ИЗМЕРИТЕЛЬНО - ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНО-РАЗРЕШЕННОГО СКАНИРОВАНИЯ ЦЕННЫХ ДОКУМЕНТОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
MEASURING TRANSDUCER FOR SPECTRAL RESOLUTION SCANNING OF VALUABLE DOCUMENTS AND RESPECTIVE METHOD

Настоящее изобретение относится к измерительному устройству для спектрально-разрешенной регистрации оптического детектируемого излучения, исходящего от ценного документа, перемещаемого через зону действия измерительного устройства в заданном направлении перемещения, и к способу детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства.
Согласно настоящему изобретению под ценными документами подразумеваются листовые объекты, которые, например, обладают денежной стоимостью или предоставляют те или иные полномочия и поэтому не должны изготавливаться любыми не уполномоченными на это лицами. По этой причине подобные ценные документы снабжены защитными признаками, которые невозможно изготовить простым путем, прежде всего невозможно сымитировать путем простого копирования, и наличие которых является подтверждением подлинности ценных документов, т.е. подтверждением их изготовления уполномоченным на это учреждением. В качестве важных примеров таких ценных документов можно назвать купоны, ордера, чеки и прежде всего банкноты.
Высокая стоимость ценных документов является серьезным побудительным мотивом к их подделке, т.е. к незаконному изготовлению документов с аналогичными физическими свойствами. В целях затруднения изготовления подобных фальшивок ценные документы обычно имеют лишь сложно выполняемые и/или лишь мало известные цветные краски и/или люминесцентные вещества, имеющие характеристический спектр отражения, соответственно люминесценции. Для проверки ценного документа на подлинность, соответственно классификации его как фальшивки с использованием измерительного устройства, можно регистрировать исходящее от ценного документа оптическое излучение, представляющее собой характеристическую область спектра краски, соответственно люминофора, и сравнивать с заданными спектрами.
Подобная проверка ценных документов может выполняться, главным образом, автоматически с премещением ценных документов через зону действия измерительного устройства. В данном случае и далее зона действия измерительного устройства определяется как та зона, из которой исходит излучение, которое регистрируется и детектируется, соответственно измеряется измерительным устройством. При автоматической проверке необходимо управлять применяемым измерительным устройством таким образом, чтобы оно регистрировало свойства ценного документа при его нахождении в зоне действия измерительного устройства.
При такой автоматической проверке возникает проблема, заключающаяся в том, что с течением времени или при длительной эксплуатации могут изменяться рабочие характеристики измерительного устройства. Так, в частности, может иметь место, например, смещение спектров в сторону больших или меньших длин волн, т.е. спектральная линия в спектре заданного вещества может детектироваться на длине волны, смещенной относительно фактической длины волны, соответствующей спектральной линии. Такое изменение работоспособности может затруднять отличение подлинных ценных документов от фальшивых. Этот недостаток усиливается вследствие того, что соответствующее смещение не обнаруживается вовсе или обнаруживается недостаточно своевременно.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такое измерительное устройство для спектрально-разрешенной регистрации оптического детектируемого излучения, исходящего от перемещаемого через зону действия измерительного устройства в заданном направлении перемещения ценного документа, которое позволяло бы легко обнаруживать изменение работоспособности измерительного устройства и предпочтительно позволяло бы легко по меньшей мере частично компенсировать подобные изменения. Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке соответствующего способа.
Указанная задача решается с помощью такого измерительного устройства для спектрально-разрешенной регистрации оптического детектируемого излучения, исходящего от перемещаемого через зону действия измерительного устройства в заданном направлении перемещения ценного документа, которое имеет детекторное устройство для спектрально-разрешенного детектирования детектируемого излучения в по меньшей мере одном заданном спектральном детектируемом диапазоне и для передачи измерительных сигналов, которые отражают по меньшей мере одно прежде всего спектральное свойство детектированного излучения, по меньшей мере один излучатель эталонного излучения, излучающий оптическое эталонное излучение, которое по меньшей мере частично вводится вдоль хода или в ход детектируемого излучения детекторного устройства и которое имеет спектр со структурой, расположенной в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона, и спектр с по меньшей мере одной узкой полосой, расположенной в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона, и/или с по меньшей мере одним краем, расположенным в заданном спектральном детектируемом диапазоне, и источник излучения, излучающий эталонное излучение, или его излучение используется для генерирования эталонного излучения, и функционирует в качестве передатчика фотоэлектрического барьера или фотодетектора, с использованием которого (фотоэлектрического барьера или фотодетектора) можно детектировать перемещение и/или положение ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства, и управляющее и обрабатывающее устройство, которое выполнено таким образом, что принимает измерительные сигналы детекторного устройства, обрабатывает и передает полученные при обработке сигналы в зависимости от результата обработки, и которое выполнено также таким образом, что использует измерительные сигналы, отражающие свойство эталонного изобретения, для проверки, и/или настройки детекторного устройства, и/или для подготовки данных коррекции, используемых при обработке измерительных сигналов, которые отражают по меньшей мере одно свойство детектируемого излучения, исходящего от ценного документа.
Таким образом, предлагаемое в изобретении измерительное устройство устроено и настроено с расчетом на регистрацию спектрально-разрешенных оптических свойств ценных документов, перемещаемых вдоль транспортировочного пути в заданном направлении перемещения. При этом собственно для регистрации свойств используется детекторное устройство, предназначенное для спектрально-разрешенного детектирования исходящего от ценного документа такого оптического излучения в спектральном детектируемом диапазоне, заданном, например, в зависимости от свойств исследуемых ценных документов, которое представляет собой детектируемое излучение. При этом под спектрально-разрешенной регистрацией подразумевается прежде всего осуществляемая в непрерывном диапазоне длин волн регистрация или регистрация, осуществляемая в нескольких, преимущественно более чем в восьми полосах длин волн. Для получения детектируемого излучения ценный документ можно освещать, например, освещающим светом, который, например, без изменения длин волн более или менее диффузно отражается как детектируемое излучение. Однако ценный документ, соответственно оснащенный по меньшей мере одним люминесцирующим защитным признаком, можно также освещать освещающим светом, возбуждающим исходящую от ценного документа люминесценцию, которая затем образует детектируемое излучение.
При этом детектируемое излучение попадает вдоль его хода из зоны действия измерительного устройства в обеспечивающее спектральное расщепление устройство детекторного устройства, от которого спектральные составляющие попадают на по меньшей мере один приемный, соответственно детекторный элемент детекторного устройства. Положение зоны действия измерительного устройства, в состав которого входит детекторное устройство, задано по меньшей мере его положением и конструктивным исполнением. Транспортировочный путь и направление перемещения задаются в том числе положением зоны действия измерительного устройства, требованием, в соответствии с которым ценный документ непосредственно перед зоной действия измерительного устройства должен входить в нее без бокового отклонения, и при наличии у измерительного устройства нескольких дорожек - их положением.
При перемещении ценного документа вдоль транспортировочного пути к измерительному устройству детекторное устройство может регистрировать детектируемое излучение, исходящее от по меньшей мере одного того участка ценного документа, который находится в зоне действия измерительного устройства.
Излучатель эталонного излучения предназначен для передачи оптического эталонного излучения, которое вводится вдоль хода детектируемого излучения детекторного устройства и тем самым может регистрироваться детекторным устройством со спектральным разрешением. При этом под оптическим излучением подразумевается излучение в ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной областях спектра. При этом эталонное излучение можно вводить в любом том месте вдоль хода детектируемого излучения, в котором также возможно спектральное детектирование, однако эталонное излучение предпочтительно вводить таким образом, чтобы оно выходило из зоны действия измерительного устройства. Ход лучей эталонного излучения определяется в значительной мере излучателем эталонного излучения, однако может также определяться частично положением ценного документа. В зависимости от варианта выполнения излучателя эталонного излучения и, следовательно, хода лучей эталонного излучения его можно вводить либо в том случае, когда в зоне действия измерительного устройства нет никакого ценного документа, либо в том случае, когда в зоне действия измерительного устройства находится ценный документ. В первом случае эталонное излучение по меньшей мере частично попадает непосредственно в ход детектируемого излучения; так, в частности, ход лучей эталонного излучения может вести непосредственно в ход детектируемого излучения. Во втором случае может иметь место диффузное отражение эталонного излучения, исходящее от участка ценного документа, находящегося в зоне действия измерительного устройства, в результате чего отраженное эталонное излучение попадает в ход детектируемого излучения.
Для генерирования эталонного излучения его излучатель имеет соответствующий источник, который либо непосредственно излучает эталонное излучение, либо используется как источник излучения для получения эталонного излучения, например, путем освещения флуоресцирующего эталонного материала излучением из соответствующего источника.
Поскольку спектр эталонного излучения входит по меньшей мере частично в спектральный детектируемый диапазон детекторного устройства и, следовательно, измерительного устройства и задан, соответственно известен, эталонное излучение можно использовать для проверки по меньшей мере одного оптического, главным образом, спектрального свойства измерительного, соответственно детекторного устройства, для настройки измерительного, соответственно детекторного устройства и/или для подготовки данных, прежде всего данных коррекции, используемых при обработке измерительных сигналов при проверке ценного документа.
С этой целью предусмотрено управляющее и обрабатывающее устройство, соединенное с детекторным устройством по меньшей мере одной сигнальной линией, принимающее на себя также обработку измерительных сигналов при регистрации оптического детектируемого излучения ценного документа и передающее соответствующие сигналы после их обработки. Управляющее и обрабатывающее устройство можно выполнять в принципе любым образом, и оно может иметь прежде всего процессор, запоминающее устройство, в котором хранится компьютерная программа, при исполнении которой процессором осуществляется функция управляющего и обрабатывающего устройства, специализированная интегральная схема и/или вентильная матрица, прежде всего вентильная матрица, программируемая пользователем (англ. FPGA, "field programmable gate array"), или же эти компоненты в комбинации между собой.
Спектр эталонного излучения задан конструктивным исполнением излучателя эталонного излучения, как это более подробно рассмотрено ниже. Управляющее и обрабатывающее устройство может использовать измерительные сигналы непосредственно или после преобразования в данные, которые отражают свойство детектируемого излучения.
Источник излучения излучателя эталонного излучения используется также в качестве передатчика фотоэлектрического барьера или фотодетектора, с использованием которого (барьера или фотодетектора) можно детектировать перемещение и/или положение ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства и который (барьер или фотодетектор) можно использовать таким образом для управляемого задействования соответствующих конструктивных элементов измерительного устройства, прежде всего детекторного устройства и управляющего и обрабатывающего устройства. Поэтому источник излучения выполняет двойную функцию, а именно: функцию источника эталонного излучения или для обеспечения эталонного излучения и функцию передатчика фотоэлектрического барьера или фотодетектора. При этом под фотоэлектрическим барьером подразумевается такое устройство, которое имеет передатчик для передачи оптического излучения вдоль хода лучей фотоэлектрического барьера, приемник для приема распространяющегося вдоль хода лучей фотоэлектрического барьера излучения передатчика и передачи соответствующих входных сигналов и соединенный по меньшей мере с приемником блок обработки сигналов, который после этого обрабатывает входные сигналы приемника для определения, экранируется ли объектом испускаемое передатчиком оптическое излучение, проходящее вдоль хода лучей фотоэлектрического барьера, и не доходит до приемника или не экранируется. Поэтому фотоэлектрический барьер проверяет, перекрыт ли ход его лучей объектом, фотоэлектрический барьер может быть выполнен как отражательный фотоэлектрический барьер или фотоэлектрический барьер однонаправленного действия. Фотодетектор же имеет передатчик для передачи оптического излучения вдоль хода передаваемых лучей, приемник для приема оптического излучения передатчика, которое отражается на участке хода передаваемых лучей от объекта, и для передачи соответствующих сигналов приемника, и связанный с по меньшей мере приемником блок обработки сигналов, который на основе сигналов приемника определяет, находится ли объект вдоль хода передаваемых лучей и передает ли соответствующий сигнал.
Благодаря исполнению источником излучения двойной функции можно создавать измерительное устройство упрощенной конструкции.
Таким образом, указанная задача изобретения решается также путем детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства для спектрально-разрешенной регистрации оптического детектируемого излучения, исходящего от ценного документа, перемещаемого через зону действия измерительного устройства в заданном направлении перемещения, при этом измерительное устройство имеет детекторное устройство для спектрально-разрешенного детектирования детектируемого излучения в по меньшей мере одном заданном спектрально детектируемом диапазоне, и передачи измерительных сигналов, отражающих по меньшей мере одно прежде всего спектральное свойство детектированного излучения, при этом ценный документ перемещается вдоль транспортировочного пути в зону действия измерительного устройства в заданном направлении перемещения, генерируется оптическое излучение, направляемое по меньшей мере частично на транспортировочный путь ценного документа, вследствие чего оно пригодно для детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства, и используется для получения эталонного излучения, которое вводится в ход детектируемого излучения детекторного устройства, и имеет спектр с узкой полосой в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона и/или по меньшей мере один спектр с краем в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона, исходящее из зоны действия эталонное излучение регистрируется с формированием измерительных сигналов, отражающих свойство эталонного излучения, и измерительные сигналы используются для проверки, и/или для настройки детекторного устройства, и/или для подготовки данных коррекции, которые применяются при обработке измерительных сигналов, отражающих по меньшей мере одно свойство детектируемого излучения, исходящего от ценного документа, и регистрируется исходящее от транспортировочного пути оптическое излучение или регистрируется исходящее из зоны действия эталонное излучение и используется для детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства или для определения, входит ли и/или когда входит ценный документ в зону действия измерительного устройства и/или находится ли ценный документ по меньшей мере частично в зоне действия измерительного устройства.
Согласно изобретению под свойством эталонного излучения, как и в общем случае детектируемого излучения, подразумевается свойство, отражаемое по меньшей мере одним численным значением.
Под проверкой подразумевается при этом, во-первых, определение того, находится ли в заданных пределах допуска значение, отражающее зарегистрированное свойство эталонного излучения. В зависимости от результата проверки может выдаваться соответствующий сигнал. Во-вторых, согласно изобретению под определением "проверка" подразумевается также калибровка. Под калибровкой понимается процесс, при проведении которого при заданных условиях определяют корреляцию, соответственно рассогласование между значением, соответствующим зарегистрированному свойству эталонного излучения, и заданным, предпочтительно известным значением свойства эталонного излучения, и сохраняют в памяти данные, представляющие рассогласование, соответственно корреляцию между указанными значениями.
Под настройкой, как и под регулировкой, подразумевается такое изменение измерительного устройства, вследствие которого максимально уменьшается рассогласование между значением, соответствующим зарегистрированному свойству эталонного излучения, и заданным, предпочтительно известным значением свойства эталонного излучения.
Однако зарегистрированное свойство детектируемого излучения можно использовать также для обеспечения настройки измерительного устройства с целью проведения коррекции при обработке измерительных сигналов. Для этого при осуществлении предлагаемого в изобретении способа на основе измерительных сигналов для эталонного излучения можно получать данные, которые далее называются так же, как данные коррекции и которые сохраняются в запоминающем устройстве, например в управляющем и обрабатывающем устройстве, и в последующем используются при обработке измерительных сигналов при проверке ценных документов. Для получения данных на основе измерительных сигналов для эталонного излучения можно использовать управляющее и обрабатывающее устройство, которое для этого устроено соответствующим образом.
Путем использования прежде всего узкополосного эталонного излучения или эталонного излучения с краем в спектре можно легко выявлять изменения показателей работоспособности измерительного устройства.
Фотоэлектрический барьер, соответственно фотодетектор должны иметь еще по приемнику излучения соответствующего источника. Существуют различные варианты такого приемника. Согласно первому варианту для фотоэлектрического барьера, соответственно фотодетектора используется оптическое излучение, которое не является эталонным излучением. Для этого измерительное устройство может иметь в качестве приемника фотоэлектрического барьера или фотодетектора по меньшей мере один не относящийся к детекторному устройству детекторный элемент, предназначенный для преобразования излучения соответствующего источника в электрические входные сигналы и не принимающий никакого детектируемого излучения. Благодаря этому становится возможным включать детекторное устройство лишь в том случае, когда фактически в зоне действия измерительного устройства находится ценный документ. Согласно этому варианту эталонное излучение в принципе можно вводить любым образом в ход детектируемого излучения, однако эталонное излучение предпочтительно вводить в ход детектируемого излучения в зависимости от положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства. Преимущество этого варианта заключается в том, что эталонное излучение, исходящее из зоны действия измерительного устройства, можно вводить в ход детектируемого излучения, вследствие чего для проверки детекторного устройства можно задавать условия или соотношения, соответствующие условиям или соотношениям, соблюдаемым собственно при регистрации свойств ценного документа.
В соответствии с другим вариантом для фотоэлектрического барьера, соответственно фотодетектора в качестве излучения используется эталонное излучение. В первом предпочтительном варианте измерительное устройство в качестве приемника фотоэлектрического барьера или фотодетектора может иметь по меньшей мере один не относящийся к детекторному устройству детекторный элемент, предназначенный для преобразования эталонного излучения в электрические входные сигналы и не принимающий никакого детектируемого излучения. В этом варианте, в частности, эталонное излучение также можно вводить в ход детектируемого излучения в зависимости от положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства, однако это условие необязательно необходимо соблюдать.
Таким образом, при осуществлении предлагаемого в изобретении способа с целью детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства или для определения, входит ли и/или когда входит ценный документ в зону действия измерительного устройства и/или находится ли ценный документ по меньшей мере частично в зоне действия измерительного устройства, используют не относящийся к детекторному устройству детекторный элемент, который не принимает никакого детектируемого излучения и предназначен для преобразования оптического излучения или эталонного излучения в электрические входные сигналы, на основе которых определяют положение или перемещение ценного документа, и при осуществлении которого на основе входных сигналов определяют, входит ли и/или когда входит ценный документ в зону действия измерительного устройства и/или находится ли ценный документ по меньшей мере частично в зоне действия измерительного устройства.
Во второй модификации другого варианта в измерительном устройстве по меньшей мере один участок детекторного устройства используется в качестве приемника фотоэлектрического барьера или фотодетектора. Благодаря этому становится возможным использовать исключительно небольшое количество детекторных элементов. В этом случае прежде всего управляющее и обрабатывающее устройство можно выполнять также таким образом, чтобы оно на основе измерительных сигналов детекторного устройства как входных сигналов определяло, входит ли и/или когда входит ценный документ в зону действия измерительного устройства и/или находится ли ценный документ по меньшей мере частично в зоне действия измерительного устройства.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа соответственно эталонное излучение можно вводить в зависимости от положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства по меньше мере частично в ход детектируемого излучения. Для детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства на основе измерительных сигналов детекторного устройства, отражающих свойство эталонного излучения, можно определять, входит ли и/или когда входит ценный документ в зону действия измерительного устройства и/или находится ли ценный документ по меньшей мере частично в зоне действия измерительного устройства.
Так, в частности, эталонное излучение можно направлять по меньшей мере частично на транспортировочный путь ценного документа, вследствие чего оно пригодно для детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства. Далее до регистрации свойства эталонного излучения и/или для последующей регистрации спектрального свойства ценного документа можно детектировать излучение, обусловленное эталонным излучением, и использовать для детектирования перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства.
Во всех вариантах прежде всего для измерительного устройства можно предусматривать функционально связанный с ним транспортировочный путь, который предназначен для перемещения ценного документа в направлении перемещения в зону действия измерительного устройства и на который можно направлять оптическое излучение, прежде всего эталонное излучение. В таком случае источник излучения может направлять свое излучение, предпочтительно эталонное излучение, на транспортировочный путь. Благодаря этому можно использовать фотоэлектрический барьер или фотодетектор особо простой конструкции.
Особо точная проверка, соответственно калибровка детекторного устройства, соответственно точная обработка измерительных сигналов становятся возможными в том случае, когда у измерительного устройства излучатель эталонного излучения выполнен таким образом, чтобы ширина полосы спектра эталонного излучения в пределах спектрального детектируемого диапазона составляла меньше 5 нм. В соответствии с этим при осуществлении предлагаемого в изобретении способа предпочтительно использовать такое эталонное излучение, в спектре которого ширина полосы в пределах спектрального детектируемого диапазона составляет меньше 5 нм. Ширина полосы представляет собой при этом полную ширину на полувысоте или на половине максимальной интенсивности (англ. FWHM, "full width at half maximum").
В принципе в качестве излучателей эталонного излучения можно использовать любые устройства, оптическое излучение которых характеризуется необходимым спектром.
Так, например, эталонное излучение можно получать путем облучения оптическим излучением люминесцентной пробы для испускания эталонного излучения в виде люминисцентного излучения. Для этого излучатель эталонного излучения может иметь люминесцентную пробу, которая под воздействием оптического излучения соответствующего источника возбуждается и излучает эталонное излучение в виде люминесценции. Преимущество этого варианта заключается в том, что нет необходимости предъявлять высокие требования к источнику излучения.
Однако предпочтительно использовать такой источник излучения устройства эталонного излучения, который может функционировать непосредственно как источник эталонного излучения, излучающий эталонное излучение, которое при определенных условиях после фильтрации имеет спектр с узкой полосой, расположенной в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона, и/или по меньшей мере один спектр с краем, расположенным в пределах заданного спектрального детектируемого диапазона. Путем непосредственной выдачи эталонного излучения из его источника можно обеспечивать исключительно длительное и стабильное генерирование эталонного излучения с известными свойствами, что необязательно имеет место при использовании испускающих люминесценцию люминесцирующих веществ в качестве эталонного излучения. При этом нет причин опасаться загрязнения люминесцентной пробы. Так, например, устройство или излучатель эталонного излучения может иметь источник эталонного излучения, предпочтительно светодиод или лазерный диод, и последовательно установленный за ним узкополосный фильтр для получения узкополосного эталонного излучения. В соответствии с этим при осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно генерировать оптическое излучение, спектр которого располагается по меньшей мере частично в пределах спектрального детектируемого диапазона, и подвергать узкополосной фильтрации сгенерированное излучение для получения эталонного излучения.
Помимо этого входящий в состав измерительного устройства источник излучения, используемый в качестве источника эталонного излучения, может иметь в качестве такового температурно-стабилизированный лазерный диод с краевым излучением или лазерный диод с краевым излучением с селективным по длинам волн оптическим резонатором, прежде всего резонатором с высокой добротностью. В таком случае при осуществлении предлагаемого в изобретении способа для генерирования эталонного излучения можно использовать по меньшей мере один температурно-стабилизированный лазерный диод с краевым излучением или лазерный диод с краевым излучением с селективным по длинам волн оптическим резонатором, прежде всего резонатором с высокой добротностью. В принципе известны соответствующие устройства. Соответствующее устройство описано в заявке DE 102005040821 А1. Используемый резонатор имеет частоту собственных колебаний, которая соответствует требуемой длине волны эталонного излучения.
С целью снижения влияния температуры в альтернативном варианте в качестве источников излучения можно также использовать лазерные диоды с распределенной обратной связью (РОС), - так называемые лазерные РОС-диоды (англ. "distributed feedback reflector", DFR), или лазерные диоды с распределенным брэгговским отражателем (РБО) (англ. "distributed Bragg reflector", DBR), - так называемые лазерные РБО-диоды, которые для реализации преследуемой в настоящем изобретении цели нет необходимости снабжать системой стабилизации температуры.
Однако еще более простой вариант заключается в том, что в измерительном устройстве источник излучения используется в качестве источника эталонного излучения и имеет по меньшей мере один лазерный диод с поверхностным излучением. При осуществлении предлагаемого в изобретении способа для генерирования эталонного излучения используют предпочтительно по меньшей мере один лазерный диод с поверхностным излучением. Применение такого лазерного диода обеспечивает равным образом несколько преимуществ. Так, например, такие лазерные диоды имеют исключительно узкополосный эмиссионный спектр, благодаря чему нет необходимости использовать предпочтительно между излучателем эталонного излучения и детекторным устройством какой-либо фильтр или какое-либо эталонное вещество с целью ограничения спектральной полосы пропускания эталонного излучения. Помимо этого положение полосы по сравнению с лазерными диодами другого типа относительно не чувствительно к воздействию температуры, вследствие чего не требуется обеспечивать термостабилизацию. Кроме того, излучение, испускаемое лазерными диодами с поверхностным излучением, не относится к значительно расходящемуся излучению. Преимущество излучения таких лазерных диодов заключается в том, что в измерительном устройстве предпочтительно вдоль хода лучей за лазерным диодом с поверхностным излучением вплоть до детекторного устройства нет необходимости предусматривать и не предусмотрено использовать какой-либо фокусирующий оптический элемент или какое-либо люминесцирующее вещество для получения эталонного излучения.
В принципе можно использовать любые отражаемые измерительными сигналами свойства зарегистрированного эталонного излучения. Однако, в частности, для регистрации спектров в качестве свойства эталонного излучения предпочтительно использовать спектральное свойство эталонного излучения, отражаемое измерительными сигналами, при проверке, соответственно при настройке, соответственно при обработке измерительных сигналов. С этой целью управляющее и обрабатывающее устройство можно выполнять таким образом, чтобы в качестве свойства эталонного излучения определять его спектральное свойство и использовать его при проверке, соответственно при настройке, соответственно при определении данных для обработки измерительных сигналов. Так, в частности, управляющее и обрабатывающее устройство может определять, совпадают ли измерительные сигналы, отражающие спектральные свойства эталонного излучения, в пределах заданного поля допуска с известными, соответственно заданными соответствующими свойствами эталонного излучения, которые были заданы излучателем эталонного излучения и при необходимости независимо определены. В качестве спектрального свойства можно использовать прежде всего положение максимума спектра или центра тяжести, определенное в заданном диапазоне длин волн около полосы, соответственно края.
Однако альтернативно или дополнительно при проверке, соответственно настройке, соответственно определении данных, необходимых при обработке измерительных сигналов, в качестве свойства можно также использовать отражаемую измерительными сигналами интенсивность эталонного излучения. С этой целью в измерительном устройстве управляющее и обрабатывающее устройство можно выполнять таким образом, чтобы измерительные сигналы в качестве свойства отражали интенсивность эталонного излучения и чтобы использовать отражаемую измерительными сигналами интенсивность эталонного излучения при проверке, соответственно настройке, соответственно обработке измерительных сигналов. Таким путем можно определять, например, также чувствительность детекторного устройства, поскольку при обработке спектральных свойств необязательно необходимо использовать абсолютные значения интенсивности в спектральном детектируемом диапазоне.
Так, в частности, при необходимости выполнения настройки входящее в состав измерительного устройства детекторное устройство может иметь спектрографическое устройство с матрицей из детекторных элементов и с устройством для пространственного рассеивания излучения, разделяющим в пространстве детектируемое излучение на спектральные составляющие, которые попадают на матрицу из детекторных элементов, и, кроме того, измерительное устройство может иметь по меньшей мере один приводимый в действие управляющим и обрабатывающим устройством исполнительный элемент, который механически соединен с матрицей из детекторных элементов, расположенной с возможностью перемещения, или с по меньшей мере одним расположенным с возможностью перемещения оптическим элементом спектрографического устройства, который по меньшей мере частично определяет положение спектральных составляющих на матрице из детекторных элементов, прежде всего устройство для пространственного рассеивания излучения или входную щель. Управляющее и обрабатывающее устройство выполнено при этом таким образом, чтобы приводить в действие исполнительный элемент в зависимости от измерительных сигналов для введенного эталонного излучения таким образом, чтобы уменьшалось рассогласование между положением спектральных составляющих эталонного излучения на матрице из детекторных элементов и заданным положением.
Свойства детекторного устройства могут зависеть от целого ряда факторов. Так, например, при осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно регистрировать температуру по меньшей мере части детекторного устройства, и/или части соответствующего используемого для получения эталонного излучения излучателя, и/или соединенного с детекторным устройством и/или излучателем эталонного излучения температурного компенсатора и использовать при проверке, соответственно настройке, соответственно определении данных для обработки измерительных сигналов. Для этого измерительное устройство может иметь по меньшей мере один соединенный сигнальной линией с управляющим и обрабатывающим устройством температурный датчик для регистрации температуры по меньшей мере части детекторного устройства, и/или части излучателя эталонного излучения, и/или соединенного с детекторным устройством и/или излучателем эталонного излучения температурного компенсатора; для этого управляющее и обрабатывающее устройство может выполняться таким образом, чтобы использовать также зарегистрированную температуру при проверке, соответственно настройке, соответственно обработке измерительных сигналов. Таким путем можно обеспечивать отделение различных факторов, оказывающих влияние на измерительное устройство.
Влияние температуры может оказываться не только на детекторное устройство. Во многих вариантах измерительное устройство может иметь осветительное устройство, которое для регистрации спектрального свойства исходящего от ценного документа детектируемого излучения, например люминесценции, направляет оптический освещающий свет на находящийся в зоне действия измерительного устройства ценный документ, от которого после этого исходит детектируемое излучение. В этом случае можно регистрировать температуру по меньшей мере части осветительного устройства, предназначенного для освещения зоны действия измерительного устройства, и/или связанного с осветительным устройством температурного компенсатора и использовать при проверке, соответственно настройке, соответственно определении данных для обработки измерительных сигналов. В этом случае измерительное устройство может иметь осветительное устройство для освещения по меньшей мере части зоны действия измерительного устройства и по меньшей мере один соединенный сигнальной линией с управляющим и обрабатывающим устройством температурный датчик для регистрации температуры по меньшей мере части осветительного устройства и/или соединенного с ним температурного компенсатора; для этого управляющее и обрабатывающее устройство можно также выполнять таким образом, чтобы использовать зарегистрированную температуру при проверке, соответственно настройке, соответственно обработке измерительных сигналов. Благодаря этому можно также учитывать влияние осветительного устройства, однако при этом в данном случае такое влияние не определяется путем измерения с использованием эталонного излучения и детекторного устройства.
В принципе настоящее изобретение можно использовать применительно к любым измерительным устройствам указанного в начале описания типа. Однако в качестве детекторного предпочтительно использовать такое устройство, ширина спектрального детектируемого диапазона которого составляет менее 400 нм. В соответствии с этим детекторное устройство измерительного устройства можно выполнять таким образом, чтобы ширина спектрального детектируемого диапазона составляла менее 400 нм.
Для разделения на спектральные составляющие детекторное устройство может иметь любые прежде всего также известные устройства, соответственно элементы. Так, в частности, детекторное устройство может иметь, например, дифракционный, в заданном спектральном детектируемом диапазоне рассеивающий элемент. В качестве примера таких элементов можно назвать оптические решетки, прежде всего также отображающие решетки.
Альтернативно или дополнительно к этому детекторное устройство может иметь преломляющий, в заданном спектральном детектируемом диапазоне рассеивающий элемент. В качестве примера такого элемента можно назвать обладающую такими свойствами призму.
В принципе детекторное устройство может иметь любые приемные, соответственно такие детекторные элементы для регистрации спектрально разделенных рассеивающим элементом составляющих, которые обладают чувствительностью в требуемой области спектра. Для детектирования спектральных составляющих детектируемого излучения и вводимого вдоль хода детектируемого эталонного излучения, соответственно соответствующих спектральных составляющих предпочтительно использовать обладающий пространственным разрешением КМОП-, n-МОП-прибор или плоский прибор с зарядовой связью (ПЗС), т.е. плоский ПЗС. В соответствии с этим измерительное устройство может иметь обладающий пространственным разрешением КМОП-, n-МОП-прибор или плоский ПЗС для детектирования спектральных составляющих детектируемого излучения и эталонного излучения, введенного вдоль хода детектируемого излучения. Такие плоские ПЗС легко доступны и экономичны в эксплуатации.
Поскольку у плоских ПЗС отдельные детекторные элементы считываются последовательно, может оказаться предпочтительным использовать прежде всего для быстрого детектирования детекторное устройство, имеющее матрицу из надлежащим образом расположенных отдельных детекторных элементов, сигналы которых могут считываться независимо друг от друга, предпочтительно параллельно. В соответствии с этим при осуществлении предлагаемого в изобретении способа для детектирования детектируемого и эталонного излучения, соответственно их спектральных составляющих используют матрицу из отдельных детекторных элементов, сигналы которых считывают независимо друг от друга, предпочтительно параллельно. Этот вариант допускает не только быстрое считывание, но и согласование величин и свойств отдельных детекторных элементов в соответствии с требуемой спектральной чувствительностью. Имеющиеся для этого возможности описаны, например, в заявке WO 2006/010537 A1 фирмы Ghiesecke & Devrient GmbH, которая (заявка) в этом отношении включена в настоящее описание в качестве ссылки.
Излучатель эталонного излучения можно выполнять и располагать таким образом, чтобы вводить и направлять эталонное излучение вдоль хода детектируемого излучения в зависимости от положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства. В этом отношении соответствуют изобретению прежде всего две возможности. Во-первых, за счет соответствующего конструктивного исполнения и расположения излучателя эталонного излучения эталонное излучение, возможно, после изменения направления при выходе из зоны действия измерительного устройства, т.е. как нормальное детектируемое излучение при проверке ценного документа, можно вводить и направлять вдоль хода детектируемого излучения. При нахождении в зоне действия измерительного устройства ценный документ экранирует эталонное излучение и оно не может вводиться и направляться вдоль хода детектируемого излучения. Для этого, например, источник эталонного излучения можно размещать относительно ценного документа в зоне действия измерительного устройства напротив детекторного устройства. Однако источник эталонного излучения можно размещать также относительно ценного документа в зоне действия измерительного устройства с той же самой стороны, с которой расположено детекторное устройство, и снабжать его (источник эталонного излучения) оптическим элементом, расположенным с противоположной стороны и отклоняющим эталонное излучение в направлении детекторного устройства. Преимущество этого варианта заключается в том, что эталонное излучение можно использовать непосредственно.
Во-вторых, излучатель эталонного излучения можно изготавливать и располагать таким образом, чтобы эталонное излучение освещало находящийся в зоне действия измерительного устройства ценный документ и чтобы исходящее от освещенного участка излучение, т.е. перенаправляемое от ценного документа, соответственно отраженное эталонное излучение, вводилось и направлялось вдоль хода детектируемого излучения. Этот вариант может использоваться в том случае, когда ввиду ограниченности монтажного пространства измерительное устройство должно размещаться лишь с одной стороны транспортировочного пути.
Преимущество описанных вариантов состоит в том, что эталонное излучение фактически проходит по тому же пути, что и детектируемое излучение, и тем самым регистрируется значительная доля возможных источников помех, влияющих на работу детекторного устройства.
Помимо этого управляющее и обрабатывающее устройство измерительного устройства может обрабатывать измерительные сигналы таким образом, чтобы детектирование перемещения и/или положения ценного документа относительно зоны действия измерительного устройства выполнялось до и/или после определения по меньшей мере одного свойства эталонного излучения. Тем самым фотоэлектрический барьер или фотодетектор можно использовать для управления процессом проверки, соответственно настройки измерительного устройства, соответственно для определения данных для обработки измерительных сигналов. Так, в частности, способ проверки, и/или настройки, и/или определения данных для обработки измерительных сигналов можно осуществлять после каждого установления факта приближения ценного документа к зоне действия измерительного устройства или вхождения ценного документа в зону действия измерительного устройства. Таким путем можно с высоким качеством проверять каждый ценный документ независимо от количества непосредственно друг за другом проверяемых ценных документов.
Однако такой фотоэлектрический барьер или фотодетектор можно также использовать прежде всего для управления процессом определения спектральных свойств.
Так, например, в зависимости от зарегистрированного положения или перемещения ценного документа и/или в зависимости от измерительных сигналов можно сводить к нулю или снижать на по меньшей мере один заданный период времени и затем вновь подавать эталонное излучение, соответственно повышать его интенсивность. Для этого в измерительном устройстве управляющее и обрабатывающее устройство можно выполнять также таким образом, чтобы в зависимости от зарегистрированного положения или перемещения ценного документа излучатель эталонного излучения можно было переключать на по меньшей мере один заданный период времени и/или в зависимости от измерительных сигналов детекторного устройства на режим простоя и затем вновь переключать на рабочий режим. При этом под режимом простоя подразумевается такое состояние осветительного устройства, в котором оптический освещающий свет не подается вовсе или подается с пониженной интенсивностью. Так, в частности, переключение на режим простоя предпочтительно в зависимости от скорости перемещения может происходить через заданный период времени; продолжительность периода времени можно выбирать таким образом, чтобы не вызывать сбоев при последующем детектировании спектрального свойства ценного документа.
Кроме того, по истечении заданного периода времени после обнаружения вхождения ценного документа в зону действия измерительного устройства предпочтительно для освещения ценного документа в зоне действия измерительного устройства можно включать оптический освещающий свет в заданном спектральном диапазоне с заданной минимальной интенсивностью и направлять в зону действия измерительного устройства и предпочтительно при выходе ценного документа из зоны действия измерительного устройства оптический освещающий свет можно отключать или понижать его интенсивность. Для этого в измерительном устройстве можно использовать такое управляющее и обрабатывающее устройство, которое выполнено таким образом, чтобы после обнаружения вхождения ценного документа в зону действия измерительного устройства по истечении заданного периода времени оно переключало на рабочий режим осветительное устройство для освещения ценного документа в зоне действия измерительного устройства оптическим освещающим светом в заданном спектральном диапазоне и переключало на режим простоя предпочтительно при выходе ценного документа из зоны действия измерительного устройства. Продолжительность заданного периода времени можно выбирать прежде всего таким образом, чтобы в течение такого периода времени можно было определять свойство эталонного излучения и/или чтобы по истечении такого периода времени можно было регистрировать свойства заданного участка ценного документа с задействованием измерительного устройства. По меньшей мере во втором случае продолжительность периода времени можно выбирать в зависимости от скорости перемещения.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичный вид устройства для сортировки банкнот,
на фиг.2 - схематичный вид расположенного на участке транспортировочной системы измерительного устройства, входящего в состав показанного на фиг.1 устройства для сортировки банкнот,
на фиг.3 - схематичный вид детекторного устройства, входящего в состав показанного на фиг.2 измерительного устройства,
на фиг.4 - схематичный вид расположенного на участке транспортировочной системы и выполненного по второму варианту измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот,
на фиг.5 - схематичный вид расположенного на участке транспортировочной системы и выполненного по третьему варианту измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот,
на фиг.6 - схематичный вид детекторного устройства выполненного по четвертому варианту измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот,
на фиг.7 - схематичный вид детекторного устройства выполненного по пятому варианту измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот,
на фиг.8 - схематичный вид выполненного по шестому варианту измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот,
на фиг.9 - схематичный вид выполненного по седьмому варианту и расположенного на участке транспортировочной системы измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот, и
на фиг.10 - схематичный вид выполненного еще по одному варианту и расположенного на участке транспортировочной системы измерительного устройства, входящего в состав устройства для сортировки банкнот.
На фиг.1 показано устройство 10 для обработки ценных документов, в состав которого входит устройство для оптической проверки ценных документов 12, представляющих собой в рассматриваемом примере банкноты, и которое имеет загрузочный карман 14 для укладки в него подаваемых на обработку ценных документов 12, узел 16, предназначенный для поштучного отделения ценных документов 12 от стопки и имеющий доступ в загрузочный карман 14, транспортировочную систему 18 со стрелкой 20 и расположенное вдоль заданного транспортировочной системой 18 транспортировочного пути 22 перед стрелкой 20 устройство 24 для проверки ценных документов, а также расположенный за стрелкой 20 первый приемный лоток 26 для выклада в него признанных подлинными ценных документов и второй приемный лоток 28 для не признанных подлинными ценных документов. Центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30 соединено сигнальными линиями с по меньшей мере устройством 24 для проверки ценных документов и стрелкой 20 и предназначено для управления устройством 24 для проверки ценных документов, для обработки контрольных сигналов устройства 24 для проверки ценных документов, а также для управляемого задействования по меньшей мере стрелки 20 в зависимости от результата обработки контрольных сигналов.
Устройство 24 для проверки ценных документов вместе с управляющим и обрабатывающим устройством 30 используется для регистрации оптических свойств ценных документов 12 и формирования отражающих такие свойства контрольных сигналов.
При прохождении ценного документа 12 с заданной скоростью перемещения в заданном транспортировочным путем 22 направлении Т перемещения устройство 24 для проверки ценных документов регистрирует значения оптических свойств ценного документа, при этом формируются соответствующие контрольные сигналы.
На основе контрольных сигналов устройства 24 для проверки ценных документов центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30 при обработке контрольных сигналов определяет, можно ли или нельзя классифицировать ценный документ как подлинный в соответствии с заданным критерием подлинности для контрольных сигналов.
С этой целью прежде всего наряду с соответствующими интерфейсами для датчиков центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30 имеет процессор 32 и соединенное с ним запоминающее устройство 34, в котором сохраняется по меньшей мере одна компьютерная программа с программным кодом, при исполнении которой процессор 32 управляет устройством, соответственно обрабатывает контрольные сигналы и в соответствии с результатом обработки задействует транспортировочную систему 18.
Так, в частности, центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30, а точнее говоря его процессор 32, может проверять критерий подлинности, в который входят, например, эталонные данные, которые относятся к считающемуся подлинным ценному документу, заданы и хранятся в запоминающем устройстве 34. В зависимости от результата установления подлинности или неподлинности центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30, прежде всего его процессор 32, задействует транспортировочную систему 18, а точнее говоря стрелку 20, таким образом, чтобы ценный документ 12 в соответствии с результатом установления его подлинности направлялся для выклада в первый приемный лоток 26 для признанных подлинными ценных документов или во второй приемный лоток 28 для признанных неподлинными ценных документов.
В состав устройства 24 для проверки ценных документов входит измерительное устройство для спектрально-разрешенной регистрации оптического детектируемого излучения, исходящего от перемещаемого в заданном направлении Т перемещения ценного документа 12. В рассматриваемом примере под детектируемым излучением подразумевается люминесценция в невидимой области оптического спектра.
На фиг.2 более подробно показано измерительное устройство, обозначаемое ниже позицией 24. В его состав входят осветительное устройство 36 для освещения по меньшей мере части плоской зоны 38 действия измерительного устройства на транспортировочном пути 22, в которую по транспортировочному пути 22 попадают проверяемые ценные документы 12, а также детекторное устройство 40. Управляющее устройство, предназначенное прежде всего для управляемого задействования осветительного устройства 36, и обрабатывающее устройство, используемое прежде всего для подготовки и обработки измерительных сигналов детекторного устройства 40, объединены в одном управляющем и обрабатывающем устройстве 42, представляющем собой в рассматриваемом примере программируемое устройство для обработки данных, состоящее в рассматриваемом примере из непоказанного процессора и непоказанного запоминающего устройства, в котором хранится исполняемая процессором программа для управления осветительным устройством 36 и для обработки измерительных сигналов детекторного устройства 40. Управляющее и обрабатывающее устройство 42 соединено сигнальной линией с центральным управляющим и обрабатывающим устройством 30.
Кроме того, предусмотрен фотодетектор 44, имеющий передатчик 46 и приемник 48, которые для управляемого задействования передатчика 46, соответственно для обработки сигналов приемника 48 соединены с управляющим и обрабатывающим устройством 42. В других вариантах осуществления изобретения обработка сигналов приемника вполне может выполняться также путем управления фотодетектором с задействованием отдельного блока, выход которого в таком случае соединен с управляющим и обрабатывающим устройством 42.
Осветительное устройство 36 предназначено для освещения зоны действия измерительного устройства оптическим излучением в заданном диапазоне длин волн, в рассматриваемом примере - в инфракрасном диапазоне, и для этой цели имеет в качестве источника освещения матрицу из одинаково выполненных лазерных диодов с поверхностным излучением с вертикальными объемными резонаторами (англ. "vertical cavity surface emitting laser diode", VCSEL), которые (диоды) одинаково управляются в рассматриваемом примере управляющим и обрабатывающим устройством 42 через соответствующую сигнальную линию. Испускаемое такими лазерными диодами излучение, ниже называемое освещающим светом, собирается непоказанной коллимирующей оптикой осветительного устройства 36 в параллельный пучок лучей.
Для освещения зоны 38 действия измерительного устройства освещающий свет отклоняется отклоняющим элементом 50 детекторного устройства 40, представляющим собой в рассматриваемом примере дихроичный светоделитель, который для освещающего света является отражательным, в направлении фокусирующей оптики 52, которая фокусирует освещающий свет на зону 38 действия измерительного устройства. При нахождении в ней ценного документа 12 находящийся в зоне действия измерительного устройства участок освещается по соответствующей схеме.
Возбужденное освещением оптическое излучение, представляющее собой при освещении подлинного ценного документа 12 люминесценцию, которая соответствует зависящему от типа ценных документов, соответственно от имеющихся в них люминофоров заданному спектральному детектируемому диапазону, исходит при этом от участка ценного документа и вводится как детектируемое излучение вдоль хода детектируемого излучения детекторного устройства 40.
На фиг.3 более подробно показано выполненное по одному из вариантов детекторное устройство 40, которое предназначено для спектрально-разрешенного детектирования детектируемого излучения в по меньшей мере заданном спектральном детектируемом диапазоне и для передачи измерительных сигналов, которые отражают по меньшей мере одно прежде всего спектральное свойство детектированного излучения. Такое детекторное устройство более подробно описано в заявке DE 102006017256, которая в этом отношении в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки.
В этом варианте детекторное устройство 40 имеет также детектирующую оптику 54, спектрографическое устройство 56 с воспринимающим устройством 58 для спектрально-разрешенной регистрации сформированных спектрографическим устройством спектральных составляющих.
Детектирующая оптика 54 имеет расположенные вдоль хода детектируемого излучения сначала фокусирующую оптику 52, которая отображает зону действия измерительного устройства в бесконечность, т.е. собирает исходящее из зоны 38 действия измерительного устройства детектируемое излучение в параллельный пучок лучей, и селективно прозрачный отклоняющий элемент 50, прозрачный для излучения в заданном спектральном дететектируемом диапазоне. Помимо этого детектирующая оптика 54 имеет конденсорную оптику 60 для фокусировки параллельного детектируемого излучения на входное отверстие, соответственно на входную щель спектрографического устройства 56. Между конденсорной оптикой 60 и спектрографическим устройством 56 расположены необязательно фильтр 62 для отфильтровывания нежелательных областей спектра из хода детектируемого излучения прежде всего в диапазоне длин волн освещающего света, а также отклоняющий элемент 64, представляющий собой в рассматриваемом примере зеркало и предназначенный для отклонения детектируемого излучения на заданный угол, составляющий 90° в рассматриваемом примере.
Спектрографическое устройство 56 имеет входную диафрагму 66, имеющую в рассматриваемом варианте щелевое отверстие, которое представляет собой входную щель и продольная протяженность которого ориентирована по меньшей мере примерно перпендикулярно плоскости, заданной ходом детектируемого излучения.
Детектируемое излучение, входящее через отверстие диафрагмы, собирается используемой в рассматриваемом примере ахроматической коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 спектрографического устройства 56 в параллельный пучок лучей. Однако коллимирующая и фокусирующая оптика 68, представленная на чертежах лишь условно в виде линзы, как и другие аналогичные оптические элементы, выполняется фактически зачастую в виде комбинации линз. Под ахроматичностью такой оптики подразумевается то, что применительно к ней проведена коррекция хроматических аберраций в диапазоне длин волн, в котором функционирует спектрографическое устройство 56. При этом не требуется проводить соответствующую коррекцию в других диапазонах длин волн. Входная диафрагма 66 и коллимирующая и фокусирующая оптика 68 расположены таким образом, чтобы отверстие диафрагмы располагалось по меньшей мере в достаточном приближении в обращенной к входной диафрагме фокальной поверхности коллимирующей и фокусирующей оптики 68.
Спектрографическое устройство 56 имеет также устройство 70 для пространственного рассеивания излучения, представляющее собой в рассматриваемом примере оптическую отражательную решетку, которая разлагает падающее детектируемое излучение, т.е. исходящее от зоны действия измерительного устройства оптическое излучение, по меньшей мере частично на спектрально разделенные спектральные составляющие, распространяющиеся соответственно своим длинам волн в различных направлениях.
Воспринимающее устройство 58 спектрографического устройства 56 имеет детекторное устройство 72, которое предназначено для детектирования спектральных составляющих, осуществляемого с пространственным разрешением в по меньшей мере одном направлении в пространстве. При детектировании сформированные детекторным устройством измерительные сигналы передаются в управляющее и обрабатывающее устройство 42, которое принимает измерительные сигналы и с их использованием проводит сравнение зарегистрированного спектра с заданными спектрами. Управляющее и обрабатывающее устройство 42 соединено с управляющим блоком 10 с целью передачи ему результата сравнения через соответствующие сигналы.
Устройство 70 для пространственного рассеивания излучения представляет собой в рассматриваемом примере отражательную решетку с линейной структурой, линии которой проходят параллельно плоскости, в которой располагаются продольное направление отверстия диафрагмы и оптическая ось коллимирующей и фокусирующей оптики 68. Расстояние между линиями выбрано таким образом, чтобы детектируемое излучение можно было спектрально разлагать в заданном спектральном детектируемом диапазоне, в рассматриваемом примере - в инфракрасном диапазоне. Рассеивающее устройство 70 ориентировано с указанной целью таким образом, чтобы отделенные спектральные составляющие, в рассматриваемом примере - спектральные составляющие первого дифракционного порядка, фокусировались коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 на воспринимающее устройство 58, а точнее говоря на детекторное устройство 72.
В детекторном устройстве 72 детекторные элементы 74 для спектральных составляющих расположены в виде строчной матрицы, которая ориентирована по меньшей мере приблизительно параллельно направлению пространственного разделения спектральных составляющих, т.е. в данном случае параллельно образуемой спектральными составляющими поверхности, а точнее говоря в данном случае параллельно плоскости. При этом спектральные составляющие отображаются коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 на детекторное устройство 72.
Расположенные в виде строки детекторные элементы 74 выполнены таким образом, чтобы их сигналы считывались независимо друг от друга, предпочтительно параллельно.
С целью получения максимально компактной конструкции прежде всего рассеивающее устройство 70 наклонено в двух направлениях по отношению к детекторному устройство 72 и к направлению падающего детектируемого излучения между коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 и рассеивающим устройством 70. Поскольку в рассматриваемом варианте направление детектируемого излучения между коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 и рассеивающим устройством 70 проходит параллельно оптической оси коллимирующей и фокусирующей оптики 68, во-первых, плоская отражательная решетка 70, а следовательно, и ее линейная структура, наклонена относительно оптической оси О коллимирующей и фокусирующей оптики 68 в плоскости хода детектируемого излучения. По этой причине по меньшей мере на участке между рассеивающим устройством 70 и коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 образуемая спектральными составляющими поверхность, представляющая собой в рассматриваемом примере плоскость, наклонена относительно направления детектируемого излучения, соответственно оптической оси О коллимирующей и фокусирующей оптики, под углом α. Так, в частности, перпендикуляр к плоской отражательной решетке 70 в плоскости хода детектируемого излучения составляет угол α с оптической осью О коллимирующей и фокусирующей оптики 68 (см. фиг.3). Во-вторых, рассеивающее устройство 70, а точнее говоря перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения луча для зеркального отражения, т.е. в данном случае перпендикуляр к плоскости линейной структуры отражательной решетки 70, располагается под углом к направлению детектируемого излучения, соответственно оптической оси О между коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 и рассеивающим устройством 70, вследствие чего спектральные составляющие первого дифракционного порядка падают на детекторное устройство 72.
Кроме того, строка детекторных элементов 74 детекторного устройства расположена по меньшей мере приблизительно в одной плоскости с отверстием входной диафрагмы 66 и ориентирована в направлении, перпендикулярном заданной направлениями распространения спектральных составляющих плоскости на некотором расстоянии от отверстия диафрагмы, как показано на фиг.3, над ним. На фиг.3 для наглядности входная диафрагма 66 и приемные поверхности детекторных элементов 74 показаны отстоящими друг от друга параллельно фокальной плоскости коллимирующей и фокусирующей оптики 68, фактически же они располагаются в основном в общей плоскости. Если смотреть в направлении, параллельном строке детекторных элементов 74, то отверстие диафрагмы располагается примерно посередине строки.
Таким образом, при детектировании детектируемое излучение, исходящее от точки на ценном документе 12 в зоне 38 действия измерительного устройства, собирается в направлении вдоль хода детектируемого излучения фокусирующей оптикой 52 в параллельный пучок лучей, который проходит через дихроичный светоделитель, и отображается конденсорной оптикой 60 на входную диафрагму 66. Это детектируемое излучение отображается вдоль своего хода коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 с наводкой на бесконечность на устройство 70 для пространственного рассеивания излучения, разлагающее падающее на него излучение на спектральные составляющие. Спектральные составляющие первого дифракционного порядка снова отображаются коллимирующей и фокусирующей оптикой 68 на детекторное устройство 72, при этом каждому детекторному элементу 74 соответствует одна длина волны, соответственно один диапазон длин волн. Измерительный сигнал, соответствующий детекторному элементу, отражает прежде всего интенсивность, соответственно мощность зарегистрированной спектральной составляющей. Детекторное устройство 40 передает соответствующие спектральным свойствам детектируемого излучения измерительные сигналы в управляющее и обрабатывающее устройство 42. Управляющее и обрабатывающее устройство 42 принимает измерительные сигналы и обрабатывает их.
Фотодетектор 44 в качестве передатчика 46 имеет источник излучения в виде лазерного диода с поверхностным излучением, излучающего эталонное излучение в узком диапазоне длин волн с полной шириной на уровне полумаксимума, равной 1 нм, который (диапазон длин волн) относится к заданному спектральному детектируемому диапазону. Так, например, максимум может составлять около 760, 808, 948 или же 980 нм. Передатчик 46 используется согласно рассматриваемому примеру в качестве устройства и источника эталонного излучения. Лазерный диод 46 ориентирован на зону 38 действия измерительного устройства таким образом, чтобы исходящее от освещаемого им участка ценного документа 12 в зоне 38 действия измерительного устройства отраженное эталонное излучение попадало в ход детектируемого излучения, т.е. вводилось и проходило вдоль него. Отраженная часть эталонного излучения попадает в приемник 48 - фотодетекторный элемент с установленной спереди диафрагмой, который чувствителен в заданном диапазоне эталонного излучения и при регистрации попавшего на него эталонного излучения выдает соответствующие сигналы.
Как показано на фиг.2, эталонное излучение может вводиться и направляться лишь вдоль хода детектируемого излучения и попадать в приемник, когда в зоне 38 действия измерительного устройства находится участок ценного документа 12. Таким образом, введение эталонного излучения зависит от положения ценного документа 12 относительно зоны 38 действия измерительного устройства.
Измерительное устройство 24 функционирует следующим описанным ниже образом.
Сначала отключаются фотодетектор 44, осветительное устройство 36 и детекторное устройство 40.
При получении управляющим и обрабатывающим устройством 42 сигнала не показанного датчика перемещения на транспортировочном узле о поступлении перемещаемого ценного документа 12 управляющее и обрабатывающее устройство 42 переключает передатчик 46, т.е. излучатель эталонного излучения, на рабочий режим, в котором это эталонное излучение попадает в зону 38 действия измерительного устройства.
При установлении приемником 48 отсутствия эталонного излучения через некоторый выбранный в зависимости от скорости перемещения ценных документов отрезок времени управляющее и обрабатывающее устройство 42 вновь переключает передатчик 46 на нерабочий режим.
Однако при появлении ценного документа 12 в соответствии с принятым ранее уведомлением в зоне действия измерительного устройства часть падающего на ценный документ 12 эталонного излучения отражается в направлении приемника 48. При детектировании эталонного излучения приемник 48 выдает соответствующий сигнал управляющему и обрабатывающему устройству 42, которое включает детекторное устройство 40 и принимает его измерительные сигналы по меньшей мере для детекторных элементов, на которые и на соседние с ними детекторные элементы должно попадать эталонное излучение при правильной наводке спектральных составляющих.
Поскольку участок ценного документа 12 в зоне 38 действия измерительного устройства освещается эталонным излучением, отраженное от ценного документа, например, рассеянное отраженное эталонное излучение попадает в ход детектируемого излучения и разлагается на спектральные составляющие, которые фокусируются на детекторное устройство 72. Оно формирует соответствующие измерительные сигналы, отражающие, соответственно представляющие спектральные свойства эталонного излучения, и выдает сформированные сигналы управляющему и обрабатывающему устройству 42.
Управляющее и обрабатывающее устройство 42 принимает измерительные сигналы, относящиеся к заданному периоду времени, например к выбранному в зависимости от скорости перемещения периоду времени, которое необходимо для регистрации или обнаружения 1 мм ценного документа, и определяет, удовлетворяет ли отражаемое измерительными сигналами спектральное свойство по меньшей мере одному заданному критерию. В рассматриваемом примере управляющее и обрабатывающее устройство 42 проверяет, находится ли определенный на основе измерительных сигналов максимум спектра детектируемого излучения в заданных пределах допуска на заданный лазерным диодом 46 с поверхностным излучением максимум спектра эталонного излучения. При отрицательном ответе на этот вопрос выдается сигнал ошибки.
В ином случае передатчик 46 отключается. По истечении заданного, выбранного равным образом в зависимости от скорости перемещения периода времени, в течение которого измерительные сигналы регистрировались для определения значений рассогласования и определялись значения рассогласования, осветительное устройство 36 включается и регистрируются спектральные свойства ценного документа. При этом каждому детекторному элементу детекторного устройства поставлена в соответствие длина волны или поставлен в соответствие диапазон длин волн.
По истечении следующего периода времени, соответствующего скорости перемещения и длине самого длинного из ожидаемых ценных документов в направлении перемещения, осветительное устройство 36 и детекторное устройство 40 вновь отключаются.
На фиг.4 схематично показано выполненное по второму варианту измерительное устройство 24', отличающееся от выполненного по первому варианту измерительного устройства по конструктивному исполнению фотодетектора и управляющего и обрабатывающего устройства 42. Все другие детали не изменены, вследствие чего они обозначены теми же самыми позициями, что и аналогичные детали в первом варианте, и в отношении них соответственно справедливы также приведенные выше пояснения.
В этом варианте детекторное устройство 40 принимает на себя роль приемника фотодетектора. Таким образом, вместо фотодетектора 44 предусмотрена лишь ловушка 76 излучения для абсорбирования соответствующего эталонного излучения, отраженного от ценного документа в зоне 38 действия измерительного устройства.
Управляющее и обрабатывающее устройство 42' отличается от выполненного по первому варианту управляющего и обрабатывающего устройства 42 лишь тем, что детекторное устройство 40 устройства 42' управляется, соответственно его измерительные сигналы обрабатываются таким образом, чтобы оно функционировало как приемник фотодетектора.
Точнее говоря, управляющее и обрабатывающее устройство 42' выполнено с целью обеспечения осуществления описанного ниже предлагаемого в изобретении способа.
При получении управляющим и обрабатывающим устройством 42' сигнала, передаваемого не показанным датчиком перемещения на транспортировочном узле и свидетельствующего о поступлении перемещаемого ценного документа 12, управляющее и обрабатывающее устройство 42' переключает передатчик 46, т.е. излучатель эталонного излучения, на рабочий режим, в котором этот излучатель направляет эталонное излучение в зону 38 действия измерительного устройства, и детекторное устройство 40 на его рабочий режим при условии, что оно не функционирует в режиме непрерывной работы. С этого момента времени управляющее и обрабатывающее устройство 42' принимает измерительные сигналы, передаваемые детекторным устройством 40.
При установлении детекторным устройством 40 отсутствия эталонного излучения через некоторый выбранный в зависимости от скорости перемещения ценных документов отрезок времени и в соответствии с этим при не получении управляющим и обрабатывающим устройством 42' каких-либо измерительных сигналов, обусловленных эталонным излучением, управляющее и обрабатывающее устройство 42' вновь переключает передатчик 46 на нерабочий режим и выключает детекторное устройство.
Однако при появлении ценного документа 12 в зоне 38 действия измерительного устройства в соответствии с принятым ранее уведомлением находящийся в ней участок ценного документа 12 освещается эталонным излучением. Рассеянное освещенным участком в направлении хода детектируемого излучения эталонное излучение вводится в ход детектируемого излучения в направлении детекторного устройства 40 как приемника и разлагается на спектральные составляющие, которые фокусируются на детекторное устройство 72. Детекторное устройство 40 вырабатывает соответствующие измерительные сигналы, отражающие, соответственно представляющие спектральные свойства эталонного излучения, и передает их в управляющее и обрабатывающее устройство 42'. Управляющее и обрабатывающее устройство 42' принимает эти измерительные сигналы и обрабатывает их прежде всего лишь с целью определения того, было ли вообще зарегистрировано эталонное излучение, а также устанавливает тот факт, что фотодетектор зарегистрировал наличие объекта.
Управляющее и обрабатывающее устройство 42' принимает измерительные сигналы, относящиеся к заданному периоду времени, например к выбранному в зависимости от скорости перемещения периоду времени, которое необходимо для регистрации или обнаружения 1 мм ценного документа, и определяет, удовлетворяет ли отраженное измерительными сигналами спектральное свойство по меньшей мере одному заданному критерию. В рассматриваемом примере управляющее и обрабатывающее устройство 42' проверяет, находится ли определенный на основе измерительных сигналов максимум спектра детектируемого излучения в заданных пределах допуска на заданный лазерным диодом 46 с поверхностным излучением максимум спектра эталонного излучения. При отрицательном ответе на этот вопрос выдается сигнал ошибки в центральное управляющее и обрабатывающее устройство 30, которое подает команду на отображение соответствующего сообщения об ошибке на непоказанном дисплее или индикаторе.
В ином случае передатчик 46 отключается. Последующие стадии соответствуют стадиям, описанным выше применительно к первому варианту выполнения измерительного устройства.
На фиг.5 схематично показано выполненное по третьему варианту измерительное устройство 24'', отличающееся от измерительного устройства, выполненного по второму варианту, лишь тем, что вместо фотодетектора используется фотоэлектрический барьер. Сказанное означает, что изменены излучатель эталонного излучения и управляющее и обрабатывающее устройство. Все другие детали не изменены, вследствие чего они обозначены теми же самыми позициями, что и аналогичные детали во втором варианте, и в отношении них соответственно справедливы также приведенные выше пояснения.
Излучатель 46'' эталонного излучения, как и в первых двух вариантах, имеет в качестве источника 78 эталонного излучения аналогичный лазерный диод с поверхностным излучением и отклоняющий элемент 80, представляющий собой в рассматриваемом варианте зеркало, которое отклоняет излученное соответствующим источником эталонное излучение и вводит его в ход детектируемого излучения, когда в зоне 38 действия измерительного устройства нет никакого ценного документа. Для этого отклоняющий элемент расположен с противолежащей детекторному устройству 40 стороны транспортировочного пути.
Управляющее и обрабатывающее устройство 42'' выполнено как и управляющее, и обрабатывающее устройство 42', кроме указанных ниже модификаций. Так, в частности, оно рассчитано на выполнение представленных ниже стадий.
При получении управляющим и обрабатывающим устройством 42'' сигнала, выданного не показанным датчиком перемещения на транспортировочном узле и свидетельствующего о поступлении перемещаемого ценного документа 12, управляющее и обрабатывающее устройство 42 переключает передатчик 46, т.е. излучатель эталонного излучения, на рабочий режим, в котором это эталонное излучение попадает в зону 38 действия измерительного устройства, и детекторное устройство 40 на его рабочий режим при условии, что оно не функционирует в режиме непрерывной работы. С этого момента времени управляющее и обрабатывающее устройство 42'' принимает измерительные сигналы, передаваемые детекторным устройством 40.
До тех пор пока никакой ценный документ 12 не находится в зоне 38 действия измерительного устройства, эталонное излучение, излученное лазерным диодом 78 и отклоненное отклоняющим элементом 80, вводится в ход детектируемого излучения и разлагается на спектральные составляющие, которые фокусируются на детекторное устройство 72. Детекторное устройство 40 формирует соответствующие измерительные сигналы, которые отражают, соответственно представляют спектральные свойства эталонного излучения, и передает эти измерительные сигналы управляющему и обрабатывающему устройству 42''. Управляющее и обрабатывающее устройство 42'' получает эти измерительные сигналы и определяет, соответствует ли отражаемое этими измерительными сигналами спектральное свойство по меньшей мере одному заданному критерию. В рассматриваемом примере управляющее и обрабатывающее устройство 42'' проверяет, находится ли определенный на основе измерительных сигналов максимум спектра детектируемого излучения в заданных пределах допуска на заданный лазерным диодом 78 с поверхностным излучением максимум спектра эталонного излучения. При отрицательном ответе на этот вопрос выдается сигнал ошибки.
В ином случае регистрация измерительных сигналов продолжается. Лишь в том случае, когда в зону действия измерительного устройства 38 попадает ценный документ, перекрывается оптический путь от отклоняющего элемента 80 к детекторному устройству 40. В этом случае управляющее и обрабатывающее устройство 42'' не может больше принимать никаких измерительных сигналов, которые отражают спектральные свойства эталонного излучения. Поэтому управляющее и обрабатывающее устройство 42'' непрерывно проверяет, подаются ли все еще такие сигналы, и когда они больше не подаются, выключает излучатель эталонного излучения, представляющий собой в рассматриваемом примере источник 78 эталонного излучения, поскольку обнаруживает появление ценного документа в зоне 38 действия измерительного устройства.
По истечении заданного, выбранного в зависимости от скорости перемещения периода времени, в течение которого измерительные сигналы регистрировались для определения значений рассогласования и определялись значения рассогласования, осветительное устройство 36 включается и регистрируются спектральные свойства ценного документа, как это указано в описании первого варианта.
По истечении следующего соответствующего периода времени, соответствующего скорости перемещения и длине самого длинного из ожидаемых ценных документов в направлении перемещения, осветительное устройство 36 вновь отключается и излучатель 78 эталонного излучения включается.
На фиг.6 показано выполненное по четвертому варианту измерительное устройство, детекторное устройство и управляющее и обрабатывающее устройство которого в отличие от второго варианта имеют иное конструктивное исполнение. Все другие детали в основном не изменены по сравнению со вторым вариантом, соответственно выполнены аналогично, что и во втором варианте, вследствие чего они обозначены теми же самыми позициями, что и аналогичные детали во втором варианте.
Детекторное устройство 82 отличается от детекторного устройства 40 в том числе тем, что вместо коллимирующей и фокусирующей оптики 68 вместе с отражательной решеткой 70 используется отображающая решетка. Более подробно такое детекторное устройство описано в заявке WO 2006/010537 A1 фирмы Giesecke & Devrient GmbH, которая (заявка) в этом отношении в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки.
Как и детекторное устройство 40, детекторное устройство 82 имеет фокусирующую оптику 52, отклоняющий элемент 50, конденсорную оптику 60, фильтр 62 и отклоняющий элемент 64, который, однако, немного повернут по сравнению с положением в первом варианте, и все эти компоненты выполнены, как и в первом варианте, вследствие чего они обозначены также теми же самыми позициями, что и в первом варианте.
Спектрографическое устройство 84 детекторного устройства 82 имеет также выполненную, как и в первом варианте, входную диафрагму 66, которая обозначена той же самой позицией, что и в первом варианте. В качестве устройства для пространственного рассеивания излучения используется отображающая решетка 86, которая одновременно обеспечивает спектральное разложение падающего на нее детектируемого излучения за счет преломления и, будучи выполненной в виде вогнутого зеркала, отображение образованной входной диафрагмой 66 входной щели для по меньшей мере нескольких образованных ею (решеткой) спектральных составляющих детектируемого излучения на воспринимающее устройство 58. Воспринимающее устройство 58 имеет строчное детекторное устройство 88 спектрографического устройства 84, соответственно детекторного устройства 82, выполненное как детекторное устройство 72.
Помимо этого детекторное устройство 82 имеет блок настройки, позволяющий изменять положение спектральных составляющих, соответственно отображений входной щели входной диафрагмы для спектральных составляющих на детекторное устройство 88.
Во-первых, с этой целью по меньшей мере один соответствующий конструктивный элемент спектрографического устройства выполнен подвижным и установлен предпочтительно без зазора.
Во-вторых, детекторное устройство 82 имеет исполнительный элемент (соответственно исполнительное устройство) 90, который механически соединен с по меньшей мере одним конструктивным элементом спектрографического устройства 84, в рассматриваемом примере - с элементом 86 для пространственного рассеивания излучения, с целью изменения положения заданной спектрографическим устройством спектральной составляющей на детекторном устройстве. Исполнительный элемент 90 соединен с этой целью с управляющим и обрабатывающим устройством сигнальной линией и перемещает в соответствии с управляющими сигналами управляющего и обрабатывающего устройства по меньшей мере один конструктивный элемент спектрографического устройства, в рассматриваемом примере - элемент 86 для пространственного рассеивания излучения.
В рассматриваемом примере исполнительный элемент 90 имеет пьезоэлемент, обеспечивающий по соответствующим управляющим сигналам исключительно точное перемещение конструктивного элемента. В принципе поворот отображающей решетки 86 для смещения положения спектральных составляющих на детекторном устройстве 88 теоретически хотя и был бы более предпочтительным, в рассматриваемом примере конструктивный элемент установлен и исполнительный элемент 90 соединен с ним механически таким образом, чтобы конструктивный элемент мог линейно перемещаться в направлении, перпендикулярном оптической оси отображающей решетки и параллельном направлению расщепления спектральных составляющих. Такая установка существенно проще по сравнению с установкой, которая допускает поворот конструктивного элемента.
Управляющее и обрабатывающее устройство 92 отличается от управляющего и обрабатывающего устройства 42' тем, что выполняет не только проверку, но и настройку детекторного устройства 82. Управляющее и обрабатывающее устройство 92 рассчитано прежде всего на осуществление описанного ниже способа.
При получении управляющим и обрабатывающим устройством 92 сигнала, выданного не показанным датчиком перемещения на транспортировочном узле и свидетельствующего об обнаружении перемещаемого ценного документа 12, управляющее и обрабатывающее устройство 92 переключает передатчик 46, т.е. излучатель эталонного излучения, на рабочий режим, в котором это эталонное излучение попадает в зону 38 действия измерительного устройства, и детекторное устройство 82 на его рабочий режим при условии, что детекторное устройство не функционирует в режиме непрерывной работы. С этого момента времени управляющее и обрабатывающее устройство 92 принимает от детекторного устройства 82 измерительные сигналы.
В том случае, когда по истечении выбранного в зависимости от скорости перемещения ценных документов отрезка времени детекторное устройство 82 не обнаруживает никакого эталонного излучения и вследствие этого управляющее и обрабатывающее устройство 92 не получает никаких измерительных сигналов, обусловленных эталонным излучением, управляющее и обрабатывающее устройство 92 вновь переключает передатчик 46 на нерабочий режим и выключает детекторное устройство.
Однако при поступлении ценного документа 12 в соответствии с принятым ранее уведомлением в зону действия измерительного устройства включается освещение эталонным излучением находящегося в ней участка ценного документа 12. Эталонное излучение, рассеянное освещаемым участком в направлении хода детектируемого излучения, вводится в ход детектируемого излучения в направлении детекторного устройства 82 как приемника фотодетектора и разлагается на спектральные составляющие, фокусируемые на детекторное устройство 72. Детекторное устройство 82 формирует соответствующие измерительные сигналы, которые отражают, соответственно представляют спектральные свойства эталонного излучения, и передает эти сигналы в управляющее и обрабатывающее устройство 92. Управляющее и обрабатывающее устройство 92 принимает эти измерительные сигналы и обрабатывает их прежде всего с целью определения того, было ли вообще зарегистрировано эталонное излучение, и при положительном ответе устанавливает тот факт, что фотодетектор зарегистрировал наличие объекта.
При обнаружении фотодетектором объекта, т.е. ценного документа, управляющее и обрабатывающее устройство 92 принимает далее следующие измерительные сигналы для заданного периода времени, например для выбранного в зависимости от скорости перемещения периода времени, который необходим для регистрации 1 мм ценного документа, и определяет рассогласование между отражаемым измерительными сигналами спектральным свойством и заданным эталонным излучением спектральным свойством, зарегистрированным в рассматриваемом примере лазерным диодом 46 с поверхностным излучением. В рассматриваемом примере управляющее и обрабатывающее устройство 92 определяет, точнее говоря, разность между длинами волн определенного на основе измерительных сигналов максимума спектра детектируемого излучения и заданного лазерным диодом 46 с поверхностным излучением максимума спектра эталонного излучения. При этом управляющее и обрабатывающее устройство 92 необязательно должно определять в явном виде длины волн, более того, оно может также определять лишь разности между зарегистрированным положением максимума на детекторном устройстве 88 и заданным положением максимума на детекторном устройстве.
В зависимости от установленной разности управляющее и обрабатывающее устройство 92 задействует исполнительный элемент 90 таким образом, чтобы он приводил в движение конструктивный элемент, представляющий собой в рассматриваемом примере рассеивающий элемент 86, таким образом, чтобы уменьшалась установленная разность. Так, например, величину смещения при движении можно задавать пропорционально установленной разности или выбирать из таблицы, в которой указаны необходимые значения смещения, соответственно управляющие сигналы для заданных значений разности. Такую таблицу можно составлять по результатам испытаний или расчетов.
Таким путем обеспечивается настройка детекторного устройства.
Несмотря на то что таким путем обеспечивается лишь одно управляющее воздействие для отдельного ценного документа, тем не менее при проверке нескольких быстро следующих друг за другом ценных документов можно получать соответствующий регулировке детекторного устройства результат, поскольку лишь значительно медленнее изменяются те влияющие факторы, которые обусловливают нежелательную разъюстировку.
Последующие стадии, т.е. определение смещения или рассогласования и регистрация измерительных сигналов, отражающих спектральные свойства люминесценции, соответствуют стадиям, представленным выше в описании первого варианта выполнения измерительного устройства.
В другом варианте вместо рассеивающего элемента можно перемещать входную диафрагму 66, а точнее говоря входную щель.
В следующем варианте перемещается не по меньшей мере один конструктивный элемент спектрографического устройства, а детекторное устройство 88, которое установлено с возможностью линейного перемещения в своем продольном направлении и соединено соответствующим исполнительным элементом для перемещения детекторного устройства.
Соответствующую регулируемость спектрографического устройства можно также переносить на другие варианты выполнения предлагаемого в изобретении устройства.
Представленный на фиг.7 пятый вариант отличается от четвертого варианта тем, что, во-первых, отображающая решетка зафиксирована жестко и отсутствует исполнительный элемент 90, и, во-вторых, воспринимающее устройство 58, т.е. детекторное устройство 72, соответственно детекторное устройство 88 имеют иное конструктивное исполнение. Помимо этого управляющее и обрабатывающее устройство модифицировано по сравнению с четвертым вариантом. Конструктивные элементы, не измененные по сравнению с четвертым вариантом, обозначены теми же самыми позициями, что и аналогичные элементы в четвертом варианте, и в отношении них соответственно справедливы также приведенные выше пояснения.
Детекторное устройство 88' включает строчный плоский ПЗС, вытянутый в своем продольном направлении параллельно направлению пространственного разделения спектральных составляющих. Плоский ПЗС обеспечивает высокое пространственное разрешение, в рассматриваемом примере строчный плоский ПЗС имеет 256 расположенных в одной строке детекторных элементов.
Таким образом, управляющее и обрабатывающее устройство выполнено с целью определения данных коррекции, которые можно использовать для коррекции зарегистрированных результатов детектирования. Такая коррекция сравнима с настройкой измерительного устройства.
Так, в частности, управляющее и обрабатывающее устройство 92' выполнено для осуществления следующего варианта осуществления предлагаемого в изобретении способа.
При получении управляющим и обрабатывающим устройством 92' сигнала, выданного не показанным датчиком перемещения на транспортировочном узле и указывающего на обнаружение перемещаемого ценного документа 12, управляющее и обрабатывающее устройство 92' переключает передатчик 46, т.е. излучатель эталонного излучения, на рабочий режим, в котором это эталонное излучение попадает в зону 38 действия измерительного устройства, и детекторное устройство 82' на его рабочий режим при условии, что детекторное устройство не функционирует в режиме непрерывной работы. С этого момента времени управляющее и обрабатывающее устройство 92' принимает от детекторного устройства 82' измерительные сигналы.
При установлении детекторным устройством 82' отсутствия эталонного излучения через некоторый выбранный в зависимости от скорости перемещения ценных документов отрезок времени и в соответствии с этим при не получении управляющим и обрабатывающим устройством 92' каких-либо измерительных сигналов, обусловленных эталонным излучением, управляющее и обрабатывающее устройство 92' вновь переключает передатчик 46 на нерабочий режим и выключает детекторное устройство 92'.
Однако при появлении ценного документа 12 в соответствии с принятым ранее уведомлением в зоне 38 действия измерительного устройства находящийся в ней участок ценного документа 12 освещается эталонным излучением. Рассеянное освещенным участком в направлении хода детектируемого излучения эталонное излучение вводится в ход детектируемого излучения в направлении детекторного устройства 82' как приемника и разлагается на спектральные составляющие, которые фокусируются на воспринимающее устройство 58, соответственно на детекторное устройство 88'. Детекторное устройство 82' формирует соответствующие измерительные сигналы, отражающие, соответственно представляющие спектральные свойства эталонного излучения, и передает их в управляющее и обрабатывающее устройство 92. Управляющее и обрабатывающее устройство 92 принимает эти измерительные сигналы и обрабатывает их прежде всего лишь с целью определения того, было ли вообще зарегистрировано эталонное излучение, а также устанавливает при необходимости тот факт, что фотодетектор зарегистрировал наличие объекта.
При обнаружении фотодетектором объекта, т.е. ценного документа, управляющее и обрабатывающее устройство 92' принимает далее следующие измерительные сигналы для заданного периода времени, например для выбранного в зависимости от скорости перемещения периода времени, который необходим для регистрации 1 мм ценного документа, и определяет рассогласование между отражаемым измерительными сигналами спектральным свойством и заданным эталонным излучением спектральным свойством, зарегистрированным в рассматриваемом примере лазерным диодом 46 с поверхностным излучением. В рассматриваемом примере управляющее и обрабатывающее устройство 92' определяет, точнее говоря, на основе измерительных сигналов для эталонного излучения тот детекторный элемент, который зарегистрировал максимальную интенсивность, т.е. максимум спектра. Это определение представляет собой явное определение фактического положения максимума на шкале длин волн. Управляющее и обрабатывающее устройство 92' сохраняет затем в памяти данные коррекции, представляющие положение максимума или отклонение положения максимума от заданного положения максимума при точной настройке детекторного устройства 82'.
В другом варианте управляющее и обрабатывающее устройство 92' вполне может определять также длину волны максимума и отклонение от заданной длины волны максимума и сохранять в памяти соответствующие данные коррекции.
Следующую стадию, на которой определяется рассогласование, выполняют, как и в первом варианте.
Затем включают осветительное устройство 36 и регистрируют спектральные свойства ценного документа. При этом каждому детекторному элементу детекторного устройства ставят в соответствие длину волны или диапазон длин волн. Далее при преобразовании измерительных сигналов в длины волн, в зависимости от варианта, с использованием данных коррекции выполняют коррекцию зарегистрированного спектра в соответствии со смещением в зависимости от длин волн. Коррекция может выполняться, например, за счет того, что каждому детекторному элементу в соответствии с определенным или зарегистрированным рассогласованием, соответственно согласно данным коррекции ставят в соответствии скорректированную длину волны, соответственно скорректированный диапазон длин волн. Затем результирующие данные можно сравнивать с заданными спектрами подлинных ценных документов.
В другом варианте вполне можно сдвигать также заданные спектры с использованием данных коррекции после преобразования измерительных сигналов в значения интенсивности в функции длины волны, соответственно диапазона длин волн.
По истечении следующего периода времени, соответственно выбранного в зависимости от скорости перемещения и длины самого длинного в направлении перемещения из ожидаемых ценных документов, управляющее и обрабатывающее устройство 92' вновь выключает осветительное устройство 36 и детекторное устройство 40.
Представленный на фиг.8 шестой вариант отличается от первого варианта тем, что на осветительном устройстве 36 и температурном компенсаторе 94 детекторного устройства 40, предназначенном для обеспечения отвода тепла от оптических конструктивных элементов и детекторного устройства, расположены температурные датчики 96, соответственно 98, которые регистрируют температуру осветительного устройства 36, и температурного компенсатора 94, и, следовательно, детекторного устройства 40 и передают соответствующие отражающие температуру сигналы управляющему и обрабатывающему устройству 100, соединенному сигнальной линией с температурными датчиками.
Управляющее и обрабатывающее устройство 100 представляет собой комбинацию управляющих и обрабатывающих устройств, выполненных по первому и по пятому вариантам. В отношении функции фотодетектора оно выполнено как управляющее и обрабатывающее устройство 40 по первому варианту и в отношении определения и сохранения в памяти данных коррекции, а также их использования - как управляющее и обрабатывающее устройство по пятому варианту. Кроме того, управляющее и обрабатывающее устройство 100 рассчитано на регистрацию отражающих температуру сигналов температурных датчиков 96 и 98 и на использование при определении данных коррекции, а также спектральных свойств измерительных сигналов для детектируемого излучения, исходящего от ценного документа, освещаемого осветительным устройством 36. С этой целью в управляющем и обрабатывающем устройстве 100 сохраняются последствия изменений температуры в виде данных коррекции температуры, которые можно получать путем проведения испытаний или расчета моделей для осветительного и детекторного устройств.
Представленный на фиг.9 седьмой вариант отличается от первого варианта лишь тем, что у измерительного устройства 24''' освещающий свет падает на ценный документ под наклоном к нему и соответственно регистрируется отраженное под наклоном детектируемое излучение.
Другие варианты отличаются от первого варианта тем, что в качестве источника излучения вместо лазерного диода с поверхностным излучением используется температурно-стабилизированный лазерный диод с краевым излучением, лазерный РОС- или РБО-диод или лазерный диод с краевым излучением с оптическим резонатором с высокой добротностью, который обеспечивает существенное усиление эталонного излучения требуемых длин волн.
Следующий представленный на фиг.10 вариант отличается от первого варианта лишь тем, что эталонное излучение генерируется непрямым методом. Вместо передатчика 46 используется лазерный диод 102, оптическое излучение которого падает на люминесцентную пробу 104, расположенную по ходу излучения под зоной действия измерительного устройства и люминесцирующую в заданном диапазоне длин волн эталонного излучения. Это оптическое излучение лазерного диода выбрано таким образом, что оно может возбуждать пробу 104 для испускания люминесценции в качестве эталонного излучения в указанном выше смысле, которое затем вводится в ход детектируемого излучения.
В других вариантах управляющее и обрабатывающее устройство изменено таким образом, что оно дополнительно к спектральному свойству эталонного излучения определяет также его общую интенсивность и использует при проверке, настройке или определении данных коррекции.
В следующих вариантах можно также использовать детекторное устройство, которое описано в WO 01/88846 А1 и использует в том числе двухмерный плоский ПЗС в качестве детекторного устройства.
Несмотря на то что в представленных вариантах ход лучей эталонного излучения и ход лучей детектируемого излучения по меньшей мере частично ориентированы параллельно одной и той же плоскости, соответственно проходят в одной и той же плоскости, это условие необязательно должно соблюдаться. Так, например, согласно первому варианту задаваемая фотодетектором 44 и ходом его лучей плоскость может проходить перпендикулярно плоскости показанного на фиг.1 хода детектируемого излучения осветительного и измерительного устройства.