(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材を光により照明する照明装置と、
前記シート材により拡散反射された光および／または該シート材を透過した光を受光して対応する電気信号に変換する受光装置と、
前記シート材の検査を行うために、前記電気信号を処理し該電気信号を参照データと比較する評価装置とを備えてなる、所定の搬送方向に所定の搬送速度にて搬送されるシート材を検査する装置であって、
前記照明装置が、（ｉ）前記シート材の搬送方向に沿った所定の幅（Ｂ）および該幅（Ｂ）方向に焦点ライン（Ｆ）を有するシリンドリカルミラーセグメントを有する、少なくとも１つの反射部材と、（ｉｉ）前記シリンドリカルミラーセグメントの前記焦点ライン（Ｆ）上に配設された２つの光源とを有し、
前記受光装置が、少なくとも２つの線形平行ＣＣＤアレイを有する装置であり、該ＣＣＤアレイはキャリアに配設され、前記各ＣＣＤアレイには特定のスペクトル領域の光を透過するフィルタが設けられ、
前記フィルタの少なくとも１つが可視スペクトル領域の光を透過し、前記フィルタのうちの前記可視スペクトル領域用以外のフィルタが不可視スペクトル領域の光を透過し、検査される全スペクトル領域の光により前記シート材を均一に照明するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記受光装置が、フィルタを備えた４つのＣＣＤアレイを有し、該フィルタは各々赤、緑、青（ＲＧＢ）のスペクトル領域および赤外線スペクトル領域における波長の光を透過することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項３】
前記ＣＣＤアレイは、感光面を備えた画素を有し、該感光面の大きさが、与えられたパラメータに応じて最適化されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項４】
前記照明装置および前記受光装置が、前記シート材に対して垂直な軸上に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項５】
前記受光装置が、所定の幅（Ｂ）および長さ（Ｌ）を有する照明エリアを前記ＣＣＤアレイに結像する光学装置を備えてなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項６】
前記照明エリアの幅（Ｂ）が、少なくとも前記シート材の幅と等しいことを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。
【請求項７】
前記照明エリアが均一に照明されることを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。
【請求項８】
前記ミラー部の基部ラインの形状が、前記光源から発せられた光が前記照明エリアの長手方向において均一となるように選択され、
前記反射部材が、前記照明エリアが前記幅方向においても均一に照明されるように、内部ミラーおよび外部ミラーの各ミラー面がそれぞれ前記光源の方向を向くべく、前記ミラー部内に２つの平面内部ミラーおよび前記ミラー部の端部に２つの平面外部ミラーを有し、該内部ミラーおよび外部ミラーは前記ミラー部の焦点ライン（Ｆ）に対して垂直に配設されていることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
【請求項９】
前記反射部材は、前記２つの内部ミラーの間、および前記照明エリアに面した前記反射部材の側部に、窓を備えていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１０】
前記窓の少なくとも１つが艶消し処理されていることを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。
【請求項１１】
前記窓が特定波長域の光を透過するフィルタとして形成されていることを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。
【請求項１２】
前記反射部材の前記光源の前に、スクリーンを設けたことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。
【請求項１３】
前記照明装置が、前記シート材を定められたスペクトル領域の光により照明する後方照明装置を備えてなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項１４】
前記後方照明装置の前記定められたスペクトル領域において、前記光源による前記シート材への照明が、フィルタにより防止されることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。
【請求項１５】
前記定められたスペクトル領域が赤外線スペクトル領域であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。
【請求項１６】
前記後方照明装置が、光源としての発光ダイオードアレイを有することを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。
【請求項１７】
前記後方照明装置が、窓を備えていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。
【請求項１８】
前記窓が、フィルタからなることを特徴とする請求の範囲第１７項記載の装置。
【請求項１９】
前記窓が、艶消し処理されていることを特徴とする請求の範囲第１７項記載の装置。
【請求項２０】
前記評価装置が、前記受光装置により変換されたデジタルデータを規格化および／または結合する補正ユニットと、
該補正ユニットにより変換されたデジタルデータを２次元イメージに構築し、その後該イメージを転送および／または記憶して参照値と比較するイメージ処理ユニットとの２つの構成要素を備えてなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項２１】
前記補正ユニットは、演算を実行するための少なくとも１つのデジタル信号処理装置を有することを特徴とする請求の範囲第２０項記載の装置。
【請求項２２】
シート材を検査する方法において、
前記シート材を所定方向に所定の搬送速度にて搬送し、
（ｉ）前記シート材の搬送方向に沿った所定の幅（Ｂ）および該幅（Ｂ）方向に焦点ライン（Ｆ）を有するシリンドリカルミラーセグメントを有する少なくとも１つの反射部材と、（ｉｉ）前記シリンドリカルミラーセグメントの前記焦点ライン（Ｆ）上に配設された２つの光源とを有する照明装置を用いて、検査される全スペクトル領域に亘って、前記シート材を均一に照明し、
少なくとも可視および不可視スペクトル領域において前記シート材により拡散反射されおよび／または該シート材を透過した光を、キャリアに配設されかつ対応するフィルタが設けられた少なくとも２つの平行ＣＣＤアレイを用いてデジタル信号に変換し、該デジタル信号を前記シート材の検査のために処理しかつ参照データと比較することを特徴とする方法。
【請求項２３】
処理中において、前記デジタルデータが規格化されおよび／または結合されることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の方法。
【請求項２４】
処理中において、前記デジタルデータが、照明時間の変動を除去するために、検査中において白レファレンスにより連続的に測定される強度に規格化されることを特徴とする請求の範囲第２３項記載の方法。
【請求項２５】
処理中において、前記デジタルデータが２次元イメージに構築され、その後該イメージが転送されおよび／または記憶されることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の方法。
【請求項２６】
処理中において、前記２次元イメージのデジタルデータの色変換が、記憶されたテーブルにより実行されることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の方法。
【請求項２７】
処理中において、前記２次元デジタルデータに基づいて、前記シート材のタイプおよび搬送位置が決定されることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の方法。
【請求項２８】
処理中において、前記２次元デジタルデータに基づいて、前記シート材の形状および完全性が決定されることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の方法。
【請求項２９】
処理中において、前記２次元デジタルデータに基づいて、前記シート材の汚れが決定されることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の方法。
【請求項３０】
処理中において、前記２次元デジタルデータが２次元参照データと比較され、この比較により汚れが認識されることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の方法。
【請求項３１】
シート材を光により照明する照明装置と、
前記シート材により拡散反射された光および／または該シート材を透過した光を受光して対応する電気信号に変換する受光装置と、
前記シート材の検査を行うために、前記電気信号を処理し該電気信号を参照データと比較する評価装置とを備えてなる、所定の搬送方向に所定の搬送速度にて搬送されるシート材を検査する装置において、
前記照明装置が、（ｉ）前記シート材の搬送方向に沿った所定の幅（Ｂ）および該幅（Ｂ）方向に焦点ライン（Ｆ）を有するシリンドリカルミラーセグメント、並びにさらなるミラーを備えた反射部材と、（ｉｉ）前記シリンドリカルミラーセグメントの前記焦点ライン（Ｆ）上に配設された光源とを有し、
前記受光装置が、各々特定のスペクトル領域の光を透過するフィルタが設けられた少なくとも２つの線形平行ＣＣＤアレイと、所定の幅（Ｂ）および長さ（Ｌ）を有する照明エリアを前記ＣＣＤアレイに結像する光学装置とを備え、
前記フィルタの少なくとも１つが可視スペクトル領域の光を透過し、前記フィルタのうちの前記可視スペクトル領域用以外のフィルタが不可視スペクトル領域の光を透過し、
前記シリンドリカルミラーセグメントの形状および前記さらなるミラーの配置が、前記照明エリアにおいて、検査される全スペクトル領域の光により前記シート材を均一に照明するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３２】
シート材を光により照明する照明装置と、
前記シート材により拡散反射された光および／または該シート材を透過した光を受光して対応する電気信号に変換する受光装置と、
前記シート材の検査を行うために、前記電気信号を処理し該電気信号を参照データと比較する評価装置とを備えてなる、所定の搬送方向に所定の搬送速度にて搬送されるシート材を検査する装置であって、
前記照明装置が、
（ｉ）（ａ）前記シート材から遠い頂上中央部に上部窓と、前記シート材に近い下端部に下部窓を備え、前記シート材の搬送方向に沿った所定の幅（Ｂ）および該幅（Ｂ）方向に焦点ライン（Ｆ）を有するシリンドリカルミラーセグメントと、（ｂ）前記シリンドリカルミラーセグメントの幅方向における前記上部窓の各端部に平面内部ミラーと、（ｃ）前記シリンドリカルミラーセグメントの各端部に平面外部ミラーとを有する、少なくとも１つの反射部材と、
（ｉｉ）前記シリンドリカルミラーセグメントの前記焦点ライン（Ｆ）上に配設された２つの光源とを有し、
前記受光装置が、少なくとも２つの線形平行ＣＣＤアレイと、所定の幅（Ｂ）および長さ（Ｌ）を有する照明エリアを前記ＣＣＤアレイに結像する光学装置とを備えてなり、該ＣＣＤアレイはキャリアに配設され、前記各ＣＣＤアレイには特定のスペクトル領域の光を透過するフィルタが設けられ、
前記フィルタの少なくとも１つが可視スペクトル領域の光を透過し、前記フィルタのうちの前記可視スペクトル領域用以外のフィルタが不可視スペクトル領域の光を透過し、
前記平面内部ミラーおよび前記平面外部ミラーは、前記シリンドリカルミラーセグメントの焦点ライン（Ｆ）に対して垂直に配設され、
前記シリンドリカルミラーセグメントの形状が、前記光源から発せられた光が前記照明エリアの長手方向において均一となるように選択されると共に、前記平面内部ミラーおよび前記平面外部ミラーのミラー面が、それぞれ対応する前記光源の方向を向いて、前記照明エリアが前記幅方向においても均一に照明され、検査される全スペクトル領域の光により前記シート材を均一に照明するように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、紙幣あるいは有価証券などのシート材を検査する装置およびその方法に関するものである。
背景技術
ヨーロッパ特許公開第０５３７５１３号には紙幣の真正性を検査するための装置が開示されている。この目的ために、紙幣はまず赤と緑の色および赤外線スペクトル領域の発光ダイオードにより照明される。紙幣が一度に一色あるいは赤外線スペクトル領域の光によってのみ照明されるように、発光ダイオードが連続して点滅する。ダイオードは紙幣の両端に配置される。紙幣を透過したあるいは紙幣によって反射された光は、単一の線形ＣＣＤアレイによって検出され、その後さらに電気信号に変換されて適宜処理される。
線形ＣＣＤアレイを使用することによって、紙幣において比較的高い局所分解能を得ることができる。しかしながら、不利なのは異なる色あるいは赤外線スペクトル領域の光により紙幣を照明するために必要な機材に費用がかかりすぎることである。とくに問題となるのは、異なる色あるいは赤外線スペクトル領域の光における相互の照度レベルのバランスをとることである。
ドイツ特許第３８１５３７５号にはシート材の真正性を検査するさらに進んだ装置が開示されている。この装置は複数のモジュールのようなもので構成される。各モジュールは白光と線形フォトダイオードアレイを有する独自の照明装置を備えている。さらに、それぞれのモジュールの前段は例えば赤、緑または青などの色あるいは赤外線スペクトル領域の光を透過するフィルタとなっている。
紙幣を検査するために、照明装置から発せられた光は、対応するモジュールのフィルタを透過してシート材を照明する。シート材によって拡散反射された光はその後モジュールのフィルタを透過し、線形フォトダイオードアレイによって検出される。線形フォトダイオードアレイは照射された光を、その後さらに処理される信号に変換する。
個々の色あるいは赤外線スペクトル領域の光のためのモジュールのようなものを使用することによって、一方で、装置の修理を非常に容易に行うことができる。しかしながら他方で、比較的高い機材の費用を必要とする。フォトダイオードアレイを使用するとシート材を実質的に全幅方向に亘って走査することができる。しかしながら、得られる分解能は比較的低い。
発明の開示
本発明は上記事情に鑑み、高い分解能で複数のスペクトル領域内においてシート材を検査し、装置を比較的低価格にて構成できるシート材検査装置を提供することを目的とするものである。
この問題は請求の範囲に記載された特徴によって解決される。
本発明の基本概念は、実質的に装置が、連続的にかつ検査される全スペクトル領域の光によりシート材を照明する照明装置を備えていることである。シート材によって拡散反射あるいはシート材を透過した光を検出するために、少なくとも２つの線形平行ＣＣＤアレイを備えた受光装置が用いられる。ある特定のスペクトル領域の光を透過するフィルタが各ＣＣＤアレイに設けられる。個々のフィルタは、少なくとも可視スペクトル領域の光を透過するものと不可視スペクトル領域の光を透過するものが選択される。個々のＣＣＤアレイは受光した光に基づいて電気信号を生成し、その信号はその後評価装置により処理され、シート材の検査のための参照データと比較される。
本発明の利点は、照明装置および受光装置の双方が低価格ですむことである。個々のＣＣＤアレイとこれに対応するフィルタは、キャリアにコンパクトに配設でき、比較的生産コストが安価である。複数のＣＣＤアレイを使用することにより、高い分解能によりかつシート材の全幅方向に亘って、複数の異なるスペクトル領域の光を同時に検出することができる。
好ましい実施形態においては、受光装置はフィルタを有する４つの平行ＣＣＤアレイを備え、そのフィルタはそれぞれ赤、緑、青の色の範囲のスペクトル領域の光と赤外線スペクトル領域の光を透過する。
シート材を検査している間、シート材の可視印刷イメージは、例えば赤、緑、青の色範囲により検査される。同時に、赤外線スペクトル領域において検出された信号は、シート材の汚れの程度を決定するために用いられる。
提供された照明装置は、２次元照明エリアにおいて均一にシート材を照明する。これにより、ＣＣＤアレイの個々の画素における異なる照明レベルを修正するための機材価格を最小限に抑えることができる。
本発明のさらなる特徴は、請求の範囲の独立クレームおよびサブクレームに記載されている。以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施形態の正面図、
第２図は本発明の第１の実施形態の側面図、
第３図は本発明の第１の実施形態の平面図、
第４図は受光装置の好ましい実施形態の概略図、
第５図は均一照明装置の搬送方向における概略図、
第６図は搬送方向に対して垂直方向における均一照明装置の概略図、
第７図は評価装置の概略図、
第８図は可視スペクトル領域における印刷イメージを有するシート材を示す図、
第９図は不可視スペクトル領域における印刷イメージを有するシート材を示す図、
第１０図は可視スペクトル領域における汚れや裂け目を有するシート材を示す図、
第１１図は不可視スペクトル領域におけるフリーエリアを有するシート材を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明による第１の実施形態の正面図である。シート材１０が照明エリアにおいて連続的に、かつ照明装置２０によって検査される全スペクトル領域の光により照明される。シート材１０からの光１００はその後受光装置３０により検出される。照明装置２０および受光装置３０は、シート材１０に対して垂直な軸上に配設されることが好ましい。照明装置２０は、シート材１０からの光１００が受光装置３０により検出される前に照明装置２０を通過するように構成される。
照明装置２０は、受光装置３０と対向する側の離れた位置においてシート材１０を照明する後方照明装置４０を有するようにしてもよい。後方照明装置４０から発せられた光はシート材１０を透過し、その後受光装置３０により検出される。
受光装置３０は、シート材１０上の照明エリアを少なくとも部分的に感光センサ３２に結像する光学ユニット３１により実質的に構成される。
センサ３２は少なくとも２つの線形平行ＣＣＤアレイからなり、各ＣＣＤアレイにはフィルタが設けられている。少なくとも１つのフィルタは可視スペクトル領域の光を透過し、少なくとも１つのフィルタは不可視スペクトル領域の光を透過する。
センサ３２のより好ましい構成においては、第４ａ図に示すように、キャリア３４に配設された４つのＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４を有する。各ＣＣＤアレイはコラムＳ．１〜Ｓ．Ｎ４に配設された複数の画素を有する。個々のＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４は間隔Ｄ１をおいて互いに平行に配設される。第４ｂ図は４つの線形フィルタＦ．１〜Ｆ．４を示す図であり、少なくとも１つのフィルタは可視スペクトル領域の光を透過し、少なくとも１つのフィルタは不可視スペクトル領域の光を透過する。第４ｃ図はＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４およびＣＣＤアレイに設けられた線形フィルタＦ．１〜Ｆ．４を有するキャリア３４を備えたセンサ３２を示す平面図である。各ＣＣＤアレイは特定のスペクトル領域の光を透過するフィルタにより覆われている。
センサ３２は、キャリア３４の横方向の長さが大きくとも数センチメートルのコンパクトな構成である。センサ３２は比較的低生産コストであるため、ＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４の１つが故障したときに、新しいセンサに簡単に取り替えることができる。
第１図は、特定のスペクトル領域の光を連続的に発する２つの光源２１，２２を有する照明装置２０をさらに示している。この特定のスペクトル領域の光は、検査されるスペクトル領域の光と同一であることが好ましい。光源としては、例えば白熱灯２１，２２を使用することができる。
光源２１，２２の発散特性により、シート材１０の照明エリアは搬送方向および搬送方向に対して垂直な方向の双方において不均一に照明される。これは逆にシート材１０により反射された光１００が拡散光とされ、その結果センサ３２により検出される照明レベルも拡散されてしまい、センサ３２により検出された後はほとんど補償することができない。
これを回避するため、シート材１０の照明エリアを実質的に均一にすることが好ましい。この目的のために、シリンドリカルミラ一部２３および複数のミラー２４，２５を有する反射部材を設け、搬送方向に垂直な方向において幅Ｂ、搬送方向に対して長さＬを有する照明エリアにおいてシート材が均一に照明されるように、光源２１，２２から発せられる光を反射することが好ましい。
ミラー部２３は幅Ｂおよび幅Ｂの方向に焦点ライン（focal line）Ｆを有する。光源２１，２２は、ミラー部２３の焦点ラインＦ上に取付けられる。ミラー部２３の基部ラインの形状は、光源２１，２２から発せられた光が、幅Ｂ、長さＬを有する照明エリアを均一に照明するように選択される。
ミラー部２３の基部ラインの形状を第２図に示すが、この形状は楕円形に類似している。しかしながら、楕円形状のミラーに類似していなければ、ミラー部２３は１つの焦点ラインＦのみしか有さない。楕円形状のミラー部の第２の焦点ラインは、シート材表面上における帯域Ｌの長さの範囲に亘る照明エリアが均一に照明されるように、ミラー部２３の形状により変更される。
第５ａ図はミラー部２３の形状の２つの実行可能な変形例を示す図である。第１の変形例において、ミラー部２３の基部ラインは架空の楕円形状の範囲内にあり、第２の変形例においてはその範囲外にある。選択した図における光の偏差が、見るものがそれを決定できないほど非常に小さくなるため、ここでは架空の楕円形状を示していない。シート材１０に照明される光は、直接光成分２００と反射光成分２１０とからなる。双方の変形例において、楕円形状からの光の偏差により、第５ｂ図に示すように、照明エリアを長さＬに亘って実質的に均一に照明する照明光のレベルが向上される。
さらに、第１図に示す反射部材は、ミラー部２３内に設けられた２つの平面内部ミラー２４およびミラー部２３の端部に設けられた平面外部ミラー２５からなる。ミラー２４，２５はミラー部２３の焦点ラインＦに対して垂直に配設されており、各内部ミラー２４および各外部ミラー２５の反射面は、それぞれ光源２１，２２の方向を向いている。
第６ａ図は、光源２１，２２から発せられた光におけるミラー２４，２５の効果を示す図である。各光源２１，２２は２つのミラー２４，２５の間に配設されているため、光源２１，２２から発せられた光の多重反射により、無限に複数の仮想光源２１．１，２１．２…および２２．１，２２．２…を有するものと類似の効果を奏する。したがって、照明エリアの幅方向を照明する光は、エリアＢ２１およびＢ２２における直接光成分と、仮想光源からの光成分Ｂ２１．１，Ｂ２１．２…およびＢ２２．１，Ｂ２２．２…からなる。これにより、第６ｂ図に示すように、照明エリアの幅方向においても実質的に均一な照明レベルを得ることができる。
ミラー部２３、内部ミラー２４および外部ミラー２５からなる反射部材の特殊な設計のために、照明エリアが幅Ｂ方向および長さＬ方向の双方において均一に照明されるように、光源２１，２２から発せられる光が変更される。シート材１０の全幅を走査できるように、幅Ｂが少なくともシート材の幅となるように選択されることが好ましい。ここで、均一な照明エリアが光学装置３１を介してセンサ３２に結像されるため、センサ３２も均一に反射された背景光により均一に照明される。したがって、不均一な照明を原因とする修正を大幅に回避することができる。
反射部材を汚れや結露から保護するために、上部窓２６および下部窓２７により反射部材を光学的に密閉することができる。
窓２６，２７による受光装置３０への光成分の反射を防止するために、窓２６，２７の対応箇所を艶消し処理することができる。さらに、反射部材にスクリーン２８を設けることもでき、この場合、不要な光成分を偏向させるようにスクリーンの形状を選択する。スクリーン２８の形状を第３図に示すように構成することができる。しかしながら、その形状は、ミラー部２３，ミラー２４，２５あるいは窓２６，２７の形状および光源２１，２２の配置に大きく依存している。
特殊な適用形態として、窓２６，２７のいずれか一方または双方を、特定のスペクトル領域用のフィルタとして構成することができる。
第１図には、さらに照明装置２０の構成要素としての後方照明装置４０が示されている。後方照明装置４０は、光源としてのＬＥＤアレイ４１を有し、受光装置３０と対向する側の離れた位置においてシート材１０を照明する。後方照明装置４０は、汚れを防止するために窓４２により光学的に密閉することができる。必要であれば、窓４２もフィルタとして構成することができ、これにより後方照明装置４０が特定のスペクトル領域の光に対して制限される。シート材１０の汚れ測定のために、このスペクトル領域の光として、例えば赤外線スペクトル領域の光を選択することが好ましい。
後方照明装置４０の特定のスペクトル領域において光源２１，２２から発せられた光がシート材１０に照射しないように、フィルタ４３を光学的に設けることができる。このようにして、拡散反射の測定と伝達の測定とを結合することができる。例えば、可視光の拡散反射によりシート材１０の可視印刷イメージを測定することができ、同時に赤外線の透過によりシート材１０の透かし模様を測定することができる。
後方照明装置４０の特定のスペクトル領域が光源２１，２２によっても生成されかつシート材１０を照射するならば、油点光度計（grease spot photometer）から公知であるように、例えば透かし模様のエリアにおけるシート材の厚さの変化を検出することができないようにする効果を得ることができる。この効果は、透かし模様のエリアにおけるシート材の汚れ測定のために利用することができる。
シート材１０を検査するために、上述したように照明装置２０により、特定の照明エリアにおいてシート材が均一に照明される。そしてこの照明エリアは、受光装置３０の光学ユニット３１により少なくとも部分的にセンサ３２に結像される。センサ３２に照射される光１００はフィルタＦ．１〜Ｆ．４によりフィルタリングされ、ＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４により電気信号に変換される。各ＣＣＤアレイはコラムＳ．１〜Ｓ．Ｎに配設されたＮ個の画素３３を有する。シート材の局所的な分解能が一辺の長さが０．５ｍｍより小さい矩形に対応するように、画素数Ｎは大きい方が好ましい。幅Ｂが最大１２０ｍｍであれば、ＣＣＤアレイ当たりの画素数Ｎは２４０以上とすべきである。
画素３３が十分なＳ／Ｎ比を有する信号を転送するために、
画素３３は十分な量の光子を受光してこれらの光子を光電子に変換しなければならない。一定の分解能、シート材１０とＣＣＤアレイ３２との間の一定の距離、一定の露光時間および対物レンズの一定のｆ数において、十分な数の光電子を生成するために必要なシート材１０の照明レベルは、ＣＣＤアレイ上の画素３３の感光面積に対して略反比例する。
シート材１０の照明レベルは、照明装置２０の最大照明レベルに依存するため、ある制限された範囲内においてのみ変化する。これは逆に、光の生成中における熱の生成、熱の消散などの物理的な効果によって一般的に制限される。したがって、照明装置２０による最大照明レベルは一定であると仮定することができる。
画素３３の感光面の大きさは露光時間に応じて最適化することができる。露光時間は、搬送方向におけるシート材１０の所望とされる局所分解能（ここでは０．５ｍｍ）、およびシート材の所望とされる搬送速度に実質的に依存する。所望とされる搬送速度である５ｍ／ｓのとき、露光時間は結果として０．０００５／５＝０．０００１秒となる。使用される光源がランプ強度２０ワット以下の白熱灯である場合、画素３３の感光面の最適な大きさは、露光時間０．０００１秒において約７０×７０μｍとなる。通常使用されているＣＣＤアレイのサイズは約１３×１３μｍである。ここで使用されているＣＣＤアレイは、通常使用されているＣＣＤアレイよりもファクターとして約２５倍感度が高い。必要であれば、感光面の大きさは、他の搬送速度あるいは分解能によっても最適化することができる。
ＣＣＤアレイの各画素３３の電気信号は、アンプにおいて１，２，…Ｎの順に連続して増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換される。露光時間が０．０００１秒でありＣＣＤアレイ当たりの画素３３の数Ｎが２４０の場合、デジタルデータ１アイテム当たりの処理時間は約０．４μ秒である。局所分解能がさらに高い、あるいは搬送速度がさらに大きければ、処理時間もさらに短くすることができる。
受光装置３０により転送されたデジタルデータは、その後データライン３００を介して評価装置４０に伝達される。評価装置４０は第７図に示すように２つの構成要素からなる。
第１の構成要素は個々の画素３３のデジタルデータを規格化し、種々のＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４における１つのコラムＳ．１〜Ｓ．Ｎの画素３３の対応するデータをデジタルデータのアイテムに結合してシート材１０上の領域と対応させる補正ユニット５０である。規格化は加算および乗算補正変数により行われる。
補正ユニット５０は、画素３３のための約０．４μ秒の利用可能な処理時間内に補正演算を実行するためのデジタルデータ処理装置を少なくとも有する。１つのデジタルデータ処理装置は各ＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４に設けることが好ましい。
画素３３により転送されたデジタル値を加算して補正することにより、個々の画素の黒感度（dark sensitivety）における設計に関連する誤差を補償することができる。対応する加算補正変数は、黒測定を行うことにより決定することができる。
同一の照明レベルでの測定強度の相違は、第１に個々の画素３３の感度の相違、あるいは照明時における僅かな不規則性により生じる。これらの相違は適切な乗数（multiplier）によりデジタルデータを倍加することにより補償することができる。この乗数は白レファレンス（理想的な白表面）を測定することにより決定される。白レファレンスは例えばシート材１０の後方におかれた白背景として観念され、２枚のシートのずれにおいて測定することができる。他の可能性としてはシートの形状に形成した白レファレンスを時折挿入して測定することが考えられる。
さらに、例えば、装置の制御サイクルの変動、あるいは搬送システムにおけるシート材の滑りにより、露光時間の変動が生じ得る。このような変動を補償するために、適切な乗数により画素３３のデジタルデータを再度倍加する。この場合の乗数は、シート材１０の横に配設され、シート材１０の検査中に受光装置３０により連続して測定される白レファレンス２９を測定することにより決定される。露光時間の変動による影響を排除するように、シート材１０の画素３３のデジタル値は、白レファレンス２９において測定された強度に規格化される。
個々のＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４は一定間隔Ｄ１にて平行に配設されることが好ましく、この間隔Ｄ１は画素３３のエッジ長さの整数倍とされる。補正ユニット５０は、シート材１０上の画素の測定の間、演算時間のシフトを補償するために所定数の画素３３を記憶することができる。補正ユニット５０は、種々のＣＣＤアレイＺ．１〜Ｚ．４におけるあるコラム（例えばＳ．１，Ｓ．２など）に配設された画素３３のデジタルデータをデジタルデータのアイテムに結合し、これにより、結合されたデジタルデータに、シート材１０上の所望とする分解能を有する画素の異なるスペクトル領域における情報が含まれるようになる。これらのデータはその後データライン３１０を介して評価装置４０の第２の構成要素に転送される。データライン３１０は約１７０ＭＢｄのデータ量を転送することができる。必要であればデータ量を増大させることもできる。
評価装置４０の第２の構成要素は、イメージ処理ユニット６０である。イメージ処理ユニット６０は、補正ユニット５０から転送されたデジタルデータを２次元のイメージに構築してこれを記憶することができる。記憶されたイメージデータは例えば軸周りに回転するあるいは圧縮することにより変更することができる。さらに、イメージデータの色情報は、あるカラーシステムから他のカラーシステム（例えばＲＧＢからＨＳＩ）に変換することもできる。この目的にため、イメージ処理ユニット６０には、１つのコラムにおけるカラーシステム入力値を有し、他のコラムにおける他のカラーシステムにおける対応変換出力値を有するテーブルが記憶される。これらのテーブルにより、カラー情報を簡便かつ迅速に変換することができる。
シート材１０の検査のため、上述したように変換されたイメージデータが、イメージ処理ユニット６０内にある対応する参照データと比較される。一致の性質にもよるが、異なる検査のために指標が決定される。
第８図は、可視スペクトル領域における紙幣の印刷イメージを例として示す概略図である。シート材１０は赤外線スペクトル領域の光を透過しない特徴を有する。この紙幣は、例えばシリアル番号１１、安全のための細線１２（security thread）、および印刷イメージ１４を有する。さらにシート材１０は、可視スペクトル領域の光は透過しないが赤外線スペクトル領域の光を透過する印刷イメージ１５を有する。第９図は赤外線領域における対応する印刷イメージを示す図である。
可視印刷イメージに基づいてシート材１０またはこれの表面の形状、すなわち長さもしくは幅の指標が決定される。また、シート材のタイプおよび搬送位置の指標も得られる。さらに、可視スペクトル領域および不可視スペクトル領域の双方における印刷イメージの一致の程度を示す指標が得られる。
第１０図は汚れ１６および裂け目１７を有するシート材１０を示す図である。これと可視印刷イメージに基づく対応する参照データとを比較することにより、印刷イメージにおける裂け目１７の数あるいは同様の相違点に関する指標を決定する。さらに、シート材１０の形状および完全性を示す指標も得られる。さらにまた、裂け目１７の数に関する指標も生成することができる。
シート材１０の汚れに関する指標を決定するために、第１１図に示すように赤外印刷イメージにおけるフリーエリア１８を使用することができる。このフリーエリア１８は可視印刷イメージにおけるフリーエリアよりも大きいため、比較的確実な汚れに関する指標を得ることができる。
上述したように、本装置におけるさらなる利点は、検出されたデータから比較的多くの指標を得ることができることである。必要であれば、当業者であればここでは十分に説明しなかった指標を検出されたデータから得ることができるのはもちろんである。
決定された指標は、データライン３２０を介してさらに高度な制御ユニット７０に転送される。このユニットは検査中に決定された指標を参照して、なおその上にシート材１０をさらにどのように処理するかを決定する。必要であれば、この決定は評価装置４０においても行うことができる。
上述した装置が例えば紙幣処理装置におけるシート材の検査のために使用されるならば、装置および／または紙幣処理装置の他の構成要素の特徴に基づいて、制御装置７０は、所定のソーター、あるいは裁断するためのシュレッダー、あるいは紙幣処理装置の他の構成要素にシート材１０を案内することができる。
【図１】
0003895772.tif 000002
【図２】
0003895772.tif 000003
【図３】
0003895772.tif 000004
【図４ａ】
0003895772.tif 000005
【図４ｂ】
0003895772.tif 000006
【図４ｃ】
0003895772.tif 000007
【図５ａ】
0003895772.tif 000008
【図５ｂ】
0003895772.tif 000009
【図６ａ】
0003895772.tif 000010
【図６ｂ】
0003895772.tif 000011
【図７】
0003895772.tif 000012
【図８】
0003895772.tif 000013
【図９】
0003895772.tif 000014
【図１０】
0003895772.tif 000015
【図１１】
0003895772.tif 000016