältnis bei der Detektion.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer der beiden Alternativen zur Untersuchung von Wertdokumenten und einem Transportpfad für zu bearbeitende Wertdokumente, der in und/ oder durch den Erfassungsbereich führt. Der Transportpfad kann dabei insbesondere durch eine Transporteinrichtung zum Transport der Wertdokumente, beispielsweise angetrieben Riemen aufweisen. Insbesondere kommen als Bearbeitungsvorrichtungen Vorrichtungen zum Zählen und/ oder Sortieren von Banknoten, Kassenautomaten zur Annahme und Ausgabe von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie Vorrichtungen zur Echtheitsprüfung von Wertdokumenten in Betracht.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknotensortiervorrich- tung,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische, teilweise Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine schematische, teilweise Seitenansicht der Vorrichtung in
Fig. 4, Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 eine schematische, teilweise Seitenansicht der Vorrichtung in
Fig. 6,
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 eine schematische, teilweise Seitenansicht der Vorrichtung in
Fig.8,
Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 eine schematische, teilweise Schnittansicht der Vorrichtung in Fig. 10,
Fig. 12 eine schematische perspektivische Ansicht einer Detektoranordnung mit einem Lichtleiter der Vorrichtung in Fig. 10,
Fig. 13 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Banknoten nach noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Detekti- onselementen mit unterschiedlichen Breiten. In Fig. 1 ist als Beispiel für eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten eine Banknotensortiervorrichtung 1 mit einer Untersuchungs Vorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Die Banknotensortiervorrichtung 1 weist in einem Gehäuse 2 ein Eingabefach 3 für Banknoten BN auf, in die zu bearbeitenden Banknoten BN als Bündel entweder manuell oder automatisch, gegebenenfalls nach einer vorher- gehenden Entbanderolierung, zugeführt werden können und dann dort einen Stapel bilden. Die in das Eingabefach 3 eingegebenen Banknoten BN werden durch einen Vereinzier 4 vom Stapel vereinzelt abgezogen und mittels einer Transporteinrichtung 5, die einen Transportpfad definiert, durch eine Sensoreinrichtung 6 hindurchtransportiert, die zur Untersuchung der Banknoten dient. Die Sensoreinrichtung 6 verfügt in diesem Ausführungsbeispiel über mehrere, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebrachte Sensormodule. Die Sensormodule dienen dabei zur Prüfung der Echtheit, des Zustande und des Nennwerts der geprüften Banknoten BN. Nach Durchlauf durch die Sensoreinrichtung 6 werden die geprüften Banknoten BN in Ab- hängigkeit von den Untersuchungs- bzw. Prüfergebnissen der Sensoreinrichtung 6 und von vorgegebenen Sortierkriterien über Weichen 7, die jeweils über Weichenstellsignale zwischen zwei verschiedenen Stellungen hin- und herstellbar sind, und zugehörige Spiralfachstapler 8 in Ausgabefächer 9 sortiert ausgegeben, aus denen sie entweder manuell entnommen oder automa- tisch abtransportiert werden können. Die Steuerung der Banknotensortiervorrichtung 1, insbesondere die Umsetzung von Untersuchungssignalen der Sensoreinrichtung 6 in Weichenstellsignale für die Weichen 7, erfolgt dabei mittels einer Steuereinrichtung 10. Wie bereits erwähnt, weist die Sensoreinrichtung 6 in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Sensormodule auf, von denen nur das Sensormodul 11, eine Vorrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten, im Beispiel Banknoten BN, nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, im folgenden als Untersuchungsvorrichtung bezeichnet, in den Figuren gezeigt und im folgenden genauer beschrieben ist. Die Sensormodule zur Erkennung des Zustande, d.h. der Umlauffähigkeit, und des Nennwerts bzw. der Denomination der Banknoten BN sind gewöhnliche, dem Fachmann bekannte Sensormodule und brauchen daher nicht genauer beschrieben zu werden.
Die Untersuchungsvorrichtung 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Detektion und Analyse von Lumineszenzstrahlung ausgelegt, die bei Beleuchtung vorgegebener Banknoten mit optischer Strahlung vorgegebener Wellenlänge, im Beispiel im Infrarotbereich des Spektrums, angeregt wird.
Die Untersuchungsvorrichtung 11 verfügt über ein Sensorgehäuse 12 mit einer durch eine für die zur Untersuchung verwendete optische Strahlung transparenten Scheibe 13, die ein Fenster zu einem Erfassungsbereich 14 verschließt, in dem sich eine Banknote BN während einer Untersuchung wenig- stens teilweise befindet. Das Sensorgehäuse 12 mit der Scheibe 13 ist so ausgebildet und insbesondere verschlossen, daß ein unerlaubter Zugriff auf die darin enthaltenen Komponenten nicht ohne Beschädigung des Sensorgehäuse 12 und/ oder der Scheibe 13 möglich ist.
Der unter anderem durch die Anordnung und Eigenschaften der optischen Bauelemente der Untersuchungs Vorrichtung 11 eingegrenzte Erfassungsbereich 14 wird auf der dem Sensorgehäuse 12 gegenüberliegenden Seite durch eine prinzipiell optionale Platte 33 begrenzt, so daß eine Banknote BN in einer in Fig. 2 orthogonal zu der Zeichenebene verlaufenden Richtung T mit- tels der in Fig. 2 nicht gezeigten Transporteinxichtung 5 an der Scheibe 13 vorbeitransportiert werden kann.
Die Untersuchungs Vorrichtung 11 verfügt über eine Beleuchtungseinrich- tung 15 zur Abgabe von Beleuchtungsstrahlung in den Erfassungsbereich 14 und insbesondere auf ein in dem Erfassungsbereich 14 wenigstens teilweise befindliches Wertdokument, im Beispiel eine Banknote BN, und eine spek- trographische Einrichtung 16 zur Untersuchung und insbesondere spektral aufgelösten Detektion von aus dem Erfassungsbereich 14 bzw. einem Wert- dokument darin ausgehender optischer Strahlung. Im Beispiel umfaßt die Detektionsstrahlung Lumineszenzstrahlung in einem durch die Art der Wertdokumente vorgegebenen Wellenlängenbereich, beispielsweise infrarote Lumineszenzstrahlung. Diese von dem Erfassungsbereich 14 in Richtung der Scheibe 13 ausgehende optische Strahlung wird im Folgenden auch als Detektionsstrahlung bezeichnet. Eine Detektionsoptik 17 dient dazu, aus dem Erfassungsbereich 14 durch die Scheibe 13 in das Sensorgehäuse 12 gelangende optische Strahlung, d.h. die Detektionsstrahlung, in die spektro- graphische Einrichtung 16 einzukoppeln.
Die Beleuchtungseinrichtung 15 verfügt über eine Halbleiterstrahlungsquelle 18 in Form eines Halbleiterlasers, der im Beispiel optische Strahlung im sichtbaren Bereich abgibt, und eine Beleuchtungsoptik. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterlaser auch zur Abgabe von Strahlung im infraroten Bereich ausgelegt sein. Die Beleuchtungsoptik besitzt in einem Beleuchtungsstrahlengang eine erste Kollimatoroptik 19 zur Bildung eines Beleuchtungsstrahls bzw. parallelen Beleuchtungsstrahlenbündels 20 aus der von der Halbleiterstrahlungsquelle 18 abgegebenen optische Strahlung, einen dichroitischen Strahlteiler 21, der für die Strahlung des Beleuchtungsstrahls bzw. Beleuchrungsstrahlenbündels 20 reflektiv ist und den Beleuch- tungsstrahl bzw. das Beleuchtungsstrahlenbündel 20 um im Beispiel 90° auf die Scheibe 13 ablenkt, und eine erste Kondensoroptik 22 zur Fokussierung der Beleuchtungsstrahlung durch die ebenfalls einen Teil der Beleuchtungsoptik bildenden Scheibe 13 in den Erfassungsbereich 14, insbesondere ein Wertdokument BN in dem Erfassungsbereich 14.
Die Detektionsoptik 17 umfaßt entlang eines Detektionsstrahlengangs, der sich von dem Erfassungsbereich 14 bzw. dem Wertdokument BN darin zur der spektrographischen Einrichtung 16 und in diese hinein erstreckt, neben der Scheibe 13 die erste Kondensoroptik 22, die von einem Punkt auf dem Wertdokument BN in dem Erfassungsbereich 14 ausgehende Strahlung in ein paralleles Strahlenbündel sammelt, den Strahlteiler 21, der für die der spektrographischen Einrichtung 16 zuzuführende Strahlung transparent ist, aber als Streustrahlung in den Detektionsstrahlengang gelangende Beleuchtungsstrahlung durch Reflexion aus dem Detektionsstrahlengang ausfiltert, und eine zweite Kondensoroptik 23 zur Fokussierung der parallelen Detek- tionsstrahlung auf eine Eintrittsöffnung der spektrographischen Einrichtung 16. Zwischen der zweiten Kondensoroptik 23 und der spektrographischen Einrichtung 16 sind optional ein Filter 24 zur Ausfilterung unerwünschter spektraler Anteile aus dem Detektionsstrahlengang, insbesondere im WeI- lenlängenbereich der Beleuchtungsstrahlung, sowie ein Umlenkelement 25, im Beispiel ein Spiegel, zur Umlenkung der Detektionsstrahlung um einen vorgegebenen Winkel, im Beispiel 90°, angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Filter 24 in dem parallelen Strahlengang vor der zweiten Kondensoroptik 23 angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, daß bei- spielsweise Interferenzfilter einfach eingesetzt werden können.
Die spektrographische Einrichtung 16 verfügt über eine Eintrittsblende 26 mit einer im Ausführungsbeispiel spaltförmigen Blendenöffnung 27, deren Längsausdehnung wenigstens näherungsweise orthogonal zu der durch den Detektionsstrahlengang definierten Ebene verläuft. Durch die Blendenöffnung 27 eintretende Detektionsstrahlung wird durch eine im Beispiel achromatische Kollimations- und Fokussieroptik 28 der spektrographischen Einrichtung 16 gebündelt. Die Kollimations- und Fokus- sieroptik 28 ist in den Figuren nur symbolische als Linse dargestellt, wird jedoch tatsächlich häufig als Kombination von Linsen ausgeführt sein. Darunter, daß diese Optik achromatisch ist, wird verstanden, daß sie in dem Wellenlängenbereich, in dem die spektrographische Einrichtung 16 arbeitet in Bezug auf chromatische Aberrationen korrigiert ist. Eine entsprechende Korrektur in anderen Wellenlängenbereichen ist nicht notwendig. Die Eintrittsblende 26 und die Kollimations- und Fokussieroptik 28 sind so angeordnet, daß die Blendenöffnung 27 wenigstens in guter Näherung in der ein- trittsblendenseitigen Brennfläche der Kollimations— und Fokussieroptik 28 liegt.
Die spektrographische Einrichtung 16 verfügt weiter über eine räumlich dispergierende Einrichtung 29, im Beispiel ein optisches Gitter, das einfallende Detektionsstrahlung, d.h. aus dem Erfassungsbereich kommende optische Strahlung, wenigstens teilweise in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten zerlegt.
Eine Detektionseinrichtung 30 der spektrographischen Einrichtung 16 dient zur in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösenden Detektion der Spek- tralkomponenten. Bei der Detektion gebildete Detektionssignale werden einer Auswerteeinrichtung 31 der spektrographischen Einrichtung 16 zugeführt, die die Detektionssignale erfaßt und auf der Basis der Detektionssignale einen Vergleich des erfaßten Spektrums mit vorgegebenen Spektren durchführt. Die Auswerteeinrichtung 31 ist mit der Steuereinrichtung 10 verbunden, um dieser über entsprechende Signale das Ergebnis des Vergleichs zu übermitteln.
Die räumlich dispergierende Einrichtung 29 ist im vorliegenden Beispiel ein Reflexionsgitter mit einer Linienstruktur, deren Linien parallel zu einer Ebene durch die Längsrichtung der Blendenöffnung 27 und einer optischen Achse der Kollimations- und Fokussieroptik 28 verlaufen. Der Linienabstand ist so gewählt, daß die Detektionsstrahlung in einem vorgegebenen Spektralbereich, im Beispiel im Infratoren, spektral zerlegt werden kann. Die dispergierende Einrichtung 29 ist dazu so ausgerichtet, daß die getrennten Spektralkomponenten, im Beispiel die erste Beugungsordnung durch die Kollimations- und Fokussieroptik 28 auf die Detektionseinrichtung 30 fokus- siert werden. Um ein möglichst gutes Signal-Rausch- Verhältnis zu erhalten, sind der Linienabstand und die Lage der dispergierenden Einrichtung 29 so gewählt, daß nicht spektral zerlegte Anteile der Detektionsstrahlung, im Beispiel die nullte Beugungsordnung, nicht in die Kollimations- und Fokussieroptik 28 fallen, sondern auf eine in den Figuren nicht gezeigte Strahlungsfalle, beispielsweise eine für die Detektionsstrahlung absorbierende Platte.
Die Detektionseinrichtung 30 verfügt über eine zeilenförmige Anordnung von Detektionselementen 32 für die Spektralkomponenten, beispielsweise eine Zeile von CCD-Elementen, die wenigstens näherungsweise parallel zur der Richtung der räumlichen Aufspaltung der Spektralkomponenten, d.h. hier der durch die Spektralkomponenten aufgespannten Fläche S, in diesem Fall genauer eine Ebene, ausgerichtet ist. Die Ebene S ist in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht.
Um einen möglichst kompakten Aufbau zu erzielen, ist zum einen die dispergierende Einrichtung 29 in zwei Richtungen gegenüber der Detektion- seinrichtung 30 und der Richtung der einfallenden Detektionsstrahlung zwi- sehen der Kollimations- und Fokussieroptik und des eine Faltung des Strahlengangs bewirkenden reflektiven Bauelements, hier der dispergierenden Einrichtung 29, geneigt. Da im Ausführungsbeispiel die Richtung der Detek- tionsstrahlung zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik 28 und dem reflektiven Baulement, d.h. der dispergierenden Einrichtung 29, parallel zur optischen Achse O der Kollimations- und Fokussieroptik 28 verläuft, ist erstens das ebenen Reflexionsgitter 29 und damit auch dessen Linienstruktur gegenüber der optischen Achse O der Kollimations- und Fokussieroptik 28 in der Ebene des Detektionsstrahlengangs geneigt. Daher ist wenigstens im Bereich zwischen der dispergierenden Einrichtung 29 und der Kollimations- und Fokussieroptik 28 die durch die Spektralkomponenten erzeugte Fläche S, im Beispiel eine Ebene, gegenüber der Richtung der Detektionsstrahlung bzw. der optischen Achse O der Kollimations- und Fokussieroptik um den Winkel ß geneigt. Insbesondere ist eine Normale auf das ebene Reflexionsgit- ter 29 in der Ebene des Detektionsstrahlengangs um einen Winkel ß gegenüber der optischen Achse O der Kollimations- und Fokussieroptik 28 geneigt (vgl. Fig. 3). Zweitens ist die dispergierende Einrichtung 16, genauer das Einfallslot für spekulare Reflexion, d.h. hier die Normale auf die Ebene der Linienstruktur des Reflexionsgitters 29, um einen Winkel α gegenüber der Richtung der Detektionsstrahlung bzw. der optische Achse O zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik 28 und der dispergierenden Einrichtung 29 geneigt.
Zum anderen ist die Zeile von Detektionselementen 32 der Detektionsein- richtung 30 wenigstens näherungsweise in einer Ebene mit der Blendenöffnung 27 und in einer Richtung orthogonal zu der durch die Ausbreitungsrichtungen der Spektralkomponenten definierten Ebene S von der Blendenöffnung 27 beabstandet, in Fig. 3 oberhalb der Blendenöffnung 27, angeordnet. In den Figuren 2 und 3 sind der Übersichtlichkeit halber die Eintritts- blende 26 und die Empfangsflächen der Detektionselemente 32 parallel zur Brennebene der Kollimations- und Fokussieroptik 28 voneinander beabstandet gezeigt, tatsächlich liegen sie jedoch in diesem Beispiel im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene. In der Richtung parallel zur Zeile der Detekti- onselemente 32 gesehen, liegt die Blendenöffnung 27 etwa in der Mitte der Zeile.
Damit ergibt sich auch, wie Fig. 2 entnehmbar ist, daß in dem Abschnitt zwischen der Eintrittsblende 26 und der Kollimations- und Fokussieroptik 28, d.h. insbesondere auch unmittelbar vor der Kollimations- und Fokussierop- tik 28, eine geometrische Projektion der aus dem Erfassungsbereich 14 kommenden Detektionsstrahlung auf eine durch die auf die Detektionseinrich- tung 30 fallenden Spektralkomponenten aufgespannte und begrenzte Fläche A, die in diesem Fall trapezförmig ist, in dieser Fläche liegen. Hierdurch ergibt sich eine besonders raumsparende Anordnung.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Detektionseinrichtung 30, die Eintrittsblende 26, die Kollimations- und Fokussieroptik 28 und die dispergie- rende Einrichtung 29 so ausgebildet und angeordnet, daß sie sich in einem kreiszylindrischen Raumbereich befinden, dessen Zylinderachse durch die optische Achse der Kollimations- und Fokussieroptik 28, und dessen Zylinderdurchmesser durch den Durchmesser der Kollimations- und Fokussieroptik 28, bzw. den der Linse oder größten Linse darin, gegeben sind. Die Länge des Kreiszylindrischen Raumbereichs ist dabei vorzugsweise kleiner als 50 mm, im Beispiel 40 mm. Es ergibt sich so ein besonders geringer Platz- bedarf für die spektrographische Einrichtung, wobei gleichzeitig eine im Vergleich zur Ausdehnung große numerische Apertur erzielt werden kann.
Zur optischen Untersuchung eines Wertdokuments, hier einer Banknote BN im Erfassungsbereich 14, wird das Wertdokument mit Beleuchtungsstrah- lung, im Beispiel zur Anregung von Lumineszenzstrahlung geeignete opti- sehe Strahlung der Halbleiterstrahlungsquelle 18, beleuchtet und die von dem Wertdokument ausgehende optische Strahlung, hier Lumineszenzstrahlung, durch die Detektionsoptik 17 und die Kollimations- und Fokussierop- tik 28 zu einem parallelen Detektionsstrahlenbündel geformt. Dieses wird wenigstens teilweise in Spektralkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen zerlegt, die sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten. In Fig. 2 sind die nullte Beugungsordnung, die ohne spektrale Aufspaltung reflektiert wird, durch eine durchgezogene Linie und durch die erste Beugungsordnung gegebenen Spektralkomponenten für zwei verschiedene Wellenlängen durch gepunktete bzw. gestrichelte Linien dargestellt. Die Spektralkomponenten werden durch die Kollimations- und Fokussieroptik 28 auf die Detektionseinrichtung 30, genauer die Zeile mit Detektionselementen 32 fokussiert, und von diesen räumlich aufgelöst de- tektiert. Jedes Detektionselement 32 ist einer Ausbreitungsrichtung und da- mit in Abhängigkeit von der Wellenlänge einer Spektralkomponente zugeordnet. Die Auswerteeinrichtung 31 bildet daher jeweils aus den Lagen der Detektionselemente 32 und den von diesen jeweils erfaßten Intensitäten ein Spektrum, das dann mit Vergleichsspektren verglichen werden kann.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform in den Figuren 4 und 5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel zum einen in der Art der dispergierenden Einrichtung und zum anderen der Anordnung der Beleuchtungseinrichtung. Für gleiche Bauelemente werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet und die Erläuterungen zu dem ersten Ausführungs- beispiel gelten entsprechend auch hier.
Statt des ebenen Reflexionsgitters 29 wird nun ein Blaze-Gitter 29' verwendet wird, dessen Stufen so geneigt sind, daß die erste Beugungsordnung in Richtung der spekularen Reflexion erfolgt. Dadurch kann eine höhere Inten- sität der Spektralkomponenten erzielt werden. Prinzipiell kann in dem ersten Ausführungsbeispiel die Beleuchtungseinrichtung um die optische Achse der ersten Kondensoroptik 22 gedreht werden, ohne daß sich die Funktion ändert. Um eine möglichst kompakte Bauform erzielen zu können, sind daher in diesem Ausführungsbeispiel die Halbleiterstrahlungsquelle 18 und die Kollimatoroptik 19 neben der Kollimations- und Fokussieroptik 28 angeordnet.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem ersten und zwei- ten Ausführungsbeispiel darin, daß statt des Umlenkelements 25 ein Umlenkelement 25' verwendet wird, das die Eintrittsblende 26 ersetzt. Eine entsprechende Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt. Darin werden für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet und die Erläuterungen zu diesen im ersten Ausführungsbeispiel gelten auch hier. Das Umlenkelement 25' ist nun ein Spiegel von der Größe der Blendenöffnung 27 im ersten Ausführungsbeispiel und in der Brennebene der Kollimations- und Fokussieroptik 28 angeordnet.
Noch weitere bevorzugte Ausführungsformen unterscheiden sich von den zuvor geschilderten Ausführungsformen dadurch, daß die Detektionsein- richtung 30 und die Eintrittsblende 26 integriert sind. Dazu ist die Blendenöffnung in einer Platine ausgebildet, die auch die Detektionselemente 32 trägt.
Bei anderen Ausführungsbeispielen besitzt die Beleuchtungseinrichtung 15 als Strahlungsquelle statt der Laserdiode 18 eine Leuchtdiode, eine Superlumineszenzdiode oder eine OLED. Weiter kann die Beleuchtungseinrichtung 15 in anderen Ausführungsbeispielen wenigstens zwei Halbleiterstrahlungsquellen aufweisen, die optische Strahlung bei unterschiedlichen Schwerpunktwellenlängen, d.h. den mit der Emissionsintensität gewichteten Mittelwert über die Emissionswellenlängen, abgeben und unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar sind. Damit können nacheinander Untersuchungen bei verschiedenen Wellenlängen stattfinden.
Bei anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Eintrittsblende 26 ganz entfallen. Die Beleuchtungseinrichtung 15 ist dann so ausgebildet, daß sie im Erfassungsbereich nur einen schmalen, langgestreckten Bereich beleuchtet, wozu die erste Kondensoroptik 19 eine Zylinderlinse enthalten kann.
Noch weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen darin, daß im Detektionsstrahlengang noch weitere Linsen angeordnet sind, um Abbildungsfehler durch die Elemente der Detektionsoptik und die Kollimations- und Fokussieroptik 28 zu reduzieren oder die Ausleuchtung zu verbessern.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen darin, daß das Umlenkelement 25 bzw. 25' ein Strahlteiler ist, so daß durch diesen hindurchtretende Anteile der Detekri- onsstrahlung zum Beispiel zur Erzeugung eines Bildes des Wertdokuments, ausgekoppelt werden können.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch eine Beleuchtung in Transmission verwendet werden. Weiterhin braucht nicht unbedingt eine reflektive dispergierende optische Einrichtung, wie zum Beispiel das Reflexionsgitter 29, verwendet zu werden. So ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das sich nur in dieser Hinsicht von dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 6 und 7 unterscheidet, mög- lieh, im Detektionsstrahlengang nach der Kollimation- und Fokussieroptik 28 ein Transmissionsgitter 29" anzuordnen, das die Detektionsstrahlung wenigstens teilweise in Spektralkomponenten zerlegt. Die Spektralkomponenten können dann mittels wenigstens eines reflektiven Bauelements 34, beispielsweise eines Spiegels, der gegen die durch die Spektralkomponenten aufgespannte Ebene geneigt ist, zurück in die Kollimations- und Fokussieroptik 28 geworfen werden.
Durch die Faltung des Strahlengangs nach der Kollimations- und Fokussieroptik wird eine wesentlich kompaktere Bauform erreicht als bei einer auch möglichen Vorrichtung, bei der hinter dem Transmissionsgitter statt des
Spiegels eine Fokussieroptik und die Detektionseinrichtung angeordnet sind.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das Sensorgehäuse 12 und/ oder die Platte 33 auch anders ausgebildet sein oder ganz entfallen.
Weiterhin kann in anderen Ausführungsbeispielen die Auswerteeinrichtung 31 in die Steuereinrichtung 10 integriert sein.
Andere bevorzugte Ausführungsformen unterscheiden sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen dadurch, daß statt die Detektionseinrichtung statt einer Zeile von CCD-Elementen zeilenförmig angeordnete Photodetektionselemente, beispielsweise CMOS-Elemente, oder Photodetek- tionselemente zur Detektion von optischer Strahlung in anderen Wellenlängenbereichen aufweist. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Untersuchungsvorrichtung, die wie alle anderen beschriebenen Untersuchungsvorrichtungen beispielsweise in der Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten in Fig. 1 eingesetzt werden kann, ist in den Figuren 10 bis 12 gezeigt.
Die Untersuchungsvorrichtung 11" unterscheidet sich neben der Art der De- tektionselemente von der Untersuchungsvorrichtung 11 in Fig. 1 dadurch, daß nun der Detektionsstrahlengang zwischen zwei Randdetektionselemen- ten einer Detektionseinrichtung tritt und auf die dispergierende Einrichtung gelangt. Insbesondere unterscheiden sich die Untersuchungsvorrichtungen nur dadurch, daß die Detektionseinrichtung 30 durch eine Detektionseinrichtung 34, das Umlenkelement 25 durch einen Lichtleiter 35 und die Auswerteeinrichtung 31 durch eine modifizierte Auswerteeinrichtung 31' ersetzt sind. Darüber hinaus ist die dispergierende Einrichtung 29 anders zu der Detektionseinrichtung 30 ausgerichtet. Da sich die Untersuchungsvorrichtung ansonsten nicht von der des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet, werden für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet und die Ausführungen zu diesem bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels gelten auch hier entsprechend.
Die in Fig. 12 genauer gezeigte Detektionseinrichtung 34 verfügt nun über einen Träger 36, im Beispiel ein Keramiksubstrat, auf dem in einer ersten zellenförmigen Anordnung 39 erste Detektionselemente 37 und in einer zweiten zellenförmigen Anordnung 39 ' zweite Detektionselemente 38 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Detektionselemente 37 und 38 entlang nur einer Geraden angeordnet. In Fig. 12 unterhalb der De- tektionselement 37 bzw. 38 befinden sich mit den Detektionselementen über eine auf dem Träger ausgebildete Verstärkerstufe elektrisch verbundene Kontaktierungselemente 40, die mit Signalverbindungen zu Auswerteschaltungen bzw. -einrichtungen verbunden sind.
Die Detektionselemente 37 und 38 liegen auf gegenüberliegenden Seiten ei- ner Aussparung bzw. Öffnung 41 in dem Träger 36, die in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet ist. Zwischen den beiden Randdetekti- onselementen 42 und 43 befindet sich also eine Lücke.
Die Detektionselemente 37 unterscheiden sich von den Detektionselementen 38 durch ihren spektralen Detektionsbereich.
Bei den Detektionselementen 37 handelt es sich um Detektionselemente zur Detektion von optischer Strahlung im sichtbaren Spektrum und im nahen Infrarot, d.h. bis zur einer Wellenlänge von 1100 nm. Sie weisen in diesem Ausführungsbeispiel einen nutzbaren spektralen Detektionsbereich zwischen 400 nm und 1100 nm auf. Beispielsweise können hier Detektionselemente auf Siliziumbasis verwendet werden.
Bei den Detektionselementen 38 handelt es sich um Detektionselemente zur Detektion von optischer Strahlung im Infrarot. Deren nutzbarer spektraler Detektionsbereich liegt im Ausführungsbeispiel zwischen 900 nm und 1700 nm. Beispielsweise können hier Detektionselemente auf InGaAs-Basis verwendet werden, die im Spektralbereich oberhalb von 900 nm empfindlich sind.
Die Detektektionselemente 37 und 38 sind relativ zu der dispergierenden Einrichtung 29 so angeordnet, daß Spektralkomponenten von der dispergierenden Einrichtung mit Wellenlängen oberhalb 900 nm auf die Detektionselemente 38 und solche mit Wellenlängen unterhalb 900 nm auf die Detekti- onselemente 37 gelenkt werden. Im Vergleich zu CCD-Feldern wird nur eine deutlich geringere Anzahl von Detektionselementen 37 bzw. 38, beispielsweise zwischen zehn und dreißig, verwendet, die jedoch eine größere Detektionsfläche und verkleinertem An- teil von nicht-photosensitiven Bereichen besitzen. Die Detektionsfläche ist dabei dadurch bestimmt, daß nur auf diese auftreffende optische Strahlung erfaßt wird.
Die Detektionsflächen haben vorzugsweise eine Fläche von wenigstens 0,1 mm2, im Beispiel haben sie eine Höhe von 2 mm und eine Breite von 1 mm, wobei nicht-photosensitive Bereiche zwischen benachbarten Detektionselementen eine Ausdehnung von etwa 50 μm hat.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Detektionselemente 37 und 38 ein- zeln unabhängig von einander und insbesondere parallel auslesbar.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet dazu die schon erwähnten Verstärkerstufe für jedes der Detektionselemente einen Analog/ Digitalwandler, der Analogsignale von dem jeweiligen Detektionselement in ein digitales Detektionssignal umsetzt, das die Intensität der auf die Detektionsfläche gefallenen Strahlung wiedergibt.
Im Detektionsstrahlengang ist der aus einem geeigneten transparenten Material gefertigte Lichtleiter 35 angeordnet, der in ihn eintretende Detektions- Strahlung wenigstens in dem von der Untersuchungsvorrichtung detektier- baren Spektralbereich führt und in Richtung der dispergierenden Einrichtung 29 ablenkt.
Ein Ende 44 des Lichtleiters 35, durch das die Detektionsstrahlung aus die- sem austritt, ist in der Öffnung 41 und damit in der Brennfläche der Kollima- tions- und Fokussieroptik 28 angeordnet. Der Detektionsstrahlengang verläuft daher zwischen den beiden Randdetektionselementen 42 und 43 hindurch. Die Austrittsfläche bzw. das Ende 44 des Lichtleiters 35 bilden dabei eine Eintrittsblende bzw. einen Eintrittsspalt für die spektrographische Ein- richrung.
Der Lichtleiter 35 ist dabei relativ zu der optischen Achse O der Kollimati- ons- und Fokussieroptik 28 ausgerichtet, daß die durch das Ende 44 abgegebene Strahlung gemirtelt über den Strahlenbündelquerschnitt wenigstens näherungs weise parallel zu der optische Achse O und orthogonal zu der Fläche des Trägers 36 und insbesondere den zeilenförmigen Anordnungen der Detektionselemente verläuft.
Wie in Fig. 11 erkennbar, ist die dispergierende Einrichtung 29, insbesondere deren Gitterlinien, in der in Fig. 11 gezeigten Ebene orthogonal zu der optischen Achse O ausgerichtet. In der zu der Ebene in Fig. 11 orthogonalen, in Fig. 10 gezeigten Ebene dagegen ist die durch die Gitterlinien gegebene Linienstruktur gegen die optische Achse O geneigt.
Die durch die dispergierende Einrichtung 29 erzeugten Spektralkomponenten werden daher durch die Kollimations- und Fokussieroptik 28 auf die De- tektionseinrichtung 34, genauer die Detektionselemente 37 und 38 fokussiert, die die entsprechenden Spektralkomponenten dann detektieren.
Durch die gewählte Anordnung von Lichtleiter 35, Kollimations- und Fokussieroptik 28, dispergierender Einrichtung 29 und Detektionseinrichtung 34 wird erreicht, daß der Detektionsstrahlengang parallel bzw. teilweise in der durch die Spektralkomponenten, die mittels der dispergierenden Einrichtung 29 erzeugt werden, bestimmten Fläche verläuft. Der Winkel α ist dabei so gewählt, daß eine Spektralkomponente entsprechend einer vorgegebenen Wellenlänge, in diesem Beispiel vorgegeben durch die Anwendung für Lumineszenzmessungen die Anregungswellenlänge für die Lumineszenz, in die Lücke zwischen den beiden Randdetekti- onselementen 42 und 43 fokussiert und damit nicht detektiert wird.
Als Option ist die Auswerteeinrichtung 31' gegenüber der Auswerteeinrichtung 31 zum einen dahingehend modifiziert, daß die Detektionssignale der Detektionselemente bzw. der Detektionseinrichtung im wesentlichen parallel erfaßbar sind. Unter im wesentlichen parallel wird dabei verstanden, daß die Detektionssignale sich in ihren Zeitlagen wenigstens soweit unterscheiden können, wie dies für die Übertragung zu der Auswerteeinrichtung 31 ' beispielsweise mittels eines Multiplexverfahrens über einen Bus, notwendig ist.
Weiter ist die Auswerteeinrichtung 31' dazu ausgebildet, auf ein Pulsabgabesignal für die Halbleiterstrahlungsquelle 18 hin nach einer in Abhängigkeit von der erwarteten Lumineszenz vorgegebenen Zeitspanne die Detektionssignale der Detektionseinrichtung 34 zu erfassen.
Das hierdurch ermöglichte parallele Auslesen der Detektionselemente 37 und 38 ermöglicht kurze Integrationszeiten und insbesondere ein hohe Wiederholfrequenz der Messungen. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zu einer Erhöhung des Signal-/ Rausch- Verhältnisses bei.
Insbesondere kann diese Untersuchungsvorrichtung dazu verwendet werden, eine sogenannte "single-shot"-Messung durchzuführen, bei der auf nur einen Beleuchtungs- bzw. Anregungspuls hin eine einzige Messung der spektralen Eigenschaften der Lumineszenzstrahlung durchgeführt wird, die eine zur Auswertung hinreichende Genauigkeit hat. Weiter kann die Auswerteeinrichtung 31' optional so ausgebildet sein, daß die Untersuchungsvorrichtung dazu verwendet werden kann, nach Abgabe eines Anregungspulses durch die Halbleiterstrahlungsquelle in zeitlicher Folge mehrfach die Detektionssignale der Detektionselemente und damit mehrere Spektren zu erfassen und so eine Auswertung der Zeitentwicklung des Spektrums durchzuführen.
Noch eine weitere Ausführungsform in Fig. 13 unterscheidet sich von dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel in den Figuren 10 bis 12 nur dar- in, daß die Kollimations- und Fokussieroptik 28 und die dispergierenden
Einrichtung 28 in Form eines planen Reflexionsgitters durch ein abbildendes dispergierendes Element 45 ersetzt sind, das deren Funktion übernimmt. Alle anderen Bauteile und Komponenten sind unverändert, so daß für diese die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die Ausführungen zum letzten Ausführungsbeispiel auch hier gelten.
Als abbildendes dispergierendes Element wird nun ein holographisches Gitter 45 verwendet, das die Eintrittsblende 44, im Beispiel das Ende 44 des Lichtleiters 35 auf die Detektionselemente 37 bzw. 38 spektral aufgelöst ab- bildet.
Das abbildende Gitter 24 weist im Beispiel bevorzugt mehr als etwa 300, besonders bevorzugt mehr als etwa 500 Striche bzw. Linien pro mm, d.h. Beugungselemente, auf, um trotz des kompakten Aufbaus noch eine ausrei- chende Dispersion der Lumineszenzstrahlung auf das Detektorelement 21 zu ermöglichen. Dabei beträgt der Abstand zwischen abbildendem Gitter 45 und der Detektionseinrichtung 34 vorzugsweise weniger als etwa 70 mm, besonders bevorzugt weniger als etwa 50 mm. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, daß einzelne Detektionselemente 45 unterschiedliche Abmessungen, insbesondere in Dispersionsrichtung der Spektralkomponenten haben, wie es beispielhaft in der Fig. 14 dargestellt ist. Da üblicherweise nicht alle Wellenlängen des Spek- trums oder nur Wellenlängenbereiche gleicher Breite, sondern gezielt nur einzelne Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche auch unterschiedlicher Breite ausgewertet werden, können die Detektionselemente in ihrer Breite parallel zu der durch die Spektralkomponenten definierten Ebene auf die jeweils auszuwertenden Wellenlängen(bereiche) angepaßt ausgelegt sein.
In noch weiteren Ausführungsbeispielen, insbesondere in solchen, bei denen eine Kollimations- und Fokussieroptik verwendet wird, kann vor der Detek- tionseinrichtung bzw. einer Zeile mit Detektionselementen eine Zylinderlinse angeordnet sein, die Detektionsstrahlung auf die Detektionselemente fo- kussiert und deren Zylinderachse dazu parallel zu der Zeile ausgerichtet ist.
Mittels einer solchen Zylinderlinse kann der zur Detektion verwendete Abschnitt des Erfassungsbereichs in einer Richtung, die einer Richtung orthogonal zu der Zylinderachse der Zylinderlinse entspricht, vergrößert und damit die zur Detektion zur Verfügung stehende Intensität erhöht werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten (BN) mit einem Erfassungsbereich (14), in dem sich bei der Untersuchung ein Wertdokument (BN) befindet, und einer spektrographischen Einrichtung (16), die aufweist: eine räumlich dispergierende optische Einrichtung (29) zur wenigstens teilweisen Zerlegung aus dem Erfassungsbereich (14) kommender optischer Strahlung in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten, eine in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösende Detektionseinrich- tung (30; 34) zur Detektion der Spektralkomponenten, und eine Kollimations- und Fokussieroptik (28) zur Kollimierung der von dem Erfassungsbereich (14) auf die dispergierende Einrichtung (29) ge- lenkten optischen Strahlung und zur Fokussierung wenigstens einiger der mittels der dispergierenden optischen Einrichtung (29) gebildeten Spektralkomponenten auf die Detektionseinrichtung (30; 34).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kollimations- und Fokussierop- tik (28) achromatisch ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Richtung der auf die Kollimations- und Fokussieroptik (28) fallenden Strahlung aus dem Erfassungsbereich (14) gegenüber einer durch die Spektralkomponenten im Bereich zwischen der Kollimations- und Fokussieroptik (28) und der Detektionseinrichtung (30) aufgespannten Fläche geneigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenig- stens in einem Abschnitt unmittelbar vor der Kollimations- und Fokus- sieroptik (28) eine geometrische Projektion der aus dem Erfassungsbereich (14) kommenden Strahlung auf eine durch die auf die Detektion- seinrichtung (30) fallenden Spektralkomponenten aufgespannte und begrenzte Fläche (A) in dieser Fläche liegt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Strahlengang von dem Erfassungsbereich (14) zu der spektrographischen Einrichtung (16) eine in der Brennfläche der Kollimations- und Fokus- sieroptik (28) angeordnete Blende (26) und eine Abbildungsoptik (22, 23) zur Abbildung des Erfassungsbereichs (14) auf die Blende (26) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die De- tektionseinrichtung (30; 34) in einer Richtung von der Blende (26) beab- standet ist, die orthogonal zu der Richtung verläuft, in der die Spektralkomponenten aufgetrennt sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dispergierende optische Einrichtung (29) ein optisches Gitter aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Gitter (29) so ausgebildet und so gewählt ist, daß die Strahlung der nullten Beugungsordnung nicht auf die Detektionseinrichrung (30; 34) fällt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei der die Linienstrukturen des Gitters (29) gegenüber der optischen Achse (O) der Kollimations- und Fokussieroptik (28) geneigt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Detektionsein- richtung (30; 34) wenigstens zwei Randdetektionselemente (42, 43) auf- weist, die so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil des Detektions- ■ Strahlengangs zwischen diesen hindurch verläuft.
11. Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten mit ei- nem Erfassungsbereich (14), in dem sich bei der Untersuchung ein Wertdokument (BN) befindet, und einer spektrographischen Einrichtung (16), die aufweist: eine räumlich dispergierende optische Einrichtung (29) zur wenigstens teilweisen Zerlegung aus dem Erfassungsbereich (14) entlang eines De- tektionsstrahlengangs kommender optischer Strahlung in spektral getrennte, sich entsprechend der Wellenlänge in verschiedenen Richtungen ausbreitende Spektralkomponenten, und eine in wenigstens einer Raumrichtung ortsauflösende Detektionseinrich- tung (34) zur Detektion der Spektralkomponenten, die wenigstens zwei Randdetektionselemente (42, 43) aufweist, die so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil des Detektionsstrahlengangs zwischen diesen hindurch verläuft.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der im Bereich der beiden Randdetektionselemente (42, 43) der Detektionsstrahlengang parallel zu einer durch einen Strahlengang der Spektralkomponenten bestimmten Fläche verläuft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei der die räumlich dispergierende optische Einrichtung ein abbildendes dispergierendes
Element aufweist, das aus dem Erfassungsbereich zwischen den Randde- tektionselementen hindurch getretene optische Strahlung für wenigstens einen vorgegebenen Spektralbereich aufgespaltet in Spektralkomponenten auf die Detektionseinrichtung fokussiert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die dispergie-
■ rende optische Einrichtung (29) ein optisches Gitter aufweist, das so ausgerichtet und so gewählt ist, daß die Strahlung der nullten Beugungsordnung des Gitters (29) nicht auf die Detektionseinrichtung (30; 34) fällt, wobei das Gitter vorzugsweise ein Stufengitter ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der ein Strahlengang von der räumlich dispergierenden Einrichtung (29) zu der Detektionseinrichtung (30; 34) so verläuft, daß eine Spektralkomponente einer vorgegebenen Wellenlänge zwischen die beiden Randdetektionselemente
(42, 43) gelenkt wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der die wenigstens zwei Randdetektionselemente (42, 43) jeweils unterschiedliche spektrale Detektionsbereiche aufweisen.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im De- tektionsstrahlengang zwischen dem Erfassungsbereich und der räumlich dispergierenden optischen Einrichtung (29) ein Filter angeordnet ist, das Strahlung in einem vorgegebenen Spektralbereich unterdrückt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im De- tektionsstrahlengang zwischen dem Erfassungsbereich (14) und einem durch die beiden Randdetektionselemente (42, 43) gebildeten Zwischen- räum oder der Kollimations- und Fokussieroptik (28) ein Strahlteiler (25) vorgesehen ist, mittels dessen ein Teil der optischen Strahlung aus dem Erfassungsbereich (14) aus dem Detektionsstrahlengang auskoppelbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der in dem Detekti- onsstrahlengang ein Lichtleiter zur Führung der Detektionsstrahlung an- geordnet ist, dessen Ende zwischen den beiden Randdetektionselementen angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenig- stens einige Detektionselemente (32; 37, 38, 42, 43) der Detektionseinrich- tung (30; 34) eine sensitive Fläche von wenigstens 0,1 mm2 aufweisen.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die De- tektionseinrichtung (34), insbesondere zusätzlich zu den beiden Randde- tektionselementen (42, 43), Detektionselemente (32, 37, 38,42, 43) aufweist, mittels derer gleichzeitig Detektionssignale erzeugbar sind, die eine Eigenschaft, insbesondere die Intensität, der auf sie fallenden Strahlung wiedergeben.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine über Signalverbindungen mit den Detektionselementen (32; 37, 38, 42, 43) verbundene Auswerteeinrichtung (11; 11'; 11") aufweist, die mittels der Detektionselemente (32; 37, 38, 42, 43) gebildete Detektionssignale parallel erfaßt.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal, das die Abgabe eines Pulses von Beleuchtungsstrahlung auf den Erfassungsbereich wiedergibt, Detektionssignale der Detektionselemente (32; 37, 38, 42, 43) der Detektionseinrichtung (30; 34) erfaßt.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs (14) wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle (18) aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Strahlengang vom Erfassungsbereich (14) zu der spektrographischen Einrichtung (16) ein Strahlteiler (21) angeordnet ist, über den optische Strahlung der Halbleiterstrahlungsquelle (18) in oder auf den Erfassungsbe- reich (14) gelangt.
26. Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten (BN) mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Transportpfad (5) für zu bearbeitende Wertdokumente (BN), der in und/ oder durch den Erfassungsbereich (14) führt.
27. Verfahren zur optischen Untersuchung eines Wertdokuments (BN), bei dem von dem Wertdokument (BN) ausgehende optische Strahlung durch eine Optik (28) zu einem parallelen Strahlenbündel geformt wird, das Strahlenbündel wenigstens teilweise in Spektralkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen zerlegt wird, die sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten, wenigstens einige der Spektralkomponenten durch die Optik (28) auf eine Detektion- seinrichtung (30; 34) fokussiert werden, und die auf die Detektionsein- richtung (30; 34) fokussierten Spektralkomponenten detektiert werden.
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